2020-01-14
132
Качественная оценка технологичности
Технологичность конструкции по материалу детали
Условие работы детали обусловили выбор материала – сталь 30 ГОСТ 1050-74.
Назначение стали: тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали.
Химический состав, механические свойства при Т=20oС, механические свойства при повышенных температурах, физические свойства, представлен в таблицах 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 соответственно [5, с. 492].
Таблица 2.1Химический состав, %
| Кремний (Si) | 0.17-0.37 |
| Медь (Cu), не более | 0.25 |
| Мышьяк (As), не более | 0.08 |
| Марганец (Mn) | 0.50-0.80 |
| Никель (Ni), не более | 0.25 |
| Фосфор (P), не более | 0.035 |
| Хром (Cr), не более | 0.25 |
| Сера (S), не более | 0.04 |
Таблица 2.2
Механические свойства при Т=20oС
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % |
| Прутки. Закалка 1020-1100 °С, воздух, масло, вода. | 60 | 196 | 540 | 40 | 55 |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 1-30 | 540-880 | 20 | ||
| Прутки нагартованные | <5 | 935 | |||
| Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1030-1080 °С, вода или воздух. | >4 | 216 | 530 | 38 | |
| Поковки. Закалка 1050-1100 °С, воздух или вода. | <1000 | 216 | 510 | 35 | 40 |
| Проволока термообработанная | 1-6 | 540-880 | 20 | ||
| Проволока нагартованная | 1-6 | 1080 |
Таблица 2.3
Механические свойства при повышенных температурах
| t испытания, °C | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % |
| Прутки диаметром 18-25 мм. Закалка 1050 °С, вода | ||||
| 20 | 280 | 620 | 41 | 63 |
| 300 | 200 | 460 | 31 | 65 |
| 400 | 180 | 450 | 31 | 65 |
| 500 | 180 | 450 | 29 | 65 |
| 600 | 180 | 400 | 25 | 61 |
| 700 | 160 | 280 | 26 | 59 |
| 800 | 100 | 180 | 35 | 69 |
| Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный. Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с. | ||||
| 800 | 155 | 200 | 27 | 57 |
| 900 | 110 | 120 | 41 | 90 |
| 1000 | 58 | 66 | 50 | 95 |
| 1100 | 35 | 38 | 66 | 99 |
| 1200 | 22 | 26 | 79 | 100 |
| Лист толщиной 2 мм. Нагартовка со степенью холодной пластической деформации 60 % | ||||
| 20 | 1290 | 1330 | 10 | |
| 300 | 970 | 1080 | 6 | |
| 500 | 780 | 870 | 10 | |
| 700 | 360 | 420 | 29 | |
Таблица 2.4Физические свойства
| Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 200 | 196 | 191 | 185 | 164 | |||||
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 78 | 77 | 76 | 73 | 69 | 66 | 59 | |||
| Плотность, pn, кг/см3 | 7850 | |||||||||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 52 | 51 | 49 | 46 | 43 | 39 | 36 | 32 | ||
| 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) | 12.1 | 12.9 | 13.6 | 14.2 | 14.7 | 15.0 | 15.2 |
Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Заготовки сечением до 800 мм охлаждаются на воздухе.
Ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при НВ 143 и sB = 460 Мпа, Ku тв.спл. = 1,7.
Исходя из представленных данных, можно сделать вывод о средней технологичности детали по ее материалу [5, с.493].
2.1.2 Технологичность конструкции по геометрической форме
Данная деталь представляет собой тело вращения цилиндрической форм. Вдоль оси вращения детали выполнено одно отверстие.
Заготовка - пруток. Деталь возможно получить полностью на универсальном токарном оборудовании.
Из всего перечисленного можно сделать вывод, что конструкция данной детали хорошей технологичности [9, с.328].
Технологичность конструкции по простановке размеров
Для большинства поверхностей данной детали, существует возможность совмещения конструкторской базы с исходной и установочной. Что касается измерительных баз, то приблизительно в 85% случаев принцип совмещения баз выполняется, что определяет среднюю технологичность конструкции данной детали по простановке размеров.
Технологичность относительно средств контроля
Для контроля размеров и параметров поверхностей данной детали, используются стандартные средства измерения, имеющие довольно простую конструкцию и высокую точность измерения. Заданная точность поверхностей позволяет использовать такие средства контроля, как штангенциркуль, микрометр и др. Исходя из этого, конструкция детали технологична относительно средств контроля.
Технологичность с точки зрения получения заготовки
(выбор и обоснование метода получения заготовки)
Для изготовления деталей авиационных агрегатов используют следующие виды заготовок: прокат (круглый фасонный, листовой), поковки, отливки. Выбор заготовки является многовариантной задачей.
Основным фактором, определяющим вид заготовки, являются материал детали, их конфигурация и габаритные размеры. Но большое значение при выборе вида заготовки имеет объём выпуска изделий или тип производства.
Для данной детали наиболее рационально применить заготовку в виде круглого проката, так как применение другой заготовки (поковки) приведет лишь к удорожанию конечной продукции, из-за применения большого числа дорогой и сложной в изготовлении дополнительной оснастки.
Количественные характеристики технологичности
Средний квалитет точности:
, (1)
где, 
– средний квалитет точности,
– точность i-той поверхности,
– количество поверхностей.
Коэффициент точности обработки:
, (2)
где, 
– коэффициент точности обработки,
Коэффициент точности обработки удовлетворяет условию КТЧ>0,8, следовательно, деталь по этому параметру технологична.
Средняя шероховатость поверхностей (в значениях параметра Ra) составляет:
, (3)
где, 
– средняя шероховатость поверхностей,
– шероховатость i-той поверхности,
– количество поверхностей.
Коэффициент шероховатости поверхностей:
, (4)
где, 
– коэффициент шероховатости поверхностей,
Уровень технологичности детали по шероховатости КШЕР<0,32, следовательно, по этому показателю деталь технологична.
Коэффициент использования материала:
, (5)
где, Мдет – масса детали,
Мзаг – масса заготовки. 1,282 кг
По этому показателю деталь не технологична.
После проведенного анализа детали можно сделать вывод, что деталь обладает хорошей технологичностью на данном этапе развития технологии формообразования поверхностей и может быть изготовлена в больших количествах в условиях серийного производства.
Выбор и обоснование этапов технологического процесса изготовления, технологических баз, методов, последовательности и необходимого количества операций обработки поверхностей детали
На рисунке 3.1 изображены и пронумерованы обрабатываемые поверхности детали.
Из чертежа детали видно, что основными конструкторскими базами являются поверхности с номерами 2,4,3,5.
Анализируя простановку размеров на чертеже детали, устанавливаем основные технологические базы:
- торцы – опорные базы, лишают заготовку одной степени свободы;
- наружные и внутренние цилиндрические поверхности – лишают заготовку четырех степеней свободы.
Таким образом, цилиндрические поверхности можно использовать для центрирования заготовки и для закрепления, торцевые поверхности удобны для упора при закреплении.
Разработка технологического процесса заключается в правильном выборе порядка следования операций, а также их содержания.
Одним из первых этапов разработки является составление плана технологического процесса, который является результатом анализа чертежа детали, вида исходной заготовки и рекомендаций по обработке деталей типа «переходник».
Число переходов, необходимых для обработки каждой из поверхностей детали, их состав по применяемым методам обработки определяется соотношением характеристик точности размеров, формы и шероховатости одноименных поверхностей исходной заготовки и готовой детали.
Уменьшение отклонений операционных размеров от их номинальных значений после выполнения технологического перехода выражается уточнением:
Кm = Тзаг / Тдет, (6)
где: Т – допуск на размер, мм.
Рисунок. 3.1 Нумерация обрабатываемых поверхностей
Существенное уменьшение исходной погрешности размера заготовки происходит за 2 первых перехода. В дальнейшем погрешность уменьшается, так как упругие отжатия системы СПИД перестают быть определяющим фактором.
Зависимость для определения количества переходов обработки из условия обеспечения заданной точности размера:
nm = lg Кm / lgA, (7)
где lgA=0,46 - эмпирическая величина, зависящая от всех условий обработки.
При этом следует учитывать, что каждый переход обработки резанием повышает точность размера на 2…3 квалитета (черновые – до 4-х квалитетов).
Уменьшение шероховатости после выполнения технологического перехода выражается коэффициентом:
Кw = Rz заг / Rz дет, (8)
где Rz – шероховатость заготовки и детали.
Для определения количества переходов обработки из условия обеспечения заданной шероховатости поверхности:
nш = lg Кw / lgB, (9)
где lgB=0,4.
При определении числа переходов, необходимого для обеспечения заданной шероховатости поверхности, необходимо учитывать, что в ходе механической обработки шероховатость поверхности уменьшается сначала резко (после черновых переходов в 4…5 раз), а затем медленно (при выполнении завершающих отделочных переходов – в 1,5…2 раза).
Разработку процесса ведем по следующему плану [ 8, с. 173-174]:
1. Выявляют наиболее ответственные (точные) поверхности детали и другие, требующие многократной обработки. Намечают виды операций, которые должна пройти каждая из поверхностей, а вместе с эти и основные этапы процесса. Все эти поверхности разделяют на две группы:
а) поверхности, которые лучше обрабатывать совместно с другими;
б) поверхности или комплексы поверхностей, явно требующие обработки в отдельной операции;
2. Выявляют поверхности, допускающие обработку сразу окончательно. Эти группы можно разделить также на следующие группы:
а) поверхности, допускающие совместную обработку с другими;
б) поверхности или комплексы, явно требующие отдельной операции.
3. Рассматривают поверхности по п.1 а) и предусмотренные для них операции. Оценивают однородность этих операций, начиная с самых грубых и последовательно переходя к окончательным. Ориентируясь на желательную степень концентрации операций в процессе, объединяют в одну операцию несколько однородных операциях, предусмотренных для отдельных поверхностей. При этом в операции черновые включают также однородные с ними операции поверхностей по п.2 а).
С этого момента работу начинают фиксировать операционными эскизами.
4. В появившийся в виде первого наброска план процесса помещают операции для поверхностей по п.1 б).
5. Размещают в плане операции, необходимые для поверхностей по п.2 б).
6. Окончательно оценивают все принятые решения, вносят необходимые исправления.
7. Включают в план опущенные слесарные операции, а также операции немеханические (контроль, промывка, термообработка и др.).
Комплексы поверхностей, которые можно обрабатывать совместно при одном установке нет.
Особенности обработки некоторых поверхностей представлены в таблице 3.1.
Для черновой обдирки заготовки применяем токарные операции.
Для получения центрального отверстия применяем сверление с последующим зенкерованием.
Необходимое количество операций обработки поверхностей представлены в таблице 3.1.
