Проектирование технологического процесса детали "Рычаг"

Так как минимальный  диаметр d отверстия, получаемого с  помощью стержня, равен 6…10 мм при  длине несквозного отверстия  до 5d и сквозного отверстия до 10d, следовательно в отливке можно получить 2 отверстия расположенных на плоской ступице, что позволит повысить коэффициент использования металла и снизить количество механической обработки. Исходя из вышесказанного, отливка необходимой конфигурации получается с использованием 3 стержней.

Разработку технологического процесса изготовления отливки начинают с анализа технологичности конструкции  детали.

Технологичной называют такую конструкцию изделия или  составных ее элементов (деталей, узлов, механизмов), которая обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами. Технологичная конструкция характеризуется простой компоновки, совершенством форм. Конструкция отливки должна обеспечить удобство извлечения модели из формы, что достигается наименьшем количеством разъемов модели, отъемных частей и стержней.

Деталь «Рычаг» имеет  конфигурацию средней сложности (2 группа сложности) и обладает достаточно хорошей  технологичностью для изготовления ее способом литья. Минимальное и  максимальное значение толщины стенок отливки равны соответственно 200 и 247,5 мм. Конфигурация и расположение поверхностей, подвергаемых обработке, полостей удовлетворяют основным требованиям  литейной технологии. При изготовлении отливки целесообразно использовать прибыли, т.к. имеются тепловые узлы. Для выполнения полостей необходимо использовать стержни.

Определение размеров опок и выбор их из стандартного ряда.

Для отливки «Рычаг», габаритные размеры которой 1105х980х555 мм, экономичнее и целесообразнее взять опоку с габаритными  размерами из стандартного ряда опок в соответствии с ГОСТ 2133-75:

Верхняя полуформа: 1400х1100х400 мм

Нижняя полуформа: 1400х1100х350 мм

Определение размерной  точности отливки и величину припусков  на механическую обработку производим в соответствии с требованиями ГОСТ 26645-85. Припуски на механическую обработку  устанавливают в зависимости  от допусков размеров отливок дифферецированно для каждого элемента. Для верхних частей отливки предусматривают больший припуск на механическую обработку так как там образуется неметалические включения.

1. Класс размерной точности отливки: Наибольший габаритный размер отливки 1105 мм. Тип сплава термообрабатываемая сталь. Технологический процесс- литьё в песчано-глинистые сырые формы из смесей с влажностью от 2,8 до 3,5% и прочностью от 120 до 160 кПа со средним уровнем уплотнения до твёрдости не ниже 80 единиц. Класс точности отливки 10

2.Допуски размеров  отливки:

 

Таблица 7

Номинальный размер, мм	Допуск размера, мм
Æ 250	3,6
Æ 980	5,0
Æ 485	4,4
555	4,4
200	3,6
Æ 115	3,2

 

3. Степень точности  поверхности отливки:

Степень точности поверхности  отливки 14

 

Рис. 3 Песчаная разовая  форма в сборе: 1-верхняя полуформа, 2-литниковая система (литниковая чаша и стояк), 3- нижняя полуформа, 4-отливка, 5- стержень.

 

Рис. 4 Песчаная разовая  форма в сборе (центральный стержень условно не показан): 6-стержни (образующие два отверстия по сечению Г-Г), 7- выпор, 8- вентиляционные отверстия.

 

Полуформы верхняя (поз. 1) и нижняя (поз.3) изготовлены из песчано-глинистой смеси в металлических рамках (опоках). В полуформах с помощью модели образована рабочая полость для получения отливки. Отверстия в отливке образуют песчаные стержни (поз. 5,6), которые прочно скреплены с формой с помощью стержневых знаков.

Полуформы перед заливкой скрепляют штырями. Для удаления газов, выделяющихся из песчано-глинистой смеси и расплава, при заливке в форме и стержне выполняют вентиляционные каналы (поз. 8). Расплав в рабочую полость формы заливают через литниковую систему (поз. 2) — совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании.

Назначение режимов  термической обработки

Термическая обработка  является обязательной операцией в  технологическом процессе производства стального литья.

Цель термообработки заключается в том, чтобы путем  нагрева до определенной температуры, некоторой выдержке при этой температуре  и последующего охлаждения изменить структуру стальных отливок, и получить необходимые свойства прочности , пластичности, износоустойчивости, обрабатывающие или особые прочностные свойства.

ТО отливки детали «Рычаг»:

нормализация 870-890oC с  отпуском 570-600oC .

