Изготовление вала обгонной муфты

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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 10 702–78.

Калиброванный пруток ГОСТ 10 702–78, ГОСТ 1051–73, ГОСТ 7417–75, ГОСТ 8559–75, ГОСТ 8560–78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14 955–77

Полоса ГОСТ 103–76

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133–71

Трубы ГОСТ 21 729–76, 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 °C, масло. Отпуск 600 °C, 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 °C, 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 °C, 9 ч. Закалка 810 °C, масло. Отпуск 200 °C, 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:

Vзаг=32 761,38 мм3

Vдет=11 474, 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 КIT> 0,82, то деталь технологична по точности.

Подсчитав КIT=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 КRa> 0,28…0,32, то деталь не технологична по шероховатости.

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

2.2.4 Определение коэффициент унификации конструктивных элементов

где

Nуэ — количество унифицированых элементов детали;

Nэ — общее число конструктивных элементов детали.

Kl,

Если Куэ> 0,6 — деталь технологична.

Посчитав Куэ= 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 Ту>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-0,4 мм;

— допускаемое коробление штампованных заготовок-0,6 мм;

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

— допуски на штампованные уклоны штампованных заготовок —

Припуски на механическую обработку:

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

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, 1990 г. — 688с.

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

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

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой