Разработка технологии и расчет технологической оснастки для изготовления порошковой детали-крышка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Кафедра машиностроения и материаловедения

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему: «Разработка технологии и расчет технологической оснастки

для изготовления порошковой детали-крышка»

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. НМ (б)-41

Патрушев М.И..

Проверил: к.ф.н. доцент Крашенинникова Н.Г.

 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола

2013

Содержание

Введение……………………………………………………………

1. Информация к проектированию технологического процесса……

2. Расчет усилия прессования, выбор пресса…………………………..

3. Расчет оснастки…………………………………………………..

4. Разработка техпроцесса………………………………………………

5. Расчет пресс-формы…………………………………………………….

6. Расчет трудоемкости…………………………………………………….

Список использованной литературы…………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Вопрос ограниченности ресурсов и  благ в современном мире является одним из самых актуальных. Известно, что запасы многих природных ресурсов уже находятся в дефиците, а  то, что некоторые сохранились  в достаточно больших количествах, не означает их нескончаемость. Удовлетворение потребностей общества напрямую зависит  от создания благ, а блага в свою очередь требуют всё большее  количество ресурсов для их производства. Понятно, что при постоянном увеличении населения земли, блага и ресурсы  будут ограничиваться, их не будет  хватать для удовлетворения всех потребностей. В настоящее время  уже можно заметить, что на производство благ тратиться огромное количество ресурсов. Необходимо ограничить использование  ресурсов, потому что в будущем  проблема их ограниченности может оказаться  неразрешимой и привести к фатальным  последствиям.

Развитие научно-технического прогресса  ведет к необходимости использования  в устройствах различных механизмов и машин материалов как конструкционного, так и функционального назначения со специальными свойствами.

Важное место в создании таких  материалов занимает порошковая металлургия, позволяющая целенаправленно конструировать структуру и свойства материалов, а также производить изделия с минимальными отходами.

В ведущих развитых странах, несмотря на спады различных видов производства, всегда наблюдается рост изделий, получаемых методом порошковой металлургии.

Развитие порошковой металлургии  обусловлено главным образом  тем, что её технологические операции сравнительно просты, а достигаемый  с их помощью эффект во многих случаях  оказывается поразительным. Только порошковая металлургия позволила  преодолеть трудности, возникшие при  производстве изделий из тугоплавких (температура плавления 2000 °С и выше) металлов, получать сплавы из металлов с резко различающими температурами плавления, изготавливать материалы из металлов и неметаллов или из нескольких слоёв разнородных компонентов, производить фильтрующие материалы с равномерной объёмной пористостью и успешно решать другие задачи.

Пять основных преимуществ: безотходность, производительность, высочайшая точность, широкий диапазон свойств, получение  уникальных свойств.

Можно регулировать физические, механические, электрические, магнитные и др. свойства производимой продукции. Например, задавать нужные электрические свойства контактов, магнитные свойства магнитопроводов и механические свойства конструкционных деталей.

Особенностью порошковой металлургии  является возможность изготавливать  пористые материалы. Например, можно  задавать необходимую пористость для  фильтров или самосмазываемых подшипников скольжения.

Эксплуатационные характеристики продукции можно сделать более  гибкими за счет применения возможностей порошковой металлургии.

• Получение уникальных свойств, не достижимых другими традиционными  методами.

Порошковая технология предоставляет  возможности для создания псевдосплавов (из не сплавляющихся металлов) и материалов с особыми специальными свойствами, которые нельзя получить, применяя другие известные промышленные методы изготовления. Также она предоставляет возможность получения материалов высокой чистоты.

 

 

 

 

 

 

1. Информация  к проектированию технологического процесса

Изготавливаемая деталь-вкладыш: плотностью 6,8 г/см³,площадью 0,571 м² и массой 382 г. Для этого используем пресс ТРА-450. Тип закрытой пресс-формы для холодного прессования-стационарная одногнездная; метод прессования-автоматический. Применяется для пористых малонагруженных деталей, твердостью НВ=750 МПа, временное сопротивление при растяжении-3%. На поверхности заготовки допускаются цвета побежалости, на торцах заготовки допускаются заусенцы высотой до 0,3 мм. Микроструктура-феррит легированный с включениями перлита.

2. Расчет усилия прессования, выбор пресса.

P=р*S=0,571м² * 700 МПа= 400 т.

S – площадь поперечного сечения прессовки, м²;

р – давление прессования, МПа.

