Термогазодинамический расчет двигателя, расчет на прочность и колебания пера лопатки и диска первой ступени компрессора. Проектирование маршрутно-операционного технологического процесса изготовления шестерни, комплекта технологической документации.
При низкой оригинальности работы "Конструкторско-технологическая подготовка мелкосерийного производства шестерни на специализированном участке", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В столь широкой области находят применение много различных по своей физической сущности процессов переработки, обработки и соединения материалов и получения полуфабрикатов: литье, обработка давлением, термическая обработка, резание, сварка, пайка, окраска, и т.д. Для формирования окончательного плана технологического процесса и определения окончательных размеров заготовки рассчитываются припуски на обработку и операционные размеры-координаты поверхностей вращения и плоских торцевых поверхностей шестерни. Достигаемая точность определяет величину допуска на размер: черновое растачивание (Т=0,460 мм), получистовое растачивание (Т=0,190 мм), чистовое растачивание (Т=0,120 мм), шлифование предварительное (Т=0,074 мм), шлифование чистовое (Т=0,046мм), тонкое шлифование (Т=0,030 мм). Максимальные предельные размеры заготовки на всех ступенях ее обработки определяются как сумма принятых (минимальных) предельных размеров с соответствующими допусками, т.е.: Dmax i = Dmin i Ti а) для тонкого шлифования: Dmin i = 57 мм, Dmax i = 57 0,03=57,03мм; Ждет 20,5 [Ждет]=А25-А35 Ж20 Ждет min= А25min-А35max Ж20 min Ж20max= А25min - - А35max Ж20 min = =77,18-77 20= =20,18 Ж20min=19,97 0,210 Ж20=19,97 Ждет =77,22 - 77 19,97Выпускная работа бакалавра на тему: "Конструкторско-технологическая подготовка мелкосерийного производства шестерни на специализированном участке", выполненная по направлению 0902 "инженерная механика" служит этапом, подтверждающим квалификацию бакалавра. В конструкторской части были произведены термогазодинамический расчет двигателя (таблица 1.2),расчет на прочность и колебания пера лопатки и диска первой ступени компрессора (таблицы 1.4, 1.5, 1.6, 1.7) соответственно).
Введение
Улучшение основных параметров двигателей летательных аппаратов, их надежность, ресурс работы, экономичность в эксплуатации тесно связаны с качеством изготовления основных деталей и сборки машины. Успешная реализация конструктивных решений в большей степени определяется технологией.
В столь широкой области находят применение много различных по своей физической сущности процессов переработки, обработки и соединения материалов и получения полуфабрикатов: литье, обработка давлением, термическая обработка, резание, сварка, пайка, окраска, и т.д.
Частая смена объектов производства требует его мобильности. Способность быстрой перестройки при минимальных затратах - это предъявляет требования к технологичности конструкции и отдельных ее элементов. Оснащение производства быстропереналаживаемым, универсальным оборудованием заставляет иметь резерв технологических средств и опыт по автоматизации проэктирования ТП.
Данная тема широко описана в литературе. В данной работе использовались работы таких авторов как Фираго В.П., Сотников В.Д., Гранин В.Ю., Багров Б.М., Сергиевский Л.В.
Перед разработкой технологического процесса изготовления детали солнечная шестерня должен быть детально проанализирован чертеж детали.
Последовательность операций обработки детали принимается согласно предварительно разработанному плану технологического процесса.
При разработке переходов операций должны быть учтены правила теории базирования в целях получения требуемых размеров без ужесточения технологических допусков, точности приспособлений, что в конечном итоге удешевляет производство и повышает его экономические показатели. Для формирования окончательного плана технологического процесса и определения окончательных размеров заготовки рассчитываются припуски на обработку и операционные размеры-координаты поверхностей вращения и плоских торцевых поверхностей шестерни. Для оптимизации ТП, широко применяются станки с ЧПУ. Для операций с использованием станков с ЧПУ разрабатываются расчетно-технологические карты и управляющие программы (с контурной и позиционной системами управления).
Итогом разработки технологического процесса является составление и оформление комплекта технологической документации, в т. ч. на станках с ЧПУ, и неформообразующих операций технологического процесса, которая несет в себе полную информацию об методах и параметрах производства шестерни солнечной.
1. Анализ рабочего чертежа шестерни
1.1 Назначение детали
Шестерня [2010.КАЛИНЕ.253-02] является составной частью дифференциала привода-генератора ГП-21 производства Харьковского машиностроительного завода «ФЭД».
1.2. Конструктивные особенности детали
Требования минимальной массы и габаритов детали обусловили выполнение большого количества внутренних поверхностей. С точки зрения жесткости и прочности конструкции форма детали и соотношение размеров элементов достаточно рациональны. [1, с. 39].
1.3 Материал детали
При изготовлении детали «шестерня» используется сталь 14ХГСН2МА-ГОСТ 2590-88
Назначение: Улучшаемые или цементируемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающая под действием ударных нагрузок[10, с. 201].Информация относительно химических, физических, механических свойств, свариваемости стали 14ХГСН2МА приведена в выпускной работе бакалавра[1, с. 40].
1.4 Оценка технологичности детали
Технологичность конструкции является существенной характеристикой изделия и определяет возможность рационального изготовления и эксплуатации шестерни[2010.КАЛИНЕ.243-02]при мелкосерийном организационно-техническом производстве. Обеспечение требований технологичности является необходимым условием повышения производительности труда, рационального использования народно-хозяйственных ресурсов, повышения темпов ускорения научно-технического прогресса.
1.5 Качественная оценка технологичности
Технологичность по простановке размеров.
На чертеже шестерни [2010.КАЛИНЕ.253-02] конструктором проставлены размеры с учетом отклонений и погрешностей. Простановка размеров на чертеже комбинированная - от нескольких баз. Более полную оценку технологичности (технологичность по простановке размеров и получению заготовки) можем подчеркнуть из выпускной работы бакалавра [1, с. 41].
1.6 Количественная оценка технологичности
1) Уровень технологичности детали по точности обработки.
Определим средний квалитет точности обработки изделия по формуле
[7 ,с. 27]:
Уровень технологичности детали по точности обработки [7, с. 27]:
Поскольку , деталь по этому показателю является технологичной .
2) Определим уровень технологичности детали по шероховатости.
В детали имеются поверхности со следующими уровнями шероховатости: Ra 0,1 - 1; Ra 0,8 - 1; Ra 1,6 - 4; Ra 4 - 20
Определим средний уровень шероховатости поверхностей изделия: [7, с. 27]
Уровень технологичности детали по шероховатости поверхностей:
Так как условие не выполняется, то по этому показателю деталь не технологична .
2) Определим уровень технологичности детали по коэффициенту использования материала.
;
Масса детали заданна Мд = 0,366 кг, масса заготовки - 0,7 кг, тогда С точки зрения КИМ, деталь не технологична
2 .Метод получения заготовки
Формообразование производим горячей объемной штамповкой на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП). Это связано со следующими преимуществами данного метода: - повышенная точность размеров получаемых на КГШП;
- увеличение коэффициента использования материала вследствие более совершенной конструкции штампов;
- более высокая производительность данного метода по сравнению с молотами, что важно в условиях серийного производства;
- снижение себестоимости продукции за счет снижения расхода металла и эксплуатационной стоимости.
При изготовлении шестерни (2010.КАЛИНЕ.253-03)требуется большое количество специальной оснастки (кондукторы для сверления радиальных отверстий, приспособление для долбления зубчатого венца, оправка для токарной обработки и т.д.). Это повышает стоимость и снижает технологичность детали.
В целом деталь относится к деталям средней технологичности и может быть изготовлена в больших количествах в условиях мелкосерийного производства, хотя ее выпуск сопряжен с определенными трудностями.
2.1 Расчеты, оптимизация и обоснование потребного ротребного количества технологических операций формообразования цилиндрических и плоских поверхностей шестерни
На основе ранее изученного материалла ,мы можем сказать,что существует необходимость создания промежуточных операций или переходов, по мере выполнения которых достигается постепенное повышение точности и шероховатости заготовки до требуемой в готовой детали.
Количество формообразующих операций в технологическом процессе зависит от степени точности и шероховатости соответствующих поверхностей заготовки и детали. Примерное количество операций обработки поверхности можно рассчитать по последующим формулам[7, с. 33]:
Полученные значения заносятся в таблицу, аналогичным образом рассчитывается необходимое количество переходов для формирования различных поверхностей, результаты расчетов приведены в таблице 2.6
Рисунок 2.1-Схема нумерации основных поверхностей детали
2.2 Выбор и технико-экономическое обоснование этапов технологического процесса изготовления, комплектов технологических баз, методов и последовательности обработки поверхностей шестерни
Рисунок 2.2-Эскиз детали
Первый этап технологического процесса «Заготовительный» предполагает получение заготовки детали. Точность получаемых размеров находится на уровне IT 14, а шероховатость Rz = 160 мкм.[7, с. 93]
На втором этапе необходимо произвести черновую обработку поверхностей детали. Следующий этап технологического процесса предназначен для получистовой обработки точных поверхностей .
Затем следует чистовой этап технологического процесса предназначен для обработки точных поверхностей. Точность получаемых размеров находится на уровне IT 8…7, а шероховатость Rz = 6,3...3,2мкм. [7, с. 89]
Здесь же производим меднение детали перед последующей химико-термической обработкой. После обработки цементируемых поверхностей выполняем химико-термическую обработку.
