Федеральное агентство по образованию РФ 

Санкт-Петербургский  государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический  университет) 

 
 
 
 

Кафедра КГМ и ТМ

КУРСОВАЯ РАБОТА

 
 
 
 

По дисциплине: _____________Материаловедение_________________________

(наименование учебной дисциплине согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Тема: _____Разработка технологического процесса  изготовления и термической обработки вала-шестерни 

Автор:  студент  гр.     ГМ – 07 - 2                  __                                /_Блинов А.Н./

                                                                             (подпись)                                                 (Ф.И.О.)

Оценка:__________                        

Дата: ____________ 

Проверил:  

Руководитель проекта:  профессор                                                      /Болобов В. И. /                                 

                                                                 (должность)                           (подпись)                                                    (Ф. И. О.)

  
 
 
 
 
 
 

Санкт- Петербург

     2009

Содержание

   Аннотация………………………………………………………………………………………2

1 Исходные данные………………………………………………………………………………3

2 Выбор материала……………………………………………………………………………….3

2.1 Механические  свойства стали………………………………………………………………3

3. Технология  получения заготовки…………………………………………………………….4

3.1 Обоснование  выбора способа изготовления поковки……………………………………..4

3.2 Определение  припусков и предельных отклонений………………………………………4

3.3 Определение  объема поковки……………………………………………………………….5

3.4 Определение  массы поковки………………………………………………………………..5

4 Выбор вида  и расчет режимов предварительной  термической обработки………………...6

5 Разработка  технологии черновой механической  обработки………………………………..8

6 Разработка технологии чистовой механической обработки………………………………...8

7 Выбор вида и расчет режимов упрочняющей термической или химико-термической обработки…………………………………………………………………………………………9

Заключение ……………………………………………………………………………………..

Список использованной литературы………………………………………………………….. 
 
 
 

 

Аннотация

      В данном курсовом проекте  разработан технологический процесс  изготовления детали – вал-шестерня. Представлена технология получения заготовки, технологического процесса термической обработки детали, технологического процесса механической обработки

     Работа  включает в себя пояснительную записку  в n листов и графическую часть, оформленную на листе формата А1.

The summary

In the given course project development of technological process of manufacturing of a detail - shaft-gear wheel. The technology of reception of preparation, technological process of thermal processing of a detail, technological process of machining is submitted.

1. Исходные данные

Деталь –  вал-шестерня

Годовая программа – 100 шт.

Допускаемое напряжение

     2. Выбор материала

     Материал  выбираем в соответствии с назначением  детали (I группа) и допускаемым напряжениям по техническому заданию. Для этого находим предел текучести и предел прочности .

Рассчитаем 

- временное сопротивление разрыву

- условный предел текучести

 Пользуясь марочником выберем подходящую сталь, в данном случае это сталь 20Х.

     2.1 Механические свойства стали 20Х (низкоуглеродистая легированная сталь со слабо упрочняемой сердцевиной):

 

     3. Разработка технологии получения заготовки

     3.1 Обоснование выбора способа изготовления поковки

      Так как вал –  ответственная деталь, т.е. со всех сторон его механические свойства должны быть одинаковыми, то изготовление заготовки, а тем более и детали, недопустимо литьем по причине ликвации при застывании стали, и ниже механические свойства.

      Исходя из конфигурации детали, рационально применить ковку, так как в результате получиться лучшие механические свойства для данной детали.

      Изготовление  заготовки из сортового  проката удобно и  выгодно тем, что  диаметр проката соответствует рассчитанным размерам заготовки, что в свою очередь выгодно, так как нам остается разрезать пруток проката на части и приступать к процессу ковки. Перед ковкой мы получили стандартный прокат круглого сечения со стороной в 210мм.,  а после завершения процесса получаем поковку, соответствующую размерам конфигурации перед механической обработкой.

     3.2 Определение припусков и предельных отклонений

      По  классификации представленной в  ГОСТ 7062-90 эта поковка круглого сечения центральной части и квадратного боковых частей. Припуски и допуски следует назначать используя выдержки из ГОСТ, представленные в таблице. На концевые ступени вала припуск и допуск равен 1,5 от припуска и допуска соответствующего диаметра, на остальных ступенях вала принимаются равными 0,75 от припуска и допуска на соответствующий диаметр. Отклонение на длину принимается равным трем отклонениям на диаметр.

      В качестве основного диаметра в нашем  случае выбран диаметр 194,25 мм. Поковочные размеры для диаметров можно определить, составив расчетные выражения:

 

     Эскиз детали с основными и дополнительными  припусками представлен в графической  части.

После разработки эскиза поковки определяется объем и масса поковки.

     3.3 Определение объема поковки

Объем поковки: 

 

     3.4 Определение массы  поковки

 

      Так как самый большой диаметр поковки 206,25 мм., в качестве заготовки выберем из сортамента прокат круглого сечения диаметром 210 мм. 

4. Параметры нагрева заготовки при ковке.

     Главным фактором, определяющим температуры  начала и конца горячей деформации, является химический состав сплава и  его физические свойства.

     Для нагрева углеродистой стали 20Х применим двухкамерную печь. Выбираем прокат горячекатонный круглый обычной точности. Угар составит примерно 1,4 % по массе. При ковке крупногабаритной заготовки применим двухстадийный нагрев.

      При ковке прутковых заготовок необходимо решить две задачи:

             - придание заготовке заданной  формы и размеров поковки;

             - получение требуемых свойств.

      Оптимальный термический режим ковки должен способствовать успешному проведению процесса, при котором вредное влияние теплоты по возможности ограничивается и обеспечивается высокое качество поковок. Поэтому термический режим разрабатывается для каждой стали, с учетом исходной структуры металла, объёма и соотношения размеров поковки и назначения поковки.

      Режим нагрева и охлаждения включает:

             - нагрев металла перед ковкой;

             - охлаждение металла в процессе  ковки;

             - охлаждение металла после ковки.

      Быстрота прохождения процесса ковки обычно позволяет уложиться в промежуток времени, определяемый остыванием металла.

      Температуру конца нагрева металла принимаем на 100 ¸ 250 ⁰ меньше температуры плавления данного металла.

      По  справочным данным принимаем:

       -это температура структурных  превращений в стали  .

       -это температура нагрева слитка (или заготовки) перед ковкой. Превышение данной температуры может привести к перегреву, сопровождающемуся ростом зерен. Этот брак исправляется термической обработкой. Нагрев до более высокой температуры может привести к окончательному браку, называемому пережогом (оплавление границ зерен).

       -температура окончания ковки.  Ниже этой температуры металл  плохо деформируется, так как  его пластические свойства снижаются.  Ковке при низких температурах  сопровождается упрочнением (наклепом) и появлением трещин.      

      Правильно заданный режим нагрева обеспечивает нагрев металла до необходимой температуры за минимально возможное время. При этом температура должна быть равной по всему сечению заготовки. От равномерности распределения температуры по сечению заготовки зависит качество получаемой поковки и ее свойства , производительность труда и безопасность выполняемых работ.

     Ниже  приведен график нагрева заготовки  и охлаждения поковки.

График нагрева заготовки и охлаждения поковки

      1-медленный нагрев

     2-выдержка

     3-нагрев  с максимальной скоростью

     4-выдержка

     5-ОМД

     6-охлаждение  поковки

      Общее время нагрева (до ) складывается из времени нагрева первого и второго периодов.

      

     Продолжительность выдержек при критической и ковочной температурах принимают в пределах 114 мин.

      Выбор операций определяется конфигурацией  и соотношением размеров поковки, величиной  укова, техническими условиями на ее изготовление.

      В данном случае ковку будем осуществлять с помощью гидравлического пресса, который воздействует на металл статической  нагрузкой (нажим), развивает большие  усилия, имеет высокую точность позиционирования бойка.

      Большое значение для успешного выполнения операций ковки имеет конструкция, профиль рабочей части и размеры кузнечного инструмента. Применяемый инструмент может быть объединен в три группы: основной (верхние и нижние ковочные, правильные, гибочные и разгоночные бойки, осадочные плиты, кольца, оправки, угольники, топоры, прошивки), переносной (клещи, патроны, цепи, кантователи) и мерительный (линейки, кронциркули, скобы).