Содержание
Введение
1. Способ изготовления заготовки
2. Исходные данные по детали
3. Данные для расчета припусков и допусков
4. Расчет припусков и кузнечных напусков
5. Расчет размеров поковки и их допускаемые отклонения
6. Техническая характеристика станков
7. Расчет режимов резания и норм времени
Заключение
Список использованных источников
Введение
Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т.д. Фланец в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей.
Фланцы применяются для соединения изделий арматуры с трубопроводами, соединения отдельных участков трубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различному оборудованию. Фланцевые соединения обеспечивают герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки.
Форма уплотнительной поверхности фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля и материала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками из картона, резины и паронита применяются при давлениях до 4 Мн/м2 (40 кгс/см2), поверхности с выступом на одном Фланце и впадиной на другом с асбо-металлическими и паронитовыми прокладками – при давлениях до 20 Мн/м2 (200 кгс/см2), Фланец с конической уплотнительной поверхностью – при давлениях выше 6,4 Мн/м2 (64 кгс/см2).
Целью курсовой работы является: выбор, изготовления типовой детали – фланца, изучение химического состава стали 30ХГС, определение массы детали, определение припусков и кузнечных напусков, разработка технологического маршрута.
1. Способ изготовления заготовки
Так как производство крупносерийное выберем способ изготовления заготовки – горячую объемную штамповку. Штамповочное оборудование – КГШП (кривошипный горячештамповочный пресс).
2. Исходные данные по детали
Материал – сталь 30ХГС; химический состав (по массе) кремний (Si) 0,9ч1,2%, углерод (С) 0,28ч0,35%, марганец (Mn) 0,8ч1,1%, никель (Ni) до 0,3%, сера (S) до 0,035%, фосфор (P) до 0,035%, хром (Cr) 0,8ч1,1%, медь (Cu) до 0,3%; суммарная средняя массовая доля легирующих элементов (Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, V) 1,05+0,95+0,95+0,15 = 3,1%;
— масса детали Мд = 0,003976Ч7850 = 31,2кг.
3. Исходные данные для расчета припусков и допусков
—расчетная масса поковки, определяемая по выражению:
Мп. р.= МдЧКр,
где Мп. р.– расчетная масса поковки; Мд – масса детали; Кр – расчетный коэффициент. Кр = 2; Мп. р.= 31,2Ч2 = 62,4кг.
– класс точности Т2;
– группа стали М2 (сталь со средней массовой долей углерода свыше 0,35 до 0,65% включительно или суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,0 до 5,0% включительно).
– степень сложности С4. Размеры описывающие поковку геометрической фигуры диаметр 300Ч1,05 = 315 мм, диаметр 180Ч1,05 = 189 мм, длина 50Ч1,05 мм (1,05 – коэффициент увеличения габаритных линейных размеров детали, определяющих положение ее обрабатываемых поверхностей). Масса описывающей фигуры (расчетная), (31,52Ч3,14Ч5,25+3,14Ч5,25Ч18,92)Ч7,8 = 157кг. Отношение массы поковки к массе описывающей ее фигуры 62,4/157 = 0,4;
– конфигурация поверхности разъема штампа П – плоская;
–исходный индекс 16.
Припуски и кузнечные напуски
–основные припуски на размеры (на сторону):
диаметр 300 и чистота поверхности 2,5 – припуск 3,2 мм;
диаметр 245 и чистота поверхности 3,2 – припуск 3,0 мм;
диаметр 215 и чистота поверхности 3,2 – припуск 3,0 мм;
диаметр 100 и чистота поверхности 2,5 – припуск 2,7 мм;
диаметр 180 и чистота поверхности 6,3 – припуск 3,0 мм;
толщина 50 и чистота поверхности 6,3 – припуск 2,7 мм;
толщина 50 и чистота поверхности 6,3 – припуск 2,7 мм;
глубина впадины 30 и чистота поверхности 3,2 – припуск 1,9 мм.
– дополнительные припуски, учитывающие:
смещение поковки по поверхности разъема штампа 0,3 мм;
отклонение от плоскости 0,3 мм;
– штамповочный уклон для наружной поверхности – не более 70, принимается 30; для внутренней – не более 70, принимается 70.
