Способы получения заготовки для вала

Материалы и методы получения заготовок для изготовления валов.

Основные технические требования и нормы точности, предъявляемые к корпусным деталям.

К корпусным деталям предъявляют комплекс технических требований,определяемых в каждом конкретном случае, в первую очередь, исходя из служебного назначения детали. Соблюдение технических требований означает формирование установленных физико-механических свойств, материала детали, получение необходимой прочности и жесткости, обеспечение требуемой точности детали и создание условий для удобства выполнения механосборочных и эксплуатационных работ. Их выполняют на различных этапах технологического процесса изготовления корпусных деталей.

Нормы точности геометрических параметров и параметров качества поверхности и поверхностного слоя основных и вспомогательных баз корпусных деталей обусловлены требуемой точностью соединения монтируемых в них деталей и сборочных единиц. Их определяют аналитически или по рекомендациям ГОСТов и нормативов.

Для корпусных деталей нефтегазового оборудования рекомендуются следующие нормы точности:

1) диаметры отверстий под посадки подшипников качения обрабатывают по 7-му квалитету, при R_а = 2,5 ¸ 2,0 мкм;

2) отклонение геометрической формы отверстия – (0,3 ¸ 0,5) поля допуска на размер отверстия;

3) отклонение от параллельности осей отверстий с плоскостью разъема корпуса — ±0,2 мм при диаметре отверстий до 300 мм, ±0,3 мм при диаметре отверстий более 300 мм;

4) отклонение от параллельности осей отверстий – не более 0,05 мм на 100 мм длины;

5) отклонение от соосности системы отверстий – не более 0,5 допуска на размер меньшего отверстия;

6) отклонение от перпендикулярности торцовых поверхностей к осям – не более 0,05мм на 100мм длины при R_z = 20-10мкм, R_a = 2,5-2мкм;

7) отклонение от плоскостности поверхности скольжения – не более 0,05мм на всей длине при R_z = 20-10мкм, R_a = 2,5-2мкм;

8) отклонение от прямолинейности привалочных плоскостей – не более 0,2мм на всей длине при R_z = 20-10 мкм и R_a = 2.5-2мкм

Нормы точности на параметры корпусных деталей, входящие в РЦ изделия следует определять аналитически, исходя из выбранного метода обеспечения заданной точности замыкающих звеньев РЦ.

Типовой технологический маршрут обработки корпусной детали.

№опе р	Содержание операции	Технологическая база
Черновая и чистовая обраб-ка плоских поверх-тей, параллельных основным базам	Поверхности точных отверстий вспом-ых баз, торцовые поверх-ти (в разъемных конструкциях корпусных деталей)
Черновая и чистовая обраб-ка поверх-тей основных баз	А.Поверхности параллельные основным базам, торцовые поверх-ти. Б. Поверх-ти точных отверстий вспом-ых баз, торцовые поверх-ти (в неразъемных конструкциях)
Слесарная обраб-ка и сборка корпуса в сборочную единицу	Осн-е базы (в разъемных конструкциях)
Черновая и чистовая обраб-ка торцовых поверх-тей	Основные базы
Черновая и чистовая обраб-ка точных отверстий вспом-ных баз, оси к-ых параллельны плоской установочной поверхности основной базы	Основные базы
Черновая и чистовая обраб-ка точных отверстий вспом-ных баз, оси которых не параллельны плоской установочной поверх-ти основной базы	Основные базы
Обраб-ка поверх-тей крепежных и второстепенных отверстий	Основные или вспом-ные базы
Отделочнаяобраб-ка поверх-тей точных отверстий вспом-ных баз	Основные базы

Материалы и методы получения заготовок для изготовления валов.

Валы в основном изготовляют из конструкционных и легированных сталей, обладающих высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, а для повышения износостойкости способностью подвергаться термической обработке. Этим требованиям отвечают стали 40, 45, 40Х, 40Г2 и другие. Валы, работающие в агрессивных средах, выполняют из коррозионно-стойких сталей и сплавов.

