Химический состав, физико-механические и технологические свойства материала.

Содержание

Введение…………………………………………………………………
1 Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали………………………………………………..
	1.1 Химический состав, физико-механические и технологические свойства материала……………………………..
	1.2 Выбор термической обработки………………………………...
	1.3 Определение массы детали…………………………………….
2 Определение типа производства……………………………………..
3 Выбор и описание метода получения заготовки……………………
	3.1 Определение припусков на обработку………………………..
4 Разработка технологического процесса изготовления детали……..
	4.1 Структурная схема техпроцесса……………………………….
	4.2 Выбор и описание технологического оборудования…………
	4.3 Выбор и описание режущего инструмента……………………
	4.4 Выбор измерительного инструмента………………………….
5 Расчет режимов резания……………………………………………...
Список литературы……………………………………………………..
Приложение А. Маршрутная карта технологического процесса изготовления детали…………………………………………………….
Приложение Б. Операционные карты………………………………....

 

Введение.

При выборе метода изготовления той или иной детали машины необходимо учитывать технологические свойства материала, форму, габариты, а также тип производства и категорию ответственности детали. Исходя из этих соображений выделяют следующие виды изготовления заготовок:

- отделение (отрезание, вырезание) от сортового проката (прутка, листа, шестигранника и т. д);

- обработка давлением (ковка, штамповка и т. д.);

- литье (в земляные и песчаные формы, в кокиль, в оболочковые формы, под давлением и т. д.);

- порошковая металлургия;

- применение комбинированных методов (например, штампосварная и литосварная заготовка) в которых сварка служит соединением различных частей заготовки, предварительно полученных одним из перечисленных выше способов.

В зависимости от характера выполняемых работ и вида режущего инструмента различают следующие методы обработки металлов резанием: точение, фрезерование, сверление, строгание, зенкерование, долбление, протягивание, развертывание, шлифование,

Точение — операция обработки тел вращения, винтовых и спиральных поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной группы. При точении заготовке сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) — медленное поступательное перемещение в продольном или поперечном направлении (движение подачи).

Фрезерование — высокопроизводительный и распространенный процесс обработки материалов резанием, выполняемое на фрезерных станках. Главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи в продольном направлении — заготовка.

Сверление — операция обработки материала резанием для получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло, совершающее вращательное движение (главное движение) резания и осевое перемещение подачи. Сверление производится на сверлильных станках.

Строгание — способ обработки резанием плоскостей или линейчатых поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает изогнутый строгальный резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заготовка. Строгание производится на строгательных станках.

Долбление — способ обработки резцом плоскостей или фасонных поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заготовка. Долбление производят на долбежных станках.

Шлифование — процесс чистовой и отделочной обработки деталей машин и инструментов посредством снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами, на поверхности которого расположены абразивные зерна. Главное движение вращательное, которое осуществляется шлифовальным кругом. При круглом шлифовании вращается одновременно и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществляется обычно заготовкой, а поперечная подача — шлифовальным кругом или заготовкой.

Протягивание — процесс, производительность при котором в несколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Главное движение прямолинейное.

Целью курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления деталей типа ступицы, проектирование заготовки, определение припусков и допусков, выбор структурной схемы технологического процесса, технологического оборудования, режущего и измерительного инструмента, составление маршрутной и операционной карт, а так же карт эскизов на технологический процесс изготовления деталей.

 

1 Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали.

Сту́пица — центральная часть вращающейся детали (маховика, шкива, зубчатого колеса и т. д.), имеющая отверстие для посадки на вал или ось. Отверстие ступицы обычно имеет шпоночный паз или шлицевый профиль для передачи крутящего момента.

Поверхности Ø30 определяют положение вала в механизме, следовательно они являются основными, должны быть выполнены по седьмому квалитету, шероховатость Ra = 1,25.

Поверхности Ø 85 являются вспомогательными. Выполняются по шестому квалитету, Ra = 1,25.

Поверхности шпоночного паза 3,3 и 6 является служебной. Выполняются по девятому квалитету, Ra =2,5.

Поверхности Ø135, и Ø70 служат для соединения основных и вспомогательных поверхностей и являются свободными. Выполняются по 14-му квалитету, Ra = 20.

