Разработка технологического процесса изготовления и термической обработки детали

Министерство общего образования Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Материаловедение

Тема:

Разработка технологического процесса изготовления и термической обработки заготовки

.

Автор: студентка гр. ОНГ-12-1

Пермякова Е.К.

Руководитель проекта

ассистент Нагорнов Д.О.

Санкт-Петербург - 2013

ЗАДАНИЕ

Студентке группы ОНГ-12- 2 Пермяковой Е.К.

1. Тема проекта:

Разработка технологического процесса изготовления и термической обработки заготовки

. Исходные данные к проекту: 1 - чертеж детали

. Содержание пояснительной записки: 1 - выбор способа формовки, положения отливки в форме, характеристика механических свойств материала; 2 - разработка чертежа отливки; 3 - Разработка чертежа модели; 4- расчет литниковой системы; 5 - выбор опоки; 6- предварительная термическая обработка; 7 - механическая обработка; 8 - окончательная термообработка.

. Перечень графического материала: 1 - чертеж детали; 2 - чертеж отливки;

- чертеж модели; 4- чертеж литниковой системы.

. Срок сдачи законченного проекта 20 декабря 2013 г.

Руководитель проекта / Нагорнов Д.О./

Дата выдачи задания: 7 октября 2013 г.

АННОТАЦИЯ

В данной курсовой работе необходимо разработать технологический процесс изготовления детали (крышки редуктора) литьем. В разработку технологического процесса входит:

выбор способа формовки, положения отливки в форме;

разработка чертежа отливки;

разработка чертежа модели;

расчет литниковой системы;

выбор опоки;

расчет режимов предварительной и окончательной термической обработки.

разработка процесса механической обработки

THE SUMMARY

In the course of this work it is necessary to develop a process of manufacturing parts (gear cover) injection. In the development process includes:

Choice of molding method, the casting position in the form of;

Development drawing casting;

Drawing development model;

Selection of core characters;

Calculation of gating system;

Choice flask;

payment modes preliminary and final heat treatment.

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Содержание

Введение

. Выбор материала

. Выбор способа формовки, положения отливки в форме

. Разработка чертежа отливки

. Разработка чертежа модели

. Расчет литниковой системы

. Выбор опоки

. Термическая обработка

. Механическая обработка

Используемая литература

ВВЕДЕНИЕ

Задачей данного курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления крышки редуктора при заданном объеме производства 400 штук в год. Необходимо выбрать исходную заготовку, способ ее получения и размеры. Исходя из назначения детали его химического состава выбрать способ изготовления детали, режимы предварительной и окончательной термической обработки. Попутно обосновывать выбор избранного процесса и описывать инструменты и оборудование с помощью которых достигается получение заданной детали.

Назначение детали

Крышка предназначена для:

доступа к движущимся элементам и их обслуживанию

защиты элементов от грязи и повреждений. Механическую нагрузку крышки обычно не несут.

1. Выбор материала

Тонкостенные детали высокой прочности, подверженные вибрационным и ударным знакопеременным нагрузкам (картеры, фланцы, детали редукторов и муфт), могут изготавливаться из ковких чугунов. Выбор конкретной марки чугуна производить, исходя из значения его предела прочности на растяжение σ_В: σ_В ≥ 2,4 [σ] _доп,

где [σ]_доп - допустимое напряжение на детали по техническому заданию.

Допускаемое напряжение по заданию 170 МПа

σ_В ≥408, поэтому берем чугун марки КЧ 45-7

. Выбор способа формовки, положения отливки в форме

.1 Способ формовки - ручная, так как производство мелкосерийное, характеризуется выпуском относительно небольших партий периодически повторяющихся деталей, а именно, 50 штук за год. Так как серийность маленькая и размер детали совсем небольшой ручная формовка не будет трудоемкой и не сильно увеличит себестоимость литья.

.2 Производить отливку будем по разъемной модели и в двух опоках, так как деталь имеет небольшие размеры и не имеет больших сквозных отверстий.

Деталь имеет цилиндрическую форму, поэтому располагаем отливку так, чтобы наибольший габаритный размер лежал в горизонтальной плоскости, иначе при усадке металла после его кристаллизации, мы получим неровности по диаметру отливки.

3. Разработка чертежа отливки

.1 Класс точности принимаем за II так как производство мелкосерийное. Соответственно величину припусков берем по ГОСТу 1855-55.

Таблица 1

Припуски на механическую обработку для отливок из серого чугуна

Все поверхности модели, перпендикулярные плоскости разъема, должны иметь формовочные уклоны, облегчающие извлечение модели из формы. Следовательно, формовочные уклоны будут иметь место и на отливке, т.к. последняя повторяет наружную конфигурацию модели. На обрабатываемых поверхностях формовочный уклон назначается сверх припуска на механическую обработку. Значения формовочных уклонов для наружных поверхностей моделей регламентируются ГОСТом 3212-57

Формовочные уклоны

Исходя из данной таблицы формовочный уклон модели 3⁰. Так как все поверхности перпендикулярные плоскости разъёма имеют высоту меньшую 20 мм.

Чертеж отливки с уклонами представлен на чертеже 2.

4. Разработка чертежа модели

Модель - это прообраз будущей отливки. С помощью модели формообразуется, в основном, наружная конфигурация отливки. От отливки модель отличается материалом, размерами, превышающими соответствующие размеры отливки на величину линейной усадки сплава. Величину линейной усадки для различных литейных сплавов можно определить по таблице.

Линейная усадка литейных сплавов

Следовательно, в моем случае величина линейной усадке равна 0,8-1,2 %.

В качестве материала для изготовления моделей используют дерево, металлические сплавы, пластмассы и т.д. Модель изготавливаем из дерева так как производство мелкосерийное и класс точности II.

Таблица конечных размеров отливки и ее модели

5. Расчет литниковой системы

Расчет литниковой системы сводится к определению площадей поперечных сечений питателей (SF_пит), шлакоуловителя (F_шл) и стояка (F_ст). Суммарная площадь поперечных сечений питателей определяется по следующей зависимости:

редуктор формовка отливка опока

, м²,

где Q, кг - масса отливки и прибыли,

r, кг/м³ - плотность металла (для чугуна r » 7200 кг/м³),

m = 0,4¸0,6 - коэффициент истечения,

t = 4¸9 с - время заливки формы,

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

Н, м - средний напор (высота столба жидкого металла в литейной форме - расстояние от верхнего края воронки до центра масс отливки).

Средний напор определяется графически по чертежу литейной формы в сборе.

Площади поперечных сечений шлакоуловителя и стояка выбираются из соотношений:

для отливок из чугуна массой до 1 т и более 1 т соответственно SF_пит:F_шл:F_ст=1:1,1:1,15 и SF_пит:F_шл:F_ст=1:1,2:1,4;

Этими зависимостями следует руководствоваться при вычерчивании формы в сборе для примерного соблюдения соотношения сечений каналов литниковой системы.

V- объём отливки, который в данном случае рассчитывается в программе КОМПАС 3D.

V=0,0001466147 м³

Q= V*r=0,0001466147*7200=1,055 кг

Величина Н будет состоять из высоты опоки 75мм и расстояния от верхней границы нижней опоки до центра масс модели отливки p (центр масс отливки находим через программу КОМПАС, так как имеем объемную модель отливки)

Н не должна быть меньше 1,4b, где b- высота отливки, в нашем случае она не должна быть меньше 1,4*26,8=37,52

Н=76,1 мм

В нашем случае

 м².

 м².

 м².

Радиус шл.:

Rшл.=  м.

Радиус ст.:

Rст.=  м.

6. Выбор опоки

Выбираем подходящую по размеру стандартную опоку по ГОСТу, но перед этим определяем ориентировочные размеры опок.

Для нашего случая

а - зазор между моделью и опокой должен быть не меньше - а = 0,4* 113,5= 45,4мм

б=50 мм

в=50 мм

г- длина питателя; г=0,5*113,6=61.75 мм, или г= (4..6)*h=60 мм

(Толщина питателя h=(0.8..1.0)*d , где d толщина детали в месте подсоединения питателя, h=(0.8..1.0)*15,7=12,5мм)

Длина не менее 300 мм

Высота опоки не менее 124/2=62 мм

Ширина не менее 203,6

Выбираем подходящую по размеру стандартную опоку по ГОСТ 14996-69.

В нашем случае размер детали слишком мал, поэтому выбираем самую маленькую опоку.

Длина: 400 мм.

Ширина: 300 мм.

Высота: 75 мм.

. Термическая обработка

Известные способы термической обработки деталей из ковкого чугуна предусматривают раздельное проведение операций графитизирующего отжига и закалки изделий.

Предлагаемый способ позволяет автоматизировать процесс термической обработки чугуна и тем самым снизить себестоимость изделий из него благодаря тому, что графитизирующий отжиг и изотермическая закалка изделий производятся с одного нагрева.

Механические свойства рассматриваемых чугунов можно улучшить термической обработкой. При этом необходимо помнить, что в чугунах создаются значительные внутренние напряжения, поэтому нагревать чугунные отливки при термической обработке следует медленно, чтобы избежать образования трещин.

Графитизирующий отжиг

В исходном состоянии белый доэвтектический чугун имеет структуру, состоящую из перлита, вторичного и эвтектического цементита.При переходе эвтектоидного интервала температур перлит превращается в аустенит, а при повышении температуры до 950-1000°С в аустените растворяется часть вторичного цементита и чугун имеет структуру аустенит и цементит.При выдержке при температуре 950-1000°С происходит распад цементита (эвтектического и вторичного) и образуется структура аустенит и графит.

Вторая стадия проводиться не будет, так как требуется ковкий чугун с перлитной основой.

Закалка

Ковкий чугун подвергают закалке, чтобы получить более высокую прочность(450-500 HB) и износоустойчивость за счет снижения пластичности. Температура нагрева под закалку, та же, что и при нормализации; охлаждение в масле (скорость охлаждения детали в в масле - 50 ⁰С/с).

Отпуск

Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Чугунные отливки, не работающие на истирание, подвергаются высокому отпуску, при температуре 650-680 °С.

График термической обработки

Химико-термической обработкой (ХТО) называют технологические процессы, приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя деталей различными элементами. ХТО применяют для повышения твердости, сопротивления усталости и контактной выносливости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии.

После проведения вышеперечисленных типов термообработки материал обладает необходимыми механическими свойствами. В дальнейшей ХТО не нуждается.

. Механическая обработка

После того как получили деталь и произвели термическую отработку, необходимо произвести механическую обработку, для получения более точных размеров.

(См. рисунки в приложении)

 , для цилиндрических поверхностей

) Обработка наружных цилиндрических поверхностей. Токарно-винторезный станок. Инструмент - проходной резец. Измерительный инструмент - штангенциркуль.

а) Обтачивание поверхности 1 до диаметра 105 мм

Чистовая обработка. ∆D=6 мм

t=1 мм

б) Обтачивание поверхности 2 до диаметра 72 мм.

Чистовая обработка ∆D=6 мм

t=1 мм

) подрезание торцов подрезным резцом

) снятие фаски (1∙45˚)

) Растачивание внутренней цилиндрической поверхности расточным резцом до диаметра 62 мм, на глубину 5мм

5) а) Растачивание внутренней цилиндрической поверхности расточным резцом до диаметра 62 мм, на глубину 4мм

б) Зенкование фаски

. Сверление

а) Черновая обработка- 6 отверстий сверлятся сверлом d=9.5(ГОСТ 885-77)

б) Чистовая обработка производится разверткой d=11 мм (ГОСТ 1672-80)

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / Под ред. Худобина Л.В. М: Высшая школа, 1989.

.   Материаловедение / Под. ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1986.

.   Обработка металлов резанием: Справочник технолога / Под ред. Г.А. Монахова. М.: Машиностроение, 1974.

.   Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1984.

.   Технология металлов и других конструкционных материалов / Под ред. Г.А. Глазова и К.М. Скобникова. Л.: Машиностроение, 1972.

6.       Филинов С.А., Фиргер И.В. Справочник термиста машиностроителя. Л.: Машиностроение, 19