Разработка технологии изготовления детали "Втулка"

Содержание

 

 

1. Характеристика детали и ее  назначение, выбор и обоснование  технических требований по точности, шероховатости и взаимному расположению  поверхностей

 

Деталь «Втулка» входит сборочной единицей в универсальный внутришлифовальный станок модели 3А250, она является элементом механизма ручной подачи стола.

Основными базовыми поверхностями являются 1 и 2, которыми деталь базируется и устанавливается в изделии. Поверхность 1- установочная база, 2 - двойная опорная; таким образом, деталь лишается пяти степеней свободы, а для ориентации в узле используется поверхность 3.

Поверхности 4, 5 и 8 являются исполнительными.

Поверхности 6 и 7 - свободные - они не выполняют никаких функций в изделии.

Точность размеров: анализ точности диаметральных размеров приведен в таблице 1, линейных размеров- таблица 2. Стандартные допуски выбираем по [1]. Обозначение поверхностей - по чертежу детали.

Таблица 1 - Анализ точности диаметральных размеров

Размер	Допуск  по ГОСТ 25347-82,	Размер  с принятым допуском	Примечание
d 5 h14	0,3	d 5 h14(-0,3)	Принимаем допуск по ГОСТ
d 70h14	0,74	d 70h14 (-0,74)	Принимаем допуск по ГОСТ.
d 42Н7	0,025	d 42Н7 (+0,025)	Допуск  задан верно.
d 60k6	0,019	d 60k6(+0.021+0.002)	Допуск  задан верно.

Таблица 2 - Анализ точности линейных размеров

Размер	Допуск  по ГОСТ 25346-82	Размер  с принятым допуском	Примечание
80	0,87	h14 (-0,87)	Принимаем допуск по ГОСТ.
64	0,74	h14 (-0,74)	Принимаем допуск по ГОСТ.
55	0,74	h14 (-0,74)	Принимаем допуск по ГОСТ.
40	1,0	it14 (+-0,5)	Допуск задан верно.
8	1,0	it14 (+-0,5)	Допуск задан верно.

Таблица 3 - Анализ точности форм и взаимного расположения поверхностей

Поверхность	Тип отклонения и предельное значение	Базовая поверхность, №	Допуск  по ГОСТ, мкм	Принятый  допуск, мкм	Примечание
Малый торец L=55	Допуск  перпендикулярности 200 мкм	6	74	74	Принят  для избежания перекоса пов-тей 2, 6 при закреплении
Цилиндрическая d=60	радиальное  биение 8 мкм	6	19	19	Принят  для избежания перекоса пов-тей 2, 6 при закреплении
Отверстие d=42	позиционный допуск 30 мкм	8	25	25	Принят  для избежания перекоса пов-тей 4, 8 при закреплении

 

Для поверхностей, на которые не оговариваются погрешности  форм, принимаем предельные значения погрешностей:

• для поверхностей тел вращения 0,3;
• для плоскостей 0,6.

Степень шероховатости: анализ степени шероховатости приведен в таблице 4

Таблица 4 - Анализ степени шероховатости обрабатываемых поверхностей

№ поверхности	Величина  шероховатости Ra, мкм	Примечание
1	12,5	Принимаем заданную шероховатость, т.к. она достаточна.
2	0,63	Принимаем заданную шероховатость для более плотного прилегания поверхностей втулки в узле
3	12,5	Принимаем заданную шероховатость, т.к. она достаточна.
4	12,5	Принимаем заданную шероховатость, т.к. она достаточна.
5	3,2	Принимаем заданную шероховатость для более плотного прилегания поверхностей втулки в узле
6	12,5	Принимаем заданную шероховатость, т.к. она достаточна.
7	12,5	Принимаем заданную шероховатость, т.к. она достаточна.
8	1,6	Принимаем заданную шероховатость для более точной посадки втулки на вал

 

Для остальных  поверхностей принимаем значение шероховатости Ra=12,5.

