Сплавы цветных металлов 5 страница

Пример 3. Поковка класса I, масса 2,8 кг. Группа стали М2 и сте­пень сложности СЗ. Определить по таблице допуск на размер заготов­ки 280 мм. Допуск на размер заготовки равен мм (см. табл. 4).

Допуски на внутренние размеры поковок должны устанавливать­ся с обратными знаками, например, если для наружной поверхности диаметром 80 мм установлен допуск то для внутреннего диамет­ра 80 мм допуск будет равен .

Допускаемые отклонения на размеры для отливок из серого чугу­на назначают по ГОСТ 1855-55, для стальных фасонных отливок – по ГОСТ 2009-55 (табл. 5).

Таблица 5

Допускаемые отклонения (±) на размеры чугунных и стальных отливок

(по ГОСТ 1855-55 и ГОСТ 2009-55)

Размеры отливки	Номинальный размер детали
До 50	50 – 120	120 – 260	260 – 500	500 – 800	800 – 1250
	I класс точности
До 120	0,2	0,3	–	–	–	–
120 – 260	0,3	0,4	0,6	–	–	–
260 – 500	0,4	0,6	0,8	1,0	–	–
500 – 1250	0,6	0,8	1,0	1,4	1,4	1,6
1250 –2150	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0
3150 –5000	1,0	1,2	1,5	1,8	2,0	2,5
	II класс точности
До 260	0,5	0,8	1,0	–	–	–
260 – 500	0,8	1,0	1,2	1,5	–	–
500 – 1250	1,0	1,2	1,5	2,0	2,5	3,0
1250 –3150	1,2	1,5	2,0	2,5	2,0	4,0
3150 –6300	1,5	1,8	2,2	3,0	4,0	5,0
	III класс точности
До 500	1,0	1,5	2,0	2,5	–	–
500 – 1250	1,2	1,8	2,2	3,0	4,0	5,0
1250 –3150	1,5	2,0	2,5	3,5	5,0	6,0

К кузнечным напускам относятся штамповочные уклоны, внут­ренние радиусы скруглений, перемычки отверстий заготовки и дру­гие дополняющие припуски. Величину штамповочных уклонов оп­ределяют по ГОСТ 7505-74 (табл. 6).

Таблица 6

Штамповочные уклоны для заготовки (в градусах)

Штамповочное оборудование	Штамповочные уклоны
Внешние	Внутренние
Молоты
Прессы с выталкивателем
Горизонтально-ковочные машины

Допускаемые отклонения от соосности прошиваемых в поковках отверстий к наружным поверхностям определяются по табличным нормативам и не зависят от других допусков, а являются дополнени­ем к ним (табл. 7).

Таблица 7

Допускаемые отклонения от соосности прошиваемых отверстий

к наружным поверхностям, мм

Размер поковки	Поле допуска для класса точности
I	II
До 60	0,5	0,8
60 – 100	0,6	1,0
100 – 160	0,8	1,5
160 – 250	1,2	2,0
250 – 360	1,6	2,5
360 – 500	2,0	3,0
500 – 630	2,5	3,5
630 – 800	3,0	4,0

Допускаемые отклонения от плоскостности, вогнутости, прямоли­нейности (для цилиндрических поверхностей) определяют по таблич­ным нормативам (табл. 8). Допускаемые отклонения на межцентро­вые расстояния в поковках определяют по таблице 9. Предельные отклонения на угловые элементы определяют по таблице 10. Отклонения на радиусы скруглений поковок определяют по таблице 11.

Таблица 8

Допускаемые отклонения от плоскостности, вогнутости, прямолинейности

и по радиальному биению, мм

Размер поковки	Поле допуска для класса точности
I	II
До 60	0,25	0,40
60 – 100	0,40	0,60
100 – 160	0,50	0,80
160 – 250	0,60	1,00
250 – 360	0,80	1,2
360 – 500	1,00	1,5
500 – 630	1,50	2,00
630 – 800	1,80	2,50
800 – 1000	2,00	3,00

Таблица 9

Допускаемые отклонения (±) на межцентровые расстояния, мм

Расстояние между центрами поковки А	Допуски для класса точности
I	II
До 60	0,20	0,30
60 – 100	0,25	0,50
100 – 160	0,40	0,80
160 – 250	0,50	1,00
250 – 400	0,75	1,50
400 – 600	1,20	2,00
600 – 800	1,50	2,50
800 – 1000	2,00	3,00
1000 – 1250	2,50	3,50

Таблица 10

Отклонения на угловые размеры поковок

Длинна угловых элементов L, мм	Допуски для класса точности
I	II
До 25	±1°30¢	±3°00¢
25 – 60	±0°45¢	±1°30¢
60 – 100	±0°30¢	±0°45¢
100 – 160	±0°15¢	±0°30¢
Св. 160	±0°10¢	±0°15¢

Таблица 11

Отклонения на радиусы скруглений, мм (см. эскиз к табл. 10)

Радиусы скруглений поковки R	Допуски для класса точности
I	II
До 3
3 – 6
6 – 10
10 – 16
16 – 25
25 – 40
40 – 60

Выполнение сквозных отверстий и углублений в горячих объем­ных штамповках, изготавливаемых на прессах и молотах, обязатель­но, если оси отверстий или углублений совпадают с направлением движения ползуна пресса или бабы молота. Диаметр углублений или отверстий должен быть большим или равен высоте поковок, но не менее 30 мм.

При изготовлении сквозных отверстий и углублений на горизон­тально-ковочных машинах является обязательным, чтобы оси дан­ных элементов совпадали с направлением движения высадочного ползуна, а диаметры или размеры прошиваемых отверстий и углуб­лений были бы не менее 30 мм, глубина не должна превышать трех диаметров данного отверстия. Обычно глубина отверстий в штампо­вочных поковках составляет не более 0,8 их диаметра.

По принятым размерам, допускам, штамповочным уклонам, ра­диусам скруглений и другим параметрам разрабатывается эскиз заго­товки, который, является исходным для технико-экономических расчетов.

Масса заготовки находится из формулы

,

где – плотность материала, кг/см³; – объем заготовки, см³.

Объем заготовки определяется по плюсовым допускам. Обычно сложную фигуру заготовки условно разбивают на элементарные час­ти (цилиндры, конусы, пирамиды и т. д.) и определяют объемы этих элементарных частей. Сумма элементарных объемов составит общий объем заготовки.

Норму расхода материала на проектируемую деталь определяют, принимая во внимание все потери материала (угар, облой, некрат­ность, на отрезку и т. д.), в зависимости от метода получения заго­товки.

Потери материала на деталь, изготавливаемую из проката, состо­ят из некратности длины проката, торцевой обрезки, прорезки и уда­ляемых опорных концов. Длина торцевого обрезка зависит от разме­ров сечения проката и при резке ножницами обычно составляет (0,3...0,5)∙а, где а – сторона квадрата (диаметр круга). Прорез­ка определяется в зависимости от толщины дисковой пилы или ши­рины резца. Ширина прореза сегментной дисковой пилы диаметром 660 мм – 6 мм, а диаметром 710 мм – 6,5 мм.

Ширина режущей части резца при разрезке проката на станках токарного типа зависит от диаметра заготовки:

Диаметр заготовки, мм ………….....40–60 60–80 80–100 100–150

Ширина режущей части резца, мм ... 3–4 4–5 5–6 6–7

Некратность длины проката определяется исходя из выбранной длины проката и заготовки с учетом потерь от выбранного метода за­готовительного раскроя. При расчете некратности длины проката необходимо стремиться к нулю или минимальным величинам. Средне вероятная расчетная длина некратности при раскрое немереного проката составляет примерно половину длины заготовки.

Некратность в зависимости от принятой длины проката

,

где ­– длина выбранного проката, мм; х – число заготовок, изготавливаемых из принятой длины проката, шт; – длина заготовки, мм; – ширина реза, мм.

Число заготовок, изготавливаемых из принятой длины проката,

,

где – длина торцевого обрезка проката, мм; – минимальная длина опорного (зажимного) конца, мм.

Минимальная длина опорного конца зависит от конструкции тех­нологического оборудования и зажимных элементов приспособле­ния для данного станка. Она должна быть достаточной для создания надежного контакта при уравновешивании опрокидывающего мо­мента (обычно не менее 10–20 мм); ее выбирают в каждом отдель­ном конкретном случае.

Общие потери материала (%) при изготовлении деталей из проката

,

где – потери материала на некратность, %

– потери на торцевую обрезку проката, %

– потери при выбранной длине зажима, %

– потери на отрезку заготовки, %

Отходы при механической обработке металлов по разным видам заготовок от чистой массы деталей в среднем составляют для отли­вок чугунных, стальных, бронзовых 15...20 %; свободной ковки 15...40 %, объемной горячей штамповки 10 %; проката (стали) 15 %.

Коэффициент использования материала, выражающий отношение массы детали к массе заготовки, является основным показателем, ха­рактери-зующим экономичность выбранного метода изготовления заготовок. Коэффициент использования материала с учетом техно­логических потерь

,

где – масса детали по рабочему чертежу, кг; — расход материа­ла на одну деталь с учетом технологических потерь, кг.

Для рационального расходования материала необходимо повы­шать коэффициент его использования, он должен быть не ниже 0,75.

Расход материала на заготовку с учетом технологических потерь определяется по формуле

Годовая экономия материала от выбранного метода получения за­готовки с учетом технологических потерь определяется по формуле

,

где – расход материала на одну деталь при первом методе полу­чения заготовки, кг, – расход материала на одну деталь при вто­ром методе получения заготовки, кг.

Расчет себестоимости выполняется в зависимости от выбранных способов изготовления заготовок. Стоимость заготовки из проката, штамповки и литья определяют в зависимости от расхода материала, массы стружки на деталь, стоимости материала и его технологичес­ких отходов по формуле

где – цена 1 кг материала заготовки, руб.; – цена 1 т отходов материала, руб.

Экономический эффект по использованию материала на годовую производственную программу выпуска деталей без учета технологи­ческих потерь

,

где – расход материала на деталь при первом методе получения заготовки, кг; – расход материала на деталь при втором методе получения заготовки, кг; N – годовой объем выпуска деталей, шт.

Экономический эффект выбранного способа изготовления заготовки в денежном выражении на годовую программу выпуска изделия

,

где – стоимость заготовки, полученная при первом методе, руб.; – стоимость заготовки, полученная при втором методе, руб.

В качестве примера проведем технико-экономический расчет двух вариантов изготовления заготовки: методом горячей объемной штамповки и из проката. Годовой объем выпуска деталей – 180 000 шт. Рабочий чертеж детали – вал (рисунок 5). Материал детали – сталь 45 ГОСТ 1050–88. Масса детали – 10,8 кг. Тип производства – массо­вый (см. табл. 1).

1.НRС 41... 45.

2.Неуказанная шероховатость поверхностей Rа = 12,5 мкм.

3.*Размер для справки

Рисунок 5 – Чертеж вала

Вариант 1. Заготовка из проката. Согласно точности и шерохова­тости поверхностей обрабатываемой детали определяем промежу­точные припуски по таблицам. За основу расчета промежуточных припусков принимаем наружный диаметр 80 f 7 мм.

Обработку поверхности диаметром 80 мм производят в центрах на многорезцовом токарном полуавтомате; окончательную обработку поверхности детали выполняют на круглошлифовальном станке.

Технологический маршрут обработки данной поверхности:

Операция 005. Токарная.

Операция 010. Токарная.

Операция 015. Термическая обработка НRС 41...45.

Операция 020. Шлифовальная однократная.

Припуски на подрезание торцевых поверхностей определяем по табл. 10, а припуски на обработку наружных поверхностей (точе­ние и шлифование) – по табл. 11. При черновом точении припуск на обработку составляет 4,5 мм, при чистовом – 2 мм, а на шлифо­вальную однократную обработку равен 0,6 мм.

Таблица 12

Припуски на чистовое подрезание торцов и уступов, мм

Диаметр заготовки	Общая длина заготовки
До 18	18 – 50	50 – 120	120 – 260	260 – 500	Св. 500
До 30	0,4	0,5	0,7	0,8	1,0	1,2
30 – 50	0,5	0,6	0,7	0,8	1,0	1,2
50 – 120	0,6	0,7	0,8	1,0	1,2	1,3
120 – 300	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,5

Таблица 13

Промежуточные припуски на обработку
наружных цилиндрических поверхностей, мм

Диаметр	Операция	Припуск на диаметр при расчетной длине
До 25	26–63	63–100	100–160	160–250	250–400	400–630	630–1000	1000–1600
До 6	Точение черновое	2,5	2,6	2,5	3,0	3,0	3,5	–	–	–
Точение чистовое	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,1	–	–	–
Шлифование	0,25 0,30	0,26 0,30	0,25 0,30	0,25 0,30	0,3 0,4	0,4 0,4	0,4 0,5	0,4 –	–
6 – 10	Точение черновое	3,0	3,0	3,0	3,5	3,5	3,5	3,5	–	–
Точение чистовое	1,2	1,2	1,2	1,5	1,5	1,5	1,5	2,0	–
Шлифование	0,26 0,30	0,26 0,30	0,26 0,30	0,26 0,30	0,3 0,4	0,4 0,4	–	–	–
10 – 18	Точение черновое	3,0	3,0	3,0	3,5	3,5	3,5	4,0	–	–
Точение чистовое	1,2	1,2	1,2	1,5	1,6	1,6	1,5	2,0	–
Шлифование	0,3 0,3	0,3 0,3	0,3 0,3	0,3 0,4	0,3 0,4	0,4 0,5	0,4 0,5	0,4	0,5
18 – 30	Точение черновое	3,6	3,5	3,6	3,5	3,5	3,5	4,0	5,0	5,0
Точение чистовое	1,6	1,6	1,6	1,5	1,5	1,5	2,0	2,0	2,5
Шлифование	0,3 0,4	0,3 0,4	0,3 0,4	0,3 0,4	0,4 0,4	0,4 0,5	0,5 0,5	0,5 0,6	0,6 0,7
30 – 50	Точение черновое	4,0	4,0	4,0	4,5	4,5	4,5	5,0	5,5	6,0
Точение чистовое	1,6	1,5	1,6	1,5	1,6	2,0	2,0	2,5	2,5
Шлифование	0,4 0,4	0,4 0,4	0,4 0,4	0,4 0,5	0,4 0,5	0,4 0,5	0,5 0,6	0,5 0,7	0,7 0,8
50 – 80	Точение черновое	4,0	0,4	4,0	4,5	4,5	4,5		5,6	6,0
Точение чистовое	1,5	1,5	1,6	1,6	1,6		2,0	2,6	2,5
Шлифование	0,4 0,4	0,4 0,4	0,4 0,4	0,4 0,6	0,4 0,6	0,5 0,6	0,5 0,6	0,6 0,7	0,7 0,9
80 – 120	Точение черновое	6,5	5,6	6,5	6,0	6,0	7,0	7,6	8,5	8,5
Точение чистовое	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,6	2,6	3,0
Шлифование	0,6 0,5	0,6 0,5	0,6 0,6	0,6 0,6	0,5 0,6	0,5 0,7	0,6 0,7	0,5 0,8	0,8 0,9
120 – 200	Точение черновое	6,0		6,0	7,0	7,0	7,5	8,0	9,0	9,0
Точение чистовое	2,0	2,0	2,0	2,6	2,6	2,5	3,0	3,0	3,5
Шлифование	0,5 0,5	0,5 0,5	0,6 0,5	0,6 0,7	0,6 0,7	0,6 0,8	0,6 0,8	0,7 0,9	0,8 1,0

Примечания:

1. В числителе даны припуски для незакаленных деталей, в знаменате­ле – для закаленных.

2. При обработке с уступами припуск назначается по отношению к об­щей длине детали.

3. При закаливании деталей, изготовленных из сталей, подверженных значительным термическим деформациям (например, из стали 45), припус­ки под шлифование следует увеличивать.

Определяем промежуточные размеры обрабатываемой поверхно­сти в последовательности, обратной маршрутному технологическому процессу:

• на токарную операцию 010

D_р•010= D_н + 2z_ш = 80 + 0,6 = 80,6 мм;

• на токарную операцию 005

D_р•005= D_р•010 + 2z₀₁₀ = 80,6 + 2,0 = 82,6 мм.

Расчетный размер заготовки

D_р.з= D_р•005 + 2z₀₀₅ = 82,6 + 4,5 = 87,1 мм.

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-71 (табл. 14) – прокат диаметром 90 мм, – которая обозначается следую­щим образом:

Таблица 14

Горячекатаный прокат по ГОСТ 2590-71, мм

Диаметр	Допускаемые отклонения	Допуск
+	–
Сталь горячекатаная повышенной точности ( Б )
3; 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 9	0,1	0,3	0,40
10; 11; 12; 14; 15; 16; 17; 18; 19	0,2	0,3	0,50
20; 21; 22; 23; 24; 25	0,2	0,4	0,60
26; 27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34; 35; 36; 37	0,2	0,6	0,80
38; 39; 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48	0,2	0,9	1,10
50; 52; 53; 54; 55; 56; 58	0,3	1,0	1,30
60; 62; 63; 65; 67; 68; 70; 75; 78	0,4	1,2	1,60
80; 82; 85; 90; 95	0,5	1,5	2,00
100; 105; 110; 115	0,6	1,8	2,40
120; 125; 130; 135; 140; 145; 150	0,6	2,0	2,60
Сталь горячекатаная круглая обычной точности ( В )
3; 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 15; 16; 17; 18; 19	0,3	0,5	0,80
20; 21; 22; 23; 24; 25	0,4	0,5	0,90
26; 27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 43; 44; 48	0,4	0,75	1,15
50; 52; 53; 54; 55; 56; 58	0,4	1,0	1,40
60; 62; 63; 65; 67; 68; 70; 75; 78	0,5	1,1	1,60
80; 85; 90; 95	0,5	1,3	1,80
100; 110; 115	0,6	1,7	2,30
120; 125; 130; 135; 140; 150	0,8	2,0	2,80

Нормальная длина проката стали обыкновенного качества при диаметре 53…110 мм составляет 4…7 м. Положительное отклонение для диаметра 90 мм равно 0,5 мм (см. табл. 12). Припуски на подрезку торцевых поверхностей заготовки выбираются по табл. 10. Так на обработку двух торцевых поверхностей заготовки из проката припуск составит 2,4 мм.

Общая длина заготовки с учетом припусков на подрезку

где – номинальная длина детали по рабочему чертежу, мм.

Исходя из предельных отклонений, общую длину заготовки ок­ругляем до целых единиц. Принимаем длину заготовки 303 мм.

Определяем объем заготовки: