| Предмет |
|
 |
|
Архивоведение
[5]
курсовые по архивоведению, дипломы по архивоведению, контрольные по архивоведению
|
|
Анатомия и биология
[102]
курсовые по анатомии и биологии, дипломы по анатомии и биологии, контрольные по анатомии и биологии
|
|
Английский язык
[50]
курсовые по английскому, дипломы по английскому, контрольные по английскому
|
|
Аудит
[184]
курсовые по аудиту, дипломы по аудиту, контрольные по аудиту
|
|
Банковское дело
[170]
курсовые по банковскому делу, дипломы по банковскому делу, контрольные по банковскому делу
|
|
Бухгалтерский учет
[814]
курсовые по бухгалтерскому учету, дипломы по бухгалтерскому учету, контрольные по бухгалтерскому учету
|
|
БЖД
[50]
курсовые по БЖД, дипломы по БЖД, контрольные по БЖД
|
|
ВЭД
[43]
рефераты по ВЭД, курсовые по ВЭД, дипломы по ВЭД
|
|
Биотехнология
[1]
курсовые по биотехнологии, дипломы по биотехнологии, контрольные по биотехнологии
|
|
Ветеринария
[0]
курсовые по ветеринарии, дипломы по ветеринарии, контрольные по ветеринарии
|
|
Геодезия
[14]
курсовые по геодезии, дипломы по геодезии, контрольные по геодезии
|
|
Городской транспорт
[5]
курсовые по городскому транспорту, дипломы по городскому транспорту, контрольные по городскому транспорту
|
|
Государственная служба
[36]
курсовые по государственной службе, дипломы по государственной службе, контрольные по государственной службе
|
|
Деловодство
[18]
курсовые по деловодству, дипломы по деловодству, контрольные по деловодству
|
|
Деньги и кредит
[82]
курсовые по деньги и кредит, дипломы по деньги и кредит, контрольные по деньги и кредит
|
|
Деревообработка
[1]
курсовые по деревообработке, дипломы по деревообработке, контрольные по деревообработке
|
|
Демография
[2]
курсовые по демографии, дипломы по демографии, контрольные по демографии
|
|
Детали машин и механизмов
[7]
курсовые по деталям и механизмам, дипломы по деталям и механизмам, контрольные по деталям и механизмам
|
|
Дипломатия
[13]
курсовые по дипломатии, дипломы по дипломатии, контрольные по дипломатии
|
|
Документоведение
[95]
курсовые по документоведению, дипломы по документоведению, контрольные по документоведению
|
|
ДУМ
[1]
курсовые по ДУМу, дипломы по ДУМу, контрольные по ДУМу
|
|
Зарубежная литература
[40]
курсовые по зарубежной литературе, дипломы по зарубежной литературе, контрольные по зарубежной литературе
|
|
Зоотехния
[1]
курсовые по зоотехнии, дипломы по зоотехнии, контрольные по зоотехнии
|
|
Журналистика, СМИ
[13]
курсовые по журналистике, дипломы по журналистике, контрольные по журналистике
|
|
Инвестирование
[39]
курсовые по инвестированию, дипломы по зарубежной инвестированию, контрольные по инвестированию
|
|
Инженерная механика
[3]
курсовые по инженерной механике, дипломы по инженерной механике, контрольные по инженерной механике
|
|
Информатика
[87]
курсовые по информатике, дипломы по информатике, контрольные по информатике
|
|
История
[89]
курсовые по истории, дипломы по истории, контрольные по истории
|
|
История Украины
[103]
курсовые по истории Украины, дипломы по истории Украины, контрольные по истории Украины
|
|
Контроль и ревизия
[56]
курсовые по ревизии и контролю, дипломы по ревизии и контролю, контрольные по ревизии и контролю
|
|
Культурология
[73]
курсовые по культурологии, дипломы по культурологии, контрольные по культурологии
|
|
Латынь
[3]
курсовые по латыни, дипломы по латыни, контрольные по латыни
|
|
Лексикология
[6]
курсовые по лексикологии, дипломы по лексикологии, контрольные по лексикологии
|
|
Лингвистика
[22]
курсовые по лингвистике, дипломы по лингвистике, контрольные по лингвистике
|
|
Логика
[13]
курсовые по логике, дипломы по логике, контрольные по логике
|
|
Логистика
[28]
курсовые по логистике, дипломы по логистике, контрольные по логистике
|
|
Макроэкономика
[65]
курсовые по макроэкономике, дипломы по макроэкономике, контрольные по макроэкономике
|
|
Маркетинг
[240]
курсовые по маркетингу, дипломы по маркетингу, контрольные по маркетингу
|
|
Математика (ВМ)
[26]
курсовые по высшей математике, дипломы по высшей математике, контрольные по высшей математике
|
|
Международные отношения
[93]
курсовые по международным отношениям, дипломы по международным отношениям, контрольные по международным отношениям
|
|
Механика грунтов
[0]
курсовые по механике грунтов, дипломы по механике грунтов, контрольные по механике грунтов
|
|
Менеджмент
[464]
курсовые по менеджменту, дипломы по менеджменту, контрольные по менеджменту
|
|
Металлические конструкции
[6]
курсовые по металлическим конструкциям, дипломы по металлическим конструкциям, контрольные по металлическим конструкциям
|
|
Метрология
[2]
курсовые по метрологии, дипломы по метрологии, контрольные по метрологии
|
|
Микробиология
[1]
курсовые по микробиологии, дипломы по микробиологии, контрольные по микробиологии
|
|
Микроэкономика
[113]
курсовые по микроэкономике, дипломы по микроэкономике, контрольные по микроэкономике
|
|
Налоговая система
[102]
курсовые по налоговой системе, дипломы по налоговой системе, контрольные по налоговой системе
|
|
Организация и управление ресторанным бизнесом
[26]
курсовые по ресторанному бизнесу, дипломы по ресторанному бизнесу, контрольные по ресторанному бизнесу
|
|
Организация труда
[17]
курсовые по организации труда, дипломы по организации труда, контрольные по организации труда
|
|
Охрана труда
[24]
курсовые по охране труда, дипломы по охране труда, контрольные по охране труда
|
|
Педагогика
[398]
курсовые по педагогике, дипломы по педагогике, контрольные по педагогике
|
|
Полиграфия
[4]
курсовые по полиграфии, дипломы по полиграфии, контрольные по полиграфии
|
|
Политология
[126]
курсовые по политологии, дипломы по политологии, контрольные по политологии
|
|
Политэкономия
[21]
курсовые по политэкономии, дипломы по политэкономии, контрольные по политэкономии
|
|
Право
[2636]
курсовые по праву, дипломы по праву, контрольные по праву
|
|
Психология
[417]
курсовые по психологии, дипломы по психологии, контрольные по психологии
|
|
Проектирование
[10]
курсовые по проектированию, дипломы по проектированию, контрольные по проектированию
|
|
Религия
[17]
курсовые по религии, дипломы по религии, контрольные по религии
|
|
РПС
[31]
курсовые по размещению продуктивных сил, дипломы по размещению продуктивных сил, контрольные по размещению продуктивных сил
|
|
Статистика
[237]
курсовые по статистике, дипломы по статистике, контрольные по статистике
|
|
Стоматология
[2]
курсовые по стоматологии, дипломы по стоматологии, контрольные по стоматологии
|
|
Страхование
[47]
курсовые по страхованию, дипломы по страхованию, контрольные по страхованию
|
|
Социология
[229]
курсовые по социологии, дипломы по социологии, контрольные по социологии
|
|
Теория вероятности
[8]
курсовые по теории вероятности, дипломы по теории вероятности, контрольные по теории вероятности
|
|
Технология приготовления пищи
[108]
курсовые по технологии приготовления пищи, дипломы по технологии приготовления пищи, контрольные по технологии приготовления пищи
|
|
Товароведение
[48]
курсовые по товароведению, дипломы по товароведению, контрольные по товароведению
|
|
ТО и ремонт автомобилей
[10]
курсовые по ТО и ремонту автомобилей, дипломы по ТО и ремонту автомобилей, контрольные по ТО и ремонту автомобилей
|
|
Туризм
[146]
курсовые по туризму, дипломы по туризму, контрольные по туризму
|
|
Украинская литература
[28]
курсовые по украинской литературе, дипломы по украинской литературе, контрольные по украинской литературе
|
|
Украинский язык
[46]
курсовые по украинскому языку, дипломы по украинскому языку, контрольные по украинскому языку
|
|
Управление персоналом
[56]
курсовые по управлению персоналом, дипломы по управлению персоналом, контрольные по управлению персоналом
|
|
Управление проектами
[7]
курсовые по управлению проектами, дипломы по управлению проектами, контрольные по управлению проектами
|
|
Управленческий учет
[69]
курсовые по управленческому учету, дипломы по управленческому учету, контрольные по управленческому учету
|
|
Физвоспитание
[43]
курсовые по физвоспитанию, дипломы по физвоспитанию, контрольные по физвоспитанию
|
|
Физика
[11]
курсовые по физике, дипломы по физике, контрольные по физике
|
|
Филология
[67]
курсовые по филологии, дипломы по филологии, контрольные по филологии
|
|
Философия
[71]
курсовые по философии, дипломы по философии, контрольные по философии
|
|
Финансы
[720]
курсовые по финансам, дипломы по финансам, контрольные по финансам
|
|
Химия
[10]
курсовые по химии, дипломы по химии, контрольные по химии
|
|
Ценообразование
[11]
курсовые по ценообразованию, дипломы по ценообразованию, контрольные по ценообразованию
|
|
Экология
[48]
курсовые по экологии, дипломы по экологии, контрольные по экологии
|
|
Эконометрия
[12]
курсовые по эконометрии, дипломы по эконометрии, контрольные по эконометрии
|
|
Экономика
[894]
курсовые по экономике, дипломы по экономике, контрольные по экономике
|
|
Экономика предприятий
[713]
курсовые по экономике предприятий, дипломы по экономике предприятий, контрольные по экономике предприятий
|
|
Этика и эстетика
[28]
курсовые по этике и эстетике, дипломы по этике и эстетике, контрольные по этике и эстетике
|
|
Энергетика
[0]
курсовые по энергетике, дипломы по энергетике, контрольные по энергетике
|
|
Детали машин и основы конструирования
[4]
курсовые по деталям машин и основам конструированию, дипломы по деталям машин и основам конструированию, контрольные по деталям машин и основам конструированию
|
|
Дендрологія
[0]
|
|
Дендропроектування
[0]
|
|
Газони та луківництво
[0]
|
|
Декоративне садівництво
[0]
|
|
Тепличне господарство
[0]
|
|
Ландшафтна архітектура
[0]
|
|
Лісопаркове господарство
[0]
|
|
Методологія
[5]
|
|
Паркознавство
[0]
|
| |
|
Выбор материала, технологии изготовления и контроль механических характеристик деталей машин
|
| 10.10.2011, 17:58 |
Министерство образования и науки Украины
Киевский национальный университет технологий и дизайна
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курсовая работа
По предмету «Базовые технологии»
на тему:
«Выбор материала, технологии изготовления и контроль механических характеристик деталей машин»
Выполнила: ст.гр.ПМС-05
Бондарь О. В.
Проверил: проф. Зенкин А. С.
Киев-2007
План:
1. Введение.
2. Назначение сборочной единицы и определение условий эксплуатации ее.
3. Физико-механические характеристики и химический состав материала детали.
4. Выбор технологии изготовления детали на основе рассмотрения альтернативных методов.
5. Описание методов контроля механических характеристик материала детали.
6. Выводы.
В современной промышленности, особенно в машиностроении, важную роль играет технология изготовления изделий. Под базовыми технологиями подразумеваются технологии, используемые машиностроением для изготовления деталей и конструкций.
От выбора технологического процесса зависит качество готовой продукции, некоторые свойства материала и эксплуатационные свойства изделий. Поэтому выбор технологии изготовления, которая должна быть экономически выгодной, минимально сложной, с минимальными затратами материала и времени, есть достаточно тяжелым, но очень важным этапом производства. Этот выбор можно сделать на основании тех знаний, которые были получены при изучении предмета «Базовые технологии в машиностроении». Данная курсовая работа и назначена для практического применения полученных знаний.
Машиностроение – одна из ведущих комплексных отраслей промышленности, состоящая из множества отраслей производящих орудия труда, транспортные средства, продукцию оборонного значения, предметы потребления. Каждая подотрасль машиностроения формирует свои задачи, имеющие частное значение. Так, тяжелое машиностроение обеспечивает промышленность прокатным оборудованием, станкостроение – металлорежущим, кузнечнопрессовым и т. д.
На первом этапе технологической подготовки производства, необходимо учитывать материал, с которого будет изготовляться деталь, полученная в задании. В зависимости от материала, заготовку можно выбрать литую, кованую или изготовленную методом проката. Далее, в зависимости от выбранной заготовки выбирают вид обработки. Если выбрали механическую обработку со снятием верхнего слоя материала, в зависимости от типа поверхностей, которые необходимо получить при изготовлении, выбирают обработку на токарных, фрезерных, сверлильных и других станках. Если обработка не предвидит снятие верхнего слоя материала, а только изменение формы заготовки, то выбирают обработку на штамповочных прессах.
После механической обработки, для защиты, или с целью повышения прочности верхних слоев детали, а также с целью повышения эргономичных и эстетичных показателей детали, деталь покрывают покрытием. При необходимости к покрытию детали, или вместо его, проводят термическую обработку детали.
Последним этапом есть контроль качества изделий, который тоже необходимо обеспечить.
В данной курсовой работе рассматривается сборочная единица отводка ручная.
Назначение сборочной единицы и определение условий эксплуатации ее.
Ручная отводка служит для включения и выключения муфты без остановки ведущего вала. Вилка с полукольцами поворачивается вокруг оси, закрепленной на стойке. Стойку шестью болтами крепят к станине или стене.
При повороте рычага вилка перемещает кольцо отводки и подвижную часть муфты вдоль оси вала. Шарик может фиксировать отводку в трех положениях. Поворот вилки ограничен двумя штифтами.
Рычаги являются звеньями систем машин, аппаратов, приборов, приспособлений. Совершая качательное или вращательное движение, рычаги передают необходимые силы и движения сопряженным деталям, заставляя их выполнять требуемые перемещения с надлежащей скоростью. В других случаях, например, прихваты, остаются неподвижными и фиксируют относительное положение сопряженных деталей.
Одной из основных баз рычага обычно является поверхность отверстия, в большинстве конструкций представляя двойную направляющую базу, которой рычаг присоединяется к базирующей детали. В комплексе вспомогательных баз у большинства рычагов имеются поверхности гладких отверстий, параллельные основной базе, и реже поверхности резьбовых или гладких отверстий, перпендикулярные ей.
У некоторых рычагов (коромысел клапанов, храповых собачек) имеются исполнительные в большинстве криволинейные поверхности, при помощи которых механизм выполняет свое служебное назначение.
Вилками в машиностроении называют детали, имеющие два различных служебных назначения, в связи, с чем в дальнейшем они различаются на два вида.
К первому виду относятся вилки переключения, которые при осевом перемещении переключают зубчатые колеса, муфты и подобные им кинематические звенья машин. Переключаемые детали передвигаются вилками преимущественно с помощью исполнительных, в большинстве плоских, поверхностей. В зависимости от конкретного служебного назначения вилок переключения их внешний вид несколько различается, вследствие чего их можно разделить на плоские и продолговатые вилки, имеющие более развитые бобышки вида втулок. Основной двойной направляющей базой у вилок переключения является поверхность отверстия.
При передвижении вилкой переключаемой детали создается момент, стремящийся повернуть вилку и перекосить ее относительно валика и передвигаемой детали за счет зазора в отверстии. Для уменьшения этого перекоса основная двойная направляющая база даже у плоской вилки должна иметь достаточную длину бобышки и точный диаметр отверстия.
Ко второму виду относятся вилки, служащие промежуточными деталями шарнирных соединений в машинах – шарнирные вилки. Для выполнения служебного назначения они обычно имеют ушки с двумя соосными гладкими отверстиями, сочетание поверхностей которых дает вспомогательную двойную направляющую базу вилки. Основной двойной направляющей базой вилки является поверхность нарезанного отверстия в хвостовике или гладкая цилиндрическая или нарезанная наружная поверхность хвостовика вилки.
Длина рычагов и вилок в средних станках, текстильных машинах, автомобилях, тракторах и других машинах в большинстве случаев не превышает следующих размеров: рычагов 400 мм, вилок переключения 250 мм, шарнирных вилок 120 мм.
Технические условия на рычаги и вилки
Технические условия, определяющие служебное назначение рычагов и вилок, характеризуются многими показателями, из которых наиболее существенные приведены ниже.
Отверстия – основные и вспомогательные базы, поверхностями которых рычаги и вилки сопрягаются с валиками, проектируют у рычагов и шарнирных вилок по 2 – 4-му классам точности, а у вилок переключения для уменьшения перекоса при осевом перемещении – по 2 – 2а классам.
Точность расстояний между параллельными исполнительными поверхностями вилок переключения назначают по 4 – 5-му классам.
Для хорошего сопряжения исполнительных поверхностей вилок переключения с поверхностями передвигаемых деталей требуется, чтобы исполнительные поверхности вилки были перпендикулярны оси поверхности отверстия – основной базе; допускаемое отклонение от 0,05:100 до 0,2:100.
Точность формы отверстий рычагов и вилок специальными допусками обычно не ограничивают, считая, что она находится в пределах допуска на диаметр отверстия.
Шероховатость поверхности отверстий у рычагов и вилок в зависимости от точности диаметров отверстий назначают от 7 до 5; шероховатость исполнительных поверхностей у рычагов назначают от 9 до 5, а у вилок переключения от 7 до 5.
Для увеличения срока службы твердость исполнительных поверхностей рычагов и вилок устанавливают от HRC 40 – 50 до HRC 56 – 62.
Контроль рычагов и вилок
Диаметры отверстий, ширину пазов у рычагов и вилок, а также расстояние между плоскими исполнительными поверхностями вилок контролируют в большинстве случаев калибрами. Расстояния между осями отверстий проверяют универсальными измерительными инструментами, передвижными и жесткими скобами и индикаторами в приспособлениях. Расстояния исполнительных поверхностей вилок в осевом направлении от соответствующих основных баз вилок проверяют универсальными измерительными средствами или при больших выпусках при помощи флажковых приспособлений. Параллельность и перпендикулярность поверхностей рычагов и вилок контролируют индикаторами в универсальных или при больших выпусках в специальных приспособлениях.
Физико-механические характеристики и химический состав материала детали.
Вилка изготовлена из серого чугуна СЧ25. Для начала немного о чугунах.
Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2,0 %, называют чугуном. Присутствие эвтектики в структуре чугуна обусловливает его использование исключительно в качестве литейного сплава. Углерод в чугуне может находиться в виде карбида железа Fe C, или графита или одновременно в виде цементита и графита. Цементит придает излому специфический блеск. Поэтому чугун, в котором весь углерод находится в виде цемента, называют белым. Графит придает излому серый цвет, отсюда его называют серым чугуном. В зависимости от формы графита и условий его образования различают следующие группы чугунов: серый, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий.
Серый чугун. Серый чугун представляет собой сплав Fe-C-Si, содержащий в качестве неизбежных примесей Mn, P и S. В структуре серых чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита. Характерная особенность структуры серых чугунов, определяющая многие его свойства, заключается в том, что графит имеет форму пластинок. Наиболее широкое применение получили доэвтектические чугуны, содержащие 2,4 – 3,8% С. Чем выше содержание в чугуне углерода, тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства. Поэтому содержание углерода обычно не превышает 3,8%. Для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) содержание углерода не должно быть меньше 2,4%.
Кремний, содержание которого в серых чугунах чаще всего 1,2 – 3,5%, оказывает большое влияние на строение, а, следовательно, и свойства чугунов. Поэтому при изучении структурообразования чугуна нужно пользоваться не диаграммой состояния Fe –C, а тройной диаграммой Fe–C–Si.
Охлаждение чугуна в реальных условиях вносит существенные отклонения от условий равновесия. Поэтому по равновесной диаграмме состояния судить о процессе затвердевания и получающихся при этом фазах и структурах в производственных условиях нельзя. Структура чугуна в отливках зависит в первую очередь от химического состава и скорости кристаллизации. Из основных компонентов чугуна наибольшее влияние на структурообразование оказывает углерод и кремний.
Кремний способствует процессу графитизации, играет такую же роль, как замедление скорости охлаждения. Изменяя содержание в чугуне углерода кремния и скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна.
В зависимости от содержания углерода, связанного в цементит, различают:
1. Белый чугун, в котором весь углерод находится в виде цементита Fe C. Структура такого чугуна – ледебурит и перлит.
2. Половинчатый чугун, большая часть углерода (более 0,8%) находится в Fe C. Структура такого чугуна – ледебурит, перлит и пластинчатый графит.
3. Перлитный серый чугун, структура – перлит и пластинчатый графит. В этом чугуне 0,7 – 0,8% С находится в виде Fe C, входящего в состав перлита.
4. Феррито-перлитный серый чугун, структура – перлит, феррит и пластинчатый графит. В этом чугуне, в зависимости от степени распада эвтектоидного цементита, в связанном состоянии находится от 0,7 до 0,1% С.
5. Ферритный серый чугун, структура – феррит и пластинчатый графит. В этом случае весь углерод находится в виде графита. При данном содержании углерода и кремния процесс графитизации протекает тем полнее, чем медленнее охлаждение. В производственных условиях скорость охлаждения удобно характеризовать по толщине стенки отливки. Чем тоньше отливка, тем быстрее охлаждение и в меньшей степени протекает процесс графитизации.
Следовательно, содержание кремния надо увеличивать в отливке небольшого сечения, охлаждающейся ускоренно, или в чугуне с меньшим содержанием углерода. В толстых сечениях отливок, охлаждающихся медленнее, процесс графитизации протекает полнее и содержание кремния может быть меньше. Количество марганца в чугуне не превышает 1,25 – 1,4%. Марганец препятствует процессу графитизации, т.е. затрудняет выделение графита и повышает способность чугуна к отбелу. Сера относится к элементам, сильно тормозящим процесс графитизации, и вызывает увеличение графитовых пластинок. Сера является вредной примесью, ухудшающей механические и литейные свойства чугуна. Поэтому содержание ее ограничивают 0,1 – 0,12%. Сера в сером чугуне образует сульфиды (FeS, MnS) или их твердые растворы (Fe, Mn)S.
Содержание фосфора в сером чугуне допускается до 0,4 – 0,5%. Фосфор не оказывает влияния на процесс графитизации. При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твердые включения фосфидной эвтектики. В серых чугунах – двойная Fe P – аустенит, а в белых – тройная Fe C - Fe P – аустенит. Образование эвтектики улучшает литейные свойства чугуна (повышает жидкотекучесть).
Механические свойства чугуна определяются его структурой, главным образом графитной составляющей. Чугун можно рассматривать как сталь, пронизанную графитом, который играет роль надреза, ослабляющего металлическую массу чугуна. Механические свойства будут определяться количеством, величиной и характером распределения графита.
Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень изолированности их друг от друга, тем выше прочность чугуна. Чугун с большим количеством прямолинейных крупных графитных выделений, разделяющих его металлическую основу, имеет грубозернистый излом и низкие механические свойства. Чугун с мелкими и завихренными графитными выделениями отличается более высокими свойствами.
Пластинки графита уменьшают сопротивление отрыву и предел прочности, и особенно сильно пластичность чугуна. Относительное удлинение при растяжении серого чугуна независимо от свойств металлической основы практически равно нулю (не более 0,5%). Графитные включения заметно понижают модуль упругости. Однако графитные включения мало снижают предел прочности при сжатии и твердость, величина которых определяется главным образом металлической основой чугуна. При сжатии чугун претерпевает значительные деформации, и разрушение имеет характер среза под углом 45º. Разрушающая нагрузка при сжатии в зависимости от качества чугуна и его структуры в 3 – 5 раз больше, чем при растяжении. Поэтому чугун рекомендуется использовать преимущественно для изделий, работающих на сжатие.
