Заготовка болта

В ряде случаев  эти же болты могут быть изготовлены  и холодной штамповкой, но с обязательным отжигом исходного металла. Высокопрочные  болты из среднеуглеродистых и легированных сталей (классы прочности 8.8, 10.9 и 12.9, 14.9) изготовляются с закалкой и отпуском.

 

 

2.2 Анализ  технических условий на изготовление  детали.

При изготовлении детали используется инструменты и  оборудование: токарная обработка, станок 1К62, резец Т15К6, резец Р9, резец 2103-0057 ВК8, угломер тип 1-2, штангельциркуль ШЦ-1-0-125. Термическая обработка, электропечь СНО 6.12.4/10, термопара ТПП, щипцы, бак закалочный.

Расчет  режимов выполнения операций.

Токарная  обработка.

Определим припуск  на обработку в мм. по формуле /1/.

h₀=(D-d)/2,

где D и d – диаметр детали до и после токарной обработки, мм.

h₀=(19-10)/2=4.5 мм.

Глубина резания t=1.5 мм., при протачивании поверхности. Вычислим число проходов по формуле /1/.

J= h₀/t=4.5/1.5=3,

Подача при  протачивании поверхности В S=0.5 мм/об.

Находим фактическую  скорость резания, м/мин:

,

где п_ф=960 об/мин.

м/мин.

Определим припуск  на обработку, в мм.

h₀=(10-8)/2=1 мм.

Глубина резания t= 1 мм, при протачивании поверхности А.

Вычислим число  проходов.

J=1/1=1

Подача при  протачивании поверхности А S=0.5 мм/об. Находим фактическую скорость резания, м/мин

м/мин.

При нарезании  резьбы на станке 1К62 применяем резьбовой  резец. Подача при нарезании резьбы S=1.5 мм/об. Число проходов j=2. Скорость при нарезании резьбы V_ф=5.2 мм/мин.

 

3 Проектирование  технологического процесса изготовления  детали (продолжение).

3.1 Анализ  технологичности конструкции детали.

Изучение чертежа  детали является первым ответственным  шагом  в проектировании технологического процесса. Сначала по геометрическим проекциям определяется  конфигурация детали. Затем изучают размеры, требуемую точность обработки и взаиморасположение поверхностей. Этот анализ дает возможность составить представление о методах обработки, выявить конструкторские базы и наметить последовательность механической обработки.

 

Рисунок 1. Конструктивные параметры детали.

 

  Технологичность детали [1]

Данная деталь – «болт», выполнен в виде ступенчатого цилиндрического стержня, на одном конце которого предусмотрена метрическая резьба с крупным шагом, а на другом поперечная торцевая канавка глубиной 3 мм. При этом ступенчатость болта начинается от максимального до минимального диаметра. На наибольшем диаметре детали выполнены две небольшие фаски. Резьбовая часть предусмотрена получить на наименьшем диаметре 16 мм, длина которой должна быть 45 мм. По анализу детали видно, что для ее изготовления нет особых требований к шероховатости и точности поверхности.  Также ознакомившись с чертежом детали, выяснили, что деталь изготовлена из материала Сталь45 по ГОСТ 1050-88.

Общие положения  технологического процесса проектируют  и оформляют в соответствии с  требованиями стандартов 3.1118-82 и ЕСТД. Формы и правила оформления маршрутных карт, 3.1103-82 и ЕСТД. Основные надписи, 3.1407-86 и ЕСТД. Формы и требования к заполнению и оформлению документов на технологические процессы (операции), специализированные по методам сборки и др.

При проектировании технологического процесса на изготовление разработана следующая документация: ремонтный чертеж детали, маршрутные карты, операционные карты, карты эскизов.

Исходные данные для проектирования технологического процесса на изготовление деталей.

Требуется изготовить один специальный болт из стали 30 (ГОСТ 1050-74). Масса заготовки 0.1 кг., а масса готового болта 0.08 кг.

Термическая обработка.

При термической обработке  предлагается произвести закалку поверхности  А. Закалка – термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла  выдержке и последующем быстром охлаждении.

При термической операции предлагаются следующие режимы закалки:

а) Температура нагрева  детали Т=620-650^оС

в) Температура нагрева  печи должна быть на 10-30 ^оС выше, чем температура нагрева детали под закалку.

с) Контроль температуры нагрева осуществлять при помощи термопары ТПП.

