Технологический процесс изготовления крестовины карданного вала

 

Для определения типа производства крестовин карданного вала необходимо вычислить её массу.

Массу можно вычислить по эмпирической формуле:

MД=ρ*V,                                                                                                          (1)

где  ρ-плотность стали 18ХГТ, из [Л1, стр. 143]она равна 7800 кг/м3 ,  V – объём крестовины.

Объём крестовины будем находить, разделив её на три простейшие фигуры – на три цилиндра, объём которых можно найти, опираясь на размеры проставленные на чертеже переведённые в метры.

V=V1+V2+V3;                                                                                               (2)

V1=Sосн*h=(π*R2)*h=0,0001 м3                                                                  (3)

V2=V3=0,00003 м3

V=V1+V2+V3=0,0001+0,00003+0,00003=0,00016 м3

Подставляя объём в исходную формулу получим:

МД=7800*0,00016=1,248 кг.

Исходя из полученной массы крестовины и количества деталей в партии (см. задание) по таблице 1 определяем тип производства. Это крупносерийное производство мелких деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор метода  получения заготовки.

Заготовку для изготовления  крестовины карданного вала можно получить разными методами, но самые оптимальные – это объёмная горячая штамповка и литьё (в песчано-глинистые формы).

Методом литья получают заготовки практически любых размеров, как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности заготовки зависят от способа литья. Отливки можно изготавливать практически из всех металлов и сплавов. В некоторых случаях внутри стенок образуются дефекты (усадочные раковины, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки.

Заготовки, полученные объемной штамповкой, отличаются более высокой точностью размеров, качеством поверхностного слоя по сравнению с коваными поковками. Применение этого вида обработки давлением для получения заготовок деталей машин экономически целесообразно в условиях крупносерийного и массового производств. При изготовлении поковок объемной штамповкой применяют сортовые и периодические профили массой менее 400 кг. По точности и шероховатости поверхностей заготовки, получаемые холодной объемной штамповкой, не уступают изделиям, изготавливаемым специальными способами литья. При этом механические свойства поковок выше, чем отливок.

Решение о выборе метода будем принимать на основе технико-экономического расчёта, а именно сравнение себестоимости одной заготовки, полученной методом литья в ПГФ с себестоимостью одной заготовки полученной методом объёмной горячей штамповки.

Определим три основные показатели детали: материал сталь 18ХГТ, масса детали Мд=1,248кг, программа выпуска – 10000.

Для литья в ПГФ:

1.Определяем массу заготовки.

Мзаг=Мд/Квт,                                                                                              (4)                                                                                                 где Квт – коэффициент весовой точности [Л3, стр. 43,таб.1].                      

Мзаг=1,248/0,7=1,78 кг

2.Определим оптовую цену 1т. заготовок.

Цх=Ц1-, руб./т                                                                        (5)

где М1-ближайшее значение массы, предусмотренное таблицей цен, меньшее, чем Мзаг, кг; М2-ближайшее значение массы, предусмотренное таблицей цен, большее, чем Мзаг, кг; Ц1 – оптовая цена для заготовки М1,руб.; Ц2-оптовая цена для заготовки М2, руб., [Л3, стр.44,таб.2].

Цх=2583 -  =2457 руб./т

3. Определяем базовую  стоимость заготовок конкретной  марки материала.

С= Цх*Кц, руб./т ,                                                                                             (6)                                                                                            где Кц-коэффициент расчёта оптовых цен, [Л3,стр.45, таб.3]                   

С=2457*1,232=3027 руб./т

4. Определяем себестоимость  одной заготовки.

Сзаг=[ *Мзаг*Кт*Кс-(Мзаг-Мд)]*Кф, руб                                      (7)

где, Кто-коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку заготовок, руб./т.[Л3,стр.45,таб. 4]; Кт-коэффициент, учитывающий точные размеры заготовок[Л3,стр.46,таб.5]; Кс-коэффициент учитывающий серийность выпуска заготовок[Л3,стр.45, таб.6]; Sотх-стоимость 1т отходов (стружки); Кф – масштабно-ценовой коэффициент, учитывающий изменение цен по отношению к ценам 1991г.[Л3,стр.45]

Сзаг=[]*25=166,5 руб.

Для объёмной горячей штамповки:

1. Масса заготовки: Мзаг=1,46 кг.

2. Оптовая цена 1т. заготовок: Цх=2570руб/т.

3. Базовая стоимость заготовок: С=3167 руб/т.

4. Себестоимость одной  заготовки: Сзаг=125,1 руб.

Таким образом, на основании сравнения себестоимости получения заготовки методом литья в ПГФ и объёмной горячей штамповки оптимальным способом изготовления для заявленной годовой программы следует считать горячую объёмную штамповку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Обоснование  выбора варианта технологического  маршрута.

В данной контрольной работе будем производить выбор варианта технологического маршрута для обработки цилиндрической поверхности шипа крестовины диаметром 25 мм на длине           30 мм с получением требуемой твёрдости поверхности HRC 63 единицы.  Выбор маршрута обработки данной поверхности будем производить на основе данных справочных таблиц трудоёмкости конкретной операции, из которых в сумме складывается суммарная трудоёмкость всего технологического процесса обработки поверхности.  Так же во внимание по  выбору варианта маршрута следует принять  количество видов обработки и число переходов.  Для сравнения и последующего выбора мною предложено два варианта технологического маршрута.

Вариант №1. Таблица 2.

№ операции	Эскиз обработки	Технические требования (таблица П2, методичка)	Трудоёмкость операции чел./час (таблицаП2, методичка)
1 Точение черновое		Точность IT 12 Прямолинейностьоси обрабатывае- мой поверхности 0,02*К=0,02*1,12 =0,022мм	1
2 Шлифо- вание чистовое		Прямолинейность оси обрабатывае- мой поверхности 0,005*К=0,005* *1,12=0,0056мм	1,2
3 Супер- финиширование		Точность сохраняется от предыдущей операции IT 6. Величина прямолинейности оси сохраняется от предыдущей операции, т.е. 0,0056 мм	1

Суммарная трудоёмкость процесса  – 3,2 чел./ час

Количество видов обработки – 2

 

Вариант №2. Таблица 3.

№ операции	Эскиз обработки	Технические требования (таблица П2, методичка)	Трудоёмкость операции чел./час, (таблица П2, методичка)
1 Шлифова ние черновое		Точность IT 12 Прямолинейность оси обрабатывае- мой поверхности 0,02*К=0,02*1,12 =0,022мм	0,8
2 Шлифова- ние чистовое		Прямолинейность оси обрабатывае- мой поверхности 0,005*К=0,005* *1,12=0,0056мм	1,2
3 Суперфи ниширо- вание		Точность сохраняется от предыдущей операции IT 6. Величина прямолинейности оси сохраняется от предыдущей операции, т.е. 0,0056 мм	1

Суммарная трудоёмкость процесса  – 3,0 чел./ час

Количество видов обработки – 1

Определение коэффициента, учитывающего размер для обработки цилиндрических поверхностей:

К=0,004Г+1;                                                                                               (8)

 где Г – наибольший  габаритный размер обрабатываемой  детали                               

К=0.004*30+1=1,12

Исходя из сравнения суммарной трудоёмкости процесса и количества видов обработки  для получения требуемого результата принимаем вариант технологического маршрута №2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчёт припусков  на обработку одной поверхности.

Припуск – это слой металла, удаляемый с обрабатываемой поверхности  заготовки. Поверхность заготовки остаётся всё та же – шип крестовины.  Припуски бывают общие и промежуточные. Для назначения припусков определим основные параметры заготовки: материал – сталь 18ХГТ, тип обрабатываемой поверхности – цилиндрическая (длина 30мм, диаметр ), масса заготовки – 1,78 кг. Размеры операционных припусков, соответствующих конкретным операциям по механической обработке предлагаю свести в таблицу 4.

Таблица 4. Расчёт операционных размеров.

Маршрут обработки поверхности	Квалитет (класс точности)	Операционный размер, мм	Припуск на сторону, мм
Обработка цилиндрической поверхности шипа крестовины Ø25h5
Заготовка-поковка штампованная, сталь 18 ХГТ	11	Ø25,54+0,5-0,3	0,27
Шлифование черновое	7	Ø25,14h7-0,021	0,2
Шлифование чистовое	6	Ø25,04h6-0,013	0,05
Суперфиниширование	5	Ø25h5-0,009	0,02

 

Пояснение к таб.4

1) Допускаемые отклонения  линейных размеров поковок (штамповок) определяем из таблицы 8 ГОСТа 7505-89. В соответствии с исходным  индексом (масса заготовки и материал) и размерами заготовки определили  отклонения нашей заготовки: нижнее (-0,3) и верхнее (+0,5).

2) Из таблиц [Л1] в соответствии с размерами определили припуск на каждый вид механической обработки.

3) По формуле 

DЗ=DД+2ZB                                                                                                (9)

(методичка стр.35) определили  операционный размер вала для  каждой операции (вид мех. обработки) начиная с последней (суперфиниширование).

4)В соответствии с размерами  шипа крестовины и  требуемой  шероховатостью для каждой операции  назначили квалитет (класс) точности.  (таблица квалитетов ЕСКД)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет режимов  резания на обработку одной  поверхности.  

К режимам резания при шлифовании относятся следующие: 1) глубина резания t (или поперечная подача), мм.  2) продольная подача заготовки S (это расстояние проходимое заготовкой за один её оборот), мм. 3) скорость резания, м/мин. 4) частота вращения заготовки, 1/мин

Перед началом расчётов режимов резания предлагаю выбрать модель шлифовального станка и назначить размеры шлифовального круга, а так же пояснить вид и способ шлифования.  Модель станка – круглошлифовальный 3У10В. Размеры круга: диаметр –     120 мм, толщина круга (В) – 10 мм, [Л2]. Вид шлифования – круглое, сухое. Способ шлифования: закреплённая в станке заготовка совершает два движения: вращательное и поступательное, шлифовальный камень одно – вращательное, причем круг вращается гораздо быстрее заготовки. Поперечную подачу на установленную глубину резания совершает шлифовальный круг.

Таблица 5. Параметры станка 3У10В:

Параметр	Значение
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм диаметр длина	100 160
Наибольший диаметр шлифования, мм наружного внутреннего	160 50
Скорость перемещения стола (бесступенчатая), м/мин	0,025 - 1
Частота вращения детали (бесступенчатая), 1/мин	70-950
Частота вращения круга, 1/мин	1910
Наибольшие размеры круга, мм наружный диаметр ширина	250 20
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	1,1
Наибольшие размеры шлифуемых поверхностей, мм	---------
КПД	0,8

 

Рассчитаем режимы резания для каждого перехода.

1) Глубина резания. Глубину  резания надо согласовывать с  припуском на каждую операцию, а так же максимальной глубиной  резания. В [Л2] приведена максимальная глубина резания для шлифования в соответствии с размерами детали и термообработкой. Отсюда назначаем следующие глубины резания: t1=0,07 мм (для чернового шлифования), t2=0,07 мм (для чернового шлифования), t3=0,06 мм (для чернового шлифования), t4=0,05 мм (для чистового шлифования), t5=0,02 мм (для суперфиниширования). В итоге получилось 5 технологических переходов.