Проектирование заготовок в машиностроении

Содержание

 

Задания

1. Способ изготовления отливки методом литья в песчано-глинистые формы. Проектирование чертежа отливки.

     Чертеж отливки детали «Крышка».

2. Способ изготовления поковки методом свободной ковки на прессах или молотах. Проектирование чертежа поковки.

    Чертеж поковки детали «Крышка».

3. Методы очистки заготовок от формовочной смеси и окалины.
4. Назначьте термическую обработку заготовок, режимы и опишите назначение данного вида термообработки.
5. Способ изготовления заготовки штамповкой. Разработка чертежа заготовки.
0. Разработка чертежа заготовки детали «Крышка» методом горячей штамповки.

        Чертеж заготовки штампованной детали «Крышка».

Разработка чертеж заготовки полученной из листового проката.

       Чертеж заготовки  из листового проката детали «Крышка».

6. Сравните полученные заготовки (отливку, поковку, штамповку, заготовку из проката) по коэффициенту весовой точности.

7. Методы контроля качества. Методы  исправления брака. Методы контроля механических и физико-химических свойств материала заготовки.

Заключение

Список литературы

Лист для замечаний

 

 

 

 

Задания.

 

1. Опишите способ изготовления отливки. Метод литья указан в варианте.  Проектирование чертежа отливки.

 

 Таблица 1

Вариант	Вид литья	Деталь (Чертеж см. в приложении)	Производственная Программа, Шт/год
7	Литье в песчано – глинистые формы	Крышка	10000

Литье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. Достоинства такого способа литья - это технологическая универсальность и относительная дешевизна. Недостатки такого литья - большие припуски на механическую обработку, низкая производительность, большой грузопоток вспомогательных материалов, и повышенная трудоемкость.

На песочные литейные формы налагается гораздо меньше всяческих ограничений, нежели на любые другие. Они пригодны для получения отливок любых размеров, любой конфигурации, из любого сплава; они наименее требовательны к конструкции изделия. Масса отливки может достигать величины сотен тонн (станины станков), размеров от нескольких миллиметров до десятков метров.

Технологические возможности изготовления отливок в песчаных формах:

1. Материал отливок -  сталь, чугун; цветные сплавы.
2. Максимальная масса отливки (кг): 200000.
3. Максимальный размер отливки (мм): неограниченно.
4. Толщина стенок (мм): min=3.0, max-неограниченно.
5. Класс размерной точности отливок: 6-14.
6. Шероховатость поверхности Rz (мкм): 320-60.
7. Группа сложности: 1-6.
8. Коэффициент использования материала, %:  60-70.
9. Относительная себестоимость отливок: 1,0.
10. Экономически оправданная серийность (шт/год): неограниченно.

 

 

 

Таблица 2. Химический состав легированной конструкционной стали

Марка	Содержание элементов, %
	Углерод	Марганец	Кремний	Хром		Никель		Другие элементы
20Х	0,17-0,23	0,5-0,8	0,17-0,37		0,7-1,0		--------	------

 

Проектирование чертежа отливки по ГОСТ 26645-85.

Порядок проектирования отливки:

1.1. Рассчитываем массу  детали, для которой будет проектироваться  отливка.

Номинальную массу детали Мдет, кг, определяем по формуле:

Мдет= Vдет∙ρ,

где Vдет- объем детали с номинальными размерами согласно ее чертежу, мм3;

ρ- плотность материала детали, для стали ρ= 7,85∙10-6 кг/мм3.

Объем детали Vдет вычисляют как алгебраическую сумму объемов элементарных геометрических фигур ΣVi дет, на которые можно разбить заданную чертежом деталь:

Vдет = V1+V2+V3-V4-V5.

В данной работе в соответствии с рисунком 1,деталь разбита на элементарные цилиндры, объемы которых равны,  мм3

Vдет =  πdi2Li/4.

 

Рис.1. Схема разбивки на элементарные фигуры

 

 мм3;

 мм3;

 мм3;

 мм3;

 мм3.

Vдет = 19396,2+19704,1+26389,4-5816,6-19974,3=39698,8 мм3.

Мдет= 39698,8∙7,85∙10-6= 0,312 кг.

Назначение норм точности отливки.

 Проектирование чертежа  крышки литьем в песчано-глинистые  формы   по ГОСТ 26645-85.Принимая  во внимание следующие данные: средняя сложность отливки, серийное производство (10000 шт/год), материал отливки- сталь термообрабатываемая (сталь 20Х) с наибольшим габаритным размером, лежащим в интервале до 100 мм. Вид песчаной литейной формы - литье в песчано-глинистые сырые формы из смесей с влажностью от 3,5 до 4,5 % и прочностью 60-120 кПа с уровнем уплотнения до твердости не ниже 70 единиц (ПФ6).

1.2. По табл.9 выбираем диапазон  КЛАССОВ РАЗМЕРНОЙ ТОЧНОСТИ 9т-13, а с учетом примечания 1 окончательно  принимаем класс размерной точности отливки 11т (КР 11т).

1.3. По табл.10 по отношению  наименьшего размера детали к  наибольшему определяем СТЕПЕНЬ  КОРОБЛЕНИЯ ПО ЕЕ ЭЛЕМЕНТУ. Таким  элементом является внутренний  цилиндр (d = 34 мм и L = 43 мм).

1.4. Для отношения d/L= 0,79 с учетом разовой формовки и термообработки отливки попадаем в интервал 4-7, а в соответствии с примечанием 1 принимаем 5-ю степень коробления (СК 5).

1.5. По табл.11 определяем  диапазон СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ  ОТЛИВКИ 12-19 и с учетом примечания  окончательно принимаем 15-ю степень точности поверхностей (СП 15).

1.6. По табл.12 определяем  значение ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ  ОТЛИВКИ для 15-й степени точности  ее поверхности не более Ra= 50 мкм; допуск неровностей по табл.3 составляет 1,2 мкм, поля допусков (±0,6 мкм).

1.7. По табл.13 определяем  КЛАСС ТОЧНОСТИ МАССЫ ОТЛИВКИ 7-15 и с учетом примечания принимаем  класс точности массы 11т (КМ 11т).

1.8. Назначаем ДОПУСКИ НА  КАЖДЫЙ РАЗМЕР ОТЛИВКИ Ti отл по табл.1. Полученные значения занесем в табл.3.

1.9. ДОПУСКИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ Тф отл по табл.2. Полученные значения занесем в табл.3.

1.10. Определим ОБЩИЕ ДОПУСКИ  ЭЛЕМЕНТОВ ОТЛИВКИ Тобщ отл– табл.16. Полученные значения занесем в табл.3.

1.11. Определяем РЯД ПРИПУСКОВ  на обработку отливок по табл. 14 для 15-й степени точности поверхностей отливки принимаем 8-й ряд припусков (РП 8).

1.12. Рассчитаем отношение  допуска на размер детали и  допуска на размер отливки Тi д/Тi отл. Рассчитаем отношение допуска формы и расположения поверхности детали и допуска формы и расположения поверхности заготовки Тф д/Тф отл. Полученные данные занесем в табл.3.

1.13. Определим ВИД ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ  МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ из табл.7 и 8 по вычисленным значениям Т= Ti д / Tiотл и Тф= Tф д / Tф отл. Из определенных видов окончательной механической обработки выбираем наиболее точный. Полученные данные занесем в табл.3.

1.14. По общему допуску, ряду припусков (РП 8) и виду окончательной  механической обработки определить  ПРИПУСКИ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ  табл.6. Общие припуски на поверхности вращения и противоположные поверхности, используемые в качестве взаимных баз при обработке, назначаем по половинным значениям общих допусков отливки (Т общ отл/2) на соответствующие диаметры. Значения занесены в табл.3.

1.15. Рассчитаем размеры отливки, прибавляя к размерам детали или вычитая из размеров детали припуски на обработку. Данные в табл.3.

Dотл = D + Zобщ = 56 + 2,1 = 58,1 мм;

Lотл = L + Zобщ = 43 + 2,9 = 45,9 мм;

dотл = d + Zобщ = 42 + 2,1 = 44,1 мм;

d2отл = d2+ Zобщ = 23 - 1,8 = 21,2 мм;

d4отл = d4 + Zобщ = 34 - 2,1 = 31,9 мм;

d5отл = d5+ Zобщ = 40 + 2,1 = 42,1 мм;

d6отл = d6 + Zобщ = 45 + 2,1 = 47,1 мм;

l отл = l + Zобщ = 14 + 2,5 = 16,5 мм;

l1отл = l1+ Zобщ = 21 + 2,5 = 23,5 мм;

l2отл = l2+ Zобщ = 22 + 2,5 = 24,5 мм;

Sотл = S+ Zобщ = 50 + 2,9 = 52,9 мм;

1.16. По полученным размерам  рассчитать номинальную массу  заготовки.

