46354

Разработка технологического процесса детали «Кольцо»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Анализ чертежа детали. Анализ свойств материала детали. Разработка технологического процесса изготовления заготовки детали. Анализ чертежа детали.

Русский

2013-11-21

546.7 KB

71 чел.

Содержание:

1. Состояние вопроса. Цели и задачи работы.

1.1. Анализ чертежа детали……………………………………………………....3

1.2. Анализ свойств материала детали…………………………………………..3

1.3. Обзор альтернативного способа получения штампованной заготовки…………………………………………………………………………..4

1.4. Цель и задачи работы………………………………………………………...7

2. Разработка технологического процесса изготовления заготовки детали.

2.1. Проектирование эскиза горячей поковки…………………………………..7

2.2. Расчет и обоснованный выбор числа операций и переходов, их параметров……………………………………………………………………….10

2.3. Обоснование термомеханических режимов деформирования, нагрева, охлаждения и термической обработки…………………………………………12

3. Проектирование технологической оснастки и деформирующего инструмента.

3.1. Выбор и назначение деформирующего и нагревательного оборудования…………………………………………………………………….13

3.2. Проектирование штамповой оснастки…………………………….............15

3.3. Обоснование требований к деформирующему инструменту…………….16

Заключение……………………………………………………………………….17

Список использованных источников…………………………………………...18

Приложение. Спецификация……………………………………………………19

1. Состояние вопроса. Цели и задачи работы.

  1.  Анализ чертежа детали.

Наименование детали – кольцо. Деталь предположительно служит в качестве крышки в каких-либо станках или приспособлениях. Обозначение материала детали сталь 30Х ГОСТ 14896 – 84 – конструкционная углеродистая качественная сталь.

Деталь представляет собой цилиндрическое тело с габаритными размерами: диаметром 40 мм и толщиной 10 мм. Имеется сквозное осевое отверстие диаметром 20 мм.

Все поверхности имеют шероховатость Ra = 6,3 мкм.

Все размеры имеют 14 квалитет точности.

Твердость поверхности до 216…259 HВ.

  1.  Анализ свойств материала детали.

Штампуемый материал – сталь 30.

Характеристика стали 30

Заменитель: 25, 35

Классификация: Сталь конструкционная углеродистая качественная.

Назначение: тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.

Химический состав   Таблица 1.1.

Химический элемент

%

Кремний (Si)

0.17-0.37

Медь (Cu), не более

0.25

Мышьяк (As), не более

0.08

Марганец (Mn)

0.50-0.80

Никель (Ni), не более

0.25

Фосфор (P), не более

0.035

Хром (Cr), не более

0.25

Сера (S), не более

0.04

Углерод (С)

0.27-0.35

Технологические свойства   Таблица 1.2.

Температура ковки

Начала 1280, конца 750. Заготовки сечением до 800 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость

Ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 143 и sB = 460 МПа, Ku тв.спл. = 1,7.

Склонность к отпускной способности

Не склонна.

Флокеночувствительность

Не чувствительна

  1.  Обзор альтернативного способа получения штампованной заготовки.

Данную поковку можно получить либо холодной объемной штамповкой, либо штамповкой на горизонтально-ковочных машинах.

В нашем случае - при прямом выдавливании заготовки сплошного сечения простой формы (круг) процесс выглядит так: отрезать заусенец, а после произвести пробивку пленки, это означает, что для изготовления кольца нам нужно два штампа, значат штамповка совершается за два перехода.

Штамповку осуществляют в открытых и закрытых штампах. В открытых штампах получают поковки удлиненной и осесимметричной формы. В закрытых штампах – преимущественно осесимметричные поковки, в том числе из малопластичных материалов. Наша поковка простой формы и штампуют ее в штампах с одной полостью.

После штамповки в открытых штампах производят обрезание облоя и пробивку пленок в специальных штампах, устанавливаемых на кривошипных прессах (рис.1.3.1).