 

 

Таблица 2 – технические свойства СЧ 25

Ковкость	Литейные свойства	Свариваемость	Обработка резанием
−	высокие	низкая	высокая

 

Рисунок 1 – Диаграмма железо – углерод с обозначением на ней СЧ 25 и схема проведения термической обработки.

Отливки из чугуна подвергают следующим видам термической обработки.Низкотемпературный отжиг. Чтобы снять внутренние напря­жения и стабилизовать размеры чугунных отливок из серого чугуна, применяют естественное старение или низкотемпературный от­жиг.

Более старым способом является естественное старе­ние, при котором отливка после полного охлаждения претерпева­ет длительное вылеживание — от 3—5 месяцев до нескольких лет. Естественное старение применяют в том случае, когда нет требуемо­го оборудования для отжига. Этот способ в настоящее время почти не применяют; производят главным образом низкотемпературный отжиг. Для этого отливки после полного затвердевания укладыва­ют в холодную печь (или печь с температурой 100—200° С) и вместе с ней медленно, со скоростью 75—100° С в час нагревают до 450— 500° С, при этой температуре их выдерживают 2—5 часов и охлаж­дают до 200° С со скоростью 30—50° в час, а затем на воздухе.

После термообработки сталь имеет следующие механические свойства: σ_0,2 = 270 МПа; σ_в = 250 МПа; твердость равна 255 HB.

 

 

Рисунок 2 – Ступица разбитый на элементарные части для более удобного расчета его объема.

Массу детали рассчитаем по формуле:

где V – объем ступицы;

ρ – плотность чугуна.

Для начала определим объем ступицы:

Для СЧ 25 ρ = 7200 кг/м³.

Определяем массу заготовки по аналогичной схеме:

Коэффициент использования материалов к_исп=2,014/4,68=0,43

 

Таблица 3 – Допуски размеров и припуски на механическую обработку отливки в миллиметрах

Размер детали	Допуск размера	Допуск формы	Общий допуск	Общий припуск	Размер заготовки
Диаметр наружный 135	3,2	0,64	3,84	+4,9	144,8
Диаметр наружный 85	2,8	0,5	3,3	+4,6	94,3
Диаметр внутренний 30H7	2,7	0,5	3,2	-3,8	22,4
Длина 10	1,8	0,5	2,3	+3,8	17,6
Длина 65	2,4	0,5	2,9	+4,1	73,2

 

2.12 Результаты определения припусков и допусков занесем в таблицу.

 

2.13 Устанавливаем допуск смещения отливки по плоскости разъема в диаметральном выражении на уровне класса размерной точности отливки по номинальному размеру наиболее тонкой из стенок отливки, выходящих за разъем или пересекающих его.

Допуск смещения отливки – 1,6 мм.

 

Рисунок 3 – Структура технологического процесса.

Токарная обработка заключается в выполнении самых разнообразных операций: обработка резцами наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, торцовых плоскостей, нарезание наружных и внутренних резьб, отрезки, сверления, зенкерование и развёртывание отверстий.

Протяжная операция предназначена для обработки пазов.

Сверлильная операция предназначена для получения отверстий.

Шлифовальная операция предназначена для окончательной обработки поверхностей, придание поверхности необходимого качества и точности.

Термическая обработка необходима для придания детали необходимых механических свойств.

 

Рисунок 4– Резец проходной отогнутый 2102-0027

Для обработки торцевых поверхностей используем подрезной отогнутый резец 2112-0013 по ГОСТ18880-73 (рисунок 5).

h=20; b=16; L=120; ϕ=100⁰; ϕ₁=10⁰.

Рисунок 5 – Резец подрезной отогнутый 2112-0013

Для точения паза применяем отрезной резец 2130-0505 по ГОСТ18874-73 (рисунок 6).

H=10; B=10; L=60; a=2; ϕ=90⁰.

Рисунок 6 – Резец отрезной 2130-0505

Для сверления центрального отверстия используем спиральное сверло с коническим хвостовиком 2301-0007 по ГОСТ10903-77 (рисунок 7).

d=7; l=69; L=150; конус морзе 1.

Рисунок 7 – Сверло спиральное с коническим хвостовиком 2301-0007

Для сверления отверстий Ø8 ипользуем спиральное сверло с коническим хвостовиком 2301-0015 по ГОСТ10903-77(рисунок 8).

d=8; l=75; L=156; конус морзе 1.

Рисунок 8 – Сверло спиральное с коническим хвостовиком 2301-0015

Для фрезерования плоских поверхностей используем дисковую трехстороннюю фрезу 2240-0839 по ГОСТ28527-90 (рисунок 9).

D=200; d=40; c=0.3; d₁=55; L=32.

Рисунок 9 – Фреза дисковая трехсторонняя общего назначения 2240-0839

Для шлифования цилиндрических поверхностей применяем шлифовальный круг 1 600Х80Х305 25А 10 С2 7 К1А 50м/с 1кл по ГОСТ2424-83.(рисунок 10)

H=80; D=600; d=305.

Рисунок 10 – Круг шлифовальный ПП600х80х305 по ГОСТ2424-83

Расчет режимов резания.

Токарная операция

Исходные данные:

Диаметр заготовки D = 32,4 мм;

Материал: СЧ 25;

Глубина резанья мм.

Для получистовой и чистовой обработки на скоростных режимах твердосплавным инструментом максимально допустимую подачу подсчитаем по формуле:

,

где r – радиус скругления вершины резца, мм;

R_z – высота неровностей по ГОСТ 2789-73, мм

Принимаем r = 0,4;

R_z = 6,3

Тогда:

Принимаем S_ф = 0,05 мм/об (ближайшая меньшая подача из числа подач осуществимых на данном станке).

Расчётная скорость резания при точении v _р, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле

 

,

где С_v – коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки;

K_v – поправочный коэффициент на измененные условия, равный произведению ряда коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов на скорость резания:

 

,

 

где K _{м v} – коэффициент, учитывающий механических свойств обрабатываемого материала;

K _{п v} – коэффициент, учитывающий качество (состояния поверхности) заготовки;

 

 

K _{и v} – коэффициент, учитывающий материал режущей части инструмента;

К _{φ v} – коэффициент, учитывающий главный угол в плане;

К _{ф v} – коэффициент, учитывающий формы передней грани инструмента;

Т – расчётная стойкость инструмента (принимается из раздела 6);

X_v, Y_v – показатели степени влияния t и S на v_р.

Для начала рассчитаем поправочный коэффициент:

Для стали:

Принимаем K_nv = 0,8;

K_uv = 1,0;

K_фv = 1,05;

K_φv = 0,81.

Тогда:

Из литературы по имеющимся данным выбираем значения:

С _v = 420;

x _v = 0,15;

Y _v = 0,2;

m = 0,2.

Получаем:

По расчетной скорости резания подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин:

,

где D ₀ - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Принимается фактическая величина n _ф, ближайшая меньшая из паспортных данных станка.

Принимаем n _ф = 1600 об/мин.

Корректировка скорости резания:

Найденные режимы резания могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе М _шп будет больше момента, создаваемого силами резания или равен ему, т. е.

М _шп³ М _рез.

Тангенциальную силу Р_z, создающую крутящий момент М _рез, определяем по формуле

,

где С_pz – коэффициент, зависящий от материала заготовки и условий обработки;

Х_pz, У_pz, n_pz, – показатели степени влияния режимов резания на силу Р_z;

К_p – поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов:

Значения коэффициентов и показателей выбираем из литературы по уже имеющимся данным:

 

Сpz = 300·g = 300·9,8 = 2940; Хpz = 1,0; Уpz = 0,75; npz = -0,15;

Kφp = 0,89; Kγp = 1,1; Krp = 0,87; Kλp = 1,0.

Рассчитаем K_p:

Рассчитаем силу резания:

Крутящий момент,Н∙м, потребный на резание,

 

.

Крутящий момент на шпинделе подсчитывается по мощности приводного электродвигателя.

 

 

где N_эд – мощность приводного электродвигателя, кВт;

η – КПД станка.

Определяем коэффициент использования мощности станка по формуле

где N_пот – потребная мощность на шпинделе,

где N_э – эффективная мощность на резание, кВт,

Тогда:

А коэффициент использования мощности станка:

Фактическая стойкость инструмента:

Основное технологическое время, непосредственно затраченное на процесс резания:

где L – расчетная длина обработки;

I – число проходов;

N_ф – частота вращения шпинделя, об/мин;

S_ф – подача, мм/об.

