План технологического процесса изготовления детали авиационного двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Определение и обоснование вида начальной заготовки, метода и оборудования для её изготовления

2. Расчет и оптимизация потребного количества операций формообразования элементарных цилиндрических и плоских поверхностей-представителей детали

3. Определение качественных и количественных показателей технологичности детали

3.1 Анализ рабочего чертежа детали

3.2 Качественная оценка

3.2.1 Технологичность по механической обработке

3.2.2 Технологичность по простановке размеров

3.2.3 Технологичность относительно потребности в специальных инструментах и технологической оснастке

3.2.4 Технологичность по материалу

3.3 Количественная оценка

4. Разработка и обоснование рациональной последовательности формообразующих операций технологического процесса изготовления детали

5. Разработка и мотивирование этапов, комплектов технологических баз, схем базирования детали и вариантов методов формообразования основных поверхностей-представителей

6. Обоснование, выполнения и утверждения плана технологического изготовления детали

Заключение

Список использованной литературы



Введение

В процессе развития человеческого общества, его научной мысли возникает необходимость в изготовлении новых видов продукции, а также всегда актуальным является повышение производительности и повышение степени автоматизации при производстве уже выпускаемых изделий, что позволяет уменьшить затраты труда. Указанные задачи могут быть выполнены только посредством применения новых технологических процессов и нового оборудования, необходимого для их выполнения. Это и является основным направлением развития технологии машиностроения.

Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной, которая, являясь прикладной наукой, тем не менее, имеет большую теоретическую основу. Данная дисциплина рассматривает вопросы жесткости технологической системы и точности процессов обработки, рассеяния размеров обрабатываемых заготовок, погрешностей оборудования и технологической оснастки, влияния механической обработки на физико-механические свойства деталей, назначения припусков на механическую обработку и режимов резания, теории базирования, технологической наследственности т.д.

Производство различных объектов народного хозяйства имеет свои особенности. Для технологии авиадвигателестроения характерны высокие требования к точности и качеству поверхностей, ограничения по весу, низкая жесткость деталей. Узлы и агрегаты авиационного двигателя работают в условиях высоких температур, воспринимают большие нагрузки. В силу этого, для их изготовления необходимо применение высокопрочных, жаростойких, способных работать в агрессивных средах, жаропрочных материалов. Металлы и сплавы, отвечающие указанным требованиям, обладают низким коэффициентом обрабатываемости, некоторые из них не могут быть подвергнуты лезвийной обработке, что требует инновационного подхода к разработке технологических процессов. Эти и другие факторы характеризуют авиадвигателестроение как наиболее высокотехнологичную и наукоемкую отрасль машиностроения.



1. Определение и обоснование вида начальной заготовки, метода и оборудования для её изготовления

Процесс получения заготовки является одним из первых этапов преобразования материала в готовое изделие. Однако именно он определяет в дальнейшем не только способы и режимы обработки, но и эксплуатационные характеристики детали, её ресурс. Неправильно выбранный способ получения заготовки может сделать полностью невозможным получение кондиционной детали или себестоимость её будет настолько высока, что использование изделия в узле будет нерентабельным.

При выборе способа получения заготовки необходимо учитывать конфигурацию, размеры, массу и материал заготовки; количество получаемых заготовок; требуемую точность получения заготовки; шероховатость и качество ее поверхностных слоев; желательное направление волокон металла.

Для получения заготовки детали «Колесо косозубое» будем использовать штамповку на ГКМ. Преимущества штамповки на ГКМ: высокая производительность 200 и более паковок в час, возможность штамповки паковок с боковыми выступами и кольцевых заготовок, собственно говоря, из-за кольцевых заготовок и был выбран способ штамповки на ГКМ. Этим методом мы достигнем получения сравнительно точных заготовок по точности и шероховатости, а также меньшего отхода материала, при учёте припусков на штамповку. Технологические особенности штамповки - наличие прошивных операций, в том числе, одной сквозной прошивки, и возможность в известной мере произвольного выбора диаметра заготовки.

Вследствии выше указанного КИМ получится удоволитворительным, т.к. снимаемый припуск для получения конечной детали небольшой.



Рисунок заготовки после штамповки



2. Расчет и оптимизация потребного количества операций формообразования элементарных цилиндрических и плоских поверхностей-представителей детали

В связи с тем, что выбранный способ окончательной обработки отдельных поверхностей не всегда может обеспечить получение требуемых точности и качества поверхности непосредственно из исходной заготовки возникает необходимость создания промежуточных операций или переходов, по мере выполнения которых достигается постепенное повышение точности заготовки до требуемой в готовой детали.

Выполним расчет потребного количества операций формообразования элементарных цилиндрических и плоских поверхностей-представителей обоймы. Для этого будем использовать расчетный метод, основанный на оценке коэффициентов уточнения (по точности) и (по шероховатости). Указанные коэффициенты показывают, насколько увеличилась точность либо повысился показатель шероховатости как за один переход (), так и в целом после всех этапов обработки поверхности (). Для оценки потребного количества операций формообразования будем использовать общий коэффициент уточнения - .

, [8,c.31-33].

Определим количество переходов, необходимое для достижения заданной точности и шероховатости. Окончательно примем большее из полученных значений.

, [8,с.31-33].

Результаты расчета заносим в таблицу 1.

Конструктивные элементы типа фасок, канавок и т.п., получаемые за один проход, к которым не предъявляются специфические требования по точности или шероховатости, также не подлежат расчету. Данные о формообразующих операциях для получения указанных поверхностей заносим в таблицу 2.

Таблица 2.1

Расчёт и оптимизация потребного количества операций формообразования поверхностей-представителей детали

№	Характеристики	Количество переходов	Характеристики по операциям	Операция
	Деталь	Заготовка					1	2	3	Наименование
1	9.4Js15( ±0.350) Rz 6.3 32…37 HRCэ	12h10(-0.700) Rz 200 207 HB	0	1.25	1	1	Js15 Rz20			Токарная
								Js15 Rz10		Шлифовальная Предварительная
									Js15 Rz6.3	Шлифовальная Окончательна
2	5.7Js15(±0.240) Rz 6.3 32…37 HRCэ	0 207 HB	0	0	2	2	Js15 Rz20			Токарная
								Js15 Rz10		Шлифовальная Предварительно
									Js15 Rz6.3	Шлифовальная Окончательно
3	32.26 h10(-0.100) Rа 0,64 32…37 HRCэ	Ш35h12(-0.250) Rz 200 207 HB	0,6	0,7	2	2	h10 Rz20			Токарная
								h10 Rz3.2		Зубо фрезерная
4	5,157Н10(+0,048) Rz 3,2 32…37 HRCэ	0 207 HB			2	2	H13 Rz20			Сверлильная
								H10 Rz3,2		Расточная

Рисунок 2.1- Схема нумерации поверхностей детали

3. Определение качественных и количественных показателей технологичности детали

Технологичность детали - это совокупность свойств детали, обеспечивающих ее высокие эксплуатационные характеристики при наименьшей трудоемкости и стоимости изготовления.

3.1 Анализ рабочего чертежа детали

Рабочий чертеж детали является основным документом для контроля и приемки изготовленных деталей. На рабочем чертеже указывается материал детали, проставляются допуски на изготовление, шероховатость поверхностей, в технических условиях указывается группа контроля, термообработка и твердость материала, покрытия и прочие специфические требования. Для ответственных деталей в технических условиях указываются также физико-механические свойства сердцевины и поверхностного слоя, применяемые методы улучшения прочностных свойств с целью повышения надежности и долговечности детали. Указываются также методы и способы контроля, как наружных поверхностей, так и внутренней структуры материала детали.

В качестве исходной информации для выполнения домашнего задания был задан чертеж детали «колесо косозубое» на листе формата А3. Он представляет чертеж обоймы, выполненный в двух проекциях, с дополнительными видами, поясняющими конструкцию обоймы (в частности конфигурация канавок для выхода инструмента).

Данная деталь - обойма ГП 23,415.

Деталь представляет собой осесимметричную фигуру с пазом.

Одним из заданий было перевод чертежа в электронный вид и его выполнение в соответствии с требованиями ГОСТов.



Рисунок 4.1 - Обойма

3.2 Качественная оценка

3.2.1 Технологичность по механической обработке

При изготовлении детали колесо зубчатое необходимо большое количество разнообразных технологических операций, которые и позволяют получить из заготовки готовую деталь.

Большинство поверхностей детали достаточно просты и удобны для изготовления. Большую часть поверхностей детали можно получить токарной обработкой при использовании стандартных резцов разных видов. Отверстия в теле детали выполняются стандартным инструментом, размещение их удобно, к ним обеспечены хорошие подходы.

Деталь имеет торцевое отверстие под углом 25? к стенке детали. Для выполнения указанных требований необходимо применение кондуктора с наклонной стенкой с заданным углом в детали, которая крепится в кондукторе. Эти факторы значительно усложняют как технологический процесс непосредственно, так и технологическую подготовку производства

3.2.2 Технологичность по простановке размеров

На чертеже детали конструктором проставлены собственные размеры детали с учетом отклонений и погрешностей. Они проставлялись с учетом условий работы детали и конструктивного назначения ее элементов. Однако топография размеров, выбранная конструктором для данной детали не позволяет для всех поверхностей соблюсти принцип совмещения баз. Таким образом, будет иметь место необходимость ужесточения допусков некоторых размеров, что повлечет за собой повышение стоимости детали. Таким образом, по рассматриваемому параметру деталь нетехнологична.

3.2.3Технологичность относительно потребности в специальных инструментах и технологической оснастке.

Для изготовления данной детали требуется достаточно широкая номенклатура инструмента. Большинство - это стандартные резцы, сверла, развертки и фрезы.

При изготовлении зубчатого колеса требуется большое количество специальной оснастки. Это повышает стоимость и снижает технологичность детали.

3.2.4 Технологичность по материалу

Материал детали - сталь 38ХА по ГОСТ 4543-71. Сталь конструкционная лигированная.

Применение: Для изготовления силовых деталей ракетных двигателей, в том числе азотируемых, работающих при температурах до 700 С, азотируемых деталей авиастроения.

Химический состав, механические характеристики и физические, свойства приведены в таблицах 2.1, 2.2 и 3.1.

Таблица 3.1

Химический состав в % материала 38ХА

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.35 - 0.42	0.17 - 0.37	0.5 - 0.8	до 0.3	до 0.025	до 0.025	0.8 - 1.1	до 0.3



Таблица 3.2

Механические свойства при Т=20oС материала 38ХА

Сортамент	Размер	Напр	в	T	5		KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Трубы, ГОСТ 21729-76			588		14
Пруток, ГОСТ 4543-71	Ш 25		930	780	12	50	880	Закалка 860oC, масло, Отпуск 550oC, вода,
Пруток калиброван, ГОСТ 10702-78			590			60		Отжиг
Твердость 38ХА после отжига, ГОСТ 4543-71	HB 10 -1 = 207 МПа
Твердость 38ХА , Пруток горячекатан. ГОСТ 10702-78	HB 10 -1 = 187 МПа

Таблица 3.3

Физические свойства материала 38ХА

T	E 10- 5	? 10 6	?	?	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	1.96			7850		290
100		12.7	50
200		13.1	46	7800
300		13.5	42
400		13.8	40
500		14.2	37
600		14.6	35	7650
700			31
T	E 10- 5	? 10 6	?	?	C	R 10 9

Температура критических точек материала 38ХА

Ac1 = 740,

Ac3(Acm) = 780,

Ar3(Arcm) = 730,

Ar1 = 693,

Mn = 250



3.3 Количественная оценка

Уровень технологичности конструкции по точности обработки:

;

;

Тср - средний квалитет точности обработки изделия;

- число размеров соответствующего квалитета точности.

Так как > 0,82, деталь считается технологичной.

Уровень технологичности конструкции по шероховатости поверхности:

;

;

Шср - средняя шероховатость поверхности изделия,

- число поверхностей соответствующей шероховатости,

Ш - шероховатость конструкции.

Одним из важнейших показателей технологичности деталей является коэффициент использования материала - КИМ, представляющий собой отношение массы обработанной детали к массе исходной заготовки. В наиболее прогрессивных технологических процессах это отношение приближается к единице и зависит от способов получения заготовок и масштабов производства.

Коэффициент использования материала:

Масса детали:m_д=0,037г;

Масса заготовки: mз=0,089 кг;

;

По КИМ деталь технологична.

косозубый заготовка формообразование оборудование



4. Разработка и обоснование рациональной последовательности формообразующих операций технологического процесса изготовления детали

В основу разработки технологических процессов положены три принципа: технический, экономический и организационный.

В соответствии с техническим принципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение требований чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. К ним относят точность детали, качество ее поверхностей, технологичность и конструкций.

Деталь характеризуют: точность размеров, формы и взаимного положения в пространстве отдельных ее конструктивных элементов [4, с.117]. Под точностью понимают степень соответствия фактических размеров, формы и правильности взаимного положения элементов заданным на чертеже или оговоренным техническими условиями. В зависимости от требования конечной точности и условий работы деталей в узле назначают точность изготовления отдельных деталей, т.е. обеспечивают математическую связь между замыкающим звеном в той или иной сборочной единицей и ее составляющими звеньями. При этом, чем выше требуемая точность замыкающего звена, тем с более высокой точностью должны быть выполнены размеры деталей - звеньев размерной цепи.

Качество поверхностей деталей авиационного двигателя определяется геометрическими и физико-механическими параметрами. К геометрическим параметрам относится отклонение формы и шероховатость. К физико-механическим параметрам относятся твердость, глубина и интенсивность упрочнения, величина и характер внутренних напряжений. Часть этих параметров (например, шероховатость поверхности и твердость) оговаривается на рабочих чертежах деталей. Другие показатели (например, глубина и интенсивность упрочнения, величина и характер залегания внутренних напряжений), ввиду отсутствия надежных средств цехового контроля, обычно не находят отражения в технических условиях. Однако знание характера влияния этих параметров на долговечность деталей позволяет при разработке технологических процессов положительно влиять на качество отдельных деталей и машин в целом за счет применения методов упрочняющей технологии или соответствующих режимов обработки, геометрии режущего инструмента и пр.

В соответствии с экономическим принципом изделия должны изготовляться с минимальными затратами труда и издержками производства. Для этого необходимо обеспечить следующее:

1) заготовки по форме и размерам должны приближаться к готовым деталям. Степень приближения зависит от программы выпуска; при большой программе приближение должно быть максимальным. В этом случае припуски на обработку и объем последующей механической обработки будут минимальными;

2) схемы базирования детали должны обеспечивать максимальную простоту и надежность конструкции приспособлений;

3) припуски на чистовую, черновую и окончательную обработку должны быть рационально распределены;

4) последовательность и структура операций должны выбираться так, чтобы качественное изготовление деталей происходило при минимальных затратах времени и материальных средств. При этом необходимо применять современные методы и виды обработки;

5) оборудование должно быть высокопроизводительным и мощным, позволяющим сконцентрировать большое количество переходов, одновременно использовать большое число режущих инструментов, механизировать и автоматизировать вспомогательные работы;

6) технологическая оснастка должна быть высокопроизводительной, эффективной, точной, с минимальным временем на установку и снятие заготовок.

7) режущий и мерительный инструмент должен быть стандартным и широко распространенным;

8) режимы резания должны быть оптимальными, т. е. при обработке максимально используют мощность станка и стойкость режущего инструмента.

9) нормы времени должны быть технически обоснованными.

В соответствии с организационным принципом изготовление детали должно осуществляться в условиях, обеспечивающих максимальную эффективность производства, а именно:

1) форма организации технологического процесса должна соответствовать типу производства;

2) размещение оборудования на участке должно обеспечивать непрерывное изготовление изделия и минимально протяженные пути транспортировки;

3) каждое рабочее место должно соответствовать требованиям научной организации труда и санитарно-гигиеническим нормам;

4) обеспечение рабочих мест заготовками, инструментом, смазочно-охлаждающими жидкостями, уборкой стружки должно быть своевременным.



5. Разработка и мотивирование этапов, комплектов технологических баз, схем базирования детали и вариантов методов формообразования основных поверхностей-представителей

Одной из наиболее сложных и принципиальных задач проектирования технологических процессов механической обработки является назначение технологических и измерительных баз [4, с. 124, 131]. От правильного выбора технологических баз в значительной мере зависят фактическая точность выполнения размеров, заданных конструктором; правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; степень сложности приспособлений, режущих и измерительных инструментов; общая производительность обработки заготовок.

Исходными данными при выборе баз являются: рабочий чертеж детали, технические условия на ее изготовление, вид заготовки и состояние ее поверхностей, желаемая степень автоматизации [4, с. 110]. Перед выбором баз для конкретной операции необходимо четко сформулировать задачи, которые должны быть решены в результате выполнения данной операции. Эти задачи вытекают из чертежа и технических условий на изготовление данной детали.

Выбор баз производится исходя из размерных связей между поверхностями. Это находит отражение в принципах совмещения баз и постоянства баз, соблюдение которых обеспечивает формирование наиболее коротких размерных цепей.

Технологические базы должны иметь точность не ниже чем у обрабатываемых поверхностей. Для большинства операций это требование соблюдается, и такие базы называют чистыми.

Исключение составляют первые операции каждого этапа, базы для которых подготовлены на предшествующем этапе и уступают по точности и качеству обрабатываемым поверхностям.

Выбору баз на первой операции предшествует определение поверхностей, которые будут использоваться в качестве баз на последующих операциях.

Черновые базы могут быть использованы на каждом этапе только один раз и для координации только одной из обрабатываемых поверхностей.

Почти всегда возможна реализация нескольких вариантов базирования. Но обычно при выборе баз руководствуются следующими рекомендациями:

1. Базы должны обладать достаточной протяженностью.

2. Заготовка должна занимать в приспособлении надлежащее ей положение под действием собственного веса, а не в результате приложения зажимных усилий.

3.Базовые поверхности должны быть чистыми для обеспечения однозначности базирования. Наиболее существенное влияние на последовательность обработки поверхностей детали оказывает характер размерной связи. Анализируя форму детали и проставленные на рабочем чертеже размеры, можно установить, что основными технологическими базами могут служить:

1) торцы детали - в качестве опорной базы, лишающей заготовку одной степени свободы;

2) наружные поверхности в качестве направляющих баз;

3) внутренние поверхности, лишающие заготовку четырех степеней свободы.

При обработке желательно свести к минимуму погрешность установки, чтобы обеспечить требования к точности и шероховатости поверхностей. Этого можно добиться, предварительно подготовив базы - торец и отверстие заготовки.

На чертеже детали в качестве конструкторской базы для диаметральных размеров принята ось детали, однако, исходя из невозможности использования оси в качестве технологической базы, в качестве установочных используем внешнюю цилиндрическую поверхность 11, 4 и торцы 3,7 (рисунок 3.1), при этом будет выполнен принцип совмещения баз при обработке большинства торцев, кроме того, в процессе изготовления детали будем применять вспомогательные установочные базы в виде технологического напуска и центровых гнезд.



6. Обоснование, выполнения и утверждения плана технологического изготовления детали

План технологического процесса в виде операционных эскизов составляют по рабочему чертежу детали. Такой план является результатом решения всех основных технологических задач. Им устанавливается границы между операциями и последовательность операций в техпроцессе, установочные и исходные базы, схемы закрепления заготовки.

Намечаются виды операций, которые должна пройти каждая поверхность, а следовательно и основные этапы техпроцесса. Так же определяются поверхности, которые лучше или необходимо обрабатывать совместно с другими поверхностями.

Для данной детали - колесо косозубое - технологический процесс изготовления ее был разбит на следующие этапы:

1) заготовительный - этап, на котором из первичного материала формируется заготовка, подлежащая обработке для получения готовой детали. Заготовка получается посредством штамповки. На заготовительном этапе достигается точность поверхностей, соответствующая 14 квалитету, и шероховатость Rz = 40 мкм;

2) черновой этап - этап, на котором производится первичное формообразование поверхностей крышки. Определяется общая конфигурация поверхностей. Этот этап в механической обработке характеризуется большой величиной снимаемых припусков, большими числами подач, большими силами резания при относительно невысоких скоростях резания. При обработке данной детали наиболее характерная операция - токарная; достигаемая точность поверхностей соответствует 12 квалитету при шероховатости поверхностей Rz = 40 мкм;

Закрепление заготовки осуществляют с помощью специального приспособления.

3) Получистовой этап - обработка поверхностей детали до 10-го квалитета точности и шероховатости Rz = 20 мкм, также на этом этапе сверлится отверстие, снимаются фаски.

4) Чистовой - этап, на котором производится обработка поверхностей, где достигается 9-й и 8-й квалитеты точности и шероховатость Rz = 10 мкм; после чистового этапа следует промывка детали (т.е. очистка от остатков стружки и пыли);

5) Химико-термическая обработка - азотирование

6) Отделочный этап - обработка ответственных поверхностей колеса косозубого до шероховатости Ra = 0,64 мкм; после отделочного этапа следуют промывка детали (т.е. очистка от остатков стружки и пыли, а также обезжиривание поверхностей детали); также проводятся слесарные операции, чаще всего выполняемые вручную, непосредственно рабочим, с низким уровнем механизации (очистка от заусенцев, притупление острых кромок);

После выполнения всех формообразующих операций следует окончательный контроль детали и консервация.



Заключение

В данной работе перед разработкой технологического процесса изготовления колеса зубчатого был детально проанализирован чертеж детали; произведен выбор и обоснование метода получения заготовки, проведена оценка технологичности детали..

План технологического процесса был представлен в виде операционных эскизов, выполненных по рабочему чертежу детали.

Оценку количества формообразующих операций получили с использованием эмпирических формул.



Список использованной литературы

1. Анурьев А.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-М.: Машиностроение, 1980. -728с.

2. Богуслаев В.А., Качан А.Я., Мозговой В.Ф., Корнелевский Е.Я., Технология производства авиационных двигателей. - г. Запорожье, изд. ОАО «Мотор Сич» , 2000г. - 945 с.

3. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1 - М., Машиностроение, 1985г.-656 с.

4. Фираго В.П. Основы проектирования технологических процессов и приспособлений. Методы обработки поверхностей - М., Машиностроение, 1973г. - 468 с.

5. Гранин Ю.В. Долматов А.И. Определение припусков на механическую обработку и расчет операционных размеров: Уч. пос. - Харьков: ХАИ, 1987г. - 102 с.

6. ГОСТ 7505 - 89 Поковки стальные штампованные, допуски, припуски, кузнечные напуски.

7. В.Г. Сорокин и др. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989 г.

8. Руденко П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении. - Высшая школа. Главное издательство, 1985. - 255 с.

9. Сотников В.Д., Долматов А.И., Горбачев А.Ф., Яценко С.В. Разработка маршрутных технологических процессов изготовления деталей АД. Уч. пос. - Харьков: ХАИ, 1989 г. - 40 с.

Размещено на Allbest.ru