Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение ВО

«Иркутский НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ университет»

Кафедра «СМ и ЭАТ»

Курсовая работа

Разработка технологического процесса изготовления вала

Иркутск, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Описание детали

2. Подбор материала

3. Способ получения заготовки

4. Изготовление детали

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе будет представлен полный технологический процесс изготовления детали элемента конструкции ветродвигателя. Полная схема процесса изготовления:

1) построение чертежа детали;

2) описание детали;

3) подборка материала для детали и вида поставки материала;

4) описание способа получения заготовки и эскиз данной заготовки;

5) описание изготовление детали.

1. Описание детали

Данная деталь называется элемент конструкции ветряка.

Она является валом ветродвигателя, то есть устройства для использования энергии ветра в качестве силы, приводящей в движение двигатель или механизм.

Мощность такого типа двигателя пропорциональна кубу скорости ветра, и рассчитывается она по формуле N = сSV³/2, где -- скорость ветра, с -- плотность воздуха и -- ометаемая площадь.

Основное назначение ветродвигателя - преобразование кинетической энергии ветра в механическую энергию за счет вращения вала ветродвигателя.

Эта так называемая ветроустановка позволяет использовать энергию ветра как для получения электрической энергии, так и для теплоснабжения в весьма экономичном режиме работы.

Элемент конструкции ветряка представляет собой совокупность соединенных между собой конструктивных элементов ветродвигателя.

Всего в детали содержится четыре конструктивных элемента, а именно:

1) цилиндрический элемент диаметром 40 мм и длиной 45 мм с глухим отверстием глубиной 15 мм с фасками 2 мм х 30^о - в торцевой части данного элемента, а также с фаской 1,5 мм х 45^о;

2) шестигранный элемент с размером под ключ 65 с тремя сквозными цилиндрическими отверстиями диаметром 6 мм с шестью фасками 1мм х 45^о соответственно, просверленными перпендикулярно центру каждой грани данного элемента;

3) цилиндрический элемент диаметром 60 мм с прямоугольным пазом длиной 26 мм и глубиной 7 мм, и с фаской 1,5 мм х 45^о;

4) цилиндрический элемент с резьбой М30х1 с фаской 1 мм х 45^о и с точно таким же отверстием, как и у первого конструктивного элемента.

Все эти конструктивные элементы разъединены между собой соответствующими кольцевыми углублениями - проточками, которые соответствуют своим размерам по ГОСТу: между первым и вторым конструктивными элементами проточка имеет диаметр 34 мм и толщину 5 мм, между вторым и третьим элементами проточка имеет диаметр 50 мм и толщину 5 мм, и между третьим и четвертым элементами она имеет диаметр 24 мм и толщину 3 мм.

Все поверхности данной детали - вала ветродвигателя - имеют одинаковую шероховатость Ra 12,5, кроме конструктивного элемента, описанного в пункте 3, который имеет шероховатость Ra 1,6.

Деталь будет эксплуатироваться в условиях длительного времени работы, а также она должна обладать высокой жаропрочностью и повышенной хладостойкостью, так как при таких условиях ее можно будет использовать в ветроэнергетических установках, находящихся как в холодных, так и в теплых зонах климатических поясов.

2. Подбор материала

Учитывая вышеперечисленные условия эксплуатации, можно подобрать для изготовления данной детали деформируемый титановый сплав ВТ18 системы Ti-Al-Zr--Mo-Nb-Si, относящийся к высокопрочным псевдо б-сплавам. Это один из наиболее жаропрочных и хладостойких титановых сплавов. Он предназначен в основном для производства прутков, поковок и штамповок. Сплав ВТ18 также рекомендуется для деталей, работающих длительно (до 500 ч). Химический состав сплава ВТ18: Fe до 0.15%, C до 0.1%, Si=0.05-0.18%, Mo=0.2-1%, N до 0.05%, Nb=0.5-1.5%, Ti=76.82-82.05%, Al=7.2-8.2%, Zr=10-12%, O до 0.14%, H до 0.015% и прочие примеси - до 0.3%. Механические свойства: ув= 1130 МПа, д = 6-8%, HB 10^-1= 285 МПа.

Физические свойства приведены в Таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Физические свойства сплава ВТ18

Вид полуфабриката - Пруток ВТ18 КР 200х80 ГОСТ 26492-85.

3. Выбор способа получения заготовки

Вид полуфабриката: пруток диаметром 80 мм и длиной 200 мм. Наиболее эффективный способ получения заготовки - горячая объемная штамповка в закрытом штампе. Плоскость штампа расположена вдоль осевого сечения заготовки.

Обоснование: при использовании данного способа, обработка полуфабриката для создания заготовки даст наиболее точное очертание детали (заготовка - отштампована из прутка с четырьмя элементами с напуском, а эти элементы представляют собой очертания конструктивных элементов детали).

Метод: деформирование нагретой заготовки в специализированном инструменте (штампе), внутренняя полость которого определяет форму и размеры получаемого изделия.

В сумме припуск на обработку первого конструктивного элемента будет составлять 2 мм - на точение (обдирочное +получистовое), третьего - 2,36 мм - на точение (обдирочное + получистовое) и шлифование (получистовое + чистовое), у четвертого - 2,2 мм - на точение (обдирочное +получистовое). Второй конструктивный элемент - шестигранник - будет получен из цилиндра диаметром 75 мм путем резания дисковой фрезой (припуск до размера под ключ в сумме будет составлять 10 мм, то есть по 5 мм с каждой из сторон от оси вращения).

Эскиз заготовки данной детали представлен в приложении А на рисунке А1. На рисунке А2 представлена заготовка детали со снятием напусков, то есть с оставшимися припусками на механообработку, а также на этом рисунке представлен процесс обработки второго конструктивного элемента - фрезерование.

ветродвигатель деталь чертеж заготовка

4. Изготовление детали

Выбор технологических операций получения детали:

1) точение - для получения поверхностей первого, третьего и четвертого конструктивных элементов (см. рисунок А3 в приложении А);

2) сверление - для получения отверстий в первом, втором и четвертом конструктивных элементах (см. рисунок А4 в приложении А);

3) нарезание резьбы - для получения резьбы на поверхности четвертого конструктивного элемента (см. рисунок А5 в приложении А);

4) зенкование - для получения фасок в отверстиях первого, второго и четвертого конструктивных элементов (см. рисунок А6 в приложении А);

5) шлифование - для получения поверхности третьего конструктивного элемента (после точения) (см. рисунок А7 в приложении А);

6) обтачивание - для получения фасок первого, третьего и четвертого конструктивных элементов (см. рисунок А8 в приложении А);

7) фрезерование - для получения шестигранной поверхности во втором конструктивном элементе (см. рисунок А1 в приложении А) и для получения паза в третьем конструктивном элементе (см. рисунок А9 в приложении А).

Схема обработки детали:

Сначала необходимо срезать напуск до припуска (например, дисковой фрезой), а затем сделать проточки в заготовке детали между конструктивными элементами с помощью токарной обработки - отрезанием, точением канавки (см. рисунки А1 и А2 в приложении А).

После этого идёт получение поверхностей конструктивных элементов самой детали:

Получение поверхности первого конструктивного элемента - цилиндра диаметром 40 мм с фаской 1,5 мм х 45^о, а также с глухим отверстием диаметром 12 мм и глубиной 16 мм с фаской, из заготовки путем механической обработки, а именно точением, сверлением, обтачиванием и зенкованием.

Точение происходит в 2 этапа:

1) обработка поверхности обдирочным резцом до Ra 25 (1,5 мм припуск);

2) обработка получистовым резцом до Ra 12,5 (0,5 мм припуск).

Фаска будет получена обтачиванием поперечной подачи - в 2 этапа:

1) обдирочное - до Ra 25 (2,5 мм припуск);

2) получистовое - до Ra 12,5 (2,2 мм припуск).

Отверстие получают сверлением.

Фаску в отверстии получают угловым зенкованием - до Ra 3,2.

Получение поверхности второго конструктивного элемента - шестигранника с размером под ключ 65 и диаметром сквозных отверстий 6 мм с шестью фасками 1 мм х 45^о соответственно, а именно фрезерованием, сверлением, а также зенкованием - для фасок в отверстиях.

Фрезерование - дисковой фрезой - будет черновое, для достижения необходимого параметра Ra 12,5 (5 мм припуск).

Три сквозные отверстия, расположенные по центру каждой из граней конструктивного элемента (см. чертеж детали), диаметром 6 мм, необходимо просверлить.

Фаски в отверстиях получают угловым зенкованием - до Ra 3,2.

Получение поверхности третьего конструктивного элемента - цилиндра диаметром 60 мм с пазом длиной 26 мм и глубиной 7 мм, и фаской 1.5 мм х 45^о, а именно точением (впоследствии шлифованием - для получения параметра Ra 1,6), обтачиванием - для фаски, и фрезерованием - для паза.

Точение будет происходить в 2 этапа:

1) обработка поверхности обдирочным резцом до Ra 25 (1,7 мм припуск);

2) обработка получистовым резцом до Ra 6,3 (0,5 мм припуск).

Затем пойдет шлифование (круглое) - в 2 этапа:

1) получистовое - до Ra 3,2 (0,1 мм припуск);

2) чистовое - до Ra 1,6 (0,06 мм припуск).

Паз будет получен фрезерованием цилиндрической концевой фрезой - в 3 этапа:

1) черновое до Ra 25 (2,5 мм припуск);

2) чистовое до Ra 3,2 (1 мм припуск);

3) тонкое до Ra 1,6 (0,5 мм припуск).

Фаска будет получена обтачиванием поперечной подачи - в 4 этапа:

1) обдирочное до Ra 25 (2,5 мм припуск);

2) получистовое до Ra 6,3 (2,2 мм припуск);

3) чистовое до Ra 3,2 (1,5 мм припуск);

4) тонкое до Ra 1,6 (0,5 мм припуск).

Получение поверхности четвертого конструктивного элемента с резьбой М30 х 1 и с крепежным отверстием диаметром 12 мм и глубиной 16 мм с фаской из заготовки путем механической обработки, а именно точением, нарезанием резьбы, сверлением и зенкованием.

Точение будет происходить в 2 этапа:

1) обработка поверхности обдирочным резцом до Ra 25 (1,7 мм припуск);

2) обработка получистовым резцом до Ra 12,5 (0,5 мм припуск).

Резьба будет нарезаться круглой плашкой М30 с шагом 1 мм, до получения параметра Ra 12,5.

Фаска будет получена обтачиванием поперечной подачи - в 2 этапа:

1) обдирочное - до Ra 25 (2,5 мм припуск);

2) получистовое - до Ra 12,5 (2,2 мм припуск).

Отверстие получат сверлением.

Фаску в отверстии получат зенкованием, которое проходит в 2 этапа:

1) черновое - до Ra 12,5;

2) чистовое - до Ra 3,2.

Изображение готовой детали показано на чертеже.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был представлен весь технологический процесс изготовления элемента конструкции ветряка - вала. С помощью рассмотренных в работе этапов создания данной детали, был наглядно и подробно продемонстрирован каждый процесс. При помощи данных процессов, имеется возможность создать точную деталь в машиностроительном цехе любого технического завода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Технология самолетостроения: Учебник для авиационных вузов/ А.Л. Абибов, Н.М. Бирюков [и др.].-М.: Машиностроение, 1982. - 551с;

2. Арзамасов Б.Н. Конструкционные материалы: справочник/ Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова.-М.:Машиностроение,1990. - 687с;

3. Чимитов П.Е Методические указания по курсовой работе для студентов специальности "самолетостроение"/ П.Е Чимитов. - Иркутск: ИрГТУ, 2013 - 49с.

Размещено на Allbest.ru