Технология изготовления фланца. 2

1. Описание конструкции  детали.   

 Деталь-фланец  относится к классу фланцев.

Основными поверхностями  являются:       

 наружная Ф90-0,022 Ra1,6, h6       

 внутренняя  Ф80 +0,019 Ra0,63, Н6   

 Эти поверхности  выполнены с более высокой  точностью, чем другие и имеют меньшую шероховатость, чем остальные. Поверхности связаны между собой допуском на взаимное расположение (смотри чертёж фланецВ1КП151.001001.002). Остальные поверхности выполнены с меньшей точностью и большей шероховатостью       

 наружная Ф84-0,54 Ra3,2; Ф96-0,54 Ra6,3,        

 внутренняя  Ф72 +0,46 Ra6,3    

 Кроме того  деталь имеет фигурный фланец  на котором расположены 4 отв.  Ф6,5 +0,22 Ra6,3 для прохода крепежа   

 Деталь изготовлена  из материала 20Х3МВФ-Ш (хром  вольфрамовая) конструкционная.   

 По технологическому  процессу предусмотрена термообработка:

-нормализация  операция 1020 для повышения обрабатываемости  заготовки на операциях механической  обработки.

-цементация  и закалка операция 1320 для поверхностной  твёрдости HRC≥59, сердцевина HRC 33 . . . 45,5.  

 Вывод: таким  образом конструкция детали точность  её размеров и шероховатость  её поверхности, материал детали  и термообработка обеспечивают  удовлетворительную обрабатываемость заготовки и надёжную работу детали в течении всего ресурса работы изделия.   

1.2) Материал детали  и его свойства.  

 Сталь 20Х3МВФ-Ш. 

Назначение –  крепёж и другие детали, работающие при температуре до 5400-5600 С.

Механические свойства прутков (ГОСТ 20072-74): закалка 10300-10600 С масло, отпуск 6600-7000 С воздух =880 МПа

Химический  состав % (ГОСТ2072-74).

C Mn Si Cr W Mo V Ni S P Cu
Не  более
0,15-0,23 0,25-0,5 0,17-0,37 2,80-3,30 0,30-0,50 0,35-0,55 0,60-0,85 0,30 0,025 0,030 0,20
 

 

Технологические свойства:

Температура  ковки 0С начало 1240 конца 780 сечение 50 мм охлаждаются в ящиках 51-700мм подвергаются отжигу с одним переохлаждением.

Свариваемость – ограниченно свариваемые способы  сварки. Способы сварки: РДС- необходимы подогрев и последующая термообработка, КТС.

Обрабатываемость  резанием в отожженном состоянии  при НВ157 и =530 МПа Кv,б ст=1,1; Кv,б спл=1,5     

  1.3) Анализ технологичности детали.     

 Анализ технологичности  детали проводится 2 методами (количественным и качественным).

    а)Качественный метод:

   ·        Шлифуемые поверхности:

    внутренняя  Ф79,050,05 операция 1300,      

 наружнии Ф90,5-0,05 операция 1400, Ф84,5-0,4 операция 1410

Вывод: деталь не доработана технологические поверхности: не шлифуются на проход и не имеют канавки для выхода шлифовального круга.  

    ·        наружные диаметры увеличиваются от торца к середине детали Ф84-0,54  -  Ф117 – Ф90-0,022        

 внутренние  диаметры уменьшаются Ф800,019 – Ф720,46

Вывод: деталь технологична

    ·        Нет разнообразия под крепёж 4 отв. Ф6,5 +0,22 Ra6,3 для прохода крепежа

Вывод: деталь технологична   

б) Количественный метод    

 При определении  технологичности количественным  методом рассчитываются коэффициенты:

    ·        Коэффициент стандартизации

где: Qст - количество стандартных элементов        

 Q – общее количество элементов 26

Qст= Q-Qнест

Qнест – нестандартные элементы (R0.6 5 элементов; R1,6 1 элемент) всего 6 элементов

Qст= 26-6=20

    ·        Коэффициент обоснованной точности

где: Qот - количество элементов с обоснованной точностью       

 Q – общее количество элементов 26

Qот= Q-Qнт

Qнт – элементы с необоснованной точностью

Отверстия под  крепёж 4 отв. Ф6,5 0,22 Ra6,3

размеры наружного  фланца

Qот= 26-1=25

    ·         Коэффициент обоснованной шероховатости 

где: Qош - количество элементов с обоснованной шероховатостью        

 Q – общее количество элементов 26

Qош= Q-Qнш

Qнш – элементы с необоснованной шероховатостью 

Торец размером 18-0,11 – 2 поверхности

Донышко паза 15+0,43 – 2 поверхности

Отверстия под  крепёж 4 отв. Ф6,5 0,22 Ra6,3 – 1 поверхность

Qош= 26-5=21

Вывод: изделие  хорошо отработано на технологичность, так как все указанные коэффициенты больше 0,6.      

  1.4) Определение типа производства.   

 Тип производства  определяется по коэффициенту  закрепления операций Кзо который рассчитывается по формуле

где: ΣNоп общее количество различных механических операций выполняемом на данном участке       

 ΣРпо общее количество тех. оборудования установленного на участке

Величина коэффициента закрепления операций определяет тип производства, при:

    ·        1<Кзо<5 – массовое производство

    ·        5<Кзо<10  - крупносерийное производство

    ·        10<Кзо<20  - серийное производство   

(тип  производства серийный)

Серийное производство характеризуется следующими признаками оборудование расставляется по ходу технологического процесса, по группам взаимозаменяемого оборудования, детали выпускаются повторяющимися партиями (сериями). В технологическом процессе подробно описываются порядок и содержание операции, указана оснастка режимы обработки и порядок выполнения переходов. Рабочие на участке средней и высокой квалификации. Рабочие средней квалификации выполняют черновые и получистовые переходы в операции, а рабочие высокой квалификации выполняют чистовые проходы на операциях.    

 Вывод: серийное  производство является высокопроизводительным, обеспечивает высокое качество  продукции снижает брак в следствии  чего снижается себестоимость.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ    

  2.1. Технико-экономическое обоснование выбора метода заготовки.

   При выборе метода получения заготовки учитываются  следующие факторы: конструкция  детали, материал детали, тип производства, вид продукции.

   В данной работе:

материал детали сталь 20Х3МВФ-Ш тип производства серийное для указанных условий выбираем способ получения заготовки горячая объемная штамповка повышенной точности. Это обеспечивает минимальные припуски на обработку. За счёт того штамповочный уклон 2о 30 мин стойкость штампа меньше чем у горячей объёмной штамповки. За счёт уменьшения припусков на обработку снижается трудоёмкость изготовления детали.   

 Вывод: выбранный  метод изготовления заготовки  обеспечивает минимальные припуски  на механическую обработку заготовки  и экономию материала за счёт  этого.  

2.2. Анализ базового  и предлагаемого техпроцесса.   

 В базовом  технологическом процессе не  применяются станки с ЧПУ, не  достаточно применяется одномерный  мерительный инструмент.   

 Операция 1010 (заготовительная) переведена со  штамповки на ГКМ (горячая объёмная  штамповка повышенной точности).   

 В базовом  технологическом процессе операции 1100, 1110, 1120, 1130 выполняются на токарном  станке 1К-62 в предлагаемом технологическом  процессе операции 1100 и 1200; 1110 и  1130 объединены и переведены на  станок с ЧПУ 16К20Ф3 более  высокопроизводительный и точный.    

 Операции 1150, 1155 выполнялись на станке 12Н125 объединены  с операцией 1190которая выполняется  на вертикально фрезерном станке 6К11 и переведены на станок  с ЧПУ 2254ВМФ4 для этой операции  разработан кондуктор в котором  можно не меняя кондуктора на данном станке выполнить все операции: вертикально сверлильная сверление 4 отв., вертикально сверлильная фаска 4 отв., фрезерование 2 пазов.   

 Операция 1170 ( фрезерования облоя по контуру фланца) удалена в связи с изменением операции 1010 (заготовительная) горячая объёмная штамповка повышенной точности на которой контур фланца штампуется необходимым размером Ф96 , R7 .   

 Вывод: предлагаемые  изменения технологического процесса  позволяют снизить трудоёмкость  изготовления детали. Повысить качество выпускаемой продукции и улучшить условия труда рабочих. В связи с введением горячей объемной штамповки повышенной точности уменьшилась масса заготовки повысился коэффициент использования материала, что в условиях серийного производства позволило сэкономить материал в следствии чего снизилась себестоимость заготовки.      

  2.3. Выбор баз.    

 При выборе  баз соблюдаются правила постоянства  баз и принцип совмещения конструкторских  и технологических баз. На первой  операции технологического процесса базой служит наружный Ф87 мм и прилегающий торец 20 мм. Указанная база применяется и на других операциях технологического процесса. На операции сверления и фрезерования пазов заготовка центрируется по Ф84,5-0,05 упор в торец  2,5 зажим за противоположный торец. Для обеспечения заданного чертежом допуска взаимного расположения поверхностей, биение торцов относительно внутреннего Ф80+0,019 и наружного Ф90-0,022 диаметров не более 0,02 мм.   

 На операциях  шлифования №1300, 1400, 1410, 1450 принимаются такие-же базы как и на операциях точения что обеспечивает постоянство баз.     

 Вывод: такой принцип выбора технологических баз обеспечивает заданную точность на всех операциях техпроцесса и надежное крепление заготовки.      

  2.4. Расчёт и конструирование заготовки.

   По  всем поверхностям предусмотрен припуск  на механическую обработку кроме  наружного контура фланца.

   Расчёт  размеров заготовки 

   Таб1 Расчёт припусков и операционных размеров на обработку табличным методом для вала   Φ90-0,022

Тех маршрут поверхности детали Квалитет  точности и шероховатость Расчётный припуск Расчётный размер Допуск  Предельные  размеры Предельные  припуски
dmax dmin 2Zmax 2Zmin
Φ90 --- --- --- --- --- --- --- ---
Заготовка Кл. точности 1√

0,8

-0,4

 --- 93,178 +0,8

-0,4

 94,378 93,178 --- ---
Точение черновое h12 2 91,178 -0,350 90,528 91,178 2,85 2
Точение чистовое h10 0,8 90,378 -0,140 90,518 90,378 1,01 0,8
шлифование h6 0,4 89,978 -0,022 90 89,978 0,518 0,4
 

 

Определение параметров заготовки.

   ●Класс точности-1 для авиационного производства в условии серийного производства для трудно обрабатываемого дорогостоящего материала сталь 20Х3МВФ-Ш.

   ●Группа материала-М2, так как содержание легирующих элементов в стали 20Х3МВФ-Ш более 2%.

   ●Степень сложности заготовки-С2, так как 4 наружнии и 2 внутренние поверхности.  

   Предварительная масса заготовки Мзаг

Где:

   Мдет масса детали=0,15

   К- коэффициент  использования заготовки=0,5

   Проверка:

   УТз – УТд = ΣZmax – Σzmin

   93,178-90=(2+0,81+0,518)-(2+0,8+0,4)

   0,178=0,178

   Таб2 Расчёт припусков и операционных размеров на обработку табличным методом для отверстия  Φ800,019

Тех маршрут поверхности детали Квалитет  точности и шероховатость Расчётный припуск Расчётный размер Допуск  Предельные  размеры Предельные  припуски
Дmax Дmin Zmax Zmin
Φ80 --- --- --- --- --- --- --- ---
Заготовка Класс точности1√

0,4

-0,8

 --- 76,819 +0,4

-0,8

 76,619 75,619 --- ---
Точение черновое Н12 2 78,819 0,3 79,819 78,519 2,9 2
Точение чистовое Н10 0,8 79,619 0,12 79,619 79,499 0,98 0,8
шлифование Н6 0,4 80,019 0,019 80,019 80 0,501 0,4
 

 

   Проверка:

   ТДз – ТДд =Σ Zmax – Σzmin

   1,2=(2,9+0,98+0,501)-(2+0,8+0,4)

   1,2-0,019=4,381-3,2

   1,181=1,181

   По  результатам таблиц 1 и 2 определяется исполнительный размер на переходы обработки  и заносятся в таблицу 3 и 4

   Таб3. Тех маршрут обработки вала Φ90-0,022

Переходы  обработки Исполнительные  размеры Шероховатость
Заготовка 93,5  
Точении черновое 91,5-0,350  
Точение чистовое 90,5-0,140  
Шлифование  90-0,022  

   Расчёт  исполнительных размеров заготовки 

dн = dmax-es

dн = 94.378 – 0.8 = 93.578 принимаем размер заготовки Φ93,5

   Таб4. Тех маршрут обработки отверстия Φ800,019

Переходы  обработки Исполнительные  размеры Шероховатость
Заготовка 76,5  
Точении черновое 78,50,3  
Точение чистовое 79,50,12  
Шлифование  800,019  

   Расчёт  исполнительных размеров заготовки 

Дн = Дmax-ЕS

Дн = 76.819– 0.4 = 76.419 принимаем размер заготовки Φ76,5

   Размеры заготовки из таблиц 3 и 4 проставляем  на чертёж заготовки В1КП151.001.001.001. Остальные  размеры рассчитываем по укрупнённым  нормативам.                
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Таб5. Расчёт размера заготовки по укрупненным нормативам.

