Технология конструкционных материалов

Критическим называют такой дефект, при наличии  которого использование продукции  по назначению практически невозможно или недопустимо по правилам безопасности. Например, прожог или поры в точке  при сварке обода с диском колеса для бескамерного варианта — критический  дефект, так как колесо невозможно накачать. Прочность сварки стойки поперечной устойчивости меньше 900 кг — тоже критический дефект, так как такая стойка не соответствует правилам безопасности.

Значительным  называют дефект, который существенно  влияет на использование продукции  по назначению и (или) на долговечность, но не является критическим.

Например, наплавка некачественным стеллитом  выпускного клапана снижает долговечность  работы выпускного клапана, но не влияет на безопасность машины.

Малозначительным  называют дефект, который не влияет существенно на использование продукции  по назначению и ее долговечность.

Например, уменьшение размера литого ядра точки  на 15% в середине шва крепления  корпуса воздушного фильтра при  запасе прочности крепления, равном 3, уменьшит его на 15%, что не отразится  на долговечности автомобиля в целом.

Группу  значимости сварных соединений определяет конструктор узла и технолог-сварщик, что отмечается на чертеже узла, в технических нормативных документах или технических условиях на данное комплектующее изделие, а также  на картах сварки по особо важным зонам  сварного узла.

Особо ответственные  узлы, параметры и характеристики продукции, влияющие на безопасность, выделяются в технической документации и транспарантах на рабочем месте  знаком «!». Как правило, такие узлы и параметры подвергают сплошному  контролю на автоматах или средствами активного контроля. Остальные узлы или параметры подвергают выборочному  контролю. Нормы расхода деталей  и узлов на выборочный разрушающий  контроль находятся в пределах 0,01... 1 %, составляются отделом методов  контроля и утверждаются заместителем директора предприятия по качеству.

 

2.1.4. ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Контактную сварку выполняют с  помощью специальных контактных машин. Контактные машины в зависимости  от типа выполняемого на них соединения подразделяют на стыковые, точечные и  шовные. Контактная машина состоит  из трех основных частей: источника  тока, прерывателя тока и механизма  давления.

Электрическая схема контактных машин включает трансформатор, прерыватель тока и  переключатель ступеней мощности (рис.6). Первичную обмотку трансформатора подключают к сети с напряжением 220...380 В; ее изготовляют секционной для изменения числа рабочих витков при переключении ступени мощности. Вторичная обмотка трансформатора состоит из одного или двух витков (вторичное напряжение 1...12 В). Сила вторичного тока составляет  1000...100 000 А.

При изменении  числа витков первичной обмотки  изменяется коэффициент трансформации К:

где ω, и ω₂ - число витков первичной и вторичной обмоток; U₁ и U₂ - соответственно первичное и вторичное напряжения обмотки.

Вторичное напряжение:

где ω₂=1; U₁ - величина постоянная.

Следовательно, для изменения U₂ необходимо изменить число включенных витков первичной обмотки ω₁соответственно, будет изменяться и сила тока.

В процессе сварки приходится периодически, а  чисто и с: весьма большой частотой включать и выключать ток. Для  этой цели применяют прерыватели  тока нескольких типов: простые механические контакторы, электромагнитные, электронные  и полупроводниковые приборы. Механические контакторы применяют главным образом  на стыковых и точечных машинах неавтоматического  действия небольшой мощности. Электромагнитные контакторы применяют для стыковой, точечной и шовной сварки на машинах  малой и средней мощности,

Электронные и полупроводниковые приборы (тиристоры) обеспечивают включение и выключение тока со строго` определенной продолжительностью импульсов тока и пауз. Их применяют для всех типов контактных машин: автоматического действия.

Механизмы давления служат для сжатия заготовок  между электродами машины, они  могут иметь рычажно-педальный, электромеханический  или пневматический привод.

Машины  для стыковой сварки выпускают мощностью 5 ... 500 кВ•А. Стыковые машины мощностью  до 25 кВ•А применяют для сварки сопротивлением: сталей и цветных металлов; мощностью 25 250 кВ•А - для сварки сопротивлением: и оплавлением стальных заготовок большого сечения; мощностью 150 ... 500 кВ•А -для автоматической сварки оплавлением с подогревом.

