Технологический процесс производства детали "Зубило"

 

Министерство образования  и науки РФ

 

Брянский Государственный Технический Университет

 

 

Кафедра «МиМ»

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Методология выбора материалов и технологии

в машиностроении»

 

 

 

 

                                                     Руководитель:

______   Петраков О. В. 

«___»           2012г.

             

   Студент гр. 08-МТМ:

______    Туровец А.

«___»           2012г.

 

 

Брянск 2012

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

Данная курсовая работа посвящена  методологии выбора материалов и технологии в машиностроении. Представлена краткая характеристика изготовляемой детали и условия эксплуатации, на основе которых выбирается материал и составляется  план технологических операций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               

 

 

 

 

 

 

 

Изготавливаемая деталь

Зубило - это ударно-режущий инструмент для обработки металла или камня. При сообщении зубилу ударного усилия со стороны бойковой части (затыльника) с помощью молотка, кувалды, бойка отбойного молотка, рубильного молотка,  бетонолома или перфоратора режущая кромка зубила воздействует на обрабатываемый материал, разрезая его или раскалывая.

рис. 1. Зубило для холодной рубки металла

Зубило (рис. 1) представляет собой, в большинстве случаев, продолговатый стержень, в сечении имеющий прямоугольную, круглую, овальную или многогранную форму. Зубило затачивается с одного конца (рабочая часть), а другой конец его тела (затыльник) предназначен для ударов молотком. Для обеспечения безопасной работы и защиты рук от случайных ударов молотка, на тело зубила может надеваться «грибок» — полая рукоятка с бортиком, выполненная из резины, дерева, пластмассы или металла. Рабочая часть зубила имеет двухстороннюю заточку с главным и вспомогательным углами резания; для повышения стойкости режущая кромка слегка затуплена.

Хвостовик и рабочая часть зубила обязательно подвергается термоулучшению.

Для выбора материала  необходимо учитывать требуемые параметры (рис. 2)

рис. 2. Требуемые параметры детали «зубило» при выборе материала

В зависимости от условий  работы для изготовления зубил применяют следующие материалы:

• Углеродистые инструментальные стали (У7, У8, У9, У7А, У8А, 6ХС, 9ХС): для рубки металлов.
• Конструкционные стали (45, 50, 40Х, 60С2) оснащённые твердосплавными пластинами (ВК15, ВК20, ВК25, ВК30, ВК8В
• Угол заточки лезвия зависит от металла, для рубки которого будет использоваться данное зубило – чем более твёрдым или хрупким будет металл, тем более тупым должен быть угол заточки. Стандартные углы заточки для рубки различных металлов следующие:
• твёрдая сталь, бронза, чугун – 70 градусов;
• сталь средней твёрдости – 60 градусов;
• медь, латунь – 45 градусов;
• цинк, алюминиевые сплавы – 35 градусов.

Выбор материала с учетом требуемых  параметров

Исходя из условий работы детали «зубило» (рис. 3), и требуемых параметров (рис. 2), были подобранны наиболее подходящие материалы.

рис. 3. Условия эксплуатации детали «зубило»

 

После сравнения основных характеристик (рис. 4) материалов, выбираем наиболее  подходящий, а именно сталь 6ХС (относящуюся к инструментальной стали), характеристики которой представлены на рис. 5.

рис. 4. Сравнение характеристик материалов

 

рис. 5. Химический состав и температура критических точек стали 6ХС

Получение деталей ковкой

Ковкой изготавливают поковки  цилиндрические, сплошные, гладкие и с уступами (штоки, оси, валы, колонны, цапфы, и т.д.); прямоугольного сечения гладкие и с уступами (платы, пластины, штамповые кубки, вкладыши); со смешанными сечениями, сплошные с уступами и с расположением отдельных частей в одной, двух, трех и более плоскостях (коленчатые валы и др.); цилиндрические полые, гладкие и с малыми уступами (диски, фланцы, колеса, муфты и т.д.); цилиндрические полые, гладкие и с большими уступами при

 

большом отношении длины к размеру  сечения (барабаны, полые валы, цилиндры); с кривой осью (крюки, бугели, скобы, днища).

Процесс ковки состоит из чередования  в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом. К основным операциям ковки относятся: осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка.

Основные кузнечные  операции

 Осадка - это кузнечная операция, заключающаяся в увеличении площади

поперечного сечения заготовки за счет уменьшения ее высоты. При осадке заготовку устанавливают вертикально (на торец), а инструмент движется вдоль ее оси. В процессе этой операции заготовка деформируется неравномерно вследствие влияния сил трения, возникающих на поверхности бойков и затрудняющих течение металла, а также из-за охлаждения торцов нагретой заготовки, контактирующих с инструментом. Результатом этого является бочкообразность. Основными разновидностями осадки являются: осадка плоскими бойками;  осадка слитка с хвостовиком;  осадка в подкладных кольцах;  высадка; осадка разгонкой.

Протяжка - это кузнечная операция, заключающаяся в удлинении заготовки  (или ее части)  за счет уменьшения площади поперечного сечения 

и являющаяся основной формообразующей операцией при ковке гладких,

 

ступенчатых и коленчатых валов, поковок  типа шатунов и т. п. 

При протягивании последовательно  деформируют отдельные участки заготовки с кантовкой вокруг оси и подачей вдоль нее (при этом бойки не перекрывают заготовку целиком).

Прошивка - является основной кузнечной операцией, при которой в заготовке получают отверстие или углубление.  Она осуществляется с помощью

специального инструмента −  прошивня  (пуансона,  дорна).  Заготовку  перед прошивкой обязательно осаживают.

