4. Разработка технологии получения заготовки «коронная шестерня» обработкой давлением и резанием
4.1. Разработка и описание вариантов маршрутной технологии получения заготовки «Коронная шестерня»
На выбор способа получения заготовки оказывают влияние программа выпуска (или тип производства: индивидуальное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное, массовое), стоимость материала, себестоимость получения заготовки, себестоимость последующей обработки резанием и другие факторы. Критериями выбора получения заготовки могут служить требования к качеству и возможности обеспечения качества заготовок, а также себестоимость производства детали с учетом стоимости заготовки. В каждом конкретном случае эта задача решается на основании тщательных расчетов и экономических обоснований с учетом многих факторов. Однако иногда решение принимается на основании качественного анализа и приближенных оценок.
Например, в рассматриваемом случае производства коронной шестерни способ получения заготовки литьем не обеспечивает высоких механических свойств и благоприятной структуры материала вблизи внутренних поверхностей втулки, где впоследствии будут нарезаться зубья. Поэтому, отбросив способы литья, ограничимся рассмотрением следующих двух различных способов обработки давлением.
Первый способ заключается в ковке заготовки из круглого проката диаметром 250 мм на молоте с образованием внутренней полости заготовки в форме усеченной конической поверхности и полусферы и получением отверстия обработкой резанием.
Получение поковки из круглого проката диаметром 250 мм предполагает использование универсального и относительно недорогого кузнечного оборудования – молота, с изготовлением специальных инструментов – бойков. Однако вес заготовки при этом увеличенный, и для удаления напуска материала необходимо вводить дополнительные операции механической обработки. Для сравнения трудоемкостей получения заготовок условно включим эти дополнительные операции в технологию получения заготовки.
Предварительно штанга круглого проката диаметром 250 мм распиливается на заготовки требуемой длины: для последующей ковки или штамповки.
Рис. 4.1. Заготовка из проката (круг, D250 мм) (а),
после ковки на молоте (б), после сверления (зенкерования) (в), после растачивания (г)
Для определения длины, веса и объема цилиндрической заготовки диаметром 250 мм необходимо вычислить объем и вес поковки (рис. 4.1). Для этого можно разбить реальную поковку на элементарные простые объемы:
.
(4.1)
Длина цилиндрической заготовки должна быть:
.
(4.2)
Итого масса поковки:
.
(4.3)
Маршрутная технология получения заготовки по первому способу предусматривает:
10. Отрезание заготовки длиной 240-5 мм от прутка диаметром 250 мм на дисковых пилах.
20. Нагрев заготовки до температуры 1200 С перед ковкой на молоте.
30. Осадку заготовки, высадку фланца и выдавливание полости на молоте.
40. Сверление отверстия диаметром 40 мм и длиной 122 мм, зенкерование отверстия до диаметра 100 мм.
50 . Растачивание отверстия до диаметра 192+10 мм.
Согласно второму способу получения заготовки после осадки заготовки и наметки полости на молоте производится прошивка отверстия на прессе (рис. 4.2).
Объем
заготовки по второму способу можно
получить, скорректировав объем поковки:
добавить объем половины шара радиусом
и вычесть объем цилиндра диаметром D6
и длиной
:
=
= 7359375 мм3 (4.4)
Соответственно, масса штамповки будет (см. формулу 4.3):
Мш = 57 кг 60 кг
Маршрутная технология получения заготовки по второму способу предусматривает:
10. Отрезание заготовки длиной 150-5 мм от прутка диаметром 250 мм дисковой пилой;
20. Нагрев заготовки до температуры 1200 С перед ковкой на молоте;
30. Осадку заготовки, высадку фланца и выдавливание полости на молоте;
40. Нагрев заготовки до температуры 1200 С перед прессованием;
50. Прошивку отверстия диаметром 192+10 на прессе;
60. Пробивку дна и обрезку заусенца.
Рис. 4.2. Заготовка:
а) – после отрезки от прутка круглого проката, б) – после осадки, высадки фланца и полости заготовки на молоте, в) – после прошивки (выдавливания) отверстия, г) – после пробивки дна отверстия и обрезки заусенца