Пластинки графита менее значительно, чем при растяжении, снижают прочности, а при изгибе, так как часть изделия испытывает сжимающие напряжения. Предел прочности при изгибе имеет промежуточное значение между пределом прочности на растяжение и на сжатие. Твердость чугуна составляет НВ 143-255.
Вместе с тем присутствие графитных включений оказывают благоприятное влияние на ряд других свойств чугуна. Графит, нарушая сплошность металлической основы и как бы надрезая ее, делает чугун малочувствительным к всевозможным концентраторам напряжений (дефектам поверхности, надрезам, выточкам и т.д.). Вследствие этого серый чугун имеет примерно одинаковую конструкционную прочность как в отливках простой формы или с ровной поверхностью, так и в отливках сложной формы с надрезами или плохо обработанной поверхностью. Кроме того, графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствие «смазывающего» действия. Очень важно, что графит улучшает обрабатываемость резанием, делая стружку ломкой.
Металлическая основа в сером чугуне обеспечивает наибольшую прочность и износостойкость, если она имеет перлитную структуру. Присутствие в структуре феррита, не увеличивая пластичности в вязкости чугуна, снижает его прочность и износостойкость. Наименьшей прочностью обладает ферритный серый чугун.
Серый чугун маркируется буквами С – серый и Ч – чугун (ГОСТ 1412 – 54). После букв следуют цифры. Первые цифры указывают среднюю величину предела прочности при растяжении, а вторые – предел прочности при испытании на изгиб.
Серые чугуны по свойствам и применению можно распределить на следующие группы.
Ферритные и феррито-перлитные чугуны, имеющие пределы прочности при растяжении 12 – 18 кГ/мм и при изгибе 28 – 40 кГ/мм (СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36). Их примерный состав: 3,1 – 3,6% С; 1,8 – 2,7% Si, 0,5 – 0,8% Mn, 0,3 – 0,65% Р; 0,12 – 0,155% S (химический состав устанавливают в зависимости от толщины стенок отливки). Структура чугунов – перлит, феррит и графит грубый (СЧ 00, СЧ 12-28) или средней величины. Эти чугуны применяются для менее ответственных деталей, испытывающих небольшие нагрузки в работе. Например, чугун СЧ 12-28 идет для строительных колон, фундаментальных плит и чугуны СЧ 15-32 и СЧ 18-36 для литых деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей и тракторов, арматуры и т.д.
Перлитный чугун (СЧ 21-40, СЧ 24-44, СЧ 28-48, СЧ 33-52, СЧ 35-56, СЧ 38-60) применяют для отливки станин мощных станков и механизмов, поршней, цилиндров, деталей, работающих на износ в условиях больших давлений (компрессорное, арматурное и турбинное литье, дизельные цилиндры, блоки двигателей, детали металлургического оборудования и т.д.). Структура этих чугунов мелкопластинчатый перлит (сорбит) и графит мелкий завихреный. К перлитным чугунам относятся сталистый и модифицированный чугун.
Сталистые чугуны (марки СЧ 24-44, СЧ 28-48). При выплавке этих чугунов в шихту добавляют 20 – 30% стального лома; чугуны имеют пониженное содержание углерода, что обеспечивает получение более дисперсной перлитной основы с меньшим количеством графитных включений. Примерный состав: 2,9 – 3,3% C; 1,1 – 1,8% Si; 0,6 – 1,2% Mn;0,3 – 0,65% P; ≤0,12% S. Содержание кремния в этих чугунах должно быть достаточным для предотвращения возможности отбеливания чугуна.
Модифицированный чугун (СЧ 28-48, СЧ 35-56 и СЧ 38-60) получается при добавлении в жидкий чугун перед разливкой специальных добавок – модификаторов (75%-ный ферросилиций, силикокальций в количестве 0,3 – 0,8% и т.д.). Модифицирование применяют для получения в чугунных отливках с различной толщиной стенок перлитной металлической основы с вкраплением небольшого количества изолированных пластинок графита средней величины. Модифицирование наиболее эффективно при использовании чугуна определенного состава и перегрева его перед модифицированием до температуры 1400ºС. Перегрев обеспечивает измельчение графитных включений и способствует получению более плотных отливок.
Модифицированию подвергают низкоуглеродистый чугун, содержащий сравнительно небольшое количество кремния и повышенное количество марганца и имеющий без введения модификатора структуру половинчатого чугуна, т.е. ледебурит, перлит и графит. Примерный химический состав чугуна: 2,8 – 3,3% C; 1 – 1,5% Si; 0,8 – 1,2% Mn; не более 0,3% P и 0,12% S.
Антифрикционные чугуны применяются для подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих при трении о металл, чаще в присутствии смазки. Эти чугуны должны обеспечивать низкое трение (малый коэффициент трения), т.е. антифрикционность. Антифрикционные свойства чугуна определяются соотношением перлита и феррита в основе, а также количеством и формой графита. Антифрикционные чугуны изготовляют трех марок АСЧ-1 (3,2-3,6% C, 1,6-2,4% Si, 0,6-0,9% Mn), АСЧ-2 (3,2-3,8% C, 1,4-2,2% Si, 0,4-0,7% Mn, 0,1% Ti, 0,3-0,5% Cu) и АСЧ-3 (3,2-3,8% C, 1,7-2,6% Si, 0,4-0,7% Mn, 0,1% Ti, 0,3-0,5% Cu).
Детали, работающие в паре с закаленными или нормализованными стальными валами, изготовляют из чугуна АСЧ-1 и АСЧ-2, содержащего не менее 85% перлита; для работы в паре с термически не обработанными валами применяют перлито-ферритный чугун АСЧ-3, в металлической основе которого не менее 60% перлита.
Серые чугуны могут работать при скорости скольжения 0,3-0,75 м/сек и давлении 1-60 кГ/мм (вал термически обработан).
Перлитный чугун, содержащий повышенное количество фосфора (0,3-0,5%), применяют для поршневых колец. Высокая износостойкость колец обеспечивается металлической основой, состоящей из тонкого перлита и равномерно распределенной фосфидной эвтектики при наличии изолированных выделений пластинчатого графита.
Рассматриваем свойства чугуна СЧ25 по ГОСТ 1412 – 85.
Настоящий стандарт распространяется на чугун с пластинчатым графитом для отливок и устанавливает его марки, определяемые на основе временного сопротивления чугуна при растяжении.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4560 – 84.
1. Марки.
1.1 Для изготовления отливок предусматриваются следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35.
По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ18, СЧ21 и СЧ24.
1.2 Условное обозначение марки включает буквы СЧ – серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа.
Пример условного обозначения: СЧ15 ГОСТ 1412 – 85.
2. Механические свойства
2.1 Временное сопротивление при растяжении чугуна в литом состоянии или после термической обработки должно соответствовать указанному в таблице.
Данная деталь изготовлена из СЧ25, поэтому будем рассматривать именно этот чугун.
Марка чугуна Марка чугуна по СТ СЭВ 4560 - 84 Временное сопротивление при растяжении МПА, не менее
СЧ25 31125 250 (25)
2.2 Механические свойства чугуна в стенках отливки различного сечения приведены в справочном приложении 1.
Марка чугуна Толщина стенки отливки, мм
4 8 15 30 50 80 150
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее
СЧ25 310 270 250 210 180 165 150
Твердость НВ, не более
СЧ25 260 255 245 238 187 170 156
Дополнительные сведения о физических свойствах чугуна приведены в справочном приложении 2.
Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом
Марка чугуна Плотность ρ, кг/м
Линейная усадка, ε, % Модуль упругости при растяжении Е*10 МПа
Удельная теплоемкость при температуре от 20 до 200 ºС, С, Дж Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200 ºС, α, 1/ºС Теплопроводность при 20 ºС, λ, Вт
СЧ25 7,2*10 1,2 от 900 до 1100 500 10,0 *10 50
Химический состав приведен в справочном приложении 3.
Марка чугуна Массовая доля элементов, %
Углерод Кремний Марганец Фосфор Сера
Не более
СЧ25 3,2-3,4 1,4-2,2 0,7-1,0 0,2 0,15
3. Методы испытаний.
