А. Н. Блазнов Расчет заготовок и режимов обработки при изготовлении изделий литьем, обработкой давлением, сваркой и резанием (стр. 13 из 15)
3) выполнить высадку заготовки из прутка диаметром 55 мм, как в предыдущем способе, затем – прошивку центрального отверстия диаметром 40 мм, с последующей обработкой наружных поверхностей на токарном станке и изготовлением отверстий под болты на сверлильном.
Анализируя предложенные способы изготовления детали с помощью обработки давлением, отметим следующее. Первый способ наиболее прост в осуществлении и распространен на практике, требуется лишь участок механической обработки (токарный и сверлильный станок). Однако большая часть металла при этом пойдет в стружку, т.е. будет низким коэффициент использования материала. Второй способ по сравнению с первым дополнительно требует наличие участка горячей обработки давлением и создания штампа, но имеет выше коэффициент использования материала. Третий способ имеет самый высокий коэффициент использования материала, но требует дополнительно к первому и второму выполнение операции закрытой прошивки, что усложняет и удорожает процесс изготовления единичной детали, имеющей тонкие стенки толщиной 5 мм.
Таким образом, как наиболее простой и рациональный способ обработки давлением выбираем второй, т.е. высадку заготовки диаметром 55 мм на диаметр 95,5 мм с последующей обработкой резанием и высверливанием центрального отверстия. Эскиз заготовки, полученной в результате высадки, приведен на рисунке 6.3.
Для выполнения этого способа необходимо определить объем и длину высаживаемой части заготовки [16].
Объем высаживаемой части заготовки определяем по формуле (2.2):
,в котором объем поковки определяем по эскизу:
.Объем усадки принимаем равным 1,5 %, т.е.
.Потери металла на угар при электронагреве 0,5 % объема заготовки:
.С учетом усадки и угара, не предусматривая отхода на облой, определяем объем высаживаемой части заготовки:
.  Рисунок 6.3 – Эскиз заготовки, полученной с помощью высадки |
По формуле (2.3) определяем длину высаживаемой части
(мм).Длина исходной заготовки-поковки для высадки по формуле (3.4) составит:
(мм).Таким образом, заготовкой для изготовления изделия методом высадки будет являться поковка диаметром 55 и длиной 77 мм. Определяем отношение диаметра и длины высаженной части к диаметру поковки:
, 
.Используя первое правило высадки [16], при таком малом отношении длины высаживаемой части к диаметру поковки можно осуществить высадку плоским пуансоном на свободный диаметр за один ход машины.
Определяем объем и массу поковки:
, 
(кг).Определим (для сравнения) объем и массу заготовки из сортового проката диаметром 95 длиной 52 мм:
, 
(кг).6.3 Выбор заготовок для изготовления детали методом сварки
Сварка является наиболее экономичным способом изготовления штуцеров. Для деталей подобного рода выбираются заготовки с таким расчетом, чтобы их размеры совпадали с размерами готовой детали и после сварки получалось изделие, пригодное к эксплуатации без дополнительной обработки.
Штуцер методом сварки, как правило, изготавливают из двух заготовок сортового проката – трубы и фланца. Фланец изготавливают из листа требуемой толщины или прутка необходимого диаметра, обрабатывая его на токарном станке.
В качестве патрубка выбираем трубу внутренним диаметром 40 мм и толщиной стенки 5 мм. Поскольку в сортаменте отсутствуют трубы требуемого размера, предполагаем специальное изготовление. Для изготовления фланца используем стальной горячекатаный лист по ГОСТ 19903-74 толщиной 12 мм (см. таблицу 3.2).
Возможны два способа сварки трубы с фланцем, показанные на рисунках 6.4а и 6.4б.
Первый способ (рисунок 6.4а) наиболее простой – не требует особой подготовки кромок соединяемых поверхностей для сварки. Диаметр отверстия фланца при этом способе совпадает с внутренним диаметром трубы. Однако на практике он применяется редко, учитывая следующие недостатки: заготовки взаимно не зафиксированы и могут сдвинуться в процессе сварки; в результате нагрева может произойти коробление и перекос заготовок, в результате чего может нарушиться перпендикулярность оси трубы и торца фланца.
Чтобы избежать подобных дефектов, на практике чаще применяют второй способ сварки (рисунок 6.4б). Для такого соединения деталей проводят подготовку и отверстия фланца, и наружного диаметра трубы. Подготовку проводят по той причине, что даже точные холодно- и горячедеформированные трубы имеют отклонения наружного диаметра и овальность, поэтому могут не подойти точно по размеру отверстия фланца. Наружный диаметр обтачивают на 0,5…1 мм; чтобы не снизить прочность стенки трубы, отверстие во фланце выполняют с таким расчетом, чтобы при сборке получался гарантированный зазор от 0,2 до 0,5 мм.
| а | б |
Рисунок 6.4 – Варианты изготовления штуцера методом сварки
Определяем объем и массу заготовок для изготовления сварного изделия по рисунку 6.4б. В качестве заготовок используем трубу диаметром 40х50 мм длиной 47 мм и круг диаметром 95 мм толщиной 12 мм, из которого изготавливаем фланец с отверстием диаметром 48 мм.
(кг).6.4 Расчет режима рационального точения поверхности
отливки
Рассчитаем режимы точения наружной поверхности, изображенной на рисунке 6.2 отливки. Обтачивание производится с диаметра 57 до диаметра 50 при длине обработки 43 мм. Припуск на механическую обработку составляет 3,5 мм.
Расчет выполним по формулам, приведенным в литературе [4,8] и 4.2.
1. По рекомендациям принимаем глубину резания равной припуску, т.е. t=3,5 мм.
2. Рекомендуемое значение подачи для диаметра стальной заготовки 57 мм по таблице 4.1 от 0,3 до 0,4 мм/об. Выбираем значение s=0,34 мм/об по паспорту станка 1К62 (см. таблицу 4.2).
3. Определяем значение скорости резания по формуле (4.1):
,где значения коэффициента и показателей степени определяем по таблице 4.3:
Сυ=350, х=0,15, у=0,35, т=0,2;
значение стойкости режущего инструмента принимаем Т=45 мин.
Тогда
(м/мин).Определяем расчетное число оборотов шпинделя по формуле (4.2):
(об/мин).По рисунку 4.1 принимаем ближайшее меньшее число оборотов по паспорту станка модели 1К62 n=1000 об/мин.
По формуле 4.3 определяем фактическую скорость резания:
(м/мин).4. Определяем тангенциальную составляющую силы резания по формуле (4.4):
.Значение коэффициента и показателей степени определяем по таблице 4.4:
СР=300, х=1,0, у=0,75, n=-0,15;
(Н).5. Рассчитываем мощность, потребную на резание, по формуле (4.5):
(кВт).Мощность, которую должен обеспечить двигатель станка, с учетом к.п.д.:
(кВт).Как видим, потребная мощность меньше мощности по паспорту станка 1К62 (7,73<10), следовательно, процесс резания с подобранными режимами на данном станке осуществить возможно.
6. Определяем крутящий момент, потребный для осуществления процесса резания:
(Н∙м).Имеющийся крутящий момент на шпинделе станка:
(Н∙м).Поскольку станок 1К62 обеспечивает крутящий момент с запасом, Мк.ст.>Мк..р., следовательно, подобранный режим резания оптимальный.