2. Индивидуальное задание.

2.1 Анализ работы детали в узле.

Деталь представляет собой втулку с фланцевыми поверхностями.

Исполнительными поверхностями (поверхности, с помощью которых деталь выполняет свою функцию в узле) являются:

- внутренняя поверхность Ø115мм и ушки – служат для фиксации детали типа тел вращения и закрепления его в узле.

Основными конструкторскими базами (поверхности, точки, линии, определяющие положение данной детали в узле) являются:

- наружная поверхность Ø138мм – определяет осевое положение стакана в узле.

Вспомогательными конструкторскими базами (поверхности, линии или точки, определяющие положение других деталей относительно данной) являются:

- поверхность Ø115мм – определяет положение детали типа тел вращения в сборочной единице.

- поверхность Ø138мм – служит для соединения деталей в сборочной единице и является поверхностью под посадку.

От точности всех этих размеров в большей степени зависит работоспособность узла.

При работе предполагаемый вал внутри него вращается с большой скоростью, подвергается различным по величине нагрузкам. Наиболее нагруженными являются фланцевые поверхности, которые предотвращают смещение вала в продольном и поперечном направлении, внутренняя поверхность, обеспечивающая посадку на вал подшипников. К этим поверхностям предъявляются особые требования по твёрдости и точности.

Материал детали – сталь 20ХН – наиболее полно удовлетворяет всем этим условиям. Эта сталь используется для деталей, к которым предъявляются требования повышенной вязкости и умеренной прокаливаемости.

Конструкцию стакана усложняют канавки во внутренней поверхности детали.

Химический состав стали 20ХН ГОСТ 4543-78

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.40-0.70
Никель (Ni)	1.00-1.40
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.45-0.75
Сера (S), не более	0.035
Углерод (С)	0,17-0,23

Механические свойства стали 20ХН ГОСТ 4543-78 отожжённой

Предел текучести σт, Н/мм2 (кгс/ мм2)	Временное сопротивление σв, Н/мм2	Относительное удлинение δ5, %	Относительное сужение ψ, %	Ударная вязкость KCU, Дж/см2	НВ
590 (60)	780 (80)	14	50	78	200

2.2 Получение заготовки

Так как деталь относится к классу «втулки», целесообразно рассматривать методы штамповкой на ГКМ и методом получения заготовки из прутка.

Оптимальный метод получения заготовки определяется на основе всестороннего анализа и технико-экономического расчета технологической себестоимости детали. Он должен соответствовать следующим требованиям: максимальное приближение заготовки по форме и размерам к детали по чертежу; экономия материала, применение прогрессивных методов получения заготовки.

При выборе способа получения заготовки необходимо стремиться к максимальному приближению ее конфигурации к конфигурации готовой детали, то есть снижению отходов в стружку и возможно большую экономию средств и времени на ее изготовление и изготовление детали.

Годовой объём выпуска деталей – 18000 шт. Материал детали – Сталь 20ХН ГОСТ 4543-78. Масса детали 3,2 кг.

Вариант 1. Заготовка из проката.

Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемой поверхности определяем промежуточные припуски по таблицам. За основу расчёта промежуточных припусков принимаем диаметр детали Ø184 мм.

Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности детали диаметром Ø184 мм.

Обработку поверхности диаметром Ø 184 мм производят в трёхкулачковом патроне на многорезцовом токарном станке с ЧПУ.

Технологический маршрут обработки данной поверхности:

Операция 005 Термическая 170…240 НВ

010 Токарная с ЧПУ

015 Токарная с ЧПУ

Припуски на обработку наружных поверхностей: при черновом точении припуск на подрезание торца будет составлять 2,5 мм, при черновом точении наружной поверхности – 2,3 мм, получистовом 0,5 мм.

Определяем промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласно маршрутному технологическому процессу:

На токарную операцию 015: D_р.015 = D_н + 2_Z015 = 184 + 0,5 = 184,5 мм.

Расчётный размер заготовки: D_р.з. = D_p.010 + 2_z010 = 184,5 + 2,3 = 186,8 мм.

По расчётным данным заготовки выбираем необходимый размер прутка обычной точности по ГОСТ 2690-71*:

Нормальная длина прутка стали обыкновенного качества составляет 4 м. Отклонения для диаметра Ø190 мм равны мм.

Припуск на обработку двух торцовых поверхностей заготовки равен 2,5 мм.

Общая длина заготовки:

= + 2

Где L_д – номинальная длина детали по рабочему чертежу, мм.

Предельные отклонения на длину заготовки устанавливаем по справочным таблицам.

Исходя из предельных отклонений, общую длину заготовки округляем до целых единиц. Принимаем длину заготовки 70 мм.

