Технологичность с точки зрения получения заготовки (возможность получения наиболее рациональным способом с максимально возможным приближением ее форм и размеров к форме и размерам готовой детали).

Поскольку в данной работе рассматривается процесс изготовления детали в условиях серийного производства, то к методу формообразования заготовки предъявляются следующие требования:

- дешевизна процесса изготовления заготовки (исходя из расчета стоимости на одну заготовку);

- высокий коэффициент использования материала;

- высокая производительность метода.

Получение заготовки штамповкой удовлетворяет всем вышеизложенным требованиям, поэтому в качестве заготовительной операции в технологическом процессе выбираем операцию штамповки в открытых штампах на ковочном молоте.

Количественная оценка технологичности

Количественную оценку производят по абсолютным и относительным показателям, основными из которых являются характеристики обработки: коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости поверхностей и характеристика расхода материала - коэффициент использования материал.

Уровень технологичности детали по точности обработки определяют по формуле:

;

;

где Тср - средний квалитет точности обработки изделия;

ni - число размеров соответствующего квалитета точности,

Т - квалитет точности конструкции.

Таким образом средняя точность детали находится на уровне 10 квалитета, однако имеются поверхности с более высоким уровнем точности.

Уровень технологичности конструкции по шероховатости поверхности определяют по формуле:

;

;

где Шср - средняя шероховатость поверхности изделия,

niш - число поверхностей соответствующей шероховатости,

Ш - шероховатость конструкции (по Rа).

Коэффициенты точности и шероховатости лежат в диапазонах, соответствующих технологичным деталям. Среднее качество поверхности детали - Rа=3,6 мкм, но качество некоторых поверхностей более высокое: шероховатость рабочих поверхностей зубьев - Ra=1,25 мкм и Ra=0,63 мкм, посадочные места для сопрягаемых деталей - наружная цилиндрическая поверхность обрабатывается до Rа=0,16 мкм, внутренние - до Ra=0,16 мкм и 0,32 мкм.

Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что для условий серийного производства деталь будет технологичной, поскольку применение специального инструмента и оснастки позволяет снизить себестоимость детали, несмотря на высокую стоимость их изготовления. Если рассматривать технологичность детали с точки зрения ее точностных характеристик, то средняя точность на уровне 10 квалитета и средняя шероховатость Ra = 3,6 мкм не представляются сложными для изготовления. А максимальные значения точности - 5 квалитет и шероховатости Rа = 0,16 мкм выполнены на легкодоступных поверхностях, которые несложно обработать при наличии современного оборудования.

Таким образом, анализ показателей технологичности рассматриваемой детали показывает, что в условиях серийного производства при ее производстве на агрегатном либо авиационном заводе, где отлажена технология получения точных поверхностей с малой шероховатостью, деталь будет технологичной.

Выбор метода получения заготовки

Выбор метода получения и оформление технологического процесса изготовления поковки определяются требованиями, предъявляемыми к изготовляемой из нее детали: характер нагрузки, наиболее ответственные сечения, требуемое расположение волокон, желаемое распределение наружных и внутренних слоев металла исходной заготовки и т.д.

Кроме того, следует учесть размер партии и вероятность его повторения. Так, при единичном и мелкосерийном производстве, т.к. разовые заказы могут не повторятся, наиболее рациональна ковка или штамповка на ковочном оборудовании с применением подкладных и других простейших штампов. При серийном производстве, когда за каждой единицей кузнечного оборудования закрепляется изготовление поковок 2-5 наименований, применяется штамповка кованых заготовок в одноручьевых штампах или многоручьевая штамповка на штамповочном оборудовании. Крупносерийное и массовое производство, предусматривающее полную загрузку оборудования одним наименованием поковок до замены или модернизации, обуславливает применение многоручьевую штамповку с выделением специализированного оборудования.

И, наконец, необходимо понимать условия и возможности каждого конкретного производства.

Для серийного и мелкосерийного производства целесообразно проводить формообразование поковок, используя методы объемной штамповки. При объемной штамповке поковку требуемой формы и размеров изготовляют с помощью специальных инструментов - штампов, каждый из которых состоит не менее чем из двух частей. Обрабатываемая заготовка закладывается в ручей, когда штамп разомкнут. Затем под давлением рабочих частей машины-орудия, на которой установлен штамп, последний смыкается. При этом металл заготовки, деформируюсь, заполняет ручей и, таким образом, заготовка принимает требуемую форму, а затем ее извлекают из ручья (штампа) при следующем размыкании штампа. Штамповку осуществляют на штамповочном оборудовании - штамповочных и ковочных молотах, прессах и других машинах.

В зависимости от температуры штампуемого материала различают горячую и холодную штамповку. Горячая объемная штамповка находит более широкое применение, чем горячая. Распространению холодной объемной штамповки препятствуют необходимость в машинах очень большой мощности, низкая стойкость штампов и недостаточная пластичность многих сталей и сплавов в холодном состоянии.

Для объемной штамповки имеется два основных вида ручьев - открытый и закрытый. У открытый зазор между верхней и нижней частями штампа является переменным и уменьшающимся в процессе деформирования материала. Такая штамповка обеспечивает лучшее заполнение штампа металлом. У закрытых ручьев небольшой зазор между частями штампа, обеспечивающий их взаимную подвижность, в процессе деформирования остается постоянным. Штампы закрытой конструкции не предусматривают образование заусенца и позволяют проводить т.н. безотходную штамповку. Но возможна перегрузка оборудования или заклинивание штампа.

В качестве метода получения заготовки примем горячую объемную штамповку в открытых штампах на ковочном молоте. Следует отменить особенность такого оборудования: относительно большие сдвиги бойков при ударах исключают возможность установки на них обычных штампов вместо бойков. Поэтому на них штампуют только в подкладных штампах. В нижнюю часть штампов, закрепляемую на шаботе или чаще просто устанавливаемую на плоский боек, обычно запрессовывают два направляющих штыря, в верхней части делают два соответствующих отверстия под эти штыри. Заготовку закладывают в нижнюю часть штампа. Затем верхнюю часть штампа отверстиями накладывают на штыри нижней части и ударами по ней верхним плоским бойком молота осуществляют штамповку. При этом направляющие штыри и отверстия под них обеспечивают совпадение фигур ручья в верхней и нижней частях штампа.

3.2 Расчет потребного числа ступеней обработки, обоснование этапов плана обработки

Определение числа переходов по точности и шероховатости

Число переходов, необходимое для обработки каждой из поверхностей детали, их состав по применяемым методам обработки определяются на основании расчетов по аналитическим зависимостям (соотношениям характеристик точности размеров, формы и шероховатости одноименных поверхностей исходной заготовки и готовой детали).