Рис. 1.3.1. Схемы обрезания облоя (а) и пробивки пленок (б)

  1.  пуансон, 2- съемник, 3- поковка, 4- матрица.

Холодной объемной штамповкой получают ответственные детали с высокими и стабильными механическими свойствами, что объясняется отсутствием рекристаллизации в металле и упрочнением. Так как заготовки не нагреваются, на поверхности поковок не происходит образование окалины, обезуглероживания, обесцинкования и тому подобного, что улучшает качество поковок в целом и сохраняет припуски на дальнейшую обработку. В ряде случаев поковки не требуют дополнительной обработки, являясь готовыми деталями (коэффициент использования металла составляет 1). Однако для осуществления холодной объемной штамповки требуются значительные усилия – до 2500 Мн/м2 (1 Мн=100 тс) и более, что отрицательно влияет на стойкость штампов. Существенно снизить усилия (в 10-15 раз) позволяет нагрев заготовок, то есть горячая объемная штамповка.

Преимущества:

- производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах;

- высокую точность размеров;

- штамповочные уклоны меньше, т. к. есть выталкиватели;

- большие возможности для механизации и автоматизации процесса.

Недостатки: стоимость пресса в 3-4 раза выше стоимости молота.

На ГКМ процесс изготовления детали производят из прутка на одном штампе, но за три перехода. В отличие от молотовых и прессовых штампы ГКМ имеют не одну, а две плоскости разъема, расположенные под углом 90°. Одна из них проходит между пуансонами и матрицами, другая — между половинками матриц. Набор металла при высадке производится в матрицах и в пуансонах. Поковки, получаемые в пуансонах, отличаются большей точностью. В них отсутствуют такие дефекты, как эллиптичность наружного диаметра, смещение и др., свойственные поковкам, изготовленным в матрицах.

Рис.1.3.2- Схема штамповки на ГКМ

  1.  пуансон, 2- упор, 3- неподвижная часть матрицы, 4- пруток,

5- подвижная часть матрицы.

К преимуществам штамповки на ГКМ можно отнести следующее:

1. Легкость штамповки таких деталей, которые на другом оборудовании рационально изготовить нельзя (поковки типа стержня с фланцем).

2. Отсутствие штамповочных уклонов на наружной поверхности поковки, что позволяет повысить коэффициент весовой точности (КВТ) и коэффициент использования металла (КИМ) при штамповке.

3. Получение поковок высокой точности.

4. Легкость автоматизации.

5. Безударную, спокойную и безопасную работу.

Недостатки:

1. Меньшая универсальность по сравнению с молотами и прессами; резко ограниченная номенклатура поковок; относительно небольшие размеры и масса поковок (до 150 кг).

2. Низкая стойкость штампов.

3. Необходимость очистки нагретого прутка от окалины.

4. Высокая стоимость.

Для изготовления детали «кольцо» мы выбираем штамповку на ГКМ.

  1.  Цель и задачи работы.

Главная цель-это получить качественную деталь за меньшее время и затраты на ее изготовление.

Для увеличения долговечности и снижения стоимости штампов применяются ручьевые вставки из штамповой стали, закрепляемые в блоках матриц.

У поковок, получаемых на ГКМ, отсутствуют штамповочные уклоны на поверхностях, совпадающих с направлением движения главного ползуна. Это повышает точность поковок и снижает расход металла.

  1.  Разработка технологического процесса изготовления заготовки детали.

  1.  Проектирование эскиза горячей поковки.

 Припуск - предусмотренное одностороннее увеличение размера поковки по сравнению с номинальным размером детали, обеспечивающее после обработки резанием требуемые, проставленные на чертеже размеры детали и шероховатость ее поверхностей.

Припуски и допуски определяют в соответствии с ГОСТ, учитывая ориентировочное превышение массы детали по сравнению с массой упрощенной готовой детали.

Произведем расчет массы детали:

,     (1)

где  Vпок- объем детали,

 -плотность стали,

=7,85·103 кг/м3.

Объем детали находится как:

,   (2)

 

Рис.2.1.1- Эскиз детали

м3.

