Разработка технологичного процесса изготовления вала ступенчатого (стр. 2 из 5)
где: г – плотность материала, кг/м3. Для стали: г=7814 кг/м3;
Vз – объем заготовки, мм3 .
Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших тел составляющих заготовку:
мм3 
, мм3Mзаг.= 1,212·106×7814×10-9= 9,47 кг, mдет.= 8,055·105×7814×10-9 = 6,29 , кг.
Определим коэффициент использования материала:
.Данный метод литья удовлетворяет задаче получения отливки с контуром приближающемся к контуру детали; т.е. с коэффициентом использования Км близким к 1.
3.2 Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах
1) По таблице 3.1.3 [1] выбираем:
а) Оборудование – пресс с выталкивателем;
б) Штамповочные уклоны: 5°;
в) Радиусы закруглений наружных углов, при глубине полости ручья:
10…25 мм - r = 2,5мм,
25…50 мм - r = 3мм;
Радиусы закруглений внутренних углов, больше наружных углов в 3…4 раза.
2) По таблице 3.4 [1] назначаем допуски и припуски на обработку на сторону и сводим их в таблицу 2.
Таблица № 2
| Размеры,мм | Допуски,мм | Припуски,мм | Расчет размеров заготовки, мм | Окончательн. размеры, мм |
| Ш55 | +2,4-1,2 | 3,1 | Ш55+(2.3,1)= Ш61,2 | Ш 61  |
| Ш60 | +2,4-1,2 | 3,1 | Ш60+(2.3,1)= Ш66,2 | Ш 66 |
| Ш65 | +2,4-1,2 | 2,8 | Ш65+(2.2,8)= Ш70,6 | Ш 71 |
| Ш75 | +2,4-1,2 | 2,8 | Ш75+(2.2,8)= Ш80,6 | Ш 81 |
| 15 | +2,1-1,1 | 2,8 | 15+(2.2,8)= 20,6 | 21  |
| 35 | +2,1-1,1 | 2,8 | 35+2,8= 37,8 | 38 |
| 50 | +2,1-1,1 | 2,8 | 50+2,8= 52,8 | 53 |
| 70 | +2,4-1,2 | 2,8 | 70+2,8= 72,8 | 73 |
| 275 | +3,0-2,0 | 3,2 | 275+(2.3,2)= 281,4 | 281  |
3) Рассчитаем площадь поковки в плане [1]:
Fпок.п =18861, мм2
4) Определяем толщину мостика для облоя [1]:
, ммКоэффициент Со принимаем равным 0,016.
5)По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:
а) Усилие пресса – 16МН;
б) ho = 2,2 мм;
в) l = 5 мм;
г) h = 6 мм;
д) R1 = 20 мм.
6) Рассчитать объем заготовки [1]:
Vзаг.=Vп+Vу+Vо , мм3
где Vп – объем поковки, рассчитываемый по номинальным горизонтальным размерам чертежа;
Vу – объем угара, определяемый в зависимости от способа нагрева;
Vо – объем облоя при штамповке.
а) Объем поковки:
мм3б) Объем угара Vу принимаем равным 1% от Vп.
Vу=10530 мм2
в) Объем облоя Vо:
Vо=о.FМ.(Рп + о . р . l),
где о – коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения
получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика; о=2.
Fм - площадь поперечного сечения мостика;
Рп – периметр поковки;
FM=l .ho= 5.2,2= 11 мм2
Рп= 724 мм.
Подставим полученные данные в формулу:
Vо= 2.11×(724+2.3,14.5) = 16618,8 мм3;
г) Объем поковки:
Vзаг.=1,053·106+10530+16618,8=1080148,8 мм3.
Определим параметры исходной заготовки для штамповки.
д) Диаметр заготовки:
, ммгде m – отношение
; 1,25< <2,5. Принимаю m=2. 
мм.По ГОСТ 2590-71
мм.д) Длина заготовки:
, ммг) Площадь поперечного сечения заготовки:
, мм27) Рассчитаем массу поковки:
=1080148,8.7814.10-9 =8,44 кг8) Определим коэффициент использования материала:
9) Рассчитаем усилие штамповки:
, МН,где Dпр – приведенный диаметр,
Fп – площадь проекции поковки на плотность разъема штампа,
Bп.ср – средняя ширина поковки в плане,
ув - предел прочности штампуемого материала, ув=598 МПа [2]
Dпр=1,13
, Fп= 
, Bп.ср= 
.Dпр =
ммFп=18861 мм2;
Bп.ср=18861/281=67 мм
, МНПо расчетному усилию штамповки выбираем пресс с усилием 25 МН и примерной производительностью 180 шт/ч.
3.3 Технико-экономический анализ
Для окончательного выбора метода получения заготовки, следует провести сравнительный анализ по технологической себестоимости.
Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:
Ст=Сзаг.. М + Cмех.. (М-m)-Сотх.. (M-m), руб.
