Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «ИжГТУ»

Кафедра «Производство машин и механизмов»

Курсовая работа по дисциплине:

«Теория обработки конструкционных материалов»

Вариант – 11.1

Выполнил:

студент гр. 632

Рябов С. А.

Проверил:

д.т.н., профессор

Кугультинов С. Д.

Ижевск 2012

Содержание

Введение

Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных технологических способов воздействия на обрабатываемую заготовку, с целью предать ей заданную форму и размеры указанной точности.

По мере прогресса техники идет непрерывное улучшение, с одной стороны, эксплуатационных характеристик материалов- их прочности, твердости, ударной вязкости, жаропрочности, стойкости к коррозионным средам и, с другой – повышение производительности и экономичности их обработки. К настоящему времени создано большое количество способов обработки деталей. По виду используемой энергии они делятся на механические, электрические, тепловые и химические. Механическая обработка по сравнению с электрическими и химическими методами имеет ряд преимуществ. К ним относятся: универсальность, технологическая маневренность, малая энергоемкость при достаточно высокой производительности, возможность получения деталей самых различных форм и размеров с высокой точностью и качеством поверхности, стабильность получаемых эксплуатационных свойств деталей. Вследствие этого механическая обработка еще долгое время останется типовой операцией в производстве машин.

Однако появление новых видов высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных материалов. Трудно обрабатываемых обычными методами резания, обуславливает появление новых методов обработки. В большинстве отраслей промышленности механическая обработка составляет сейчас 85-90 % всех выполняемых операций резания. В будущем по мере совершенствования новых методов следует ожидать перераспределение этого соотношения. Так предполагается, что в ближайшие 5-10 лет механические способы обработки составят 50%, электроэрозионные-10%, электрохимические-25%.

Цель курсовой работы состоит: в анализе видов механической, химической, электрофизической. Выбор типа производства, исходя из условий управления качеством; определение типа режущего инструмента (пути повышения его стойкости), оборудования, режимов резания. Путем анализа различных схем формообразования, классификация некоторых из них приведена в данной курсовой работе. Такие исследования позволяют искать новые способы обработки различных поверхностей деталей и создавать новые типы высокопроизводительных режущих инструментов.

Для заданной мне детали я выбираю единичный тип производства.

Задание

1. Анализ возможных методов обработки

№ п/п	Наименование метода и схема	Область применения	Достоинства	Недостатки	Вывод
Обработка давлением
1.	Поперечно-клиновая раскатка	IT 8-10 Rz 10-6,3	Увеличение производительности, экономия материала, повышение эксплуатационных характеристик обрабатываемой поверхности.	Сложность изготовления сегментного инструмента, невозможность прокатки заготовок сложной конфигурации.	По причине сложности изготовления инструмента, а следовательно его дороговизны, применимость метода в единичном производстве нецелесообразна.
2.	Радиальное обжатие	IT 9-10 Rz 20-10	Снижение трудоёмкости обработки, экономия материала, повышения эксплуатационных характеристик обрабатываемой поверхности.	При обработке происходит удлинение заготовки.	Вследствие ограничений в размерах углов и переходов от одного размера диаметра к другому, применимость метода возможна только с последующей доработкой детали.
3.	Алмазное выглаживание	IT 6-9 Rz 6,3-0,8	Низкая шероховатость обработанной поверхности.	Необходимы: применение СОЖ и предварительная подготовка поверхности.	Так как шероховатость обрабатываемых поверхностей выше, достигаемой с помощью этого метода, его применение не имеет смысла.
4.	Обкатка роликом	IT 8-10 Rz 10-6,3	Простота конструкции, повышение эксплуатационных характеристик детали.	Низкая стойкость инструмента при больших скоростях, неравномерное упрочнение обрабатываемой поверхности.	Из-за неравномерного упрочнения обрабатываемой поверхности, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
5.	Термомеханическая обработка – это совокупность операций деформирования, нагрева и охлаждения, в результате которых формирование окончательной структуры металла, а следовательно и его свойств происходит в условиях повышенной плотности и соответствующего распределения несовершенств строения, созданных пластической деформацией.	IT 8-10 Rz 10-6,3	Повышение конструктивной прочности обрабатываемой заготовки.	Необходимо специальное оборудование, сложность реализации процесса.	Так как реализация процесса является сложной и не обходится без специального оборудования, применение метода для единичного производства нецелесообразно.
Обработка давлением внутренних поверхностей
6.	Радиальное обжатие 1 – оправка; 2 – заготовка; 3 – штамп; 4 – упор; 5 – деталь.	IT 9-10 Rz 20-10	Снижение трудоёмкости обработки, экономия материала, повышения эксплуатационных характеристик обрабатываемой поверхности.	При обработке происходит удлинение заготовки.	Вследствие ограничений в размерах углов и переходов от одного размера диаметра к другому, применимость метода возможна только с последующей доработкой детали.
7.	Штамповка обкатыванием 1 – обкатывающий инструмент; 2 – заготовка; 3 – инструмент с осевым перемещением.	IT 8-10 Rz 10-6,3	Высокопроизводи-тельный процесс изготовления тонкостенных заготовок, высокая точность и стойкость инструмента.	Невозможность получения заготовок сложной формы.	Вследствие ограничений в размерах углов и переходов от одного размера диаметра к другому, применимость метода возможна только с последующей доработкой детали.
8.	Дорнование 1 – дорн; 2 – заготовка.	IT 6-7 Rz 3,2-0,4	Высокое качество получаемой поверхности и одновременное её упрочнение, отсутствие стружки, повышение эксплуатационных свойств обрабатываемой поверхности.	Необходимо применение смазки, не исправляет неточности формы отверстий.	Метод применим.
Обработка резанием наружных поверхностей
9.	Продольное точение	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Универсальность процесса, широкое распространение, простота реализации.	Необходимость дробления стружки, низкая стойкость инструмента.	Метод применим.
10.	Поперечное точение	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Универсальность процесса, широкое распространение, простота реализации.	Необходимость дробления стружки, низкая стойкость инструмента.	Метод применим.
11.	Точение с нагревом	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Уменьшение силы резания, повышение точности и качества обработанной поверхности.	Низкая точность, повышенный износ инструмента, изменение свойств материала	Вследствие низкой точности обработки, повышения износа инструмента, а также усложнения процесса обработки, применение метода нецелесообразно.
12.	Точение с охлаждением	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Увеличение стойкости инструмента.	Сложность реализации.	Так как реализация процесса является сложной и не обходится без специального оборудования, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
13.	Точение круглыми резцами	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Увеличение стойкости инструмента и уменьшение шероховатости обрабатываемой поверхности.	Сложная конструкция режущего инструмента, возникновение вибраций, обработка ступенчатых деталей невозможна.	Ввиду сложной конструкции режущего инструмента и невозможности обработки ступенчатых деталей, применение метода возможно только с последующей доработкой детали.
14.	Точение с опережающей пластической деформацией 1 – заготовка; 2 – резец; 3 – упрочнитель.	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Увеличение стойкости режущего инструмента, улучшение эксплуатационных характеристик обрабатываемой детали, высокая производительность.	Сложность реализации, возникновение вибраций.	Так как реализация процесса является сложной и не обходится без специального оборудования, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
15.	Точение с низкочастотными вибрациями	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Охлаждение инструмента при выходе из зоны обработки, возможность регулировки длины стружки.	Снижение стойкости инструмента из-за переменных нагрузок на режущую кромку инструмента, снижение шероховатости обрабатываемой поверхности, необходима высокая квалификация рабочего.	По причине снижения стойкости режущего инструмента и требования высокой квалификации рабочего, применение метода при единичном производстве нецелесообразно.
16.	Точение с СОЖ	От черновой IT 12-14 Rz 80-40 до тонкой обработки IT 6-7 Rz 6,3-0,8	Повышение стойкости инструмента, увеличение производительности.	Сложность реализации.	Так как реализация процесса является сложной и не обходится без специального оборудования, применение метода при единичном производстве нецелесообразно.
17.	Ротационное фрезерование	IT 9-14 Rz 20-6,3	Высокая точность и чистота обрабатываемой поверхности, возможность получения поверхности чрезвычайной сложности.	Ограниченная скорость резания вследствие ограничения теплостойкости инструмента.	Метод применим.
Обработка резанием внутренних поверхностей
18.	Растачивание	От черновой IT 12-14 Rz 40-20 до тонкой обработки IT 6 Rz 1,25-0,63	Повышение точности и качества обрабатываемой поверхности, универсальность процесса, широкое распространение, простота реализации.	Необходимость дробления стружки, низкая стойкость инструмента, трудоёмкость наладки.	Метод применим.
19.	Сверление спиральными свёрлами	IT 12-14 Rz 80-20	Универсальность процесса, широкое распространение, простота реализации.	Невозможно обрабатывать глубокие отверстия, затруднён процесс удаления стружки, увод инструмента на больших расстояниях.	Метод применим.
20.	Сверление с вибрациями	IT 9-10 Rz 20-10	Возможность сверлить наклонные поверхности без увода инструмента и высокая производительность.	Эффективность снижается с увеличением диаметра отверстия, необходимость специального оборудования.	По причине сложности реализации процесса и необходимости специального оборудования, а также снижения эффективности с увеличением диаметра отверстия, применение метода нецелесообразно.
21.	Сверление ружейными свёрлами	IT 12-14 Rz 40-10	Большая производительность, возможность сверления длинных отверстий без увода инструмента.	Необходимость применения специального оборудования с СОЖ.	Так как в заданной мне детали отсутствуют длинные отверстия, применение метода нецелесообразно.
22.	Зенкерования	IT 9-10 Rz 10-6,3	Простота процесса, доступность инструмента, высокая производительность..	Применим после получения готового отверстия, не исправляет увод инструмента, снятие маленьких слоёв.	Метод применим.
23.	Развёртывание	IT 7 Rz 6,3-0,8	Обеспечение высоких квалитетов точности и хорошей шероховатости обрабатываемой поверхности.	Невысокая производительность, большая трудоёмкость, не исправляет увод сверла.	Метод применим.
24.	Эжекторное сверление	IT 10-12 Rz 20-10	Высокая точность и качество обработанной поверхности, высокая производительность.	Высокая стоимость инструмента, требование специального оборудования и ограниченность диаметра сверла.	Так как реализация процесса является сложной и не обходится без специального оборудования, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
25.	Кольцевое сверление	IT 14 Rz 80-20	Высокая производительность, возможность получения отверстий большого диаметра.	Низкая точность, вибрации инструмента.	Метод применим.
26.	Протягивание 1 – протяжка; 2 – зготовка; 3 – базовая поверхность станка.	IT 6-9 Rz 10-0,63	Высокая точность и хорошая шероховатость обрабатываемой поверхности, высокая производительность процесса.	Обработка только сквозных, не ступенчатых отверстий, Ограниченность диаметра инструмента, большая ширина образуемой стружки.	Так как в заданной мне детали отсутствуют сквозные отверстия, применение метода нецелесообразно.
Абразивная обработка наружных поверхностей
27.	Шлифование абразивной лентой 1 – лента; 2 – деталь.	IT 6-9 Rz 10-0,8	Простая кинематика станка, возможность снятия больших припусков, универсальность процесса.	Низкая стойкость ленты, необходимо применение СОЖ, не исправляет погрешности формы, вредный процесс.	Метод применим.
28.	Круглое шлифование с продольной подачей	IT 6-8 Rz 6,3-0,8	Процесс не требует специальной наладки, равномерный износ инструмента.	Для обработки длинных деталей требуется дополнительная опора, вредный процесс.	Метод применим.
29.	Бесцентровое шлифование	IT 6-8 Rz 6,3-0,8	Экономичность метода, получение поверхности высокой чистоты.	Низкая производительность, высокая трудоёмкость.	Так как реализация процесса является сложной и не обходится без специального оборудования, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
30.	Хонингование	IT 5-7 Rz 3,2-0,1	Повышение точности формы, размеров, улучшение шероховатости обрабатываемой поверхности.	Необходимость применения пожароопасных, дорогих и вредных СОЖ.	Так как шероховатость обрабатываемых поверхностей выше, достигаемой с помощью этого метода, его применение не имеет смысла.
31.	Суперфиниш	IT 4-5 Rz 1,6-0,05	Интенсивная работа вначале обработки, малые давления брусков.	Величина получаемой шероховатости сильно зависит от шероховатости отделки.	Так как шероховатость обрабатываемых поверхностей выше, достигаемой с помощью этого метода, его применение не имеет смысла.
Абразивная обработка внутренних поверхностей
32.	Круглое шлифование с поперечной подачей	IT 6-8 Rz 6,3-0,8	Процесс не требует специальной наладки, равномерный износ инструмента.	Для обработки длинных деталей требуется дополнительная опора, вредный процесс.	Метод применим.
33.	Бесцентровое шлифование	IT 6-8 Rz 6,3-0,8	Экономичность метода, получение поверхности с низкой шероховатостью.	Низкая производительность, высокая трудоёмкость.	Метод применим.
Специальные методы обработки
34.	Электрохимическая обработка 1 – электрод-инструмент; 2 – заготовка.	IT 9-10 Rz 10-6,3	Низкая шероховатость обработанной поверхности. Возможность изменения режимов в процессе обработки.	Низкая производительность, Сложность изготовления инструмента, приспособлений и их высокая стоимость.	По причине низкой производительности и высокой стоимости инструмента, применение метода нецелесообразно.
35.	Электроэрозионная обработка 1 – заготовка; 2 – генератор импульсов; 3 – электрод-инструмент; 4 – капли расплавленного металла; 5 – эрозионная лунка; 6 – плазменный канал разряда; 7 – газовый пузырь; 8 – рабочая жидкость.	IT 9-10 Rz 10-6,3	Высокое качество обработанной поверхности, возможно обрабатывать материалы с любыми физико-химическими свойствами.	Низкая производительность.	Так как реализация процесса не обходится без специального оборудования и требует высококвалифи-цированного рабочего, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
36.	Электроконтактная обработка 1 – сопло подачи жидкости; 2 – электрод-инструмент; 3 – щёточное устройство; 4 – заготовка.	IT 9-10 Rz 10-6,3	Высокая производительность, обработка материалов любой твёрдости.	Низкое качество обработанной поверхности, требование высокой квалификации рабочего.	Так как реализация процесса не обходится без специального оборудования и требует высококвалифи-цированного рабочего, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
37.	Светолучевая обработка 1 – заготовка; 2 – световой луч; 3 – фокусирующее устройство; 4 – лучевая пушка.	IT 9-10 Rz 10-6,3	Высокая точность и низкая шероховатость, возможность обрабатывать практически любые материалы.	Дорогое оборудование и требование высокой квалификации рабочего	Так как реализация процесса не обходится без специального оборудования и требует высококвалифи-цированного рабочего, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
38.	Плазменно-механическая обработка 1 – заготовка; 2 – плазмотрон; 3 – резец.	IT 9-10 Rz 10-6,3	Позволяет получать поверхности с повышенными антифрикционными, коррозионно-стойкими, износостойкими и другими свойствами, повышение стойкости режущего инструмента, увеличение производительности.	Дорогое оборудование и требование высокой квалификации рабочего.	Так как реализация процесса не обходится без специального оборудования и требует высококвалифи-цированного рабочего, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
Комбинированные методы обработки
39.	Анодно-механическая обработка 1 – инструмент, 2 – заготовка, 3 – плёнка.	При разрезании IT 9-10 Rz 10-6,3 при шлифовании IT 6 Rz 1,25-0,63	Возможность обработки заготовок из высокопрочных и труднообрабаты-ваемых материалов, высокая производительность.	Низкое качество обработанной поверхности, требование высокой квалификации рабочего.	Так как реализация процесса не обходится без специального оборудования и требует высококвалифи-цированного рабочего, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.
40.	Экструзионно-абразивная обработка 1 – паста, 2 – верхний цилиндр, 3 – верхний пуансон, 4 – обрабатываемое отверстие заготовки, 5 – нижний цилиндр, 6 – нижний пуансон, 7 – кран, 8 – гидростанция.	IT 6 Rz 1,25-0,63	Низкая шероховатость, возможность обрабатывать несколько отверстий одновременно.	Необходимо специальное оборудование и высокая квалификация рабочего.	Так как шероховатость обрабатываемых поверхностей выше, достигаемой с помощью этого метода, его применение не имеет смысла.
41.	Турбоабразивная обработка 1 – рабочая камера, 2 – воздухораспределительная решётка, 3 – абразивное зерно, 4 – заготовка.	IT 7-8 Rz 6,3-2,5	Высокое качество обработанной поверхности, повышение сопротивления усталости.	Необходимо специальное оборудование и высокая квалификация рабочего.	Так как реализация процесса не обходится без специального оборудования и требует высококвалифи-цированного рабочего, применение метода в единичном производстве нецелесообразно.

2. Анализ материала детали

1Х21Н5Т – Сталь коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная аустенитного класса.

Химический состав в %:

C ;

Cr ;

Ni ;

Ti .

Механические свойства:

– предел текучести;

– предел кратковременной прочности;

– относительное удлинение при разрыве;

– относительное сужение.

Назначение: Лопатки, трубопроводы, уплотнения и другие детали энергетического машиностроения, работающие при температуре до 600 . Аппараты и сосуды, работающие при температуре от -196 до +600 под давлением, а при наличии агрессивных сред до +350 . [1. c.284]

3. Выбор маршрута обработки поверхностей

Проанализировав возможные методы обработки заданных мне поверхностей, с учётом выбранного мною типа производства, я выбрал:

Поперечное точение – это недорогой, производительный и распространённый способ обработки наружной поверхности специфичной формы, позволяющий снять большой припуск и получить размер с заданной мне точностью и шероховатостью.

Сверление спиральными свёрлами – это недорогой, универсальный и производительный метод получения глухого отверстия небольшой глубины без увода инструмента. А для устранения дефектов после сверления и получения заданной точности и шероховатости я применяю: зенкерование и затем развёртывание.

Растачивание – это недорогой, производительный и распространённый способ обработки имеющегося уже глухого отверстия, позволяющий снимать большой припуск и получить размер с заданной мне точностью и шероховатостью. Увод инструмента на небольшом расстоянии незначителен.

В условиях единичного производства, используя выбранные мною методы обработки заданных поверхностей, можно добиться высокой эффективности выполнения процесса изготовления детали.

Обработка наружной поверхности в размер :

1. Для снятия припуска выбираю – поперечное черновое точение фасонным резцом. Это недорогой и универсальный метод, позволяющий снять большой припуск за один проход.

2. Для повышения точности и уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности за один проход выбираю – поперечное чистовое точение фасонным резцом.

Обработка внутренней поверхности в размер :

1. Для получения отверстия выбираю – сверление спиральными свёрлами. Это недорогой, универсальный и производительный метод, увод инструмента на небольших расстояниях минимален.

2. Для повышения точности и уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности, а также устранения дефектов после сверления, выбираю – зенкерование. Это простой и дешёвый метод обработки, позволяющий исправить отверстие после сверления.

3. Для повышения точности и уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности, а также устранения дефектов после зенкерования, выбираю – развёртывание. Этот метод позволяет получить высокую точность и низкую шероховатость обрабатываемой поверхности.

Обработка внутренней поверхности в размер :

1. Для получения отверстия выбираю – черновое растачивание в несколько проходов. Это недорогой и универсальный метод, позволяющий снять большой припуск за один проход.

2. Для повышения точности и уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности выбираю – чистовое растачивание. Этот метод позволяет получить высокую точность и низкую шероховатость обрабатываемой поверхности.