Объём заготовки определяем по плюсовым допускам:

*

Где L_з – длина стержня (заготовки) с плюсовым допуском, см

D_з.п. – диаметр заготовки по плюсовым допускам, см.

Массу заготовки определяем по формуле:

Выбираем оптимальную длину прутка для изготовления заготовки.

Потери на зажим заготовки L_заж принимаем 80 мм.

Заготовку отрезают дисковой пилой.

Длину торцового обрезка прутка определяем из соотношения L_об = (0,3…0,5)d, где d – диаметр сечения заготовки, мм.

L_об = 0,4 * 190 = 76 мм

Число заготовок, исходя из принятой длины прутка 4 м:

Получаем 49 заготовок из данной длины прутка.

Остаток длины (некратность) определяется в зависимости от принятой длины прутка:

или

Потери материала на зажим при отрезке по соотношению к длине прутка составят:

Потери материала на лину торцевого обрезка прутка в процентном соотношении к длине прутка составят:

Общие потери к длине выбранного прутка:

Расход материала на одну деталь с учётом всех технологически-неизбежных потерь:

Коэффициент использования материала:

Вариант 2. Штамповка на ГКМ

Штамповочное оборудование – ГКМ.

Нагрев заготовок индукционный.

1. Исходные данные по детали

1.1. Материал - сталь 20ХН (по ГОСТ 4543): 1 % С; 2% Cr; 1% Ni;

1.2. Масса детали – 3,2 кг.

2. Исходные данные для расчета

2.1. Масса поковки – 5,12 кг (расчетная):

расчетный коэффициент K_p = 1,6 (см. приложение 3);

3,2 × 1,6 = 5,12 кг.

2.2. Класс точности – Т4 (см. приложение 1).

2.3. Группа cтали – М1 (см. табл. 1).

2.4. Степень сложности – C2 (см. приложение 2).

Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндр), мм:

диаметр 68,25 (65 × 1,05);

высота 193,2 (184 × 1,05) (где 1,05 - коэффициент).

Масса описывающей фигуры (расчетная) – 13,56 кг;

G_п : G_ф = 5,12 : 13,56 = 0,4.

2.5. Конфигурация поверхности разъема штампа П (плоская) - (см. табл. 1).

2.6. Исходный индекс - 12 (см. табл. 2).

3. Припуски и кузнечные напуски

3.1. Основные припуски на размеры (см. табл. 3), мм:

1,9 - диаметр 115k7 мм, 138h6 мм и чистота поверхности 0.8;

1,7 - диаметр 138 мм, чистота поверхности 6,3; 130h8 мм и чистота поверхности 3,2; диаметр 142, чистота поверхности 6,3.

1,8 – диаметр 184 и чистота поверхности 6,3;

1,5 – длина 10 мм и чистота поверхности 6,3; длина 65 мм и чистота поверхности 6,3.

3.2. Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа - 0,3 мм (см. табл. 4);

отклонение от плоскостности - 0,4 мм (см. табл. 5).

3.3. Штамповочный уклон:

на наружной поверхности - не более 5° принимается 5°;

на внутренней поверхности - не более 7° принимается 7°.

4. Размеры поковки и их допускаемые отклонения (черт. 17)

4.1. Размеры поковки, мм:

диаметр 115,7 - (1,9 + 0,3) × 2 = 111,3 принимается 112.

диаметр 138h6 + (1,9 + 0,3) × 2 = 142,4 принимается 143.

диаметр 138 + (1,7 + 0,3) × 2 = 142 принимается 142;

диаметр 130 + (1,7 + 0,3) × 2 = 134 принимается 134.

диаметр 142 + (1,7 + 0,3) × 2 = 146 принимается 146.

диаметр 184 + (1,8 + 0,3) × 2 = 188,2 принимается 189.

длина 10 + (1,5 + 0,3) × 2 = 13,6 принимается 14.

длина 65 + (1,5 + 0,3) × 2 = 68,6 принимается 69.

4.2. Радиус закругления наружных углов - 2,0 мм (минимальный) принимается 3,0 мм (см. табл. 7).

4.3. Допускаемые отклонения размеров (см. табл. 8), мм:

диаметр

»

длина

»

4.4. Неуказанные предельные отклонения размеров (например, диаметр (86,5 ± 1,1) мм) - по п. 5.5.

4.5. Неуказанные допуски радиусов закругления - по п. 5.23.

4.6. Допускаемая величина остаточного облоя 0,7 мм - по п. 5.8.

4.7. Допускаемое отклонение от плоскостности 0,6 мм - по п. 5.16.

4.8. Допускаемое отклонение от концентричности пробитого отверстия относительно внешнего контура поковки 0,8 мм (см. табл. 12).

4.9. Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа 0,6 мм (см. табл. 9).

4.10. Допустимая величина высоты заусенца 3,0 мм по п. 5.10.