 

 

 

2.1.5. Расчетная часть

 

1. Площадь сечения:

 

S=S1-S2

S1=3.14*22.5= 1590.43 мм²

S2=3.14*17.5=962.11 мм²

S=1590.43-962.11=628,3мм²

 

2. Сила сварочного тока I (в A):

 

I = F ·  j; где j = 30 A/;

 

I =628,3*30= 18849,6 кА

 

3. Усилия осадки P_OС равны:

 

Р_ОС = р · F;

 

При сварке малоуглеродистой стали удельное давление принимается равным 2 – 5 кгс/мм². Примем среднее значение 3,5 кгс/мм².

 

Р_ОС = 628,3*3,5= 2199,05 кгс.

 

4. Припуск на осадку:

 

С_ос=0,7*+0,07*45=5,64мм

 

5. Время нагрева t_св (в сек) – время прохождения тока через заготовки зависит от плотности тока и площади сечения свариваемого прутка, исходя из полученных данных время прохождения тока составит 2,2 – 4,5 с.

6. Для данных соединений выберем машину МСМ-150.

 

 

 

 

2.2. Часть №2

2.2.1. Общие сведения из теории

 

Холодная штамповка

Обработка давлением один из основных способов получения заготовок и деталей в приборостроении. Широкое применение заготовок и деталей, полученных обработкой давлением, объясняется прежде всего их малой стоимостью, большой производительностью изготовления, малой материалоемкостью, высокой точностью и высоким качеством поверхности.

При обработке давлением происходит частичное или полное изменение  формы заготовки за счет перераспределения  объема под действием внешних  сил. К этому виду обработки относят  горячую и холодную ковку, листовую и объемную штамповку, прокатку, волочение, ротационное выдавливание, штамповку взрывом взрывчатых веществ и газовых смесей, импульсным магнитным полем, электрогидравлическую, эластичными рабочими средами и др. - десятки различных операций.

В основе физической сущности различных  видов обработки давлением лежат общие закономерности, на основании которых возможно управление физическими свойствами деталей и процессом формообразования.

В данной курсовой работе мы в основном будем затрагивать холодную штамповку, а именно три операции: вырубку, пробивку и гибку. Эти операции наиболее часто  применяются во всех основных видах  производства, и являются неотъемлемым этапом работы по изготовлению составных  конструкций любым способом.

 

Анализ технологичности конструкции детали.

Оценка  технологичности детали производится по 2м направлениям: количественная и качественная. Качественная - это  сопоставление элементов конструкции  с рекомендуемыми.

Проведем  качественную оценку технологичности. Размеры детали указаны на чертеже  и изменять их было бы нежелательно, поэтому мы можем лишь выбрать  материал из которого будет выполнена  деталь. Для изготовления детали будет  применяться гибка. При гибке  критерием выбора материала является следующее: минимальный радиус скругления R_min=KS, где S - это толщина материала.

Согласно  чертежу S=3 мм, R=3 мм следовательно

В нашем  случае применяется применяем материал сталь 10.

Количественная  оценка - это подсчет коэффициентов  технологичности конструкции изделий. Данное изделие является составной  частью какого-то другого устройства, и судя по всему оно является деталью  крупносерийного  производства (1<n_p<10, где n_p - число операций на рабочем месте), т.к. может применяться одновременно в нескольких типах изделий.

В конструкции  данного изделия все же есть один недостаток - это зенкование отверстий  под крепеж. Из-за этого кроме штамповки приходится прибегать к еще одному методу изготовления деталей, а именно к мех. обработке.

 

 

2.2.2. Выбор способа получения заготовки и расчеты по раскрою материала.

Данную  заготовку целесообразней всего  получать по следующей технологии:

1. раскрой листа металла
2. проведение формообразования деталей с одной стороны полосы
3. зенкование отверстия
4. выборочный контроль деталей

В начале необходимо вычислить габаритный размер детали в развернутом виде. Ширина известна по чертежу и равна h=18 мм, для определения длины заготовки воспользуемся формулой. В нашем случае r 0,5S, следовательно:

l_з , где - сумма прямолинейных участков, мм; - угол гибки, градусы; , здесь r_i - внутренний радиус гибки, мм; x - коэффициент смещения нейтрального слоя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.7.

