Проектирование заготовок для деталей «шестерня»

Кривошипные горячештампованные прессы (КГШП) предназначены для относительно точной штамповки различных поковок преимущественно в открытых штампах. КГШП отличаются быстропроходностью (50-60 ход/мин), что позволяет сократить время деформации заготовки, снизить разогрев штампов и увеличить их стойкость.

Преимущество  по сравнению с молотами:

1. Относительно высокая точность получаемых поковок, особенно по высоте.
2. Меньшие припуски на механическую обработку.
3. Более высокая производительность: в среднем в 1,4 раза и в  2 раза при штамповке поковок шестерен.
4. Возможность автоматизации процесса штамповки.
5. Экономический расход энергии: молот работает на паре или сжатом воздухе, КГШП– на электроэнергии. КРД прессов в 4 раза выше чем молотов.
6. Относительно спокойный безударный характер работы, позволяющий устанавливать КГШП в зданиях облегченной конструкции. Лучшие условия работы: менее сильные шумовые эффекты, вибрации и сотрясение

почвы в цехе.

Усилие для штамповки в открытых штампах

(4, стр.186)

s_S=(2¸2,5)s;

По найденному усилию выбираем кривошипный  горячештампованный пресс с техническими характеристиками:

Номинальное усилие пресса	– 1000тс
Ход ползуна	– 250 мм
Число ходов ползуна в минуту	– 80
Штамповая высота при нижнем положении  ползуна и верхнем положении клиновой подушки	– 560 мм
Регулирование расстояния между столом и ползуном:
ширина	– 720 мм
длина–	– 720 мм

 

3.2 Корпус.

Технологический процесс изготовления отливки складывается из разных процессов, выполняемых в отделениях литейного цеха.

Техпроцесс начинают с подготовки формовочного комплекта: моделей, стержневых ящиков, сушильных плит, шаблонов для проверки размеров и стержней.

Модельный комплект: модели, модельные  плиты, стержневые ящики – подготавливают в модельном отделении цеха. Для изготовления литейных форм используют формовочные смеси – пески, связующие и специальные добавки. Их хранят в емкостях и бункерах на складе формовочных материалов. Качество формовочных материалов контролируют в лабораториях.

Процесс изготовления литейных форм называют формовкой. Для крупносерийного производства используют машинную формовку.

Стержни изготавливают в стержневых ящиках.

В качестве исходного материала  для получения жидкого чугуна применяют шихту (чушковые, литейные и передельные чугуны, чугунный лом и т.д.), которую подают в плавильное отделение. Для плавки чугуна применяют шахтные печи – вагранки, электропечи и пламенные печи.

Расплавленный металл нагревают в  печи до определенной температуры, чтобы  он хорошо заполнил литейную форму. Расплав  заливают в форму, отдавая теплоту форме охлаждения и затвердевает. После охлаждения отливок формы выбивают и отливки извлекают из форм. Для выбивки форм служат специальные установки.

В отделении очистки и обрубки  специальным инструментом, на дробеструйных  и дробеметных установках, в гидравлических, пескогидравлических  и очистных барабанов отрезают или обрубают литники, очищают поверхности отливок.

Для получения требуемой структуры  и механических свойств, снятия внутренних напряжений отливки часто подвергают термической обработке – нагреву и охлаждению по заданным режимам в термических печах. После этого отливки подвергаются очистке и контролю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Проектирование заготовок.

 

4.1. Штампованная заготовка.

 

Деталь  – шестерня черт. М62.85.05.127

Материал  – сталь 20Х ГОСТ4543-71

Масса –  7,83 кг.

 

Ориентировочная масса заготовки

   (1, стр18)

где – масса детали, кг;

    – расчетный коэффициент

      (1, табл.П3.1)

Мз=7,83х1,65=12,9(кг)

Класс точности поковки устанавливается  в зависимости от технологического процесс и оборудования для изготовления – Т4 (1,табл.П1.1)

Группа  стали – М1 (1,стр.18)

Степень сложности поковки определяется путем отношения массы Gм штамповки к массе Gф геометрической фигуры, в которую она вписана – Gф=Vф´r

 

 

Конфигурация  поверхности разъема штампа –  плоская.

Исходный  индекс для последующего назначения основных припусков, допусков и допускаемых отклонений определяется в зависимости от массы, марки стали, степени сложности и класса точности поковки. – 15 (1, табл. 2.8)

 

Припуски  на механическую обработку.

Основные  припуски назначаются в зависимости  от исходного индекса поковки, линейных размеров и шероховатости поверхности детали (1, табл.2,9)

Æ211,898 – 2,7 мм

Æ60 – 2,5 мм

46 – 2,5мм

83 – 2,7 мм

Æ72 – 1,9 мм

Дополнительные  припуски, учитывающие смещение поковки, отклонение от плоскости, прямолинейности  определяются исходя из формы поковки  и технологии ее изготовления.

В зависимости  от класса точности устанавливаются  дополнительные припуски на механическую обработку. Смещение по поверхности разъема штампов – 0,3мм (1,табл.2.10)

Штамповочные  уклоны: наружные поверхности – 5°, внутренние – 7°.

Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров заготовки назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров заготовки (1, табл. 2.14)

 

Размеры штамповки.

Æ211,898+(2,7+0,3)х2=217,898 (мм); принимаем Æ218мм.

