Курсовая работа: Разработка энергосберегающего технологического процесса изготовления детали машины
Дефекты, возникающие при ковке, могут иметь различные причины. С исходным металлом связаны такие дефекты, как несоответствие химического состава, размеров и формы исходной заготовки, риски, волосовины, закаты, плены, трещины и др. Заусеницы, волосовины, трещины, закаты и другое удаляют заточкой или вырубкой.
Вследствие ошибок при нагреве заготовки возможно образование завышенного слоя окалины, обезуглероженного поверхностного слоя, изменение микроструктуры металла (перегрев, пережог). В процессе ковки возникают различные искажения формы, забоины, вмятины, вогнутые торцы, увеличивающие концевые припуски. При несоблюдении температурного режима ковки возможно образование наружных и внутренних трещин (расслоение), неблагоприятной микроструктуры поковки.
При очистке на поверхности поковки могут обнаружиться забоины, остатки окалины и следы травления. Необходимо отметить, что торцевые и закалочные трещины, расслоения, пережоги, значительные отклонения формы являются неисправимыми дефектами.
Спроектируем кованую заготовку для детали, указанной на рисунке 1.
Руководствуясь ГОСТ 7829–70 – Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовляемые свободной ковкой на молотах, назначим припуски на размеры поковки (таблица 7):
для Ø110 мм припуск составляет 14±5 мм;
для Ø90 мм припуск составляет 20±5 мм;
для высоты Н=205±0,3 мм припуск равен 13±4 мм.
Чертёж заготовки – на рисунке 2.
Рассчитаем массу полученной заготовки.
V1 =πD2 H/4=3,14*1242 *218/4=2,63*10-3 м3 ;
V2 =πd2 H/4=3,14*702 *218/4=0,84*10-3 м2 ;
ρ=7, 88*103 кг/м3 ;
Cзаг. =(V1 -V2 )* ρ=(2,63–0,84)*7,88=14,1 кг.
Расчётная масса поковки – 14,1 кг.
3.3 Получение сварной заготовки
Сварные заготовки широко распространены в машиностроении, что объясняется значительными преимуществами сварки по сравнению с другими способами соединения заготовок. Экономия материалов, снижение стоимости продукции, высокая производительность оборудования и качество продукции – далеко не все преимущества, которые обеспечивает использование сварки в машиностроительном производстве. Использование сварных заготовок позволяет упростить конструкцию исходных заготовок, уменьшить толщину стенок и массу заготовок, использовать разные профили сортового и специального проката.
По сравнению с отливками и поковками сварные заготовки благоприятствуют экономии металлов (40…60%), экономии капитальных затрат производства, уменьшают трудоёмкость изготовления и стоимость заготовок, сокращают сроки их изготовления.
К недостаткам сварных заготовок относят наличие в них внутренних напряжений, которые часто приводят к потере точности формы и размеров поверхностей; сложные по форме заготовки по сравнению с отливками имеют большую трудоёмкость изготовления и меньшую производительность труда; не все материалы отличаются достаточной свариваемостью.
Под свариваемостью понимают способность материалов в результате сварки создавать надёжное их соединение.
Технологичность сварных заготовок обеспечивается рациональным выбором материалов их составных частей, способов их получения, конструкцией сварных элементов и режимом сварки.
Спроектируем сварную заготовку для детали на рисунке 1.
Оптимальным способом сварки в данном случае может служить механизированная дуговая сварка.
Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) является наиболее распространенным способом сварки. Ручная сварка применяется для сварки швов небольшого размера; за один проход без предварительной разделки кромок она позволяет сваривать детали толщиной 4… 8 мм. Автоматическая сварка может вестись одним или несколькими электродами под слоем флюса, в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа) или самозащитой проволокой. При этом резко повышается толщина свариваемых деталей (до 15 м без разделки кромок) и производительность сварки (в 6…8 раз по сравнению с ручной сваркой). Сварка в углекислом газе углеродистых и низколегированных сталей характеризуется стабильностью режима сварки, хорошим формированием сварного шва, высоким качеством соединения. Производительность полуавтоматической сварки примерно в 2…4 раза выше, чем ручной.
С учетом технологических соображений выбираем полуавтоматическую аргонно-дуговую сварку сварочной проволокой: Св‑18ХМА. По ГОСТ 1477 Г-76 выбираем тип сварного шва (СВ.), обеспечивающий провар сварного соединения при односторонней многопроходной сварке. Зная конфигурацию и размеры исходных частей заготовки, оформляем ее чертеж (рисунок 3). Расчетная масса заготовки – 7,96 кг.
3.4 Технико-экономический анализ спроектированных заготовок
Если заготовка может быть получена несколькими способами, возникает необходимость в проведении технико-экономического анализа возможных вариантов, чтобы на его основе выбрать оптимальный. Выбор оптимального способа производства заготовок осуществляют путем сопоставления технико-экономических показателей рассматриваемых технологических вариантов. Задача состоит в том, чтобы определить, какой из сравниваемых вариантов экономически более целесообразен. Оценить способы получения заготовки можно по одному или нескольким одновременно из следующих показателей: трудоемкость изготовления заготовок; коэффициент использования материала себестоимость изготовления заготовки; затраты на основное оборудование, технологическую оснастку, сварочные материалы, топливо и др. Три первые применяются наиболее часто.
В пунктах 3.2 и 3.3 приведены примеры проектирования кованой и сварной заготовок для детали. Технико-экономический анализ заготовок проводим по себестоимости деталей, изготовленных из различных заготовок, и коэффициенту использования металла.
Себестоимость поковок в значительной степени определяется группой сложности и классом точности поковки, так как от них зависит сложность и стоимость изготовления штампа. Большую часть себестоимости составляют затраты на металл. Угар, облой и клещевина существенно повышают массу исходной заготовки. Связанная с ними доля потерь металла относительно увеличивается с уменьшением массы поковки и увеличением её сложности.
Наибольший эффект в снижении себестоимости достигается при увеличении коэффициента весовой точности (отношение массы готовой детали к массе заготовки), так как расходы на металл во много раз превышают любые другие расходы на изготовление деталей.
Себестоимость детали оцениваем по методике упрощенного расчета себестоимости.