3.1 Испытания на растяжение проводят по ГОСТ 24806 – 81 на одном образце.
3.2 Определение твердости проводят по ГОСТ 24805 – 81.
3.3 Заготовки для определения механических свойств чугуна отливают по ГОСТ 24648 – 81.
3.4 При применении термической обработки отливок, заготовки для определения механических свойств должны проходить термообработку вместе с отливками.
Допускается использовать заготовки в литом состоянии (без термообработки) при применении низкотемпературной термообработки для снятия литейных напряжений в отливках.
3.5 При получении неудовлетворительных результатов испытаний проводят повторные испытания на двух образцах.
Образцы считают выдержавшими испытания, если механические свойства каждого из них соответствуют требованиям настоящего стандарта.
Выбор технологии изготовления детали на основе рассмотрения альтернативных методов.
Изделием называется продукт конечной стадии машиностроительного производства. Изделием может быть собранная машина, узел и даже деталь, в зависимости от того, что является объектом данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для карбюраторного завода – карбюратор.
Деталью назовем первичный элемент изделия, характеризующим признаком которого является отсутствие в нем разъемных или неразъемных соединений.
Узлом называется разъемное или неразъемное соединение составных частей изделий; характеризующим признаком узла с технологической точки зрения является возможность его сборки обособленно от других элементов изделия. Узел в зависимости от конструкции может состоять либо из отдельных деталей, либо из подузлов и деталей.
Различают подузлы первого, второго и других более высоких порядков. Подузел первого порядка входит непосредственно в состав узла. Он состоит либо из отдельных деталей, лидо из одного или нескольких подузлов второго порядка и деталей. Подузел второго порядка входит в состав подузла первого порядка. Он расчленяется на детали или на подузлы третьего порядка и детали и т. д. Подузел наивысшего порядка расчленяется только на детали.
Узлы и подузлы часто называют группами и подгруппами. Рассмотренное деление изделия на составные части производится по технологическому признаку.
Деление изделия на составные части и оформление чертежей и других технических документов в машиностроении дано в ГОСТе 5290 – 60.
В современном машиностроении сборка расчленяется на общую и узловую. Объектом общей сборки является машина, объектом узловой сборки являются узлы и подузлы.
Основной элемент (деталь или узел), с которого начинается сборка, называется базовым.
Производственный и технологический процессы в машиностроении
Производственный процесс представляет собой совокупность действий, в результате которых материалы и полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию, соответствующую своему служебному назначению.
Производственный процесс в машиностроении охватывает: подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест; получение и хранение материалов и полуфабрикатов; все стадии изготовления деталей машин; сборку узлов и изделий; транспортировку материалов, заготовок, деталей, узлов и готовых изделий; технический контроль на всех стадиях производства; разборку собранных узлов и изделий (если необходимо); упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий.
Технологическим процессом называют часть производственного процесса, непосредственно связанную с последовательным изменением состояния предмета производства.
Различают технологические процессы выполнения заготовок, термической обработки, механической обработки, сборки.
Под технологическим процессом механической обработки понимают последовательное изменение состояния заготовки (т. е. геометрических форм, размеров и качества ее поверхностей) до получения готовой детали. Для обработки заготовку устанавливают на станке и закрепляют. После обработки заготовку открепляют и снимают со станка. Эти действия (установка и снятие заготовки, пуск и остановка станка и т. п.) не изменяют состояния заготовки, однако они настолько неразрывно связаны с выполнением обработки, что не могут быть отделены от технологического процесса.
Технологический процесс сборки непосредственно связан с последовательным соединением элементов изделий в узлы (узловая сборка), узлов и отдельных деталей в изделие (общая сборка). Для его выполнения также необходимо произвести ряд вспомогательных действий, неразрывно связанных с процессом соединения элементов.
В процессе термической обработки происходят структурные превращения, изменяющие свойства материала детали.
Технологический процесс выполняется на рабочих местах. Рабочим местом называется участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой.
Технологический процесс расчленяется на операции. Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все действия оборудования и рабочих над ним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми предметами.
Кроме технологических, различают еще и вспомогательные операции. К ним относятся транспортировка, контроль, маркировка и другие работы.
Методы получения заготовок
Процессы получения заготовок тесно связаны с последующей механической обработкой. Трудоемкость последней в большой степени зависит от точности выполнения заготовок и от приближения их конфигурации к конфигурации готовых деталей. Поэтому технология машиностроения развивается в направлении комплексного процесса изготовления деталей, включающего получения заготовки и механической обработки. Это направление особенно важно для условий поточного и автоматизированного производства.
Заготовки деталей машин получают: литьем, обработкой давлением, из проката, а также комбинированными способами.
Получение заготовок литьем. Отливки получают в разовые, полупостоянные и постоянные формы.
Литье в разовые формы. Песчаные формы применяют для получения отливок из различных материалов с широким диапазоном размеров и веса.
Песчаные формы выполняют в постоянных опоках (двух, трех и более) и без опок (в почве), применяя ручную или машинную формовку. При машинной формовке достигается более высокая производительность труда. Изготовление отливок в песчаных формах хотя и механизировано, но значительно менее автоматизировано, чем в механических цехах. Автоматизация загрузки вагранок, формовки, заливки, выбивки и очистки отливок не только повышает в 2 – 3 раза производительность труда, но и способствует достижения стабильности качества, что имеет очень большое значение для автоматизации производства в механических цехах. Точность отливок регламентируется ГОСТами 1855 – 55 и 2009 – 55.
III класс точности отливок по этим ГОС Там грубее 9-го класса точности по системе ОСТ для размеров отливок до 500 мм и находится в пределах 10 - 11-го класса точности по ГОСТу 2689 – 54 для размеров свыше 500 мм. II класс приблизительно соответствует 9-му классу точности по ОСТу для размеров отливок до 500 мм и 9 – 10-му классам точности по ГОСТу 2689 – 54 для размеров свыше 500 мм. I класс точности соответствует 7 – 9-му классам точности по системе ОСТ и по ГОСТу 2689 – 54. Получение отливок III класса точности возможно при использовании деревянных моделей и стержневых ящиков и при ручном изготовлении стержней и формы. Для получения отливок II класса точности требуются металлические модели и стержневые ящики, машинное изготовление стержней и машинная формовка. Для получения отливок I класса точности, кроме применения металлической оснастки, необходима сборка стержней с помощью кондукторов.
Шероховатость поверхности отливок зависит от применяемого формовочного материала, покрытия формы и способа очистки отливки и обычно грубее 1-го класса чистоты по ГОСТу 2789 – 59. Минимальная толщина стенок отливки зависит от материала и габаритных размеров. Так, для чугунных отливок, имеющих габаритный размер до 250 мм, она составляет 3-5 мм и для стальных отливок 5-8 мм.
Отверстия в отливках не выполняются, если их диаметры у деталей не превышают 20 мм при массовом, 30 мм – при серийном и 50 мм – при единичном производстве.
Стержневые формы применяют для ответственных отливок сложной конфигурации (цилиндр двигателей, рабочие колеса гидротурбин и т. п.). Форма собирается из стержней по шаблонам и кондукторам и обеспечивает высокую точность отливки и 1-2-й классы чистоты поверхности по ГОСТу 2789 – 59.
Литьем в оболочковые формы из песчано-смоляных смесей производятся отливки с повышенной точностью размеров и улучшенной чистотой поверхности из чугуна, стали и цветных сплавов. Этим методом изготовляют преимущественно сложные и ответственные мелкие и средние отливки весом до 25 – 30 кг, а иногда и более крупные отливки весом до 100 кг. Способ позволяет получать: стальные отливки с толщиной стенок 3 -5 мм, а отливки из алюминиевых сплавов с толщиной стенок 1 -1,5 мм и с литыми отверстиями диаметром от 8 мм и более и глубиной до 20 мм. Допускаемые отклонения на размеры отливок соответствуют 4 -7-му классам точности, чистота поверхности – 3 – 4-му классам.
Для изготовления оболочковых полуформ применяют ручные, полуавтоматические и автоматические установки. В крупносерийном производстве применяются установки карусельного типа, а в массовом – автоматизированные однопозиционные и многопозиционные машины. Полуавтоматические и автоматические машины обеспечивают изготовление до 480 полуформ в час.
