Конструкторско-технологические расчеты маршрутно-операционного технологического процесса изготовления обоймы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкторско-технологические расчеты маршрутно-операционного технологического процесса изготовления обоймы

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.

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:

В качестве примера рассмотрим расчет припусков нормативным

методом для наружной цилиндрической поверхности Ш31 h10 , Rz 20.

Результаты расчета будем заносить в таблицу 1.1.

Маршрут обработки устанавливаем на основании ранее разработанного плана технологического процесса. Формообразование данной поверхности осуществляется за 2 перехода в следующем порядке: операция револьверная, операция шлифовальная. Заготовка - штамповка, 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 (?0,250 мм), 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. Шлифование предварительное: 2z = 0,3 мм;

На последней ступени обработки расчетный размер равен размеру готовой детали. Для шлифования D_p = 31 мм. C учетом допуска наибольший предельный размер на данной операции:

D_max = 31 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 чернового точения (операция 020):

D_p =31+0.3= 31.3 мм;

D_прин =31.3 мм;

- для операции штамповки (операция 005):

D_p =31.3+2= 33.3 мм;

D_прин =37 мм.

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

- для предварительного шлифования: 2z_прин =31,3-31= 0,3 мм;

- для чернового точения: 2z_прин =37 - 31,3 =5,7 мм.

Минимальное значение припуска на данном переходе определяем по следующей формуле:

.

- для предварительного шлифования: 2z_min=0,3-0,25= 0.050 мм;

- для чернового точения: 2z_min=5,7-0,800=4,9 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.

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 №3: Внешняя цилиндрическая, Ш 27.5 h15 (-0,840); Rz 20; 30…38,5 HRCэ
140	Токарная	27,5	27,5	-0.840	0,8	1	0,16	Rz 20	h15
020	Токарная	28,3	28.5	-0.840	2	5,5	5,2	Rz 60	h15
005	Штамповка	30,5	34	+0.600 -0,300	-	-	-	Rz 80	IT16
Поверхность №4: Внутренняя цилиндрическая, Ш 24 H10 (+0.14); Rz 20; 30…38,5 HRCэ
130	Шлифовальная	24	24	+0,14	0.5	0.5	0.29	Rz 10	H10
095	Токарная	23.5	23.5	+0.21	0.7	1	0.48	Rz 20	H12
030	Токарная	22.8	22.5	+0.52	1.8	4.5	3,9	Rz 40	H14
005	Штамповка	20,7	18	+0.600 -0,300	-	-	-	Rz 80	IT16
Поверхность №6: Внешняя цилиндрическая, Ш 31 h10 (-0.100); Rz 20; 30…38,5 HRCэ
120	Шлифовальная	31	31	-0,100	0,30	0,30	0,050	Rz 20	h10
020	Токарная	31,3	31,3	-0,250	2	2,7	2,4	Rz 60	H12
005	Штамповка	33,3	34	+0.600 -0,300	-	-	-	Rz 80	IT16
Поверхность №7: Внутренняя цилиндрическая, Ш25,7 H7 (+0.0045); Rz6.3; 30…38,5 HRCэ
130	Шлифовальная	25,7	25,7	+0,0045	0,5	0,5	0.416	Rz 6,3	H7
095	Токарная	25.2	25.2	+0.084	0.7	0.7	0.370	Rz 20	H10
030	Токарная	24.5	24,5	+0.330	1.8	6,5	5,9	Rz 40	H13
005	Штамповка	22,7	18	+0.600 -0,300	-	-	-	Rz 80	IT16

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 [1, c. 18]:

(2.3)

В этом выражении К_у 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 D_max = 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

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.

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: 31 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 z_2min и технологический размер S₁₂ с допуском на него, определим размер S_5:

S_5min= z_2min+S_12max=0,144+31=31,144.

Прибавим к полученному значению S_5min величину операционного допуска и получим расчетное значение размера S₅:

S_5nom=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 z_2min = 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.

6. Проектирование заготовки вала-шестерни

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.

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 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-машиностроителя». Под редакцией Косиловой А.Г. и Мещерякова. Р.К. Том 1-М.: Машиностроение, 1985 - 655 с.

3. «Справочник технолога-машиностроителя». 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. - 468 с.

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

припуск шестерня формообразование обойма

Размещено на Allbest.ru