Размер  детали Шероховатость Ra Припуск Основание Расчетный размер Принятый размер с допуском примечание
Φ84   1,5 Курсовое  проектирование по предмету «технология  машиностроения» И. С. Добрыднев (стр. 149 таб. 1.2)  Φ87 Φ87  
Φ72   1,5 Φ69 Φ69  
18   1,4 20 23  
2,5   1,4 4 5,5  
9,5   1,4 9,5 9,5  
2,5   1,7 3,5 6  
Φ96   --- Φ96 Φ96  
R12   --- R12 R12  
R7   --- R7 R7  
 

 

   Размеры заготовки проставляем на чертёж заготовки (В1КП151001.001.001).

   Расчёт  массы заготовки.

   где: 

V=объём заготовки (мм3)

g=7,8 плотность материала заготовки сталь  

V=V1+ V2+ V3+ V4

   где:

Д- наружный диаметр  элементарной фигуры

d- внутренний диаметр элементарной фигуры

Н-высота элементарной фигуры

К- коэффициент  отклонения наружного диаметра от правильной формы (К=0,5 ;К=1)    
 
 

N Д d Н К
V1 87 76 6,5 1
V2 96 76 4 0,5
V3 93 76 6 1
V4 93 69 3,5 1

Расчёт объёмов  элементарных фигур

Расчёт полной массы заготовки 

V=1407,505+7426,1+7393,5675+18312,48=34539,653

Рассчитываем  массу заготовки 

Коэффициент использования  материала.   

  2.5 Разработка РТК для станка с ЧПУ.

Операция №1110 выполняется на станке с ЧПУ модели 16К20Ф3. Операция содержит 2 перехода:    

 а) 1 переход:  подрезание торца до размера 19-0,2 протачивание диаметра до размера Ф84,5-0,05 подрезание до размера 4-0,3 (смотри чертёж РТК В1КП 150001.002.004)  переход выполняется в 2 прохода черновой и чистовой.   

 б) 2 переход:  проточить диаметр до размера  Ф72+0,3 проточить фаску до размера 1,1+0,2 × 450 , (смотри чертёж РТК В1КП 150001.002.004) переход выполняется в 2 прохода черновой и чистовой.   

 Инструменты  для переходов: 

- для 1 перехода  резец проходной упорный,

- для 2 перехода  резец расточной.

Параметры резцов смотри пункт 2.6   

 Определяются  точки обрабатываемого контура  и  указывается на эскизе точек обрабатываемого контура.   

     
 
 

Расчёт координат  точек обрабатываемого контура:

Точка Х Z
A 36 -2.85
B 38.5 -2.85
C 38.5 14.25
D 39.6 15.35
E 42.25 15.35
F 42.25 4
G 58.3 4

 
    Первый переход 

Расчёт координат  точки Т

ХТ

где:     

 Дз – максимальный диаметр заготовки=117     

 Зб -  зона безопасности 50 . . . 100 принимаем 50     

 Дрц – диаметр резцедержателя =295     

 lr – вылет резца

lr= 1,5Н     

 Н - высота  державки резца =25

lr= 1,5*25=37,5

ZТ

где:     

 lз – длинна заготовки =20     

 Зб -  зона безопасности 50 . . . 100 принимаем 50     

 Zu – 5 . . . 10 принимаем 10

1 точка

Х1=ХТ-Хu=293,5-185=108,5

Z1= ZТ- Zu=75-5=70

2 точка

Х2= 0,5Двз-Ru-у1

где:    

 Двз – внутренний диаметр заготовки=79    

 Ru – радиус инструмента =2,5    

 у1, у2 недобег и перебег резца 2,2 . . . 5 принимаем 2,5

Х2= 0,5*79-2,5-2,5=34,5

Z2= ZТ=70

3 точка

Х3= Х2 =34,5

Z3= ZD+ Ru =15.35+2.5=17.85

4 точка

Х4= ХЕ + Ru =42,25+2,5=44,75