Æ60-(2,5+0,3)х2=54,4 (мм); принимаем Æ54мм.

46+(2,5+0,4)х2=51,8 (мм); принимаем 52 мм.

83+(2,7+0,4)х2=89,2 (мм) принимаем 89 мм.

Æ72+(1,9+0,3)х2=76,4 (мм) принимаем Æ 76мм.

Отклонение  от плоскости – 0,4 мм (1, табл. 2.11)

Радиусы закруглений наружных углов принимаем  – 4 мм (1, табл.2.12)

Допускаемые отклонения размеров (1,табл.2.14)

Æ     Æ     Æ                            Æ

Назначаем допускаемые отклонения на максимальную толщину с целью компенсации  недоштамповки, такое же отклонение назначаем на остальные элементы толщины.

Неуказанные допуски радиусов закруглений –  0,5 мм    (1,табл.2.18)

Величина  остаточного слоя – 1,0 мм  (1, табл.2.16)

Отклонение  от плоскости – 1,0 мм

Отклонение  от концентричности пробитого отверстия  – 1,0 мм   (1, табл.2.18)

Допускаемая высота заусенцев – 5 мм   (1, табл.2.19)

 

4.2 Литая  заготовка

 

1. Определение  массы заготовки.

    [1, с.34]

где – масса готовой детали

 – масса заготовки

    Квт – коэффициент весовой точности

    Квт=0,55…0,7 – литье в песчаные  формы

2. По таблице 2.24 [1] определяем классы  точности размеров и масс и  ряды припусков на механическую обработку отливок.

Отливка 10 класса, точности размеров. Припуски на размеры по 3 классу точности.

Класс точности массы соответствует классу точности отливки.

3. Допуски на литейные размеры  назначаются в зависимости от  класса точности и номинального размера. (1, табл.2.25)

Æ 560 – 4,4 мм

Æ 434,52 – 4,4 мм

263 –  4,0 мм

4. Припуски на механическую обработку  отливок.

Основные  припуски назначаются в зависимости  от допусков на соответствующий размер отливки и ряда припусков

Допуск  размера   Основной припуск мм.

4,4 мм      5,0 мм

4,4 мм     5,0 мм

4,0 мм              5,5 мм

5. Предельные отклонения смещения по плоскости разъема – ±0,8 мм

6. Предельные отклонения коробления – ±0,24 мм

7.Степень коробления 4

8.Назначаем  формовочные уклоны назначаются  на вертикальных  стенках отливки  с целью облегчения удаления  модели из формы и стержня  из стержневого ящика

Формовочный уклон - 2

9.Радиусы  закруглений в сопряжениях выбираются  по графикам в зависимости от материала отливки, толщины сопрягаемых стенок и угла, образованного между ними.

 

Размеры отливки:

Æ 560+2х5=570 мм;    

Æ 434,52-2х5=424,5 мм;    

263+2х5,5=274 мм.

 

 

5. Аналитический  расчет припусков.

5.1. Шестерня.

Деталь  – шестерня черт М62.85.05.127 Рассчитываем необходимые припуски на размер отверстия Æ60Н7 ^(+0,03)

При обработке внутренних поверхностей минимальный припуск:

где – высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

  – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

  – суммарные отклонения расположения поверхности;

  – погрешность установки  заготовки на выполняемом переходе

Заготовка шестерни – штамповка.

Последовательность обработки  отверстия Æ60Н7 представляем в виде таблицы.

Таблица

Последовательность операций мехобработки отверстия Æ60^+0,03 по переходам

№ п/п	Переход	Квалитет	Rz, мкм	h, мкм
1	Растачивание  черновое	13	100	100
2	Растачивание чистовое	10	25	25
3	Шлифование	7	5	10

 

1) Растачивание черновое

Для штамповки Rz = 200мкм,   h=250мкм   (2, стр 186,табл 12)

    (2,стр.186, табл17)

 

 

ε= 300 мкм   (2,стр.42, табл.13)

2) Растачивание чистовое

Dост = Dзаг х Ку

где Dост – остаточное отклонение расположения заготовки после обработки

      Ку – коэффициент уточнения

Ку=0,06; Dост=1486,6´0,06=89,2 (мкм)

ε=0 мкм – т.к. деталь не раскреплялась

3) Шлифование

Ку=0,04; Dост=1486,6´0,04=59,5(мкм)

 

Значение допусков   [2,стр.147, табл.23]

Т₃=6000мкм; ВО=4000 мкм; НО=2000мкм

Тшлиф=0,03; Тчист=0,120мм; Тчерн=0,460 мм [2, стр.192, табл.23]

 

Результаты расчетов сводим в таблицу

Таблица

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам.

Элементарная поверхность детали и  технологический маршрут  ее обработки	Элементы припуска мкм				Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный минимальный размер, мкм	Допуск на изготовление Тa, мкм	Принятые (округленные) размеры по переходам, мм		Полученные предельные припуски, мкм
	Rz	h	D	E				d max	d min	d max	d min
Штамповка	200	250	–	–	–	55,3	6000	55,3	49,3	–	–
Растачивание   черновое	100	50	1486,6	300	3933	59,233	460	59,23	58,77	9480	3930
Растачивание  чистовое	25	25	89,2	0	578,4	59,811	120	59,81	59,69	920	580
Шлифование	5	10	59,5	0	219	60,03	30	60,03	60	310	220