Материаловедение. Технология конструкционных материалов

t = 2,2Ö19,64 =9,7 (с).

         Расчетный напор зависит от размеров отливки, верхней опоки расположения питателей и должен быть минимальным, но достаточным для предупреждения брака отливок по недоливу:

Н_р =(Н_ст – h_b/2h_o)×10³,м;

где Н_ст – максимальный напор, мм (высота верхней опоки);

       h_b – высота над уровнем питателей, мм;

  h_o – полная высота отливки, мм.

Н_р =(119,3 – 59,3/2×91,4)×0,001 =0,118 (м).

    

         Теперь находим суммарную площадь питателя:

 SFmin = 19,64×10⁶/7,3×10³×9,7∙ 0,4Ö2×9,83×0,118 = 455,95 (мм²).

        Площадь каждого питателя равна:

  F_пит = SF_min/2; F_пит =455,95/2 =227,975 (мм³).

         Площади остальных элементов литниковой системы определяются из следующих соотношений для чугунных отливок: F_ст: F_шл: F_пит = 1,15:1,1:1,0

F_ст = F_пит×1,15; F_ст = 227,975×1,15 =262,17 (мм²);

F_шл = F_пит×1,1; F_шл =227,975×1,1 =250,77 (мм²).

         После размеров элементов литниковой системы необходимо выбрать их конструкции. Литниковая чаша правильной формы тормозит металл по пути в форму, успокаивает потоки, улавливает шлаки и содействует выделению газов из металла в момент заливки. Внутренние размеры чаши устанавливаются из следующих соотношений: B =3d_ст; h = 0,7b; l =1,6b, где l,B,h – длина, ширина и высота чаши; d_ст – диаметр стояка в нижней части.

         Диаметр стояка определяется по формуле:

d_ст =Ö4×F_ст/p ; d_ст = Ö4×262,17/3,14 = 18,27 (мм).

B =3×18,27 =54,81 (мм); h =0,7×54,81 =38,367 (мм); l =1,6×54,81 = 87,696 (мм).

         Сечения питателей и шлакоуловителей имеют форму равнобедренной трапеции. Определим их размеры по таблице: h =4мм; А =29мм; B =33мм [18].

         2.6.3 Разработка чертежа литейной формы в разрезе

         Чертеж литейной формы в разрезе показан на чертеже 2.5.

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Определение  массы стержня и формовочной  смеси

     Массу стержня определяют по формуле: Q =V₁×r₁,кг, где V – объем стержня, м³; r –плотность металла, кг/м³ (r =1700 кг/м³).

     Для расчета объема стержня  разобьем его на три части:  одну цилиндрическую и две конических. Объем цилиндрической части находим по формуле V_ц =pR²h, а объем конической части находим из разности объемов по формуле V_к =        = ph/3 (R² + R∙r + r²).После того как найдем объемы всех частей, сложим и получим объем стержня: V_ст = V_а+V_в+V_с = (V1 +V2+Vс) = 3,14×0,02/3∙(0,134² + + 0,134∙0,063 + 0,063²) + 3,14×0,035/3∙(0,134² + 0,134∙0,06 + 0,06²) +                            + 3,14×0,134²×0,052 = 0,0046 (м³);

Q = 0,0046×1700 = 7,82 (кг).

        Массу формовочной смеси определяют как произведение плотности формовочной смеси на разность объемов опок и объема, занимающего отливкой, стержнем и литниковой системой: Q₄ =(V₃ – (V+V₁+V₂))×r₂, кг;

где – V,V₁,V₂,V₃ – объемы отливки стержня, литниковой системы и опок, м³;

r₁ – плотность уплотненной формовочной смеси; r₂ =1700 кг/м³.

     Объем  литниковой системы состоит из объемов питателя, шлакоуловителя, стояка, литниковой чаши и выпоров. V₂ =0,00078 (м³).

Q₄ =(0,05 –(0,00269+0,0046+0,00078))×1700 = 70,9 (кг).

 

    2.8 Оценка технико-экономической эффективности

         Одним из наиболее важных показателей технико–экономической эффективности технологического процесса, позволяющих оценить его совершенство, является удельный расход жидкого металла на получение отливки с учетом потерь на литниковую систему.

