Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Усовершенствование технологического процесса изготовления детали Фланец из стали 45 методом горячей объемной штамповки

Содержание:

Аннотация 2
Введение 5
1. Анализ базового технологического процессе 7
1.1. Анализ технического задания 7
1.1.1. Техническое задание 7
1.1.2. Анализ формы и конструктивных элементов детали 7
1.1.3. Сведения о материале 7
1.2. Преобразование чертежа чистовой детали в чертеж горячей штамповки 8
1.3. Расчет и выбор заготовки 15
1.4. Схема технологического процесса 18
1.5. Организация рабочего участка 21
1.6. Предложения по усовершенствованию 22
2. Разработка усовершенствованного технологического процесса 25
2.1. Горячая объёмная штамповка на КГШП 25
2.2. Горячая объёмная штамповка выдавливанием 27
2.3. Горячая объёмная штамповка в разъёмных матрицах 29
2.4. Выбор способа разделки исходного материала на мерные заготовки 31
2.5. Нагрев заготовок. Технические характеристики печи. Виды нагрева 33
2.6. Манипулятор 35
2.7. Выбор оптимальной технологической смазки 37
3. Расчет энергосиловых параметров процесса 40
3.1. Определение необходимого штамповочного усилия. Выбор пресса. 40
3.2. Очистка поверхности штамповок 41
3.3. Конструирование штамповой оснастки 41
4. Вредные и опасные факторы при работе на кривошипных прессах 45
4.1. Влияние микроклимата на организм человека. 45
4.2. Вибрация. 46
4.3. Защита от вибраций. 48
4.4. Шум. 49
4.5. Методы и средства защиты от шума. 52
5. Экономический анализ 54
5.1. Технико-экономический анализ 54
5.2. Расчет себестоимости изделия по вариантам технологического процесса 55
5.2.1. Затраты на основные материалы 56
5.2.2. Затраты на вспомогательные материалы 56
5.2.3. Расчет основной и дополнительной заработной платы основных производственных рабочих 56
5.2.4. Расчет единого социального налога 59
5.2.5. Расчет расходов на электроэнергию для технологических целей 59
5.2.6. Расчет затрат на возмещение износа специальной оснастки 60
5.2.7. Расчет расходов на содержание и эксплуатацию производственного оборудования 61
5.2.8. Расчет цеховых расходов 69
Заключение 71
Список литературы 71

Введение:

В современном машиностроении значительная роль отводится процессам обработки металлов давлением, которые позволяют получать детали и заготовки требуемых форм, размеров и свойств путем пластического деформирования металла в холодном или горячем состоянии. Учитывая высокую степень интеграции компьютерных технологий в современное производство, также возрастает использование САПР при инженерных расчетах, проектировании технологий и инструментов.
По сравнению с изготовлением деталей резанием, когда значительная часть металла удаляется в стружку, обработка давлением позволяет более экономно расходовать металл, существенно улучшает структуру, а соответственно и механические свойства металла вследствие перераспределения волокон и преобразования литой (дендритной структуры) в кованую. Поэтому детали ответственного назначения изготовляют из заготовок, полученных обработкой давлением. Около 90% всей выплавляемой стали и 55% цветных металлов и сплавов обрабатывают давлением; более 1/3 всей выплавляемой стали перерабатывается ковкой и горячей объемной штамповкой в кузнечно-штамповочных цехах машиностроительных заводов.
Процессы обработки давлением отличаются высокой производительностью. При горячей объемной штамповке за 1 мин на штамповочном молоте или прессе изготовляют 2—3 поковки. Формообразование происходит при помощи гравюры штампа, которую заполняет деформируемый металл.
Основными направлениями развития технологии и оборудования для обработки металлов давлением являются максимальное приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали, повышение качества изделий, значительное увеличение скоростей обработки и мощности используемого оборудования, специализация, механизация; а также автоматизация, информатизация и визуализация процессов проектирования.
Горячая штамповка – это технология, которая позволяет сверхвысокопрочным сталям формировать сложные формы, что невозможно при обычных операциях холодной штамповки.
В последнее время, для изготовления изделий с повышенной надежностью и долговечностью процессами горячей объемной штамповки, стоят задачи получения необходимой проработки структуры металла пластической деформацией по всему объему изделия или отдельных частей объема. Такая проработка обеспечивает заданные механические свойства в изделиях.
Для усовершенствования существующих и разработки новых технологических процессов горячей объемной штамповки в настоящее время используют компьютерное моделирование с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Моделирование позволяет устанавливать технологические параметры и определять данные для проектирования штамповой оснастки, которые не требуют доработки.
Актуальными задачами являются проведение расчетно-экспериментальных исследований для горячей штамповки.
Целью работы является усовершенствование технологического процесса изготовления детали Фланец, из стали 45 методом горячей объемной штамповки.
Для достижения поставленной цели, нужно решить следующее задачи:
1. Анализ базового технологического процесса (сюда нужно вставить предложение по усовершенствованию базового процесса)
2. Разработка усовершенствованного технологического процесса (точно также как в курсовом проекте)
3. Расчет энергосиловых параметров процесса(здесь нужно разработать схему штамповой оснастки для нового процесса)
4. Определить вредные и опасные факторы при работе на кривошипных прессах и предложить мероприятия по их предотвращению
5. Расчет цехов себестоимости изготовления детали Фланец

Заключение:

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был разработан усовершенствованный технологический процесс производства детали «Фланец» из стали 45, позволивший увеличить КИМ с 0,56 до 0,72. В качестве оборудования был предложен кривошипный горячештамповочный пресс. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Проведён анализ базового технологического процесса. Штамповка в базовом процессе производилась в открытом штампе, таким образом были неизбежны потери металла в облой. Коэффициент использования металла базового процесса составил 0,56. В качестве предложения по совершенствованию процесса было предложено проводить штамповку детали «Фланец» в закрытом штампе.
2. В процессе разработки усовершенствованного процесса был создан штамповочный чертёж, рассчитаны параметры заготовки для производства детали «Фланец» в закрытом штампе. Выбрано оборудование для разделки исходного материала на мерные заготовки. Изменён вид нагрева мерных заготовок, что позволило снизить объём металла на угар в процессе нагрева. Выбрана смазка оптимального состава и способы её нанесения на ручей штампа.
3. Для осуществления штамповки произведены расчёты энергосиловых параметров процесса, на основании чего выбран кривошипный горячештамповочный пресс с номинальным усилием 6,3МН. Кроме того, была предложена схема закрытого штампа для получения детали «Фланец».
4. Произведён расчёт цеховой себестоимости производства детали «Фланец» по двум вариантам технологических процессов. Цеховая себестоимость по предложенному технологическому процессу составила 4 073,06 руб. на изготовление 1 детали, по базовому процессу составляла 6 395,01 руб.
5. Проанализированы вредные и опасные факторы при работе на кривошипных горячештамповочных прессах и предложены меры по устранению или снижению их воздействия на человека.

Фрагмент текста работы:

1. Анализ базового технологического процессе
1.1. Анализ технического задания
1.1.1. Техническое задание
Чертеж и модель детали приведены на Рис. 1

а) б)
Рисунок 1.1 – Эскиз готового изделия а и 3Д модель готового изделия б.
1.1.2. Анализ формы и конструктивных элементов детали
Готовое изделие представляет собой изделие типа тела вращения. Также конфигурация подразумевает наличие сквозного отверстия диаметром 25 мм, 2 поднутрений и 8 симметрично расположенных отверстий диаметром 8 мм, необходимых для прохождения крепежа. Классификация поковки по Хржановскому [1, c. 76] – диск с соотношением высоты к диаметру менее 0.5
1.1.3. Сведения о материале
Материалом является конструкционная среднеуглеродистая качественная сталь 45 (ГОСТ 1050-88). Хим. Состав стали 45 сведен в Табл. 1
Таблица 1.1 — Химический состав стали 45 по ГОСТ 1050-88