Масса детали равна:

Припуск выбирают с учетом диапазона значений массы до 0,25кг. После выполнения чертежа поковки проверяют правильность выбора этого диапазона.

Степень сложности поковки определяют по отношению массы (объема) поковки к массе (объему) геометрической фигуры в которую вписывается поковка. В данном случае фигура представляет собой цилиндр.

Однако фактические размеры поковки неизвестны, что не позволяет определить и массу геометрической фигуры. В связи с этим определяют ориентировочную степень сложности по формуле:

     ;    (3)

где––масса фигуры, в которую может быть вписана деталь.

.  (4)

.

Значение находится в пределах от 0,63 до 1,0,установленных для  степени сложности С1 по ГОСТ 7505 – 74.

Из рассчитанной массы, равной 73,9 г я определила припуск на размеры, он должен составлять до 0,5 мм, принимаем припуск 0,2 мм.

Напуск – увеличение припуска в целях упрощения конфигурации поковки из-за невозможности или нерентабельности ее изготовления с контуром, соответствующим контуру детали. К кузнечным напускам относят  штамповочные уклоны, внутренние радиусы закруглений и перемычки отверстий.

При изготовлении поковок на ГКМ штамповочные углы назначают на поверхности, располагающиеся перпендикулярно движению главного ползуна, а также поверхности выступов и углублений, располагающихся параллельно движению ползуна и выполняемые пуансонами, и поверхности сквозных отверстий.

 Для горизонтально-ковочных машин штамповочные уклоны составляют: наружные 5°, внутренние 7°; наименьший радиус наружных закруглений составляет 1,5°.

Диаметр наметки под отверстие не должен превышать 0,8 диаметра отверстия.

Допуск – отклонение размера поковки от номинального, обусловленного точностью изготовления, недоштамповкой, износом ручья штампа и т.д.

Допуск по массе штампованных поковок нормальной точности до 0,25 кг на группу стали М1 и степень сложности С1 составляет  мм.

Разработаем чертеж поковки на основании полученных данных.

Рис. 2.1.2- Чертеж поковки

Масса поковки:

 кг=77,9 г. (5)

Таким образом, масса поковки находится в ранее принятом диапазоне значений до 0,25 кг.

Степень сложности С определяем по формуле:

    ,    (6)

где  – масса фигуры, в которую может быть вписана поковка с вертикальными размерами, принятыми с учетом 0,5 положительного предельного отклонения.

Таким образом, степень сложности остается в диапазоне величин  от 0,63 до 1,0 установленных для степени сложности С1.

2.2. Расчет и обоснованный выбор числа операций и переходов, их параметров.

Выбор переходов штамповки проводят, используя рекомендации для поковок различных степеней сложности [2]. Изготовляемые поковки на ГКМ с отверстием выполняются за три перехода.

Составим эскиз последнего формовочно-прошивного перехода и определим его объем, в данном случае по формуле (7) в связи принятым для данной поковки кольца способом штамповки без облоя:

   ,    (7)

Где Vц - объем поковки кольца с учетом объема наметки Vнм (размеры наметок в таб.14[1]);

-угар (составляет 0,4-0,7% для малых заготовок диаметром менее 50 мм, принимаем =0,5% ).

Vцr2·h=3,14·202·10=12560 мм3,

Vнмr2·h +  ·r2·h1=3,14·102·2,6+ ·3,14·102·10=1863 мм3,

где h=0,13·d0=2,6 мм,

 h1=0,5· d0=10 мм (по таб.14 [1]).

Подставим значения

мм3.

Рис.2.2.1- Эскиз формовочного перехода

Диаметр исходной заготовки предварительно выбирают по формуле :

    d0,98·d0,     (8)

где d0-диаметр отверстия поковки.

d0=20 мм, тогда d19,6 мм, округляем значение диаметра прутка до ближайшего меньшего по ГОСТ 7417-75 (штамповка без заусенца), тогда d=19,5 мм.