         Удельный расход жидкого металла определяется по формуле:

К = (Q/Q+Q₂)×100%;

где Q₂ –масса литниковой системы, определяющая из выражения Q₂ =V₂×r, кг

Q₂ =0,00078×7300 =5,694 (кг); К =(19,64/19,64+5,694)×100% =77,5%

         Вывод: среднее значение удельного расхода чугуна в машиностроении составляет 75%. В данной работе, при расчетах удельный расход чугуна составил 77,5%, что чуть больше 75%, это показывает, что процесс достаточно эффективен [14].

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ  ОБРАБОТКЕ ОТЛИВОК ДЛЯ МАШИН ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

 

         3.1 Выбор режущего инструмента

Из анализа чертежа определено, что обрабатываемая поверхность  внешняя цилиндрическая. Длина обработки поверхности 80мм. Для обработки этой поверхности выбирается проходной резец. Геометрические параметры заточки режущей части и материал режущей части выбирается в зависимости от условий резания по таблице 6,7,8. Материал режущей части  - твердый сплав   ВК 6.    Геометрические       параметры          режущей    части резца:                       g = 8º ; a =10°;l =0°; j  =60…75°; j₁ =5…10°.

     g –главный передний угол, оказывающий большое влияние на процесс режима резания - с увеличением этого угла, уменьшается деформация срезанного слоя, снижается усилие резания и расход мощности.

    a – главный задний угол, уменьшает трение между задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, уменьшает износ инструмента, увеличение угла снижает прочность режущего лезвия.

     l – угол наклона режущего лезвия влияет на направление схода стружки, с увеличением его качество обработанной поверхности ухудшается, усилие резания увеличивается.

     r - радиус при вершине резца уменьшает шероховатость обработанной поверхности.

     j – главный угол в плане, влияющий на чистоту обработанной поверхности и на износ инструмента.

     j₁ – вспомогательный угол в плане, влияющий на шероховатость поверхности – с уменьшением угла шероховатость поверхности уменьшается,   одновременно   увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

 

         3.2 Выбор подачи

         Подача S – величина, перемещения режущей кромки резца в направлении движения подачи в единицу времени или за один оборот заготовки.

         При черновой обработке величина подачи выбирается, возможно, большей с учетом допускаемой прочности режущего инструмента и механизма подачи станка, технологических условий обработки.

         При чистовой обработке выбор подачи согласовывается классом точности и чистотой обработанной поверхности. Подача выбирается по таблицам и равна S =0,65…0,70мм/об, при радиусе в вершине резца r=1,5мм.

     Выбранная  подача проверяется по паспортным  данным станка 1А62 (таблица 13) s =0,65мм/об.

 

         3.3 Определение скорости резания

         Скорость резания расчетным путем определяется по формуле: V_p=C_v×K_v/T^m×t^xv×S^yv; где C_v – коэффициент влияющий на скорость резания; m, x_v,y_v –степенные показатели выбираются по таблице ,

C_v =243, x_v =0,15, y_v =0,4, m =0,20;

Т – стойкость инструмента, Т =60мин;   

K_v – поправочный коэффициент, который определяется, как произведение частных коэффициентов, определяемых по таблице [15].

K_v = К_m×К_j×К_r×К_g×К_l;

где К_m – поправочный коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на скорость резания, К_m=(190/HB)^1,25 =(190/220)^1,25 =0,83;

      К_j –поправочный коэффициент, учитывающий угол на скорость резания, К_j =0,86;

       К_r – поправочный коэффициент, учитывающий радиус при вершине r=2мм на скорость резания К_r =1,0;

     K_g – поправочный коэффициент, учитывающий влияние сечения резца на скорость резания при сечения 16x25 К_g =0,97;

     К_l – поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала режущей части на скорость резания.

К_v =0,83×0,86×1,0×0,97×1,0 =0,692;

V_p =(243/60^0,2×1,1^0,15×0,65^0,2)×0,692 =79,66 (мм/мин).

         Определяем частоту вращения шпинделя:

n_p =1000×V_p/p×d, об/мин;

где d – диаметр обрабатываемой поверхности мм, d =80мм.

n_p =1000×79,66/3,14×80 = 317,1 об/мин.

         Полученная расчетная частота вращения шпинделя, корректируется по паспортным данным станка с условием n_g £ n_p по таблице , n_g =305 об/мин.

         Тогда действительная скорость резания равна:

V = pdn_g/1000; V =3,14×80×305/1000 = 76,61 мм/мин.

 

         3.4 Определение силы резания

         Сила резания подсчитывается по формуле:

P_z =C_pz ×t^x ×S^y ×V^z ×K_p, кгс [15];

где C_pz, x, y, z – коэффициенты определяемые по таблице ;

     C_pz =92, x =1,0, y =0,75, z =0;

     К_р – общий коэффициент; K_р = К_mр×К_jр×К_rр×К_gр;

где К_mp – поправочный коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на силу резания, К_mp =(HB/150)^0,4 = (220/150)^0,4 =1,16;

     К_jр – поправочный коэффициент, учитывающий влияние угла j на силу резания, К_j =0,92;

     К_gр – поправочный коэффициент, учитывающий влияние угла g на силу резания,  К_g =1,0;

     К_rp – поправочный коэффициент, учитывающий влияние радиуса r при вершине на силу резания, К_r =1,0;

К_р = 1,16×0,92×1,0×1,0 =1,06;

P₂ =92×0,5¹×0,2^0,75×76,61⁰×1,06 =14,58 (кгс).

   

         3.5 Определение мощности резания

         Мощность резания определяется по формуле:

N_p =P₂×V_a/60×75×1,36 (кВт);

N_p =14,58×76,61/60×75×1,36 =0,18 (кВт).

         Проверяем по мощности станка на шпинделе:

N =N_cт×h, кВт;

где  N_ст – мощность привода станка, N_ст =7,8 кВт;

     h -КПД станка, h =0,75

N =7,8 ×0,75 =5,87 (кВт); 5,85>0,18 кВт.

    

         3.6 Определение машинного времени

Т_м =L×i/n×S

     где L – расчетная длинна; L = l + а +  b;

     а –величина резания; y =t×ctgj =0,18;

     b – перебег резца; d =1…3мм;

     n – число оборотов шпинделя;

     S – принятая величина подачи;

     i – число проходов; i =9,2.

L =80 + 0,18 + 2 = 82,18 (мм)

Т_м =82,18×9,2/305×0,65 = 3,81 (мин) [15].

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

         Настоящая курсовая работа по учебной дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» посвящается решению технологических задач по трем разделам:

Раздел 1 Обоснование  выбора материала и технологии термической 

                обработки деталей машин лесного комплекса.

Раздел 2  Разработка технологического процесса изготовления отливки в

                 разовой форме для деталей машин лесного комплекса.

Раздел 3  Определение режимов  резания при механической обработке

                 отливок для деталей машин лесного комплекса.

     Из технического задания  по разделу «Материаловедение»  определено две задачи:

     1 Обосновать выбор материала для изготовления картера шестерен двигателя СМД-14Б трактора ТДТ-55     

   2 Разработка технологии получения отливки картера шестерен двигателя СМД-14Б трактора ТДТ-55

         На основе анализа условий работы картера шестерен трактора ТДТ-55, обоснована целесообразность, применение чугуна СЧ 18 для изготовления картера распределительных шестерен двигателя СМД-14Б трактора ТДТ-55.

         Первичная заготовка должна быть получена методом литья в песчаную форму. Отливки необходимо подвергнуть отжигу по режиму: нагрев до температуры 500...600°С, выдержка, охлаждение с печью.  Контроль температуры в печи следует осуществлять с помощью термоэлектрического пирометра с использованием термопар ТХК–040Т. Контроль твердости после ТО проводится по методу Бринелля.

          Из второго раздела технического задания определена одна задача: разработать технологический процесс изготовления отливок в разовой форме для шкива тормозной лебедки трактора ТДТ-55.

         Технико – экономическая эффективность составила 77,5%, при этом масса отливки 19,64кг, масса стержня равна 7,82кг, масса формовочной смеси равна 70,9кг.

         Из третьего раздела определена одна задача: рассчитать режимы резания при механической обработке отливок для тормозного шкива редуктора автогрейдера.

         Для обработки заданной цилиндрической поверхности выбран проходной резец из твердого сплава ВК6, принятая подача равна 0,65 мм/об, скорость резания равна 76,61 мм/мин, сила резания равна 14,58 кгс, мощность резания равна 0,18 кВт, машинное время, требуемое для всего технологического процесса 3,81 мин.

                    

 

 

 

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

     1 Дальский А.М. Технология конструкционных материалов / А.М. Дальский, В.П. Леонтьева – М.: Машиностроение, 1985 – 448 с.

     2 Лахтин  Ю.М. Материаловедение / Ю.М Лахтин, В.П. Леонтьева – М.: Машиностроение, 1990 –528 с.