Технологический процесс получения детали "Пробка 5а" (стр. 1 из 2)

Введение

Курсовая работа «Технология получения и обработки заготовок» является обобщающей работой по дисциплине «Материаловедение». Выбранный в данной работе технологический процесс должен обеспечить высокую производительность труда, наиболее экономичное использование материалов, выбора оснастки с минимальными затратами при условии длительной эксплуатации, минимальную себестоимость готовых деталей.

Полученная в результате разработанного технологического процесса заготовка должна удовлетворять условиям, предъявляемым заданием для данной курсовой работы.

1 Общая схема технологического процесса получения детали

На рисунке 1.1 представлена общая технологическая схема получения и обработки заготовки, получаемой штамповкой.

Рисунок 1.1 – Общая технологическая схема получения и обработки заготовки

2 Выбор марки материала

Выбор материала обеспечивается необходимостью обеспечить требуемую надежность детали при имеющихся экономических ограничениях. То есть, при минимальных затратах на изготовление детали получить максимальную выгоду.

В данной курсовой работе исходной деталью для проектирования является деталь “Пробка 5а”. На чертеже ТПЖА.752457. представлен её внешний вид, размеры, технические требования на её изготовление, заложенные конструктором.

Выбор материала заготовки определяется следующим требованиями:

- предел прочности σ_В ≥ 440 МПа;

- относительное удлинение d ≥ 18%;

- температура эксплуатации t= 500ºC.

В качестве вариантов рассматриваются материалы: легированные стали 20ХМ и 23Х2НМФА ГОСТ 4543-73. В таблице 2.1 приводится их химический состав, а также механические и физические свойства этих материалов.

Таблица 2.1 – Химический состав, механические и физические свойства материалов

Наименованиевеличины	Единицыизмерения	20ХМГОСТ 4543-73	23Х2НМФАГОСТ 4543-73
Химический состав
С	%	0,82÷ 0,9	0,19 ÷ 0,26
Mn		0,4 ÷ 0,7	0,3 ÷ 0,6
V		-	0,18÷ 0,28
Ni		-	0,8 ÷ 1,2
Cr		0,8 ÷ 1,1	1,9 ÷ 2,4
Si		0,17 ÷ 0,37	0,17 ÷ 0,37
Mo		0,15 ÷ 0,25	0,35 ÷ 0,45
Механические свойства после закалки и высокого отпуска
σв	МПа	440	440
Продолжение таблицы 2.1
δ	%	18	16
HRC	-	229	260
Физические свойства
ρ	кг/м3	7800	7830
λ	кал/м·сек·˚	46	36,5

Сталь 20ХМ – фланцы, шестерни, крестовины, втулки, зубчатые колеса, цилиндры и другие детали, работающие от -40ºС до +540ºС. Детали паровых и газовых турбин, арматура и детали трубопроводов, работающие при температурах до 500-540ºС./1/

Сталь 23Х2НМФА – высоконагруженные сварные узлы и конструкции, не подвергаемые закалке или нормализации после сварки. Сварные и не сварные детали, работающие длительно при температуре до 600ºС.

Стоимость материала в относительных единицах можно оценить по формуле:

где M_i- концентрация i-го компонента сплава в масс.%;

C_i- его стоимость в относительных единицах.

Элемент	20ХМ	23Х2НМФА
Si	1,44	1,44
Mn	2,6	2,6
Cr: из ферросплава	7,26	13,2
V	-	26,6
Mo: из ферросплава	42,8	85,6
Ni	-	54
ИТОГО:	54,1	183,44

Таким образом, окончательно принимается материал заготовки быстрорежущая сталь 20ХМ.

3. Получение материала

Для получения данного материала применяются индукционные печи. В индукционных сталеплавильных печах выплавляют наиболее качественные коррозионно-стойкие, жаропрочные и другие стали и сплавы. Вместимость печей обычно колеблется от десятков килограммов до 30 тонн металла. Схема индукционной бессердечниковой печи для выплавки стали приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема индукционной печи для выплавки стали;

1 - тигель из огнеупорных материалов; 2 - водоохлаждаемый индуктор; 3- желоб для выпуска плавки; 4 - сталеразливочный ковш; 5 - металл;

6 - вихревые токи.