Размеры поковки и их допускаемые отклонения
– размеры поковки:
диаметр 300+(3,2+0,3)Ч2 = 307 мм принимаем 307 мм;
диаметр 245+(3,0+0,3)Ч2 = 251,6 мм принимаем 252 мм;
диаметр 215+(3,0+0,3)Ч2 = 221,6 мм принимаем 222 мм;
диаметр 100–(2,7+0,3)Ч2 = 94 мм принимаем 94 мм;
диаметр 180+(3,0+0,3)Ч2 = 186,6 мм принимаем 187 мм;
толщина 50+(2,7+0,3)Ч2 = 53,3 мм принимаем 53 мм;
глубина 30Ч0,8 = 24 мм.
– допускаемые отклонения размеров:
диаметр 307 мм; диаметр 252 мм; диаметр 222 мм;
диаметр 187 мм; глубина 24 мм; толщина 53 мм; диаметр 94 мм;
– допускаемое отклонение от плоскости 0,6 мм;
– допускаемое отклонение от соосности выемки 24Ч0,01 = 0,24 мм (допускаемое отклонение от соосности не пробитых отверстий в поковках не более 1% глубины отверстия);
– допускаемая величина остаточного облоя 1,2 мм;
– допускаемая величина на смещение по поверхности разъема штампа 1,0 мм.
В соответствии с точностью размера мм и шероховатостью поверхности Ra = 2,5 мкм выбираем следующий технологический маршрут:
1). Обтачивание черновое, при этом достигается 12 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 80мкм;
2). Обтачивание чистовое, при этом достигается 10 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 40 мкм;
3). Шлифование чистовое, при этом достигается 7 квалитет точности, шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм.
Для обработки указанной поверхности в качестве чистовой технологической базы выберем наружную поверхность мм. Приспособление для базирования заготовки – 3-х кулачковый самоцентрирующий патрон.
Для выполнения токарных операций будем использовать токарно-винторезный станок 16К20, для выполнения шлифовальной – круглошлифовальный станок 3М150.
Выберем следующие инструменты:
резец проходной упорный отогнутый Т15К6;
шлифовальный круг 24А 32Н С2 6 К5 А2 ПП 100 м/с;
штангенциркуль ШЦЦ-II-250-0,01.
Расчет припусков.
Общий припуск на обработку поверхности:
номинальный 2Zном = Dзаг– Dдет = 307 – 300 = 7мм;
максимальный 2Zmax = D – D = 310,3 – 299,895 = 10,405мм;
минимальный 2Zmin = D – D = 305,3 – 300 = 5,3мм.
В соответствии с выбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск на межоперационные:
припуск на диаметр на чистовое точение при креплении заготовки в патроне равен 2Zном = 0,30мм; на шлифование 2Zном = 0,15мм.
Припуск на черновое точение определим по выражению:
2Zчерн = 2Zобщ – (2Z + 2Z ) = 7 – (0,4+0,55) = 6,05мм.
Максимальные и минимальные операционные припуски определим следующим образом:
2Zi max = D – D ,
где D – наибольший предельный размер до обработки; D – наименьший предельный размер после обработки на данной операции.
2Z = 310,300 – 300,43 = 9,87мм;
2Z = 300,95 – 300,340 = 0,61мм;
2Z = 300,55 – 299,895 = 0,655мм;
2Zi min = D – D ,
где D – наименьший предельный размер до обработки; D – наибольший предельный размер после обработки данной операции.
2Z = 305,300 – 300,95 = 4,35мм;
2Z = 300,430 – 300,350 = 0,08мм;
2Z = 300,340 – 300,000 = 0,34мм;
Результаты всех вычислений запишем в табл. 1
Таблица 1
№ |
Операция |
Получаемый размер |
Dmax, мм |
Dmin, мм |
2Z, мм |
2Zmax, мм |
2Zmin, мм |
0 |
Штамповка |
307 |
310,300 |
305,300 |
— | — | — |
1 |
Токарная, черновая |
300,95h12 (-0,520) |
300,950 |
300,430 |
6,05 |
9,87 |
4,35 |
2 |
Токарная, чистовая |
300,55h10 (-0,210) |
300,550 |
300,340 |
0,40 |
0,61 |
0,08 |
3 |
Шлифование |
300h7 |
300,000 |
299,895 |
0,55 |
0,655 |
0,34 |
В соответствии с точностью размера 100H7 и шероховатостью поверхности Ra = 2,5 мкм выбираем следующий технологический маршрут:
1). Сверление и рассверливание при этом достигается 11квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 80 мкм;
2). Зенкерование чистовое, при этом достигается 9 квалитет точности, шероховатость поверхности Rz = 40 мкм;
3). Развертывание точное, при этом достигается 7 квалитет точности, шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм;
Для выполнения токарных операций будем использовать станок вертикально-сверлильный 2Н135.
Выберем следующие инструменты:
зенкер насадной со вставочными ножами из быстрорежущей стали.
штангенциркуль ШЦЦ-II-250-0,01.
Расчет припусков.
Общий припуск на обработку поверхности:
номинальный 2Zном = Dотв – D = 100 – 94 = 6мм;
максимальный 2Zmax = D – Dmin = 100,035 – 92,8 = 7,235 мм;
минимальный 2Zmin = D1centerminотв – Dmax = 100 – 96,4 = 3,6 мм.
В соответствии с выбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск на межоперационные:
Припуск на сверление определим по выражению:
2Zсвер = 2Zобщ – (2Z + 2Z ) = 6 – (0,32+0,1) = 5,58мм.
Максимальные и минимальные операционные припуски определим следующим образом:
2Z = D – D ,
где D – наибольший предельный размер после обработки; D – наименьший предельный размер до обработки.
2Z = 99,8 – 92,8 = 7мм;
2Z = 99,987 – 99,58 = 0,407мм;
2Z = 100,035 – 99,9 = 0,135мм.
2Z = D –D ,
где D – наименьший предельный размер после обработки; D – наибольший предельный размер до обработки.
2Z = 99,58 – 96,4 = 3,18мм;
2Z = 99,9 – 99,8 = 0,1мм;
2Z = 100 – 99,987 = 0,013мм.
Таблица 2
№ |
Операция |
Получаемый размер |
Dmax, мм |
Dmin, мм |
2Z, мм |
2Zmax, мм |
2Zmin, мм |
0 |
Штамповка |
94 |
96,4 |
92,8 |
— | — | — |
1 |
Сверление |
99,58H11 (+0,220) |
99,8 |
99,58 |
5,58 |
7 |
3,18 |
2 |
Зенкерование |
99,9H9 (+0,087) |
99,987 |
99,9 |
0,32 |
0,407 |
0,1 |
3 |
Развертывание |
100H7 (+0,035) |
100,035 |
100 |
0,10 |
0,135 |
0,013 |
Наименование |
Значение |
Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм: |
1000 |
Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм: |
215 |
Пределы оборотов, об/мин |
12,5–1600 |
Пределы подач, мм/об |
|
Продольных |
0,05–2,8 |
Поперечных |
0,002–0,11 |
Мощность электродвигателя главного привода, кВт |
11 |
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм |
400 |
Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм |
220 |
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм |
50 |
Габаритный размеры станка, мм |
|
Длина |
2795 |
Ширина |
1190 |
Высота |
1500 |
Масса станка, кг |
3005 |
Таблица 3. Станок токарно – винторезный 16К20
Таблица 4. Станок вертикально – сверлильный 2Н135:
Наименование |
Значение |
Размеры конуса шпинделя |
Морзе 4 |
Расстояние оси шпинделя до направляющих колонны, мм |
300 |
Расстояние от торца шпинделя, мм: до стола до плиты |
30–750 700–1120 |
Наибольшие (установочное) перемещение сверлильной головки, мм |
170 |
Перемещение шпинделя за один оборот штурвала, мм |
122,46 |
Рабочая поверхность стола, мм |
450–500 |
Наибольший ход стола, мм |
300 |
Количество скоростей шпинделя |
12 |
Количество подач |
9 |
Пределы подач, мм/об |
0,1–1,6 |
Мощность электродвигателя главного движения, кВт |
4,0 |
Габарит станка: длина, ширина, высота, мм |
1030–835–2535 |
Масса станка, кг |
1200 |
Таблица 5. Круглошлифовальный станок 3М150:
Наименование |
Значение |
масса |
2600 |
Габарит станка: длина, ширина, высота, мм |
2000–1370–1520 |
Мощность электродвигателя главного движения, кВт |
4,0 |
макс. скорость шпинделя |
2350 |
Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм |
360 |
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм |
100 |
7. Расчет режимов резания и норм времени
Расчет режимов резания и норм времени выполним для чернового точения: диаметр заготовки D = 300мм, глубина резания t = 1,7 мм, длина L =50мм, материал заготовки – сталь углеродистая конструкционная 30ХГС.
Для выполнения данной операции выберем проходной упорный резец со следующими параметрами: главный угол резца в плане φ = 900; вспомогательный угол резца в плане φ1 = 100; главный передний угол γ = 100; угол наклона главной режущей кромки λ =00; сечение державки резца h = 25мм; b = 16мм; угол при вершине резца r = 1,0мм.
Зададим стойкость резца Т = 60 мин. Выберем подачу S = 0,8 мм/об
Рассчитаем скорость резания, определив все необходимые коэффициенты:
Cv=340; Xv= 0,15; Yv= 0,45; Mv= 0,20; Kμν= 1; Kuv= 1; Knv= 0,8; Kφν= 0,7; Kφ1v= 1; Krv= 0,94; Kqv= 1; Kov= 1.
Коэффициент Kv равен:
Kv=KμvЧKuvЧKnvЧKφvЧKφ1vЧKrvЧKqvЧKov= 1·1·0,8·0,7·1·0,94·1·1= 0,53.
Скорость резания равна:
v=Cv·Kv /Tmv ·txv ·Syv = 340·0,53/600,20·1,70,15·0,80,45 = 359,6 м/мин.
Частота вращения шпинделя:
n =1000v/πD = 1000·359,6/3,14·300 = 381,7 мин–1.
Уточнив по паспортным данным станка 16К20 ближайшее меньшее значение, примем n = 350 мин–1.
Тогда действительная скорость резания равна:
v= = = 329,7 м/мин.
Рассчитаем составляющую силы резания Pz.
Cpz= 300; Xpz= 1,0; Ypz= 0,75; npz= –0,15; Kμpz=1; Kγpz= 1; Kλpz= 1; Kφ1v= 1; Krpz= 1;
Kφpz= 0,89;
Коэффициент
Kpz= KμpzЧ KφpzЧ KγpzЧ KλpzЧ Krpz= 1Ч0,89Ч1Ч1Ч1 = 0,89.
Составляющая силы резания:
Pz= 10Ч CpzЧtXpzЧSYpzЧvnpz Ч Kpz= 10Ч300Ч1,7Ч0,80,75Ч329,7–0,15Ч0,89 = 1610H.
Мощность Nрез потребляемую на резание, определим следующим образом:
Nрез= = = 8,7 кВт.
Мощность электродвигателя главного привода станка 16К20 Nдв = 11кВт. Мощность на шпинделе станка с учетом КПД станка равна: Nшп= NдвЧηст= 11Ч0,85 = 9,35 кВт. Условие Nрез≤ Nшп выполняется, следовательно, станок выбран верно.
Норма штучного времени состоит из следующих составляющих:
Тшт = То+Тв+Тобс+Тотд,
где То– норма основного времени; Тв– норма вспомогательного времени; Тобс– время обслуживания рабочего места; Тотд– время на отдых и личные потребности.
Норма основного времени: l1+l2
То = (L+l1+l2)Чi/SЧn,
где l1+l2 – величина врезания и перебега инструмента; i – число проходов инструмента, необходимое для снятия припуска.
Величина врезания и перебега инструмента равна 3,5 мм, для удаления припуска необходим один проход инструмента, следовательно:
То = = 0,25 мин.
Норма вспомогательного времени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст, времени, связанного с переходом (включение и выключение подачи, подвод и отвод инструмента и т.п.) tпер, и времени на контрольные измерения tизм.
В случае установки заготовки в патроне, измерении размеров получим:
Тв = tуст+ tпер+ tизм= 0,11+0,14+0,08 = 0,33 мин.
Основное и вспомогательное время в сумме дают оперативное время:
Топ = То+ Тв = 0,25+0,33 = 0,58 мин.
Норма штучного времени определиться следующим образом:
Тшт = ( Тв+ То)Ч(1+(аобс+аотд)/100) = 0,58Ч(1+0,08) = 1,66 мин.
Диаметр отверстия, которое необходимо получить 100H7. Материал заготовки – сталь углеродистая конструкционная качественная 30ХГС. Глубина резания t = 1,5 мм, длина отверстия 100мм.
Для выполнения этой операции выберем зенкер насадной со вставными ножами из быстрорежущей стали. Диаметр зенкера 100мм и длина рабочей части L= 65мм.
Задаемся стойкостью зенкера Т = 80 мин. Подача S = 1,1 мм/об.
Определим скорость резания по формуле:
v = Cv·Dq·Kv/Tm·Sy·tx (1),
где Cv = 18; q= 0,6; x = 0,2; y = 0,3; m = 0,25.
Определим коэффициент Kv по соотношению:
Kv = Kmv·Kuv·Klv
где Klv = 0,8; Kmv = 1,07; Kuv = 1,0; Kv = 0,8·1,07·1 = 0,856.
