Изготовление вала обгонной муфты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ»

Кафедра 204

Курсовая работа

по предмету

Технология производства АД

Харьков 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ детали

1.1 Назначение детали и условия работы

1.2 Анализ выбранного материала

2. Оценка технологичности детали

2.1 Качественная оценка технологичности

2.2 Количественная оценка технологичности

2.2.1 Определение коэффициента использования материала

2.2.2 Определение коэффициента, учитывающего технологичность по точности

2.2.3 Определение коэффициента, учитывающего технологичность по шероховатости

2.2.4 Определение коэффициента унификации конструктивных элементов

2.2.5 Определение комплексного коэффициента технологичности

2.2.6 Определение технологического уровня

3. Выбор и обоснование метода получения заготовки

Вывод

Список использованной литературы



ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование конструкции двигателей летательных аппаратов, направленное на повышение ресурса работы, экономичности и других его параметров, в значительной мере влияет на технологию изготовления деталей. Характерными особенностями производства двигателей является сложность конструктивных форм, широкое применение для изготовления труднообрабатываемых материалов, высокие требования к точности и состоянию поверхностного слоя деталей. Большинство деталей летательных аппаратов изготавливаются методом механической обработки, а для оснащения производства используется большое число станочных и других приспособлений.

Технологическое оснащение - это совокупность станочных приспособлений, режущего, мерительного и вспомогательного инструмента и др. В общем объёме технологической оснастки на станочные приспособления приходиться более 60% трудоёмкости изготовления. Сложность технологических процессов изготовления деталей двигателей обуславливает применение большого числа разнообразных конструкций приспособлений.

Станочными приспособлениями называют дополнительные (вспомогательные) устройства к металлорежущим станкам. Станочные приспособления предназначены для:

1. Установки обрабатываемых заготовок при выполнении операций в соответствии с требованиями;

2. Обеспечения точности и стабильности качества обработки поверхностей;

3. Повышения производительности труда.



1. АНАЛИЗ ДЕТАЛИ

1.1 Назначение детали и условия работы

Вал обгонной муфты предназначен для обеспечения надежной работы качающего узла аксиально-плунжерной машины работающей как насос, так и гидромашина.

С одной стороны на валу выполнена втулка обгонной муфты. В валу выполнены отверстия с помощью которых обеспечивается смазывание всех трущихся поверхностей вала.

Рисунок 1.1 - Вал обгонной муфты

1.2 Анализ выбранного материала

Вал обгонной муфты изготовляется из легированной конструкционной стали Сталь Сталь 12ХН3А ГОСТ 4543-71. Свойства стали занесены в таблицы 1.1 - 1.7.

Таблица 1.1

Вид поставки и назначение стали

Заменитель
стали: 12Х2Н4А, 12ХН2, 20ХН3А, 20ХНР, 25ХГТ.
Вид поставки
Сотовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77 Полоса ГОСТ 103-76 Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71 Трубы ГОСТ 21729-76, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75
Назначение
Шестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

Таблица 1.2

Химический состав стали

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Марганец (Mn)	0.30-0.60
Медь (Cu), не более	0.30
Никель (Ni)	2.75-3.15
Сера (S), не более	0.025
Углерод (C)	0.09-0.16
Фосфор (P), не более	0.025
Хром (Cr)	0.60-0.90

Таблица 1.3

Механические свойства стали при повышенных температурах

t испытания, °C	0,2, МПа	B, МПа	5, %	%	KCU, Дж/м2
Образцы диаметром 28-50 мм. Отжиг 880-900 °С. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 600 °С, 3 ч.
20	540	670	21	75	274
200	520	630	20	74	216
300	500	630	12	70	211
400	430	530	20	75	181
500	390	410	19	86	142
550	240	260	21	82
Образец диаметром 10 мм и длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
700	70	140	41	78
800	29	89	61	97
900	27	68	58	100
1000	23	44	63	100
1100	23	43	73	100
1200	12	25	70	100
1250	10	18	67	100

Таблица 1.4

Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	?0,2, МПа	?B, МПа	?5, %	?, %	KCU, Дж/м2	HB
Заготовки диаметром 70 мм. Закалка 800 °С, масло
200	1270	1370	12	60	98	400
300	1130	1270	13	68	78	380
400	1080	1200	14	68	83	375
500	930	1030	19	70	118	280
600	670	730	24	75	167	230

Таблица 1.5

Механические свойства стали в зависимости от сечения

Сечение, мм	?0,2, МПа	?B, МПа	?5, %	?, %	KCU, Дж/м2	HRCэ
Ложная лементация 910 °С, 9 ч. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 200 °С, на воздухе
10	1080	1220	13	60	157	35
15	780	980	16	65	152	32
20	730	880	16	70	165	30
25	640	830	20	70	192	28

Таблица 1.6

Технологические свойства стали

Температура ковки
Начала 1220, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм - в яме.
Свариваемость
ограниченная. РДС, АДС под флюсом.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 183-187 K? тв.спл. = 1.26, K? б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Таблица 1.7

Физические свойства стали

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	200
Плотность, pn, кг/см3	7850	7830	7800	7760	7720	7680	7640
Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°С)		31			26
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	13.0	14.0	14.7	15.3	15.6
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг °С))				528	540	565



2. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЕТАЛИ

Технологичность детали - удобство её обработки. Технологичность детали можно разделить по двум направлениям, по которым её характеризуют:

1. Качественная оценка технологичности.

2. Количественная оценка технологичности:

1) коэффициент использования материала.

2) коэффициент, учитывающий технологичность по точности;

3) коэффициент, учитывающий технологичность по шероховатости;

4) коэффициент унификации конструктивных элементов;

5) комплексный коэффициент технологичности.

2.1 Качественная оценка технологичности

Исходная деталь представляет собой тело вращения с максимальным диаметром порядка 38 мм. С одной стороны на валу выполнена втулка обгонной муфты. В валу выполнены отверстия оси которых перпендекулярны оси вала.

Конструкция детали требует применения специального станочного оборудования такого как: центра, кондукторные втулки, оправки станок с ЧПУ и т.п. Деталь имеет внутренние, ступенчатые поверхности. Учитывая габариты детали, толщину её стенок, можно сказать, что конструкция жесткая, что не требует для её закрепления и базирования специального приспособления, обеспечивающего жесткость закрепления и минимальную погрешность.

За базовые в дальнейшем можно взять поверхность с размером ?15 как она имеет 5 квалитет точности и поверхность, имеющую шероховатость Ra1,6.



2.2 Количественная оценка технологичности

2.2.1 Определение коэффициента использования материала

Проведём оценку по коэффициенту использования материала. Для этого необходимо определить объём заготовки и объём детали. Для определения объёма построим трёхмерные изображения заготовки и детали в графическом редакторе Компас и с помощью программы определим объём:

V_заг=32761,38 мм³

V_дет=11474, 27 мм³

2.2.2 Определение коэффициента, учитывающего технологичность по точности

Определим коэффициент, учитывающий технологичность по точности из следующих формул:

Для определения коэффициента подсчитаем количество поверхностей имеющих одинаковый квалитет:

IT	5	9	10	11	13	14	15
Число поверхностей	2	1	2	2	5	24	1

Если К_IT>0,82, то деталь технологична по точности.

Подсчитав К_IT=0,89 сделаем оценку, что деталь технологична по точности.

2.2.3 Определение коэффициента, учитывающего технологичность по шероховатости

Определим коэффициент учитывающий технологичность по шероховатости из следующих формул:

Для определения коэффициента подсчитаем количество поверхностей имеющих одинаковую шероховатость поверхности:

Ra	0,8	1,6	3,2	6,3
Число поверхностей	2	3	15	13

Если К_Ra>0,28…0,32, то деталь не технологична по шероховатости.

Подсчитав К_Ra=0,24 сделаем оценку, что деталь не технологична по шероховатости.

2.2.4 Определение коэффициент унификации конструктивных элементов

где

N_уэ - количество унифицированых элементов детали;

N_э - общее число конструктивных элементов детали.

Kl,

Если К_уэ>0,6 - деталь технологична.

Посчитав К_уэ= 0,81 можно сделать вывод, что деталь технологична по этому параметру.

2.2.5 Определение комплексного коэффициента технологичности

где ц = 0,9 - для коэффициента шероховатости;

ц = 0,9 - для коэффициента точности;

ц = 0,9 - для коэффициента использования материала;

ц = 0,9 - для коэффициента унификации конструктивных элементов;

2.2.6 Определение технологического уровня

Изучив все факторы оценки технологичности детали «Вал обгонной муфты» и получив Т_у>1 можно сделать вывод, что данная деталь технологична.

вал муфта конструктивный технологичный



3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Заготовка - предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

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 даже дальнейшую судьбу детали - ресурс, возможный диапазон использования. Неправильно выбранный способ получения заготовки может сделать полностью невозможным получение кондиционной детали или себестоимость ее будет настолько высока, что ее использование в узле будет нерентабельным.

При выборе способа получения заготовки необходимо учитывать технологические свойства материала; форму и размеры детали; требуемую точность выполнения заготовки и качество ее поверхности; желательное направление волокон металла; количество получаемых заготовок; время, затрачиваемое на подготовку производства; возможность быстрой переналадки.

К способу получения заготовки выдвигаются достаточно противоречивые требования, удовлетворить одновременно которые не представляется возможным, поэтому способ получения заготовки, а часто и весь технологический процесс получения готового изделия, представляет собой ряд компромиссов между желаемым и возможным (экономически, технологически, эксплуатационно, а иногда даже психологически целесообразным).

В первую очередь выбирают такой способ изготовления заготовок, который полностью обеспечивает заданное качество детали с учетом условий работы. При наличии нескольких возможных способов выбор делают исходя из условий обеспечения максимальной производительности труда и минимальной стоимости изготовления заготовки.

Требования к заготовкам:

1) принципиальная возможность её получения выбранным способом с учетом физико-механических, химических и других свойств материала.

2) простота внешних форм - это требование определяется стоимостью оснастки (штампов, литейных форм).

3) максимальная приближенность размеров и формы заготовки к размерам и форме готовой детали.

4) однородность внутренней структуры заготовки, отсутствие пустот, пузырей, каверн, трещин и т.п.

5) в случае заготовок, получаемых с помощью обработки давлением - оптимальное расположение волокон максимально благоприятствующее восприятию нагрузок на деталь в процессе работы.

6) низкая трудоемкость изготовления и себестоимость .

7) возможность форсирования производства (возможность в короткие сроки увеличить выпуск заготовок).

Штамповка на кривошипных горячештампованных прессах (КГШП) была выбрана благодаря присущим ей особенностям, благодаря которым становится возможным изготавливать максимально технологичные заготовки.

При штамповке на КГШП получают поковки, более близкие по форме к готовой детали, с более точными размерами (особенно по высоте), чем при штамповке на молотах. Более совершенная констукция штампов обеспечивает меньшую величину смещения половин штампа, уменьшение припусков (на 20…30%), напусков, штамповочных уклонов (в 2…3 раза), допусков и как следствие - увеличение коэффициента использования металла.

Штамповка в открытых штампах на кривошипных горячештампованных прессах в неразъемных матрицах достигается применением более точных заготовок, более точной дозировки металла, применением обычной заготовки и компенсирующего устройства в штампах для размещения излишка металла (5-10% объема заготовки). Точная дозировка металла для штамповки связана с дополнительными затратами из-за более сложного инструмента и меньшей производительности при отрезке. Несмотря на недостатки КГШП (высокая стоимость; меньшая универсальность; худшее заполнение глубоких полостей из-за малой скорости деформации; более сложная конструкция; регулировка и эксплуатация штампов) КГШП очень хорошо подходит к особенностям такой отрасли промышленности как авиадвигателестроение.

Плоскость разъема обычно выбирают так, чтобы она совпадала с наибольшими размерами заготовки, что облегчает заполнение полостей штампа. Поверхность разъема штампа должна обеспечивать свободное удаление заготовки из штампа и контроль сдвига верхней части штампа относительно нижней после обрезки.

Рисунок 2.1 - Эскиз поковки вала

Допуски на изготовление поковки:

- допускаемое смещение по плоскости разъема штампа-0,4мм;

- допускаемое коробление штампованных заготовок-0,6мм;

-допускаемое отклонение от соосности прошиваемых отверстий в штампованных заготовках - 1,5мм;

- допуски на штампованные уклоны штампованных заготовок -

Припуски на механическую обработку:

- припуски (на сторону) на механическую обработку штампованных заготовок - 1,5мм;



ВЫВОД

При выполнении курсовой работы была разработана технология изготовления вала обгонной муфты.

Был выбран материал для изготовления вала, выбран и обоснован метод получения заготовки.

Были проведены качественный и количественный анализы технологичности данного изделия. Были определены коэффициенты использования материала, коэффициент, учитывающий технологичность по точности, коэффициент, учитывающий технологичность по шероховатости, коэффициент унификации оборудования. Был посчитан комплексный коэффициент технологичности и определен технологический уровень.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Разработка маршрутных технологических процессов изготовления деталей авиадвигателей: Учеб. пособие / В.Д. Сотников, А.И. Долматов, А.Ф. Горбачёв, С.В. Яценко. - Харьков авиац. ин-т.

2. Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше; Машиностроение, 1990г. - 688с.

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

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

5. Евстигнеев М.И., Подзей А.В., сулима А.В. Технология производства двигателей летательных аппаратов: Учебник для авиационных вузов. - М.: Машиностроение, 1982 - 260 с., ил.

6. 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.: Маш.,1986.-656с.,ил.

Размещено на Allbest.ru