125410 (Расчет технологической детали "Втулка")

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по технологии машиностроения

на тему: Расчет технологической детали ”Втулка”

Содержание

Задание

Введение

1. Служебное назначение и конструкция детали

2. Анализ технологичности конструкции детали

3. Определение типа производства

4. Выбор метода получения исходной заготовки

5. Экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки

6. Расчет припусков на заготовку

7. Выбор и обоснование варианта маршрутного технологического процесса

8. Выбор металлорежущего оборудования и его технические характеристики

9. Аналитический анализ режимов резания

10. Описание операций и расчёт режимов резания

11. Нормирование технологического процесса

12. Определение фактического типа и организационной формы производства

13. Расчёт количества металлорежущих станков на программу

14. Расчёт производственных и вспомогательных рабочих

15. Описание и принцип работы контрольного приспособления

16. Технико-экономические показатели

17. Список используемой литературы

Приложение:

Комплект технологической документации

Введение

Развитию и формированию учебной дисциплины «технология машиностроения» как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий. Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, а, следовательно, и научное их обобщение с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Машиностроительная промышленность является ведущей отраслью, так как это главный потребитель сырья и рабочей силы. От нее зависит материально техническая база и обороноспособность страны. Именно в машиностроении материализуются научно-технические идеи, создаются новые системы машин, определяющие прогресс в других отраслях.

Современный уровень технического прогресса, создание совершенных высокопроизводительных, автоматизированных и высокоточных машин, основанных на использовании новейших достижений науки, требует подготовки высокообразованных инженеров, обладающих глубокими знаниями и хорошо владеющих новой техникой и технологией производства.

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов, экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

Целью данного курсового проектирования является:

• Расширение, систематизация и закрепление теоретических и практических знаний, полученных студентами во время лекционных, лабораторных, практических занятий, а также в период прохождения инженерной производственной подготовки на базовых предприятиях;

• Практическое применение этих знаний для решения конкретных технических, организационных и экономических задач;

• Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной работы;

• Проведение поиска научно – технической информации и работа со справочной и методической литературой, стандартами и нормами;

• Обучение студента краткому изложению сущности проделанной работы, аргументировано объяснять принятые решения при ответах на вопросы.

Курсовой проект является одним из основных этапов подготовки студентов к дипломному проектированию. Основной задачей курсового проекта является разработка технологического процесса механической обработки заготовки на стадии технического проекта для различных видов и типов производства с выполнением ряда технических расчетных работ и технико-экономическим обоснованием принятых решений.

1. Служебное назначение и конструкция детали

Деталь втулка представляет собой полое тело вращения типа «втулка с буртом». Служит как промежуточный элемент для базирования в корпусных деталях подшипниковых опор. Втулка входит в корпусную деталь и дополнительно крепится 4-мя болтами или штифтами через отверстия Ø14мм. Применение втулок в подшипниках скольжения сокращает расход дорогостоящего и обычно дефицитного антифрикционного материала (оловянистые бронзы и баббиты), а также упрощает ремонт, сводя его к замене изношенной втулки новой.

Масса детали составляет 4,65 кг. Габаритные размеры детали 140×128 мм. Из конструктивных особенностей можно отметить наличие: сквозного центрального отверстия Ø40мм по которому перемещается шток; 4-х сквозных отверстий Ø14мм параллельных оси детали; резьбового отверстия М16×2-7Н под , в которое устанавливается манометр для измерения давления; выточки Ø50мм в которую вставляется уплотнительное кольцо; 3-х лысок на фланце; канавки для выхода шлифовального круга.

Допуск на радиальное биение наружной цилиндрической поверхности Ø70d10 относительно базовой поверхности A составляет 0,1 мм. Так как больше специальных требований на чертеже нет, то точность геометрической формы поверхностей и точность взаимного расположения поверхностей детали в пределах допусков на размеры. Наиболее точными поверхностями детали являются: внутреннее цилиндрические поверхности Ø40H8^(+0,039) с шероховатостью Ra=0,4 мкм, Ø50H11^(+0,16) с шероховатостью Ra=3,2 мкм, наружные цилиндрические поверхности 70d10 с шероховатостью Ra=3,2 мкм, 128h12 с шероховатостью Ra=6,3 мкм. Остальные поверхности выполнены по 14-му квалитету с шероховатостью Ra=6,3 мкм.

Соответственно служебному назначению исполнительными поверхностями втулки являются основное отверстие Ø40H8 и соосная ему наружная цилиндрическая поверхность 70d10. Основной конструкторской базой втулки является ось основного отверстия. Основной технологической базой при обработке является основное отверстие, относительно которого обрабатывается точность расположения остальных поверхностей.

В качестве материала для изготовления детали втулка используется конструкционная легированная сталь 40Х ГОСТ 4543-88. Хромистая сталь имеет очень широкое применение. Хром оказывает положительное влияние и является недорогой примесью. Сталь 40Х применяют для изготовления осей, валов, вал-шестерен, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности.

Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-81. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 13663-68.

Заменитель: стали 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Таблица №1 Химический состав стали 40Х

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.80-1.10
Сера (S), не более	0.035

Таблица №2 Механические свойства стали 40Х

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	0,2, МПа	B, МПа	5, %	, %	KCU, Дж/м2	HB
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло	25	780	980	10	45	59	-
Поковки. Нормализация. КП 245	500-800	245	470	15	30	34	143-179
Поковки. Нормализация. КП 275	300-500	275	530	15	32	29	156-197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275	500-800	275	530	13	30	29	156-197
Поковки. Нормализация. КП 315	<100	315	570	17	38	39	167-207
Поковки. Нормализация. КП 315	100-300	315	570	14	35	34	167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315	300-500	315	570	12	30	29	167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315	500-800	315	570	11	30	29	167-207
Поковки. Нормализация. КП 345	<100	345	590	18	45	59	174-217
Поковки. Нормализация. КП 345	100-300	345	590	17	40	54	174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345	300-500	345	590	14	38	49	174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	<100	395	615	17	45	59	187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	100-300	395	615	15	40	54	187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	300-500	395	615	13	35	49	187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440	<100	440	635	16	45	59	197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440	100-300	440	635	14	40	54	197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490	<100	490	655	16	45	59	212-248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490	100-300	490	655	13	40	54	212-248

Таблица №3

Механические свойства стали 40Х при повышенных температурах

t испытания, °C	0,2, МПа	B, МПа	5, %	, %	KCU, Дж/м2
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С
200	700	880	15	42	118
300	680	870	17	58
400	610	690	18	68	98
500	430	490	21	80	78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
700	140	175	33	78
800	54	98	59	98
900	41	69	65	100
1000	24	43	68	100
1100	11	26	68	100
1200	11	24	70	100

Таблица №4

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	0,2, МПа	B, МПа	5, %	, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 850 °С, вода
200	1560	1760	8	35	29	552
300	1390	1610	8	35	20	498
400	1180	1320	9	40	49	417
500	910	1150	11	49	69	326
600	720	860	14	60	147	265

Таблица №5 Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	0,2, МПа	B, МПа	5, %	, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200	490	655	15	45	59	212-248
201-300	440	635	14	40	54	197-235
301-500	345	590	14	38	49	174-217

Таблица №6 Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	743
Ac3	815
Ar3	730
Ar1	693
Mn	325

Таблица №7 Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-25	-40	-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 650 С.	160	148	107	85
Закалка 850 С, масло. Отпуск 580 С.	91	82	-	54

Таблица №8 Предел выносливости

-1, МПа	-1, МПа	n	B, МПа	0,2, МПа	Термообработка, состояние стали
363	-	1Е+6	690	-	-
470	-	1Е+6	940	-	-
509	-		960	870	-
333	240	5Е+6	690	-	-
372	-	-	-	-	Закалка 860 С, масло, отпуск 550 С.

Таблица №9 Физические свойства

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132	-
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50	-
Плотность, pn, кг/см3	7850		7800	-	-	7650	-	-	-	-
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	-
Уд. Электросопротив-ление (p, НОм · м)	278	324	405	555	717	880	1100	1330	-	-
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0	-	-
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664	-	-

Технологические свойства:

— Температура ковки: начала 1250 °С, конца 800 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

— Свариваемость: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.

— Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при НВ 163-168, _B = 610 МПа K_{ тв.спл.} = 0.20, K_{ б.ст.} = 0.95.