Расчетную длину обработки находим по формуле:

где l – длина обработки;

l₁ – длина врезания;

 

l₂ – длина перебега инструмента.

За длину обработки l принимается путь, пройденный вершиной инструмента в процессе резания и измеренный в направлении подачи. Величина врезания l₁, при точении вычисляется из соотношения:

где t – глубина резания;

ϕ – главный угол резца в плане.

Величина перебега l₂ принимается равной 2-5 мм.

Шлифовальная операция.

Глубина резания при наружном черновом шлифовании: t = 0,015…0,05 мм/ход, а при чистовом t = 0,005…0,015 мм/ход. Принимаем t = 0,015 мм/ход.

Продольная подача при шлифовании S – это перемещение обрабатываемой детали (или круга) за один оборот детали. Подачу принимают в долях ширины B шлифовального круга: при черновой обработке – (0,3…0,8)B, при чистовой обработке – (0,2…0,4)B. Принимаем подачу S = 0,2·80 = 16мм.

Скорость шлифовального круга ν_к, м/с, определяем по формуле:

где D_к – диаметр круга, мм (принимается из паспорта станка);

n_к – частота вращения шпинделя (принимается из паспорта станка.)

Допускаемая скорость шлифовального круга при скоростном шлифовании ν_{к доп} = 50 м/с.

Скорость вращения детали задается в зависимости от вида шлифования: наружное круглое ν_д = 15…55 м/мин; внутреннее ν_д = 20…40 м/мин. Принимаем скорость вращения детали ν_д = 25 м/мин.

Расчетное значение частоты вращения обрабатываемой детали, об/мин:

где ν_д – среднее значение скорости вращения детали, м/мин;

D_д – диаметр обрабатываемой детали, мм.

Так как изменение частоты вращения детали на станке 3М151 происходит бесступенчато, то n_ф.д = n_рд,, а следовательно ν_ф.д = ν_д, = 40 м/мин.

Скорость перемещения станка, м/мин:

Тангенциальная сила резания, Н:

C_р = 2,2·9,8 = 21,56;

U_р = 0,7;

X_р = 0,7;

Y_р = 0,5.

Тогда Н.

Эффективная мощность на вращение обрабатываемой детали, кВт:

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:

Потребная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:

где η – КПД станка.

Коэффициент использования станка по мощности:

где N_ст – мощность главного электродвигателя.

 

Основное технологическое (машинное) время, мин:

Где L – длина продольного хода детали или круга, мм;

h – припуск на сторону, мм;

K – коэффициент, учитывающий добавочное число проходов без поперечной подачи (на выхаживание). Для грубого шлифования K = 1,2…1,4; для чистового – K = 1,25…1,7.

Длина продольного хода детали или круга, мм:

где l – длина шлифования, мм.

Тогда

 

Список литературы.

1. Гусев А.А. Технология машиностроения, – М.: Машиностроение, 1986. – 460 с.

2. Клепиков В.В. Технология машиностроения - М: ФОРУМ: ИНФА-М, 2004. – 860 с.

3. Филонов И.П. Проектирование технологических процессов в машиностроении - Минск: УП «Технопринт», - 2003. – 910 с.

4. Лебедев Л.В. Технология машиностроения, - М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 528 с.

5. Добрынев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». – М.: Машиностроение, 1985. – 184с.

6. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога машиностроителя. – М.: Машиностроение, 1986. – 496с.

7. Терешко Ю.Д. Материаловедение и технология материалов: учебное пособие. – Гомель: БелГУТ, 2004. – 131с.

8. Железняков А.А. Конструирование поковок, штампуемых на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах: учебно-методическое пособие по курсоваому проектированию. – Гомель: БелГУТ, 2006. – 44с.

9. Цырлин М.И. Основные требования к оформлению пояснительных записок курсовых и дипломных проектов (работ): учебно-методическое пособие. – Гомель: БелГУТ, 2007. – 31с.