Рабочий чертеж заданной детали «Втулка» дает полное представление о детали. В результате анализа допусков размеров, форм, взаимного расположения поверхностей, шероховатостей были выявлены и исправлены нарушения действующих стандартов.

К рабочим  поверхностям и основным базам предъявлены  достаточно жесткие требования по точности размеров, взаимного расположения,

 

2. Анализ технологичности  детали

 

Деталь относится  к классу втулок, по своей конфигурации сравнительно проста и представляет собой втулку с буртом. Все обрабатываемые поверхности легкодоступны. Базовые поверхности, обрабатываются с высокой точностью - по 6,7 квалитету.

Деталь «Втулка» имеет один нетехнологичный элемент:

- кольцевая канавка под резиновое уплотнение (поверхность № 9) - для ее изготовления потребуется специальный канавочный резец.

Размеры детали соответствуют нормальному  ряду чисел, допустимые отклонения размеров соответствуют СТ СЭВ 144 - 75. Деталь жесткая, имеет поверхности, удовлетворяющие требованиям достаточной точности установки. Простановка размеров технологична, т.к. их легко можно измерить на обрабатывающих и контрольных операциях. При изготовлении детали в основном используют нормализованные измерительные и режущие инструменты. Только для обработки поверхности № 9 потребуется изготовление специального режущего инструмента, что приведет к увеличению ее себестоимости.

Анализируя технологичность конструкции  данной Втулки по применяемому материалу следует отметить, что она выполнена из бронзы безоловянной литейной БрА10Мц2Л, что дает данной детали возможность обладать хорошим сопротивлением износу даже при низких отрицательных температурах, высокой коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью, низким коэффициентом трения. Таким образом, обеспечиваются заданные механические свойства детали. Использование в данном узле втулки из другой марки материала - не технологично.

Химический состав и физико-механические свойства бронзы БрА10Мц2Л приведены ниже в таблицах 5-7.

 

Таблица 5 – Характеристика бронзы БрА10Мц2Л

Марка	БрА10Мц2Л
Классификация	Бронза безоловянная литейная
Применение	антифрикционные детали, детали арматуры, работающие в пресной  воде, жидком топливе и в паре при температуре до 250 °C

 

Таблица 6 – Химический состав бронзы БрА10Мц2Л

Fe

Si

Mn

Ni

P

Al

Cu

As

Pb

Zn

Sb

Sn

Примесей

до   1

до   0.2

1.5 - 2.5

до   1

до   0.1

9.6 - 11

83.7 - 88.9

до   0.05

до   0.1

до   1.5

до   0.05

до   0.2

всего 2.8

 

Таблица 7 – Механические свойства бронзы БрА10Мц2Л

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
литье в кокиль, ГОСТ 493-79			490		12
литье в песчаную форму, ГОСТ 493-79			490		12

 

Обозначения:

Механические свойства :
σв	- Предел кратковременной прочности  , [МПа]
σT	- Предел пропорциональности (предел  текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ5	- Относительное удлинение при  разрыве , [ % ]

 

Из качественного  анализа технологичности конструкции детали можно сделать вывод: «Втулка» в целом является технологичной.

Количественная оценка складывается из основных и дополнительных показателей. К основным показателям относятся: трудоемкость изготовления детали и  технологическая себестоимость детали.

При оценке детали на технологичность  обязательными являются следующие  дополнительные показатели:

1. Коэффициент унификации конструктивных элементов:

КУ.Э. = QУ.Э./ QЭ.,        (3)

где QУ.Э. и QЭ.– соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.

КУ.Э. = 8 / 9 = 0,8;

2. Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

КП.СТ. = DО.С./ DМ.О.,       (4)

где DО.С. и DМ.О.– соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.

КП.СТ. = 8/ 9 = 0,8;

3. Коэффициент использования материала при литье

КИ.М. =0,89

Масса детали q = 1,1 кг.

4. Минимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Ra = 0,63 мкм.

Вывод. В целом можно считать  качественную и количественную оценку технологичности конструкции данной Втулки хорошей.

 

 

3. Выбор способа  получения заготовки

 

Материал: БрА10Мц2Л

Твердость: НВ 220.

Коэффициент использования материала: Ким=0.8.

Необходимость экономии материальных ресурсов предъявляет  высокие требования к рациональному  выбору заготовок, к уровню их технологичности, в значительной мере определяющей затраты  на технологическую подготовку производства, себестоимость, надёжность и долговечность изделий.

Правильно выбрать способ получения  заготовки – означает определить рациональный технологический процесс  её получения с учётом материала  детали, требований к точности её изготовления, технических условий, эксплуатационных характеристик и серийности выпуска.

Машиностроение располагает большим  количеством способов получения  деталей. Это многообразие, с одной  стороны, позволяет существенно  повысить эксплуатационные характеристики машин за счёт использования свойств  исходного материала, с другой – создаёт трудности при выборе рационального, экономичного способа получения детали.

Особенно важно правильно выбрать  вид заготовки, назначить наиболее рациональный технологический процесс  её изготовления в условиях автоматизированного  производства, когда размеры детали при механической обработке получаются «автоматически» на предварительно настроенных агрегатных станках или станках с числовым программным управлением (ЧПУ). В этом случае недостаточные припуски так же вредны, как и излишние, а неравномерная твёрдость материала или большие уклоны на заготовке могут вызвать значительные колебания в допусках размеров готовой детали.

Поэтому очень важен экономически и технологически обоснованный выбор  вида заготовки для данного производства.

Максимальное приближение геометрических форм и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали – главная задача заготовительного производства.

Заданные конструктором геометрия, размеры и марка материала  детали во многом определяют технологию изготовления. Таким образом, выбор вида заготовки происходит в процессе конструирования, так как при расчёте деталей на прочность, износостойкость или при учете других показателей эксплуатационных характеристик конструктор исходит из физико-механических свойств применяемого материала с учётом влияния способа получения заготовки. 

Факторы, влияющие на себестоимость  производства в машиностроении, делятся  на три группы:

1-я группа – конструктивные  факторы, т.е. конструктивное решение  самой детали, обеспечивающее приемлемость  её для изготовления обработкой давлением, литьем, сваркой; выбор марки материала и технологических условий;

2-я группа – производственные  факторы, т.е. характер и культура  производства, технологическая оснащенность, организационные и технологические  уровни производства;

3-я группа – технологические  факторы, характеризующие способ  формообразования заготовок, выбор  самой заготовки, оборудования  и технологического процесса  получения детали.

То, насколько полно в заготовке  учтено влияние факторов первой и  второй групп, позволяет судить о технологичности заготовки.

Под технологичностью заготовки принято понимать, насколько данная заготовка соответствует требованиям производства и обеспечивает долговечность и надежность работы детали при эксплуатации.

Выпуск технологичной заготовки в заданных масштабах производства обеспечивает минимальные производственные затраты, себестоимость, трудоемкость и материалоемкость.

Третья группа факторов важна, когда  детали могут быть получены одним  или несколькими способами литья  или обработки давлением, например, фланцы, тройники, шестерни. Однако при литье структура металла, а следовательно, и механические свойства, ниже, чем при обработке металлов давлением. Также, особенно при литье в кокиль или под давлением, выше вероятность возникновения литейных напряжений и наличия пористости.

С учетом применяемого материала: бронзы безоловянной литейной БрА10Мц2Л заготовку для детали Втулка рационально получать литьем, чтобы лучше передать все размеры и конфигурации. Согласно ГОСТ 493-79 заготовки из бронзы марки БрА10Мц2Л получаются только методом литья.

Заготовка получается литьём в песчаные формы. Процесс происходит на литейных конвейерах со встряхивающими формовочными машинами с ручным управлением.