Основными способами прошивки являются:  прошивка сплошным прошивнем,  прошивка на подкладном кольце,  прошивка пустотелым прошивнем.

Отрубка - это кузнечная операция,  в результате которой происходит

полное отделение части заготовки  путем внедрения в нее деформирующего инструмента (топора, зубила). Отрубку применяют для разделения прутков и болванок на мерные заготовки,  удаления концевых излишков на поковках,  прибыльной и донной частей слитка. Отрубку под молотами и прессами осуществляют только в горячем состоянии заготовок.

Гибка - операция, при которой исходной заготовке придается изогнутая

форма по заданному контуру. Процесс  гибки сопровождается изменением фор-

мы поперечного сечения заготовки  за счёт растяжения (утяжки) наружных слоев металла и сжатия внутренних.

Растяжение происходит выше нейтрального слоя. Сжатие, иногда с образованием складок, − ниже этого слоя и тем больше, чем меньше радиус закругления и больше угол загиба. При гибке нейтральная линия смещается в сторону сжатого волокна.

Закручивание - операция, с помощью которой одну часть заготовки поворачивают по отношению к другой на определённый угол. Закручивание применяют при изготовлении коленчатых валов,  крупных свёрл, бурильных инструментов и т. п. Операция закручивания сопровождается некоторым уменьшением длины шейки и увеличением её диаметра.

 

Чтобы избежать образования трещин и разрывов, закручиваемая часть должна быть равномерно прогрета до максимально допустимой температуры,  угол  закручивания должен быть выбран возможно меньшим (для коленчатых валов не более 60° и в крайнем случае 90°), после закручивания необходимо медленное охлаждение.

Основы технологического процесса ковки

Для того чтобы разработать технологический  процесс ковки детали «зубило» необходимо соблюдать некую последовательность.

На основании чертежа детали с учетом припусков, допусков и напусков

составляют чертеж поковки и  определяют ее  объем и массу;

– в зависимости от массы поковки  выбирают вид заготовки – слиток или

прокат;

–  назначают величину укова, необходимого для обеспечения требуемых

механических  свойств поковки;

– в зависимости от формы и  сложности поковки выбирают операции ковки и назначают последовательность их выполнения,  выбирают необходимые

для ковки инструменты и приспособления;

– в зависимости от химического  состава стали назначают температурный

интервал ковки, выбирают режимы нагрева  заготовки и охлаждения поковки  и

нагревательную печь;

– выбирают основное и вспомогательное  оборудование для ковки;

– определяют количество нагревов, угар, отходы при ковке;

– подсчитывают объем и массу заготовки и ее размеры;

– устанавливают состав рабочей  бригады и норму времени на ковку;

– подсчитывают коэффициенты выхода годного,  весовой точнoсти и использования металла.

Разработку технологического процесса ковки выполняют с учетом обеспечения норм техники безопасности и рациональной организации рабочего

места. 

 

Процесс получения детали «зубило»

Процесс получения детали «зубило» можно представить в виде блок схемы последовательных операций (рис. 6)

В качестве заготовки используется цилиндр с диаметром

на 10% больше диаметра детали на чертеже (рис. 7)

рис. 7. Цилиндрическая заготовка

 

        Заготовка нагревается до 1100 С и производится обжатие

на меньший  диаметр и сбивка углов (рис. 8)

рис. 8. Заготовка после обжатия и сбивки углов

           Затем оттягивают хвостовую часть. Следующим этапом является обрубка заготовки в нагретом состоянии, и загиб её на нужный угол при помощи захвата,  молота и скругленной опоры (рис. 9). После чего деталь правят и выглаживают

рис. 9. Оттягивание хвостовой части, обрубка и гибка заготовки

 

       После проведенных операций, деталь термической обработке (рис. 10). Режущую часть, нагретую до температуры 850°С, быстро опускают в воду, через несколько секунд вынимают и быстро затачивают лезвие наждаком или напильником.

По зачищенному месту наблюдают  за цветом побежалости. Как только появляется фиолетовый цвет (соответствует 285 °С), зубило бросают в воду. После чего производится заточка лезвия на наждаке: для холодной рубки угол заточки равен 60°. Твердость кромки и бойка после отпуска достигает 56-59 HRC.

Тем же манипуляциям подвергается и  бойковая часть зубила, но температура  отпуска в данном случае составляет 310°С (светло-синий цвет побежалости). Твердость бойка немного меньше твердости кромки.

рис. 10. График термической обработки детали «зубило»

После проведенных технологических операций, готовую деталь подвергают финишной обработке для доведения формы и наведения нужной шероховатости, и контролю на три "разруба".

 

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были получены навыки проектирования технологического процесса, изучены  особенности получения детали из заготовки выбранным способом, выбран наиболее подходящий материал и проведена наиболее рациональная термическая обработка. 
Список используемой литературы

 

1. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов: Учеб. Для вузов. – 2-е изд. Испр. – М.: Высш. Шк., 2001. – 560с;
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, Том №1. М.: Недра, 1982. 576 с;
3. Детали машин / Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров / под ред. Н.А. Бородина. – М. : Машиностроение, 1933. – 384с;
4. Зуев. В.М. Термическая обработка металлов: Учебник для сред. ПТУ., 1986. – 288с;
5. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. Учебник для вузов – М;
6. Марочник сталей и сплавов. / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А.Вяткин и др. / под ред. В.Г. Сорокина. – М. : Машиностроение, 1989. – 640с;
7. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов; Справочник. – М. Машиностроение, 1982. – 304с., ип (серия справочников для рабочих).