Определяем длину высаживаемой части заготовки:

    ,    (9)

подставим числовые значения:

36 мм.

=1,8.

Высадку проводят за два перехода при штамповке в ручьях, расположенных в матрице (т.к. 1,7 d / lв3), с принятой последовательностью формоизменения с одним наборным переходом.

Кольцо штампуется из длинного прутка, нагретого с одного конца. В первом переходе пруток зажимается в матрице 9, и высаживается головка пуансоном 12. После раскрытия матрицы в ручье I пруток с высаженной головкой передается в ручей II, где формовочный пуансон 6делает наметку под пробивку. Переложив пруток в ручей III пробивным пуансоном выбивают пруток из головки, образуя кольцо без отходов.

2.3. Обоснование термомеханических режимов деформирования, нагрева, охлаждения и термической обработки.

Формоизменение поковки осуществляется высадкой и прошивкой, а заканчивается операцией пробивки. При штамповке поковок характерно совмещение операций высадки и прошивки. Штамповку проводят в пуансоне, в поковках, изготовленных в матрицах отсутствуют дефекты, свойственные поковкам, изготовленным в матрицах (эллиптичность наружного диаметра, смещение и др.) Т.к. Н/d0<0,6 будем использовать формовочный ручей без наметки под прошивку, что обеспечит незначительное изменение площади поперечного сечения заготовки.

Размеры поперечного сечения по сравнению с исходной заготовкой изменяются на всех участках поковок. Кольцо штампуется из длинного прутка, нагретого с одного конца. Рекомендуемая температура нагрева стали 30 на начало ковки 1250°С, на конец ковки 800°С, при температуре рабочего пространства 1400°С. При температуре нагрева 1250°С и диаметре поковки меньше 50 мм время нагрева прутка составляет 3,5 мин. После окончания штамповки кольцо охлаждается на воздухе.

  1.  Проектирование технологической оснастки и деформирующего инструмента.

  1.  Выбор и назначение деформирующего и нагревательного оборудования.

Усилие ГКМ, необходимое для штамповки в закрытых формовочных и прошивных ручьях находится как:

Р=К··,    (10)

где  D-диаметр поковки,

- предел прочности при температуре окончания штамповки, =10 кГ/мм3.

 К-коэффициент, определяемый в зависимости от вида штамповки на ГКМ по табл.4 [1]; К=6,5.

Подставим числовые значения:

Р=6,5··10=83280,9 кГ=83,2809 Т.

Из рассчитанного усилия, выбираем ГКМ .Нам подходит горизонтально-ковочная машина с номинальным усилием машины с 1000 Н (наименьшая по усилию по ГОСТ 7023-56), производительностью 80 кг/ч.

Рис.3.1.1- Кинематическая схема горизонтально-ковочной машины

Схема ГКМ с вертикальным разъемом матриц и с кулачково-рычажным механизмом зажимного ползуна показана на рис. 3.1.1. От электродвигателя 1 движение передается клиноременной передачей 2 на маховик 3, от него через фрикционную пневматическую муфту включения 4 - на приводной вал 5 и затем через пару зубчатых колес 6 -на кривошипный вал 8, который через шатун 9 обеспечивает возвратно-поступательное движение главного ползуна 10 с закрепленными на нем пуансонами 11. Упор 12 при сомкнутых матрицах отводится в сторону главным ползуном.

Возвратно-поступательное движение зажимного ползуна 15 осуществляется от кривошипного вала 8, а через кулачковые механизмы зажима 18 и разжима 17 и роликов 19 и 20 передается на боковой ползун 21, на котором закреплены оси роликов. Боковой ползун получает возвратно-поступательное движение, передающееся через систему рычагов, образующих шарнир 16, на зажимный ползун 15, несущий подвижную матрицу 14, которая при включении фрикционной пневматической муфты 4 периодически смыкается и размыкается с неподвижной матрицей 13. Для остановки кривошипного вала, а следовательно, главного и зажимного ползунов выключают фрикционную пневматическую муфту 4 и включают тормоз 7.