Номинальную массу заготовки Мзаг, кг, определяют по формуле:

Мзаг= Vотл∙ρ∙10-9,                                                                     

где Vотл – объем отливки с номинальными размерами, мм3;

ρ – плотность материала детали, кг/м3.

 мм3;

 мм3;

 мм3;

 мм3;

 мм3.

Vотл = V1отл+V2отл+V3отл-V4отл-V5отл = 25202,9+15642,1+32713,2-5824,3-19581,1= 48152,8 мм3.

Мзаг= 48152,8∙7,85∙10-6= 0,378кг.

 

Рассчитаем коэффициент весовой точности по формуле

Квт = Мдет/Мзаг

Квт = 0,312/0,378= 0,825.

Чертеж отливки детали «Крышка»  на стр.

 

 

 

 

 

 

2. Опишите способ изготовления поковки методом свободной ковки на прессах или молотах. Укажите виды операций, типы оборудования. Приведите ограничения по массе и габаритам, технологические режимы ковки в зависимости от вида материала. Проектирование поковки.

 

2.1. Заготовку (кусок металла) предварительно нагревают до пластического состояния и подвергают многократной и прерывистой обработке ударами ручного или механизированного молота, либо силой давления специального ковочного пресса до получения заданной формы и размеров. Такой процесс называют свободной ковкой потому, что металл при деформировании течет свободно в направлениях, не ограниченных поверхностями инструмента. Необходимо помнить, что при этом меняются не только форма и размеры заготовки, но и структура металла и его механические свойства. У правильно откованного изделия механические показатели обычно выше, чем у литого. Изделие, получаемое в процессе ковки, называется поковкой.

Свободная ковка может быть машинной или ручной. Прежде всего свободная ковка может применяться для того чтобы улучшить структуру и качество металла. Структура в результате этого метода делается мелкозернистой и принимает волокнистое строение.

Ручная ковка применяется сравнительно редко, главным образом в ремонтных мастерских, где изготавливают небольшие поковки. Машинная ковка осуществляется на ковочных молотах и прессах при серийном производстве.

Ручная ковка. Основными операциями свободной ковки является осадка, протяжка, прошивка, гибка, закручивание, рубка и др.

Осадка — ковочная операция, при которой уменьшается высота заготовки за счет увеличения поперечных размеров. Поковки дисков, зубчатых колес и подобных им деталей изготовляют только осадкой. Осадка производится бойками или осадочными плитами.

Протяжка— это увеличение длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Если поковка должна иметь достаточно высокие механические качества во всех направлениях, то она вначале осаживается, а потом протягивается. Протяжку применяют для изготовления тяг, рычагов, колонн, валов и т. д.

Прошивка. Чтобы в поковке получить сквозное отверстие, применяют прошивку. Для этого поковку нагревают, укладывают над отверстием в наковальне и по установленному сверху пробойнику наносят

удары. Отверстие пробивается сначала с одной стороны заготовки, а затем с другой. Отверстия диаметром до 400 ... 500 мм прошивают сплошным прошиванием с применением подкладного кольца.

Гибка. Заготовке придают изогнутую форму в подкладных штампах и соответствующих приспособлениях.

Закручивание осуществляется так: например, одно колено поковки вала зажимают бойками молота, а на другое надевают массивную вилку, конец которой медленно поворачивают.

Рубка— операция, заключающаяся в отделении одной части нагретой заготовки от другой с помощью кузнечного топора.

 

Машинная ковка. Она имеет большие преимущества перед ручной, так как позволяет изготовлять поковки большой массы в любом количестве и с более высокой точностью. Машинная ковка производится с помощью молотов, ковочных машин и прессов.

Небольшие и средние поковки изготовляют под молотами, крупные – на прессах.

Основными типами  молотов для ковки являются пневматические и паровоздушные.

Ковочные прессы в зависимости от вида энергоносителя и способов приведения их в действие разделяют на гидравлические, парогидравлические и механические прессы.

Технологический процесс ковки: