Разработка технологического процесса механической обработки винта и решения ряда вопросов, связанных с его изготовлением

     Обработкой  давлением называются процессы получения  заготовок или деталей машин  силовым влиянием инструмента на исходную заготовку из исходного  материала.

     Пластическое деформирование при обработке давлением, которое складывается в превращении заготовки простой формы в деталь более сложной формы того же объема, принадлежат к малоотходной технологии. Обработкой давлением получают не только заданную форму и размеры, но и обеспечивают необходимое качество металла, надежность работы изделия. Высокая производительность обработки давлением, низкая себестоимость и высокое качество продукции привели к широкому применению этих процессов.

     Для мелкосерийного и единичного производства характерное использование как заготовки горячекатаного проката, отливок, полученных в песчано-глинистых формах, ковок, полученных ковкой. Это влечет большие припуски, значительный объем следующей механической обработки, повышение трудоемкости.

     В условиях многосерийного и массового производств рентабельные способы получения заготовок: горячо объемное штампование; литье в кокиль, под давлением, в оболочковые формы, по выплавляемым моделями. Применение этих способов позволяет значительно сократить припуски, снизить трудоемкость изготовления детали.

     Размеры детали часто играют решающую роль. При литье по выплавляемым моделями, в кокиль, под давлением размеры  отливки ограничены технологическими возможностями оборудования и инструмента.

     Способом  горячей объемной штамповки возможное получение поковок до 1000 кг.

     Для получения необходимой заготовки  для последующей обработки лучшим способом является объемная штамповка. Объемной штамповкой называют процесс  получения поковок, при котором  формообразующую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданным чертежом конфигурацией.

     Технологический процесс изготовления заготовки  содержит следующие операции: отрезание  прокату на мерные заготовки, нагревание, штампование, обрезка облоя и пробивание пленок, исправления, термическая обработка, очистка заготовок от окалины, калибрование, контроль готовых заготовок.

     Применение  объемной штамповки оправданно при  серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

     Объемную  штамповку осуществляют при разных температурах исходной заготовки и, в соответствии с температурой, делят  на холодную и горячую. Наиболее широкое  распространение получила горячая  объемная штамповка (ГОШ).

     Для горячей штамповки рекомендуются конструкционные стали 25, 45, 30 ХПГСНА, нержавеющие стали Ж2, алюминиевые сплавы Д1, В 95, титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ-5, магнитные сплавы МА 2, ВМ 65-1.

       При сравнении с ковкой –  получение заготовок горячей  объемной штамповкой имеет следующие преимущества:

     1) Появляется возможность изготовливать  заготовки более сложной формы  с лучшим качеством поверхности  и шероховатости: Rz = 80…20 мкм, а при применении холодной калибровки Rz = 10...1,6 мкм;

     2) меньше допуски чем при ковке и возможность доведения до точности, получаемой при обработке резанием; припуски снижаются в 2-3 раза;

     2) повышается производительность труда;

     3) уменьшаются штамповочные уклоны за счет особой конструкции штампов (наличие выталкивателей) .

     Горячая объемная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типа штампа, оборудования, исходной заготовки и т.д.

     В зависимости от типа штампа она бывает в открытых или закрытых штампах, или в штампах для выдавливания. Данная классификация – основная, она определяется конфигурацией, массой и материалом.

     В зависимости от оборудования горячая  объемная штамповка бывает на штамповочный паровоздушных молотах двойного действия, кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП), горизонтально-ковочных машинах(ГКМ), гидравлический прессах.

     Штамповка на КГШП наиболее целесообразна при  крупносерийном и массовом производстве деталей сложной формы, массой до нескольких сот киллограмов.Она  имеет ряд технологических преимуществ : высокая точность поковок, пределы  допусков до 0,2-0,5 мм; экономия металла на 20-30% за счет снижения припусков и штамповочных уклонов; КПД прессов в 3 раза выше чем у молотов; на 10-30 % снижает себестоимость поковок; повышает производительность труда в 1.4 раза [1].

     Учитывая  тип производства выбираем горячую объемную штамповку на КГШП. 

4.   Расчёт и проектирование заготовки  по выбранному способу.

 

     1) Заготовка - штампованная поковка получается на КГШП. Для установления величины допусков и припусков на размеры штампованной поковки необходимо установить следующие параметры:

     Точность    изготовления- характеризуется классом точности, условно обозначаемым TI...T5.

     Класс точности поковки устанавливается  в зависимости от технологического процесса и оборудования для ее изготовления.

     При открытой штамповке на КГШП - класс    точности Т3-Т5. Принимаем класс точности – Т3.

     Группа    стали   -  условно обозначается М1, М2 и МЗ. Ст.45 относится к группе М2, т.к содержание углерода 0.35 – 0.65.

     Масса    поковки   -  ориентировочная величина расчетной массы поковки (G_пок ) :

                                                          G_пок = G_дет x K_p                                                         (1.1)

       G_дет – масса детали, 0,01кг

      K_p – расчётный коэффициент; принимаем 1,45 (Так как деталь  с прямой осью. ГОСТ 7505-89 Приложение 3, табл. 20 )

     G_пок = 0,01 x 1,45 = 0,0145 кг

     Существует  четыре степени сложности С1, С2, С3, С4. Степень сложности поковки  определяется соотношением массы (объема) поковки к массе (объему) фигуры, в которую вписывается поковка. Фигура может быть цилиндром или параллелепипедом. Для расчета необходимо брать ту фигуру, объем которой является меньшим. Формула (1.2) [1]:

          ,                                           (1.2)

        ,                                               (1.3)

       ,                                                  (1.4)

     где – плотность материала (0,00785 );

       – постоянная величина (3,14);

       – диаметр (1.2 см);

       – длина (1.75 см).

                                        C = 0,0145 / 0,0155 = 0,93

     Степень сложности поковки для рассматриваемой детали - CI. 

     Конфигурацию  разъема штампа примем "плоской" для    упрощения его конструкции .

     2) В зависимости от расчетной массы поковки, группы    стали,  сложности, класса точности поковки устанавливаем исходный индекс - 5 табл.2 [2].

     Основные  припуски на номинальные размеры  детали определяем с учетом исходного индекса и шероховатости поверхностей детали по табл. 3[2]. Дополнительные припуски, учитывающие смещение по поверхности разъема штампа – 0.2 мм по табл.4[2] . Отклонение от прямолинейности - 0.2 мм  табл. 5 [2] :

     Основные  припуски на номинальные размеры рассчитываем по формулам (1.5) та (1.6) [1]:

            ,                                                           (1.5)

                ,                                                        (1.6)

     где – диаметры по чертежу (12 мм; 8 мм);

       –  длины по чертежу (2.5 мм;17.5  мм). 

        d_з12 = 12 + (0,9+0,1+0,2)*2 = 14,4 мм.  ~ 14,5 мм.

         d_з8 =  8 + (0,9+0,1+0,2)*2 = 10,4 мм. ~ 10,5 мм.

         L_з2,5 = 2,5 + (0,9+0,1+0,2)*2 = 4,9 мм.  ~  5 мм.

         L_з17,5 = 17,5+ (0,9+0,1+0,2)*2 = 19,9 мм.  ~ 20 мм. 

     3)Предельные отклонения размеров заготовки определяем                    по табл.3 [2]: ø 14.5^+0.5_{-0,2   ,} ø 10.5^+0.5_-0,2,   5^+0.5_-0,2  ,  20 ^+0.5_-0,2

     4) Составляем эскиз штампованной поковка для детали винт (рис. 1.1) в соответствии с ГОСТ 3.1126-88 с указанием технических требований на ее изготовление по ГОСТ 7505-89.

     

     Рис.1.1

     Технические требования

1. НВ – 170…207 МПа.
2. Класс точности поковки – Т3.
3. Степень сложности поковки – С2.
4. Группа стали – М2.
5. Радиусы закруглений внешних углов – 2мм.
6. Допуск на радиусы закруглений поковок – 0,5 мм.
7. Штамповочные уклоны – 7º.
8. Допускаемое смещение по размеру штампа 0,2 мм.
9. Допускаемая высота заусенца по периметру среза 1,0мм.
10. Допуск на радиальное биение поверхности А, b, и В относительно базовой оси заготовки не более 1  мм.
11. Остальные технические требования по ГОСТ 8479-70.

 

     Для определения объема штампованной поковки условно разбиваем ее на отдельные простые элементарные фигуры с простановкой размеров с учетом плюсовых допусков .

     

 

     Определяем объемы этих фигур V₁ и V₂.

                                                                  V= V₁+V₂                                         (1.7)

                                                             V= πd²*L /4                                                 (1.8)

     V₁ =3,14*1,5²  *5,5/4 = 0,9714

     V₂ =3,14*1,1²  *1,5/4 = 1,4248

     V  = V_{1 +} V₂  =0,9714 + 1,4248 = 2,396

6) Масса штампованной заготовки рассчитываем по формуле (1.9)[1]:

                                                            (1.9)

        G_зш = 2,3*0,00785=0,0178

7) Принимая неизбежные технологические потери ( угар, облой и т.п) при горячей обььемной штамповке равными 10 %, определяем расход материала на одну деталь :

                                           

                                             (1.10)

        G_зп  = 0,0178( 100+10)= 0.0196

8) Определяем коэффициент использования материала на штампованную заготовку (1.11) [1]:

                                                                                                          ( 1.11)

где – масса конечной детали (0,01кг);

 – масса штамповки (0,0196 кг);

Получаем:                                                    

     К_им  = 0,01/0,0196 = 0,51

1.4 Разработка маршрутно –операционного  технологического процесса механической обработки винта

005 Контрольная 

Контролировать  габаритные размеры заготовки по чертежу, марку материала детали, наличие на поверхности заготовки дефектов (трещин, вмятин), сопроводительную документацию на заготовку (рабочий номер), маркировку заготовки.