Выбираем пресс марки: ТРА 450

Пресс для калибровки:  DK 200

 

3. Расчет оснастки

Размер по чертежу		68-0,6		52+0,3				6±0,1		2+1,0		52±0,3		61-0,6				5+0,2		41+0,6		5,5±0,3
Размер калибровочной п/ф	67,09		52,4		9,9		5,94		2,47		51,48		60,13		4,95		5,16		41,67		5,44
После  спекания	67,09		52,4		9,99		5,99		2,49		51,99		60,13		4,99		5,16		41,67		5,49
Размер прессовки	66,69		52,19		9,91		5,95		2,47		51,57		59,77		4,95		5,14		41,5		5,45
Размер прессовочной п/ф	66,29		52,35		9,81		5,89		2,45		51,06		59,41		4,90		5,15		41,63		5,40

 

А₁=67,5•0,994=67,09               В₁=52,25•1,003=52,4      С₁=10•0,99=9,9

А₂= А₁•0,994=66,69                 В₂= В₁•0,996=52,19         С₂= С₁•1,01=9,99

А₃= А₂•0,994=66,29                 В₃= В₂•1,003=52,35         С₃= С₂•0,992=9,91

                                                                                             С₄= С₃•0,99=9,81

Остальные расчеты производятся точно так же как и эти, поэтому  не имеет смысла их расписывать.

 

4. Разработка техпроцесса

1) Приготовление шихты:

ПК10Д3-68

m_{навески}=(382,6 ±0,5)г.

На партию 250 кг шихты загрузить:

ПЖР 3.200.28 – 239,5 кг;

ПМС-1 – 7,5 кг;

Стеарат цинка – 2 кг.

Смешивать в течении 30 мин.

Контроль

1) Визуальный

Шихта должна быть однородной включений комков не вооружённым  глазом.

2) Насыпная плотность

=(3±0,1)г/см³

3) Прессование заготовки

Пресс ТРА-450

Усилие прессования 400 т.

Навеска (382,6±0,5) г

Плотность прессовки(6,8±0,1)г/см³

Средства контроля: индикатор  часового типа, высотный микрометр

Визуальный контроль –  трещины, осыпи, сколы, риски на поверхности.

Скорость прессования 10 – 12 шт/мин.

4) Спекание

Деталь спекать в конвейерной печи в атмосфере эндогаза.

Температура по зонам

1. Зона нагрева (400±5)^оС

2. Зона высокотемпературная (1120±10) ^оС

3. Зона охлаждения (800±10) ^оС

4. Холодильник

Скорость ленты

V_спек=1,5 – 2ч.

V_лент=2,5м/час

Детали спекать на ленте  в 1 слой

Контроль после спекания: 1 деталь от партии                                  

Контроль микроструктуры: 1 раз в смену

Феррит + перлит до 25%

В структуре свободная  медь недопустима

Усилие: 400  т

 

5. Расчет пресс-формы

Высота канала матрицы  складывается из высоты камеры засыпки  и высот заходных участков нижнего и верхнего пуансонов:

Н_м=Н+h_в+h_Н

Высота заходной части пуансонов составляет обычно 10…15 мм.

Высота засыпки: Н=к•Н_пр, где к- коэффициент уплотнения порошкового материала

к= =6,8/3=2,3

Н=2,3•9,81=22,56 мм.

Н_м=22,56+10=32,56 мм.

У вала берем нижний предел, т.к ; у отверстия - верхний предел т.к. Все данные приведены в таблице, как и их расчет.

 

 

 

 

6. Расчет трудоемкости

1. T₁=m_{прессовки}/200 =0,382/200=0,002 час

2. Прессование

T₂=1/N_{дет/час}=1/432=0,002 час

N_дет=N_{ходов/мин}•60•к_и

к_и-коэффициент использования оборудования 0,6-0,7

N_дет=12•60•0,6=432

3. Спекание

N_дет= (N_дет на 1 м. ленты)•υ_ленты=70•2,5=175

T₃=1/N_{дет/час}=1/175=0,006 час

4. Калибровка

N_дет=N_{ходов/мин}•60•к_и=12•60•0,7=504

к_и=0,7-0,8

T₃=1/N_{дет/час}=1/504=0,002 час

5. Контроль

T₆=0,001•1=0,001 час

6. Упаковка 

Т₇=m_дет/60=0,382/60=0,006 час

8. Общее

Т=ΣТ_i=0,002+0,002+0,006+0,002+0,001+0,006=0,019 час