Количество ступеней обработки отдельной поверхности для достижения заданной точности размеров и шероховатости поверхности определяем по следующим зависимостям:

- условие обеспечения заданной точности размеров:

;

где Тзаг, Тдет - допуск на заготовку и деталь;

- условие обеспечения заданной шероховатости

;

где Rzзаг, Rzдет - шероховатость заготовки и детали соответственно.

Однако вычисленные по вышеуказанным формулам значения количества формообразующих операций являются ориентировочными, поскольку они могут быть, как уменьшены, так и увеличены в зависимости от применяемого оборудования, инструмента, оснастки. Кроме того, отдельных операций требуют нарезание зубьев, фрезерование шлицев, сверление, зенкерование отверстий.

Расчет потребного количества операций и переходов представлен в таблице 4.1., на которой представлены также изменения точности и шероховатости рассматриваемых поверхностей по операциям. Схема нумерации поверхностей представлена на рис. 4.1.

После определения количества формообразующих операций технологический процесс изготовления детали насыщается необходимыми вспомогательными операциями, такими как слесарные, промывочные, контрольные и т.д. Также отдельно выделяются операции термической и химико-термической обработки, которые вносятся в технологический процесс на соответствующих этапах изготовления детали.

Рис. 3.1 Схема нумерации поверхностей вала

	Таблица 3.1.
Расчет потребного количества операций и переходов ТП изготовления вала
№	Размерымм	Поля допусков, квалитеты, мм	Шерохо-ватости, Rz,мкм	Количество ступеней обработки	Квалитеты точности, допуски, мкм	Шероховатости обработанных поверхностей после операции Rz, мкм.	Технологический маршрут обработки
пов-ти
	Д	З	Д	З	Д	З	nт	nш	nб	nпр	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	№ оп.	Наименование операции
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
1	349				20	1360	3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
3	?8				20	160	1,3	2,26		2							80							Сверление
																		20						Зенкерование
5	?165				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
6	8				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
9	80,9				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
10	230				20	160	1,75	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
11	Ш228				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
12	Ш206				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
14	Ш175				0,63	160	3,9	6		5							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
																			5					Токарная чистовая
																				1,25				Шлифование предваритель.
																					0,63			Шлифование окончательное
15	156,1				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
																		20						Токарная получистовая
16	14				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
18	218				20	160	3	2,26		3							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
																			10					Токарная чистовая
23	?109				1,25	160	3,5	5,3		5							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
																			10					Токарная чистовая
																				5				Шлифование предваритель.
																					1,25			Шлифование окончательное
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
24	123,4				20	160	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
27	?153				20	40	1,3	2,26		2							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
28	Ш165				0,63	160	4,2	6		5							80							Токарная черновая
																		20						Токарная получистовая
																			5					Токарная чистовая
																				1,25				Шлифование предварительное
																					0,63			Шлифование окончательное

газогенератор газотурбинный двигатель энергоустановка

3.3 Разработка плана технологического процесса изготовления вала

После анализа детали, выбора метода формообразования заготовки и определения потребного количества операций и переходов обработки основных поверхностей детали приступают к разработке предварительного плана технологического процесса ее изготовления. Им устанавливаются границы между операциями и их последовательность в процессе, степень концентрации операций, установочные и исходные базы, схемы закрепления заготовок, обрабатываемые поверхности выделяются особо соответствующими операционными размерами с указанием шероховатости.

Для формирования плана технологического процесса необходимо:

- определить наиболее ответственные поверхности, требующие многократной обработки, выделяя из них те, которые обрабатывают совместно с другими и поверхности, требующие отдельных операций;

- определить поверхности, допускающие обработку сразу окончательно, также разделяя на обрабатываемые в комплексе с другими и отдельно;

- оценить однородность формообразующих операций для поверхностей, обрабатываемых совместно и наметить предварительную последовательность операций, начиная с самых грубых и переходя к окончательным;

- зафиксировать операции эскизами, которые выполняются в соответствии с закономерностями теории базирования, требованиями ЕСТД. На эскизах установки и обработки отображаются необходимые данные, условия, параметры обрабатываемой детали, устанавливается шероховатость поверхностей, операционные размеры и технические условия, указываются условные обозначения опор и зажимов;

- внести в первоначальный план операции для поверхностей, обрабатываемых отдельно;

- включить вспомогательные операции: слесарные, гальванические, промывочные, контрольные.

Выбор и обоснование технологических баз

Анализируя форму детали можно установить, что основными технологическими базами могут служить:

1. Торцы детали - в качестве опорных баз, лишающих заготовку одной степени свободы.

2. Наружные поверхности в качестве направляющих баз, лишающих заготовку четырех степеней свободы.

3. Внутренние поверхности, лишающих заготовки четырех степеней свободы.

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

Анализируя деталь, можно сказать, что для обеспечения наибольшей точности получаемых линейных размеров целесообразнее всего в качестве установочных баз использовать торцевые поверхности, поскольку с ними связано наибольшее количество размеров. Также при их использовании выполняются условие наименьшей погрешности от несовмещения баз и принцип постоянства установочной базы. На детали в качестве конструкторской базы для диаметральных размеров принята ось детали, однако, исходя из невозможности использования геометрической прямой в качестве технологической базы, в качестве установочных используем внутренние и внешние цилиндрические поверхности детали.

3.4 Расчет припусков и операционных размеров

3.4.1 Расчет припусков и операционных размеров поверхностей вращения

Первый этап технологического процесса предполагает получение заготовки детали. Деталь штампуется на ковочном молоте. Точность получаемых размеров наружных поверхностей находится в пределах IT 15, а шероховатость Rz = 160 мкм. Для снятия внутренних напряжений в заготовке ее подвергают термической обработке - проводят высокий отпуск.

После данных операций заготовительного этапа заготовка поступает в механический цех. Первой операцией механообработки является токарная операция, предназначение которой состоит в подготовке установочных баз для последующей механообработки. Для черновой обработки точных поверхностей и окончательного формирования поверхностей, точность которых не превышает IT12, предусматриваем токарные операции на станках с ЧПУ. Причем для повышения точности обработки все переходы каждой из операций выполняем с одного установа.

Получистовую обработку точных поверхностей детали производим на универсальных станках: токарных, сверлильных, зубообрабатывающих, фрезерных. Производится получистовая токарная обработка торцевых и цилиндрических поверхностей вращения, нарезка зубчатых венцов, сверление радиальных отверстий, фрезерование пазов. На этой стадии технологического процесса последовательность операций выстраиваем таким образом, чтобы более точные поверхности обрабатывались после обработки поверхностей, которые служат для них базами. Здесь же производим промежуточный контроль формы и свойств детали.

Чистовая обработка детали производится для обеспечения максимальной точности и требуемой шероховатости поверхностей. Поводятся операции зубошлифования, шлифования наружных и внутренних поверхностей, а также хонингования.

В конце технологического процесса производятся операции окончательного контроля, предназначенные для контроля всех геометрических параметров детали, и консервации детали - для предохранения от вредных внешних воздействий.



3.4.2 Расчет припусков и операционных размеров на торцевые поверхности

Сущность нормативного метода состоит в назначении (установлении и оптимизации) общего припуска на формообразующие операции в зависимости от применяемых методов обработки, требуемой точности, шероховатости и размеров поверхности на основе опытно-статистических данных. Метод базируется на опытных данных, которые не могут учитывать конкретные условия построения технологического процесса. Поэтому нормативные припуски почти всегда получаются завышенными.

Расчет припусков данным методом показан на примере наружной цилиндрической поверхности вала № 28 (размер окончательно обработанной поверхности Ш165 n5()). Результаты расчета заносятся в таблицу 6.1.1 в следующей последовательности:

1. Устанавливается маршрут обработки поверхности на основании ранее разработанного технологического процесса. Формообразование производится за четыре перехода в следующем порядке: токарная черновая, токарная получистовая, токарная чистовая, шлифование и хонингование.

Точность поверхности изменяется следующим образом: IT15 - h13 - h12 - h9 - h7 - n5; шероховатость: Rz160 - Rz40 - Rz20 - Rz10 - Rz1,25 - Rz0,63.

Достигаемая точность определяет величину допуска на размер. Значение уточняется по справочнику для каждого вида обработки: черновое точение (-0,630 мм), получистовое (-0,400 мм), чистовое (-0,100 мм), шлифование (-0,040 мм) и хонингование ( мм).

2. Рекомендуемый припуск по ступеням обработки при диаметре от 120 мм до 180 мм и длине обрабатываемой поверхности до 120 мм назначается по табличным данным:

- для чернового точения



= 2,500 мм;

- для получистового точения

= 1,500 мм;

- для получистового точения

= 1,000 мм;

- для предварительного шлифования

= 0,800 мм;

- для окончательного шлифования

= 0,500 мм.

3. На последней ступени обработки расчетный размер равен размеру готовой детали: = 165,000 мм.

Расчетные размеры на предшествующих ступенях обработки определяются как сумму принятого (округленного) размера на данной операции и соответствующего ему рекомендуемого припуска на данной ступени обработки:

.

Тогда:

- для шлифования

=165,500 (мм); 165,500 мм;

- для чистого точения

=166,300 (мм); 166,400 мм;

- для получистого точения

=167,400 (мм); 167,5 мм;

- для чернового точения

=169,000 (мм); 169,000 мм;

- для заготовительной

= 171,500 (мм); 172,000 мм.

4. Принятый припуск на обработку равен разности принятых размеров на предыдущем и данном переходах:

- для хонингования



=0,500 (мм);

- для шлифования

=0,900 (мм);

- для чистового точения

= 1,100 (мм);

- для получистового точения

= 1,500 (мм);

- для чернового точения

= 3,000 (мм).

5. Минимальное значение припуска на данном переходе определяется по следующей формуле:

.

- для хонингования

= 0,415 (мм),

при расчете этого минимального припуска следует учесть, что на текущей операции допуск на размер проставляется не «в тело», а составляет

- для шлифования

= 0,800 (мм);

- для чистового точения

= 0,700 (мм);

- для получистового точения

= 0,870 (мм);

- для чернового точения

= 2,000 (мм),

в данном случае учитывается отрицательная составляющая припуска.

Полученное значение минимального припуска необходимо сравнить с допустимым минимальным значением припуска на каждую операцию.

6. Технологический операционный размер на каждой ступени обработки записывается как максимальный размер и допуск “в тело”: для хонингования Ш165 n5 мм; для шлифования Ш165,5 h7_-0,040 мм; для чистового точения Ш166,4 h9_-0,100 мм, для получиствоого точения Ш167,5 h12_-0,400 мм, для чернового точения Ш169 h13_-0,630 мм.

Для заготовительной операции мм.

Таблица 3.4.1

Расчет припусков и операционных размеров поверхностей вращения вала нормативным методом