где М – масса заготовки, кг;
m – масса детали, кг;
Сзаг – стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;
Cмех. – стоимость механической обработки, руб/кг;
Сотх – стоимость одного килограмма отходов, руб/кг.
Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литье в песчаные формы и штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [1]:
Сзаг=Сот . hT . hC . hB . hM . hП , руб/кг,
где Сот – базовая стоимость одного килограмма заготовки, руб./кг;
hT – коэффициент, учитывающий точность заготовки;
hC – коэффициент, учитывающий сложность заготовки;
hB – коэффициент, учитывающий массу заготовки;
hM – коэффициент, учитывающий материал заготовки;
hП - коэффициент, учитывающий группу серийности.
Для получения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле следующие [1]:
hT =1,03 – 2-ый класс точности;
hC =0,7 – 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB =0,93 – так как масса заготовки находится в пределах 3…10,0 кг;
hM =1,21 – так как сталь углеродистая;
hП =0,77 – 2-ая группа серийности;
Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет Сот = 0,29 руб.
Сзаг. = 0,29 . 1,03 . 0,7 . 0,93 . 1,21 . 0,77 =0,181 руб./кг
Определяем стоимость механической обработки по формуле:
Смех. = Сс + Ем . Ск, руб./кг;
где Сс = 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];
Ск = 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки, руб/кг [1];
Ем = 0,1 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].
Смех. = 0,495 + 0,1 . 1,085 = 0,6035 руб./кг
Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной Сотх. = 0,0144 руб./кг.
Определим общую стоимость заготовки, получаемую по методу литья:
Ст = 0,181. 9,47 + 0,6035 . (9,47-6,29) – 0,0144. (9,47-6,29) = 3,587 руб.
Для заготовки, получаемой методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]:
Сзаг=Сшт . hT . hC . hB . hM . hП , руб/кг,
где hT =1 – 2-ой класс точности;
hC =0,75 – 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB =0,87– так как масса заготовки находится в пределах 4…10 кг;
hM =1 –так как сталь углеродистая;
hП =1;
Базовая стоимость одного килограмма штамповок составляет Сшт = 0,315 руб./кг
Сзаг. = 0,315 . 1 . 0,75 . 0,87. 1 . 1 = 0,21 руб./кг
Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:
Ст = 0,21. 8,44 + 0,6035 . (8,44-6,29) –0,0144. (8,44-6,29) = 3,039 руб.
Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой.
Ожидаемая годовая экономия:
Эгод. = (СТ2 – СТ1) . N , руб.;
где N – годовая программа выпуска деталей, шт.;
Эгод. = (3,587– 3,039) . 110000 = 60280 руб.
Вывод: на основании сопоставления технологических себестоимостей по рассматриваемым вариантам делаем вывод о том, что для дальнейшей разработки следует выбрать метод получения заготовки штамповкой. В этом случае годовая экономия составит 60280 рублей.
3.4 Проектирование заготовки
Проектирование заготовки предложено на чертеже заготовки
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
4.1 Разработка технологического маршрута обработки поверхностей
| № пов. | JT | Ra, мкм | Переходы |
| 1 | h14/2 | 12,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 10) Закалка ( JT 14; Ra 12,5) |
| 2 | h7 | 1,25 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) Шлифование предварит ( JT 8; Ra 1,25) |
| 3 | h8 | 2,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) |
| 4 | h14/2 | 12,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 10) Закалка ( JT 14; Ra 12,5) |
| 5 | h7 | 1,25 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) Исправление центровых фасок Шлифование предварит ( JT 8; Ra 1,25) |
| 6 | h8 | 2,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) |
| 7 | h14/2 | 12,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 10) Закалка ( JT 14; Ra 12,5) |
| 8 | k6 | 0,63 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) Исправление центровых фасок Шлифование предварит ( JT 8; Ra 1,25) Шлифование чистовое ( JT 6; Ra 0,63) |
| 9 | n7 | 1,25 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) Исправление центровых фасок Шлифование предварит ( JT 7; Ra 1,25) |
| 10 | h14/2 | 12,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Закалка ( JT 14; Ra 12,5) |
| 11 | h14/2 | 12,5 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Закалка ( JT 14; Ra 12,5) |
| 12 | k6 | 0,63 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) Исправление центровых фасок Шлифование предварит ( JT 8; Ra 1,25) Шлифование чистовое ( JT 6; Ra 0,63) |
| 13 | n7 | 1,25 | Обтачивание черновое ( JT 12; Ra 12,5) Обтачивание чистовое ( JT 9; Ra 1,25) Закалка ( JT 10; Ra 2,5) Исправление центровых фасокШлифование предварит ( JT 7; Ra 1,25) |
| 14, 16 | N9 | 3,2 | Фрезерование черновое (JТ 8; Rа 2,5) Закалка (JТ 9; Ra 3,2) |
| 15, 17 | h14/2 | 6,3 | Фрезерование черновое (JТ 12; Rа 3,2) Закалка (JТ 14; Ra 6,3) |
4.2 Разработка технологических схем базирования