При охлаждении детали использовать бак закалочный и щипцы. Температура  охлаждающей жидкости (вода) Т=20-21 ^оС. скорость охлаждения 10.6 ^оС/сек. Твердость детали 250 НВ.

Технические нормы времени  находим по формуле / 1 /.

Т_н=Т_о+Т_b+Т_доп+Т_пз/N_шт, 

где Т_о – основное время;

Т_b – вспомогательное время;

Т_доп – дополнительное время;

Т_пз – подготовительно-заключительное время, ч.

При протачивании поверхности  В основное время находят по формуле:

,

где d – диаметр обрабатываемой детали, мм;

L – длинна обрабатываемой поверхности, мм;

i – число проходов;

V – фактическая скорость резания, м/мин;

S – подача, мм/об.

Вспомогательное время Т_b=0.9 мин.

Дополнительное  время определяем по формуле:

,

где К=7…9%;

Т_оп=Т_b+T_o.

При протачивании поверхности А основное время равно:

Вспомогательное время Т_b=0.38 мин.

Дополнительное  время Т_доп=0.036 мин.

Основное время  при нарезании резьбы находим  по формуле:

,

Вспомогательное время Т_b=0.042 мин.

Дополнительное  время Т_доп=0.009 мин.

Основное время  при проточке фаски 2 Т_о=0.69 мин., Т_b=0.43 мин., Т_доп=0.1 мин.

Основное время  при проточке фаски 3 Т_о=0.86 мин., Т_b=0.57 мин., Т_доп=0.13 мин.

Затраты подготовительно-заключительного времени Т_пз=10 мин.

Т_н=2.659+2.8+0.946+10/1=16.405 мин.

Расчет норм времени при термической обработке.

Продолжительность нагрева детали 32 минуты. Время охлаждения 0.96 минуты. Затраты подготовительно-заключительного времени Т_пз=7 мин.

Т_н=32+0.96+7=39.96 мин.

 

3.2 Выбор  и экономическое обоснование  метода получения заготовки.

Выбор прогрессивного вида заготовки и рационального  способа его получения является одним из ответственных моментов проектирования технологического процесса. Вид заготовки и ее размеры влияют на характер начальных операций и его экономичность. Рациональная заготовка обеспечивает повышение  точности и качества детали, снижение  трудоемкости и изготовления, сокращение потребного количества станочного оборудования и режущего инструмента, что снижает себестоимость детали.

Выбор вида заготовки  и метода ее изготовления зависит  от следующих факторов:

- материала детали и  его механических свойств;

- конструктивной формы  детали и ее размеров;

- масштаба производства;

Так как деталь простая  по своей форме и не имеет особых требований к твердости точности и шероховатости поверхности, то для ее изготовления в качестве заготовки выбираем прокат горячекатаный из стали 45 по ГОСТ 1050- 88. Заготовка получается выдавливанием из прокатных станов в горячем состоянии.

Материал детали сталь 45 качественная калиброванная сталь  имеет плотность g = 7,8 · 10 кг/м. Хорошо подвергается резанию и обладает стойкостью к усадочным трещинам, хорошей коррозионной стойкостью.

Расчет размера заготовки

Рисунок 2. Эскиз заготовки.

 

 мм;

 мм;

Расчет объема заготовки

Расчет массы  заготовки:

 кг;

Расчет объема детали:

Расчет массы  детали:

 кг;

 

Рисунок 2.1. Эскиз детали.

;

Вывод: На основании  расчета К_ИМ = 53 % и исходя из конструкции детали, считаю что деталь – технологична.

 

4 Проектирование технологического процесса изготовления детали (продолжение).

4.1 Обоснование последовательности выполнения операций   изготовления детали и выбора баз.

 Металл, предназначенный для штамповки, должен иметь чистую и блестящую поверхность, свободную от окалины, жировых и других загрязнений, я содержать прочно удерживаемую на поверхности технологическую смазку.

Подготовка  поверхности заготовки включает операции: очистку поверхности от окалины, жировых и других загрязнений; нанесение под смазочного слоя (носителя смазки); нанесение технологической смазки.

