Изготовление корпуса бетонобойного снаряда в условиях серийного производства

Дальнейшая последовательность операций технологического процесса устанавливается исходя главным образом из порядка обработки основных поверхностей обработки (черновой, чистовой, отделочной) и элементов (канавок, резьб, центрующих утолщений, стопорных отверстий и т.д.).

В массовом производстве целесообразно черновую и чистовую обработку выполнять на разных станках. Например, при изготовлении корпусов черновая и чистовая обработки обычно разделяются операциями обжима донной части и (или) термической обработки и выполняются на разных участках цеха.

В технологический процесс механической обработки включают операции переноса условного литера плавки для соблюдения правил поплавочного запуска металла в производство, контрольные операции и операции технологических испытаний (пневмо- и гидроиспытаний, магнитного дефектоскопирования, определения твердости металла и др.).

Маршрутно-операционный технологический процесс механической обработки детали представлен в графической части .

РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ШТАМПОВАННОЙ ЗАГОТОВКИ КОРПУСА ТИПА «СТАКАН»

Для определения размеров штампованной заготовки корпуса необходимо определить наружный диаметр заготовки Dшт, диаметры каморы в заданных сечениях dшт, глубину каморы Lшт, толшину дна Hд и высоту конуса Hк.

1. Рассчитываем наружный диаметр заготовки

(1)

где Dчерт - диаметр детали по чертежу; если на корпусе имеется центрующее утолщение, то Dчерт берется по центрующему утолщению;

2Zв min - общий припуск на диаметр наружных поверхностей тел вращения;

p - наибольшая разностенность заготовки.

Симметричный припуск на диаметр наружных и внутренних поверхностей тел вращения составляет

где RZa - высота неровностей получения на смежной предшествующей операции обработки данной поверхности;

Tа - состояние и глубина дефектного поверхностного слоя, полученные на смежной операции.

- пространственные отклонения в расположении обрабатываемой поверхности относительно базовыхповерхностей заготовки;

- погрешность установки возникающая на выполняемой операции.

Для горячей штамповки рекомендуется следующее значение = 0,4 мм.

Пространственные отклонения рассчитываем по формуле:

где - местная кривизна для любого участка;

- неперпендикулярность осей и поверхностей.

Местную кривизну определяем как:

где - удельная кривизна;

- расстояние рассматриваемого сечения поковки до ближайшего центрового отверстия ( ? , - длина корпуса). ?275 мм.

Принимаем = 250 мм.

По [5], таблице 50, стр. 132, для калибра 130 мм, мкм/мм.

мм

Неперпендикулярность осей и поверхностей определяем по формуле:

,

мм.

Находим пространственные отклонения.

мм.

Погрешность установки = 0,6 мм ([5], табл. 15, стр. 98).

Рассчитываем симметричный припуск:

мм.

Допускаемая величина разноситенности устанавливается в зависимости от вида и состояния штамповочного инструмента, способа нагрева заготовки, стойкости инструмента и длительности работы пресса баз переналадок. Разностенность штампованной заготовки в зависимости от ее длины и диаметра составляет 3,5 - 4,5 мм. Принимаем p=4 мм.

Следовательно, мм.

2. Определяем диаметр каморы

(3)

где - диаметр каморы корпуса дна по чертежу;

- припуск на расточку (= 5 - 8 мм, принимаем = 5,8 мм).

мм.

мм.

3. Определяем глубину каморы

(4)

где - глубина каморы по чертежу;

- припуск на бахрому, равный 7 - 20 мм, в зависимости от технологии штамповки (= 10 мм);

- припуск на расточку дна перкой, равный 3,5 - 7 мм.

мм.

4. Рассчитываем толщину дна

(5)

где - толщина дна корпуса по чертежу;

- припуск на подрезку торца (= 2 мм);

- допуск на толщину дна до 15% от номинального размера.

;

мм.

5. Вес штампованной заготовки

, (6)

где - объем заготовки, рассчитывается при условии:

Dшт+3/4 допуска; минимальное;

допуска; максимальное.

- удельный вес стали, равный 7,85 г/см2.

,

где - объем цилиндра с размерами

мм и мм;

- объем усеченного конуса с размерами

мм, мм и мм;

- объем усеченного конуса с размерами мм, мм и мм;

- объем цилиндра с размерами мм и мм;

см3

см3

см3

см3

Находим окончательный объем заготовки:

см3

Подставляем найденное значение объёма в формулу (6):

кг.

ГОРЯЧИЙ ОБЖИМ КОРПУСОВ

У корпусов бетонобойных снарядов обжим донной части производится в горячем или холодном состоянии.

Профиль обжимаемой заготовки определяется расчетом его наружного диаметра в ряде сечений по длине, исходя из равенства объем металла (площади) в выделенном сечении до и после обжима с учетом угара металла при нагреве.

Помимо соблюдения заданных размеров корпусов, подготовленных под обжим, необходимо стремиться к уменьшению разностенности, так как имеющаяся перед обжимом разно-стенность сохраняется в готовом корпусе.

Перед обжимом корпуса снарядов нагреваются в карусельной очковой печи, щелевой методической печи с наклонным подом, в электропечах, в электросоляных и в индукционных установках.

Щелевая печь с наклонным подом примерно в 4 раза более производительна, чем очковая, расходует в 2 раза меньше топлива и обеспечивает более равномерный нагрев заготовки--до t= 1100--1200°С на длину на 20--25% больше длины обжимаемой части. Для равномерного нагрева в пламенной печи заготовки должны поворачиваться. В щелевой печи заготовки, перемещаясь по наклонной плоскости, успевают за время нагрева сделать несколько оборотов.

На многих предприятиях корпуса осколочно-фугасных снарядов нагревают под обжим на полуавтоматической линии нагрева ТВЧ.

Технологический процесс горячего обжима корпусов осколочно-фугасных снарядов состоит из следующих операций.

Нагревательная. Нагреть заготовку до температуры t= 950-- 1150° С на длине l в очковой нагревательной печи. Время нагрева T=7-10 мин.(текст не разобрать). Для равномерного нагрева заготовку поворачивают на 90--120° не менее 3-х раз в течение нагрева. Температуру нагретой части корпуса контролируют оптическим пирометром на расстоянии 50--70 мм от головного среза перед загрузкой заготовки в матрицу. Длина нагретой части контролируется шаблоном.

В индукционной установке заготовки нагреваются до t = = 1050±50°С на заданной длине. Время нагрева --90--120 сек, темп выдачи -- 30 сек. Для равномерного нагрева производится автоматическая кантовка корпуса не менее одного раза за время нагрева. Обжимная. Подогреть матрицу до температуры /=150 -- 250°С; смазать ее маслом с примесью 8--10% серебристого графита. Затем корпус установить в матрицу и произвести обжим головной части. Схема обжима приведена на рис. 50. Обжим производится на гидропрессах или на кривошипных ковочно-штамповочных прессах усилием 315 т.

Контрольная. От каждой садки печи на двух корпусах в горячем состоянии контролируются размеры каморы и биение обжатой части относительно наружной поверхности на заданном расстоянии от донного среза. Для данного корпуса допускается биение до 0,7 мм. При смене матрицы и настройке пресса данный контроль производится на количестве деталей,, равном не менее двум садкам печи. Температура детали при проверке биения не должна превышать 400°С. В холодном состоянии осуществляется 100%-ный контроль размеров каморы. Биение обжатой части корпуса относительно наружной поверхности на заданном расстоянии от донного среза допускается не более 0,7 мм; контролируется 10% заготовок.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

Для массового и крупносерийного производства выбирают специализированные и специальные станки. Для производства деталей типа «корпус» применяют: для отрезки прибыли и сверления центрового отверстия - полуавтоматы «ПЦО-130», «ПЦО-150», «КМ-8» на операциях обтачивания наружных поверхностей - гидрокопировальные полуавтоматы моделей 1Б732 и серии «КМ» (КМ-130...КМ-144, КМ-816, КМ-817), на операциях обработки внутренних поверхностей - полуавтоматы «Таран-130», «Таран-150», «Копир-130», «Копир-150», «Финал-130», «Финал-150», «ПИК-150», для обработки торцев - полуавтоматы «ПТО-130», «ПТО-150», для обтачивания центрующих утолщений - полуавтомат «Цилиндр», для обработки ведущих поясков - полуавтомат «Контур», для нарезания резьб - полуавтомат «ТР-5», для сверления стопорных отверстий - агрегатные станки и т.д.

При меньших программах выпуска деталей используют специализированные станки и станки общего назначения: гидрокопировальные, токарно-операционные станки и полуавтоматы (например, «ТР-6»), а также универсальные станки, в том числе и станки с ЧПУ.

ВЫБОР СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Станочные приспособления должны обеспечивать точное базирование, быстрое и надежное закрепление заготовок на станках.

В массовом и серийном производстве деталей газодинамических устройств обычно применяют специальные цанговые и кулачковые оправки и патроны с пневмо- и гидроприводом. В мелкосерийном производстве возможно применение типовых и универсальных приспособлений.

ВЫБОР РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Режущие инструменты должны отвечать следующим требованиям: высокая режущая способность, стабильность качества, высокая стойкость, благоприятные условия отвода стружки, технологичность изготовления инструмента, простота конструкции и возможность настройки инструмента на размер вне станка. В условиях серийного производства чаще используют универсальные стандартные и реже - специальные режущие инструменты, в массовом производстве наряду со универсальными выгодно применять высокоэффективные специальные инструменты.

На токарных станках применяются резцы с напаянными пластинами и резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинами (МНП) из твердого сплава (Т5К10, Т15К6, Т30К4 для обработки стали.

Резцы из СТМ (композиты 01, 05, 10 и др.) позволяют обрабатывать материалы любой твердости, даже после термообработки, на высоких режимах резания. Они обладают высокой стойкостью, что важно при использовании их в автоматизированном производстве.

Для сверления используют быстрорежущие сверла стандартные, но лучше применять сверла повышенной точности короткие (для большей жесткости), подвергнутые электроискровому упрочнению (повышает стойкость в 2--2,5 раза), и сверла четырехленточные. При значительной годовой программе выпуска применяют комбинированные ступенчатые сверла.

Фрезерование плоскостей осуществляют торцовыми насадными фрезами с пятигранными неперетачиваемыми пластинами. для обработки по контуру -- фрезы хвостовые разных конструкций из быстрорежущей стали, твердых сплавов, сверхтвердых материалов.

ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Вспомогательный инструмент предназначен для установки и закрепления режущего инструмента на станке. Он должен отвечать следующим требованиям: обеспечивать надежную и точную установку режущих инструментов, иметь высокую жесткость, позволять быструю смену режущего инструмента после затупления и предварительную настройку на заданные размеры вне станка.

ВЫБОР КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ

Среди технологического оснащения важное место занимают средства для измерения и контроля качества заготовки после выполнения одной или группы технологических операций: контрольные приспособления и контрольно-измерительные инструменты. Выбор их зависит от типа производства, вида заготовки и программы выпуска, параметров и показателей, подлежащих контролю. Обязательными показателями процесса контроля являются точность и достоверность измерений, трудоемкость контроля и его стоимость, полнота, периодичность, продолжительность и др.

При выборе средств контроля рекомендуется максимально использовать типовые и стандартные средства технического контроля, такие, как предельные калибры (пробки и скобы), шаблоны разного вида и назначения, стандартные контрольные приспособления (контрольные центра, индикаторы и др.), эталоны шероховатости, а при необходимости применять специальную оснастку для контроля, приборы и специальные контрольные приспособления (магнитный дефектоскоп Импульс - 1).

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Оптимальные режимы резания обеспечивают наибольшую производительность труда при наименьшей себестоимости технологической операции при требуемом качестве обработки.

Порядок назначения режима резания на одном переходе следующий:

? назначаем глубину резания t, исходя из значения операционного или промежуточного припуска на сторону;

? назначаем подачу S при черновой обработке, исходя из условий обработки, прочности и жесткости инструмента, прочности механизма подач станка, а при чистовой обработке - учитывая шероховатость поверхности. Значение подачи корректируют по паспортным данным станка Sпасп;

? устанавливают период стойкости режущего инструмента в зависимости от количества инструментов в наладке;

? определяют скорость резания vрасч по выбранным ранее глубине резания и подаче аналитическим расчетом или по таблицам нормативных источников,

? определяют частоту вращения шпинделя nрасч= 1000vрасч/(d), при ступенчатом регулировании частот вращения шпинделя корректируют nрасц по паспортным данным станка nпас;

? уточняют фактическое значение скорости резания vф=dпасп/1000.

Выбранный режим резания проверяем по условию Ррез Pшп, где Ррез--мощность резания; Рщп-- мощность на шпинделе станка.

Условие выполняется, следовательно, режим резания выбран правильно.

ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ

Целью технического нормирования операций является установление технически обоснованных норм времени, которые являются важными исходными данными для экономических и организационных расчетов при проектировании участка механического цеха.

Норма штучного времени Тшт определяется следующим образом:

Тшт = То + Ту.с. + Тз.о. + Туп + Тиз + Ттех + Торг + Тот

где То - основное время, мин;

Ту.с - время на установку и снятие детали;.

Тз.о. - время на закрепление и открепление детали, мин;

Туп - время на приемы управления, мин;

Тиз - время на измерение детали, мин;

Ттех - время на техническое обслуживание рабочего места;

Торг - время на организационное обслуживание;

Тот . - время перерывов на отдых и личные надобности, мин.

Основное время рассчитывают на основании принятого режима резания для каждого технологического перехода по формуле:

То = 9l

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм

То =мин.

То =мин.

Ту.с. + Тз.о = 0,17 + 0,026 = 0,196 мин.([2], прил. 5)

Время на включение станка кнопкой равно 0,01 мин. Время на на подводку резца равно 0,04 мин.

Туп = 0,01 + 0,03 = 0,04 мин. ([2], прил. 5)

Время на измерение детали, по прил. 5, Тиз = 0,11 мин.

Вспомогательное время определяем по формуле:

Тв = Ту.с. + Тз.о. + Туп + Тиз

Тв = 0,196 + 0,04 + 0,15 = 0,35 мин.

Тв = 0,196 + 0,04 + 0,15 = 0,35 мин.

Операционное время:

Топ = То + Тв

Топ = 2,423+ 0,35 = 2,773 мин.

Время на обслуживание (техническое) рабочего места:

Ттех = ,

где tсм - время на подналадку станка, мин

По прил. 5,17 tсм = 2 мин.

Ттех = мин

Время на организационное обслуживание рабочего места: по прил. 5 составляет 1,4 % операционного времени, тогда

Торг = 0,388 мин

Время перерывов на отдых ([2], прил. 5) Пот = 6 % операционного времени, тогда:

Тот = мин

Рассчитываем штучное время по формуле 7:

Тшт = 0,084+ 0,144 + 0,05 + 0,11 + 0,01 + 0,005 + 0,166 = 0,423 мин.

ТЕРМООБРАБОТКА КОРПУСОВ БЕТОНОБОЙНЫХ СНАРЯДОВ

Корпуса бетонобойных снарядов проходят предварительную термическую обработку после обжима запоясного конуса и окончательную -- после черновой механической обработки наружных и внутренних поверхностей.

Предварительной термической обработкой является нормализация. Нагрев корпусов производится в методической печи. При изготовлении корпусов из стали марки 45X1 температура нагрева 870±10°. Время нагрева до заданной температуры -- 4 часа, время выдержки при заданной температуре -- 1 час.

Охлаждение корпусов производится на воздухе. Корпуса устанавливают в вертикальном положении головной частью вверх на песчаном полу цеха, на расстоянии друг от друга не ближе 500 мм.

Контроль твердости корпусов после нормализации выборочный-- 5% от плавки. Твердость замеряют в одной точке -- на цилиндрической части корпуса. Диаметр отпечатка должен быть равен 3,8 мм. В случае получения диаметра меньше 3,8 мм производят 100%-ный контроль плавки. Отбракованные корпуса подвергают высокому отпуску.

Окончательная термическая обработка состоит из закалки, ступенчатого отпуска и низкого отпуска.

Закалка. Нагрев корпусов под закалку производится в индукционной электрической печи инж. Н. М. Радыгина. (Можно и в методической печи на газовом или жидком топливе.) Температура нагрева корпуса из стали марки 46X10 --800--860°С. Время нагрева до заданной температуры в индукционной печи инж. Н. М. Радыгина--9--17" минут. Футеровку печи изготовляют из огнеупорного материала. Секции индукторов изолируют от корпуса печи листовым асбестом. Корпус снаряда устанавливают в печи оживальной частью в подставке и прижимают надставкой .

Загрузочное окно печи закрывается крышкой . Загрузка и выгрузка корпуса производятся краном. Корпус захватывается клещами изнутри, а не снаружи, с тем чтобы уменьшить зазор между корпусом и индуктором. Минимальный зазор обеспечивает лучший показатель печи -- к.п.д. Температура нагрева корпуса контролируется двумя термопарами , горячий спай которых установлен у дна каморы на расстоянии примерно 350 мм от донного среза.

Работа индукционной печи для нагрева под закалку характеризуется следующими параметрами: сила тока 1600--2200А, напряжение переменного тока 220--380 В с частотой от 50 до 1000 пер/сек. Среднее значение cosц = 0,20. Быстрота нагрева, отсутствие окалины, чистота производственных помещений, малые габариты являются положительными качествами этих печей. Нагрев в индукционных печах требует строгого соблюдения технологического процесса и наличия квалифицированных термистов. Охлаждаются корпуса в веретенном масле с температурой 60°С. Охлаждение производится в закалочных ваннах погружением вниз, причем донный срез должен быть погружен на глубину не менее 500 мм. После закалки производят замер твердости корпуса в местах, указанных в технологической карте.

Ступенчатый отпуск. Нагрев под ступенчатый отпуск можно осуществить в индукционной печи, соляной или свинцовой ванне. Неравномерный по высоте нагрев в печах Н. М. Радыгина осуществляется за счет наличия нескольких секций индукторов. При нагреве в соляной или свинцовой ванне ступенчатый нагрев обеспечивается глубиной погружения корпуса донной частью в ванну и временем выдержки при заданной температуре. Время нагрева под ступенчатый отпуск в индукционной печи --6--12 мин. Охлаждаются корпуса на воздухе. После ступенчатого отпуска контролируют твердость в местах, указанных в технологической карте.

Низки и оттиск. Нагрев для низкого отпуска производится в электросоляной или элекромасляной ванне. Температура нагрева -- 220--230°С и время нагрева 3---4 часа. Охлаждение корпусов производится в горячей воде (/ = 80--100°С). При охлаждении производится одновременно и промывка корпусов.

Контроль. После окончательной термической обработки производят 100%-ный контроль твердости на твердомере ТБ при Р = 3000 кг, dш=10 мм и 7=10 сек.

Кроме замера твердости производят механическое испытание на разрывных образцах, вырезанных из донной части корпуса. Для определения прокаливаемости из головной части корпуса на расстоянии 2/з высоты сплошной части от головного среза вырезают диск толщиной 10 мм. Прокаливаемость контролируют по величине диаметра отпечатка вдоль всего диаметра диска с интервалом между отпечатками в 10 мм,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе мы разработали технологический процесс производства 130-мм бетонобойного снаряда. На основе чертежа детали, технических условий на ее изготовление и типа производства мы выбрали способ получения заготовки, рассчитали припуски на механическую обработку детали, выбрали станочное оборудование и разработали схему наладки на одну из операций.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Гжиров Р.И. Оборудование для механической обработки заготовок деталей изделий.: Учебное пособие - М.: Машиностроение, 1979.-224 с.

Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск: Высшая школа, 1983. 255 с.

3. ГОСТ 10230-75. Стали.

4. Ковшов А. Н. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1987. 320 с.

Коганов И. А., Станкеев А.А. Расчет припусков на механическую обработку. Тула, 1965.

Краткий справочник металлиста/ Под ред. П. Н. Орлова и Е. А. Скорохода. М.: Машиностроение, 1987. 960 с.

7. Кузнецов Ю. И., Маслов А. Р., Байков А. Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник. - 2-е изд.,перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

8. Кузнецов Ю. И. Станки с ЧПУ: Учебное пособие.- К.: Высшая школа, 1991. 278 с.

9. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.: Справочник в 2-х т./А.Д.Локтев, 1991.-640 с.

10. Обработка металлов резанием/ Под ред. Г. А. Монахова. М.: Машиностроение, 1973. 598 с.

11. под. ред. Ординарцева И. А. Справочник инструментальщика. Л.: Машиностроение, 1987. 846 с.

Страницы: 1, 2