При нормализации происходит полная фаза перекристаллизации, обеспечивая  измельчение зерна, смягчение стали  и снятие литейных напряжений: образуются структуры более тонкого перлита, чем при отжиге.

Отпуск заключается  в нагреве ниже интервала превращений, выдержке при этой температуре и  последующем охлаждении. При отпуске  применяют превращение неустойчивых структур закалки в более устойчивые по схеме мартенсит-тростит-сорбит, и как следствие, с изменением структуры изменяются механические свойства, а также одновременно снимаются  внутренние напряжения.

4. Маршрут изготовления детали «Рычаг»

Произведем  разработку маршрута технологического процесса изготовления детали Рычаг  с выбором технологического оборудования и технологической оснастки, а  также каждой операции по переходам  с выбором вспомогательного, режущего и измерительного инструмента.

При разработке маршрута технологического процесса для получения наибольшего  технологического эффекта, высокой  производительности труда и высокого качества продукции, а так же низкой себестоимости детали обработку произведем на станках с ЧПУ методом концентрации переходов, что обеспечит сокращение числа операций при обработке на универсальном оборудовании. Результаты разработки сведем в таблицы 9, 10.

Таблица 9 – Маршрут технологического процесса изготовления детали «Рычаг»

Операция	Наименование операции	Наименование оборудование	Оснастка (приспособление)
1	2	3	4
005	Продольно-фрезерная	Продольно-фрезерный 6606	Приспособление фрезерное  специальное (базирование по наружным поверхностям  заготовки)
010	Слесарная	Верстак	-
015	Многоцелевая с ЧПУ (сверлильно- фрезерная)	Многоцелевой СС2В05ПМФ4	Приспособление сверлильное  специальное (базирование по торцу  бабышки)
020	Слесарная	Верстак	-
025	Вертикально-сверлильная	Вертикально-сверлильный2Н135	Приспособление сверлильное  специальное (базирование по коническому  отверстию)
030	Токарная с ЧПУ	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3	Приспособление токарное специальное (базирование по коническому  отверстию и центровому отверстию)
035	Вертикально-фрезерная	Вертикально-фрезерный 6Т13	Приспособление фрезерное  специальное (базирование по коническому  отверстию и торцу бабышки)
040	Вертикально-сверлильная	Вертикально-сверлильный 2Н125	Приспособление сверлильное специальное (базирование по наружной цилиндрической поверхности)
045	Слесарная	Верстак	-
050	Контрольная	Стол ОТК	-

 

Таблица 10 – Операционный технологический  процесс изготовления детали «Рычаг»

Номер операции	Содержание операции	Инструмент
		вспомога тельный	режущий	измери-тельный
005	Установить и снять деталь	-	-	-
	Фрезеровать торцы бабышки с двух сторон одновременно в размер 34h11	Оправка D=50 Морзе 6 ГОСТ 13041-83	Фреза торцевая насадная D=160 z=10 Т15К6 ГОСТ 24359-80	Микрометр МК-50 ГОСТ 6507
015	Установить и снять деталь	-	-	-
	Сверлить отверстие Æ25Н12 по  программе	Втулка переходная Морзе 4/3 ГОСТ 13598-85	Сверло D=25 Морзе 3 Р6М5 ГОСТ 10903-77
	Зенкеровать отверстие Æ28Н12 предварительно по  программе	Втулка переходная Морзе 4/3 ГОСТ 13598-85	Зенкер D=28 ( ) Морзе 3 Р6М5	-
	Зенкеровать отверстие Æ29,75Н11 окончательно по  программе	Втулка переходная Морзе 4/3 ГОСТ 13598-85	Зенкер D=29,75 ( ) Морзе 3 Р6М5	-
	Развернуть отверстие Æ30Н8 окончательно по  программе	Втулка переходная Морзе 4/3 ГОСТ 13598-85	Развертка D=30Н8 ( ) Морзе 3 Р6М5	Калибр-пробка Æ30Н8 ( )
025	Установить и снять деталь	-	-	-
	Центровать торец Æ4Н14 окончательно	Втулка переходная Морзе 4/3 ГОСТ 13598-85 Оправка специальная Морзе 3	Сверло центро-вочное D=4 Р6М5 ГОСТ 14952-75	Штанген-циркуль ШЦ  I-125-0,1 ГОСТ 166-80
030	Установить и снять деталь	-	-	-
	Точить по программе начерно и начисто коническую поверхность Æ38h10( ); под резьбу М30-6g, фаску 2,5 45		Резец для контурного точения с пластиной из твердого сплава Т15К6 CCLNR255M12-H4 ГОСТ 26611-85	Штанген-циркули ШЦ  I-125-0,1 ШЦII-160-0,05 ГОСТ 166-80; Калибр-кольцо Æ38h10 ( )
	Точить по программе канавку R5,5 Æ25Н12	-	Резец прорезной радиусный Р6М5	Шаблон радиусный R5,5 Штанген-циркули ШЦ  I-125-0,1 ШЦII-160-0,05 ГОСТ 166-80
	Точить по программе начерно и начисто резьбу М30-6g		Резец резьбовой Т15К6 ОСТ 2И  10-9-84	Калибр- кольцо резьбовое М30-6g
035	Установить и снять деталь	-	-	-
	Фрезеровать сегментный шпоночный  паз 10Js9	Патрон цанговый ГОСТ 26539-85	Фреза для сегментных шпонок D=34,6 z=10 Р6М5 ГОСТ 6648-8079	Штанген-циркуль ШЦ  I-125-0,1 ГОСТ 166-80 калибр-пазовый 10Js9
040	Сверлить отверстие Æ6Н14	Патрон быстрос-менный Морзе 3 ГОСТ 14077-83 Втулка переходная  быстрос-менная Морзе 3 ГОСТ 13409-83 Оправка специальная Морзе 3 Патрон ГОСТ 8522-79	Сверло D= 6 Р6М5 ГОСТ 10902-77	Штанген-циркуль ШЦ  I-125-0,1 ГОСТ 166-80
	Зенковать фаску 2 45	Патрон быстрос-менный Морзе 3 ГОСТ 14077-83 Втулка переходная  быстрос-менная Морзе 1 ГОСТ 13409-83	Зенковка D= 16 Морзе 1 Р6М5 ГОСТ 14953-80	Шаблон
	Переустановить деталь	-	-	-
	Зенковать фаску 2 45	Патрон быстрос-менный Морзе 3 ГОСТ 14077-83 Втулка переходная  быстрос-менная Морзе 1 ГОСТ 13409-83	Зенковка D= 16 Морзе 1 Р6М5 ГОСТ 14953-80	Шаблон

 

2.3 Определение припусков на  механическую обработку

 

Определение припусков на обработку является ответственной задачей, решение  которой влияет на ход технологического процесса и его технико-экономическую  эффективность.

Наиболее  точным методом решения этой задачи является расчетно-аналитический.

С помощью  этого метода определены припуски и  рассчитаны промежуточные размеры  для поверхности Æ38h10.

Минимальный припуск определим методом суммирования элементов, составляющий этот промежуточный  припуск по формуле

 

,    (8)

 

где Ri-1 – дефект поверхностного слоя в виде неровностей профиля от предшествующего перехода, выражающего высотой неровностей Ri-1

hi – 1 – дефект поверхностного слоя в виде обезуглероженного или отбеленного слоя, или слоя наклепа от механической обработки оставшегося от предыдущего перехода, выражается толщиной этого слоя

Dzi-1 – отклонение расположения обрабатываемой поверхности, оставшегося от предыдущего перехода, выражается в величине суммарного значения пространственных отклонений расположения поверхности DSi-1

Еi – погрешность установки заготовки при выполнении рассматриваемого перехода, выражающаяся толщиной слоя металла для компенсации этой погрешности.

Номинальный припуск 2Пномi при обработке наружной поверхности являются суммой минимального припуска 2Пmini, нижнего отклонения промежуточного размера поверхности на предшествующем переходе ei-1 и верхнего отклонения размера на рассматриваемом переходе esi

При расчёте учтены погрешности установки и пространственные отклонения поковки. Деталь устанавливается на конусную оправку с поджатием центром, при этом погрешность установки на первом технологическом переходе составляет Ео=30мкм. На последующих переходах погрешность базирования определяется по формуле:

 

 (9)

 

где Еинд – погрешность индексации

Так как погрешность установки мала, то ею можно пренебречь на технологических  переходах обработки.

Суммарное пространственное отклонение включает коробление поковки (DSо=Dкор=500мкм), которое на последующих переходах определятся по формуле:

 

 (10)

 

Результаты  расчета припусков и промежуточных  размеров поверхности заготовки  на всех этапах обработки сведены  в таблицу 11.

Размер  поковки для ступени Рычага Æ38h10 составляет 43мм. В связи с таким диаметром общий припуск увеличится и составит По=5мм, а припуск на первый технологический переход составит П1=4,4мм

На остальные механически  обрабатываемые поверхности детали промежуточные припуски определены статистическим методом, а результаты расчёта промежуточных размеров сведены в таблице 12.