Отделочный этап предназначен для окончательной обработки всех точных поверхностей. В конце технологического процесса производятся операции окончательного контроля и консервации детали. Более детально проектирование техпроцесса, обоснование выбора базовых поверхностей приведено в выпускной работе бакалавра [1, с.53]
2.2.1 Формирование предварительного плана технологического процесса изготовления шестерни
План технологического процесса (2010.КАЛИНЕ.253-04) выполняется в виде операционных эскизов составляют по рабочему чертежу шестерни (2010.КАЛИНЕ.253-02), учитывая технические условия и принятую заготовку (2010.КАЛИНЕ.253-03).
Правильно спроектированный технологический процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление изделий. В то же время ТП должен обеспечивать наиболее высокие производительность и экономические показатели.
В основу разработки ТП входят три принципа: технический, экономический и организационный. [1, с.55]
Руководствуясь всем приведенным, в проектировании ТП изготовления шестерни(2010.КАЛИНЕ.253-04),были спроектированы этапы технологического процесса изготовления, технологических базы, методы и последовательность обработки основных поверхностей так: Заготовка - поковка.
Выбор баз основывался исходя из размерных связей между поверхностями, придерживаясь принципа совмещения баз, соблюдение которого обеспечивает формирование наиболее коротких размерных цепей.
Окончательный план технологического процесса составляют в виде операционных эскизов по рабочему чертежу детали(2010.КАЛИНЕ.253-02) на основании предварительного плана технологического процесса изготовления шестерни, который был разработан ранее. Такой план является результатом решения всех основных технологических задач
2.3 Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров заданных цилиндрических поверхностей вращения нормативным методом
Припуски, в том числе и операционные припуски на формообразование операций, рассчитывают двумя основными методами: 1. Нормативный (опытно-статистический)
2.3.1 Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров всех поверхностей вращения шестерни нормативным методом
Расчет припусков нормативным методом выполним на примере внутренней цилиндрической поверхности № 12 размер окончательно обработанной поверхности O 57 H7 [1, с. 57] Результаты расчета будем заносить в таблицу 2.4 в следующей последовательности: 1. На основе ранее разработанного технологического процесса устанавливаем маршрут обработки поверхности.
Точность поверхности изменяется по переходам следующим образом: Н13 - Н11- Н10- Н9- Н8-Н7; шероховатость: Rz40 - Rz20- Rz10- Rz6,4- Rz1,6- Rz0,8.
2. Рекомендуемый припуск 2Zном по ступеням обработки назначаем по табличным данным [7, с.112, т. П5.1; с.113, т. П5.2 ]
- для чернового растачивания 2Zномр = 2,2 мм;
-для получистового растачивания 2Zном= 1,5 мм;
-для чистового растачивания 2Zном= 1,0 мм;
-для шлифования предварительного 2Zном= 0,300 мм;
- для шлифования чистового 2Zном= 0,100 мм;
- для тонкого шлифования 2Zном= 0,050мм.
3. На последней ступени обработки расчетный размер равен размеру готовой детали, после окончательного шлифования =57 мм.
Расчетные размеры на предшествующих ступенях обработки определяем как разность принятого размера (равного округленному значению расчетного размера по рекомендациям [7, с.110, т. П.4.1]) на данной операции и соответствующего ему рекомендуемого припуска 2Zном на данной ступени обработки:.
Тогда: - для тонкого шлифования =57
- для шлифования чистового =57-0,05= 56,95 мм;
56,9мм;
- для шлифования предварительного = 56,9 -0,1= 56,8мм;
56,8 мм;
- для чистового растачивания = 56,8 -0,3= 56,5 мм;
56,5 мм;
- для получистового растачивания = 56,5-1,0= 55,5 мм;
55,5 мм;
- для чернового растачивания = 55,5-1,5= 54 мм;
54 мм;
- для штамповки = 54-2,2= 51,8 мм;
52 мм
Принятые диаметры округляем согласно ГОСТ 1. 41512-86[7, с. 110, т. П.4.1].
4. Максимальные предельные размеры заготовки на всех ступенях ее обработки определяются как сумма принятых (минимальных) предельных размеров с соответствующими допусками, т.е.: Dmax i = Dmin i Ti а) для тонкого шлифования: Dmin i = 57 мм, Dmax i = 57 0,03=57,03мм;
б) для шлифования чистового: Dmin i-1 =56,9 мм, Dmax i-1 =56,9 0,046=56,946 мм;
в) для шлифования предварительного: Dmin i-2 =56,8 мм, Dmax i-2 =56,8 0,074=56,874 мм. г) для чистового растачивания: Dmin i-3 =56,5мм, Dmax i-3 =56,5 0,120=56,620 мм. д) для получистового растачивания: Dmin i-4 =55,5мм, Dmax i-4 =55,5 0,190=55,69мм. е) для чернового растачивания: Dmin i-5 =54мм, Dmax i-5 =54 0,460=54.46 мм.
