Міністерство освіти і науки України
Сумський державний університет
Кафедра прикладної гідроаеромеханіки
Курсова робота
на тему »Розробка енергозберігаючого технологічного процесу виготовлення деталі машини»
Суми-2006
Зміст
1. Завдання на курсову роботу. 3
2. Забезпечення технологічності заготовки. 4
3. Заготівельний технологічний процес. 8
3.1 Вибір способу отримання заготовки. 8
3.2 Проектування кованої заготовки. 9
3.3 Отримання зварний заготовки. 12
3.4 Техніко-економічний аналіз спроектованих заготовок. 14
4. Технологічний процес механічної обробки. 17
4.1 Токарна операція. 17
4.2 Обробка фрезами. 17
5. Список використаних джерел. 19
1. Завдання на курсову роботу
Розробити енергозберігаючий технологічний процес виготовлення деталі, показаної на малюнку 1.
Питання технологічності повинні вирішуватися комплексно, починаючи зі стадії проектування заготовки і вибору методу її виготовлення і закінчуючи процесом механічної обробки та складання всього виробу. Технологічність, як правило, закладається на стадії проектування, тому від конструктора потрібен високий рівень технологічної підготовки.
Технологічність - поняття відносне. Одна конструкція заготовки може бути технологічна при даному типі виробництва і абсолютно нетехнологічно при іншому.
Основними вимогами з точки зору технологічності конструкції є найменша вага при достатній жорсткості деталі; легкий доступ до оброблюваних поверхонь; найменшу кількість глухих отворів; постійні або зменшуються в одному напрямку діаметри співвісних отворів у корпусних деталях; зручність зборки машини і т.д.
Показники технологічності розрізняють двох видів: якісні та кількісні.
Якісну оцінку отримують шляхом порівняння двох і більше варіантів заготовок. Зазвичай така оцінка проводиться на стадії ескізного проектування і завжди передує кількісній оцінці.
Кількісні показники дають можливість об'єктивно і достатньо точно оцінити технологічність порівнюваних конструкцій. Вибір показників залежить від призначення деталі, типу виробництва, та умов експлуатації. Для заготовок в якості показників технологічності використовують трудомісткість виготовлення, технологічну собівартість і коефіцієнт використання металу.
Трудомісткість виготовлення заготовки представляє собою сумарні витрати часу на виробництво заготовки по всіх технологічних операцій. Складові норми часу на виконання робіт по окремих операціях наводяться у відповідних довідниках.
На ранніх стадіях проектування застосовують наближені методи оцінки трудомісткості. Наприклад, «ваговим методом» трудомісткість оцінюється за трудомісткістю типової заготівлі, аналогічної за формою, точності і технології виготовлення:
де Тпр, Ттіп - трудомісткість відповідно проектованої і типовий заготовок. Gпр, Gтіп - маса відповідно проектованої і типовий заготовок.
Для оцінки технологічності використовують також ставлення трудомісткості механічної обробки до трудомісткість одержання заготовки Тмех / Тзаг. Чим менше це відношення, тим більш технологічні заготовка. Ставлення Тмех / ТЗаг залежить також від типу виробництва (для одиничного виробництва воно максимально).
Технологічна собівартість виготовлення застосовується для вибору найкращого варіанту заготовки в умовах одного способу виробництва (цеху, заводу). У загальному вигляді для однієї деталі вона складається з наступних елементів:
Ст.д = М + З + Ін.о + Соб,
де М - вартість витрачених основних матеріалів, грн. / шт.;
З - заробітна плата виробничих робітників, грн. / шт.
Ін.о - відшкодування зносу оснащення, грн. / шт.
Соб - витрати, пов'язані з утриманням та експлуатацією устаткування за час виготовлення однієї деталі, грн. / шт.
Всі елементи собівартості взаємопов'язані. Наприклад, зміна виду заготовки викликає зміну витрат на механічну обробку. Зміна конструкційного матеріалу може викликати зміну номенклатури технологічного обладнання. З порівнюваних варіантів вибирають той, для якого технологічна собівартість мінімальна незалежно від окремих складових.
Коефіцієнт використання металу - це безрозмірна величина, що визначається відношенням маси виробу до маси витраченого металу:
Кі.м = Gд / GР
де Gд - маса готової деталі
GР - маса всього витраченого металу, включаючи масу літників, облоя, окалини, шлюбу і т.п.
Розрізняють коефіцієнт кв.м виходу металу, придатного в заготівельних цехах, і коефіцієнт вагової точності Кв.т:
Кв.м = G3/Gр
де G3 - маса заготовки
Кв.т = Gд / Gз
За інших рівних умов більше вигідні високі значення Кі.м. Для оцінки впливу технологічності заготовки на коефіцієнт використання металу необхідно пам'ятати, що Кі.м = кв.м · Кв.т.
Розробка технологічних процесів виготовлення заготовок повинна здійснюватися на основі технічного і економічного принципів. Відповідно до технічного принципом вибраний технологічний процес повинен повністю забезпечити виконання всіх вимог креслення і технічних умов на заготовку. Відповідно до економічним принципом виготовлення заготівлі повинно вестися з мінімальними виробничими витратами.
З декількох можливих варіантів технологічного процесу при інших рівних умовах вибирають найбільш економічний, при рівній економічності - найбільш продуктивний. Якщо ставляться спеціальні завдання, наприклад терміновий випуск якої-небудь важливої продукції, вирішальними можуть опинитися інші фактори (більш висока продуктивність, мінімальний час підготовки виробництва та ін.)
3.2 Проектування кованої заготовки
Процес кування полягає в деформуванні нагрітої заготовки між бойками молота або преса за допомогою універсального інструменту. У залежності від використання устаткування розрізняють ковку машинну, яка виконується молотом або пресом, і ручну, яку виконують за допомогою молотка та кувалди. Куванням виготовляють зазвичай прості за формою заготовки масою до 300 тонн і в більшості випадків в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва. Основні операції технологічного процесу кування ділять на розділові, формоізменяющіе і загальні.
До розділовим операціями вільного кування належать обрубка, надрубка, ломка. Формоізменяющіе операції - це осадження, протягування, разгонка, прошивання, згинання, закручування, видавлювання. Нагрівання, обдування, мастило та охолодження є загальними операціями.
Перед куванням виготовляють початкові заготовки.
Переваги виготовлення заготовок вільним куванням - висока якість металу, універсальність обладнання та інструменту, можливість виготовлення заготовок значних розмірів і мас на малопотужному обладнанні.
До недоліків технологічних процесів вільного кування заготовок належать порівняно низька продуктивність праці, висока трудомісткість, невелика точність форми і розмірів заготовок, збільшені витрати металу на напуски, вигоряння, збільшені припуски на механічну обробку, потреба у високій кваліфікації працівників, важкі умови праці, труднощі з механізацією і автоматизацією виробничих процесів.
Вільним куванням виготовляють заготовки для великих валів і роторів турбін, двигунів внутрішнього згоряння, гарматних стволів та інших габаритних і відповідальних деталей машин. Складні кування вимагають багаторазового повторення операцій нагрівання і кування. Параметр шорсткості поверхонь поковок складає Ra 20 ... 80.
Вихідний документ для розробки креслення поковки - креслення готової деталі.
Поковка надають просту форму, обмежену плоскими чи циліндричними поверхнями. Небажані конічні та клинові форми поковок, перетин кількох циліндричних елементів і призматичних з циліндричними. Односторонні виступи переважно двосторонніх. Не можна виконувати куванням ребра жорсткості і пластики. Заготівлі зі значною різницею поперечних перерізів, а також складної форми або поковок і відливань.
Прагнучи максимально наблизити конфігурацію поковки до конфігурації деталі, необхідно оцінити можливість виготовлення куванням уступів і виїмок. Кування коротких уступів з невеликою висотою виступу економічно недоцільна. За відсутності спеціального інструменту виїмки виконуються в тому випадку, якщо їх довжина дорівнює або більше ширини бойків. Якщо розміри або виїмки малі, на ці ділянки поковки призначаються напуски. Для невеликого числа поковок виготовлення спеціального інструменту часто обходиться дорожче, ніж втрати металу на напуски і на збільшення обсягу механічної обробки.
За вимогами ГОСТ 7829-70, який поширюється на поковки загального призначення з вуглецевої і легованої сталі, виготовлені вільним куванням на молотах в одиничному і дрібносерійному виробництві, припуски на механічну обробку і відхилення розмірів заготовок призначають залежно від типу поковки та її розмірів. Припуски на необроблюваних поверхня не призначають. Граничні відхилення на всі розміри поковок встановлюють відповідно до їх типом і номінальними розмірами.
За погодженням між виробником і споживачем допускають виготовляти заготовки з більшою, ніж в стандартах, точністю, тобто з меншими значеннями відхилень, припусків і напусків. Допускається округляти розрахункові
номінальні розміри заготовок до найближчих значенням у бік збільшення припусків на механічну обробку.
Дефекти кованих заготовок
Дефекти, що виникають під час кування, можуть мати різні причини. З вихідним металом пов'язані такі дефекти, як невідповідність хімічного складу, розмірів і форми вихідної заготовки, ризики, волосовини, заходи сонця, полони, тріщини й ін Задирки, волосовини, тріщини, захід сонця і інше видаляють заточуванням або вирубкою.
Внаслідок помилок при нагріванні заготівлі можливе утворення завищеного шару окалини, обезуглероженного поверхневого шару, зміна мікроструктури металу (перегрів, перепал). У процесі ковки виникають різні спотворення форми, забоїни, вм'ятини, увігнуті торці, збільшують кінцеві припуски. При недотриманні температурного режиму кування можливе утворення зовнішніх і внутрішніх тріщин (розшарування), несприятливої мікроструктури поковки.
При очищенні на поверхні кування можуть виявитися забоїни, залишки окалини і сліди травлення. Необхідно відзначити, що торцеві і гартівні тріщини, розшарування, перепалу, значні відхилення форми є невиправними дефектами.
Спроектуємо ковану заготівлю для деталі, зазначеної на малюнку 1.
Керуючись ГОСТ 7829-70 - Кування з вуглецевої і легованої сталі, що виготовляються вільним куванням на молотах, призначимо припуски на розміри поковки (таблиця 7):
для Ø110 мм припуск складає 14 ± 5 мм;
для Ø90 мм припуск складає 20 ± 5 мм;
для висоти Н = 205 ± 0,3 мм припуск дорівнює 13 ± 4 мм.
Креслення заготівки - на малюнку 2.
Розрахуємо масу отриманої заготовки.
V 1 = πD 2 H / 4 = 3,14 * 124 2 * 218 / 4 = 2,63 * 10 -3 м 3;
V 2 = πd 2 H / 4 = 3,14 * 70 2 * 218 / 4 = 0,84 * 10 -3 м 2;
ρ = 7, 88 * 10 3 кг / м 3;
C заг. = (V 1-V 2) * ρ = (2,63-0,84) * 7,88 = 14,1 кг.
Розрахункова маса поковки - 14,1 кг.
У порівнянні з виливками і поковками зварні заготівлі сприяють економії металів (40 ... 60%), економії капітальних витрат виробництва, зменшують трудомісткість виготовлення і вартість заготовок, скорочують терміни їх виготовлення.
До недоліків зварних заготовок відносять наявність у них внутрішніх напружень, які часто призводять до втрати точності форми і розмірів поверхонь; складні за формою заготовки в порівнянні з виливками мають велику трудомісткість виготовлення і меншу продуктивність праці; не всі матеріали відрізняються достатньою зварюваністю.
Під зварюваністю розуміють здатність матеріалів в результаті зварювання створювати надійне їх з'єднання.
Технологічність зварних заготовок забезпечується раціональним вибором матеріалів їх складових частин, способів їх отримання, конструкцією зварних елементів і режимом зварювання.
Спроектуємо зварену заготовку для деталі на малюнку 1.
Оптимальним способом зварювання в даному випадку може служити механізована дугова зварка.
Дугова зварка (ручна, напівавтоматична і автоматична) є найбільш поширеним способом зварювання. Ручна зварювання застосовується для зварювання швів невеликого розміру; за один прохід без попередньої обробки кромок вона дозволяє зварювати деталі товщиною 4 ... 8 мм. Автоматична сварка може вестися одним або декількома електродами під шаром флюсу, в середовищі захисних газів (аргону, гелію, вуглекислого газу) або самозахистом дротом. При цьому різко підвищується товщина зварюваних деталей (до 15 м без обробки кромок) і продуктивність зварювання (у 6 ... 8 разів у порівнянні з ручним, зварюванням). Зварювання в вуглекислому газі вуглецевих і низьколегованих сталей характеризується стабільністю режиму зварювання, гарним формуванням зварного шва, високою якістю з'єднання. Продуктивність напівавтоматичного зварювання приблизно в 2 ... 4 рази вище, ніж ручний.
З урахуванням технологічних міркувань вибираємо напівавтоматичну аргонно-дугове зварювання зварювальним дротом: Св-18ХМА. За ГОСТ 1477 Г-76 вибираємо тип зварного шва (св.), що забезпечує провар зварного з'єднання при односторонній багатопрохідної зварюванні. Знаючи конфігурацію і розміри вихідних частин заготівлі, оформляємо її креслення (рисунок 3). Розрахункова маса заготовки - 7,96 кг.
У пунктах 3.2 та 3.3 наведені приклади проектування кованих і зварної заготовок для деталі. Техніко-економічний аналіз заготовок проводимо за собівартістю деталей, виготовлених з різних заготовок, і коефіцієнту використання металу.
Собівартість поковок в значній мірі визначається групою складності і класом точності поковки, тому що від них залежить складність і вартість виготовлення штампу. Більшу частину собівартості складають витрати на метал. Чад, облой і рицина істотно підвищують масу вихідної заготовки. Пов'язана з ними частка втрат металу щодо збільшується зі зменшенням маси поковки та збільшенням її складності.
Найбільший ефект у зниженні собівартості досягається при збільшенні коефіцієнта ваговій точності (відношення маси готової деталі до маси заготовки), так як витрати на метал у багато разів перевищують будь-які інші витрати на виготовлення деталей.
Собівартість деталі оцінюємо за методикою спрощеного розрахунку собівартості.
Для кованої заготовки за прейскурантом і за масою 14,1 кг визначаємо базову ціну Ц'З = 506 грн / тонна. (Ціни взяті на момент 1991 року) З урахуванням доплати за серійність (+6%) фактична оптова ціна виливки становить Ц3 = 536 грн / тонна. Витрати на механічну обробку Сстр, приймаємо округлено 500 грн / тонна. Собівартість деталі, виготовленої з кованої заготовки:
Сд = Сз · Мз + Сстр. (Мз-Мд)
С = 0,536 · 14,1 +0,5 (14,1 - 4,2) = 12,5 грн.
Мз - маса заготовки;
Мд - маса готової деталі.
Для зварний заготівлі визначаємо собівартість зварюються частин і приведені витрати зварювальних робіт. Оптова ціна штампованої частини заготовки при масі 7,96 кг і групі серійності С2 становить ЦТР = 510 грн / тонна. Отже, її вартість Ст.чз = 0,510 * 7,96 = 4,06 грн. Наведені витрати зварювальних робіт Ссв = 0,23 грн. визначаємо за формулою; нормативні витрати та коефіцієнти беремо в довідниках. Отже, собівартість зварний заготовки становить
С3св = 4,06 + 0,23 = 4,29 грн.
З урахуванням загальної маси зварний заготовки 12,4 кг визначаємо собівартість деталі, виготовленої із зварної заготовки:
Ссвд = 4,29 +0,5 (7,96-4,2) = 6,17 грн.
Коефіцієнти використання металу відповідно рівні:
Кі.м = 4,2 / 14,1 = 0,30;
Кі.мсв = 4,2 / 7,96 = 0,53.
На підставі отриманих даних робимо висновок: у заданих умовах виробництва для виготовлення деталі найбільш вигідна зварна заготовка. Енергозбереження при процесі зварювання при виготовленні деталі: - застосовувати зварювальне обладнання з більшим ККД; - усунення або зменшення холостого ходу зварювального агрегату; - правильний вибір електродів.
3.5 Термічна обробка обраної заготовки
Наступним етапом є термічна обробка. Термічна обробка зварних заготовок проводиться з метою поліпшення властивостей металу шва і біляшовній зони і для зняття зварювальних напруг. Режим термообробки визначається хімічним складом, теплофізичними і механічними властивостями матеріалу. Термообробка сприяє забезпеченню точності наступної механічної обробки заготовки, а також стабільності розмірів і форми зварного виробу в процесі експлуатації.
Завдяки порівняно простому обладнанню і досить високої продуктивності праці гостріння є одним із широко застосовуваних видом обробки металів різанням. Виробляємо токарну обробку за допомогою токарно-гвинторізного верстата і прохідного різця. Енергозбереженням на даному етапі є правильний підбір токарно-гвинторізного верстата, правильне закріплення різців, застосування удосконалених різців для обробки даної деталі, застосування змащувально-охолоджуючих рідин. Значною мірою зменшують енерговитрати верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК).
4. 3 Контрольна операція
ВТК перевіряє готову деталь на точність лінійних розмірів. Шорсткість обробленої поверхні, твердість поверхні та інші параметри, які повинні відповідати кресленням і технологічним вимогам.
2. Корсаков В.С. Основи технології машинобудування. - М.: Вища школа, 1974. - 335 с.
3. Білецький Д.Г. Технологія насособудування. - М.: Державне науково-технічне видавництво машинобудівної літератури, 1956. - 507 с.
4. Граділь В.П. Довідник по єдиній системі конструкторської документації. - Х.: Прапор, 1988. - 255 с.
5. Боженко Л.І. Технологія машинобудування. Проектування та виробництво заготованок: Підручник. - Львів: Світ, 1996. - 368 с.
6. Прейскурант № 25-01. Гуртові ціни на виливки, поковки і гарячі штамповки. - М.: Прейскурант-издат, 1980. - 368 с.
7. ГОСТ 7829-70. Кування з вуглецевої і легованої сталі, що виготовляються вільним куванням на молотах. Припуски і напуски.
Сумський державний університет
Кафедра прикладної гідроаеромеханіки
Курсова робота
на тему »Розробка енергозберігаючого технологічного процесу виготовлення деталі машини»
Суми-2006
Зміст
1. Завдання на курсову роботу. 3
2. Забезпечення технологічності заготовки. 4
3. Заготівельний технологічний процес. 8
3.1 Вибір способу отримання заготовки. 8
3.2 Проектування кованої заготовки. 9
3.3 Отримання зварний заготовки. 12
3.4 Техніко-економічний аналіз спроектованих заготовок. 14
4. Технологічний процес механічної обробки. 17
4.1 Токарна операція. 17
4.2 Обробка фрезами. 17
5. Список використаних джерел. 19
1. Завдання на курсову роботу
Розробити енергозберігаючий технологічний процес виготовлення деталі, показаної на малюнку 1.
2. Забезпечення технологічності заготовки
Під технологічністю конструкції деталі або машини мається на увазі найбільшу її відповідність тим певним методам обробки і виробництва, в умовах яких вона повинна виготовлятися. В однакових умовах виробництва більш технологічна та конструкція, трудомісткість і собівартість якої менше. Відпрацювання на технологічність обов'язкова на всіх стадіях створення виробів.Питання технологічності повинні вирішуватися комплексно, починаючи зі стадії проектування заготовки і вибору методу її виготовлення і закінчуючи процесом механічної обробки та складання всього виробу. Технологічність, як правило, закладається на стадії проектування, тому від конструктора потрібен високий рівень технологічної підготовки.
Технологічність - поняття відносне. Одна конструкція заготовки може бути технологічна при даному типі виробництва і абсолютно нетехнологічно при іншому.
Основними вимогами з точки зору технологічності конструкції є найменша вага при достатній жорсткості деталі; легкий доступ до оброблюваних поверхонь; найменшу кількість глухих отворів; постійні або зменшуються в одному напрямку діаметри співвісних отворів у корпусних деталях; зручність зборки машини і т.д.
Показники технологічності розрізняють двох видів: якісні та кількісні.
Якісну оцінку отримують шляхом порівняння двох і більше варіантів заготовок. Зазвичай така оцінка проводиться на стадії ескізного проектування і завжди передує кількісній оцінці.
Кількісні показники дають можливість об'єктивно і достатньо точно оцінити технологічність порівнюваних конструкцій. Вибір показників залежить від призначення деталі, типу виробництва, та умов експлуатації. Для заготовок в якості показників технологічності використовують трудомісткість виготовлення, технологічну собівартість і коефіцієнт використання металу.
Трудомісткість виготовлення заготовки представляє собою сумарні витрати часу на виробництво заготовки по всіх технологічних операцій. Складові норми часу на виконання робіт по окремих операціях наводяться у відповідних довідниках.
На ранніх стадіях проектування застосовують наближені методи оцінки трудомісткості. Наприклад, «ваговим методом» трудомісткість оцінюється за трудомісткістю типової заготівлі, аналогічної за формою, точності і технології виготовлення:
де Тпр, Ттіп - трудомісткість відповідно проектованої і типовий заготовок. Gпр, Gтіп - маса відповідно проектованої і типовий заготовок.
Для оцінки технологічності використовують також ставлення трудомісткості механічної обробки до трудомісткість одержання заготовки Тмех / Тзаг. Чим менше це відношення, тим більш технологічні заготовка. Ставлення Тмех / ТЗаг залежить також від типу виробництва (для одиничного виробництва воно максимально).
Технологічна собівартість виготовлення застосовується для вибору найкращого варіанту заготовки в умовах одного способу виробництва (цеху, заводу). У загальному вигляді для однієї деталі вона складається з наступних елементів:
Ст.д = М + З + Ін.о + Соб,
де М - вартість витрачених основних матеріалів, грн. / шт.;
З - заробітна плата виробничих робітників, грн. / шт.
Ін.о - відшкодування зносу оснащення, грн. / шт.
Соб - витрати, пов'язані з утриманням та експлуатацією устаткування за час виготовлення однієї деталі, грн. / шт.
Всі елементи собівартості взаємопов'язані. Наприклад, зміна виду заготовки викликає зміну витрат на механічну обробку. Зміна конструкційного матеріалу може викликати зміну номенклатури технологічного обладнання. З порівнюваних варіантів вибирають той, для якого технологічна собівартість мінімальна незалежно від окремих складових.
Коефіцієнт використання металу - це безрозмірна величина, що визначається відношенням маси виробу до маси витраченого металу:
Кі.м = Gд / GР
де Gд - маса готової деталі
GР - маса всього витраченого металу, включаючи масу літників, облоя, окалини, шлюбу і т.п.
Розрізняють коефіцієнт кв.м виходу металу, придатного в заготівельних цехах, і коефіцієнт вагової точності Кв.т:
Кв.м = G3/Gр
де G3 - маса заготовки
Кв.т = Gд / Gз
За інших рівних умов більше вигідні високі значення Кі.м. Для оцінки впливу технологічності заготовки на коефіцієнт використання металу необхідно пам'ятати, що Кі.м = кв.м · Кв.т.
3. Заготівельний технологічний процес
3.1 Вибір способу отримання заготовки
Одну й ту ж деталь можна виготовити із заготовок, отриманих різними способами. Одним з основоположних принципів вибору заготовки є орієнтація на такий спосіб виготовлення, який забезпечить їй максимальне наближення до готової деталі. У цьому випадку істотно скорочується витрата металу, обсяг механічної обробки і виробничий цикл виготовлення деталі. Однак при цьому в заготівельному виробництві збільшуються витрати на технологічне устаткування і оснащення, їх ремонт та обслуговування. Тому при виборі способу отримання заготовки слід проводити техніко-економічний аналіз двох етапів виробництва - заготівельного і механообробного.Розробка технологічних процесів виготовлення заготовок повинна здійснюватися на основі технічного і економічного принципів. Відповідно до технічного принципом вибраний технологічний процес повинен повністю забезпечити виконання всіх вимог креслення і технічних умов на заготовку. Відповідно до економічним принципом виготовлення заготівлі повинно вестися з мінімальними виробничими витратами.
З декількох можливих варіантів технологічного процесу при інших рівних умовах вибирають найбільш економічний, при рівній економічності - найбільш продуктивний. Якщо ставляться спеціальні завдання, наприклад терміновий випуск якої-небудь важливої продукції, вирішальними можуть опинитися інші фактори (більш висока продуктивність, мінімальний час підготовки виробництва та ін.)
3.2 Проектування кованої заготовки
Процес кування полягає в деформуванні нагрітої заготовки між бойками молота або преса за допомогою універсального інструменту. У залежності від використання устаткування розрізняють ковку машинну, яка виконується молотом або пресом, і ручну, яку виконують за допомогою молотка та кувалди. Куванням виготовляють зазвичай прості за формою заготовки масою до 300 тонн і в більшості випадків в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва. Основні операції технологічного процесу кування ділять на розділові, формоізменяющіе і загальні.
До розділовим операціями вільного кування належать обрубка, надрубка, ломка. Формоізменяющіе операції - це осадження, протягування, разгонка, прошивання, згинання, закручування, видавлювання. Нагрівання, обдування, мастило та охолодження є загальними операціями.
Перед куванням виготовляють початкові заготовки.
Переваги виготовлення заготовок вільним куванням - висока якість металу, універсальність обладнання та інструменту, можливість виготовлення заготовок значних розмірів і мас на малопотужному обладнанні.
До недоліків технологічних процесів вільного кування заготовок належать порівняно низька продуктивність праці, висока трудомісткість, невелика точність форми і розмірів заготовок, збільшені витрати металу на напуски, вигоряння, збільшені припуски на механічну обробку, потреба у високій кваліфікації працівників, важкі умови праці, труднощі з механізацією і автоматизацією виробничих процесів.
Вільним куванням виготовляють заготовки для великих валів і роторів турбін, двигунів внутрішнього згоряння, гарматних стволів та інших габаритних і відповідальних деталей машин. Складні кування вимагають багаторазового повторення операцій нагрівання і кування. Параметр шорсткості поверхонь поковок складає Ra 20 ... 80.
Вихідний документ для розробки креслення поковки - креслення готової деталі.
Поковка надають просту форму, обмежену плоскими чи циліндричними поверхнями. Небажані конічні та клинові форми поковок, перетин кількох циліндричних елементів і призматичних з циліндричними. Односторонні виступи переважно двосторонніх. Не можна виконувати куванням ребра жорсткості і пластики. Заготівлі зі значною різницею поперечних перерізів, а також складної форми або поковок і відливань.
Прагнучи максимально наблизити конфігурацію поковки до конфігурації деталі, необхідно оцінити можливість виготовлення куванням уступів і виїмок. Кування коротких уступів з невеликою висотою виступу економічно недоцільна. За відсутності спеціального інструменту виїмки виконуються в тому випадку, якщо їх довжина дорівнює або більше ширини бойків. Якщо розміри або виїмки малі, на ці ділянки поковки призначаються напуски. Для невеликого числа поковок виготовлення спеціального інструменту часто обходиться дорожче, ніж втрати металу на напуски і на збільшення обсягу механічної обробки.
За вимогами ГОСТ 7829-70, який поширюється на поковки загального призначення з вуглецевої і легованої сталі, виготовлені вільним куванням на молотах в одиничному і дрібносерійному виробництві, припуски на механічну обробку і відхилення розмірів заготовок призначають залежно від типу поковки та її розмірів. Припуски на необроблюваних поверхня не призначають. Граничні відхилення на всі розміри поковок встановлюють відповідно до їх типом і номінальними розмірами.
За погодженням між виробником і споживачем допускають виготовляти заготовки з більшою, ніж в стандартах, точністю, тобто з меншими значеннями відхилень, припусків і напусків. Допускається округляти розрахункові
номінальні розміри заготовок до найближчих значенням у бік збільшення припусків на механічну обробку.
Дефекти кованих заготовок
Дефекти, що виникають під час кування, можуть мати різні причини. З вихідним металом пов'язані такі дефекти, як невідповідність хімічного складу, розмірів і форми вихідної заготовки, ризики, волосовини, заходи сонця, полони, тріщини й ін Задирки, волосовини, тріщини, захід сонця і інше видаляють заточуванням або вирубкою.
Внаслідок помилок при нагріванні заготівлі можливе утворення завищеного шару окалини, обезуглероженного поверхневого шару, зміна мікроструктури металу (перегрів, перепал). У процесі ковки виникають різні спотворення форми, забоїни, вм'ятини, увігнуті торці, збільшують кінцеві припуски. При недотриманні температурного режиму кування можливе утворення зовнішніх і внутрішніх тріщин (розшарування), несприятливої мікроструктури поковки.
При очищенні на поверхні кування можуть виявитися забоїни, залишки окалини і сліди травлення. Необхідно відзначити, що торцеві і гартівні тріщини, розшарування, перепалу, значні відхилення форми є невиправними дефектами.
Спроектуємо ковану заготівлю для деталі, зазначеної на малюнку 1.
Керуючись ГОСТ 7829-70 - Кування з вуглецевої і легованої сталі, що виготовляються вільним куванням на молотах, призначимо припуски на розміри поковки (таблиця 7):
для Ø110 мм припуск складає 14 ± 5 мм;
для Ø90 мм припуск складає 20 ± 5 мм;
для висоти Н = 205 ± 0,3 мм припуск дорівнює 13 ± 4 мм.
Креслення заготівки - на малюнку 2.
Розрахуємо масу отриманої заготовки.
V 1 = πD 2 H / 4 = 3,14 * 124 2 * 218 / 4 = 2,63 * 10 -3 м 3;
V 2 = πd 2 H / 4 = 3,14 * 70 2 * 218 / 4 = 0,84 * 10 -3 м 2;
ρ = 7, 88 * 10 3 кг / м 3;
C заг. = (V 1-V 2) * ρ = (2,63-0,84) * 7,88 = 14,1 кг.
Розрахункова маса поковки - 14,1 кг.
3.3 Отримання зварний заготовки
Зварні заготівлі широко поширені в машинобудуванні, що пояснюється значними перевагами зварювання в порівнянні з іншими способами з'єднання заготовок. Економія матеріалів, зниження вартості продукції, висока продуктивність устаткування і якість продукції - далеко не всі переваги, які забезпечує використання зварювання в машинобудівному виробництві. Використання зварних заготовок дозволяє спростити конструкцію вихідних заготовок, зменшити товщину стінок і масу заготовок, використовувати різні профілі сортового та спеціального прокату.У порівнянні з виливками і поковками зварні заготівлі сприяють економії металів (40 ... 60%), економії капітальних витрат виробництва, зменшують трудомісткість виготовлення і вартість заготовок, скорочують терміни їх виготовлення.
До недоліків зварних заготовок відносять наявність у них внутрішніх напружень, які часто призводять до втрати точності форми і розмірів поверхонь; складні за формою заготовки в порівнянні з виливками мають велику трудомісткість виготовлення і меншу продуктивність праці; не всі матеріали відрізняються достатньою зварюваністю.
Під зварюваністю розуміють здатність матеріалів в результаті зварювання створювати надійне їх з'єднання.
Технологічність зварних заготовок забезпечується раціональним вибором матеріалів їх складових частин, способів їх отримання, конструкцією зварних елементів і режимом зварювання.
Спроектуємо зварену заготовку для деталі на малюнку 1.
Оптимальним способом зварювання в даному випадку може служити механізована дугова зварка.
Дугова зварка (ручна, напівавтоматична і автоматична) є найбільш поширеним способом зварювання. Ручна зварювання застосовується для зварювання швів невеликого розміру; за один прохід без попередньої обробки кромок вона дозволяє зварювати деталі товщиною 4 ... 8 мм. Автоматична сварка може вестися одним або декількома електродами під шаром флюсу, в середовищі захисних газів (аргону, гелію, вуглекислого газу) або самозахистом дротом. При цьому різко підвищується товщина зварюваних деталей (до 15 м без обробки кромок) і продуктивність зварювання (у 6 ... 8 разів у порівнянні з ручним, зварюванням). Зварювання в вуглекислому газі вуглецевих і низьколегованих сталей характеризується стабільністю режиму зварювання, гарним формуванням зварного шва, високою якістю з'єднання. Продуктивність напівавтоматичного зварювання приблизно в 2 ... 4 рази вище, ніж ручний.
З урахуванням технологічних міркувань вибираємо напівавтоматичну аргонно-дугове зварювання зварювальним дротом: Св-18ХМА. За ГОСТ 1477 Г-76 вибираємо тип зварного шва (св.), що забезпечує провар зварного з'єднання при односторонній багатопрохідної зварюванні. Знаючи конфігурацію і розміри вихідних частин заготівлі, оформляємо її креслення (рисунок 3). Розрахункова маса заготовки - 7,96 кг.
3.4 Техніко-економічний аналіз спроектованих заготовок
Якщо заготовка може бути отримана кількома способами, виникає необхідність у проведенні техніко-економічного аналізу можливих варіантів, щоб на його основі вибрати оптимальний. Вибір оптимального способу виробництва заготовок здійснюють шляхом зіставлення техніко-економічних показників розглянутих технологічних варіантів. Завдання полягає в тому, щоб визначити, який з порівнюваних варіантів економічно більш доцільний. Оцінити способи отримання заготовки можна по одному або декільком одночасно з наступних показників: трудомісткість виготовлення заготовок; коефіцієнт використання матеріалу собівартість виготовлення заготовки; витрати на основне обладнання, технологічне оснащення, зварювальні матеріали, паливо та інших Три перші застосовуються найчастіше.У пунктах 3.2 та 3.3 наведені приклади проектування кованих і зварної заготовок для деталі. Техніко-економічний аналіз заготовок проводимо за собівартістю деталей, виготовлених з різних заготовок, і коефіцієнту використання металу.
Собівартість поковок в значній мірі визначається групою складності і класом точності поковки, тому що від них залежить складність і вартість виготовлення штампу. Більшу частину собівартості складають витрати на метал. Чад, облой і рицина істотно підвищують масу вихідної заготовки. Пов'язана з ними частка втрат металу щодо збільшується зі зменшенням маси поковки та збільшенням її складності.
Найбільший ефект у зниженні собівартості досягається при збільшенні коефіцієнта ваговій точності (відношення маси готової деталі до маси заготовки), так як витрати на метал у багато разів перевищують будь-які інші витрати на виготовлення деталей.
Собівартість деталі оцінюємо за методикою спрощеного розрахунку собівартості.
Для кованої заготовки за прейскурантом і за масою 14,1 кг визначаємо базову ціну Ц'З = 506 грн / тонна. (Ціни взяті на момент 1991 року) З урахуванням доплати за серійність (+6%) фактична оптова ціна виливки становить Ц3 = 536 грн / тонна. Витрати на механічну обробку Сстр, приймаємо округлено 500 грн / тонна. Собівартість деталі, виготовленої з кованої заготовки:
Сд = Сз · Мз + Сстр. (Мз-Мд)
С = 0,536 · 14,1 +0,5 (14,1 - 4,2) = 12,5 грн.
Мз - маса заготовки;
Мд - маса готової деталі.
Для зварний заготівлі визначаємо собівартість зварюються частин і приведені витрати зварювальних робіт. Оптова ціна штампованої частини заготовки при масі 7,96 кг і групі серійності С2 становить ЦТР = 510 грн / тонна. Отже, її вартість Ст.чз = 0,510 * 7,96 = 4,06 грн. Наведені витрати зварювальних робіт Ссв = 0,23 грн. визначаємо за формулою; нормативні витрати та коефіцієнти беремо в довідниках. Отже, собівартість зварний заготовки становить
С3св = 4,06 + 0,23 = 4,29 грн.
З урахуванням загальної маси зварний заготовки
Ссвд = 4,29 +0,5 (7,96-4,2) = 6,17 грн.
Коефіцієнти використання металу відповідно рівні:
Кі.м = 4,2 / 14,1 = 0,30;
Кі.мсв = 4,2 / 7,96 = 0,53.
На підставі отриманих даних робимо висновок: у заданих умовах виробництва для виготовлення деталі найбільш вигідна зварна заготовка. Енергозбереження при процесі зварювання при виготовленні деталі: - застосовувати зварювальне обладнання з більшим ККД; - усунення або зменшення холостого ходу зварювального агрегату; - правильний вибір електродів.
3.5 Термічна обробка обраної заготовки
Наступним етапом є термічна обробка. Термічна обробка зварних заготовок проводиться з метою поліпшення властивостей металу шва і біляшовній зони і для зняття зварювальних напруг. Режим термообробки визначається хімічним складом, теплофізичними і механічними властивостями матеріалу. Термообробка сприяє забезпеченню точності наступної механічної обробки заготовки, а також стабільності розмірів і форми зварного виробу в процесі експлуатації.
4. Технологічний процес механічної обробки
4.1 Токарна операція
Токарна обробка проводиться для формування нових поверхонь більш точних за допомогою ріжучого інструменту (різця) і утворенням стружки.Завдяки порівняно простому обладнанню і досить високої продуктивності праці гостріння є одним із широко застосовуваних видом обробки металів різанням. Виробляємо токарну обробку за допомогою токарно-гвинторізного верстата і прохідного різця. Енергозбереженням на даному етапі є правильний підбір токарно-гвинторізного верстата, правильне закріплення різців, застосування удосконалених різців для обробки даної деталі, застосування змащувально-охолоджуючих рідин. Значною мірою зменшують енерговитрати верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК).
4.2 Обробка фрезами
Розрізняють чорнове, получістовой, чистове і тонке фрезерування. Черновое фрезерування застосовують як метод попередньої обробки поковок, припуск на попередню обробку яких перевищує 3 мм. Получістовой фрезерування застосовують для зменшення похибок геометричних форм і просторових відхилень. Чистове фрезерування застосовують або як метод остаточної обробки після чорнового і получістовой фрезерування, або як метод тимчасової роботи після чорнового фрезерування перед наступною обробної обробкою. Тонке фрезерування застосовують як метод остаточної обробки площин торцевими фрезами.4. 3 Контрольна операція
ВТК перевіряє готову деталь на точність лінійних розмірів. Шорсткість обробленої поверхні, твердість поверхні та інші параметри, які повинні відповідати кресленням і технологічним вимогам.
Список використаних джерел
1. Проектування і виробництво заготівель у машинобудуванні: Учеб. Посібник / П.А. Руденко та ін - К.: Вища школа, 1991. - 247 с.2. Корсаков В.С. Основи технології машинобудування. - М.: Вища школа, 1974. - 335 с.
3. Білецький Д.Г. Технологія насособудування. - М.: Державне науково-технічне видавництво машинобудівної літератури, 1956. - 507 с.
4. Граділь В.П. Довідник по єдиній системі конструкторської документації. - Х.: Прапор, 1988. - 255 с.
5. Боженко Л.І. Технологія машинобудування. Проектування та виробництво заготованок: Підручник. - Львів: Світ, 1996. - 368 с.
6. Прейскурант № 25-01. Гуртові ціни на виливки, поковки і гарячі штамповки. - М.: Прейскурант-издат, 1980. - 368 с.
7. ГОСТ 7829-70. Кування з вуглецевої і легованої сталі, що виготовляються вільним куванням на молотах. Припуски і напуски.