№оп	Маршрут обработки элементарных поверхностей	Размеры	Откл.	Припуски	Характеристика операции
		расчетный	принятый		реком.	принятый	миним.	Технологич. размер, мм	по точности	по шерохов.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
ПОВЕРХНОСТЬ №5 (Ш165 h12-0,400) - наружная цилиндрическая
25	Токарная	165,000	165,000	-0,400	2,500	3,000	2,000	165,000-0,400	h12	Rz20
05	Штамповочная	168,500	169,000	+0,600 -1,000	--	--	--	169,000+0,600 -1,000	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №10 (Ш230 h100,185) - наружная цилиндрическая
35	Токарная получистовая	230,000	230,000	-0,185	1,000	1,500	1,040	230,000-0,290	h10	Rz10
20	Токарная черновая	231,000	231,500	-0,460	2,500	2,500	1,500	231,500-0,460	h12	Rz20
05	Штамповочная	234,000	234,000	+0,850 -1,000	--	--	--	234,000+0,850 -1,000	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №11 (Ш228 h120,460) - наружная цилиндрическая
20	Токарная черновая	228,000	228,000	-0,460	2,500	2,000	1,000	228,000-0,460	h12	Rz20
05	Штамповочная	230,500	230,000	+0,850 -1,000	--	--	--	230,000+0,850 -1,000	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №12 (Ш206 H12+0,460) - внутренняя цилиндрическая
20	Токарная черновая	206,000	206,000	+0,460	2,500	3,000	2,000	206,000+0,400	H12	Rz20
05	Штамповочная	203,500	204,000	+1,000 -0,850	--	--	--	204,000+1,000 -0,850	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №14 (Ш175 H6+0,025) - внутренняя цилиндрическая
140	Хонингование	175,000	175,000	+0,025	0,200	0,200	0,160	175,000+0,025	H6	Rz0,63
125	Шлифование	174,800	174,800	+0,040	0,300	0,400	0,337	174,800+0,040	H7	Rz1,25
45	Токарная чистовая	174,500	174,400	+0,063	0,600	0,600	0,440	174,600+0,063	H8	Rz5
35	Токарная получистовая	173,800	173,800	+0,160	1,500	1,500	1,100	174,000+0,160	H10	Rz10
20	Токарная черновая	172,300	172,300	+0,400	2,000	2,300	1,300	172,500+0,400	H12	Rz20
05	Штамповочная	170,300	170,000	+1,000 -0,600	--	--	--	170,000+1,000 -0,600	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №15 (Ш156,1 H12+0,400) - внутренняя цилиндрическая
25	Токарная черновая	156,100	156,100	+0,400	2,000	2,100	1,100	156,100+0,400	H12	Rz20
05	Штамповочная	154,100	154,000	+1,000 -0,600	--	--	--	154,000+1,000 -0,600	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №23 (Ш109 H7+0,035) - внутренняя цилиндрическая
120	Шлифование	94,000	94,000	+0,035	0,500	0,500	0,413	94,000+0,035	H7	Rz1,25
40	Токарная чистовая	93,500	93,500	+0,087	1,000	1,000	0,650	93,500+0,087	H9	Rz10
25	Токарная получистовая	92,500	92,500	+0,350	1,500	1,500	0,960	92,500+0,350	H12	Rz20
15	Токарная черновая	91,000	91,000	+0,540	2,000	2,000	1,200	91,000+0,540	H13	Rz40
05	Штамповочная	89,000	89,000	+0,800 -0,600	--	--	--	89,000+0,800 -0,600	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №24 (Ш123,4 H12+0,400) - внутренняя цилиндрическая
25	Токарная черновая	123,400	123,400	+0,400	2,000	2,400	1,400	123,400+0,400	H12	Rz20
05	Штамповочная	121,400	121,000	+1,000 -0,600	--	--	--	121,000+1,000 -0,600	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №27 (Ш153 h12-0,400) - наружная цилиндрическая
25	Токарная черновая	153,000	153,000	-0,400	2,500	2,000	1,000	153,000-0,400	h12	Rz20
05	Штамповочная	155,500	155,000	+0,600 -1,000	--	--	--	155,000+0,600 -1,000	IT15	Rz160
ПОВЕРХНОСТЬ №28 (Ш165 n5) - наружная цилиндрическая
145	Хонингование	165,000	165,000		0,500	0,500	0,415	165,000	n5	Rz0,63
115	Шлифование	165,500	165,500	-0,040	0,800	0,900	0,800	165,500-0,040	h7	Rz1,25
40	Токарная чистовая	166,300	166,400	-0,100	1,000	1,100	0,700	166,400-0,100	h9	Rz10
25	Токарная получистовая	167,400	167,500	-0,400	1,500	1,500	0,870	167,500-0,400	h12	Rz20
15	Токарная черновая	169,000	169,000	-0,630	2,500	3,000	2,000	169,000-0,630	h13	Rz40
05	Штамповочная	171,500	172,000	+0,600 -1,000	--	--	--	172,000+0,600 -1,000	IT15	Rz160

3.4.1 Расчетно-аналитический метод

Расчетно-аналитический метод расчета припусков состоит в установлении факторов, влияющих на величину операционных (промежуточных) припусков и установления расчетным путем значение каждой из составляющих припуска, компенсирующих влияние этих факторов. Этот метод учитывает конкретное сочетание условий обработки и является наиболее оптимальным и точным.

Минимальный припуск при обработке поверхностей вращения рассчитывается по формуле:

,

где - высота неровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующей операции (перехода), мкм;

- глубина дефектного слоя, оставшегося при выполнении предшествующей операции (перехода), мкм;

- пространственные отклонения, возникшие при выполнении предшествующей операции (перехода), мкм;

- погрешность установки заготовки данной операции (переходе), мкм.

Пространственные отклонения исходной заготовки определяют по формуле:

,

где - погрешность коробления, мкм;

- погрешность смещения, мкм.

Порядок расчета припусков и операционных размеров поверхностей вращения проследим на примере наружной цилиндрической поверхности № 28 вала. Исходные данные для расчета: размер окончательно обработанной поверхности - Ш165 шероховатость Rz0,63.

Значения составляющих припуска определяем с учетом принятых методов обработки поверхности, способов базирования и закрепления заготовки, точности оборудования и оснастки. Результаты вычислений заносим в таблицу 6.2.1 в следующем порядке.

1. Маршрут обработки поверхности, номера операций и достигаемая при этом шероховатость известны на основании разработанного плана техпроцесса. После штамповки поверхность подвергается пяти переходам механической обработки - токарная черновая, токарная получистовая, токарная чистовая, шлифование и хонингование (операции 15, 25, 40, 115 и 145)

Предусматривается термическая обработка - операция 95.

Точность поверхности изменяется следующим образом: IT15 - h13 - h12 - h9 - h7 - n5; шероховатость: Rz160 - Rz40 - Rz20 - Rz10 - Rz1,25 - Rz0,63.

2. Величины и , характеризующие состояние поверхности заготовки после обработки различными методами, определяем по таблицам точности и качества обработки.

После штамповки на прессе для массы поковки от 0,25 кг до 4 кг принимаем =160 мкм и =200 мкм.

Черновое точение позволяет уменьшить шероховатость и глубину дефектного слоя соответственно до =40 мкм и =50 мкм.

Получистовым точением обеспечиваем =20 мкм и =10 мкм, чистовым - =10 мкм и =5 мкм.

Шлифованием достигаем - =1,25 мкм, хонингованием - =0,63 мкм. В обоих случая считаем =0 мкм, т.к. глубина дефектного слоя незначительна.

3. Пространственные отклонения выражаются короблением заготовки и смещением одних ее элементов относительно других вследствие несовпадения частей штампа :

.

Для определения пространственных отклонений штампованной заготовки воспользуемся справочными нормативами. После заготовительного этапа = 400 мкм, = 300 мкм (для штамповки на прессах нормальной точности при массе поковки от 0,63 кг до 1,0 кг).

Тогда получаем

=500 (мкм).

Величины остаточных пространственных отклонений коробления и смещения на всех последующих ступенях обработки находим по формуле:

,

где - коэффициент уточнения, принимается на основании опытных данных.

Т.о., пространственное отклонение и смещение на операции 10 чернового точения составят соответственно ():

= = 18 (мкм), = 24 (мкм),



= 30 (мкм).

Пространственные отклонение и смещение на операции 25 получистового точения составят соответственно ():

= = 15 (мкм), = 20 (мкм),

= 25 (мкм).

Пространственные отклонение и смещение на операции 40 чистового точения составят соответственно ():

= = 12 (мкм), = 16 (мкм),

= 20 (мкм).

Для определения пространственных отклонений на операции 115 шлифования кроме коробления исходной заготовки следует учитывать коробление, вызванное предшествующей термической обработкой (операция 95). После закалки в печи кривизну поверхности детали можно найти по формуле:

,

где - коэффициент, зависящий от вида термической обработки, при объемной закалке принимаем =1;

- диаметр заготовки, мм.

Тогда

0,51 (мкм/мм),

что в расчете на длину поверхности (40 мм) составит = 20 мкм.

Для точения с учетом коробления детали после термической обработки получаем:

= 23 (мкм), == 9 (мкм),

=25 (мкм).

Пространственные отклонение и смещение на операции 145 хонингования составят соответственно ():

= 16 (мкм), = = 6 (мкм),

= 20 (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 выбираем из справочных данных:

- для чернового точения, при котором в качестве установочной базы применяется необработанная поверхность торца, =100 мкм;

- при получистовом точении детали выверка производится по обработанной поверхности =50 мкм;

- для шлифования, при котором выверка производится с помощью индикатора по чисто обработанной поверхности =20 мкм;

5. Имея значения составляющих элементов припуска, определяем расчетное значение минимального припуска на диаметр для всех ступеней обработки, начиная с последней:

- для хонингования

= 53 (мкм);

- для шлифования

=87 (мкм);

- для чистового точения

= 124 (мкм);

- для получистового точения

= 300 (мкм);

- для чернового точения

= 1740 (мкм).

6. Допуск на размер определяем на основании данных о точности на каждой ступени обработки. Устанавливаем квалитет точности и значение допуска для каждой ступени механической обработки: черновое точение (-0,630 мм), получистовое (-0,400 мм), получистовое (-0,100 мм), шлифование (-0,040 мм) и хонингование ( мм).

7. Расчетный припуск определяется как сумма минимального припуска и отклонения размера на предшествующей операции:

,

- для хонингования

= 0,093 (мм);

- для шлифования

= 0,187 (мм);

- для чистового точения

= 0,524 (мм);



- для получистового точения

= 0,630 (мм);

- для чернового точения

=1,740+1,000=2,740 (мм).

8. Расчетный размер на последней ступени обработки равен размеру готовой детали. Для операции окончательного шлифования = 165,045 мм. Значение, которое будет принимать наименьший предельный размер на данной операции: = 165,027 мм.

Размеры на предшествующих ступенях обработки определяем как сумму расчетного размера и соответствующего ему расчетного припуска на данной ступени обработки.

Для шлифования:

,

= 165,138 (мм).

Принимаем

165,200 мм. 165,160 (мм).

Для чистового точения:



= 165,387 (мм).

Принимаем

165,500 мм. 165,400 (мм).

Для получистового точения:

= 166,024 (мм).

Принимаем

166,200 мм. 165,800 (мм).

Для операции чернового точения расчеты выполняем аналогичным способом:

= 166,200+0,930= 167,130 (мм).

Принимаем

=167,200 мм, мм.

Расчетный размер заготовки

=169,940 (мм)



Принимаем =170,600 мм, а ее минимальный предельный размер 169,000 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.

Определяем и по ступеням обработки:

- для хонингования

2Zmax = 0,173 мм;

2Zmin = 0,115 мм;

- для шлифования

2Zmax = 0,340 мм;

2Zmin = 0,200 мм;

- для чистового точения

2Zmax = 0,800 мм;

2Zmin = 0,300 мм;

- для получистового точения

2Zmax = 1,400 мм;

2Zmin = 0,370 мм;

- для чернового точения

2Zmax = 4,030 мм;

2Zmin = 2,200 мм.

10. Технологический операционный размер на каждой ступени обработки записываем как максимальный размер с допуском “в тело”: для хонингования 165 ; для шлифования 165,2; для чистового точения 165,5; для получистового точения 166,2; для чернового точения 167,2.

Технологический размер заготовки записывается как номинальный размер заготовки с соответствующим допуском: мм.

Аналогично ведем расчет для остальных поверхностей вращения.

Результаты расчета заносим в таблицу 3.4.2

Таблица 3.4.2

Расчет припусков и операционных размеров поверхностей вращения вала расчетно-аналитическим методом

№ оп.	Маршрут обработки элементарных поверхностей	Элементы припуска, мкм	Расч. припуск 2Zminр, мкм	Допуск размера мм	Расч. припуск 2Zномр, мм	Расч. размер Dр, мм	Принятые размеры, мм	Принятые припуски, мм	Параметры обраб. поверхности
		Rz	h	?см	?кор	?	е
												Dmax	Dmin	2Zmax	2Zmin	Технологич. размер, мм	Шерох пов.
ПОВЕРХНОСТЬ №28 (Ш165 ) - наружная цилиндрическая
05	Штамповка	160	200	300	400	500	--	--	+0,600 -1,000	--	169,940	170,600	169,000	--	--	170,000+0,600 -1,000	Rz160
15	Токарная	40	50	18	24	30	100	1740	-0,630	2,740	167,130	167,200	166,570	4,030	2,200	167,200-0,630	Rz40
25	Токарная	20	10	15	20	25	50	300	-0,400	0,930	166,024	166,200	165,800	1,400	0,370	166,200-0,400	Rz20
40	Токарная	10	5	12	16	20	20	124	-0,100	0,524	165,387	165,500	165,400	0,800	0,300	165,500-0,100	Rz10
95	Терм. обработка	кривизна ?кор после т.о. в печи составляет 0,51 мкм на 1 мм длины, на длину 40 мм погрешность составит ?т.о.=0,51Ч40=20 мкм;
115	Шлифование	1,25	-	9	23	25	20	87	-0,040	0,187	165,138	165,200	165,160	0,340	0,200	165,200-0,040	Rz1,25
145	Хонинговальная	0,63	-	6	16	17	--	53		0,093	165,045	165,045	165,027	0,173	0,115	165,000	Rz0,63
ПОВЕРХНОСТЬ №14 (Ш175 H6+0,025) - внутренняя цилиндрическая
05	Штамповка	160	200	300	400	500	--	--	+1,000 -0,600	--	170,260	171,000	169,400	--	--	170,000+1,000 -0,600	Rz160
20	Токарная	20	40	18	24	30	100	1740	+0,400	2,740	173,363	173,400	173,000	4,000	2,000	173,000+0,400	Rz20
35	Токарная	10	10	15	20	25	50	237	+0,160	0,637	174,236	174,160	174,000	1,160	0,600	174,000+0,160	Rz10
45	Токарная	5	5	12	16	20	20	104	+0,063	0,264	174,660	174,563	174,500	0,563	0,360	174,500+0,063	Rz5
95	Термич. Обработка	кривизна ?кор после т.о. в печи составляет 0,5 мкм на 1 мм длины, на длину 70 мм погрешность составит ?т.о.=0,5Ч70=35 мкм;
125	Шлифовальная	1,25	3	9	37	38	20	77	+0,040	0,140	174,875	174,840	174,800	0,340	0,237	174,800+0,040	Rz1,25
140	Хонинговальная	0,63	-	6	25	26	-	85	+0,025	0,125	175,000	175,022	175,000	0,222	0,160	175,000+0,025	Rz0,63

