Федеральное агентство по образованию
Архангельский государственный технический университет
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изготовление деталей литьем
Механическая обработка отливок
Методические указания к выполнению
расчетно-графической работы
Архангельск
2009 Рассмотрены и рекомендованы к изданию
методической комиссией механического факультета
Архангельского государственного технического университета
Составители:
А.Е. Алексеев, проф., докт. техн. наук;
В.Н. Потехин, доц., канд. техн. наук;
В.Л. Сытин, ст. преподаватель.
Рецензент
В.Д. Лебедев, доц., канд. техн. наук
УДК 669. 13. 15 + 669. 2. 8. 018
А.Е. Алексеев, В.Н. Потехин, В.Л. Сытин. Технология конструкционных материалов. Методические указания к выполнению расчетно – графической работы. 2-е изд. перераб. и доп. – Архангельск: РИО АГТУ, 2009. – 12 с.
Приведены справочные материалы по проектированию формы и размеров отливок и по выбору схем и параметров режима механической обработки поверхностей отливок.
Предназначены для студентов специальностей 250301.65 – лесоинженерное дело, направление 250300.62 – бакалавры, 250303.65 – технология деревообработки.
Рис.9. Табл.7. Библиогр. 4 назв.
© АГТУ, 2009
1 РАСЧЕТ МАССЫ ДЕТАЛИ
Для определения массы детали необходимо условно разделить деталь на отдельные элементы (цилиндры, конуса, сферы, параллелепипеды, кубы и т.д. Фаски, галтели, скругления, уклоны допускается не учитывать). Определить объемы этих элементов, просуммировать их и результат умножить на плотность сплава – получится масса детали – G
дет
.
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВКИ (ОТЛИВКИ)
Изготовление деталей включает в себя получение заготовки, а затем обработку заготовки на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, строгальных, сверлильных и т.д.), т.е. механическую обработку.
Одним из способов получения заготовок является литье; заготовка в этом случае называется отливкой
. Поверхности отливок, как правило, грубые, с большой шероховатостью и неточные. Для получения точных и чистых поверхностей отливки подвергают механической обработке резанием. При этом режущий инструмент (резец, фреза, сверло и т.д.) срезает определенный слой металла в виде стружки. Толщина слоя металла, который необходимо удалить с заготовки для получения качественной поверхности, называется припуском
z
на обработку поверхности детали.
У детали могут быть поверхности с грубыми требованиями к точности размеров и шероховатости. Эти требования обычно обеспечивают в процессе изготовления отливки, и в этом случае нет необходимости в механической обработке поверхностей. На эти поверхности в ходе проектирования технологического процесса изготовления отливки припуски не назначают.
Поверхности, подвергаемые после литья механической обработке, на чертеже детали
обозначаются символом , с указанием цифр – параметров шероховатости (например, , ). Поверхности, не подвергаемые механической обработке, на чертеже детали
обозначаются символом .
Когда несколько поверхностей детали имеют одинаковую шероховатость или не подвергаются механической обработке, то обозначение их шероховатости наносят не на изображение детали, а помещают в правом верхнем углу чертежа (рисунки 1 и 2). Это означает, что все поверхности, на которых не нанесены обозначения шероховатости или символ , должны иметь шероховатость, указанную перед обозначением ( ).
Рисунок 1
|
Для проектирования отливки по заданному чертежу детали необходимо сделать анализ поверхностей детали: выявить поверхности, которые должны обрабатываться резанием, а какие не обрабатываются – т.е. остаются в состоянии отливки.
На обрабатываемые поверхности припуски назначаются по таблице 1. На необрабатываемые поверхности припуски не назначаются.
Конструкция отливки должна быть простой и удобной для изготовления, иметь обтекаемую форму с плавными сопряжениями частей. Плавный переход от одной поверхности к другой осуществляется с радиусом галтелей 5, 6, 8 мм (R5, R6, R8). Внешние очертания детали следует упростить: уступы высотой 5 мм и меньше не отливаются (спрямляются). Отверстия малого диаметра, канавки, проточки, выемки, пазы, углубления и т.д. проще выполнить обработкой резанием, а не литьем. Минимальный диаметр отливаемых отверстий в стальных отливках составляет 32 мм, а в чугунных – 27 мм.
Припуски на механическую обработку, небольшие отверстия, углубления, выемки, канавки, проточки, пазы и т.д., которые получаются литьем, на эскизе отливки показываются штриховкой (рисунок 3). Размеры канавок, фасок, резьбовых отверстий не показаны, так как они не влияют на процесс конструирования отливки.
3 РАСЧЕТ МАССЫ ЗАГОТОВКИ
По эскизу отливки по аналогии с деталью с учетом припусков определяется масса отливки – G
отл
.
Зная массы детали и отливки, рассчитывают коэффициент использования металла
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ
Для обработки заданной преподавателем поверхности выбрать режущий инструмент, назначить режим резания и рассчитать основное (технологическое) время черновой и чистовой обработки.
Механическую обработку поверхностей отливок обычно разделяют на черновую и чистовую. Параметры режима резания назначают в последовательности: глубина резания– t
, мм, подача – S
, мм/об, скорость резания – V
, м/мин.
При черновой обработке
стремятся снять почти весь припуск, оставляя примерно 0,5 мм на чистовую обработку, за один проход с максимально возможной большой подачей
t
=
z
– 0,5
Подачу S
назначают в зависимости от величины t
по таблице 2. Затем подачу корректируют по паспортным данным станка, выбирая ближайшее значение по таблице 6.
В зависимости от величины t
и S
по таблице 3 выбирается скорость резания Vp
.
По величине Vp
рассчитывают частоту вращения заготовки np
, мин-1
, по формуле
,
где D
– диаметр заготовки, мм.
По паспортным данным станка (таблица 7) выбирается ближайшая меньшая величина n
.
После выбора n
рассчитывается фактическая скорость резания V
, м/мин, по формуле
По выбранному режиму резания рассчитывается основное (технологическое) время – T
0
, мин, по формуле
,
где L
– длина обработки, мм;
,
где l
1
– длина врезания, мм (рисунки 4…9);
l
2
– длина перебега резца, мм (рисунки 4…9);
l
– длина обрабатываемой поверхности, мм.
,
где φ – главный угол резца в плане.
При чистовой обработке
t
определяется частью припуска, оставленной на чистовую обработку,
Величина подачи S
выбирается в зависимости от заданной чертежом шероховатости поверхности по таблице 4 и корректируется по паспортным данным станка по аналогии с подачей при черновой обработке.
Величина скорости резания V
выбирается по таблице 5 и корректируется по паспортным данным станка по аналогии со скоростью резания при черновой обработке.
Величина основного времени T
0
рассчитывается по аналогии с черновой обработкой.
5 СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
Изобразить схему обработки заданной поверхности в соответствии с рисунками 4…9 и заполнить таблицы параметров
режима резания: t
,
S
,
V
,
n
,
T
0
.
| Черновая обработка
|
Чистовая обработка
|
|||||||||
| t
|
S
|
V
|
n
|
T0
|
t
|
S
|
V
|
n
|
T0
|
|
а – чертеж детали; б – чертеж отливки
Рисунок 3
Рисунок 4
Обтачивание цилиндрической по-
верхности на проход проходным
отогнутым резцом
l
2
=
1..5 мм
Рисунок 5
Обтачивание цилиндрической
поверхности до упора проходным
упорным резцом
l
1
=
0,5..2 мм
Рисунок 6
Подрезание торцовой поверх-ности на проход проходным отогнутым резцом
l
2
=
0,5..2 мм
Рисунок 7
Подрезание торцовой поверхности до упора подрезным резцом
l
1
=
0,5..2 мм
|
|
Таблица 1 – Припуски отливок на механическую обработку
В миллиметрах
| Наибольший размер детали |
Положение поверхности при заливке |
Номинальный размер |
||||||
| до 120 |
121 – 260 |
261 – 500 |
до 120 |
121 – 260 |
261 – 500 |
|||
| Чугун |
Сталь |
|||||||
| до 120 |
верх, низ, бок |
5,5 3,5 |
- - |
- - |
6 4 |
- - |
- - |
|
| 121 – 260 |
верх, низ, бок |
6 4 |
6,5 4,5 |
- - |
6,5 4,5 |
7 5 |
- - |
|
| 261 – 500 |
верх, низ, бок |
6,5 4,5 |
7 5 |
8 6 |
7 5 |
8 6 |
9 7 |
|
Таблица 2 – Подачи при черновом точении
| Диаметр детали, мм |
Обрабатываемый материал |
||||||
| сталь |
чугун |
||||||
| Подача S
|
|||||||
| до 3 |
tyle="text-align:center;">св. 3 до 5
|
св. 5 до 8 |
до 3 |
св. 3 до 5 |
св. 5 до 8 |
||
| до 20 |
0,3 –0,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
| св. 20 – 40 |
0,4 – 0,5 |
0,3 – 0,4 |
- |
0,4 – 0,5 |
- |
- |
|
| св. 40 – 60 |
0,5 – 0,9 |
0,4 – 0,8 |
0,3 – 0,7 |
0,6 – 0,9 |
0,5 – 0,8 |
0,4 – 0,7 |
|
| св. 60 – 100 |
0,6 – 1,2 |
0,5 – 1,1 |
0,5 – 0,9 |
0,8 – 1,4 |
0,7 – 1,2 |
0,6 – 1,0 |
|
| св. 100 – 400 |
0,8 – 1,3 |
0,7 – 1,2 |
0,6 – 1,0 |
1,0 – 1,5 |
0,9 – 1,4 |
0,8 – 1,1 |
|
Примечание: верхние пределы подач для меньшей глубины резания,
нижние – для большей
Таблица 3 – Скорость резания при черновом точении
| Глубина резания t
|
Скорость резания V
|
||||||||||||
| 0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
1,0 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
1,0 |
||
| Сталь |
Чугун |
||||||||||||
| 3 |
177 |
159 |
146 |
138 |
132 |
117 |
85 |
79 |
73 |
68 |
64 |
55 |
|
| 4 |
169 |
152 |
141 |
132 |
125 |
112 |
80 |
75 |
68 |
64 |
59 |
52 |
|
| 6 |
- |
141 |
130 |
121 |
115 |
103 |
- |
69 |
63 |
58 |
55 |
47 |
|
| 8 |
- |
132 |
123 |
117 |
111 |
99 |
- |
65 |
59 |
55 |
52 |
43 |
|
Примечания: 1 – при точении резцом с φ = 90° значение V
умножать
на 0,7;
2 – при растачивании отверстий значение V
умножать
на 0,8;
3 – при поперечном точении (подрезании торцов)
значение V
умножать на 0,5;
4 – при точении по литейной корке значение V
умножать на 0,6.
Таблица 4 – Подачи при чистовой обработке при точении
| Значение шероховатости обрабатываемой поверхности |
Обрабатываемый материал |
Подача, мм/об |
|
|
сталь |
0,35 – 0,60 |
| чугун |
0,25 – 0,40 |
|
|
|
сталь |
0,25 – 0,30 |
| чугун |
0,15 – 0,25 |
|
|
|
сталь |
0,12 – 0,14 |
| чугун |
0,10 – 0,12 |
Таблица 5 – Скорость резания при чистовом точении
| Подача S
|
Обрабатываемый материал
|
|
| сталь |
чугун |
|
| Скорость резания V
|
||
| 0,10 |
270 |
122 |
| 0,15 |
247 |
113 |
| 0,20 |
234 |
107 |
| 0,25 |
223 |
103 |
| 0,30 |
216 |
97 |
Примечания: 1 – при точении резцом с φ = 90° значение V
умножать на 0,7умножать на 0,7;
2 – при растачивании отверстий значение V
умножать на 0,8;
3 – при поперечном точении значение V
умножать на 0,5.
Таблица 6 – Значения подач S
станка 1К62
В мм/об
| 0,070 |
0,074 |
0,084 |
0,097 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
| 0,14 |
0,15 |
0,17 |
0,195 |
0,21 |
0,23 |
0,26 |
| 0,28 |
0,3 |
0,34 |
0,43 |
0,47 |
0,52 |
|
| 0,57 |
0,61 |
0,7 |
0,78 |
0,87 |
0,95 |
1,0 |
Таблица 7 – Значения частот вращения шпинделя станка 1К62
В мин –1
| 12,5 |
50 |
200 |
800 |
| 16 |
63 |
250 |
1000 |
| 20 |
80 |
315 |
1250 |
| 25 |
100 |
400 |
1600 |
| 31,5 |
125 |
500 |
2000 |
| 40 |
160 |
630 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 РАСЧЕТ МАССЫ ДЕТАЛИ... 3
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВКИ (ОТЛИВКИ). 3
3 РАСЧЕТ МАССЫ ЗАГОТОВКИ... 5
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ... 6
5 СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ... 7
ЛИТЕРАТУРА
1. Технология конструкционных материалов. Под ред. А.М. Дальского – М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.
2. Данилевский В.В. Справочник молодого машиностроителя. – М.: Высшая школа, 1967. – 848 с.
3. Яковлев Б.Н. Технология конструкционных материалов. Изготовление деталей литьем. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Архангельск: РИО АЛТИ, 1985. – 26 с.
4. Яковлев Б.Н., Беляков В.Я., Орлов Б.Ф. Технология конструкционных материалов. Методические указания к выполнению контрольной работы 4 раздела «Обработка металлов резанием». – Архангельск: РИО АГТУ, 1998. – 7с.
Отпечатано в типографии Архангельского государственного университета.
163007, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17