|
Развитие машиностроительного производства. 4,Введение. Технология машиностроения
1.2 Введение
Развитие машиностроительного производства вызвали появление новой прикладной науки, получившей название «Технология машиностроения».
Технология машиностроения — это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьшей себестоимости.
Формирование технологии машиностроения как отрасли знания началось с появлением крупного машиностроения. Большой вклад в ее развитие внесли русские умельцы Андрей Чохов, М.В. Сидоров, Я. Батищев, А.К. Нартов и многие другие. Так, например, А.К. Нартов (1680—1756) разработал ряд технологических процессов изготовления оружия, монет, создал для этого оригинальные станки и инструменты.
Один из выдающихся русских механиков был М.В.Сидоров, создавший в 1714 г. на Тульском оружейном заводе «вододействующие машины» для сверления оружейных стволов.
К тому же времени относится деятельность гениального русского ученого М.В.Ломоносова (1711 - 1765), который построил лоботокарные, сферотокарные и шлифовальные станки. Изобретатель паровой машины И.И.Ползунов (1728 — 1764) построил для изготовления некоторых деталей парового котла специальные цилиндрорасточные и другие станки. Русский механик И.П.Кулибин (1735 - 1818) создал специальные станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов.
Одним из первых, описавшим накопленный опыт в технологии машиностроения, был проф. Московского университета И. Двигубский. В 1807 г. он написал книгу «Начальные основания технологии или краткое описание работ на заводах и фабриках производимых». В 1885 г. вышла работа проф. И.И. Тиме (1838—1920) «Основы машиностроения, организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство работ». И наконец, была издана книга проф. А.П. Гавриленко (1861—1914) «Технология металлов», в которой обобщен опыт развития технологии металлообработки. Долгие годы этот учебник был основным пособием, по которому училось несколько поколений русских инженеров.
По мере развития машиностроения, дальнейшего изучения технологии стали выявляться общие закономерности, появились широкие обобщения, справедливые для различных отраслей машиностроения. В итоге были сформированы такие технологические дисциплины, как основы технологии
машиностроения, конструирования приспособлений, проектирования машиностроительных цехов и заводов, а также автоматизация производственных процессов и ряд других.
Являясь прикладной наукой, технология машиностроения имеет значительную теоретическую основу, включающую в себя: учение о жесткости технологических систем, о точности процессов обработки, погрешностях технологической оснастки и оборудования, о влиянии механической обработки на состояние металла поверхностных слоев заготовок и эксплуатационные свойства деталей машин, о припусках на обработку, о путях повышения производительности и экономичности технологических процессов, а также теорию конструкторских и технологических баз и другие теоретические разделы.
Чрезвычайно велика связь технологии машиностроения с такими дисциплинами, как теория резания, металлорежущие станки и инструменты, допуски, технические измерения, материаловедение и термическая обработка. Рассмотрение технологических вопросов без использования этих наук невозможно.
Технология машиностроения является одной из самых молодых наук, быстро развивающейся вместе с возникновением новой техники и совершенствованием промышленного производства. Её содержание непрерывно уточняется и обогащается новыми сведениями и теоретическими разработками.
Развитие машиностроения ставит новые проблемы, связанные с повышением качества изделий, производительности труда, и требует их разрешения. Современное машиностроение используется практически во всех сферах человеческой деятельности, достигло огромных успехов в повышении ее эффективности и в итоге превратилось в технологическую базу промышленности, определяющую уровень технического развития страны и ее безопасности.
Создание высококачественной и конкурентоспособной техники предъявляет исключительно высокие требования к технологии её проектирования, изготовления, сборки, испытаний и эксплуатации. Быстро изменяющиеся условия развития общества и возрастающее значение современных технологических достижений вызывают необходимость использования технологии как стратегического компонента развития предприятия. В связи с этим специальность «технология машиностроения» приобретает особую актуальность и востребованность.
1.3 Описание конструкции детали и ее служебного назначения
1. Технологический анализ детали.
Перед проектированием технологического процесса необходимо произвести анализ исходных данных.
Одним из исходных документов является рабочий чертеж детали.
Подробный технологический анализ объекты производства заданной детали, который позволит правильно решить комплекс технологических вопросов, проводится в определенной последовательности по параметрам.
а) анализ детали
б) выводы сделаны по результатам анализа
Выполнил технологический анализ на примере выданной детали “курок” и разработка на его базе усовершенствованного технологического процесса с учётом современных нововведений в технологии производства.
2. Наименование и содержание параметра:
а) деталь «курок» см. чертеж КП.ДО.15.02.04 СМ119.000.22.009
б) деталь «курок» является ведущим звеном автоматики ручного пулемета РПК-74. Он представляет собой молоточек, который после спуска с боевого взвода совершает вращательное движение под действием боевой пружины и наносит удар по капсюлю.
3. Анализ детали
3.2 Анализ детали по размерам:
Габаритные размеры детали «курок»: длина детали- 28 мм, ширина детали- 15,5 мм, высота- 51 мм.
При изготовлении курка применяются среднегабаритные станки. Фрезерная и сверлильная операции производятся на горизонтально - фрезерном станке с ЧПУ и АСИ ВМ501ПМФ4. Станок горизонтально - фрезерный ВМ501 с круглым поворотным столом горизонтальный с числовым программным управлением (ЧПУ) и устройством автоматической смены инструмента (АСИ) предназначен для комплексной обработки плоских деталей средних размеров сложной формы. На станке можно производить получистовое и чистовое фрезерование плоскостей, пазов и криволинейных поверхностей различными типами фрез, а также растачивание, сверление, зенкерование, развертывание отверстий и нарезание резьбы метчиками
и резцами по заданной программе.
Вывод: исходя из сведений об габаритных размерах детали, можно сделать вывод, что деталь является средних размеров и для её обработки применяются среднегабаритные станки.
3.3. Анализ детали по массе
Деталь «курок» имеет массу 0,5 кг.
Вывод: масса детали не требует применения специальных грузоподъемных средств для устранения и снятия заготовки со станка, это необходимо учитывать при технологическом нормировании, выборе тары, межоперационного и межцехового транспорта.
3.4. Термическая обработка детали
Твердость детали составляет 32...37 HRC
При термической обработке курка применяется закалка. Закалка термообработка стали, которая проводится для улучшения механических качеств металла. Процесс основан на нагреве выше критической точки с последующим охлаждением.
Вывод: при обработке курка применяется закалка, которая необходима для повышения качества стали. Операцию необходимо выполнять по технологии ОГМет.
3.5.Анализ наружных поверхностей.
Наивысший квалитет точности в курок- 16, а наименьшим- 11.
Наружные поверхности указанных классов точности требует многократной обработки, фрезерованием.
3.6. Анализ внутренних поверхностей:
В детали «курок» имеется два отверстия. Одно расположено в центральной части детали и одно отверстие фрезеруется для крепления
б) вывод пойду смотреть сверлильные и другие операции.
3.7. Анализ поверхности по шероховатости:
Ra 3,2 мкм предъявляется к поверхностям, которые не требуют низкой
шероховатости и не является ответственными и работе курка.
Ra 6,3 мкм предъявляется к поверхностям деталей, которые прилегают к другим поверхностям, но не являющиеся посадочными.
3.8 Анализ сложных поверхностей деталей:
Деталь «курок» не имеет сложных поверхностей.
4. Выводы, сделанные по результатам анализа:
Деталь имеет рациональную форму, полностью согласующуюся с назначением и условиями работы детали. Деталь имеет, как и легко обрабатываемые поверхности, так и поверхности, которые требуют применения специального инструмента.
Курок обладает достаточной жесткостью, что дает возможность применения высокопроизводительных режимов обработки. Деталь имеет оптимальные технологические базы, которые согласуются конструкторскими и измерительными базами.
1.4 Технологический контроль чертежа детали и анализ детали на
технологичность.
Каждая деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильности выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизаций и автоматизаций, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние её конструкция и технические требования на изготовление.
При обработке на технологичность конструкции детали необходимо производить оценку в процессе её конструирования.
Требования к технологичности конструкции детали и сферы проявления эффекта при их выполнении согласно ГОСТ 14.204 - 73 следующий:
конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;
детали должны изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок, полученных рациональным способом;
размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатости;
физико - химические и механические свойства материала, жесткость детали, её форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления;
показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали
должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;
конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов её изготовления.
При оценке технологичности конструкции детали необходимо:
рассчитать показатели технологичности конструкции;
определить показатели уровня технологичности детали;
разработать рекомендации по улучшению показателей технологичности;
обеспечить технологичность конструкции детали путем внесения изменений в конструкцию.
Оценку технологичности конструкции детали производят по качественным показателям.
Качественная оценка технологичности конструкции детали указывается словами «хорошо Н плохо», «допустимо — недопустимо» и т.д., а количественная оценка характеризуется показателями технологичности и проводится по усмотрению разработчика.
Рисунок 1. Технологический эскиз
Сталь 35ХГСА ГОСТ 977-88. Масса детали - 0,5 кг.
Исходные данные:
Таблица 1. Точность поверхностей.
Наименование поверхностей
|
Квалитеты точности
|
7
|
8
|
9
|
1
|
11
|
12
|
13
|
Всего
|
Унифицированная
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
9
|
3
|
13
|
Неунифицированная
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Всего
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
9
|
3
|
13
|
Таблица 2. Шероховатость поверхности.
Шероховатость поверхностей
|
|
Шероховатость поверхностей Rc/кл
|
0,1
|
0,2
|
0,4
|
0,8
|
1,6
|
3,2
|
6,3
|
12,5…50
|
Итого
|
10
|
9
|
8
|
7
|
6
|
5
|
4
|
3…1
|
Количество поверхностей
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
9
|
4
|
-
|
13
|
Определение показателей технологичности.
1. Технологическая материала детали. Данная деталь изготовлена из стали 35ХГСА ГОСТ 977-88.
Данная сталь является легированной сталью.
Заменители стали: ЗОХГС, ЗОХГСА, ЗОХГТ, 35ХМ
Она хорошо обрабатывается термической обработкой, закаливанием, отпуском, является недефицитной и сравнительно недорогой.
Вывод: материал детали технологичен.
2. Коэффициент унификации Куэ
 = 1,где:
Qуэ - количество унифицированных элементов детали;
Qэ - общее количество конструктивных элементов детали.
Вывод: т.к Куэ 1, то по данному показателю деталь технологична.
3. Коэффициент точности обработки Ктч.
 ;  , Где:
Аср - средний квалитет обработки изделий;
А - квалитет обработки;
ni — число размеров соответствующего квалитета.
Аср= =12.2
 1- =1-0,082=0,918
Вывод: т.к Ктч>0.9, то по данному показателю деталь технологична.
4. Коэффициент шероховатости Кш
 : Бер= , Где:
Бер - средний класс шероховатости;
n1…n14 - число поверхностей;
1…14 - классы шероховатостей.
Бср= =4,7
Кш =  = 1 - 0,21 = 0,8
Вывод: т.к. Кш 0.8, то данному показателю деталь технологична.
5. Коэффициент использования Ким
Коэффициент использования Ким
Ким = =
Общий вывод: деталь технологична, так как все показатели технологичности характеризуют её технологичность.
1.5 Материал детали, механические параметры, химический состав,
обрабатываемости резанием.
Для изготовления курка используется сталь 35ХГСА ГОСТ 977-88.
Сталь 35ХГСА-конструкционная легированная, высококачественная, с содержанием углерода 0,35%.
Заменитель стали: ЗОХГС, ЗОХГСА, ЗОХГТ, 35ХМ.
Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78.
Калиброванный пруток ГОСТ 4543-71, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-2006. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 4543-71, ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71.
Назначение: фланцы, кулачки, пальцы, валики, рычаги, оси, детали сварных конструкций и другие улучшаемые детали сложной конфигурации, работающие в условиях знакопеременных нагрузок
Таблица 3. Температура критических точек
Acl
|
Ac3(Acm)
|
Ar3(Arcm)
|
Mn
|
760
|
830
|
705
|
670
|
Таблица 4. Химический состав, %(ГОСТ 977-88)
C
|
Si
|
Mn
|
Ni
|
S
|
P
|
Cr
|
Cu
|
0.32-0.39
|
1.1-1.4
|
0.8-1.1
|
До 0,3
|
До 0,025
|
До 0,025
|
1,1-1,4
|
До 0,3
|
Добавки придают:
Углерод (С) - оказывает основное влияние на свойства стали. Химическое соединения углерода с железом образует цементит РезС. В результате увеличивается твердость прочность стали, но для этого необходимо чтобы углерода было не менее 0,45%. Стали у которых (С) меньше 0,3 не закаливается и закалки не подвергаются.
Кремний (Si) - увеличивать твердость стали, прочность. Если в стали кремния 0,8%, сталь приобретет упругость, но при этом снижается вязкость.
Марганец (Мп) - увеличивает прочность и прокаливаемость стали, но уменьшает пластичность и вязкость стали. Если в стали Мп больше 1%, повышенная износостойкость.
Никель (Ni) - повышает пластичность антикоррозионность, прочность стали, увеличивает прокаливаемость, уменьшает хрупкость.
Сера (S) - с железом образует сульфид железа, в стали при нагреве его до t=l 000-1200, плавится и сталь становится хрупкой, красноломкой.
Фосфор (Р) - растворяется в железе и повышает хрупкость, что называется хл адноем костью.
В обычных марка стали не более 0,035%
В высококачественных марках стали не более 0,025%
Хром (Сг) - с углеродом образуется карбид хрома. Он повышает антикоррозионные свойства, прокаливаемость при закалке, обеспечивает равномерность твердости, увеличивает износостойкость.
Медь (Си) - увеличивает антикоррозионные свойства строительной стали.
Таблица 5. Механические свойства.
Сортамент
|
Размер
|
Напр.
|
|
ST
|
d5
|
У
|
|
Термообр.
|
-
|
Мм
|
-
|
МПа
|
МПа
|
%
|
%
|
Кдж/м2
|
-
|
Поковки
|
100-300
|
|
660
|
490
|
13
|
40
|
540
|
Закалка и отпуск
|
Таблица 6. Механические свойства стали в зависимости от сечения
Сечение, мм
|
 (МПа)
|
(МПа)
|
 (%)
|
 %
|
НВ
|
Закалка 880 °C, масло. Отпуск 500 °C, вода
|
20
|
1000
|
1110
|
12
|
54
|
322
|
40
|
940
|
1080
|
11
|
50
|
310
|
60
|
860
|
960
|
11
|
46
|
270
|
Закалка 880 °C, масло. Отпуск 600 °C, вода
|
40
|
810
|
970
|
14
|
58
|
280
|
60
|
780
|
880
|
13
|
58
|
250
|
Таблица 7. Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °C
|
(МПа)
|
(МПа)
|
(%)
|
%
|
KCU (кДж / м2)
|
HRCэ
|
Закалка 880 °C, масло.
