Анализ конструкции и служебного назначения колпака

Данная деталь-колпак предназначена для удержания пружины редуктора цепи затравки МНЛЗ.

Деталь является телом вращения. Габаритные размеры Ø42х103 мм. Масса колпака 0,42кг. Материал - сталь коррозионно-стойкая высоколегированная 30Х13 ГОСТ 5949-75.

 

Таблица 1.5

Состав стали 30Х13

C,%	Cr,%	Mn,%	Si,%	Ni,%	P,%	S,%
0,26…0,35	12…14	0,5…0,8	0,5…0,8	0,4…0,6	0…0,03	0…0,025

 

Таблица 2.5 Физико-механические свойства стали 30Х13

Материал	σв, МПа	σт, МПа	δc, %	ψ, %	НВ
Сталь 30Х13	490	460	21	60	200

 

Качественный анализ на технологичность.

Деталь 3-711180 - колпак изготовляется из стали 30Х13 ГОСТ 5949-75. Заготовкой является прокат. Деталь достаточна проста по конфигурации. С точки зрения механической обработки деталь имеет следующие недостатки в отношении технологичности. Фрезерование квадрата на большем диаметре. Таким образом, обработку этого квадрата можно производить только фрезерном станке.

Деталь имеет хорошие базовые поверхности для базирования и может устанавливаться в трех кулачковом самоцентрирующемся патроне. Деталь технологична при обработке ее на станках с ЧПУ

В результате анализа выяснили, что обработка детали ведется со всех сторон и, деталь имеет небольшие размеры и перепады диаметров, следовательно, рационально использовать в качестве заготовки прокат, что приведет к уменьшению отходов и продолжительности обработки.

В остальном деталь достаточно технологична, имеет удобные базовые поверхности для подготовительных операций, с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляет технологических трудностей.

Данная простановка размеров полная. Изменение конфигурации детали нецелесообразно.

Назначенные значения пространственных геометрических отклонений соответствуют принятым в машиностроении и обеспечивают функциональность ответственных поверхностей.

Режимы резания чистовых операций ограничены только возможностью инструментов и оборудования.

Чертеж детали содержит все необходимые размеры, поля допусков, отклонения, шероховатости.

Определяем средний коэффициент точности обработки [1]:

 (1.1)

 

где Тср − средний квалитет точности;

 

 (1.2)

 

где T- квалитет точности обработки, n -число размеров.

В таблице 1.3 приведены количество размеров и их квалитеты.

Тср= =11,6

Кт.ч.=1-1/11,6=0,914

Уровень технологичности по шероховатости, определяется по формуле:

 

 

где  - коэффициент шероховатости базовый (для общего машиностроения);

 - коэффициент шероховатости достигнутый.

 

 

где  - средний коэффициент шероховатости детали

 

 

где  - число поверхностей соответствующей шероховатости;

Ш - шероховатость.

Тточ.ср= =11,6(баз.)

Ктч=1-1/11,6=0,914(баз.)

шшер.ср= =7,95(баз.)

Кшер=1-1/7,95=0,874(баз.)

Тточ.ср= =11,2(нов.)

Кточ=1-1/11,2=0,911(нов.)

шшер.ср= =7,61(нов.)

Кшер.=1-1/7,61=0,986(нов.)

 

Таблица 1.3 - Количество размеров по квалитету

Наименов. пов-ти	Базовый тех. процесс		Новый тех. процесс
	Точность	Шерох-ть	Точность	Шерох-ть
М22х1,5- 6g	9	3,2	9	3,2
Ф 36	14	12,5	14	12,5
Ф 42	14	12,5	14	12,5
Ф 37 Н11	11	2,5	9	1,6
Ф 25 Н9	9	2,5	9	2,5
Ф 26	14	12,5	14	12,5
М24х1,5-6g	6	6,3	6	6,3
Ф 26	14	12,5	14	12,5
Ф 9	14	12,5	14	12,5
Ф 16 Н11	11	2,5	9	1,6

 

Количественный анализ на технологичность заключается в расчете коэффициента унификации конструктивных элементов (КУ) и коэффициента использования материала (КИМ).

Выбор вида, способа получения и формы заготовки для детали колпак:

При выборе способа получения заготовки наиболее значимыми критериями являются материал детали, серийность производства и коэффициент использования материала.

