Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого (стр. 2 из 6)

– виды технологических процессов – единичные, типовые, групповые, операционные;

– коэффициент закрепления операции

10<K_З<20 (на одном рабочем месте)

Объем партий, запуск деталей

а – периодичность запуска деталей

254 – число ходов

– метод определения операционных размеров – расчетно-аналитический;

– метод обеспечения точности – оборудование, настроенное по пробным деталям.

3 Выбор метода получения заготовки и ее проектирование

3.1 Получение заготовки литьем в оболочковые формы

1) Исходя из требований ГОСТ 26.645–85, назначаем припуски и допуски на размеры детали и сводим эти данные в таблицу 1.

В зависимости от выбранного метода принимаем:

- класс точности размеров и масс – 10

- ряд припусков – 4.

Припуски на размеры даны на сторону. Класс точности размеров, масс и ряд припусков выбираем по таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].

Таблица №1

Размеры,мм	Допуски,мм	Припуски,мм	Расчет размеров заготовки, мм	Окончательн. размеры, мм
Ø55	±2,4	3,8	Ø55+(2.3,8)±2,4= Ø62,6±2,4	Ø63±2,4
Ø65	±2,8	4,2	Ø65+(2.4,2)±2,8= Ø73,4±2,8	Ø73±2,8
Ø75	±2,8	4,2	Ø75+(2.4,2)±2,8= Ø83,4±2,8	Ø83±2,8
15	±1,8	3,4	15+(2.3,4)±1,8= 21,8±1,8	22±1,8
70	±2,8	4,2	70+4,2±2,8= 74,2±2,8	74±2,8
275	± 4	5	275+2.5±4=285±4	285±4

2) Литейные уклоны назначаем согласно ГОСТ 26.645–8, исходя из конструктивных особенностей заготовки. Согласно рекомендации, для упрощения изготовления литейной модели принимаем их одинаковыми и величиной 3°.

3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=3 мм.

Литейные радиусы закруглений внутренних углов определяем по формуле R=0,4∙h.

R₁= R₂= R₃=0,4∙10 мм=4 мм

4) Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:

где m – масса детали, кг;

M – масса заготовки, кг.

Рассчитаем массу заготовки:

, кг

где: γ – плотность материала, кг/м³. Для стали: γ=7814 кг/м³;

Vз – объем заготовки, мм³.

Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших тел составляющих заготовку:

мм³

, мм³

M_заг.= 1,212·10⁶×7814×10^-9= 9,47 кг, m_дет.= 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 = 2,5 мм,

25…50 мм – r = 3 мм;

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
Ø55	+2,4-1,2	3,1	Ø55+(2.3,1)= Ø61,2	Ø61
Ø60	+2,4-1,2	3,1	Ø60+(2.3,1)= Ø66,2	Ø 66
Ø65	+2,4-1,2	2,8	Ø65+(2.2,8)= Ø70,6	Ø 71
Ø75	+2,4-1,2	2,8	Ø75+(2.2,8)= Ø80,6	Ø 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]:

F_пок.п =18861, мм²

4) Определяем толщину мостика для облоя [1]:

, мм

Коэффициент Со принимаем равным 0,016.

5) По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:

а) Усилие пресса – 16МН;

б) h_o = 2,2 мм;

в) l = 5 мм;

г) h = 6 мм;

д) R₁ = 20 мм.

6) Рассчитать объем заготовки [1]:

V_заг.=V_п+V_у+V_о, мм³

где V_п – объем поковки, рассчитываемый по номинальным горизонтальным

размерам чертежа;

V_у – объем угара, определяемый в зависимости от способа нагрева;

V_о – объем облоя при штамповке.

а) Объем поковки:

мм³

б) Объем угара V_у принимаем равным 1% от V_п.

V_у=10530 мм²

в) Объем облоя V_о:

V_о=ξ^.F_М^.(Р_п + ξ. π. l),

где ξ – коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика; ξ=2.

F_м – площадь поперечного сечения мостика;

Р_п – периметр поковки;

F_M=l.h_o= 5^.2,2= 11 мм²

Р_п= 724 мм.

Подставим полученные данные в формулу:

V_о= 2^.11×(724+2^.3,14^.5) = 16618,8 мм³;

г) Объем поковки:

V_заг.=1,053·10⁶+10530+16618,8=1080148,8 мм³.

Определим параметры исходной заготовки для штамповки.

д) Диаметр заготовки:

, мм

где m – отношение

; 1,25< <2,5. Принимаю m=2.

мм.

По ГОСТ 2590–71

мм.

д) Длина заготовки:

, мм

г) Площадь поперечного сечения заготовки:

, мм²

7) Рассчитаем массу поковки:

=1080148,8^.7814^.10^-9 =8,44 кг

8) Определим коэффициент использования материала:

9) Рассчитаем усилие штамповки:

, МН,

где D_пр – приведенный диаметр,

F_п – площадь проекции поковки на плотность разъема штампа,

B_п.ср – средняя ширина поковки в плане,

σ_в - предел прочности штампуемого материала, σ_в=598 МПа [2]

D_пр=1,13

, F_п= , B_п.ср= .

D_пр =

мм

F_п=18861 мм²;

B_п.ср=18861/281=67 мм

, МН

По 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]:

С_т=С_заг^. М + C_мех^. (М-m) – С_отх^. (M-m), руб.

где М – масса заготовки, кг;

m – масса детали, кг;

С_заг – стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;

C_мех. – стоимость механической обработки, руб./кг;

С_отх – 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]:

С_заг=С_от. h_T. h_C. h_B. h_M. h_П, руб./кг,

где С_от – базовая стоимость одного килограмма заготовки, руб./кг;

h_T – коэффициент, учитывающий точность заготовки;

h_C – коэффициент, учитывающий сложность заготовки;