Прокат или  термически обработанный металл имеет  на поверхности окисную пленку —  окалину, которая должна быть удалена  для предупреждения преждевременного износа технологического инструмента  и получения чистой и точной заготовки. Основным способом удаления окалины с заготовок, предназначенных для холодной штамповки болтов, является травление. Травление углеродистых сталей производят главным образом в растворе, содержащем 8—20% серной кислоты, при температуре 50—80°С в течение 10—120 мин, или в концентрированной соляной кислоте при 20— 30° С в течение 5—30 мин. Продолжительность травления зависит от марки стали, диаметра и состояния поставки (прутки, бунты) металла и концентрации раствора. Травление меди, латуни Л63, Л62 производят в растворе, содержащем 3—10% H2S04 при температуре 20—40° С.  Травление алюминиевых сплавов проводят в растворе с 5—10% едкого натра и c последующим погружением в раствор с 10—15% азотной кислоты (пассивированием). После травления для удаления травильного шлама и кислоты металл промывают в горячей и холодной воде. Промывка стальных заготовок в горячей воде производится при температуре 50—70° С в течение 1—2 мин, холодная промывка осуществляется водой под давлением 5—7 атм. в течение 1—2 мин.

Для нейтрализации  остатков серной кислоты и уменьшения коэффициента трения при калибровке и холодной штамповке металл подвергается известкованию в растворе, содержащем 3—5% извести (СаО), при температуре 100°  С (2—3 погружения). Допускается выработка раствора до концентрации СаО 0,5— 1%. На поверхности металла должна быть сплошная пленка извести. Нейтрализацию кислоты можно производить в водном растворе мыла с концентрацией 0,5—0,8 г/л при температуре раствора 70—80° С в течение 2—3 мин. После нейтрализации с целью предупреждения коррозии металл подвергается сушке при температуре 100—120° С в течение 15—20 мин.

Для повышения  надежности сцепления смазки с деформируемым  металлом заготовку целесообразно  покрывать под смазочным слоем. Под смазочное покрытие способствует снижению трения при штамповке и повышает стойкость штампового инструмента. Особенно эффективно, применение под смазочного слоя при штамповке болтов с редуцированием стержня.

Нанесение под смазочного слоя производится перед волочением или после волочения (перед штамповкой). Наибольшее распространение получило нанесение под смазочного слоя перед волочением, так как при этом слой носителя смазки получается более равномерным по толщине и надежно сцепленным с основным металлом.

 Заготовки из углеродистых и низколегированных сталей чаще всего подвергают фосфатированию. Фосфатирование заключается в обработке металла в 2,5— 3%- ном растворе кислой фосфорнокислой соли цинка, температура раствора 60—80° С. Продолжительность фосфатирования равна 5—15 мин. Фосфатный слой может деформироваться без разрушения вместе с основным металлом. Фосфатное покрытие действует как непрерывный разделяющий слой между контактными поверхностями инструмента и заготовки, уменьшая трение, предотвращая налипание металла на инструмент и хорошо удерживая смазочное вещество. Фосфатирование в 1,2—1,3 раза снижает усилия деформирования. Процесс подготовки металла с нанесением фосфатного слоя состоит из следующих операций: 1) травление при фосфатировании волоченого металла — обезжиривание); 2) промывка водой; 3) Фосфатирование; 4) промывка водой; 5) известкование или омыление; 6) сушка.

 Фосфатное  покрытие считается качественным, если после волочения сохраняется  зеркальный цвет (от черного до  серого), при этом чем темнее  цвет волочения, тем лучше покрытие.

При подготовке поверхности заготовок из нержавеющих  сталей (12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и др.) вместо фосфатирования используют известково-солевое  покрытие. Оно не требует дополнительных операций для химического разрушения пленки, образующейся на поверхности нержавеющей стали в процессе травления (пассивирования), и позволяет работать на высоких скоростях при волочении. Нержавеющие и жаростойкие стали подготавливаются к штамповке по следующей технологии: 1) травление, 2) промывка в горячей воде, 3) пассивирование, 4) промывка в горячей воде, 5) нанесение известково-солевого покрытия, 6) сушка, 7) калибровка.

Известково-солевое  покрытие имеет существенные недостатки. Поваренная соль ускоряет процесс коррозии металла, в сырую погоду впитывает влагу и затрудняет процесс волочения. Кроме того, известь очень пылит, засоряет воздух и помещение цеха и тем самым ухудшает условия труда. При подготовке к штамповке нержавеющих сталей может применяться омеднение. На Дружковском метизном заводе омеднение металла, идущего на холодную штамповку болтов (с редуцированием стержня); производится по следующей технологии: а) травление; б) промывка в горячей и холодной воде; в) омеднение; г) промывка в холодной воде; д) нейтрализация (известкование); е) сушка.