5. Минимальный припуск определяется как алгебраическая разность минимального значения операционного размера (максимального) на предыдущей операции и максимального значения (минимального) на последующей операции для вала (для отверстия).
2Zmin = Dmin i - Dmax i-1 = Dmin i 2Zном i - (Dmin i Ti-1)=2Zном i - Ti-1 а) для тонкого шлифования: 2zmin =0,05-0,046=0,004 мм;
б) для шлифования чистового: 2Zmin =0,1-0,074=0,026 мм;
в) для шлифования предварительного: 2Zmin =0,3-0,120=0,180 мм;
г) для чистового растачивания: 2zmin = 1,0-0,190=0,810 мм;
д) для получистового растачивания: 2zmin = 1,5-0,460=1,04 мм;
е) для чернового растачивания: 2zmin =2,2 - 0,6= 1,6мм.
6. Технологический операционный размер на каждой ступени обработки записывается как максимальный размер и допуск “в тело”: для тонкого шлифования мм; для шлифования чистового мм; для шлифования предварительного мм; для чистового растачивания мм ; получистового растачивания мм, для чернового растачивания мм.
Аналогично ведем расчет для остальных поверхностей вращения. Результаты расчета заносим в таблицу 2.4
2.4 Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров заданных цилиндрических поверхностей вращения расчетно-аналитическим методом
Порядок расчета припусков и операционных размеров расчетно-аналитическим методом поверхностей вращения проследим на примере внутренней цилиндрической поверхности № 12 шестерни. [1, с. 47] Исходные данные для расчета: размер окончательно обработанной поверхности - O 57 Н7 ,шероховатость Ra 0,16=Rz0,8.
Значения составляющих припуска определяем с учетом принятых методов обработки поверхности, способов базирования и закрепления заготовки, точности оборудования и оснастки. Результаты вычислений заносим в таблицу 2.5 в следующем порядке.
1. Маршрут обработки поверхности, номера операций и достигаемая при этом шероховатость известны на основании разработанного плана техпроцесса. После штамповки поверхность подвергается шести переходам механической обработки - черновое растачивание (0,460 мм), получистовое растачивание (0,190 мм), чистовое растачивание (0,120 мм), шлифование предварительное (0,074 мм), шлифование чистовое (0,064мм), тонкое шлифование (0,030 мм). Термическая обработка - закалка и высокий отпуск - выполняется после чистового шлифования детали.
Точность поверхности изменяется по переходам следующим образом: h13 - h11 - h10- h9- h8- h7; шероховатость: Rz40 - Rz20- Rz10- Rz6,4-Rz1,6- Rz 0,8.
2. Величины и , характеризующие состояние поверхности заготовки после обработки различными методами, определяем по таблицам точности и качества обработки. [2, с. 186 т. 12; с. 188 т. 25]
После штамповки на КГШП для массы поковки до 2,5 кг принимаем: =160 мкм и =150 мкм;
3. Пространственные отклонения выражаются короблением заготовки и смещением одних ее элементов относительно других вследствие несовпадения частей штампа : . [2, с. 187 т. 18; с. 138, т. 20].
После заготовительного этапа =600 мкм, = 300 мкм. Тогда получаем »670 мкм.
Величины остаточных пространственных отклонений коробления и смещения на всех последующих ступенях обработки находим по формуле: , где - кривизна заготовки;
- коэффициент уточнения, принимается на основании опытных данных. [3, с.190, т. 29] Так для каждой последующей ступени обработки коэффициенты уточнения равны: 0,06; 0,05; 0,04; 0,03; 0,02; 0,01.
Для операции 020 Для операции 025: = = 36мкм, = = 30 мкм.
Для операции 030: Для операции 35: = = 24 мкм. = = 18 мкм.
Для операции 40: Для операции 120: = = 12 мкм. = = 0.27 мкм.
4. Погрешность установки заготовки представляет собой отклонение достигнутого положения заготовки при ее базировании и закреплении от требуемого. Это отклонение компенсируется дополнительной составляющей припуска
, где и - соответственно погрешности базирования и закрепления.
Значение погрешности установки, соответствующее формуле, находим по справочным материалам [8, c.19, т.1.1]
5. Имея значения составляющих элементов припуска, определяем расчетное значение минимального припуска на диаметр для всех ступеней обработки, начиная с последней: - для тонкого шлифования = 68,1мкм;
- для чистового шлифования = 168мкм;
- для чернового шлифования мкм;
- для чистового растачивания мкм;
- для получистового растачивания =414 мкм.
- для чернового растачивания =1858 мкм.
6. Отклонение на размер определяем на основании данных о точности на каждой ступени обработки. Устанавливаем квалитет точности и значение допуска для каждой ступени механической обработки.
7. Расчетный размер на последней ступени обработки равен размеру готовой детали. Размеры на предшествующих ступенях обработки определяем как разность наименьшего предельного размера (равного округленному значению расчетного размера) и соответствующего ему расчетного припуска на данной ступени обработки.
Для операции тонкого шлифования = 57 мм.
Для операции тонкого шлифования: = 56,886 мм. Принимаем = 56,7 мм.
Для операции чистового шлифования: = 56,644 мм. Принимаем = 56,45 мм.
Для операции чистового растачивания: = 56,31 мм. Принимаем = 56,1 мм.
Для операции получистового растачивания: = 55,785 мм. Принимаем =55,5 мм.
Для операции чернового растачивания: = 54,911 мм. Принимаем =54,6мм.
Расчетный размер заготовки
=52,453мм. Принимаем =52,4мм
8. Максимальное предельные значения размеров заготовки на всех этапах ее обработки определяем как сумму минимального предельного значения и соответствующего допуска: .
Наибольший размер на операции тонкого шлифования - Dmax=57,03, на операции чистового шлифования Dmax =56,746, на операции чернового шлифования Dmax =56,524, на операции чистового точения - Dmax =56,22, на операции получистового точения - Dmax =55,69, на операции чернового точения - Dmax =55,06. Максимальный размер заготовки Dmax=51.8 мм.
9. Имея значения и , находим значения максимального и минимального припусков по следующим зависимостям: , , где и - соответственно максимальный и минимальный предельные размеры на предшествующей ступени обработки, и - соответственно максимальный и минимальный предельные размеры на рассматриваемой ступени обработки.
Минимальный диаметр округляем согласно ГОСТ 1. 41512-86 [8, с. 110, т. П.4.1].
Определяем и по ступеням обработки: - для тонкого шлифования 2Zmax = 0,330 мм
2Zmin = 0,254 мм
- для чистового шлифования 2Zmax = 0,346 мм
2Zmin = 0,226 мм
- для чернового шлифования 2Zmax= 0,424 мм
2Zmin = 0,230 мм.
- для чистового растачивания 2Zmax= 0,710мм;
2Zmin = 0,410 мм.
- для получистового растачивания 2Zmax 1,09 мм;
2Zmin= 0,44 мм.
- для чернового растачивания 2Zmax = 2,66 мм;
2Zmin= 2,8 мм.
10. Технологический операционный размер на каждой ступени обработки записываем как максимальный размер с допуском “в тело”: для тонкого шлиф. мм; для чистового шлиф. мм; для чернового шлифования мм; для чистового точения мм; для получистового точения мм; для чистового точения мм. Технологический размер заготовки записывается как номинальный размер заготовки с соответствующим допуском: 52,4 мм.
Аналогично ведем расчет для остальных поверхностей вращения. Результаты расчета занос
11. Расчетный припуск определяется как сумма минимального припуска и допуска на предшествующей операции: для тонкого шлифования =0,114мм;
- для чистового шлифования
=0,242мм;
- для чернового шлифования
= 0,334мм;
- для чистового растачивания
= 0,525мм, - для получистового растачивания
= 0,874 мм, - для чернового растачивания
= 2,458 мм, (используется только отрицательная часть припуска заготовки).
Аналогично ведем расчет для остальных поверхностей вращения. Результаты расчета заносим в таблицу 2.5
2.5 Разработка, анализ и выполнение электронной версии размерной схемы обработки плоских торцевых поверхностей шестерни
Главная задача размерного анализа - правильное и обоснованное определение промежуточных и окончательных размеров и допусков на них для обрабатываемой детали.
Размерную схему строим, располагая планами эскизов установки и обработки детали. С учетом количества обработок торцевых поверхностей на эскизе условно показываем операционные припуски, а также размеры готовой детали и заготовки. Для этого вычерчиваем контур готовой детали и указываем в направлении торцов слои межоперационных припусков на обработку. Указываем расстояние между торцевыми поверхностями размерами Адет= , Вдет= , Гдет , в соответствии с координацией размеров на рабочем чертеже; с учетом количества обработок торцевых поверхностей, условно показываем операционные припуски и размеры заготовки Нзаг , Бзаг , Все исходные, промежуточные и окончательные торцевые поверхности нумеруем по порядку слева направо от 1 до n. Через нумерованные поверхности проводим вертикальные линии, затем в зонах номеров соответствующей операции, между вертикальными линиями начиная с последней операции с учетом эскизов установки и обработки плана технологического процесса, указываем технологические размеры, получаемые при выполнении каждой операции соответствующими буквами поверхности А25 Б25 ,Г25 . Операционные размеры представляем в виде стрелок с точкой. Точка совмещается с установочной базой, а стрелка с поверхностью, обработанной в данной операции.
Справа от размерной схемы для каждой операции выявляем и строим схемы технологических размерных цепей. На основании составленных схем размерных цепей определяем типы составляющих звеньев и составляем исходные уравнения, а затем их рассчитываем. Построение выполняем таким образом, чтобы в каждой новой цепи было неизвестно только одно звено. В такой же последовательности ведут расчет размерных цепей.
Размерная схема представлена на рис 2.2
Рисунок 2.2-Размерная схема обработки плоских торцевых поверхностей
2.6 Расчеты припусков на обработку и операционных размеров- координат плоских торцевых поверхностей расчетно-аналитическим методом
Припуски на обработку торцов определяют по формуле [7, с.72]:
Например, поверхность опорного торца 1 подвергается трем переходам обработки, обеспечивающим следующие характеристики качества поверхности: - заготовка Rz = 160 мкм; h = 150мкм
- черновое точение Rz=50 мкм, h=50мкм
- получистовое точение Rz=32мкм, h=30 мкм
- чистовое точение Rz=25мкм, h=25 мкм
Пространственные отклонения, обусловленные короблением заготовки, можно не учитывать ввиду малой протяженности торцевых поверхностей.
Погрешности установки ? в осевом направлении составляют: [7, с. 73]
- черновое точение ?=200мкм;
- получистовое точение ?=100мкм;
- чистовое точение ?=100мкм;
Таким образом, минимальный припуск на черновое точение опорного торца мкм
Результаты расчета припусков на последующие переходы и другие поверхности приведены в табл. 4.1.
Уравнения и значения операционных размеров заносим в табл. 2.6
Рассмотрим расчет линейного операционного размера на примере припуска [Z24] и операционного размера А35. Для него составлена размерная схема (Рисунок 2.2.1).
Рисунок 2.2.1 - Схема размерной цепи
Поскольку исходным для расчета является предельное (минимальное) значение замыкающего звена, то наиболее удобным для решения этой задачи является способ предельных значений.
Припуск [Z24] в цепи является замыкающим звеном. Его минимальное значение обеспечивается при условии [Z24] min = А30min-А35max. Из этого равенства (условия минимального припуска) выражаем размер А30min.
А30min =[Z24]min А35max, где операционный размер S11max уже найден ранее, находим А30min: 76,954-0,4=76,554=76,5
Технологический операционный размер на каждой ступени обработки округляем согласно ГОСТ 1. 41512-86 [8, с. 110, т. П.4.1].
Придельные значение припуска [Z24] равно: Z24=77 -76,5 (-0,046)=0,5 =0,454
Расчет остальных размерных цепей торцевых поверхностей шестерни проводится аналогично и представлен в таблице 2.9.1.2.
2.7 Расчеты припусков на обработку и операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей нормативным методом двигатель технологический изготовление шестерня
Как уже оговаривалось ранее, расчет нормативным методом припусков на обработку заключается в их назначении по табличным данным и рекомендациям. В качестве рекомендаций используем [7, с.114, т. п.5.4].
Табл. 2.6- Минимальные припуски на обработку торцов
Поверхность, маршрут обработки Элементы припуска Расчетный минимальный припуск Zmin, мкм Обозначение дельта h мкм e,мкм
Поверхность 1, 13
Штамповка 160 150 - - -
Точение чер. 100 100 200 430 Z2 ,Z26
Точение п/ч 50 50 100 300 Z3 ,Z25
Точение чист 25 25 100 200 Z4, Z24
Поверхность 7, 8
Заготовка 160 150 - - -
Точение чер. 100 100 200 430 Z15, Z22
Поверхность19
Заготовка 160 150 - км
Точение чер. 100 100 200 430 Z8
Точение п/чс. 50 50 100 300 Z9
Поверхность6, 21
Заготовка 160 150 -
Точение чер. 100 100 200 430 Z6 ,Z11
Перед расчетом размерных цепей следует проверить, обеспечивается ли заданная чертежом точность конструкторських размеров при выбранных значениях операционных допусков TAI? Ai= [7, с. 77].
Уравнения и значения операционных размеров заносим в таблицу 2.7
Z17 0,9 Z17=З5-Д20- З А20 Z17 min =З5 min - Д20 max -З max А20 min З5 min= Д20 max З max - А20 min Z17min = 9,2 80,7-79,1 0,9=11,7 З5 max =11,91=12 0,21 З5 =12 Z17=12 -9,2(-0,090)- 80,7(-0,300)
79,4 =1,5 =0,9
Z13 1 Z13=Л195-А195 А35-А25 А20-З3= Z13min = Л195 min -А195 max А35 min -А25 max А20 min -З3max З3max = Л195 min - А195max А35 min - А25 max А20 min - Z13min=56,8-76,546 76,954-77,34 79,1-1=57,968 З3min=57,758=57,7 0,21 З3=57,7
Z13=57 -76,5 77 -77,22 79,4 -57,7
=1,98
Z11 1,0 Z11=К195-А195 А35-А25 А20-З4= Z11min = К195min - А195 max А35 min - А25 max А20 min -З4max З4max = К195min - А195 max S11 min -А35MAX А20 min - Z11min=53-76,546 76,954-77,34 79,1-1=55,168 З3min=54,168=54 0,5 З4=54 Z13=53 -76,5 77 -77,22 79,4 -54 =2,18
Z22 0,9 Z22= И20 А20- Ж20-З З6-З7 Z22min = И20 min А20 min - Ж20 max -З max З6 min -З7 max З7мах = И20 min А20 min - Ж20 max -З max З6 min - Z22min =10,5 79,1-20,18-80.7 19,8-0.9 =7,62 З7 min =7,41=7,4 0,21 З7 =7,4 Z22=10,5 79,4 -19,97 -80,7 19,8 -7,4 =1,43 =0,91
Граф размерных цепей представлен на рисунке 2.3
Рисунок 2.3-совмещенный граф размерных цепей
2.8 Проектирование и выполнение чертежа заготовки шестерни
Для разработки чертежа (2010.КАЛИНЕ.253-03) поковки и операции штамповки используются следующие исходные данные: материал детали: сталь 14ХГСН2МА ГОСТ 5520-79;
точность изготовления поковки: поскольку производство серийное, то возникает необходимость удешевления стоимости изготовления, уменьшения времени на выполнение операции и увеличения стойкости инструмента, поэтому принимаем второй класс точности заготовки;
группа стали - М2, поскольку поковка изготавливается из легированной стали с содержанием легирующих элементов более 2%;
конфигурация поверхности разъема штампа - плоская ( П );
степень сложности - С2.
Исходя из определенных ранее значений степени сложности, класса точности, группы стали и массы поковки определяем индекс заготовки - 5.
Допуски на данные размеры соответствуют IT14.
Штамповочные уклоны облегчают извлечение поковки. Они (как и все другие виды напусков) приводят к увеличению массы поковки, а следовательно, и к увеличению расхода металла и затрат на обработку резанием. Рекомендуемые значения штамповочных уклонов: наружные уклоны - 7°, а внутренние - 5°.Подробнее процесс проектирования заготовки предствлен в выпускной работе бакалавра[1, с. 84]
В качестве исходной заготовки для штамповки выбираем трубу 130?30, которую режем на мерные отрезки согласно объему заготовки.
Расчетно-аналитическим и нормативным методами были рассчитаны припуски на диаметральные размеры
(масса детали) = 0,7 кг
(масса заготовки) = 1,4? =0,98 кг.
Поковка третьей группы, штампуется за два перехода, осадкой в торец в закрытых штампах
V ? 9 м/с. [15, с. 176]
Для централизации укладки применяется предварительная осадка с наметкой.
Минимальный припуск на сторону 1,9 мм. [15, т. 2,с. 10]
Минимальный радиус скругления 3,5 мм. [15, т. 3, с. 14]
Наметка под пробивку 0,8 =34 мм. [15, с. 11]
Уклоны: наружный 5?; [16, т. 1, с. 182] внутренний 7?.
Заусенцы 1,1 мм. [15, т. 6, с. 19]
Отклонения размеров [15, т. 2, с. 10]
Допуск на межцентровое расстояние ±0,500. [15, т. 7, с. 20]
Величина торцовых заусенцев для пробитого отверстия 3 мм.
[15, т. 8, с. 20]
Поля допусков на несоосности 1мм. [15, т. 9, с. 20]
Допуск на изогнутость, неплоскостность, непрямолинейность и радиальное биение 1,6 мм. [15, т. 10, с. 21]
. С помощью торцевой схемы были определены линейные размеры-координаты, влияющие на габаритные размеры заготовки. Используя полученные значения, была спроектирована окончательная форма и размеры заготовки, после чего построен чертеж заготовки.
2.9 Расчет и оптимизация режимов резания для пяти операций-представителей
Расчет режимов резания ведется одновременно с разработкой операционных карт и заполнением маршрутных карт технологического процесса. Совмещение этих работ исключает необходимость дублирования одних и тех же сведений в различных документах, так как в операционных картах ( или маршрутных для серийного производства) картах должны быть записаны данные по оборудованию, способу обработки, характеристике обрабатываемой детали и другие, которые используются для расчетов режимов резания
2.9.1 Операция 030. Токарная
Рис. 2.5- Эскиз обработки заготовки на токарной операции
1. Выбор инструмента.
Для подрезки торца выбираем токарный подрезной отогнутый резец с пластинами из твердого сплава по ГОСТ18879-73 [2, стр.121, т.8], материал пластин - твердый сплав Т15К6 ГОСТ 18868-73;
2. Определим коэффициент Kr и показатель степени nv в зависимости от группы материала по обрабатываемости [2, стр.262, табл.2] Kr =0,7 nv=1.
4. Определим коэффициент Кпv , учитывающий влияние состояния поверхности заготовки [3, стр.263, табл.5], поскольку обрабатываем поверхность без корки, то Кпv=1.
5. Определим глубину резания t=zmax=0,546мм.
6. Определение подачи. где - шероховатость поверхности
Рис. 2.6 -Эскиз инструмента
Табл. 2.7 -Размеры и геометрические параметры режущей части резца
H, мм B, Мм L, мм m, мм а, мм r, мм ?,° ?1,° ?,° ?1,° a f
25 16 140 8 14 1 45 45 16 -2 8 0,3
R - радиус при вершине резца, Кш - общий поправочный коэффициент.
Принимаем подачу S=0,139 (мм/об) .
7. Определение скорости резания.
Где время стойкости резца Т=45(мин), Cv=420, x=0,15, y=0,20, m=0,20;
Таким образом поправочный коэффициент будет равен: - при расчете тангенциальной СОСТАВЛЯЮЩЕЙPZ;
- при расчете радиальной составляющей Py;
- при расчете осевой составляющей Рх;
Составляющие силы резания будут равны: (Н);
(Н);
(Н).
12. Определение мощности резания.
При точении мощность резания рассчитывают по формуле: (КВТ).
13. Выбор оборудования.
По рассчитанной мощности выбираем токарно-винторезный станок 16Б16А с мощностью электродвигателя главного движения 2,8 КВТ,на том основании, что берем такой станок, у которого можно посчитать ряд продольных подач и ряд частот вращения шпинделя
Долбить зубчатый венец А. Станок 514. Параметры нарезаемого зубчатого колеса: m=0,5 мм, z=150, a=30°, длина зубьев В=3,3 мм, обрабатываемый материал 14ХГСН2МА; твердость 43…45 НRCЭ. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 30. Способ крепления заготовки - в оправке с упором в торец. Схема обработки приведена на рис. 2.9
Рис. 2.9- Эскиз обработки заготовки на зубодолбежной операции
Необходимо: выбрать режущий инструмент, рассчитать режим резания и определить основное время обработки.
[17, т. 111, с. 198]. Долбяк типа 3, класс точности А (для нарезания зубчатых колес 7-й степени точности). Материал долбяка - быстрорежущая сталь Р18 [17, т. 2, с. 116]. Эскиз инструмента представлен на рис. 2.10.2.2. Основные размеры чашечного долбяка сведены в таблицу 3.0
Рис. 3.0- Эскиз инструмента
Таблица 3.0 -Параметры долбяка модуль m0 число зубьев z0 Диаметр окружности расстояние А исходного сечения от передней поверхности длина зубьев b0 высота долбяка В Номинальный диаметр d1 делительной d0 Вершин зубьев da
0.5 150 38 40.38 1.2 6 13 38 15
Расчет режимов резания [16, с. 150].
1. По справочным данным [17
Вывод
Выпускная работа бакалавра на тему: "Конструкторско-технологическая подготовка мелкосерийного производства шестерни на специализированном участке", выполненная по направлению 0902 "инженерная механика" служит этапом, подтверждающим квалификацию бакалавра.
Данная работа состоит из двух частей - конструкторской и технологической соответственно.
В конструкторской части были произведены термогазодинамический расчет двигателя (таблица 1.2),расчет на прочность и колебания пера лопатки и диска первой ступени компрессора (таблицы 1.4, 1.5, 1.6, 1.7) соответственно). В графическую часть раздела включена конструктивно- компоновочная схема ТРДД (2010.КАЛИНЕ.243-03).
В основной, технологической части проекта был спроектирован маршрутно-операционный технологический процесс изготовления шестерни (2010.КАЛИНЕ.243-05) и разработана заготовка (2010.КАЛИНЕ.243-03). В качестве исходной информации использованы рабочий чертеж шестерни (2010.КАЛИНЕ.243-02) с соответствующими техническими требованиями и тип производства. Согласно спроектированному технологическому процессу разработан комплект технологической документации (2010КАЛИНЕ.243-06), содержащий маршрутную карту, 5 операционных карт и 5 карт эскизов операций-представителей.
Список литературы
1. Диплом бакалавра по специальности «Технология производства авиационных двигателей».2010г
2. Косиловой и Р.К. Мещерякова Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, 496 с.
3. Косиловой и Р.К. Мещерякова Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.2 /Под ред. А. Г.. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, 496 с.
4. Фираго В.П. Основы проектирования технологического процесса. Методы обработки поверхности. - М.: Машиностроение, 1975, 468 с.
5. Ковка и объемная штамповка стали. В 2-х т. / Под ред. М.В. Сторожева - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1967, 436 с.
