Proces technologiczny polegający na opisaniu poszczególnych operacji technologicznych, operacjach kontroli technicznych międzyoperacyjnych i ostatecznej wymaga projektu półfabrykatu, w tym przypadku półfabrykat tulei przedstawionej we wpisie Tuleja – proces technologiczny, wprowadzenie.

Przyjęty materiał 15H, stal do nawęglania (DIN 17Cr3; EN 17Cr3; W.NR 1.7016), która jest generalnie trudna do zakupienia. Zdecydowanie częściej spotyka się 15HN, która jest przewidziana dla wyrobów o średnicy 30-50 mm. Zatem już na początku projektu o charakterze dydaktycznym można stwierdzić, iż wybrany materiał jest dobrany niewłaściwie. Z punktu widzenia gabarytowego odpowiednia stal to 17HNM, która jest jednak przeznaczona na części o dużych rozmiarach silnie obciążone – jak wały pracujące przy dużych obrotach, koła zębate, sworznie narażone na zmienne obciążenia. Stal ta może być stosowana na odkuwki.

Projekt dydaktyczny niestety niejednokrotnie może nieco odbiegać od rzeczywistości, co nie ujmuje wartości dydaktycznych i kształtowania umiejętności analizy danych.
WNIOSEK: zweryfikować materiał pod kątem zasadności jego zastosowania i jego możliwości.

Założenia:

• produkcja wielkoseryjna,
• odkuwka matrycowa wykonywana na kuźniarkach,
• klasa dokładności Z – zwykła.

Odkuwka parametry konstrukcyjne:

1. Wskaźnik trudności materiałowej jest wyznaczany w zależności od rodzaju materiału. W przypadku gdy zawartość węgla w stali zawiera się do 0,65% lub suma maksymalnych dopuszczalnych zawartości składników stopowych (Mn, Ni, Cr, Mo, V, W) wynosi do 5% to przyjmuje się wskaźnik trudności materiałowej jako M1. Taki właśnie mamy w rozpatrywanym przypadku. Przy zmianie materiału na stal 17HNM zawartość procentowa węgla wynosi 0,15. Suma maksymalnych procentowych zawartości pierwiastków stopowych wynosi 5,15. Przekracza granicę 5%. Jednak wobec klasyfikacji wskaźnika M2 uznano, że w tym przypadku wskaźnik wynosi M1 (PN-74/H-94301).
2. Stopień trudności wykonania odkuwki ze względu na zwartość kształtu podzielony jest na 4 stopnie. Stosunek masy odkuwki do masy bryły opisanej na na maksymalnych wymiarach odkuwki określa stopień trudności wykonania (PN-74/H-94301) – ilustracja 1.
   

   Ilustracja 1. Uproszczone przedstawienie bryłowe części wraz z opisaną bryłą (walec).

   Wyznaczenie stopnia trudności wykonania można przeprowadzić po wyznaczeniu wymiarów gabarytowych odkuwki, czyli po dobraniu naddatków na obróbkę.
   

   Wymiar z projektu części:	Naddatek obróbkowy jednostronny:	Wymiar odkuwki:	Odchyłki tolerancji dla odkuwki:
   Ø110	4,6	Ø120	2,2; +1,5; -0,7
   62	3,8	65	2,0; +1,3; -0,7
   15	3,2	21	1,8; +1,2; -0,6
   Ø60	3,8	nie uwzględniony	2,0; +1,3; -0,7
   Ø50	3,8	Ø67 Powiększony w związku ze stopniową zmianą średnicy i koniecznością zachowania naddatków.	2,0; +1,3; -0,7

   
   Obliczenia przeprowadzono z pominięciem pochyleń kuźniczych zewnętrznych. Otrzymana wartość wskaźnika zawierała się w przedziale (0,32; 0,63> co odpowiada drugiemu stopniu trudności wykonania S2.

3. Przesadzenie określono na 0,7.
4. Wypływka została określona na 0,8.
5. Najmniejsza grubość dna (denka) określono na g=6. Do wyznaczenia tej minimalnej grubości dna (denka) należało obliczyć stosunek wysokości h do średnicy ds. Średnica ds stanowi połowę sumy średnic: d2 (kołnierz w przypadku części klasy tuleja) i średnicy d1 – ilustracja 2.
   

   Ilustracja 2. Wymiary uwzględniane przy obliczaniu najmniejszej grubości ścianek g.

6. Najmniejsza grubość ścianek g1 jest wyznaczana względem wysokości odkuwki h. W rozpatrywanym przypadku g1=20. Zdecydowało to, iż przyjęto realizację odkuwki bez wstępnie wykonanego otworu w osi części.
7. Pochylenia zewnętrzne powierzchni prostopadłych do kierunku kucia wynoszą 3º, a ścianki normalne 1º.
8. Promienie zaokrągleń określono jako: r1=4 oraz r3=10 (ilustracja 2).

Odkuwka – jej projekt względem projektu odlewu wydaje się trudniejszy w opracowaniu. Zastosowana norma PN-74/H-94301 jest normą już wycofaną, podobnie jak PN-H-94301:1986. Obecnie normą ważną w omawianym przypadku jest PN-EN 10243-2:2002 (Stalowe odkuwki matrycowane — Tolerancje wymiarów — Część 2: Odkuwki kute na kuźniarkach).

W wyniku przeprowadzonej analizy opracowano następujący projekt (ilustracja 3):

Ilustracja 3. Projekt odkuwki bez wstępnie wykonanych otworów w osi przedmiotu. Niezwymiarowane pochylenia kuźnicze 1º. Niezwymiarowane promienie zaokrągleń zewn. R4.

Linią cienką podwójnie kreskowaną oznaczono zarys przedmiotu, części klasy tuleja jako produktu gotowego.

Czy projekt może być inny? Zapewne tak. Dydaktyczna realizacja projektu ma na celu doskonalenie wszelkich umiejętności związanych z projektowaniem, w tym doborem wartości naddatków, pochyleń, czy to kuźniczych, czy odlewniczych.

Ramowy proces technologiczny części klasy tuleja na bazie obrabiarek konwencjonalnych

• Proces technologiczny tulei, część 1
• Proces technologiczny tulei, część 2
• Proces technologiczny tulei, część 3
• Proces technologiczny tulei, część 4 – wiercenie
• Proces technologiczny tulei, część 5 – wytaczanie
• Proces technologiczny tulei, część 6 – szlifowanie

Źródła

• Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
• Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański, Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW2002
• Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
• PN-74/H-94301 Odkuwki stalowe matrycowane – wycofana.
• PN-EN 10243-2:2002
• www.dostal.com.pl
• multistal.pl,