Для нагрева прутка выбираем печь с периодической нагрузкой, а именно  щелевую каменную печь в которой тепло отходящих газов обычно не используется. Работа совершается на газообразном топливе, т.к. сжигается с минимальным избытком воздуха, удобно транспортируемое по трубопроводам. Производительность 250-400 кг/ч; расход топлива (природный газ) 50-60 м3/ч. Нагреваем пруток (как ранее было сказано)

3,5 мин.

Рис. 3.1.1- Переносная щелевая печь

  1.  Проектирование штамповой оснастки.

Штамповая оснастка состоит из матрицы и пуансона, которые изготавливаются из износостойкого и твердого материала.

Для ГКМ с номинальным усилием 1МН размеры матрицы составляют:

длина140 мм, высота 250 мм, ширина 100 мм; размеры блока пуансонов:

длина 264 мм, высота 270 мм, ширина 60 мм.

Для высадки кольца за три перехода, как мы выяснили ранее, нам необходимо разработать три пуансона: наборный пуансон, формовочный пуансон и  пробивной пуансон. Все данные для конструирования мы берем из источников [1] и [2], производим построения.

 

3.3. Обоснование требований к деформирующему инструменту

К конструкции пуансонов предъявляются большие требования. Она должна обеспечивать надежное закрепление пуансонов в пуансонсдержателе, экономное расходование штамповой стали и возможность быстрой замены. Таким требованиям удовлетворяют составные пуансоны, состоящие из державки с хвостовиком и самого пуансона. Материал пуансонодержателя – сталь марки 45ХЛ ГОСТ 7832-65. НВ 207…255. Остальные технические требования по ГОСТ 16198-70.

Крепление пуансона к державке осуществляется с помощью гайки, т.к. машина малой мощности.

Блоки матриц со вставками изготавливают из стали 45 по ГОСТ 7023-70, HRC 56-60. Вставки, пуансоны изготавливают из стали 4Х5В2ФС по ГОСТ 7023-70, HRC 54-58. Блоки для вставок должны иметь твердость НВ 321-444, блоки для рабочих вставок и пуансонов НВ 368-478.

Крепление матриц в гнездах горизонтально-ковочной машины осуществляется с помощью колодок с прижимными болтами. Для предотвращения смещения полуматриц при обратном ходе центрального ползуна на нижней опорной поверхности матриц имеется шпоночный паз, в который входит шпонка, соединенная с подкладными плитами машины.

Заключение

Применяя знания, основных видов обработки и их схем, был разработан технологический процесс детали «Кольцо».

При выборе заготовки учитывались: конструкция, размеры, масса и материал заготовки, точность выполнения и качество поверхности заготовки. Для данной детали была выбрана сталь 30 ГОСТ 14896 – 84 – конструкционная углеродистая качественная сталь, которая обладает наилучшими свойствами необходимыми при обработке и дальнейшей эксплуатации.

Используя справочную литературу, произведен расчет переходов, усилий, мощности, машинного времени при высадке.

Оборудование и приспособление к нему выбрано по размерам в соответствии с габаритными размерами данной детали. Степень точности станков соответствует техническим требованиям.

Курсовая работа включает в себя: чертеж детали (формат А4), чертеж штампа и технологического процесса (формат А1), деталировочные чертежи деформирующего инструмента и других рабочих деталей штампов (формат А3 и А4) пояснительную записку, 3 главы, заключение, список литературы.

Список использованных источников

1. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет: Е.И. Семенов и др. – М.: Машиностроение, 1985 – т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка/Под ред. Е.И. Семенова, 1985. 568 с., ил.

2. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет: Е.И. Семенов и др. – М.: Машиностроение, 1986 – т.2. Горячая штамповка/Под ред. Е.И. Семенова, 1986. 592 с., ил.

Приложение

(обязательное)

Спецификация


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79736. Учет товарных потерь 52.5 KB
  Учет товарных потерь Нормируемые и ненормируемые потери Взаимозачет недостатков одних товаров излишками других Отражение в учете сумм недостач хищений и потерь от порчи ценностей Учет товарных потерь вследствие естественной убыли Товарные потери при транспортировке Нормы естественной убыли на складах Резерв на списание естественной убыли Нормируемые и ненормируемые потери Товарные потери возникают при транспортировке хранении и отпуске товаров. К ненормируемым относятся потери от боя брака и порчи товаров а также потери по...
79737. Учет финансовых результатов 93.5 KB
  Учет прибыли убытков предприятия. Распределение прибыли. Учет прибыли убытков предприятия Финансовый результат хозяйственной деятельности предприятия определяется показателем прибыли или убытка формируемым в течение календарного хозяйственного года. Формирование итогов годового финансового результата осуществляется накопительным путем в течение всего года на счете 80 Прибыли и убытки виде его свернутого остатка отражающего либо прибыль по кредиту счета либо убыток по дебету счета.
79738. Бухгалтерский учет банковских кредитов 106 KB
  Любое предприятие, получив в банке кредит, должно, во-первых, правильно выбрать источник списания затрат на оплату процентов за пользование ссудой, и во-вторых, достоверно отразить в учете и отчетности сумму возникшего перед банком обязательства.
79739. Бухгалтерский учет выпуска готовой продукции 76 KB
  Бухгалтерский учет выпуска готовой продукции Методика расчета фактической себестоимости отгруженной продукции на счете. Методика расчета фактической себестоимости отгруженной продукции с использованием учетных цен Методика использования фактической себестоимости по прямому принципу без использования учетных цен Речь идет о решении организации применять или не применять счет...
79740. Бухгалтерский учет материалов 107.5 KB
  Аналитический текущий учет материальных ценностей можно вести: либо в оценке по учетным ценам, либо в оценке по фактической средней себестоимости. На малых предприятиях, где количество наименований материалов невелико
79741. Бухгалтерский учет МБП и инвентаризация производственных запасов 34 KB
  Бухгалтерский учет МБП и инвентаризация производственных запасов Первичные документы по учету МБПУчет МБП в бухгалтерии предприятия Инвентаризация производственных запасов Первичные документы по учету МБП Форма МБ1 Ведомость на пополнение изъятие постоянного запаса инструментов приспособлений применяется для учета изменения запасов инструментов в раздаточных кладовых на тех предприятиях где учет ведется по принципу формирования постоянного оборотного фонда. Форма МБ–2 Карточка учета МБП Служит для регистрации различных МБП...
79742. Учет нематериальных активов 104.5 KB
  Учет нематериальных активов. Учет нематериальных активов. Поступление нематериальных активов А Приобретение нематериальных активов за плату Б Создание нематериальных активов собственными силами Амортизация нематериальных активов А Амортизируемые нематериальные активы Б Неамортизируемые нематериальные активы В Амортизация деловой репутации организации. Выбытие нематериальных активов 1. Учет нематериальных активов Планом счетов для учета нематериальных активов предусмотрен счет 04 Нематериальные активы а для обобщения информации о...
79743. Бухгалтерский учет скидок в организации оптовой торговли 36.5 KB
  Бухгалтерский учет скидок в организации оптовой торговли Порядок отражения в бухгалтерском учете скидки при приобретении товаров в определенном количестве либо на установленную суммуПорядок отражения в бухгалтерском учете скидки за скорейшую оплату проданных товаров Порядок отражения в бухгалтерском учете скидки при приобретении товаров в определенном количестве либо на установленную сумму Торговая скидка – это сумма на которую снижается проданная цена товаров реализуемых покупателю исполнившему условие необходимое для ее получения....
79744. Командировочные расходы: учет и налогообложение 62.5 KB
  Командировочные расходы: учет и налогообложение Состав расходов возмещаемых командировочному лицу Документальное оформление командировочных расходов. Включение командировочных расходов в себестоимость продукции Налоговые отношения возникающие при наличии командировочных расходов...