Материал: Разработка конструкции и технологии изготовления штампового инструмента для изготовления железнодорожной шайбы

. Трехлинейный пневмораспределитель типа П-РЭ 3/2,5 - с электромагнитным управлением и ручным (кнопочным) дублированием электрического сигнала. Предназначен для управления потоком сжатого воздуха в пневмоприводах различного назначения.

Управляет работой тормоза моховика при наладочных работах и аварийных случаях. Пневмораспределители типа П-РЭ 3/2,5 стыкового исполнения для. присоединения к пневмоcистеме устанавливают на комплектуемом устройстве с выполненными в нем каналами для прохода воздуха и крепят двумя винтами с помощью двух отверстий.

В монтажной плите имеются каналы, соединяющие через управляющий распределитель полость управления основного пневмораспределителя с отверстием подвода давления питания. В монтажной плите выполнены резьбовые отверстия для подсоединения внешних пневмолиний.

. Воздухопроводы предназначены для передачи энергии сжатого воздуха от цеховой магистрали до потребителя и между различными элементами пневмопривода. Основная характеристика воздухопровода - его условный проход. Необходимый условный проход воздухопровода зависит от расхода воздуха, скорости его перемещения и плотности.

Исходя из условий эксплуатации, давления, длины и т. д. воздухопроводы выполняем жесткими. Жесткими трубопроводами служат трубы стальные водогазопроводные (ГОСТ 3262-75), труб стальные бесшовные холоднодеформиро- ванные (ГОСТ 8734-75) или трубы стальные бесшовные горячедеформированные (ГОСТ 8732-78). Для трубопровода на участках от цеховой магистрали до ресивера и далее через воздухораспределительный клапан муфты к воздухоподводящей головке муфты применяем трубы с условным проходом 25 мм (1 дюйм) Труба Ц-Р-25*2,8 ГОСТ 3262-75. наружным диаметром 33,5 мм. На участке от воздухораспределительного клапана тормоза до пневмоцилиндра тормоза применяем трубы с условным проходом 15 мм (1/2 дюйм), Труба Ц-Р- 15*2,8 ГОСТ 3262-75 наружным диаметром 21,3 мм. Все соединения в системе производим с использованием стандартных соединений из ковкого чугуна и стали с цилиндрической резьбой для трубопроводов ГОСТ 8943-75: ГОСТ 8969-75.

Трубопроводы прокладывают по кратчайшим расстояниям между соединяемыми приборами и агрегатами в местах доступных для монтажа, обслуживания и ремонта. В местах укладки не должно быть резких колебаний температуры окружающего воздуха Они должны отстоять от технологических агрегатов и электрооборудования и быть удалены от мест, где возможны сотрясения, вибрации или механические повреждения.

При монтаже воздухопроводов необходимо обеспечить возможность удаления из них компрессорного масла, конденсированной воды и других загрязнений. Вода накапливается в низких местах воздухопроводов, перед задвижками, вентилями, подъемами и перемещается в разных направлениях, увлекаемая течением воздуха и силой тяжести. При укладке воздухопроводов не допускается образования впадин во избежание скопления воды, масла и грязи. Во избежание обводнения и засорения магистральные трубопроводы следует укладывать с уклоном 0,003 - 0,005 в сторону движения воздуха.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Описание конструкции и назначение детали

Деталь - матрица гибочная, является формообразующей деталью в штампе, служит для придания заготовке требуемых геометрических параметров. Формообразующим элементом матрицы является профильный паз.

В отверстие 036 мм устанавливается выталкиватель, который центрирует заготовку в матрице, а также, выталкивает готовую деталь из матрицы после гибки. Через 2 резьбовых отверстия М12 на торце матрицы, осуществляется крепление ножа, обрубающего заготовку на нужный размер. Центрирование матрицы с держателем осуществляется через штифты, установленные во втулки, которые запрессовываются в отверстия 030 мм. Крепление матрицы к держателю осуществляется болтами, через 4 резьбовых отверстия Ml6. Для изготовления матрицы выбираем материал - сталь Х12МФ химический состав, которой приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Химический состав в % материала Х12МФ ГОСТ 5950 - 2000

В горячекатаном состоянии НВ 217-228 σВ= 710 МПа.

Сталь Х12МФ штамповая сталь холодного деформирования с повышенным содержанием хрома и включениями молибдена (ср.0,5% ) и ванадия (ср.0,2%). Сталь Х12МФ обладает хорошей теплостойкостью и прочностью, высокой прокаливаемостью, закаливаемостью и износостойкостью. Также эта сталь технологична, хорошо обрабатывается резанием и давлением, удовлетворительно шлифуется.

3.2 Технологический контроль чертежа детали

Рабочий чертеж обрабатываемой детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть все проекции, разрезы, совершенно четко и однозначно объясняющие её конфигурацию и возможные способы получения заготовки.

На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, что для данной детали достаточно. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали. Рабочий чертеж соответствует действующим на сегодняшний день стандартам.

3.3 Анализ технологичности конструкции детали

Основной задачей анализа является проработка технологичности конструкции обрабатываемой детали, снижение трудоёмкости, возможность обработки высокопроизводительными методами.

Деталь - матрица гибочная имеет сложную форму прямоугольного тела и достаточно сложная в изготовлении. Материал, из которого изготовлена деталь - инструментальная сталь Х12МФ. Свойства, предъявляемые к матрице, требуют проведения термообработки (закалки до твердости HRC 59...61), с последующим проведением финишных и доводочных операций. Программа выпуска данной детали до 500 штук в год. Для изготовления матрицы целесообразно применять как универсальное, металлорежущее оборудование, так и высокопроизводительные методы обработки с применением станков с числовым программным управлением.

Данная деталь имеет низкую технологичность, так как:

требуются финишные и доводочные операции после термообработки;

требуется изготовление специализированного режущего инструмента (фасонная фреза);

требуется применение специализированного мерительного инструмента (шаблоны на профиль паза).

3.4 Выбор способа изготовления заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Иногда целесообразно сопоставить два возможных способа получения заготовки, выбрав оптимальный.

Рассмотрим два варианта получения заготовки для матрицы.

Для данной детали подходят поковки 2-х видов:

поковка прямоугольной       формы, выполненная способом свободной ковки;

поковка прямоугольной формы с пазом.

Общие исходные данные:

материал детали сталь X12МФ

масса детали g = 10,5 кг

годовая программа N = 500 штук.

Определим массу заготовки вариант 1:

m3 =p-V3, кг                                                                                  (3.1)

где V3 - объем заготовки, см3;

р - удельный вес стали,(р = 7,85 г/см2)

V3 = А∙В∙Н, см3                                                                            (3.2)

где А, В, Н, - соответственно длина, ширина и высота заготовки, см.

V3= 7,7 ∙ 15,8 ∙18,8 =2287,2 см3;

mзаг1= 2287,2 ∙7,85 = 17,95 кг.

Определим массу заготовки вариант 2:

3=p-Vз2, кг;

где Vз2 - объем заготовки вариант 2, см ;

р- удельный вес стали,(р = 7,85 г/см2 ).

Vз2 = V1- V2, см3,                                                                        (3.3)

где V1 - объем заготовки прямоугольной формы, см3 :

V1=A∙ В∙ Н, см3;

где А, В, Н - соответственно длина, ширина и высота заготовки, мм.- объем паза, см3:

V2 = C ∙D∙ H + E∙ D∙ H, см3,                                                         (3.4)

где С - длина, ширина паза по дну, см;

D - высота паза, см;

Е - ширина паза вверху, см.

V1= 7,7∙15,8∙18,8 =2287,2 см3;

V2= 5,0∙2,3∙15,8 + (8,5- 50)/2 ∙2,3∙15,8 =245,3 см3;

V3= 2287,2-245,3 = 2041,9 см3;

mзаг2 = 2041,9∙7,85 = 16,98 кг.

Стоимость механической обработки можно прогнозировать без расчетных выкладок. Обработка заготовки выполненной по 2-му варианту дешевле, так как исключается операция предварительной выборки профильного паза, а все остальные операции по обоим вариантам будут одинаковыми.

Из двух сопоставляемых вариантов технологического процесса изготовления заготовки матрицы выбираем 2-й вариант. Это решение вытекает из проделанных выше расчетов и выводов: стоимость изготовления поковки прямоугольной формы и поковки с пазом отличаются незначительно; стоимость механической обработки у поковки с пазом ниже, чем у поковки прямоугольной формы, к тому же выбрав, поковку с пазом мы сэкономим значительное количество металла.

Итак; делаем вывод, что наиболее подходящий вариант заготовки для изготовления детали матрица, это поковка прямоугольной формы с пазом.