Заготовки для валов. Производительность механической обработки валов определяется маркой материалов, размерами и конфигурацией заготовки. Изготовляют заготовки из проката резкой или рубкой с последующей обработкой деформацией (ковка, штамповка, высадка, обжатие на ротационно-ковочных машинах, поперечно-винтовая прокатка).

В единичном и мелкосерийном производстве заготовки валов с небольшим числом ступеней и незначительной разницей их диаметров получают отрезкой от горячекатаных или холоднотянутых прутков и сразу подвергают механической обработке. При изготовлении валов массой более 15 кг или валов с большим перепадов диаметров шеек для уменьшения расхода материала на заготовку применяют свободную ковку. Ее выгодно применять в том случае, когда расходы, связанные с ковкой, компенсируются экономией металла и снижением стоимости механической обработки резанием.

В серийномпроиз-ве заготовки для валов получают ковкой в подкладных или групповых переналоживаемых штампах. Широко используют ротационную ковку на ковочных машинах с прогр. управлением. При выборе того или иного метода получения заготовки следует сравнивать себестоимость и коэффициент использования материала К_и.м.. Установлено, если К_и.м. штамповки больше К_и.м. проката на 0,15, то более экономичной явл-ся заготовка полученная штамповкой.

В крупносерийном и массовом произ-ве заготовки валов, как правило, получают резкой(рубкой) проката и последующей ковкой в дорогостоящих штампах, обеспечивающих минимальные припуски на обработку(1,5-2 мм) и максимальное приближение конфигурации заготовки к геометрической форме детали. При этом К_и.м.=0,7…0,95.

При мех-ой обработке резанием в автоматизированном произ-ве, в частности на станках с ЧПУ, допуски и припуски заготовок д.б. на 10-30% меньше, чем при обработке на станках с ручным управлением. Ужесточение требований по св-вам материала и точности заготовок, обраб-ых на станках с ЧПУ, обусловлено необходимостью, стремлением сократить кол-во стружки, создать наиболее благоп-ые условия для работы режущего инструмента.

Заготовки для валов изготовляют в заготовит-ых цехах или загот-ых участках мех-го цеха, где кроме кузнечно-прессового оборудования устанавливают правильно-калибровочные, отрезные, фрезерно-центровальные, центровальные, токарно-обдирочные и др.станки. Кроме предварительной обработки заготовки подвергают термической обработке для улучшения обрабатываемости и снятия остаточных напряжений.

Источник

Проектирование заготовки для изготовления детали «вал»

Описание способов получения заготовок класса «вал». Сравнительный анализ конструкции заготовок из сортового проката. Способы получения заготовки методом штамповки. Конструктивные характеристики штампованной заготовки. Припуски на механическую обработку.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	08.02.2016
Размер файла	569,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Анализ исходных данных

1.1 Описание детали

1.2 Материал детали

2. Выбор заготовки

2.1 Описание способов получения заготовок класса «вал»

3. Сравнительный анализ конструкции заготовок

3.1 Заготовка из сортового проката

3.2 Заготовка штампованная

3.2.1. Способ получения заготовки

3.2.2. Класс точности штамповки

3.2.3 Группа стали

3.2.4 Конструктивные характеристики штампованной заготовки

3.2.5 Группа сложности

3.2.6 Исходный индекс паковки

4. Сравнительный анализ экономической эффективности получения заготовок из проката и горячей объёмной штамповкой

4.1 Расчёт стоимости заготовки из проката

4.2 Расчёт стоимости штампованной заготовки

5. Назначение припусков на механическую обработку

5.1. Основные припуски на механическую обработку

5.2. Дополнительные припуски на механическую обработку

5.2.1. Первый дополнительный допуск

5.2.2 Второй дополнительный допуск

5.2.3. Штамповочные уклоны

5.2.4 Радиусы закруглений

6. Допуски и допускаемые отклонения размеров поковки

Заданием на курсовой проект служит чертеж детали корпус , изготовленный из стали 45 .

Необходимо осуществить выбор и проектирование заготовки для изготовления данной детали.

Для выполнения этой работы в определённой последовательности необходимо будет затронуть ряд вопросов:

1. Осуществить предварительный выбор двух наиболее пригодных методов получения заготовки для заданной детали с учётом заданного типа производства, свойств материала заготовки, формы и размеров заготовки, требованиям к точности

2. Провести сравнительный анализ заготовок по критерию применимости для заданного типа производства, назначить припуски и допуски на размер заготовок, произвести расчёт массы заготовки, определить коэффициент использования металла.

3. Выбрать заготовку и способ её получения на основании сравнительного анализа стоимости двух типов заготовок.

4. Начертить эскиз заготовки.

Важным этапом разработки технологического процесса механической обработки является расчет припусков.

Установление правильных размеров припусков на обработку — ответственная технико-экономическая задача.

Назначение чрезмерно больших припусков приводит к непроизводительным потерям материала, превращаемого в стружку, увеличению трудоемкости механической обработки; повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии; возрастанию потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных станках, снижается точность обработки в связи с увеличением отжатий в технологической системе.

Недостаточно большие припуски не обеспечивают удаления дефектных слоев материала и необходимой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, вызывают ужесточение требований к точности исходных заготовок и приводят к удорожанию последних.

1. Анализ исходных данных

1.1 Описание детали

Деталь корпус представляет собой деталь из класса «вал».

Изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050-88 .

1.2 Материал детали

заготовка вал прокат штамповка

Сталь 45 конструкционная углеродистая качественная .

Сталь 45 подвергается процедуре закалки при температуре 840 °С. с охлаждением в воде и высоким отпуском при 600 °С, что соответствует твёрдости в состоянии поставки 170 НВ.

Сортамент стали 45 составляют:

— сортовой и фасонный прокат (ГОСТы 1050-88, 2590-2006, 2591-2006, 2879-2006, 8509-93, 8510-86, 8239-89, 8240-97, 10702-78);

— калиброванный пруток (ГОСТы 1050-88, 7417-75, 8559-75, 8560-78,);

— шлифованный пруток и серебрянка (ГОСТ 14955-77);

— толстый лист (ГОСТы 1577-93, 19903-74);

— тонкий лист (ГОСТ 16523-97);

— полоса (ГОСТы 103-2006, 1577-93, 82-70);

-лента (ГОСТ 2284-79);

— проволока (ГОСТ 17305-91, 5663-79)

— поковки и кованые заготовки (ГОСТы 1133-71 и 8479-70);

— трубная продукция (ГОСТы, 8732-78, 8733-74, 8734-75, 8731-74, 21729-76).

Использование в промышленности: вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки, и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность. .

Химический состав материала в процентах

Механические свойства стали 45 в состоянии поставки

Наименование и марка

Режимы термической обработки стали 45

Температурный режим, ?С

Механические свойства стали 45 после термической обработки

Наименование и марка

Технологические свойства материала сталь 45

Интервал температур ковки, о С

Пластичность при холодной обработке

В горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и у_в,=640 МПа

Склонность к отпускной хрупкости

2. Выбор заготовки и метода её получения

2.1 Описание способов получения заготовок класса «вал»

Заготовками для деталей класса «вал» наиболее часто служат либо сортовой прокат, либо штамповка. Отливка применяется в редких случаях: при изготовлении крупных валов из чугуна. Сортовой прокат применяется для изготовления средних и мелких деталей с небольшим перепадом диаметров по ступеням вала (до 10-15 мм на 100 мм длины). Штамповка применяется для изготовления средних и крупных валов сложной конфигурации, с большим перепадом диаметров, а также при специальных требованиях к структуре металла и при достаточно больших объёмах выпуска..

Проведём сравнительный анализ получения заготовок из сортового проката и методом горячей объёмной штамповки по конструктивным критериям, по коэффициенту использования металла и по экономическим критериям для решения вопроса о выборе метода получения заготовки.

3. Сравнительный анализ конструкции заготовок

Предварительно выбираем два типа заготовок: сортовой прокат и штамповка, исходя из того, что тип производства- серийное, а точность изготовления детали обычная. Оба вида заготовок можно использовать в условиях серийного производства. .

3.1 Заготовка из сортового проката

Назначаем диаметр сортового проката по ГОСТ 2590-2006. Так, как вал имеет больше двух уступов, диаметр проката назначаем по наибольшему диаметру детали — ?42 мм. Отношение L/D=82/48=1.9512 мм, выбираем диаметр проката 45 мм, так, как данный диаметр имеет высокий квалитет точности..

Отклонения: верхнее +0.4; нижнее -0.7

Рассчитаем припуск на длину заготовки по ГОСТ 2590-88. Для случая отрезания проката на токарном станке примем по таблице припуск 5 мм.

Допуск на длину по ГОСТ 2590-88 составляет 1 мм.

Масса заготовительного отхода для проката:

где H_{расх (L)}— норма расхода материала по длине проката; L- длина проката, мм; L_заг— длина заготовки, мм; n- целое число заготовок, получаемое из одной мерной длины.

где — площадь поперечного сечения, см 2 ; — плотность материала, г/см 2 .

Коэффициент использования металла:

где М_дет — масса детали; М_заг— масса заготовки.

где V_дет— объём детали, — плотность материала.

Масса заготовки в данном случае- это масса простой пространственной фигуры, в которую может быть вписана заготовка.. Такой пространственной фигурой является цилиндр с радиусом основания 21 мм, высотой 82мм.

Так, как коэффициент использования металла меньше 0.5, то заготовку по данному параметру нельзя считать технологичной. .

3.2 Заготовка штампованная

3.2.1 Способ получения заготовки

Так, как самый точный квалитет поверхности заготовки — H9; тип производства- серийное; деталь имеет относительно простую форму, то возможно получение заготовки методом горячей штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе. Заготовку получаем в закрытом штампе, состоящем из двух частей с плоскостью разъёма по оси заготовки, так, как деталь имеет относительно симметричную форму. .

Поверхность разъёма штампа имеет плоскую форму.

Для того, чтобы рассчитать массу детали, рассчитаем геометрические размеры заготовки, назначив припуски на все размеры, затем рассчитаем коэффициент использования металла.

Припуски на размеры заготовки, полученной горячей объёмной штамповкой, назначаются исходя из класса точности, группы стали, степени сложности заготовки, её расчётной массы и исходного индекса поковки по таблицам ГОСТ 7505-89.

3.2.2 Класс точности штамповки

Так, как заготовку получаем на кривошипном горячештамповочном прессе в закрытом штампе, класс точности штамповки — Т3 (по ГОСТ7505-89).

3.2.3 Группа стали

Так, как сталь содержит свыше 0,35 до 0,65 процента углерода, то по ГОСТ 7505-89 группа стали- М1..

3.2.4 Конструктивные характеристики штампованной заготовки

Определяется отношением массы поковки к массе простой пространственной фигуры, в которую может быть вписана заготовка

где М_пр— расчётная масса поковки; М_д— масса детали; k_р— коэффициент, зависящий от формы штампованной заготовки.

Так, как деталь- вал относительно простой удлинённой формы с прямой осью, то k_р= 1.6 (принимаем максимальный коэффициент).

Увеличим габаритные линейные размеры детали в 1.05 раза.

==0,43, следовательно степень сложности поковки — С2.

3.2.5 Группа сложности

h/b_ср=82/34,5=2,37, так, как соотношение свыше 1,5, то группа сложности- четвёртая.

3.2.6 Исходный индекс поковки принимаем по таблицам ГОСТ 7505-89 исходя из того, что масса поковки свыше до 0,5 кг, группа стали М1, степень сложности поковки — С2; класс точности Т3; принимаем исходный индекс 9.

4. Назначение припусков на механическую обработку

4.1 Основные припуски на механическую обработку

Назначаем по таблице ГОСТ 7505-89.

Основные припуски на механическую обработку

Источник