 

 

l_з=56+

=62,28 мм

 

В качестве исходного материала возьмем  лист стали размером 3х2000х6000 мм. Детали будут размещены на нем следующим образом (рис.7.). Исходя из этого лист нужно будет вначале разрезать, используя многодисковые ножницы,  на полосы размером 3х116,5х6000. То есть мы будем использовать продольный способ разрезки. В листе уместится 25 таких полосок, а в одной такой полосе будет умещаться 25 заготовок. Значит из одного листа будет получатся 300 заготовок

Из полученных полос заготовки будут вырубаться при помощи штампа. Далее им будет  придана необходимая форма при  помощи гибочного пресса, и одновременно в них будет проделаны отверстия. После этого при помощи сверлильного станка будет произведена последовательная зенковка всех отверстий.

Рассчитаем  К_им - коэффициент использования материала.

К_им=

=0,03

 

2.2.3. Разработка техпроцесса изготовления детали.

1. Подготовить исходный лист дюралюминия.
2. Резка исходного листа на полосы 3х116,5х6000, с помощью многодисковых ножниц.
3. Подготовка исходных полос.
4. Подготовка поверхности инструмента. (пуансона и матрицы).
5. Нанесение технологической смазки на заготовку и инструмент.
6. Вырубка заготовки детали пробивка отверстий, гибка.
7. Удаление изделия и отходов.
8. Промывка деталей.
9. Выборочный контроль с использованием штангенциркуля.
10. Зенкование отверстий на сверлильном станке с использованием зенковки.

 

 

2.2.4. Расчеты усилий: резки заготовки, усилия прижима при вырубке, усилия штамповки, работы при штамповке.

 

Усилие  резки заготовки:

,

где m - число пар ножей, S - толщина, - угол захвата материала дисками, град. (для дисковых ножей 14⁰)

_в= , где P_max - максимальное усилие выдерживаемое деталями. Для стали10 оно равно 20~25 кг/мм², будем брать усредненное значение, т.е. ~22 кг/мм²

=185,85 кг/мм²

 

Усилие  прижима при вырубке:

, где F - площадь детали, а q_пр - табличная величина.

P_пр = 0,8

1008 = 806 кг/мм²

 

Усилия  вырубки:

P_в=LS , где L - длина периметра вырубки, -сопротивление срезу.

Р_в=148

3 25=11100 кг/мм²

 

Усилия  штамповки:

_В, где K_r - коэффициент зависящий от схемы гибки и принимаемый для одноугловой гибки равным 0,2; B - ширина детали, мм; S - толщина металла, мм; _в - предел прочности материала, кгс/мм²

При гибке  с прижимом к усилию гибки прибавляют усилие прижима, равное P_пр =(0,25 ~0,30)Р.

Р=0,2

18 3 22=237 кг/мм²

Итого:

Р_полное=Р_в+Р_пр+Р=11100+806+237=12143,6 кг/м

 

Работы  при штамповке:

А_п = - работа прижима, кгс м

А_n= =10 кгс м

A_p= - работа резания кгс м

А_р= =12,6 кгс м

 

Итого полная работа при штамповке будет равна:

А=А_р+А_п=12,6+10=22,6 кгс м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.5. Выбор оборудования.

 

Для разрезки исходных листов металла на полосы применим многодисковые ножницы, число  пар дисков в которых должно быть равно числу получаемых полос, т.е. они должны иметь 25 пар дисковых ножей. Также необходимо учесть что ножницы должны обеспечивать рабочее усилие 185,85 кг/мм².

Для проведения гибки, вырубки и пробивки отверстий, нам необходим пресс который  бы обеспечивал необходимое усилие в 12143,6 кг/мм². Для этого подойдет самый простейший пресс - кривошипный одностоечный. В промышленности прессы такого рода используются в следующих диапазонах усилий: 10, 16, 25, 40 ... Т. Пресс необходимо подбирать по усилию с запасом, для наших целей подойдет пресс с усилием в 16 Т.