Конструкторско-технологические расчеты маршрутно-операционного технологического процесса изготовления обоймы

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

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

Кафедра технологи производства авиационных двигателей

Конструкторско-технологические расчеты маршрутно-операционного технологического процесса изготовления обоймы

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Технология авиадвигателестроении»

ХАИ. 204. 244. 12 В. 51 102. 8 002 106

Выполнил: студент гр. 244

Коваленко С.В.

Руководитель: доцент каф. 204

Третьяк В.В.

Нормоконтролер: доцент каф. 204

Третьяк В.В.

Харьков 2012

Содержание

Введение

1. Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров цилиндрических наружных и внутренних поверхностей обоймы нормативным методом

2. Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров цилиндрических наружных и внутренних поверхностей обоймы расчетно-аналитическим методом

3. Разработка, выполнение и анализ размерной схемы формообразования и схем размерных цепей плоских торцевых поверхностей обоймы

4. Расчеты припусков на обработку и операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей обоймы расчетно-аналитическим методом

5. Расчеты и оптимизация припусков на обработку операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей с использованием прикладной теории графов размерных цепей

6. Проектирование и выполнение чертежа заготовки обоймы

7. Формирование и оформление окончательного плана маршрутно-операционного технологического процесса

Заключение

Библиографический список

Ведомость курсового проекта

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.

Выпуску деталей, узлов и агрегатов авиационного двигателя предшествует трудоемкий этап технологической подготовки производства, включающий в себя конструкторскую, технологическую и организационную подготовку. На этом этапе изделие проходит различные стадии от освоения его опытного образца до серийного производства на конкретном действующем предприятии.

Данная работа посвящена конструкторско-технологическим расчетам маршрутно-операционного технологического процесса изготовления обоймы, грамотное выполнение которых позволяет обеспечить выпуск качественной продукции с минимальными затратами материальных ресурсов.

припуск обработка обойма поверхность

1. Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров цилиндрических наружных и внутренних поверхностей вала-шестерни нормативным методом

Нормативный метод определения припусков предусматривает назначение общих или операционных припусков на механическую обработку в зависимости от метода изготовления заготовки, требуемой точности и шероховатости поверхности детали и размеров этой поверхности на основе опытно-статистических данных, содержащихся в нормативно-технической документации. Этот метод иногда именуется опытно-статистическим. Величина общего припуска в соответствии с принятым технологическим маршрутом распределяется между отдельными переходами обработки каждой поверхности.

Главным преимуществом нормативного метода определения припусков является возможность назначения общего припуска до разработки технологического маршрута. Это позволяет существенно сократить длительность технологической подготовки производства нового изделия в результате параллельного проектирования технологических процессов получения заготовки и ее механической обработки. Однако этот метод не дает возможности сокращать расход материала за счет уменьшения припусков на отдельные операции.

Рассмотрим схему нумерации поверхностей обоймы:

Рисунок 1.1 — Схема нумерации поверхностей обоймы

В качестве примера рассмотрим расчет припусков нормативным методом для наружной цилиндрической поверхности Ш32,26 h10, Rz 3,2.

Результаты расчета будем заносить в таблицу 1.1.

Маршрут обработки устанавливаем на основании ранее разработанного плана технологического процесса. Формообразование данной поверхности осуществляется за 3 перехода в следующем порядке: операция токарно-револьверная предварительная, операция токарно-револьверная окончательная, Зубонарезная. Заготовка — Пруток, IT 16, Rz80.

Точность поверхности изменяется по переходам следующим образом: h12 — h10; шероховатость: Rz60 — Rz20.

Достигаемая точность определяет допуск размера. Значение операционных допусков устанавливаем по справочнику [1, с. 192, т. 32]. Черновое точение (?0,250мм), получистовое точение

Зубофрезерное

предварительное шлифование (?0,340 мм), Рекомендуемый припуск назначаем в соответствии со справочными данными [1, c. 112, т.П.5. 1], [1, c. 114, т.П.5. 3].

1. Точение черновое: 2z = 2 мм;

2. Точение получистовое: 2z = 0,8 мм

3. Зубофрезерование: 2z = 0,4 мм;

На последней ступени обработки расчетный размер равен размеру готовой детали. Для Зубофрезерования Dp = 32,26 мм. C учетом допуска наибольший предельный размер на данной операции:

Dmax = 32,26 мм.

Расчетные размеры на предшествующих ступенях обработки определяем как сумму наибольшего предельного размера (равного округленному значению расчетного размера по рекомендациям [1, с. 110, т. П. 4. 1] и из технологических соображений) и соответствующего ему расчетного припуска на данной ступени обработки:

. Тогда:

— для получистового точения (операция 020):

Dp =32,26+0. 4= 32,66 мм;

Dприн =32,7 мм;

— для черонового точения (операция 020):

Dp =32,66+0,8= 33,46 мм;

Dприн =33,5 мм.

— для прутка (операция 010):

Dp =33,46+2= 35,46 мм;

Dприн =36мм.

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

— для зубофрезерования: 2zприн =32,7−32,26= 0,46 мм;

— для получистового точения: 2zприн =33,5- 32,7 =0,8 мм.

— для чернового точения: 2zприн =36- 33,5 =2,5 мм.

Минимальное значение припуска на данном переходе определяем по следующей формуле:

.

— для зубофрезерования: 2zmin=0,4−0,3= 0. 100 мм;

— для получистового точения: 2zmin=0,8−0,600=0,200 мм;

— для чернового точения: 2zmin=2,5−0,800=1,7 мм;

Полученное значение минимального припуска необходимо сравнить с допустимым минимальным значением припуска на каждую операцию. Минимальный припуск должен составлять не менее трети рекомендуемого.

Технологический операционный размер на каждой ступени обработки записывается как максимальный размер и допуск «в тело»: для предварительного шлифования: 31−0,34; для чернового точения: 31. 03−0,25.

Аналогично ведем расчет для остальных поверхностей вращения. Результаты расчета заносим в таблицу 1.1.

Технологические операции

Размеры, мм

Отклонения, мм

Припуски, мм

Характеристики операций

Наименование

Расчётный

Принятый

Рекомендуемый

Принятый

Минимальный

Шероховатость обработки, мкм

Точность обработки

Поверхность № 1: Внешняя цилиндрическая, Ш 32,26 h10(-0,100); Rz 3,2; 32… 37 HRCэ

100

Токарная

32,26

32,26

-0. 100

0,4

0,44

0,1

Rz 3,2

h10

020

Токарная

32,66

32,7

-0. 320

0,8

0,8

0,2

Rz 40

h11

020

Токарная

33,46

33,5

-0,840

2

2,5

1,7

Rz 60

h12

010

Пруток

35,46

36

+0. 600

-0,300

-

-

-

Rz 120

IT16

Поверхность № 2: Внутренняя цилиндрическая, Ш 5,15 H10(+0. 048); Rz 10; 32… 37 HRCэ

060

Расточная

5,15

5,15

+0,048

0. 05

0. 05

0. 02

Rz 10

H10

020

Расточная

5

5

+0. 21

0. 1

0,1

0. 04

Rz 20

H10

020

Сверлильная

4,8

4,7

+0. 52

0,2

0,3

0,08

Rz 40

H12

010

Пруток

-

-

-

-

-

-

Поверхность № 4: Внутренняя цилиндрическая, Ш 1,55 Н13(+0. 140); Rz 10; 32… 37 HRCэ

070

Зенкерная

1,55

1,55

+0,140

0,05

0,05

0,02

Rz 10

Н13

070

Сверлильная

1,5

1,5

+0,200

0,2

0,2

0,08

Rz 40

H13

010

Пруток

-

-

-

-

-

-

-

-

Поверхность № 5: Внутренняя цилиндрическая, Ш 3,5 H11 (+0. 075); Rz10; 32… 37 HRCэ

070

Зенкерная

3,5

3,5

+0,075

0,05

2

0. 02

Rz 10

H11

070

Сверлильная

1,5

1,5

+0. 200

0. 2

0. 2

0. 08

Rz 20

H12

010

Пруток

-

-

-

-

-

-

-

-

Таблица 1.1 — Расчет и оптимизация припусков на обработку операционных размеров-диаметров цилиндрических поверхностей вращения нормативным методом

Технологические операции

Размеры, мм

Отклонения, мм

Припуски, мм

Характеристики операций

Наименование

Расчётный

Принятый

Рекомендуемый

Принятый

Минимальный

Шероховатость обработки, мкм

Точность обработки

Поверхность № 9: Внешняя цилиндрическая, Ш11,05 js15 (+0. 35); Rz 6. 3; 32… 37 HRCэ

080

Шлифовальная

11,05

11,05

+0. 35

0. 2

0. 25

0. 1

Rz 6. 3

js15

020

Токарная окончательная

11. 25

11. 3

+0. 35

0. 6

0. 6

0. 416

Rz 20

js15

020

Токарная предварительная

11. 85

11. 9

+0. 35

-

-

-

Rz 40

js15

030

Пруток

-

-

-

-

-

-

-

-

Поверхность № 10: Внутренняя цилиндрическая, Ш25 JS16 (+0. 65); Rz 6,3; 32… 37 HRCэ

080

Шлифовальная

25

25

+0,650

0. 2

0. 2

0. 08

Rz 6,3

Js9

020

Токарная окончательная

24,8

24,8

+0. 650

0. 8

0,8

0,3

Rz 20

Js11

020

Токарная предварительная

24

24

+0. 650

-

-

-

Rz40

Js13

010

Пруток

-

-

-

-

-

-

-

-

2. Расчет припусков на обработку и операционных размеров-диаметров цилиндрических наружных и внутренних поверхностей обоймы расчетно-аналитическим методом

Расчетно-аналитический метод точнее нормативного, поскольку позволяет определить оптимальные значения промежуточных припусков, исходя из конкретного сочетания условий обработки, реализуемых в данном технологическом процессе. Применение данного метода позволяет снизить потери материала в стружку на 20…30%. Однако расчетно-аналитический метод не получил широкого распространения вследствие своей трудоемкости.

Выполним расчет припусков расчетно-аналитическим методом для наружной цилиндрической поверхности Ш31 h10, Rz 20. Для поверхностей вращения определяем величину минимального симметричного припуска на обработку по следующей формуле [1, c. 11]:

(2. 1)

где — шероховатость поверхности, полученная на предшествующей операции, мкм; - глубина дефектного поверхностного слоя, полученная на предыдущей операции механической обработки, мкм; - суммарное значение пространственных отклонений, которые были получены на предыдущей операции, мкм; - погрешность установки на данной операции, мкм.

Составляющие припуска определяем с учетом принятых методов обработки поверхностей в следующем порядке:

1. Маршрут обработки элементарных поверхностей, номер операций и достигаемая при этом шероховатость поверхности заносятся в таблицу 2.1 на основании данных метода обработки.

2. Величины и, характеризующие состояние поверхности заготовки после обработки различными методами, определяем по таблицам точности и качества обработки [1, с. 89, т. П. 1. 1]:

— штамповка (операция 005): Rz80, h = 100;

— точение черновое (операции 020): Rz60, h = 80;

— шлифование предварительное (операция 120): Rz20, h = 20;

Для штампованной заготовки имеют место отклонения, обусловленные смещением полостей штампа (?СМ) и короблением (?КОР). Так как величины этих отклонений носят случайный характер, суммарное отклонение определяем как среднеквадратичное их значение:

(2. 2)

Определяем значения отклонений штампованной заготовки 5 класса точности в соответствии со справочными данными [1, c. 108, т. П. 3. 7, П. 3. 8]:

?СМ=0,300 мкм; ?КОР=0,400 мкм.

На последующих операциях остаточные отклонения от погрешности исходной заготовки определяются через коэффициент уточнения формы

(2. 3)

В этом выражении Ку характеризует степень уменьшения погрешности после выполнения нескольких переходов, т. е. от исходной заготовки до рассматриваемого этапа обработки.

На основании опытных данных рекомендуется принять следующие значения коэффициента уточнения формы [1, c. 18]:

Точение:

черновое 0,06;

получистовое 0,05;

чистовое 0,04;

Шлифование:

предварительное 0,03;

окончательное 0,02.

Кроме того, учитывается коробление заготовки после операций термообработки.

4. Погрешность установки представляет собой отклонение фактически достигнутого положения заготовки при ее установке от требуемого. Она зависит от способа закрепления детали на станке, типа приспособления, его точности и т. д. [1, с. 19−20, т .1. 1].

— точение черновое (операции 020): = 100;

— шлифование предварительное (операция 120): = 20;

5. Зная все составляющие минимального припуска, определим расчетное значение минимального припуска для каждой из ступеней обработки по формуле 2. 1:

— точение черновое (операции 020): = 3566 мкм;

— шлифование предварительное (операция 120): = 782 мкм;

6. Определив значения минимального припуска на всех ступенях обработки, получим соответствующие расчетные размеры. На последней ступени обработки (суперфинишной операции) расчетный размер будет равен диаметру готовой детали 31 мм. Так как для данной поверхности конструктором задано поле допуска h10, максимальный предельный размер Dmax = 31 мм.

На предшествующих ступенях обработки расчетный размер будем определять по следующей зависимости:

:

— штамповка (операция 005): 37,198 мм;

— точение черновое (операции 020): 32,032 мм;

Полученные значения расчетных размеров необходимо округлить в соответствии с требованиями [1, с. 110, т. П. 4. 1], причем минимальный припуск на каждой ступени обработки с учетом округления должен быть больше или равен расчетному минимальному припуску. Кроме того, необходимо учитывать технологические особенности обработки на каждой из операций. Таким образом, имеем значения округленных размеров:

— штамповка (операция 005): 37 мм;

— точение черновое (операции 010, 020): 32 мм;

7. Максимальные предельные значения размеров совпадают с расчетными (с учетом округления) на всех операциях кроме штамповки (ибо поле допуска на данной операции расположено как в тело заготовки, так и «в плюс»). Минимальные предельные значения размеров определяются следующим образом:

.

Величины допусков аналогичны принятым при расчете припусков нормативным методом.

8. По найденным значениям и можем определить значения максимального () и минимального () припусков по формулам:

;

.

Полученные расчетные данные заносим в таблицу 2.1. Расчет остальных поверхностей вращения ведем аналогичным образом. Для охватывающих поверхностей отличие будет состоять в том, что расчетный размер будет совпадать с минимальным предельным значением.

Сравним значения припусков, полученных нормативным и расчетно-аналитическим методом. Последний дал завышенные результаты, что объясняется увеличенными значениями величин дефектного слоя и погрешностей установки при расчете.

Таблица 2.1 Расчет и оптимизация припусков на обработку операционных размеров-диаметров цилиндрических поверхностей вращения расчетно-аналитическим методом.

Технологические операции

Элементы припуска, мм

Расчётный припуск 2Zmin, мкм

Допуск размера Т, мм

Расчетный размер Dр, мм

Принятый размер, мм

Предельные значения припуска, мм

Пространственные отклонения

Ку.о.

Наименование

Rz

h

ДУ

еy

Dmax

Dmin

2Zmax

2Zmin

Дсм

Дкор

Поверхность № 3: Наружная цилиндрическая, Ш 27,5 h15(-0,84); Rz 20; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

80

100

500

-

-

+0. 600

-0,300

33,472

34,6

33. 7

-

-

300

400

-

020

Токарная

60

30

30

100

2172

-0. 840

30,202

30

29. 16

5,44

3. 7

18

24

0,06

140

Токарная

20

20

25

40

1862

-0. 840

27. 5

27. 5

26. 66

3. 34

1. 66

15

20

0. 05

Поверхность № 4: Внутренняя цилиндрическая, Ш 24 H10(+0. 14); Rz 20; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

80

100

500

-

-

+0. 600

-0,300

19,248

18. 6

17. 7

-

-

300

400

-

030

Токарная

40

40

30

100

2172

+0,52

21,486

22,02

21,5

4. 32

2. 9

18

24

0,06

095

Токарная

20

20

25

40

1204

+0,21

23,422

23,21

23

1,71

0,98

15

20

0,05

130

Шлифовальная

10

10

15

40

508

+0,14

24

24,14

24

1,14

0,79

9

12

0,03

Поверхность № 6: Внешняя цилиндрическая, Ш 31 h10(-0,100); Rz 20; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

80

100

500

-

-

+0. 600

-0,300

34,472

34,6

33,7

-

-

300

400

-

020

Токарная

60

80

30

100

2172

-0,250

32,032

32

31,750

2,85

1,7

18

24

0,06

120

Шлифовальная

20

20

15

20

782

-0,100

31

31

30,9

1,340

0,750

9

12

0,03

Поверхность № 7: Внутренняя цилиндрическая, Ш25,7 H7 (+0. 0045); Rz6. 3; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

80

100

500

-

-

+0. 600

-0,300

21. 558

18,6

17,7

-

-

300

400

-

030

Токарная

40

40

30

100

2172

+0. 330

23. 93

24,330

24

6,63

5. 4

18

24

0,06

095

Токарная

20

20

25

40

824

+0,084

25,3545

25,084

25

1,084

0,670

15

20

0,05

130

Шлифовальная

6,3

10

15

40

266

+0,0045

25,7

25,7045

25,7

0,7045

0,616

9

12

0,03

Поверхность № 8: Внутренняя цилиндрическая, Ш22 H8 (+0. 023); Rz 10; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

80

100

500

-

-

+0. 600

-0,300

17,515

18,600

17,700

-

-

300

400

-

030

Токарная

40

40

30

100

2172

+0. 033

20,287

20,033

20

2,333

1,4

18

24

0,06

095

Токарная

20

20

25

40

264

+0. 084

20,86

20,584

20,5

0,584

0,17

15

20

0,05

130

Шлифовальная

10

10

20

40

266

+0,21

21,345

21,21

21

0,71

0,416

9

12

0,03

135

Шлифовальная

6,3

10

10

40

468

+0,023

22

22,023

22

1,023

0,79

6

8

0,02

Поверхность № 9: Внутренняя цилиндрическая, Ш23 Н9 (+0. 100); Rz 10; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

80

100

500

-

+0. 600

-0,300

19,058

18,600

17,700

-

-

300

400

-

030

Токарная

40

40

30

100

2172

+0. 330

21,776

21,830

21. 5

4,13

2,9

18

24

0,06

095

Токарная

20

20

25

40

824

+0. 130

22,818

22,93

22. 8

1,43

0,97

15

20

0,05

130

Шлифовальная

10

10

15

40

352

+, 0100

23

23,3

22,7

0. 5

0,23

9

12

0,03

Поверхность № 10: Внутренняя цилиндрическая, Ш23.2 H10 (+0. 14); Rz 40; 30… 38,5 HRCэ

150

Фрезерная

40

50

500

100

-

+0,330

22,166

22,33

22

-

-

300

400

-

160

Токарная

20

40

30

40

844

+0,140

23,2

23,34

23,2

1,34

0,87

18

24

0,06

3. Разработка, выполнение и анализ размерной схемы формообразования и схем размерных цепей плоских торцевых поверхностей вала-шестерни

Главная задача размерного анализа — правильное и обоснованное определение промежуточных и окончательных размеров и допусков на них для обоймы. 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. Указываем расстояние между торцевыми поверхностями размерами А… E в соответствии с координацией размеров на рабочем чертеже; с учетом количества обработок торцевых поверхностей, условно показываем операционные припуски.

Все исходные, промежуточные и окончательные торцевые поверхности нумеруем по порядку слева направо от 1 до n. Через нумерованные поверхности проводим вертикальные линии, затем в зонах номеров соответствующей операции, между вертикальными линиями начиная с последней операции с учетом эскизов установки и обработки плана технологического процесса, указываем технологические размеры, получаемые при выполнении каждой операции. Операционные размеры представляем в виде стрелок с точкой. Точка совмещается с установочной базой, а стрелка с поверхностью, полученной на данной операции.

После построения размерной схемы 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. Составление размерных цепей выполняем таким образом, чтобы в каждой новой цепи было неизвестно только одно звено. В такой же последовательности ведут расчет размерных цепей.

Схема нумерации поверхностей представлена на рисунке 1.1.

Размерная схема изображена на рисунке 3. 1, схемы размерных цепей — на рисунке 3.2.

4. Расчеты припусков на обработку и операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей вала-шестерни расчетно-аналитическим методом

В качестве примера рассмотрим расчет припусков для торца 2, который координируется относительно торца 14 размером B=29h12(-0,120) (см. рисунок 1. 1). Для односторонней обработки (в частности для обработки плоских торцевых поверхностей) величина минимального припуска определяется по следующей зависимости [1, c. 11]:

(4. 1)

Обработка торца 2 ведется на операциях 20 (черновое точение) и 50 (получистовое точение).

1. Шероховатость и величину дефектного слоя определяем аналогично рассмотренной выше методике:

— точение черновое (операция 020): Rz80, h = 80;

— точение получистовое (операция 050): Rz40, h = 40.

2. Отклонения формы, вызванные смещением полостей штампа не оказывают влияния на точность обработки торцевых поверхностей. При расчете минимального припуска учитываем только коробление заготовки (?КОР): ?КОР=0,400 мкм [1, c. 108, т. П. 3. 7, П. 3. 8]. Для расчета дальнейших операций принимаем следующие коэффициенты уточнения [1, c. 18]:

Точение:

черновое 0,06;

получистовое 0,05;

чистовое 0,04;

Шлифование:

предварительное 0,03.

3. Погрешность установки определяем в соответствии со справочными данными [1, с. 19−20, т .1. 1]:

— точение черновое (операции 020): = 100;

— точение получистовое (операция 050): = 40.

4. Зная все составляющие минимального припуска, определим расчетное значение минимального припуска для каждой из ступеней обработки по формуле

— точение черновое (операция 020): = 820 мкм;

— точение получистовое (операция 050): = 144 мкм.

Аналогично ведем расчет припусков остальных плоских торцевых поверхностей. Результаты расчетов заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 — Расчет припусков на обработку плоских торцевых поверхностей расчетно-аналитическим методом.

Технологические операции

Элементы припуска, мм

Расчётный припуск Zmin, мкм

Наименование

Rz

h

ДУ

еy

Поверхность № 1; 14: 36 h11(-0,160); Rz 20; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

120

200

400

-

-

010; 020

Токарно-револьверная

40

40

24

100

820

050, 100

Токарно-винторезная

20

20

21

40

144

Поверхность № 2: 29 h12(-0,210); Rz 20; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

120

200

400

-

-

020

Токарно-револьверная

40

40

24

100

820

050

Токарно-винторезная

20

20

21

40

144

Поверхность № 4: 4 h10(-0,048); Rz 10; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

120

200

400

-

-

020

Токарно-револьверная

40

40

26

100

820

050

Токарно-винторезная

20

20

21

40

146

130

Шлифовальная

10

10

16

20

81

Поверхность № 10: 22 h10(-0,084); Rz 10; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

120

200

400

-

-

050

Токарно-винторезная

40

40

26

40

760

060

Токарно-винторезная

20

20

21

40

146

130

Шлифовальная

10

10

16

20

81

Поверхность № 12: 5 k8(+0,005; -0,013); Rz 10; 30… 38,5 HRCэ

005

Штамповка

120

200

400

-

-

050

Токарно-винторезная

40

40

26

40

760

060

Токарно-винторезная

20

20

21

40

146

130

Шлифовальная

10

10

16

20

81

Расчет операционных размеров-координат ведем в соответствии с полученной выше схемой технологических размерных цепей. В качестве примера рассмотрим расчет линейного операционного размера S5 (cм. рисунки 3. 1, 3. 2).

Конструкторский размер, А получается в условиях совмещения исходной и конструкторской баз и равен технологическому размеру S12 (S12= A=31−0,160).

Рассмотрим технологическую размерную цепь 4 (см. рисунок 3. 2). Замыкающим звеном этой цепи является размер припуска z2. Исходное уравнение для данной размерной цепи можно записать в виде:

z2= S5 -S12.

Далее, зная величину минимального припуска z2min и технологический размер S12 с допуском на него, определим размер S5:

S5min= z2min+S12max=0,144+31=31,144.

Прибавим к полученному значению S5min величину операционного допуска и получим расчетное значение размера S5:

S5nom=31,144+0,250=31,394.

Округляем полученный размер в соответствии с [1, с. 110, т. П. 4. 1]. При этом учитываем, что размер S5 является увеличивающим звеном в рассмотренной размерной цепи. Поэтому округлять его необходимо в большую сторону. Таким образом, S5 = 31,4−0,250.

Определив все составляющие звенья рассмотренной размерной цепи, выполним расчет фактического припуска z2:

z2= S5 -S12 = 31,4−0,250−31−0,160=.

Из расчета видно, что значение минимального припуска z2min = 0,150 не менее расчетного, следовательно расчет операционного размера выполнен верно.

Расчет остальных размерных цепей торцевых поверхностей вала-шестерни проводится аналогично и представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Определение операционных размеров-координат

Замыкающий размер, мм

Исходное уравнение

Расчетный размер, мм

Допуск, мм

Принятый размер, мм

Принятый припуск, мм

A=7,97−0,010

A=S12

S12=31

0,160

31−0,160

-

B=6,2−0. 022

B=S9

S9=29

0,210

29−0,210

-

C=3,6

C=S15

S15=4

0,048

4−0,048

-

D=6,2−0. 022

D=S14

S14=22

0,084

22−0,084

-

E=S13

S13=5

0,033

5

-

z5

z5 =S12 -S7-S15

S7max= S12min- S15max- z5min=

=30,84−4-0,081=26,759

0,210

26,700−0. 210

z5=31−0,160−26,7−0. 210−4-0. 048=

z8

z8 =S12 -S14-S11

S11max= S12min- S14max- z8min=

=30,84−22−0,081=8,759

0,150

8,7−0. 150

z8=31−0,160−22−0. 084−8,7−0. 150=

z11

z11= S13 -S10

S10max= S13min- z11min=

=4,987−0,081=4,906

0,120

4,8−0,120

z11=5−4,8−0,120=

z2

z2= S5 -S12

S5min= z2min+S12max=

=0,144+31=31,144

0,250

31,4−0,250

z2= 31,4−0,250−31−0,160=

z9

z9= S11- S6

S6max= S11min- z9min=8,55- 0,146=8,404

0,150

8,4−0,150

z9= 8,7−0. 150−8,4−0,150=

z12

z12= S10- S8

S8max= S10min- z12min=4,68−0,146=4,534

0,120

4,5−0,120

z12= 4,8−0,120−4,5−0,120=

z3

z3= S9 -S5+S4

S4min= z3min+ S5max- S9min=0,144+31,4−28,79=2,754

0,100

2,9−0,100

z3=29−0. 210+2,9−0,100−31,4−0,250=

z6

z6= S3 -S5+S7

S3min= z6min+ S5max- S7min=0,146+31,4−26,49=5,056

0,120

5,2−0. 120

z6= 5,2−0. 120+26,700−0. 210−31,4−0,250=

z10

z10=S6

z10min=8,25

-

-

z10=8,4−0,150

z13

z13=S8

z13min=4,38

-

-

z13=4,5−0,120

z14

z14=S2-S5

S2min= z14min+ S5max=0,144+31,4=31,544

0,250

31,8−0,250

z14= 31,8−0,250−31,4−0,250=

z4

z4=S1-S4

S1min= z4min+ S4max=0,820+2,9=3,72

0,120

3,9−0,120

z4= 3,9−0,120−2,9−0,100=

z7

z7=S2-S3

z7min= S2min- S3max=31,55−5,2=26,35

-

-

z7=31,8−0,250−5,2−0. 120=

z1

z1=H2-S1

H2min= z1min+ S1max=0,820+3,9=4,72

0,350

5

z1= 5−3,9−0,120=

z15

z15=H1-H2+S1-S2

H1min= z15min+ H2max- S1min+ S2max=

=0,820+5,2−3,78+31,8=34,04

0,350

35

z15 =35−5+3,9−0,120−31,8−0,250=

=

5. Расчеты и оптимизация припусков на обработку операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей с использованием прикладной теории графов размерных цепей

Для выявления, анализа и оптимизации сложных размерных цепей целесообразно построение графа размерных связей, который начинают с технологической установочной базы первой операции обработки резанием [1, с. 64]. Начнем построение графа с торца 6 (рисунок 3. 2). Технологические базы всех операций должны быть непосредственно связаны между собой размерами. Чтобы построить дерево необходимо выбрать какую-либо вершину. Первоначально выбранная вершина называется корнем. Построение дерева может начинаться с любой вершины. Если принять поверхности заготовки и детали за вершины, а связи между ними (размеры) за ребра, то процесс обработки детали, начиная с заготовки до готовой детали, можно представить в виде двух деревьев — исходного и производного, соответственно. Дерево с конструкторскими размерами и размерами припусков на обработку называется исходным, а дерево с технологическими размерами — производным. Если оба этих дерева для конкретной детали совместить, то такой совмещенный граф в закодированной форме позволяет представить геометрическую структуру технологического процесса обработки рассматриваемой детали. В таком графе все размерные связи и технологические размерные цепи из неявных превращаются в явные. Появляется возможность в дальнейшем, в технологическом процессе не прибегать к чертежу вала-шестерни, а, пользуясь только этой информацией, носителем которой является совмещенный граф, производить все необходимые исследования и расчеты. Любой замкнутый контур на совмещенном графе, состоящий из ребер исходного и производного деревьев, образует технологическую размерную цепь. В ней ребро исходного дерева является замыкающим звеном, а ребра производного дерева являются составляющими звеньями.

Сначала строим производное дерево, а затем — исходное дерево.

Перед построением совмещенного графа необходимо проверить:

— количество операционных размеров, учитывая размеры заготовки, на размерной схеме технологического процесса должно равняться сумме конструкторских размеров и размеров припусков;

— к каждой поверхности должна подходить одна, и только одна, стрелка.

После проверки правильности построения деревьев их совмещают так, чтобы вершины с одинаковыми номерами совпали. Совмещенный граф производного и исходного деревьев и является графом технологических размерных цепей.

Совмещенный граф размерных цепей представлен на рисунке 5.1.

6. Проектирование и выполнение чертежа заготовки вала-шестрни

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 сборочной единице 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.

В процессе эксплуатации в детали ГП 22−368 вал-шестерня возникают высокие напряжения кручения, контактные и изгибные напряжения в зубчатом венце также высоки, деталь работает в условиях повышенных температур. Для обеспечения высоких физико-механических свойств заготовку будем получать посредством обработки давлением. Штампованная заготовка имеет уплотненную структуру, благоприятное направление волокон металла, высокие физико-механические свойства. Помимо улучшения механических свойств детали, это также позволит повысить коэффициент использования материала (КИМ). Поковка имеет малые габаритные размеры, для выполнения операции штамповки не требуется значительных усилий. В таком случае рекомендуется использовать штамповку на ГКМ.

ГКМ широко применяют в крупносерийном и массовом производствах для горячей штамповки из проката самых различных поковок, требующих технологических переходов высадки, прошивки, просечки, пережима заготовки, выдавливания, гибки и отрезки поковки от прутка. Поковки штампуют непосредственно из прутка или отдельных штучных заготовок с незначительными по величине облоем и штамповочными уклонами, а также без них с малыми припусками и допусками, что обеспечивает значительную экономию металла.

Конфигурация заготовки с учетом метода ее получения показана на рисунке 6.1. Плоскость разъёма штампа проходит через наибольшее сечение заготовки, что облегчает заполнение штампа. Получение более сложной поковки экономически нецелесообразно, так как припуски на механическую обработку незначительны (КИМ не увеличится существенно), а следовательно не будет достигнут положительный экономический эффект от применения сложной штамповой оснастки.

Размеры на чертеже (рисунок 6. 1) проставлены с учетом проведенных расчетов линейных размеров и размеров-диаметров нормативным методом. Разработанный план технологического процесса предполагает использования технологического припуска со стороны фланца детали для установки заготовки в цанговый патрон. Так как торец этого элемента не служит установочной базой ни на одной из операций, величину припуска назначаем из технологических соображений.

Рисунок 6.1 — Заготовка вала-шестерни

7. Формирование и оформление окончательного плана маршрутно-операционного технологического процесса

Изначально, из соображений потребного количества операций для получения заданной детали, был разработан план технологического процесса. Но в результате расчетов припусков, разработки, расчета и анализа размерной схемы с применением прикладной теории графов, были внесены изменения в план технологического процесса с целью оптимизации, повышения общей экономической эффективности, достижения заданной точности. Так, были пересмотрены схемы установки и обработки детали на токарных операциях с целью получения плоских торцевых поверхностей в условиях совмещения баз. С учетом большой степени концентрации переходов на получистовой и чистовой токарных операциях было принято использовать оборудование с числовым программным управлением.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были произведены конструкторско-технологические расчеты маршрутно-операционного технологического процесса изготовления вала-шестерни.

План технологического процесса был представлен в виде операционных эскизов.

Приблизительную оценку количества формообразующих операций получили с использованием эмпирических формул.

Последовательность операций обработки детали принята согласно предварительно разработанному плану технологического процесса у учетом описанных выше изменений.

Был выполнен расчет припусков на обработку поверхностей вала-шестерни нормативным и расчетно-аналитическим методами. После разработки, расчета и анализа размерной схемы формообразования плоских торцевых поверхностей вала-шестерни, были построены и расчитаны конструкторско-технологические размерные цепи и разработан совмещенный граф размерных цепей.

Вышеперечисленные мероприятия позволили составить окончательный план технологического процесса изготовления шестерни. В результате его оптимизации и корректировки была исключена возможность получения брака на этапе проектирования. Расчет конструкторско-технологических размерных цепей позволил повысить экономичность использования материала за счет рационально выбранных припусков, повысилась производительность труда и уменьшились затраты времени на обработку за счет применения современного оборудования с программным управлением.

Список использованной литературы

1. Гранин В. Ю., Долматов А. И., Лимберг Э. А. «Определение припусков на механическую обработку и технологические размерные расчеты». Учебное пособие — Х. :ХАИ, 1993. — 118 с.

2. «Справочник технолога-машинострои-теля». Под редакцией Косиловой А. Г. и Мещерякова. Р. К. Том 1-М.: Машиностроение, 1985 — 655 с.

3. «Справочник технолога-машинострои-теля». Под редакцией Косиловой А. Г. и Мещерякова. Р. К. Том 2-М.: Машиностроение, 1985 — 496 с.

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

5. Конспект лекций по дисциплине «Технология авиадвигателестроения», лектор — Сотников В. Д., 2012.

Ведомость курсового проекта

студента гр. 244 Тимошенко М. П.

Наименование

Формат

Количество листов

Обозначение

1

Расчетно-пояснительная записка

А4

31

2011. ТИМОШЕ. 244. 01

2

Рабочий чертеж вала-шестерни

А2

1

2011. ТИМОШЕ. 244. 02

3

План технологического процесса изготовления шестерни

А4

16

2011. ТИМОШЕ. 244. 03

4

Чертёж заготовки вала-шестерни

А4

1

2011. ТИМОШЕ. 244. 04

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой