49088

Разработка технологического процесса изготовления детали по чертежу

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Курсовая работа по дисциплине Технология конструкционных материалов на тему Разработка технологического процесса изготовления детали. В курсовой работе был разработан технологический процесс изготовления детали по чертежу. Был выбран самый...

Русский

2015-01-14

470.5 KB

4 чел.

Министерство высшего образования и науки

Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Станки и инструменты»

     Разработка технологического процесса

изготовления детали

Пояснительная записка к курсовой работе по курсу

«Технология конструкционных материалов»

                                                               Руководитель

                                                               Тополов Д.Ю.                                           

«___»___________2006г.

                                                              Автор работы

                                                                                Студент группы АТ-131

                                                                 Посадский П.Б.

«___»___________2006г.

                                                                      Работа защищена

                                                        с оценкой

____________________

____________________

«___»___________2006г.

Челябинск 2006

Аннотация

 

Посадский П.Б. Курсовая работа по дисциплине                                                                                    «Технология конструкционных материалов» на                                                                 тему «Разработка технологического процесса изготовления детали». – Челябинск: ЮУрГУ, АТ, 2006, 20 с., 9 илл., Библиография литературы – 7 наименований.

В курсовой работе был разработан технологический процесс изготовления детали по чертежу. Был выбран самый рациональный способ изготовления детали. Перечислены инструменты с помощью которых изготавливали деталь. Наглядно показаны операции совершавшиеся над изделием.

Введение

Согласно заданию нужно изготовить деталь, которая может использоваться как какая-либо опора, как подставка, как салазки на станках или каких-либо других приспособлениях. В данной курсовой работе подробно описан технологический процесс изготовления заготовки.

a, мм

b, мм

l, мм

c, мм

n, мм

материал

200

20

80

10

20

ШХ15СГ

Назначение материала

Характеристика материала ШХ15СГ.

Химический состав в % материала ШХ15СГ .

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.95 - 1.05

0.4 - 0.65

0.9 - 1.2

до   0.3

до   0.02

до   0.027

1.3 - 1.65

до   0.25



Температура критических точек материала ШХ15СГ.

Ac1 = 750 ,      Ac3(Acm) = 910 ,       Ar1 = 688 ,       Mn = 205



Механические свойства при Т=20oС материала ШХ15СГ .

Сортамент

Размер

Напр.

sв

sT

d5

y 

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Сталь

 

 

590-730

370-410

20

45

440

Отжиг 790 - 810oC,Охлаждение печь, 15 oC/ч,

 

    Твердость материала   ШХ15СГ   ,      

HB 10 -1 = 179 - 207   МПа



Физические свойства материала ШХ15СГ .

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3 

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.11

 

 

7650

 

 

100

 

 

 

 

 

 

200

 

13.4

 

 

 

 

300

 

13.6

 

 

 

 

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9



Технологические свойства материала ШХ15СГ .

  Флокеночувствительность:

чувствительна.

  Склонность к отпускной хрупкости:

склонна.

Способ сварки - КТС

Температура ковки: Начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, 251-350 мм - в яме.

Обозначения:

Механические свойства :

sв

- Предел кратковременной прочности , [МПа]

sT

- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d5

- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]

y

- Относительное сужение , [ % ]

KCU

- Ударная вязкость , [ кДж / м2]

HB

- Твердость по Бринеллю , [МПа]

 


Физические свойства :

T

- Температура, при которой получены данные свойства , [Град]

E

- Модуль упругости первого рода , [МПа]

a

- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]

l

- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]

r

- Плотность материала , [кг/м3]

C

- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]

R

- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 


Свариваемость :

без ограничений

- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая

- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

трудносвариваемая

- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Применение: изделие может использоваться как подставка, опора, как салазки на станках или каких-либо других приспособлениях.

Способы получения заготовки

Заготовкой для нашей детали является машиностроительный профиль или сортамент.

Сортамент получают методами прокатки, прессования, волочения.

Прессование.

При нем предварительно нагретую заготовку продавливают через профильное отверстие рабочего инструмента, который называется матрицей.

Преимущества - более высокая точность и качество поверхности, возможность обрабатывать материалы с низкими пластическими свойствами.

Волочение.

При нём холодную заготовку протягивают через профильное отверстие рабочего инструмента, который называется волокафильера. Методом получают проволоку диаметром от 0,002 до 10 мм. Оборудование – волочильный стан.

Прокатка.

Сущность: заготовка захватывается непрерывно вращающимися болтами, перемещается и деформируется. Оборудование – прокатный стан.

Нужный нам сортамент получен методом прокатки.

Способы получения детали:

1. Способ литья

Способы литья являются основной базой для получения фасонных заготовок. Ими получают заготовки простой и сложной формы массой от нескольких грамм до сотен тонн из чугуна, стали, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов. В некоторых случаях литье является единственным способом получения заготовок сложных по форме, имеющих большие габариты и массу. Стоимость литой заготовки в большинстве случаев оказывается ниже стоимости аналогичной заготовки, полученной способами ковки или штамповки.

Основным недостатком способов литья является то, что плотность металла отливок в большинстве случаев, как правило ниже, чем у заготовок, полученных способом ковки или штамповки. Прежде всего это связано с возможным наличием в отливках усадочных или газовых пор и раковин. Поэтому способы литья в основном применяют для получения заготовок корпусных деталей, которые при эксплуатации не подвергаются значительным ударным и знакопеременным нагрузкам. В тех случаях, когда заготовку можно получить как литьем, так и способами обработки металлов давлением, необходимо учитывать конкретные условия производства.

При выборе способа литья для изготовления заготовок той или иной детали нужно учитывать следующие факторы: пригодность данного способа для обеспечения необходимых форм и размеров отливки; соответствие металла или сплава, из которого возможно получение отливки данным способом, требованиям, предъявляемым к материалу детали, условиям ее дальнейшей обработки, точности и качеству поверхностей; технико-экономическую целесообразность использования данного способа с учетом количества требуемых отливок.

Все способы литья делятся на две группы – литье в песчано-глинистые формы и специальные способы литья (литье в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литье под давлением, центробежное литье и др.)

Литье в разовые песчано-глинистые формы

Литье в разовые 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. В почве получают отливки крупногабаритных деталей (станин, колонн и т.д.), более мелкие отливки обычно получают в опочных формах.

Внешнее очертание отливок соответствует углублениям формы, отверстия получают за счет стержней, вставляемых в полость формы.

Разовые формы изготавливаются из песчано-глинистых, песчано-смоляных и песчано-керамических смесей. Такие формы могут выполняться объемными (большой толщины) или оболочковыми (небольшой толщины). Как правило, формы из песчано-глинистых смесей делаются объемными, формы из песчано-смоляных и песчано-керамических смесей — оболочковыми.

В настоящее время основную массу отливок изготовляют литьем в обычные песчаные формы, характеризуемые низкой стоимостью, недифицитностью материалов и простой организацией технологического процесса, наличием прогрессивных технологических решений.

2. Способы обработки металлов давлением (ОМД)

Предназначены для получения машиностроительного профиля и фасонных заготовок. Придание требуемой формы и размеров при этих способах осуществляется за счет пластической деформации материала без нарушения его сплошности. Способы ОМД делятся на холодные и горячие. Основная масса заготовок изготовляется способами горячей ОМД, что объясняется меньшей трудоемкостью и энергозатратами. Однако заготовки, полученные холодными способами ОМД, отличаются более высокой точностью размеров и форм, а также лучшим качеством поверхности, что связано с отсутствием нагрева. Холодная ОМД применяется при способах волочения, объемной штамповке мелких заготовок из пластичных цветных металлов и малоуглеродистых низколегированных сталей, а также при листовой штамповке.

1) Машинная ковка.

При ковке рабочий инструмент – плоский боек совершает возвратно-поступательные движения и деформирует нагретую исходную заготовку, придавая ей необходимые формы и размеры. Заготовками служат слитки или мерные заготовки, полученные из машиностроительного профиля. В качестве оборудования для ковки используются ковочные молоты и гидравлические прессы. Главными достоинствами этого способа являются высокая универсальность и относительно низкая себестоимость, т.к. используя один и тот же рабочий инструмент с набором простейших приспособлений можно получать различные по форме и размерам заготовки. Ковка в настоящее время находит применение только в ремонтном, а также в единичном и мелкосерийном производстве, в особенности для изготовления тяжелых уникальных поковок больших по массе. Однако этот способ отличается низкой точностью получаемых поковок, что требует назначать большие припуски на механическую обработку и увеличивать расход материалов по сравнению со штамповкой. Ковка значительно уступает штамповке и по производительности. Поэтому основным способом получения фасонных заготовок в современном серийном и массовом производстве является штамповка.

2) Штамповка

Штамповкой называется способ ОМД, при котором необходимее формы в трех измерениях придаются нагретой или холодной заготовке при помощи специального инструмента-штампа.

Основные достоинства:

  1.  Более высокая производительность.
  2.  Исключение напусков для сложных по форме поковок.
  3.  получение поковок со значительно меньшими припусками.

Основные недостатки:

  1.  Ограниченная масса поковок и их размеров. Основная номенклатура поковок составляет 0.5…30 кг.
  2.  Большая энергоемкость по сравнению с ковкой.
  3.  Высокие затраты на инструмент, что делает ее нерентабельной в условиях единичного, ремонтного и мелко-серийного производства.

Различают объемную и листовую штамповку. Но листовой штамповкой не изготовить нужную нам деталь, следовательно в дальнейшем ее не рассматриваем.

Горячая объемная штамповка имеет большее распространение по сравнению с холодной в связи с причинами, указанными выше. Различают объемную штамповку в закрытых и открытых штампах. При штамповке в закрытых штампах предъявляются высокие требования к точности объема исходной мерной заготовки, так как закрытые штампы не имеют заусенечных канавок для компенсации излишков металла. Вместе с тем, расход металла при штамповке в закрытых штампах меньше, а макроструктура поковок лучше, чем в открытых штампах.

Холодная объемная штамповка применятся реже. В основном таким образом изготовляют мелкие заготовки и детали из пластичных цветных сплавов и малоуглеродистой стали. В качестве оборудования применяют штамповочные молоты, прессы и горизонтально-ковочные машины (ГКМ). В последнее время наметилась тенденция к замене штамповочных молотов на прессы. Так, молоты с массой падающих частей до 10 т успешно заменяются кривошипными горячештамповочными прессами (КГШП) с усилием 5…100 МН. КПД прессов примерно в 2 раза выше, чем у молотов. Штамповка на прессах в 1,5…3 раза производительнее, чем на молотах, и ее легче механизировать и автоматизировать. Крупные поковки массой до 5 т получают с помощью гидравлических прессов с усилием до 750 МН.

Машины ГКМ позволяют использовать штампы с 2 плоскостями разъема и предназначены для получения поковок типа стержней сложной формы путем высадки.

Выбор самого оптимального способа изготовления детали.

Самым лучшим способом изготовления нашей детали является обработка сортамента на фрезерном станке, т.к. этот способ имеет высокую производительность, невысокую стоимость и подходит для массового производства. Остальные способы являются экономически не выгодными. Способом литья получить деталь невозможно, так как сталь ШХ15СГ - шарикоподшипниковая, она не льется

Фрезерование

Фрезерование в металлообработке, процесс резания металлов и других твёрдых материалов фрезой. Фрезерование применяется для обработки плоских и фасонных поверхностей (в т. ч. резьбовых поверхностей, зубчатых и червячных колёс) и осуществляется на фрезерных станках. Схема фрезерования цилиндрической фрезой показана на рисунке.

1. Обрабатываемая поверхность

2. обработанная поверхность

3. поверхность резания

Главное движение при фрезеровании — вращение инструмента, движение подачи — поступательное перемещение заготовки; скорость резания равна окружной скорости наиболее удалённых от оси фрезы точек её зубьев. При фрезеровании различают три вида подачи. Минутная подача Sмм/мин); подача на один оборот фрезы S0мм/об); подача на один зуб фрезы Szмм/зуб) — относительное перемещение фрезы и заготовки при повороте фрезы на один угловой шаг

e = . Sz

характеризует интенсивность нагрузки зуба в процессе Ф (стойкость фрезы) и вычисляется по формуле

,

где z — число зубьев фрезы, n — частота вращения фрезы (об/мин).

Глубина резания t (мм) при фрезеровании — толщина срезаемого слоя металла, измеренная перпендикулярно к обработанной поверхности. Ширина фрезерования В (мм) — ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном оси фрезы. Существуют две возможные схемы фрезерования: против подачи (встречное фрезерование), когда в нижней точке контакта фрезы с обрабатываемой заготовкой векторы скорости резания и подачи противоположны. См. рисунок.

а) – против подачи

И по подаче (попутное фрезерование), когда эти векторы совпадают. См. рисунок.

б) – по подаче

а max — наибольшая толщина срезаемого слоя металла; Y — угол контакта фрезы. При черновом фрезеровании обычно применяется вторая схема, при чистовом фрезеровании — первая. Площадь поперечного сечения слоя металла, срезаемого зубом фрезы, меняется в каждый момент времени резания и, следовательно, меняются и действующие на зуб силы. Равномерное фрезерование может быть достигнуто при использовании фрез с винтовыми зубьями, работа которых характеризуется примерным постоянством площади поперечного сечения срезаемого слоя металла. Основное технологическое время при фрезеровании:

 мин,

где L — общая длина прохода заготовки (в мм) относительно фрезы в направлении подачи, i — число проходов. Скорость резания, допускаемая при фрезеровании, зависит от типа фрезы, материала и геометрических параметров её режущей части и др. элементов, режима резания, состояния поверхностного слоя заготовки и т.п. В процессе фрезерования возникают силы сопротивления резанию. По окружной силе может быть определён крутящий момент на шпинделе фрезерного станка. Осевая сила действует на подшипник шпинделя станка, устройство для закрепления заго-

товки, а также детали и узлы механизма подачи. Радиальная сила действует на опоры шпинделя и оправку, в которой закрепляется фреза. Горизонтальная сила нагружает механизм подачи и устройство для закрепления заготовки. В деревообработке фрезерование может осуществляться также на фуговальных станках, рейсмусовых станках и др. с помощью ножевых валов или головок со вставными ножами.

Технологический процесс обработки детали.

После того как мы получили заготовку (сортамент), мы отрезаем от неё часть равную 200 мм. Это можно сделать на фрезерно - отрезных станках. Отрезают деталь дисковыми пилами.

Затем все поверхности полученной нами детали обрабатываем на фрезерном станке цилиндрической фрезой.   

На рисунках наглядно показано как обрабатывать 2 поверхности детали. Таким же образом обрабатываются все остальные поверхности этой детали.

Теперь в этой заготовке нужно прорезать паз шириной 20 мм. Это также делаем на фрезерном станке. Прорезаем паз концевой фрезой.  

Заключение

В данной курсовой работе был разработан технологический процесс изготовления детали по чертежу.

  •  Сначала был получен сортамент методом прокатки.  
    •  Затем заготовка обрезалась до нужного нам размера

  •  Далее заготовку обрабатываем на фрезерном станке (прорезаем паз шириной 20 мм). Выбор этого способа оправдывает себя, так как производство детали получается недорогим. Другие способы получения детали не могут быть применены, так как сталь ШХ15СГ не льется и плохо куётся.

Список литературы

1). Технология конструкционных материалов. Под редакцией А. М. Дальского. М.: «Машиностроение», 1985, 448 с.

2). П. П. Берг. Качество литейной формы. М.: «Машиностроение», 1971, 291 с.

3). Жебин М. И., Сосненко М. Н. Изготовление форм и приготовление литейных сплавов. М.: «Высшая школа», 1982, 304 с.

4). Зайцев Б. Г., Рыцев С. Б. Справочник молодого токаря. М.: «Высшая школа», 1988, 335 с.

5). Фощенко В. Н., Махмутов Р. С. Токарная обработка. М.: «Высшая школа», 1990, 302 с.

6). Маликов Ф. П. Секреты токарного мастерства. М.: «Машиностроение», 1990, 213 с.

  7)В.Б. Борисов. Справочник технолога-машиностроителя. в 2х томах М.:                  «Машиностроение», 1973г.

Содержание:

  1.  Аннотация
    1.  Введение
    2.  Назначение материала
    3.  Способы получения заготовки
    4.  Способы получения детали
    5.  Фрезерование
    6.  Технологический процесс обработки детали
    7.  Заключение
    8.  Список литературы

a

b

c

l

n

Гнутый

(о – образный

с - образный

корытообразный)

Сложной формы(уголок, швеллер, двутавр, рельс)

Постоянного сечения (листы, ленты, прутки)

Проволока

Трубы

сортамент


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19513. Статическое идеальное звено 6.88 MB
  Статическое идеальное звено. Идеальное статическое звено: Усилительное или пропорциональное Эго уравнение и в статике и в динамике имеет вид: Таким образом сигнал усилительного звена в любой момент времени равен входному сигналу умноженного на постоянный коэффиц...
19514. Идеальное интегрирующие звено 1.27 MB
  Идеальное интегрирующие звено. Уравнение такого звена: Выходной сигнал интегрирующего звена равного интегралу по времени выходного сигнала умноженное на постоянный коэффициент. Пример интегрирующего звеньев является различные счетчики суммирующие...
19515. Параллельное соединение звеньев 1.83 MB
  Параллельное соединение звеньев При параллельном соединении звеньев входа сигналы всех звеньев одинаков и равны входу системы. Общий вид равен сумме выходных сигналов всех звеньев. эквивалентная периодическая функция Таким образом передаточная...
19516. Идеальное дифференцирующее звено 2.23 MB
  Идеальное дифференцирующее звено. 1. Идеальное дифференцирующие звено То есть координата пропорциональна скорости изменения входной. Параметр который называется постоянной дифференцирования измеряется в секундах Отсюда найдем передаточную функцию и поле со...
19517. Правило преобразования структурных схем 8.16 MB
  Правило преобразования структурных схем. Предположим есть объект В исходном схеме имеется 1 входной сигнал х и 2вых сигнала и . Необходимо перенести узел через звено. Простой перенос приведет к схеме показанный рис б. очевидно что эта схема не соответствует исходно
19518. Понятие устойчивости 2.43 MB
  Понятие устойчивости. Устойчивость – это свойство системы возвращается в исходный установившийся режим после выхода из него в результате какоголибо внешнего воздействия. Различают три типа систем. 1 устойчивый эта система в которой будущей выведен из состояни...
19519. Критерий устойчивости Раусса–Гурвица 91.5 KB
  Критерий устойчивости Раусса–Гурвица. Пусть система описывается дифференциальным уравнением Nго порядка нумерация коэффициентов здесь проводится в обратном порядке по сравнению со стандартным дифференциальным уравнением Составим из коэффициентов этого уравнени...
19520. Критерий Михайлова 2.27 MB
  Критерий Михайлова Как и в случае алгоритм критерия критерий Михайлова применяется тогда когда известно дифференциальное уравнение . Для анализа устойчивости системы предлагается использовать характеристический комплекс б который определяется из характеристическо...
19521. Амплитудно фазовый критерий Найквиста 3.26 MB
  Амплитудно фазовый критерий Найквиста. АФ критерий Найквиста позволяет оценить устойчивость системы с отрицательной обратной связью то есть замкнутый по найденной экспериментальной или из передаточной функции АФХ разомкнутой системы. Рассмотрим замкнутый контур....