3.5 Выбор и расчет припусков на обработку

Величина припуска на обработку двух параллельных сторон определяется по формуле:

Zmin = 2 (RZi-l+Тi-l + рi-l + Еi), мкм,                                           (3.5)

где Zmin - величина припуска на обработку, мкм

RZi-l - величина на предыдущем переходе, мкм.

Тi-l- величина поверхностного дефектного слоя на предыдущем переходе.

pi-l - величина пространственных отклонений на предыдущем переходе, мкм;

Еi - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм; Фрезерование поверхности:

RZi-1 = 800 мкм, Тi-1=800 мкм;

Pi-1 = Рпор= Δк∙l=0,7∙2000 = 1400 мкм;

Ei = Е3 = 220 мкм;

Zmin = 2 (800 + 800 + 1400 + 220) = 6440 мкм.

Шлифование поверхности:

RZi-l=300 мкм, Тi-1= 300 мкм;

Pi-1=pосm = k∙pзаг = 0,06 ∙1400 = 84 мкм;

Ei = 0 (монтажная плита)

Zmin2 = 2∙ (300 + 300 + 84 + 0) = 1360мкм.

Определим рабочие размеры:

lp1 = Znocm + li = 176,5 + 0 = 176,5 мм;

lp2 = lp1 + 2Zmin2= 176,5 + 1,36 = 177,86 мм;

lр3 = lр2 + 2Zmin = 177,86 + 6,44 = 184,3 мм.

Определим максимальные размеры:

lmax1 = lp1-δ9 = 176,5 + 0,1 = 176,6 мм;

lmax2 = lp2 + δф = 177,86 + 0,84 = 178,7 мм;

lmax3 = lp3 + δ3= 184,3 + 1,4= 185,7 мм.

Определим максимальное значение припусков:

Zmax1=lmax3-lmax2=185.7-178.7=7 мм

Zmax2=lmax2-lmax1=178.7-176.6=2.1 мм.

Таблица 3.2 - Припуски и допуски на обработку детали

По данным табл. 3.2, согласно, проведенных расчетов строим схему расположения припусков и допусков на обработку плоскостей в размер 176,5 мм.

3.6 Выбор плана обработка детали

По данным чертежа детали разрабатываем технологический процесс обработки, который предусматривает черновую обработку и окончательную (чистовую) обработку.

Рассмотрим процесс изготовления детали согласно разработанного маршрута:

. Термическая операция. Отжиг.

. Вертикально-фрезерная операция. Предварительная фрезеровка габаритов детали выполняется в тисках с переворотом:

плоскости 1 и 2 размер 70 мм;

плоскости 3 и 4 размер 150 мм;

плоскости 5 та б размер 176,5 мм;

. Плоскошлифовальная операция предварительная:

плоскости 1 та 2 размер 70 мм;

плоскости 3 та 4 размер 150 мм;

плоскости 5 та б размер 176,5 мм.

. Вертикально-фрезерная операция ЧПУ:

обработка профильного паза 7.

сверловка отверстия 12 под резьбу М8;

обработка отверстия 13, 036 мм;

обработка отверстия 11,025,6+0’021 мм;

обработка 2-х колодцев 10, размером 26x34 мм;

обработка 2-х занижений 8, шириной 42 мм, глубиной 6 мм;

обработка занижения 9, шириной 34 мм, глубиной 6 мм.

нарезание резьбы М8 в отверстии 12;

. Координатно-расточная операция:

сверловка 4-х отверстий 15 под резьбу М16;

сверловка, расточка 2-х отверстий 14 03О*0,029 мм;

. Сверлильная операция:

зенковка фаски в отверстия 13, 036 мм;

сверловка 2-х отверстий 16 под резьбу М12;

зенковка фасок в 2-х отверстиях 16, и 4-х отверстиях 15;

нарезание резьбы Ml2 в 2-х отверстиях 16;

нарезание резьбы Ml6 в 4-х отверстиях 15;

. Слесарная операция:

обработка профильного паза 7.

. Термическая обработка. Закалка, отпуск.

. Плоскошлифовальная операция. Обработка поверхностей:

плоскости 1 и 2 размер 70 мм;

плоскости 5 и б размер 176,5 мм.

. Слесарная операция:

доводка профильного паза 7.

3.7 Предварительное нормирование операций

Нормирование выполняем с учетом производительности, методов обработки и величины снимаемого припуска, используя приближенные формулы. Результаты заносим в табл. 3.6.

Таблица 3.6-Определение основного технологического времени резания