Плавку металлов проводят в тигле, изготовленном из основных или кислых огнеупорных материалов. Вокруг тигля располагается спиральный многовитковый индуктор, изготовленный из медной трубки, в которой циркулирует охлаждающая вода.

По характеру тока, питающего индуктор, различают высокочастотные печи (10-1000 кГц), печи, работающие на повышенной (500-10000 Гц) и промышленной частоте (50-60 Гц).

При пропускании тока через индуктор в металле, находящемся в тигле, индуктируются мощные вихревые токи, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Шихтовые материалы загружают сверху. Для выпуска плавки печь наклоняют в сторону сливного желоба. Под действием электромагнитного поля индуктора при плавке происходит интенсивная циркуляция жидкого металла, что способствует ускорению химических реакций, получению однородного по химическому составу металла, быстрому всплыванию неметаллических включений, выравниванию температуры. В конце основной плавки проводят раскисление смесью из порошкообразной извести, кокса, ферросилиция, алюминия и другие. В кислых печах происходит «самораскисление» металла восстановленным кремнием; для окончательного раскисления применяют ферросплавы и алюминий.

4. Оценка технологичности детали

Деталь “Пробка 5а” изготавливается из материала сталь 20ХМ штамповкой.

С точки зрения механической обработки деталь представляет некоторую сложности, т. к. необходимо изготовить сферу высокой точности и шероховатости. Отверстие Ø144 предварительно получается штамповкой, но в дальнейшем обрабатывается механически. Выступы на площадках среза сферы так же получаются в ходе штамповки, но также подвергаются механической обработке. Сферическая область так же получается в ходе штамповки и доводится обработкой. Так как крупносерийное производство, то затраты на оснастку компенсируются производительностью. Отверстие и пазы в выступах получаются механическим путем.

В крупносерийном и массовом производстве проблемы изготовления и обработки решаются введением более сложной оснастки, станков и инструмента.

5. Выбор способа получения заготовки

Исходными данными для выбора способа получения заготовки являются:

- чертеж детали;

- годовая программа выпуска 10000 шт./год (крупносерийное производство);

- наличие оборудования и оснастки в заготовительном цехе конкретного предприятия.

Выбранный материал заготовки сталь 20ХМ не льется, поэтому существует определенное ограничение в применении других видов получения заготовки кроме как штамповки. Ниже рассматриваются два возможных варианта получения заготовки: штамповка на гидравлических молотах и штамповки на высокоскоростных газовых молотах. Критерием выбора метода получения заготовки является влияния факторов на изготовление.

Таблица 5.1 - Матрица влияния факторов

Факторы	Способы штамповки
	Высокоскоростные газовые молоты	Гидравлическиемолоты
1 Форма и размеры заготовки	2	1
2 Технологические свойства	2	1
3 Точность изготовления и качество поверхности	2	1
4 КИМ	1	1
5 Механические и эксплуатационные свойства	1	1
6 Годовая программа	2	1
ИТОГО:	10	6

Итак, для получения заготовки используется штамповка на высокоскоростных газовых молотах.

6. Разработка чертежа заготовки

Чертеж поковки выполняют по имеющемуся чертежу детали в соответствии с требованиями ГОСТ 2.423 – 73 и ведут в определенной последовательности.

Вначале выбирают поверхность разъема штампов, далее по ГОСТ 7505-89 назначают припуски, допуски, напуски, штамповочные уклоны, радиусы закругления и указывают основные технические условия на поковку. Затем разрабатывают технологический процесс штамповки.

Для получения поковки из заготовки с помощью штамповки будем использовать закрытые штампы, так как поковка имеет сложную форму и точность ее получения высокая.

Технологический процесс получения поковки

Технологический процесс штамповки поковки сведем в таблицу представленную ниже с расчетом заготовки. Найдем объем заготовки по формуле.

V_пок= 1/3ּ115ּ230² ּπ – π/4ּ179ּ140² – (230-182) ּ230ּ179 + π/4ּ27ּ63² = = 1805388,6 мм³ ≈ 1805,4 ּ10 ^-6 м³

Найдем диаметр заготовки по формуле

, (6.1)

где m – величина осадки (m=2).

Площадь поперечного сечения заготовки определится по формуле.

(6.2)

Определим длину заготовки по формуле.

(6.3)

.

Округляем длину заготовки до 210 мм и проверяем условие 1,25 ≤m≤ 2,5