Расчет технологической детали "Втулка" (стр. 3 из 12)
2) Коэффициент шероховатости
: 
,где:
- средняя шероховатость детали, 
- сумма произведений шероховатостей на их количество.3) Коэффициент использования материала
где:
- масса детали (кг), 
- масса заготовки (кг).4) Максимальное значение шероховатости — Ra 0,4 мкм
5) Максимальный квалитет точности — 8
6) Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей
где:
, 
— соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработки поверхностей.7) Коэффициент унификации
где:
, 
- соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее число поверхностей.Исходя из вышесказанного, данную деталь можно считать технологичной.
3. Определение типа производства
Тип производства на данном этапе проектирования определяется ориентировочно в зависимости от массы детали и годовой программы выпуска, используя таблицу 10.
Таблица №10
| Тип производства | Годовая программа выпуска, шт | ||
| Легкие (до 20 кг) | Средние (20-300 кг) | Тяжелые (свыше 300 кг) | |
| Единичное Мелкосерийное Серийное Крупносерийное Массовое | 11-100 101-500 501-5000 5001-50000 Св. 50000 | 6-10 11-200 201-1000 1001-5000 Св. 5000 | 1-5 6-100 101-300 301-1000 Св. 1000 |
При массе детали 4,65 килограмм и годовой программе выпуска 16000 шт/год, тип производства является крупносерийным.
4. Выбор метода получения исходной заготовки
Метод выполнения заготовок деталей машин определяется назначением конструкции детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку - значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления. От правильного выбора заготовки зависит трудоемкость и себестоимость обработки.
Для данной детали можно использовать следующие методы получения заготовок: горячая объемная штамповка на молотах и прессах, горячая объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах, а также получение заготовки из проката.
Наиболее рациональными методами получения заготовки из вышеперечисленных для данной детали, с учетом материала, массы, конфигурации, габаритов детали и годовой программы выпуска, являются горячая объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) - используется в серийном и массовом производствах для заготовок имеющих форму тел вращения и массой не более 100 кг и метод получения заготовок из проката, так как он не требует изготовления штампов, пресс-форм и т.п.
Поковки, изготовляемые на ГКМ, имеют форму тел вращения с прямой осью. Масса поковок может быть несколько десятков килограммов, но не превышать 100 кг. На ГКМ можно: производить высадку конусов длинных (до 3,5 м) прутков и труб; получать изделия типа стержня или трубы с головкой значительного объема; штамповать осадкой в торец изделия сложной формы; получать от прутка поковки с прошитыми отверстиями без отходов металла при просечке.
В качестве исходной заготовки используют пруток круглого или квадратного сечения, трубный прокат. Штампуют поковки: стержни с утолщениями и глухими отверстиями, кольца, трубчатые детали со сквозными и глухими отверстиями. Так как штамп состоит из трех частей, то напуски на поковки и штамповочные уклоны малы или отсутствуют. К недостаткам горизонтально-ковочных машин следует отнести их малую универсальность и высокую стоимость.
Горизонтально-ковочная машина представляет собой механический кривошипный штамповочный пресс, имеющий разъемную матрицу, одна часть которой является подвижной – зажимной. Кроме главного деформирующего ползуна, имеется ползун, движение которого перпендикулярно движению главного. Горизонтально-ковочные машины выбираются по номинальному усилию, которое составляет 1…31,5 МН.
Штамп состоит из трех частей: неподвижной матрицы, подвижной матрицы и пуансона, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Пруток с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу. Положение конца прутка определяется упором. При включении машины подвижная матрица прижимает пруток к неподвижной матрице, упор автоматически отходит в сторону, и только после этого пуансон соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом заполняет формующую полость, расположенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться только в матрице, только в пуансоне, а также в матрице и пуансоне. После окончания деформирования пуансон движется в обратном направлении, выходя из полости матрицы. Матрицы разжимаются, деформированную заготовку вынимают или она выпадает из них.
Штамповка выполняется за несколько переходов в отдельных ручьях, оси которых расположены одна над другой. Каждый переход осуществляется за один рабочий ход ползуна. Осуществляются операции: высадка, прошивка, пробивка. За один переход можно высадить выступающий из зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если его длина не превышает трех диаметров. При большей длине возможен изгиб заготовки, поэтому предварительно необходимо произвести набор металла. Набор металла осуществляется в полости пуансона, которой придают коническую форму.
После штамповки в открытых штампах производят обрезание облоя и пробивку пленок в специальных штампах, устанавливаемых на кривошипных прессах. Правку штампованных поковок выполняют для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезания облоя, после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии либо в чистовом ручье штампа сразу после обрезания облоя, либо на обрезном прессе (обрезной штамп совмещается с правочным штампом), либо на отдельной машине. Мелкие поковки правят на винтовых прессах в холодном состоянии после термической обработки. Термическую обработку применяют для получения требуемых механических свойств поковок и облегчения их обработки резанием. Отжиг снимает в поковках из высокоуглеродистых и легированных сталей остаточные напряжения, измельчает зерно, снижает твердость, повышает пластичность и вязкость. Нормализацию применяют для устранения крупнозернистой структуры в поковках из сталей с содержанием углерода до 0,4%. Очистку поковок от окалины производят для облегчения контроля поверхности поковок, уменьшения износа металлорежущего инструмента и правильной установки заготовки на металлорежущих станках. На дробеструйных установках окалину с поковок, перемещающихся по ленте конвейера, сбивают потоком быстро летящей дроби диаметром 1…2 мм. В галтовочных барабанах окалина удаляется благодаря ударам поковок друг о друга и о металлические звездочки, закладываемые во вращающийся барабан. Калибровка поковок повышает точность размеров всей поковки или отдельных ее участков. В результате этого последующая механическая обработка устраняется полностью или
ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объемную калибровку. Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки. Объемной калибровкой повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки.
Припуски и допускаемые отклонения размеров поковок, штампуемых на ГКМ, определяют по ГОСТ 7505-89.
5. Экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки
Как было указанно в пункте 4 наиболее рациональным методом получения заготовки для детали втулка является горячая объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах и метод получения заготовок из проката. Рассмотрим два этих варианта, которые показаны на рисунке 1.
Категория материала — М1. Степень сложности С поковок определяется в зависимости от объема Vп (массы Gп) поковки к объему Vф (массы Gф) фигуры в виде цилиндра, описанного вокруг поковки