|
200
|
1570
|
1910
|
12
|
48
|
49
|
52
|
300
|
1550
|
1760
|
12
|
50
|
59
|
50
|
400
|
1420
|
1620
|
12
|
51
|
44
|
47
|
500
|
1180
|
1300
|
14
|
52
|
44
|
42
|
Изотермическая закалка 880 °C, селитра 300 °C
|
без отпуска
|
1460
|
1670
|
12
|
52
|
70
|
50
|
300
|
150
|
1670
|
12
|
55
|
71
|
50
|
400
|
1410
|
15.70
|
14
|
54
|
53
|
48
|
500
|
1220
|
1330
|
14
|
53
|
39
|
43
|
Таблица 8. Механические свойства стали при повышенных температурах
Температура испытаний, °C
|
(МПа))
|
(МПа)
|
(%)
|
%
|
HRCэ
|
Закалка 880 °C, масло. Отпуск 500 °C
|
20
|
1200
|
1300
|
11
|
52
|
|
250
|
1260
|
12
|
57
|
42
|
400
|
1000
|
14
|
72
|
|
500
|
540
|
31
|
70
|
|
Таблица 9. Ударная вязкость стали 35ХГСА KCU, (Дж/см2)
Т=-40°С
|
Т=-60 °C
|
Термообработка
|
49
49
39
62
48
|
39
39
29
|
Закалка 880 °C, масло. Отпуск 200 °C, воздух
Закалка 880 °C, масло. Отпуск 300 °C, воздух
Закалка 880 °C, масло. Отпуск 400 °C, воздух
Изотермическая закалка 880 °C, селитра 300 °C.
Отпуск 300 °C 1 ч, воздух
Изотермическая закалка 880 °C, селитра 300 °C.
Отпуск 400 °C 1 ч, воздух
|
Таблица 10. Твёрдость, HRC.
Расстояние от торца, мм
|
Примечание
|
|
3
|
Г
|
6
|
9
|
12
|
15
|
18
|
24
|
30
|
|
1 50.5-50
|
49-
54
|
47,5-
L53
|
46-
52,5
|
41,5-
52
|
38-
51
|
36,5-
48,5
|
35-
46,5
|
30-
43
|
25-
40,5
|
Твердость для полос прокачиваемости, HRC,
|
Количество мартенсита, %
|
Критический диаметр в воде, мм
|
Критический диаметр в масле, мм
|
47
51
|
60
60
|
40
20
|
Вывод: «Курок» изготавливается из стали 35ХГСА ГОСТ 977-88, которая является недефицитной, недорогой, легко обрабатывается и полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к детали.
Технологические свойства:
Температура ковки: Начала 1250 °C, конца 860-880 °C. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-200 мм — в мульде, 201-300 мм — с печью.
Свариваемость: ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС. Рекомендуется подогрев и требуется последующая термообработка, КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием: В горячекатаном состоянии при НВ 207-217 и = 710 МПа Ku тв.спл. = 0.85, Ku б.ст. = 0.75.
Склонность к отпускной способности: склонна
Флокеночувствительность: чувствительна
Прокаливыавемость: (ГОСТ 977-88)
Краткие обозначения:
- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа  - относительная осадка при появлении первой трещины,% .
 - предел упругости, Мпа.
Jk- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа .
- предел текучести условный, Мпа.
 - предел прочности при изгибе, Мпа.
 - относительное удлинение после разрыва, %.
 - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, Мпа.
 и  - предел текучести при сжатии, Мпа.
J-i- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПау- относительный сдвиг, %.
n- количество циклов нагружения.
SB- предел кратковременной прочности, Мпа.
R и p- удельное электросопротивление, Ом-
 - относительное сужение, %.
Е- модуль упругости нормальный, Гпа.
KCU и KCV- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2.
Т- температура, при которой получены свойства, Град.
St- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), Мпа.
1 и  - коэффициент теплопроводности, Вт/(м°С).
НВ- твердость по Бринеллю.
С- удельная теплоемкость материала (диапазон 20° - Т ), [Дж/(кг - град)]
HV- твердость по Виккерсу рп и г- плотность кг/м3.
HRC)- твердость по Роквеллу, шкала С.
а- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20° - Т), 1/°С.
HRB- твердость по Роквеллу, шкала В.
 - предел длительной прочности, Мпа.
HSD- твердость по Шору.
G- модуль упругости при сдвиге кручением, Гпа. |
|
|
Скачать 154.94 Kb.