3.4.2 Разработка размерной схемы формообразования размеров-координат торцевых поверхностей вала

Главная задача размерного анализа - правильное и обоснованное определение промежуточных и окончательных размеров и допусков на них для обрабатываемой детали. Особенно в этом нуждаются линейные размеры, связывающие неоднократно обрабатываемые противоположные поверхности. Определение припусков на такие поверхности расчетно-аналитическим или нормативным методами затрудняет определение промежуточных технологических размеров и их отклонений. В этом случае обращаются к прикладной теории размерных цепей. Последовательный размерный анализ технологического процесса состоит из ряда этапов: разработка размерной схемы технологического процесса; выявление технологических размерных цепей; расчет технологических размерных цепей.

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. Все исходные, промежуточные и окончательные торцевые поверхности нумеруем по порядку слева на право от 1 до n (14). 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. Операционные размеры представляем в виде стрелок с точкой. Точка совмещается с установочной базой, а стрелка с поверхностью, обработанной в данной операции.

Указываем расстояние между торцевыми поверхностями размерами А_дет, Б_дет, В_дет, Г_дет, Д_дет, Е_дет в соответствии с координацией размеров на детали; с учетом количества обработок торцевых поверхностей условно показываем операционные припуски Z_i-j (где i, j - номера припусков); обозначаем размеры заготовки А_заг, Б_заг.

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. В этих цепях в квадратных скобках указываются конструкторские размеры и размеры припусков, которые являются замыкающими звеньями в рассматриваемых цепях. Выявление размерных цепей по размерной схеме начинаем с последней операции. 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. 3.4.2

Рис.3.4.2 Размерная схема формообразования размеров-координат торцевых поверхностей вала

Выявление размерных цепей по размерной схеме начинаем с последней операции, то есть сверху вниз. В такой же последовательности ведут расчет размерных цепей. При этом необходимо, чтобы в каждой новой цепи был неизвестен только один размер (количество неизвестных должно быть равно количеству расчетных цепей).

В примере на последней операции 125 выполнен размер Б₁₂₅, который совпадает с конструкторским размером Б_дет, поэтому для его определения составляем двухзвенную размерную цепь. Аналогично определятся размеры А₂₅ и Г₂₀. Размер Б₄₅ вместе с размером Б₁₂₅ и припуском Z_6-7 образуют замкнутый контур и, кроме того, функционально полноценную размерную цепь - конструкторско-технологическую. В результате расчета этой цепи определяется размер, допуск и предельное отклонение размера.

Аналогично выполняем размерные цепи на остальных операциях и составляем схемы для определения остальных формообразующих размеров (рисунок 3.4.3).

Рис. 3.4.3 Технологические размерные цепи

Расчет припусков на обработку и операционных размеров-координат торцевых поверхностей вала.

Нормативный метод.

Расчет припусков на обработку и операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей нормативным методом аналогичен расчету припусков и операционных размеров-диаметров. Рассмотрим расчет припуска и операционных размеров для торцов 1 и 9, связанных размером-координатой А_дет=349.

Из плана технологического процесса определяем маршрут обработки поверхностей, точность обработки и шероховатость после каждой операции и заносим данные в таблицу 8.1.

Устанавливаем рекомендуемый припуск по ступеням обработки, учитывая длину и диаметр обрабатываемой поверхности. Заполнение всех последующих граф табл. 8.1 начинаем с последней ступени обработки, для которой расчетный размер равен размеру готовой детали. Для токарной операции 25 А_р = 349 мм. Это же значение будет принимать и принимаемый размер на данном переходе: А_прин = 349 мм.

Расчетные размеры на предшествующих ступенях обработки определяются как сумма принимаемого размера (равного округленному значению расчетного размера) и соответствующего ему рекомендуемого припуска на данной ступени обработки:

А_pi = А_прин.i-1 + z_рекi-1.

При этом следует учитывать, что размер А формируется торцами 1 и 9, поэтому для получения операционных размеров к ним следует прибавлять припуски, снимаемые и с торца 1 и с торца 9.

На операции 25 обрабатывается торец 1 (точение) А_прин25 = 349 мм.

На операции 20 обрабатывается торец 9, (точение)



А_р20=А_прин.25+z_рек25=349,000+1,500=350,500 (мм). А_прин20.=350,500 мм, z_прин25=1,500мм.

На операции 15 обрабатывается торец 1 (точение)

А_р15 = 350,500 +3,500 = 354,000 (мм), А_прин15 = 353,500 мм, z_прин15=3,000мм.

На заготовительной операции

А_р10=353,500+3,500=357,000 (мм), А_прин05.=357,000 мм, z_прин10=3,500мм.

Минимальные предельные размеры заготовки на всех ступенях ее обработки определяются как разность максимальных предельных размеров и соответствующих допусков:

А_{min i} = А_max - T_i.

А_max25 = 349,044 мм, А_min25= 349,044 - 0,088 = 348,956 (мм);

А_max20 = 350,500 мм, А_min20= 350,500 - 0,230 = 350,270 (мм);

А_max15 = 353,500 мм, А_min15 =353,500 - 0,570 = 352,930 (мм);

А_max10 = 357,800 мм, А_min10= 357,800 - 2,300 = 355,500 (мм).

Имея значения А_max и А_min, можно определить значения минимального припуска для всех ступеней обработки по зависимости:

z_min = А_{min i-1} - А_{max i}

z_min25 = 350,270 - 349,044 = 1,226 (мм);

z_min15 = 352,930 - 350,500 = 2,430 (мм);

z_min10 = 355,500 - 353,500 = 2,000 (мм).



Технологический операционный размер на каждой ступени обработки записывается как номинальный размер и отклонение. Параметры шероховатости и точности обработки устанавливаются по соответствующим операциям в техпроцессе.

Результаты расчетов представлены в таблице

Таблица 3.4.3

Расчет припусков и операционных размеров на торцевые поверхности нормативным методом

№ операций	Обрабатываемый торец	Установка по торцу	Наименования операций	Размеры	Отклонения	Припуски	Характеристики операций
				расчетный	принятый		рекомендуемый	принятый	минимальный	Шероховатость обработки Rz, мкм	Точность обработки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Размер-координата А = 260,3 (торцы 1 и 9)
25	1	9	Токарная получистовая	349,000	349,000		1,5	1,5	1,226	20
20	9	1	Токарная черновая	350,500	350,500	-0,230	3,5	3,0	2,430	20	h10
15	1	9	Токарная черновая	354,000	353,500	-0,570	3,5	3,5	2,000	40	h12
10	-	-	Штамповочная	357,000	357,000	+0,800 -1,500	--	--	--	160	IT15
Размер-координата Б = 218 Н8+0,072 (торцы 1 и 18)
125	18	1	Шлифование	218,000	218,000	+0,072	0,5	0,5	0,428	1,25	Н8
45	18	1	Токарная чистовая	218,500	218,500	+0,115	1,1	1,0	0,885	5	Н9
35	18	1	Токарная получистовая	219,600	219,500	+0,195	1,3	1,3	1,105	10	Н10
25	1	9	Токарная получистовая	220,800	220,800	+0,460	1,3	1,5	1,040	20	Н12
20	18	1	Токарная черновая	222,100	222,300	+0,460	3,5	3,2	2,760	20	Н12
15	1	9	Токарная черновая	225,800	225,500	+0,720	3,5	3,5	1,930	40	Н13
10	-	-	Штамповочная	229,000	229,000	+1,000 -0,850	--	--	--	160	IT15

Расчет технологических размерных цепей

Выявление и расчет технологических размерных цепей начинают с двухзвенный цепей. А затем в такой последовательности, чтобы в каждой цепи имелось только одно неизвестное звено. Остальные звенья уже определены расчетом предыдущих размерных цепей. Для выполнения этого условия необходимо начинать выявление и расчет цепей в последовательности, обратной выполнению операций в технологическом процессе изготовления вала.

Таблица 3.4.4

Расчетные уравнения для графа размерных цепей

№	Уравнение размерной цепи	Искомый размер
1	-Бдет+Б125 = 0	Б125
2	-Z6-7-Б125+Б45 = 0	Б45
3	-Z7-8-Б45+Б35 = 0	Б35
4	-Ддет+Д25 = 0	Д25
5	-Адет+А25 = 0	А25
6	-Гдет+Г20 = 0	Г20
7	- Вдет +В20= 0	В20
8	-Едет +Е20 = 0	Е20
9	-Z2-3+А20 -А25= 0	А20
10	-Z8-9-Б35+А25-А20+Б20 = 0	Б20
11	-Z4-5-Д25-А20+А25+Д15 = 0	Д15
12	-Z13-14+А15 -А20= 0	А15
13	-Z1-2+Азаг-А15= 0	Азаг
14	-Z9-10-Б20+А15-Азаг+Бзаг = 0	Бзаг

Любой замкнутый контур на размерной схеме, включающий в себя только один конструкторский размер или один припуск, образует технологическую размерную цепь.

Значения минимальных припусков Z_i-jmin на формообразующие операции принимаем из расчета операционных размеров-координат нормативным методом и заносим в табл. 8.2.2. Определив Z_i-jmin составляем исходные уравнения размерных цепей относительно Z_i-jmin:

где Х_{r min} - наименьший предельный размер увеличивающего звена размерной цепи;

Х_{q max} - наибольший предельный размер уменьшающего звена размерной цепи;

n_r - число увеличивающих звеньев;

n_q - число уменьшающих звеньев.

Обозначим определяемый операционный размер Х_Х, тогда если искомый размер является уменьшающим звеном, получаем:

А если искомый размер является увеличивающим звеном, то:

Определив величины X_{X max}, X_{X min} на размеры Х_Х, устанавливаем допуск на операционный размер д_Х.

Полученные расчетные уравнения и значения операционных размеров заносим в таблицу. Далее по заранее составленным уравнениям рассчитываем номинальные размеры и предельные отклонения операционных припусков. Вычисленные значения вносим в табл. 3.4.5