В отливках, получаемых литьем в оболочковые формы, объем механической обработки может быть сокращен на 30 – 50%, а вес снижен на 10 – 50 %. Этот метод экономичен не только для массового, но и для мелкосерийного производства ответственных отливок (с серийностью от 500 до 5000 штук в год).
Для крупных стальных и чугунных деталей типа рам и плит сравнительно небольшого веса (60 – 200 кг), но больших по габаритам применяют оболочковые формы, изготовленные из формовочных смесей на жидком стекле и упрочненных продуванием углекислого газа.
Очень точные с высоким классом чистоты поверхности отливки из стали, цветных и специальных сплавов можно получать в стеклянных оболочковых формах. Незначительный объем механической обработки, низкие затраты на оснастку и малая длительность цикла позволяют применять этот метод в мелкосерийном производстве.
Литье по выплавляемым моделям (прецизионное или точное литье) обеспечивает: получение заготовок сложной конфигурации; снижение трудоемкости (до 90%) или исключение механической обработки; повышение выхода годного и снижение расхода металла по сравнению с другими способами, получение заготовок из большинства сплавов, в том числе и жаропрочных.
Применение литья по выплавляемым моделям наиболее эффективно для деталей из труднообрабатываемых сплавов.
По выплавляемым моделям изготовляют отливки весом от 1 г до 500 кг с толщиной стенок от 0,15 мм и длиной до 1 м и более. Наиболее распространены отливки весом от 50 до 500 г длиной до 100 мм при минимальной толщине стенок из алюминиевых сплавов 0,8 мм, железных и жаропрочных 1,3 мм. Минимально допустимый диаметр литого отверстия 0,8 мм. Можно отливать и резьбу. Однако это удорожает прессформу и увеличивает возможность получения брака.
Для обеспечения плотности металла в отливке применяют центробежный способ заливки или комбинированную центробежновакуумную заливку.
Литьем по выплавляемым моделям могут быть получены отливки точностью по 4 – 5-му классам и чистотой поверхности по 3 – 4-му классам.
Наибольший эффект этот метод дает в условиях крупносерийного производства деталей их труднообрабатываемых сплавов, но в ряде случаев положительные результаты могут быть получены и при мелкосерийном производстве. При серийном производстве сравнительно небольших деталей (до 400 г) целесообразно применять групповое литье. При литье заготовок сложных конфигураций выплавляемая модель выполняется сборной.
Литье по солевым моделям, удаляемым из формы растворением, улучшает поверхность отливок. Прочность солевых моделей значительно выше парафиностеариновых составов, что позволяет производить в неразъемных формах отливки больших габаритов и веса. Модельный состав дешев и недефицитен, что снижает себестоимость отливки.
Литьем по замораживаемым ртутным моделям получают небольшие и средние отливки повышенной точности. Ртутные модели имеют меньшее объемное расширение при переходе из твердого состояния в жидкое и большую прочность.
По ртутным моделям можно изготовлять неразъемные формы для производства тонкостенных отливок из титана, жаропрочных и цветных сплавов.
Минимальная толщина стенки отливки составляет 0,8 мм, а чистота поверхности достигает 6-го класса. Диаметр отливок достигает 1 м, а вес – 140 кг.
Литье в полупостоянные формы. Гипсовые формы применяют для отливок из чугуна и цветных сплавов весом до 1 т.
При небольшом перегреве металла можно получить отливки с толщиной стенок 1 – 1,5 мм, а под вакуумом – отливки сложной конфигурации из алюминиевых сплавов с толщиной стенок до 0,2 мм. Этим способом получают отливки с большими отверстиями, образуемыми массивными стержнями, а также отливки, имеющие узкие полости и каналы, или с очень тонкими выступающими частями, близко расположенными друг к другу (1,5 – 2 мм), как, например, лопатки турбин, зубья колес и т. п.
Цементные формы применяют для получения отливок из стали, чугуна и цветных сплавов весом от 0,5 кг до 70 т. Особенно выгодно применение цементных форм при производстве отливок из твердых, не поддающихся механической обработке сплавов.
Форма, выложенная кирпичом и облицованная прочным огнеупорным формовочным составом, выдерживает без ремонта до 10 заливок. Кирпичная кладка применяется при формовке отливок весом свыше 15 т.
Формы из камня позволяют получать поверхность чугунных и бронзовых отливок совершенно гладкой без отбела. Формы весьма стойки. Например, формы из талько-актинолито-хлоритового сланца применяются взамен кокилей при массовом производстве мелких отливок из различных сплавов.
Литье в постоянные формы. Литье в металлические формы (кокиль) по сравнению с литьем формы позволяет: повысить производительность труда в 2 – 3 раза; снизить в 5 – 6 раз производственные площади; снизить затраты на формовочные материалы на 50 – 70 %; повысить качество, точность и класс чистоты поверхности заготовки.
В металлических формах получают отливки следующего веса: чугунные – от 10 г до 7 т, стальные – от 0,5 кг до 4 т и из цветных металлов и сплавов – от 5 г до 500 кг. Точность размеров отливок соответствует 5 – 8-му классам, а чистота поверхностей – 3 – 5-му классам.
При литье заготовок из легкоплавких сплавов стержни делаются металлическими; при литье из черных металлов их выполняют в большинстве случаев песчаными.
Наружные поверхности отливок, а также полости и отверстия, образуемые металлическими стержнями, должны иметь литейный уклон. Полости и отверстия, выполняемые песчаными стержнями, выполняют без литейного уклона.
Простые по конфигурации заготовки с небольшими выступами и впадинами отливаются в формах с вертикальным или горизонтальным разьемом; более сложные заготовки со стержнями отливаются в формах с двойным разьемом (вертикальным и горизонтальным).
Водоохлаждаемые формы имеют более высокую стойкость по сравнению с обычными формами.
Для изготовления мелких отливок простой формы, преимущественно бесстержневых, используют пневматические и карусельные машины.
Метод экономически целесообразен при величине партии заготовок не ниже 300 – 500 для мелких отливок и 50 – 300 для крупных отливок. Серийность может быть снижена уменьшением себестоимости изготовления формы, унификацией и нормализацией деталей формы и уменьшением числа стержней. Применение, например, форм с литыми рабочими поверхностями (производится механическая обработка только плоскостей сопряжения) снижает серийность до 100 – 200 отливок. При небольшой партии отливок простой конфигурации целесообразно полость формы выполнять методом выдавливания в сменных вкладышах. Устранение при этом механической обработки рабочих поверхностей формы уменьшает их цену в 1,5 – 2 раза.
Центробежный метод литья обеспечивает: повышение плотности металла заготовок; высокую производительность труда; повышение выхода годного до 90 – 95 %; снижение расхода или полное исключение формовочных материалов.
Чаще всего метод применяется для изготовления заготовок, имеющих форму тел вращения; внутренние полости заготовки образуются при этом без применения стержней. Можно получать также заготовки любого сложного фасонного профиля. Заливка металла в металлическую форму обеспечивает более качественную отливку и является наиболее экономичной, чем в футерованную форму. Однако футерованные формы увеличивают срок службы изложниц из-за их меньшего нагрева.
Метод применяется для изготовления биметаллических заготовок деталей как путем заливки жидкого металла на твердую поверхность, так и последовательной заливкой жидких металлов. В последнем случае можно получать не только двухслойные отливки, но и многослойные. Сочетание нескольких металлов в одной отливке позволяет сэкономить дефицитные материалы.
Для производства отливок типа втулок, колец, фланцев и труб рекомендуются центробежные машины с горизонтальной осью вращения.
На центробежных машинах с вертикальной осью вращения производят заготовки шкивов, колес и других деталей вращения, а также заготовки биметаллических втулок.
Производительность одношпиндельной машины при отливке втулок весом 30 кг при обслуживании двумя рабочими составляет 40 заготовок в смену; при весе втулок до 20 кг и обслуживании одним рабочим – 60 – 65 заготовок в смену. Многошпиндельные машины имеют более высокую производительность.
При обработке фрезами различают черновое, получистовое и чистовое фрезерование, а при обработке торцовыми фрезами также и тонкое фрезерование; в некоторых случаях ограничиваются однократным фрезерованием.
Черновое фрезерование применяют как метод предварительной обработки отливок и поковок, припуск на предварительную обработку превышает 3 мм. Черновое фрезерование плоскостей обеспечивает 2 -3-й классы чистоты и отклонение от прямолинейности 0,15 – 0,3 мм на 1 м длины.
Получистовое фрезерование применяют с целью уменьшения погрешностей геометрических форм и пространственных отклонений. Оно обеспечивает 3 – 4-й классы чистоты и отклонение от плоскостности 0,1 – 0,2 мм на 1 м длины.
Чистовое фрезерование применяют либо как метод окончательной обработки после чернового и получистового фрезерования, либо как метод промежуточной обработки после чернового фрезерования перед последующей отделочной обработкой. Чистовое фрезерование обеспечивает 4 – 6-й классы чистоты и отклонение от плоскостности 0,04 – 0,08 мм на 1 м длины.
Тонкое фрезерование применяют как метод окончательной обработки плоскостей торцовыми фрезами. Припуск под тонкое фрезерование берут в пределах 0,2 – 1 мм. Тонкое фрезерование обеспечивает 6 – 8-й классы чистоты поверхности и отклонение от плоскостности 0,02 – 0,04 мм на 1 м длины.
Однократное фрезерование применяют в тех случаях, когда погрешности черной заготовки обусловливают незначительный припуск на обработку (менее 2 мм). Однократное фрезерование обеспечивает 4 – 5-й классы чистоты и отклонение от плоскостности 0,06 – 0,1 мм на 1 м длины.
Применяя скоростные режимы при фрезеровании, получают: при черновом 3 – 5-й, при получистовом 4 – 6-й и при чистовом фрезеровании 5 – 7-й классы чистоты поверхности.
Сверлением получают отверстия в сплошном металле. Оно обеспечивает 5 -4-й классы точности и 5 – 3-й классы чистоты поверхности. Его применяют в качестве предварительной обработки точных отверстий. Обработка грубых отверстий ограничивается часто одним сверлением.
Зенкерование применяют либо после сверления, либо для обработки литых или прошитых отверстий в черных заготовках. В первом случае зенкер, снимая значительную часть припуска, выправляет погрешности, имеющиеся у просверленного отверстия, а именно увод оси отверстия и смещение осей координированных отверстий. Это достигается направлением зенкера кондукторной втулкой. Во втором случае зенкер сообщает отверстию правильную форму и выправляет ось отверстия. При зенкеровании после сверления получают 4-й класс точности и 4-й класс чистоты поверхности. Однократное скоростное с охлаждением зенкерование литых отверстий в отливках из серого чугуна обеспечивает 4-й класс точности и 4-5-й классы чистоты поверхности.
Развертывание отверстий применяется обычно как метод окончательной обработки либо как метод, предшествующий хонингования. Развертывание не исправляет увода и смещения оси отверстия и применяется для получения точного диаметрального размера.
В зависимости от предьявляемых к отверстию требований применяют нормальное, точное и тонкое развертывание. Эти виды развертывания различаются главным образом по допускам на диаметральные размеры разверток.
Протягивание применяют для обработки отверстий и пазов любого сечения, плоских и криволинейных поверхностей и наружных поверхностей вращения. Применение протягивания позволяет упростить обработку, так как во многих случаях одна протяжка заменяет несколько инструментов( например, зенкер или расточный резец и развертку; черновую и чистовую фрезы и т.п.)
Прошивание (короткая протяжка, проталкиваемая через отверстие и работающая на сжатие) отверстий применяют как метод окончательной обработки отверстий любой формы небольшой длины, обеспечивающий 2-й класс точности и выше и 7 – 8-й классы чистоты.
На основе рассмотрения этих методов был выбран такой технологический процесс.
Плоские вилки переключения изготовляют из серого и ковкого чугунов и сталей.
Выбор материала зависит от служебного назначения и экономичности изготовления детали. Вилки сложной формы могут быть достаточно экономично изготовлены из заготовки-отливки. Для деталей, работающих в машинах под небольшими, неударными нагрузками, выбирается менее дорогой и прочный серый чугун марок от СЧ 12-28 до СЧ 18-36. Детали, испытывающие более значительные нагрузки, изготовляют из более прочного и дорогого чугуна марок СЧ 21-40 и СЧ 24-44. Для нежестких деталей, работающих с толчками и ударами, недостаточно вязкий серый чугун является ненадежным материалом и заменяется ковким чугуном. При получении ковкого чугуна обязательным становится отжиг, после которого нежесткие заготовки коробятся и должны дополнительно подвергаться правке.
Чугунные заготовки вилок получают обычно литьем в песчаные формы, отформованные большей частью на машинах по металлическим моделям. При повышенных требованиях к точности отливок заготовки отливают в оболочковые формы.
Отливки плоских вилок компонуют из двух и даже из трех деталей. Припуски на обработку и допуски на размеры отливок вилок должны быть не более указанных в ГОСТе 1855 – 55.
Анализ технических условий на вилки переключения показывает, что исполнительные поверхности и ряд других обрабатываемых поверхностей связаны расстояниями и относительными поворотами с основной двойной направляющей базой вилки – поверхностью отверстия. В свою очередь, поверхность отверстия – основная база вилки – должна быть сосна с бобышкой.
Для получения этих связей у большинства плоских вилок сначала обрабатывают поверхность отверстия – основную двойную направляющую базу вилки, а затем для получения связей с ней других поверхностей принимают ее одной из технологических баз на последующих операциях. Затем в зависимости от наличия у вилки тех или иных поверхностей обрабатывают центральное полуотверстие, плоскости, пазы, исполнительные поверхности, мелкие отверстия. Если по служебному назначению исполнительные поверхности вилки должны иметь повышенную твердость, то их обрабатывают сначала предварительно, подвергают термической обработке, а в конце технологического процесса обрабатывают окончательно.
Приведенная схема последовательности обработки плоских вилок может несколько изменяться, в зависимости от конструктивных особенностей и экономичности достижения требуемого качества вилки. Если, например, у вилки должны быть обработаны торцы бобышки, то один торец обрабатывают при одной установке с обработкой отверстия в бобышке, а другой торец – на последующей операции или оба торца одновременно фрезеруют до образования отверстия в бобышке. Если у вилки имеется большая обрабатываемая плоскость, то ее обрабатывают на первой операции и принимают в качестве установочной технологической базы при обработке отверстия – основной базы вилки.
При опасности возникновения недопустимых деформаций из-за перераспределения внутренних напряжений исполнительные поверхности вилки даже обычной твердости обрабатывают в самом конце технологического процесса после обработки мелких отверстий.
У продольных вилок сначала обрабатывают поверхность отверстия – основную двойную направляющую базу вилки – и, если требуется, торец бобышки. Затем, используя в качестве одной из технологических баз поверхность обработанного отверстия, протягивают шлицы в отверстии, если они предусмотрены конструкцией, далее обрабатывают связанные с поверхностью отверстия – основной базой – плоскости и пазы, а затем мелкие отверстия.
Методы обработки отверстий и торцов бобышек в основном аналогичны для рычагов. Разрезание сдвоенных заготовок плоских вилок обычно выполняют на фрезерных станках. Пазы и уступы вилок фрезеруют, а в массовом производстве протягивают. Исполнительные поверхности плоских вилок в виде параллельных плоскостей, полученных в заготовках неточными методами (литье в песчаные формы, штамповка), фрезеруют набором дисковых фрез. Если же они в заготовке получены достаточно точно (чеканкой после штамповки или литьем по выплавляемым моделям), то их можно экономично обрабатывать плоским шлифованием. Для повышения износоупорности исполнительных поверхностей соответствующие участки вилок закаливают и отпускают, а стальные малоуглеродистые вилки подвергают химико-термической обработке с последующей поверхностной закалкой участков исполнительных поверхностей. После термической обработки исполнительные поверхности шлифуют. Если исполнительные поверхности оформлены в виде пазов, то их экономично фрезеровать, а в массовом производстве протягивать.