Содержание

Введение…………………………………………………………………
1 Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали………………………………………………..
	1.1 Химический состав, физико-механические и технологические свойства материала……………………………..
	1.2 Выбор термической обработки………………………………...
	1.3 Определение массы детали…………………………………….
2 Определение типа производства……………………………………..
3 Выбор и описание метода получения заготовки……………………
	3.1 Определение припусков на обработку………………………..
4 Разработка технологического процесса изготовления детали……..
	4.1 Структурная схема техпроцесса……………………………….
	4.2 Выбор и описание технологического оборудования…………
	4.3 Выбор и описание режущего инструмента……………………
	4.4 Выбор измерительного инструмента………………………….
5 Расчет режимов резания……………………………………………...
Список литературы……………………………………………………..
Приложение А. Маршрутная карта технологического процесса изготовления детали…………………………………………………….
Приложение Б. Операционные карты………………………………....

 

Введение.

При выборе метода изготовления той или иной детали машины необходимо учитывать технологические свойства материала, форму, габариты, а также тип производства и категорию ответственности детали. Исходя из этих соображений выделяют следующие виды изготовления заготовок:

- отделение (отрезание, вырезание) от сортового проката (прутка, листа, шестигранника и т. д);

- обработка давлением (ковка, штамповка и т. д.);

- литье (в земляные и песчаные формы, в кокиль, в оболочковые формы, под давлением и т. д.);

- порошковая металлургия;

- применение комбинированных методов (например, штампосварная и литосварная заготовка) в которых сварка служит соединением различных частей заготовки, предварительно полученных одним из перечисленных выше способов.

В зависимости от характера выполняемых работ и вида режущего инструмента различают следующие методы обработки металлов резанием: точение, фрезерование, сверление, строгание, зенкерование, долбление, протягивание, развертывание, шлифование,

Точение — операция обработки тел вращения, винтовых и спиральных поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной группы. При точении заготовке сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) — медленное поступательное перемещение в продольном или поперечном направлении (движение подачи).

Фрезерование — высокопроизводительный и распространенный процесс обработки материалов резанием, выполняемое на фрезерных станках. Главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи в продольном направлении — заготовка.

Сверление — операция обработки материала резанием для получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло, совершающее вращательное движение (главное движение) резания и осевое перемещение подачи. Сверление производится на сверлильных станках.

Строгание — способ обработки резанием плоскостей или линейчатых поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает изогнутый строгальный резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заготовка. Строгание производится на строгательных станках.

Долбление — способ обработки резцом плоскостей или фасонных поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заготовка. Долбление производят на долбежных станках.

Шлифование — процесс чистовой и отделочной обработки деталей машин и инструментов посредством снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами, на поверхности которого расположены абразивные зерна. Главное движение вращательное, которое осуществляется шлифовальным кругом. При круглом шлифовании вращается одновременно и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществляется обычно заготовкой, а поперечная подача — шлифовальным кругом или заготовкой.

Протягивание — процесс, производительность при котором в несколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Главное движение прямолинейное.

Целью курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления деталей типа ступицы, проектирование заготовки, определение припусков и допусков, выбор структурной схемы технологического процесса, технологического оборудования, режущего и измерительного инструмента, составление маршрутной и операционной карт, а так же карт эскизов на технологический процесс изготовления деталей.

 

1 Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали.

Сту́пица — центральная часть вращающейся детали (маховика, шкива, зубчатого колеса и т. д.), имеющая отверстие для посадки на вал или ось. Отверстие ступицы обычно имеет шпоночный паз или шлицевый профиль для передачи крутящего момента.

Поверхности Ø30 определяют положение вала в механизме, следовательно они являются основными, должны быть выполнены по седьмому квалитету, шероховатость Ra = 1,25.

Поверхности Ø 85 являются вспомогательными. Выполняются по шестому квалитету, Ra = 1,25.

Поверхности шпоночного паза 3,3 и 6 является служебной. Выполняются по девятому квалитету, Ra =2,5.

Поверхности Ø135, и Ø70 служат для соединения основных и вспомогательных поверхностей и являются свободными. Выполняются по 14-му квалитету, Ra = 20.

 

 

Химический состав, физико-механические и технологические свойства материала.

Таблица 1 - Химический состав в % СЧ 25

C	Si	Mn	S	P	Fe
3,2-3,4	1,4-2,2	0,7-1,0	до 0,15	до 0,2	не менее 93

 

Таблица 2 – технические свойства СЧ 25

Ковкость	Литейные свойства	Свариваемость	Обработка резанием
−	высокие	низкая	высокая