Таблица 3.4.5

Решение расчетных уравнений для графа размерных цепей

Замыкающий размер	Исходное уравнение	Расчетный размер, мм	T, мм	Принятый размер, мм	Предельное значение припуска, мм
1	2	3	4	5	6
Бдет = 218+0,072	-Бдет+Б125 = 0	Б125 = Бдет = 218	0,072	Б125 =218+0,072
Z6-7min = 0,428	-Z6-7-Б125+Б45 = 0	Б45min= Б125max+ Z6-7min=218+0,428=218,428 Б45max= Б45min+T=218,428+0,115=218,543	0,115	Б45 =218,6+0,115	Z6-7=-218+0,072+218,6+0,115 =0,6
Z7-8min = 0,885	-Z7-8-Б45+Б35 = 0	Б35min= Б45max+ Z6-7min=218,6+0,885=219,485 Б35max= Б35min+T=219,485+0,195=219,680	0,195	Б35 =219,7+0,195	Z7-8=-218,6+0,115+219,7+0,195=1,1
Ддет = 140+0,400	-Ддет+Д25 = 0	Д25 = Ддет = 140	0,400	Д25 = 140+0,400
Адет = 349±0,044	-Адет+А25 = 0	А25 = Адет = 349	0,088	А25 = 349±0,044
Гдет = 40-0,250	-Гдет+Г20 = 0	Г20 = Гдет = 40	0,250	Г20 = 40-0,250
Вдет = 14+0,180	- Вдет +В20= 0	В20 = Вдет = 14	0,180	В20 = 14+0,180
Едет = 40-0,250	-Едет +Е20 = 0	Е20 = Едет = 40	0,250	Е20 = 40-0,250
Z2-3min = 1,040	-Z2-3+А20 -А25= 0	А20min= А25max+ Z2-3min=349,044+ +1,040=350,084 А20max= А20min+T=350,084+0,230=350,314	0,230	А20 = 350,5-0,230	-Z2-3=350,5-0,230 -349±0,044=1,5
Z8-9min = 1,105	-Z8-9-Б35+А25-А20+Б20 = 0	Б20 min = Б35 max - А 25 min + А20 max +Z8-9min= =219,895-348,846+350,5+1,105=222,654 Б20max= Б20min+T=222,654+0,460=223,114	0,460	Б20 = 222,8+0,460	-Z8-9=-219,7+0,195+349±0,044- -350,5-0,230+222,8+0,460 =1,6
Z4-5min = 2,000	-Z4-5-Д25-А20+А25+Д15 = 0	Д15min = Д25max - А 25 min + А20 max +Z4-5min= =140,4-348,846+350,5+2,000=144,054 Д15max= Д15min+T=144,054+0,630=144,684	0,630	Д15 = 144,2+0,630	Z4-5=-140+0,400-350,5-0,230+ +349±0,044+144,2+0,630 =2,7
Z13-14min = 2,430	-Z13-14+А15 -А20= 0	А15min= А20max+ Z13-14min= =350,5+2,430=352,930 А15max= А15min+T=352,930+0,570=353,500	0,570	А15 = 353,5-0,570	-Z13-14=353,5-0,570 -350,5-0,230= 3
Z1-2min = 1,930	-Z1-2+Азаг-А15= 0	Азаг min= А15max+ Z1-2min= =353,5+1,930=355,430 Азаг max= Азаг min+T=355,430+2,300=357,730	2,300	Азаг = 357	-Z1-2=357-353,5-0,570= 3,5
Z9-10min = 2,760	-Z9-10-Б20+А15-Азаг+Бзаг =0	Бзаг min = Б20max - А 15min + Азаг max +Z9-10min= =223,260-352,930+357,8+2,760=230,890 Бзаг max= Бзаг min+T=230,890+1,600=232,490	1,600	Бзаг = 232	Z9-10=-222,8+0,460+353,5-0,570- -357+232 = = 5,700

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование заготовительной операции и разработка

Метод выполнения заготовки для деталей машин определяется назначением и конструктивными особенностями детали, материалом, технологическими требованиями. Выбор заготовки определяет метод ее получения и припуски на ее изготовление. Припуск представляет собой слой металла, подлежащий в процессе обработки удалению, чем обеспечиваются необходимые размеры, класс точности и величины шероховатости поверхности. Установление оптимальных припусков является важнейшим технологическим показателем.

Для разработки детали и операции штамповки используются следующие исходные данные:

1. Материал детали: сталь 20Х;

2. Точность изготовления поковки: поскольку производство серийное, то возникает необходимость удешевления стоимости изготовления, уменьшения времени на выполнение операции и увеличения стойкости инструмента, поэтому принимаем II класс точности заготовки;

3. Группа стали - М1, поскольку поковка изготавливается из низколегированной стали с содержанием легирующих элементов менее 2% [12, с. 4].;

4. Конфигурация поверхности разъема штампа - плоская (П);

5. Степень сложности - С2 [12, с. 5].

Степень сложности определяем по отношению объема поковки G_П к объему геометрической фигуры, в которую вписывается поковка.

Заготовку получаем штамповкой на ковочном молоте. Допуски на размеры и штамповочные уклоны приняты по ГОСТу 7505-55.

Оформление конечного варианта плана технологического процесса изготовления вала

Наиболее существенное влияние на последовательность обработки поверхностей детали оказывает характер размерной связи. Анализируя форму детали 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 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 внешние цилиндрические поверхности 10, 28, внутреннюю - 23.

Анализируя деталь, можно сказать, что для обеспечения наибольшей точности получаемых линейных размеров целесообразнее всего в качестве установочных баз использовать торцы 1, 9, поскольку с ними связано наибольшее количество размеров.

Первый этап технологического процесса - заготовительный - предполагает получение заготовки детали. Для данного способа (штамповка на ковочном молоте) точность получаемых размеров на уровне 15 квалитета, а шероховатость R_Z = 160мкм.

На втором этапе проводим черновую обработку детали, которая включает в себя черновую обработку основных технологических баз, снятие корки, образовавшейся в процессе штамповки. Точность получаемых размеров на уровне 12 квалитета, шероховатость R_Z = 40 мкм.

Следующим этапом технологического процесса является получистовая обработка поверхностей. На этом этапе выполняются формообразующие операции такие как: точение наружных и внутренних цилиндрических поверхностей вращения, сверление радиальных отверстий, точение фасок и галтелей, фрезерование пазов. Оба - наружный и внутренний - зубчатые венцы получаем на зубодолбежном станке. Точность обработки находится в пределах 10…8 квалитета, шероховатость R_Z = 10…6,3 мкм.

Материал детали -сталь 20Х. Для создания благоприятного распределения внутренних напряжений и формирования необходимой структуры материала, а также физико-механических свойств проводится химико-термическая обработка - цементация с последующей закалкой и отпускм.

Чистовая обработка детали производится на шлифовальных операциях для придания поверхностям вращения вала заданной точности и шероховатости.

В конце технологического процесса проводятся операции окончательного контроля и консервации детали, предназначенные для контроля всех геометрических параметров детали и предохранения ее от внешних воздействий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе спроектирован каскад высокого давления газогенератора ГТД мощностью N=10.5МВт для привода нагнетателя.

В результате анализа зависимостей N_еуд=f(Т_г^*, _к^*) и С_е=f(Т_г^*, _к^*) выбраны основные параметры цикла двигателя: Т*_г =1420 К и *_к =19. При этих расчетных Т_г^* и _к^* получены удельная мощность Neуд=272,4 кВтс/кг, удельной расход топлива С_е =0,2051 кг/кВтч, соответствующие современному уровню.

По данному прототипа:T*г=1253,К;П*к=9,95;Сeуд=0,31 кг/м*ч; Neyд=1660 кВт

По результатам согласования параметров компрессора и турбины были получены в первом приближении геометрические размеры и основные газодинамические параметры по сечениям. Определены нагрузки компрессора и турбин: КНД имеет 7 ступеней, средненагружен (Hz = 0,2171), КВД - 7 ступеней, высоконагружен (Hz = 0,2688), ТВД - 1 ступень, высоконагружена (z=1.688), ТНД - 1 ступень, средненагружена (z=1.48), свободная турбина - 3 ступени, слабонагружены (_ср=1,2). Относительный втулочный диаметр на выходе из компрессора должен быть dок0,92. При проектировании получена величина dок=0,9103. Как видно все параметры лежат в пределах допустимых.