Исходя из материала конструкции и размеров данной детали, в качестве исходной заготовки можно предложить два варианта:

заготовка, полученная из круглого горячекатаного проката и штампованная поковка, полученная горячей объемной штамповкой.

Определим коэффициент использования материала для заготовки, полученной из проката

 

 

где МД = 0,42 кг - масса детали;

МЗ - масса заготовки, кг.

Определим массу заготовки из проката:

 

 

где ρ = 7850 кг/м3 - плотность стали;

l = 0,13 м- длина заготовки;

D = 0.05 м - диаметр проката.

Для определения массы заготовки штамповки необходимо назначить припуски на механическую обработку по ГОСТ 7505-89. Для этого определяем следующее:

Штамповочное оборудование - КГШП.

Нагрев заготовок - индукционный.

Исходные данные по детали

1. Материал - сталь 30Х13 (по ГОСТ 5949-75): 0.26 - 0.35% С; 0.75-0.85% Si; 0.75-0.85% Мn; 12 - 14% Cr; не более 0.025% S; не более 0.03% P.

. Масса детали -0,42 кг.

Исходные данные для расчета

. Масса поковки (расчетная) -0,58 кг:

расчетный коэффициент Кр - 1.4 (см. приложение 3);

,42х1,4=0,58 кг.

. Класс точности - Т4 (см. приложение 1).

. Группа стали - М3 (см. табл. 1).

. Степень сложности - С1 (см. приложение 2).

Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндр), мм:

диаметр 44,1 (42*1,05);

длина 108,15 (103*1,05) (где 1,05-коэффициент).

Масса описывающей фигуры (расчетная) -0,85 кг.п:Gф=0,58:0,85=0,68

. Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская) (см. табл. 1).

. Исходный индекс - 10 (см. табл. 2).

. Припуска и кузнечные напуски

. Основные припуски на размеры (см. табл. 3).мм:

,4-диаметр 22 мм и чистота поверхности 3,2;

,1-диаметр 36 мм и чистота поверхности 12,5;

,2-диаметр 42 мм и чистота поверхности 12,5;

,1-длина 39 мм и чистота поверхности 12,5;

,1-длина 30 мм и чистота поверхности 12,5;

,3-длина 103 мм и чистота поверхности 12,5.

. Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа - 0,5 мм (см. табл. 4);

отклонение от плоскостности - 1,0 мм (см. табл. 5).

. Штамповочный уклон (см. табл. 18):

на наружной поверхности - не более 1° принимается 1°.

.Размеры поковки и их допускаемые отклонения

. Размеры поковки, мм:

диаметр 22 +(1,4+0,5+1)*2=27,8принимается 28;

диаметр 36 +(1,1+0,5+1)*2=41,2 принимается 41;

диаметр 42 +(1,2+0,5+1)*2=47,4 принимается 48;

длина 39 +(1,1+0,5+1)*2=44,2 принимается 44;

длина 103 +(1,3+0,5+1)*2=108,6 принимается 109.

. Радиус закругления наружных углов - 4,0 мм (минимальный) принимается 4,0 мм (см. табл. 7).

. Допускаемые отклонения размеров (см. табл. 8), мм:

диаметр 28

диаметр42 ;

диаметр36 ;

длина 44 ;

длина 109 ;

Определяем коэффициент использования материала:

Исходя из рассчитанных коэффициентов использования материала, делаем вывод, что применение штампованной поковки более приемлемо для изготовления данной детали.

Стоимость штамповки (поковки) определяется по формуле:

 

 

грн.

где Q3 =0,42 1,5=0,63-масса штампованной (кованой) заготовки, кг;

S3 =3,73- стоимость 1 кг штамповки (поковки), грн.;

К5 - коэффициент, учитывающий сложность поковки (штамповки; для поковок (штамповок) с 3…5 переходами - К5=1,5;

К6 - коэффициент, учитывающий массу заготовки: для массы 1…20 кг - К6=0,7;

К7 - коэффициент, учитывающий программу выпуска: для программы 100…2000 шт. - К7=3,0 (на кривошипных прессах) и К7=1,8 (на молотах и ГКМ);

К8 - коэффициент, учитывающий материал заготовки: для легированных сталей - К8=1,5.