Из уравнения (1) находим скорость резания:
v = 18·1000,6·0,856/800,25·1,10,3·1,50,2=18·15,8·0,856/2,99·1,029·1,08 = 73 м/мин.
Частота вращения шпинделя:
n = = = 232 об/мин.
Уточненное значение частоты вращения щпинделя по паспортным данным станка 200 об/мин.
Уточненная скорость резания:
v = = = 62,8 м/мин.
Определим крутящий момент Mкр по формуле:
Mкр = 10CM ·Dq·tx·Sy·Kp,
где CM = 0,09; q = 1,0; x = 0,9; y = 0,8.
Mкр = 10·0,09·1001·1,50,9·1,10,8·0,75=0,9·100·1,079·1,44·0,75 = 104 Н·м.
Осевая сила определяется по формуле:
P0 = 10CM · tx·Sy·Kp,
где Cp = 67; x = 1,2; y = 0,65.
P0 = 10CM · tx·Sy·Kp = 10·67·1,51,2·1,10,65·0,75 = 868,3 H.
Мощность резания определяют по формуле:
Ne = Mкр·n/9750 = 104·200/9750 = 2,1 кВт.
Расчет норм времени:
Норма штучного времени состоит из следующих состовляющих:
Тшт = То+Тв+Тобс+Тотд,
где То– норма основного времени; Тв– норма вспомогательного времени; Тобс– время обслуживания рабочего места; Тотд– время на отдых и личные потребности.
Норма основного времени:l1+l2
То = (L+l1+l2)Чi/SЧn,
где l1+l2 – величина врезания и перебега инструмента; i – число проходов инструмента, необходимое для снятия припуска.
Величина врезания и перебега инструмента равна 3,5 мм, для удаления припуска необходим один проход инструмента, следовательно:
То = = 1,6 мин.
Норма вспомогательного времени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст, времени, связанного с переходом (включение и выключение подачи, подвод и отвод инструмента и т.п.) tпер, и времени на контрольные измерения tизм.
В случае установки заготовки в патроне, измерении размеров получим:
Тв = tуст+ tпер+ tизм = 0,11+0,14+0,08 = 0,33 мин.
Таким образом, оперативное время составляет:
Топ = То+ Тв = 0,33+1,6 = 1,99 мин.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы был выбран способ изготовления типовой детали – фланца, изучен химический состав стали 30ХГС, были определены масса детали и расчетная масса поковки, определены класс точности (Т2), группа стали (М2) и степень сложности (С4). Назначены припуски и кузнечные напуски, установлены размеры поковки и их допускаемые значения. Разработан технологический маршрут для внутренней и внешней поверхностей детали, выбраны соответствующие станки и инструменты, рассчитаны режимы резания и норм времени.
В состав курсовой работы входят следующие чертежи:
– чертеж фланца;
– чертеж заготовки;
Список использованных источников
Методические указания к оформлению расчетно – проектных, расчетно – графических работ, курсовых и дипломных проектов [Текст] / Воронеж. гос. технолог. акад.; Сост. Ю.Н. Шаповалов, В.Г. Савеников, Е.В. Вьюшина. Воронеж, 2003.– 59 с.
Справочник технолога машиностроителя: В 2 т. Т. 2 [Текст] / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001.– 944 с.
Оформление технологических документов на процессы и операции обработки резанием: Метод. указания к выполнению расчетно – практической работы по курсу «Технологические процессы» [Текст] / Воронеж гос. технолог. акад.; сост. Г.В Попов, Б.А. Голоденко, Ю.М. Веневцев. Воронж, 2003.–28 с.
Список нормативных документов:
ГОСТ 166 – 89. Штангенциркули. Технические условия [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1991.– 18 с.
ГОСТ 18879 – 73. Резцы токарные проходные упорные с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1974.– 6 с.
ГОСТ 2.105 –95. Общие требования к текстовым документам [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1996.– 30 с.
ГОСТ 2255 –71. Зенкеры насадные со вставными ножами из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1972.– 5 с.
ГОСТ 3.118 – 82. ЕСТД. Формы и правила оформления маршрутных карт [Текст].– М.: Изд-во стардантов, 1984.– 22 с.
ГОСТ 3.1404 –86. ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием [Текст].– М.: Изд-во стандартов, 1987.– 59 с.
ГОСТ 7505 – 89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1990.–54 с.