Анализ технологичности и выбор метода изготовления детали "первичный вал" (стр. 1 из 4)
Введение
Обработка металлов давлением основана на использовании пластичности металла, т. е. его свойстве изменять первоначальную форму под действием внешних сил или внутренних напряжений без разрушения и сохранять вновь полученную форму после прекращения действия нагрузки.
Обработка давлением обычно преследует две основные цели: получение изделий сложной формы из заготовок простой формы и улучшение кристаллической структуры исходного литого металла повышением его механических свойств.
Получение изделий и полуфабрикатов при обработке давлением осуществляется путем пластического деформирования (перераспределения) металла исходной заготовки или разрезанием его и снятия стружки под давлением рабочего инструмента: бойков, штампов, ножей и др. Объем металла и плотность его при этом практически не изменяются, поэтому объем исходной заготовки равняется объему полученного изделия плюс объем отходов металла данном процессе обработки.
Обработка давлением является экономичным и прогрессивным отческим процессом. Отходы металла при этом незначительны и не превышают обычно (за исключением свободной ковки) -25% от массы получаемого изделия или полуфабриката, ряде процессов, например при холодной штамповке, составляют всего 5—10%. В то же время при формообразовании изделий обработкой резанием отходы металла в виде стружки составляют свыше 50% от веса готовой детали; расходуются непроизводительно рабочая сила, энергия, материалы, инструмент. В стружку удаляются наиболее прочные периферийные слои металла прутковых заготовок, имеющие лучшую мелкокристаллическую структуру.
Объёмная горячая штамповка является одним из видов обработки металлов давлением. Объёмная горячая штамповка производится в кузнечном и прессово-кузнечном цехах, а также на специализированных кузнечных заводах. В современной металлообработке кузнечная промышленность занимает высокое место. Она является одним из основных способов изготовления заготовок и деталей. Объемной штамповкой изготавливаются детали от нескольких грамм до десятков сотен тонн Детали, полученные ковкой и объемной штамповкой, имеют высокую прочность, ударную вязкость, поэтому ответственные детали машин делают штампованными.
Объёмная штамповка отличается высокой производительностью, по сравнению с другими методами обработки, благодари высоким скоростям обработки и одновременному деформированию всего объема заготовки или значительной его части. Например, при прокатке скорость выпуска готовой продукции достигает 20—30 м/сек; при горячей штамповке за 1 мин на одном штамповочном молоте или прессе изготовляются две-три поковки сложной формы при массе поковки до 20—50 кг; при холодной штамповке производится 1300—1500 мелких деталей в минуту на одном прессе-автомате.
Помимо высокой производительности штамповка обеспечивает получение поковок с высокой точностью размеров. Она позволяет заметно уменьшить расход металла на изготовление детали и снизить трудоёмкость при последующей обработке резанием. Кроме того, штамповка обеспечивает получение высокого качества поверхности поковок, при этом исключается необходимость последующей обработки резанием всей поковки, а обрабатывается только та часть, которая будет соприкасаться с другими деталями. Вместе с тем следует отметить, что штамповка обеспечивает получение деталей сложной формы, во многих случаях невыполнимых в условиях ковки без припусков.
Процессы обработки металлов давлением развиваются и совершенствуются в направлении приближения формы и размеров заготовки к конфигурации и размерам готовой детали, что обеспечивает снижение трудоемкости последующей их обработки давлением, себестоимости продукции и повышение коэффициент использования металла.
1.Назначение детали и технические требования к ней
Валы, как правило, предназначены для передачи крутящего момента и поддержания, установленных на них деталей, вращающихся вокруг оси вала. Опорами валов служат подшипники и подпятники. Помимо крутящих моментов валы загружены поперечными силами и изгибающими моментами от усилий в зацеплениях, опорах, муфтах и рабочих органов машин-двигателей и орудий.
Основными критериями работоспособности валов и осей являются объемная прочность, износостойкость сопряженных поверхностей и жесткость. Наиболее полно всем этим требованиям удовлетворяют стали, и в ряде случаев высокопрочные чугуны. После токарной обработки валов и осей поверхности их, сопрягаемые с другими деталями, шлифуют.
Первичный вал- деталь ответственная. Вал постоянно вращается, следовательно, в процессе эксплуатации деталь подвергается напряжению кручения, трения- скольжения с переменной нагрузкой и ограниченной смазкой. Предполагаемые повреждения- усталостные изломы, изнашивание, трещины. Шлицы и канавки вала не должны иметь вмятин. Поэтому материал вала должен быть твердым, износостойким, выдерживать большие контактные нагрузки. Такие требования может обеспечить легированная сталь.
2. Анализ технологичности детали и выбор метода изготовления
Конструкции детали должна быть технологична, т.е. должна быть приспособлена к определенной технологии производства. В связи с этим требуется определить место изготовления поковки и дать оценку технологичности детали.
Возможно изготовление поковки на паровоздушных штамповочных молотах (ПВШМ), горизонтально ковочных машинах (ГКМ) и на винтовом прессе с заготовкой в виде проката изготовляемого на молотах или ковочных вальцах. Для изготовления поковок на этих видах оборудования необходимо выполнить следующие условия:
-материал детали должен обеспечить хорошую деформируемостъ заготовки;
-форма детали должна обеспечить возможность изготовления двух половинах штампа (чтобы не было больших отличий в форме между верхней и нижней части детали, т.е. чтобы не было больших выступов и деформация в верхней и нижней половинах штампа была примерно одинаковой);
-шероховатость не слишком маленькой;
-необходимость плавных переходов но сечению поковки;
-деталь должна свободно извлекаться из штампа.
Конструкция детали удовлетворяет всем выше перечисленным требованиям, следовательно, деталь технологична, для выбора оборудования необходимо сравнить достоинства и недостатки каждого способа штамповки.
Производим выбор способа штамповки на основании сравнительной оценки ряда показателей.
При выборе пресса исходят из следующих соображений:
1)тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции;
2)номинальное усилие пресса должно быть больше усилия, требуемого для;
3)мощность пресса должна быть достаточной для выполнения работы, необходимой для данной операции;
4)пресс должен обладать достаточной жесткостью (малой упругой деформацией), а для разделительных операций - также повышенной точностью направляющих;
5)закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой высоты штампа;
6)габаритные размеры стола и ползуна пресса должны давать возможность установки и закрепления штампов и подачу заготовок, а отверстие в столе пресса - позволять свободное проваливание штампуемых деталей (при штамповке „на провал");
7)число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производительность штамповки;
8)в зависимости от рода работы должно быть предусмотрено наличие специальных устройств и приспособлений (буфера, выталкиватели, механизмы подачи и т. п.);
9)удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответствовать требованиям техники безопасности.
Таким образом, основными механическими параметрами для выбора пресса являются: усилие, работа, жесткость, величина хода, закрытая высота и размеры стола пресса.
3. Разработка чертежа поковки
Разработка чертежа поковки производится в соответствии с ГОСТ 7505-74 и сводится к определению:
1.припусков и допусков;
2.штамповочных уклонов;
3.радиусов закруглений контуров поковок;
4.допускаемых отклонений формы поковки.
Рис. 1. Эскиз детали.
3.1 Определение данных для расчета
Исходные данные на деталь:
Материал сталь 20ХГНМ (по ГОСТ 4543-71) 0,16-0,23% С; 0,17-0,37% Si; 0,70-l,00%Mn;0,80-l,00%Mg.
Исходные данные для расчета:
Расчетная масса поковки.
МПР, =МД·КР; Мд =V·р
где V,p- соответственно объем и плотность материала поковки
КР- расчётный коэффициент, устанавливается по таблице.(Кр= 1,5 с прямой осью).[3]
Рис. 2. Определение объема детали.
V=V I+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9+V10+V11
Разбиваем деталь на 10 элементарных объемов, в данном случае это цилиндры (рис 2).
Vum=n*R2*H
Vl=3.14*0,85^2*0,4=0,907 (см3)
V2=3.14*0,85^2* 1.7=3,86 (см3)
V3=3.14*l,l^2*l,8=6,18(см3)
V4=2,9^2*5,5=46,26(см3)
V5=3.14*1,1^2*7.8=29, 64 (см3)
V6=3.14*2^2*3.1=38, 94 (см3)
V7=3.14*3,0^2* 1,3=36, 74 (см3)
V8=3.14*2,25^2*0,4=6, 36 (см3)
V9=3.14*3,2^2*0,48=15, 43 (см3)
V10=V10-Vl 1=3.14*2,5^2*1,1-3.14*2A2*1,1=7,77 (см3)
V=Vl+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9+V10=0,907+3,86 16,18+46,26+29,64+38,94+
36 ,74+6,36+15,43+7,77=192,09 (см3)
МД=У -/7 = 7.85*192,09 = 1.5*2
МПР= 1.5* 1,5 = 2,25кг
Класс точности -Т4, т. к штамповку производят на ГКМ ([3],стр15), Группа стали-М1, т.к. используется материал. - сталь 20ХГНМ, где массовая доля углерода 0,16-0,23 ([3] стр.13, табл. 3.2).
Степень сложности С2 .
Конфигурация поверхности разъема штампа П (плоская). Исходный индекс-11 .
3.2 Припуски и кузнечные напуски
Основные припуски на размеры:
1,6 - диаметр 22,8 мм и чистота поверхности - 1,25 1,5 - диаметр 29 мм и чистота поверхности - 2,5
1,5 - диаметр 22 мм и чистота поверхности - 5,0