У шарнирных вилок основной двойной направляющей базой служит наружная гладкая или резьбовая поверхность хвостовика или поверхность резьбового отверстия в хвостовике. В первом случае сначала следует обработать гладкую поверхность хвостовика, принимая технологическими базами поверхности ушек вилки. Затем, принимая за технологическую базу хвостовик, надо обработать вспомогательные базы – торцы (если требуется) и поверхности отверстия ушек вилки. Во втором и третьем случаях, при наличии резьбовых поверхностей, последовательность обработки изменяется, так как нецелесообразно использовать резьбовые поверхности в качестве технологических баз. Поэтому сначала надо обработать торцы ушек в качестве технологической базы, можно обработать отверстия в ушках, а потом наружную резьбовую поверхность или резьбовое отверстие хвостовика.
Таким образом был выбран такой технологический процесс: деталь изготавливают с помощью литья, фрезерования, сверления отверстий.
Описание методов контроля механических характеристик материала детали
1. Испытание на твердость.
Твердостью называют свойство металла оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела, не получающего при этом остаточной деформации. Для определения твердости металлов чаще применяют методы Бринелля (ГОСТ 9012 – 59) или Роквелла (ГОСТ 9013 – 59). Эти методы отличаются простотой, возможностью применять их на готовом изделии без его разрушения.
Метод Бринелля основан на том, что в металл под нагрузкой вдавливают закаленный стальной шарик определенного диаметра D мм и по величине диаметра шарового отпечатка d судят о его твердости. Твердость по Бринеллю (НВ) определяют из выражения:
HB = P/F,
где Р – нагрузка, кН; F – площадь поверхности шарового отпечатка, мм .
Выразив площадь поверхности отпечатка через диаметр шарика и диаметр отпечатка, получим формулу:
HB =
Нагрузку P, диаметр шарика D и продолжительность выдержки шарика под нагрузкой выбирают по табл.1
Табл. 1 – зависимость диаметра шарика и нагрузки от твердости и толщины испытуемого образца
материал Твердость
НВ, кгс/мм
Минимальная толщина образца, мм Диаметр шарика D, мм Нагрузка Р, кгс Выдержка, сек.
Черные металлы 140…450 6…3
4…2
Менее 2 10
5
2,5 3000
750
187,5 10
Менее 140 Более 6
6…3
Менее 3 10
5
2,5 1000
250
62,5 10
Цветные металлы 35…130 9…3
6…3
Менее 3 10
5
2,5 1000
250
62,5 30
8…35 Более 6
6…3
Менее 3 10
5
2,5 250
62,5
15,6 60
К недостаткам метода Бринелля необходимо отнести невозможность испытания металлов, имеющих твердость более НВ450 или толщину менее 2 мм. При испытании металлов с твердостью более НВ450 возможна деформация шарика и результаты будут неточными.
Метод Роквелла основан на том, что в испытуемый образец вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120º или реже закаленный стальной шарик диаметром 1,59 мм. Алмазный конус используют для твердых металлов, а шарик – для мягких. Шарик или алмазный конус вдавливают в испытуемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительно Р равной 0,1 кН (10 кгс), и основной Р . При вдавливании алмаза к нему прилагается общая нагрузка Р, равная 0,6 кН (60 кгс) или 1,5 кН (150 кгс), а при вдавливании – 1 кН (100 кгс). Соответственно этим нагрузкам на индикаторе прибора нанесены шкалы: черные А и С и красные В. Шкалой А пользуются при измерении твердости изделий с очень твердым поверхностным слоем, полученным посредством химико-термической обработки (цементация, азотирование и др.), а также твердый сплавов с твердостью до HRA85. Шкалу С используют при измерении твердости закаленных сталей, обладающих твердостью до HRC67. Шкалой В пользуются при измерении твердости незакаленных сталей, цветных металлов и сплавов, имеющих твердость до HRB100.
Числа твердости по Роквеллу измеряют в условных единицах и определяют по формулам:
при вдавливании алмазного конуса:
HRC = 100 -
при вдавливании шарика:
HRB = 130 - ,
где 100 – число делений шкалы С циферблата индикатора прибора, а 130 – число красных делений шкалы В; h - глубина внедрения шарика (алмаза) под действием предварительной нагрузки; h – глубина внедрения алмаза(шарика) под действием общей нагрузки, мм, замеренная после ее снятия с предварительной нагрузкой, 0,002 – глубина внедрения алмаза (шарика), мм, соответствующая перемещения стрелки индикатора на одно деление.
Чтобы установить на приборе у мягкого металла малую твердость, а у твердого металла – высокую твердость, полученное число делений ( ) вычитается из общего числа делений 100 для шкалы С или 130 для шкалы В. Метод Роквелла отличается простотой и высокой производительностью, обеспечивает сохранение качественной поверхности после испытаний позволяет испытывать металлы и сплавы как низкой, так и высокой твердости, при толщине изделия (слоя) до 0,8 мм. Однако этот метод не рекомендуется применять для сплавов с неоднородной структурой (чугуны серые, ковкие и высокопрочные).
2. Динамический метод.
Шарик бросают на поверхность с заданной высоты. Чем больше высота отскока шарика, тем больше твердость материала. В результате проведения динамических испытаний на ударный сгиб специальных образцов с надрезом (ГОСТ 9454) оценивается вязкость материалов и устанавливается их наклонность к переходу с вязкого состояния в хрупкое.
Вязкость – это свойство материала поглощать механическую энергию внешних сил за счет пластической деформации. Вязкость есть энергетической характеристикой материала, и выражается в единицах работы.
Вязкость металлов и сплавов определяется их химическим составом, термической обработкой и другими внутренними факторами.
Также вязкость зависит от условий, в которых работает металл (температура, скорость нагрузки).
Схема испытания на ударную вязкость:
а) схема маятникового копра
б) стандартная связь с надрезом
в) виды концентраторов напряжения
г) зависимость вязкости от температуры.
Ударная вязкость характеризует надежность материала и его свойство сопротивляться разрушению. Испытание проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров. Образец устанавливают на опорах копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника, который поднимают на определенную высоту.
Согласно ГОСТ 9454 ударную вязкость обозначают KCU, KCV, KCT. КС – обозначение ударной вязкости, третья буква – обозначение типа надреза. V – острый надрез, U – с радиусом скругления, Т – в виде трещины.
3.Испытание на выносливость (ГОСТ 2860).
Усталость – это разрушение материала при повторных сменных по знакам напряжениях, величина которых не превышает границу текучести.
Усталостная прочность – это свойство материала сопротивляться усталости.
Процесс усталости состоит с 3 этапов:
1) появление трещины в наиболее нагружаемой части разреза
2) постепенное распределение трещины
3) зона разрушения, когда разрез уменьшается, а реальное напряжение увеличивается.
Характеристики усталостной прочности определяются при циклических испытаниях, которые называются сгиб при вращении.
Быстрый рост машиностроения требует от технолога знаний, позволяющих ему ориентироваться в вопросах технологии производства любого нового объекта. Эти знания могут быть обеспечены только подготовкой технологов-машиностроителей широкого профиля, глубоко изучивших основы технологии машиностроения и умеющих применить их к заданным производственным условиям.
Перед технологом-машиностроителем возникают довольно сложные задачи, которые он должен решать при построении процессов производства деталей машин. К таким задачам, в частности, относятся: выбор метода выполнения заготовки, выбор варианта механической обработки, оборудования и оснастки, определение размеров заготовки и режимов обработки на всех ее стадиях.
Дисциплина «Базовые технологии» помогает нам обрести именно такие знания.
Список литературы:
1. В. С. Корсаков. «Основы технологии машиностроения», Москва 1965.
2. Б. Л. Беспалов. «Технология машиностроения», Москва 1973.
3. Чарнко Д. В. «Основы выбора технологического процесса механической обработки». Москва 1963.
4. Дриц М. Е. «Технология конструкционных материалов и материаловедение». Москва 1990.
5. Лахтин Ю. М. «Материаловедение». Москва 1980.
6. ГОСТ 1412 – 85.
СКАЧАТЬ
|
Автор: popkanedura | Просмотров: 2784 | Скачали: 3 | Рейтинг: 5.0/ 1 |
Подобные работы:
|
|
|