2 Подбор материала

Учитывая вышеперечисленные условия эксплуатации, можно подобрать для изготовления данной детали деформируемый титановый сплав ВТ18 системы Ti-Al-Zr—Mo-Nb-Si, относящийся к высокопрочным псевдо α-сплавам. Это один из наиболее жаропрочных и хладостойких титановых сплавов. Он предназначен в основном для производства прутков, поковок и штамповок.  Сплав ВТ18 также рекомендуется для деталей, работающих длительно (до 500 ч).

Химический состав сплава ВТ18: Fe до 0.15%, C до 0.1%, Si=0.05-0.18%, Mo=0.2-1%, N до 0.05%, Nb=0.5-1.5%, Ti=76.82-82.05%, Al=7.2-8.2%, Zr=10-12%, O до 0.14%, H до 0.015% и прочие примеси – до 0.3%.

Механические свойства: σв= 1130 МПа, δ = 6-8%,HB10^-1= 285 МПа.

Физические свойства приведены в Таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Физические свойства сплава ВТ18

Вид полуфабриката - Пруток ВТ18 КР 200х80 ГОСТ 26492-85.

3 Выбор способа получения заготовки

Вид полуфабриката: пруток диаметром 80 мм и длиной 200 мм. Наиболее эффективный способ получения заготовки – горячая объемная штамповка в закрытом штампе. Плоскость штампа расположена вдоль осевого сечения заготовки.

Обоснование: при использовании данного способа, обработка полуфабриката для создания заготовки даст наиболее точное очертание детали (заготовка – отштампована из прутка с четырьмя элементами с напуском, а эти элементы представляют собой очертания конструктивных элементов детали).

Метод: деформирование нагретой заготовки в специализированном инструменте (штампе), внутренняя полость которого определяет форму и размеры получаемого изделия.

В сумме припуск на обработку первого конструктивного элемента будет составлять 2 мм – на точение (обдирочное +получистовое), третьего – 2,36 мм – на точение (обдирочное + получистовое) и шлифование (получистовое + чистовое), у четвертого – 2,2 мм – на точение (обдирочное +получистовое). Второй конструктивный элемент – шестигранник – будет получен из цилиндра диаметром 75 мм путем резания дисковой фрезой (припуск до размера под ключ в сумме будет составлять 10 мм, то есть по 5 мм с каждой из сторон от оси вращения).

Эскиз заготовки данной детали представлен в приложении А на рисунке А1. На рисунке А2 представлена заготовка детали со снятием напусков, то есть с оставшимися припусками на механообработку, а также на этом рисунке представлен процесс обработки второго конструктивного элемента – фрезерование.

4 Изготовление детали

Выбор технологических операций получения детали:

1. точение – для получения поверхностей первого, третьего и четвертого конструктивных элементов (см. рисунок А3 в приложении А);

2. сверление – для получения отверстий в первом, втором и четвертом конструктивных элементах (см. рисунок А4 в приложении А);

3. нарезание резьбы – для получения резьбы на поверхности четвертого конструктивного элемента (см. рисунок А5 в приложении А);

4. зенкование – для получения фасок в отверстиях первого, второго и четвертого конструктивных элементов (см. рисунок А6 в приложении А);

5. шлифование – для получения поверхности третьего конструктивного элемента (после точения) (см. рисунок А7 в приложении А);

6. обтачивание – для получения фасок первого, третьего и четвертого конструктивных элементов (см. рисунок А8 в приложении А);

7. фрезерование – для получения шестигранной поверхности во втором конструктивном элементе (см. рисунок А1 в приложении А) и для получения паза в третьем конструктивном элементе (см. рисунок А9 в приложении А).

Схема обработки детали:

Сначала необходимо срезать напуск до припуска (например, дисковой фрезой), а затем сделать проточки в заготовке детали между конструктивными элементами с помощью токарной обработки – отрезанием, точением канавки (см. рисунки А1 и А2 в приложении А).

После этого идёт получение поверхностей конструктивных элементов самой детали:

Получение поверхности первого конструктивного элемента – цилиндра диаметром 40 мм с фаской 1,5 мм х 45^о, а также с глухим отверстием диаметром 12 мм и глубиной 16 мм с фаской, из заготовки путем механической обработки, а именно точением, сверлением, обтачиванием и зенкованием.

Точение происходит в 2 этапа:

1. обработка поверхности обдирочным резцом до Ra25 (1,5 мм припуск);

2. обработка получистовым резцом до Ra12,5 (0,5 мм припуск).

Фаска будет получена обтачиванием поперечной подачи – в 2 этапа:

1. обдирочное – до Ra25 (2,5 мм припуск);

2. получистовое – до Ra12,5 (2,2 мм припуск).

Отверстие получают сверлением.

Фаску в отверстии получают угловым зенкованием – до Ra3,2.

Получение поверхности второго конструктивного элемента – шестигранника с размером под ключ 65 и диаметром сквозных отверстий 6 мм с шестью фасками 1 мм х 45^осоответственно, а именно фрезерованием, сверлением, а также зенкованием – для фасок в отверстиях.

Фрезерование – дисковой фрезой – будет черновое, для достижения необходимого параметра Ra12,5 (5 мм припуск).

Три сквозные отверстия, расположенные по центру каждой из граней конструктивного элемента (см. чертеж детали), диаметром 6 мм, необходимо просверлить.

Фаски в отверстиях получают угловым зенкованием – до Ra3,2.

Получение поверхности третьего конструктивного элемента – цилиндра диаметром 60 мм с пазом длиной 26 мм и глубиной 7 мм, и фаской 1.5 мм х 45^о, а именно точением (впоследствии шлифованием – для получения параметраRa1,6), обтачиванием – для фаски, и фрезерованием – для паза.

Точение будет происходить в 2 этапа:

1. обработка поверхности обдирочным резцом до Ra25 (1,7 мм припуск);

2. обработка получистовым резцом до Ra6,3 (0,5 мм припуск).

Затем пойдет шлифование (круглое) – в 2 этапа:

1. получистовое – до Ra3,2 (0,1 мм припуск);

2. чистовое – до Ra1,6 (0,06 мм припуск).

Паз будет получен фрезерованием цилиндрической концевой фрезой – в 3 этапа:

1. черновое до Ra25 (2,5 мм припуск);

2. чистовое до Ra3,2 (1 мм припуск);

3. тонкое до Ra 1,6(0,5 мм припуск).

Фаска будет получена обтачиванием поперечной подачи – в 4 этапа:

1. обдирочное до Ra25 (2,5 мм припуск);

2. получистовое до Ra6,3 (2,2 мм припуск);

3. чистовое до Ra3,2 (1,5 мм припуск);

4. тонкое до Ra1,6 (0,5 мм припуск).

Получение поверхности четвертого конструктивного элемента с резьбой М30 х 1 и с крепежным отверстием диаметром 12 мм и глубиной 16 мм с фаской из заготовки путем механической обработки, а именно точением, нарезанием резьбы, сверлением и зенкованием.

Точение будет происходить в 2 этапа:

1. обработка поверхности обдирочным резцом до Ra25 (1,7 мм припуск);

2. обработка получистовым резцом до Ra12,5 (0,5 мм припуск).

Резьба будет нарезаться круглой плашкой М30 с шагом 1 мм, до получения параметра Ra12,5.

Фаска будет получена обтачиванием поперечной подачи – в 2 этапа:

1. обдирочное – до Ra25 (2,5 мм припуск);

2. получистовое – до Ra12,5 (2,2 мм припуск).

Отверстие получат сверлением.

Фаску в отверстии получат зенкованием, которое проходит в 2 этапа:

1. черновое – до Ra 12,5;

2. чистовое – до Ra 3,2.

Изображение готовой детали показано на чертеже.