- •4.2. Определение вида производства
- •4.3. Оценка технологичности конструкции, узла, детали
- •4.4. Качественный анализ технологичности детали
- •4.5. Выбор вида заготовки и способа ее получения
- •4.6. Разработка маршрутной карты
- •4.8. Расчет режимов резания
- •4.9. Операция сверления (015)
- •4.10. Операция шлифования (040)
- •4.11. Схема сборки клапана регулирующего
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Характеристика детали и узла, в который она входит
В технологической части дипломного проекта разрабатывается технологический процесс изготовления шибера верхнего регулирующего клапана. Клапан необходим для перераспределения потоков конденсата температурой около .
Шибер, закрепленный на штоке, совершает возвратно поступательные движения, перекрывая по ходу движения спрофилированные окна, регулируя, тем самым, расход конденсата через них. В процессе работы шибер подвержен износу.
Наиболее существенными требованиями к шиберу являются:
1. Точность размеров и формы исполнительной поверхности;
2. Острота отсекающих кромок;
3. Износостойкость исполнительных поверхностей.
В соответствии с вышеизложенным, материалом штока–поршня выберем легированную конструкционную сталь 30Х ГОСТ 5949-75. Эту группу сталей следует рассматривать, как заменитель качественной конструкционной углеродистой стали. В тех случаях, когда качественная конструкционная углеродистая сталь не удовлетворяет требованиям по прочности, твердости и другим параметрам для выполнения ответственных деталей, для которых характерна работа с большими нагрузками, используют легированные конструкционные стали.
В результате анализа условий работы клапана регулирующего, выбираем материал, из которого будем изготавливать шибер. Всем требованиям работы удовлетворяет материал сталь 30X13. Сталь 30X13 хорошо обрабатывается резанием, является недорогим материалом с высокими прочностными свойствами и износостойкостью.
Заменитель – сталь 40X13.
Вид поставки – сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949–75, ГОСТ 2590–71, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69. Калиброванный пруток ГОСТ 8559–75, ГОСТ 8560–78, ГОСТ 7417–75. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955–77, ГОСТ 18907–73. Лист тонкий ГОСТ 5582–75. Лента ГОСТ 4986–70. Полоса ГОСТ 4405–75, ГОСТ 103–76. Проволока ГОСТ 18143–72. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 25054–81, ГОСТ 1133–71.
Назначение материала – режущий, мерительный инструмент, пружины, карбюраторные иглы, штоки поршневых компрессоров, детали внутренних устройств аппаратов и другие различные детали, работающие на износ в слабоагрессивных средах до 450 °С.
Таблица 3.1 - Температура критических точек, °С
Ac1 |
Ac3 (Acm) |
Ar3 (Arcm) |
Art |
Mh |
810 |
860 |
660 |
710 |
240 [105] |
Таблица 3.2 - Химический состав, % (ГОСТ 5632–72)
C |
Si |
Mn |
Сг |
S |
P |
Ti |
Cu |
Ni |
не более |
не более |
|||||||
0,26–0,35 |
0,8 |
0,8 |
12,0–14,0 |
0,025 |
0,030 |
0,2 |
0,30 |
0,6 |
Таблица 3.3 - Механические свойства
ГОСТ |
Состояние поставки, режимы термообработки |
Сечение, мм |
σ0,2 |
σв |
δ5 |
ψ |
KCU, Дж/см2 |
НВ (HКCэ), не более |
|
МПа |
% |
||||||||
не менее |
|||||||||
5949–75 |
Закалка 950 – 1020 °С, масло. Отпуск 200 – 300 °С, воздух или масло |
Образцы |
– |
– |
– |
– |
– |
(50) |
|
18907–73 |
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность |
1 – 30 |
– |
530 – 780 |
12 |
– |
– |
– |
|
25054–81 |
Поковки. Закалка 1000 – 1050°С, масло. Отпуск 700 – 750 °С, воздух |
До 1000 |
588 |
735 |
14 |
40 |
29 |
Поверхности 235 – 277 |
|
18143–72 |
Проволока термообработанная |
1– 6 |
– |
490 – 830 |
12 |
– |
|
– |
Таблица 3.4 - Механические свойства прутков при 20 °С в зависимости от тепловой выдержки
Режим термообработки |
Тепловая выдержка |
σ0,2 |
σв |
δ5 |
ψ |
KCU, Дж/см2 |
||
Температура, °С |
Время, ч |
МПа |
% |
|||||
Закалка 1000 °С, воздух. Отпуск 650 °С, воздух. |
550 |
3 000 |
670 |
860 |
16 |
51 |
44 |
|
600 |
3 000 |
620 |
800 |
20 |
56 |
50 |
||
550 |
7 000 |
610 |
800 |
18 |
54 |
40 |
||
600 |
10 000 |
420 – 450 |
670 |
23 – 26 |
57 |
– |
Таблица 3.5 - Ударная вязкость прутков сечением 25 мм KCU, Дж/см2
Температура, °С |
||
+20 |
– 20 |
– 50 |
63 |
52 |
45 |
Таблица 3.6 - Механические свойства при повышенных температурах
Температура испытания, °С |
σ0,2 |
σв |
δ5 |
ψ |
KCU, Дж/см2 |
|||
МПа |
% |
|||||||
Прокат. Нормализация 1000 °С, воздух. Отпуск 650 °С, 2–3 ч |
||||||||
20 |
700 |
940 |
16 |
52 |
54 |
|||
200 |
660 |
820 |
14 |
58 |
127 |
|||
300 |
630 |
770 |
13 |
53 |
122 |
|||
400 |
570 |
710 |
13 |
53 |
157 |
|||
500 |
530 |
610 |
14 |
55 |
162 |
|||
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, деформированный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,0091/0 |
||||||||
800 |
77 |
89 |
67 |
98 |
– |
|||
900 |
93 |
130 |
82 |
82 |
– |
|||
1000 |
50 |
76 |
70 |
97 |
– |
|||
1100 |
37 |
43 |
71 |
98 |
– |
|||
1200 |
26 |
29 |
74 |
98 |
– |
Таблица 3.7 - Механические свойства при испытании на длительную прочность
Предел ползучести, МПа |
Скорость ползучести, %/ч |
Температура испытания, °С |
131 |
1/100 000 |
400 |
82 |
1/100 000 |
450 |
Предел выносливости σ-1 = 372 МПа при n = 107
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850, сечения до 400 мм подвергаются низкотемпературному отжигу с одним переохлаждением.
Свариваемость – не применяется для сварных конструкций.
Обрабатываемость резанием – в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 241 и σв = 730 МПа, КU тв.спл. = 0,70, КU б.ст. = 0,45.
Флокеночувствительность (склонность к образованию дефектов внутреннего строения стали) – не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости – малосклонна.
Коррозионная стойкость
Среда |
Температура, °С |
Длительность испытания, ч |
Глубина, мм/год |
Морская вода |
100 |
93 |
0,01 |
63,4 % раствор H2SO4 |
15 |
24 |
2,1 |
Пар–воздух |
100 |
50 |
0,018 |
Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется производить отпуск при температуре до 300 °С или свыше 650 °С.
Жаростойкость – стойкая при длительном сроке службы с температурой до 600–650 °С.
4.2. Определение вида производства
Проектируемая система регулирования и клапан регулирующий входят в разовый заказ на поставку турбины и выпускаются в единичном экземпляре, поэтому при проектировании технологического процесса механической обработки вводим универсальное оборудование, т.е. закрепление нескольких операций за одним рабочим местом. Вид производства и соответствующие ему формы организации работ определяют характер технологического процесса и его построение. Устанавливаем, что производство – единичное.
Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий. Объем выпуска – количество изделий определенных наименований, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени.
При использовании единичного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок (т.е. количество заготовок, поступающих на рабочее место для выполнения технологической операции) исчисляются штуками или десятками штук; на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции, повторяющиеся нерегулярно или не повторяющиеся совсем; используется универсальное оборудование; специальные приспособления и инструмент, как правило, не применяют (они создаются только в случаях невозможности выполнения операции без специальной технологической оснастки); исходные заготовки простейшие (литье в землю, горячий прокат, поковки) с малой точностью и большими припусками; взаимозаменяемость деталей и узлов во многих случаях отсутствует; широко применяется пригонка по месту; квалификация рабочих очень высокая; технологическая документация сокращенная и упрощенная; технические нормы, как правило, отсутствуют, применяются опытно–статистическое нормирование труда.
4.3. Оценка технологичности конструкции, узла, детали
Каждая деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного выбора варианта технологического процесса, и его оснащение, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства.
При оценке технологичности учитываются следующие характеристики:
конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;
детали должны изготовляться из стандартных унифицированных заготовок или заготовок полученных рациональным способом;
размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатость;
физико-химические и механические свойства и механические свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления;
показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;
конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.
Показатели технологичности:
– трудоемкость;
– материалоемкость;
– унификация (конструктивная преемственность, повторяемость, стандартизация деталей и элементарность).
Определим коэффициент стандартизации:
, (4.1)
где:
Nст. – число стандартных деталей ( деталей);
Nобщ – число деталей всей конструкции ( деталей).
Тогда .