Изготовление детали 'кожух мотора'
Министерство образования и науки
Украины
Национальный аэрокосмический
университет
им. Н.Е. Жуковского "ХАИ"
Кафедра 204
Реферат
по курсу
Технология авиадвигателестроения
Харьков 2010
Содержание
Введение
1. Анализ детали
1.1 Назначение детали и условия работы
1.2 Анализ выбранного материала
2. Оценка технологичности детали
2.1 Качественная оценка технологичности
2.2 Количественная оценка технологичности
2.2.1 Определение коэффициента использования материала
2.2.2 Определение коэффициента, учитывающего технологичность по
точности
2.2.3 Определение коэффициента, учитывающего технологичность по
шероховатости
2.2.4 Определение коэффициент унификации конструктивных элементов
2.2.5 Определение комплексного коэффициента технологичности
2.2.6 Определение технологического уровня
3. Выбор и обоснование метода получения заготовки
Вывод
Список используемой литературы
Введение
Совершенствование конструкции двигателей летательных
аппаратов, направленное на повышение ресурса работы, экономичности и других его
параметров, в значительной мере влияет на технологию изготовления деталей.
Характерными особенностями производства двигателей является сложность
конструктивных форм, широкое применение для изготовления труднообрабатываемых
материалов, высокие требования к точности и состоянию поверхностного слоя
деталей. Большинство деталей летательных аппаратов изготавливаются методом
механической обработки, а для оснащения производства используется большое число
станочных и других приспособлений.
Технологическое оснащение - это совокупность станочных
приспособлений, режущего, мерительного и вспомогательного инструмента и др. В
общем объёме технологической оснастки на станочные приспособления приходиться
более 60% трудоёмкости изготовления. Сложность технологических процессов
изготовления деталей двигателей обуславливает применение большого числа
разнообразных конструкций приспособлений.
Станочными приспособлениями называют дополнительные
(вспомогательные) устройства к металлорежущим станкам. Станочные приспособления
предназначены для:
. Установки обрабатываемых заготовок при выполнении операций
в соответствии с требованиями;
. Обеспечения точности и стабильности качества обработки
поверхностей;
. Повышения производительности труда.
1.
Анализ детали
1.1
Назначение детали и условия работы
Кожух предназначен для расположения всех деталей качающегося
узла аксиально-плунжерной машины работающей как насос, так и гидромашина.
C одной стороны кожух прикреплен к золотнику распределителю. С
другой стороны к кожуху крепится фланец (крышка), в которую устанавливается
подшипник и вал-шестерня. В кожухе закрепляется неповоротная наклонная шайба,
через которую усилие нагружения передается на кожух, т.е. кожух испытывает
растяжение под действием суммарного гидравлического усилия от всех полостей
нагнетания, это усилие ассиметрично, поэтому от этого усилия возникает
неравномерное напряжение по кожуху.
Рисунок 1.1 - Кожух мотора
1.2
Анализ выбранного материала
Кожух мотора привода ГП-23 изготовляется из легированной
конструкционной стали Сталь 40ХН2МА ГОСТ 4543-71. Свойства стали занесены в
таблицы 1.1 - 1.6.
Таблица 1.1 - Вид поставки и назначение стали
|
Заменитель
|
|
стали: 40ХГТ,
40ХГР, 30Х3МФ, 45ХН2МФА.
|
|
Вид поставки
|
|
Сотовой прокат,
в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69,
ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78,
ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
Валки ОСТ 24.013.04. - 83, ОСТ 24.013.20-85.
|
|
Назначение
|
|
Коленчатые
валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни,
кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали. Валки для холодной
прокатки металлов.
|
Таблица 1.2 - Химический состав стали
|
Химический
элемент
|
%
|
|
Кремний (Si)
|
0.17-0.37
|
|
Марганец (Mn)
|
0.50-0.80
|
|
Медь (Cu), не
более
|
0.30
|
|
Молибден (Mo)
|
0.15-0.25
|
|
Никель (Ni)
|
1.25-1.65
|
|
Сера (S), не
более
|
0.025
|
|
Углерод (C)
|
0.37-0.44
|
|
Фосфор (P), не
более
|
0.025
|
|
Хром (Cr)
|
0.60-0.90
|
|
Химический
элемент
|
%
|
|
Кремний (Si)
|
0,17-0,37
|
0,30-0,60
|
|
Медь (Cu), не
более
|
0,30
|
|
Молибден (Mo)
|
0, 20-0,30
|
|
Никель (Ni)
|
1,25-1,65
|
|
Сера (S), не
более
|
0,025
|
|
Углерод (C)
|
0,27-0,34
|
|
Фосфор (P), не
более
|
0,025
|
|
Хром (Cr)
|
0,60-0,90
|
Таблица 1.3 - Механические свойства стали при повышенных
температурах
|
t испытания,°C
|
s0,2,
МПа
|
sB,
МПа
|
d5,
%
|
y, %
|
KCU, Дж/м2
|
|
Закалка
850°С, масло. Отпуск 580°С
|
|
20
|
950
|
1070
|
16
|
58
|
78
|
|
250
|
830
|
1010
|
13
|
47
|
109
|
|
400
|
770
|
950
|
17
|
63
|
84
|
|
500
|
680
|
700
|
18
|
80
|
54
|
|
Образец
диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин.
Скорость деформации 0,001 1/с.
|
|
700
|
|
185
|
17
|
32
|
|
|
800
|
|
89
|
66
|
90
|
|
|
900
|
|
50
|
69
|
90
|
|
|
1000
|
|
35
|
75
|
90
|
|
|
1100
|
|
24
|
72
|
90
|
|
|
1200
|
|
14
|
90
|
|
Таблица 1.4 - Механические свойства стали в зависимости от
сечения
|
Термообработка,
состояние поставки
|
Сечение, мм
|
s0,2,
МПа
|
sB,
МПа
|
d5,
%
|
y, %
|
KCU, Дж/м2
|
HRCэ
|
|
Пруток.
Закалка 850°С, масло. Отпуск 620°С [160]
|
|
|
Место вырезки
образца - центр
|
40
|
880
|
1030
|
14
|
57
|
118
|
33
|
|
Место вырезки
образца - центр
|
60
|
830
|
980
|
16
|
60
|
127
|
32
|
|
Место вырезки
образца - 1/2R
|
80
|
730
|
880
|
17
|
61
|
127
|
29
|
|
Место вырезки
образца - 1/2R
|
100
|
670
|
850
|
19
|
61
|
127
|
26
|
|
Место вырезки
образца - 1/3R
|
120
|
630
|
830
|
20
|
62
|
127
|
25
|
|
Закалка
850°С, масло. Отпуск 540-660°С [108]
|
|
Место вырезки
образца - центр
|
<16
|
1000
|
1200-1400
|
9
|
|
90
|
|
|
Место вырезки
образца - центр
|
16-40
|
900
|
1100-1300
|
10
|
|
50
|
|
|
Место вырезки
образца - центр
|
40-100
|
800
|
1000-1200
|
11
|
|
60
|
100-160
|
700
|
900-1100
|
12
|
|
60
|
|
|
Место вырезки
образца - центр
|
160-250
|
650
|
850-1000
|
12
|
|
60
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.5 - Технологические свойства стали
|
Температура
ковки
|
|
Начала 1220,
конца 800. Сечения до 80 мм - отжиг с перекристаллизацией, два
переохлаждения, отпуск.
|
|
Свариваемость
|
|
трудносвариваемая.
Способ сварки: РДС. Необходим подогрев и последующая термообработка.
|
|
Обрабатываемость
резанием
|
|
В горячекатаном
состоянии при НВ 228-235 sB = 560 МПа Ku тв. спл. =
0.7, Ku б. ст. = 0.4.
|
|
Склонность к
отпускной способности
|
|
не склонна
|
|
Флокеночувствительность
|
|
чувствительна
|
Таблица 1.6 - Физические свойства стали
|
Температура
испытания,°С
|
20
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
700
|
800
|
900
|
|
Модуль
нормальной упругости, Е, ГПа
|
215
|
211
|
201
|
190
|
177
|
173
|
|
|
|
|
|
Модуль
упругости при сдвиге кручением G, ГПа
|
84
|
81
|
77
|
73
|
68
|
66
|
|
|
|
|
|
Коэффициент
теплопроводности Вт/ (м ·°С)
|
39
|
38
|
37
|
37
|
35
|
33
|
31
|
29
|
27
|
|
|
Уд.
электросопротивление (p, НОм · м)
|
331
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура
испытания,°С
|
20 - 100
|
20 - 200
|
20 - 300
|
20 - 400
|
20 - 500
|
20 - 600
|
20 - 700
|
20 - 800
|
20 - 900
|
|
Коэффициент
линейного расширения (a, 10-6 1/°С)
|
11.6
|
12.1
|
12.7
|
13.2
|
13.6
|
13.9
|
|
|
|
|
|
Удельная
теплоемкость (С, Дж/ (кг ·°С))
|
490
|
506
|
522
|
536
|
565
|
|
|
|
|
|
2. Оценка технологичности детали
Технологичность детали - удобство её обработки.
Технологичность детали можно разделить по двум направлениям, по которым её
характеризуют:
. Качественная оценка технологичности.
. Количественная оценка технологичности:
) коэффициент использования материала.
) коэффициент, учитывающий технологичность по точности;
) коэффициент, учитывающий технологичность по шероховатости;
) коэффициент унификации конструктивных элементов;
) комплексный коэффициент технологичности.
2.1
Качественная оценка технологичности
Исходная деталь представляет собой тело вращения с
максимальным диаметром порядка 164 мм. На наружной поверхности детали выполнены
2 фланца с размещенными на них отверстиями разного диаметра. На одном из них
выполнены 8 отверстий, а на другом - 4, ось симметрии которых параллельна
главной оси симметрии детали. Конструкция детали требует применения
специального станочного оборудования такого как: центра, кондукторные втулки,
оправки станок с ЧПУ и т.п. Деталь имеет внутренние, ступенчатые поверхности.
Учитывая габариты детали, толщину её стенок, можно сказать, что конструкция
жесткая, что не требует для её закрепления и базирования специального
приспособления, обеспечивающего жесткость закрепления и минимальную
погрешность.
За базовые в дальнейшем можно взять поверхность с размером ∅65,082-0,012 так как она имеет 5 квалитет точности и
поверхность, имеющую шероховатость Ra0,8.
2.2
Количественная оценка технологичности
2.2.1
Определение коэффициента использования материала
Проведём оценку по коэффициенту использования материала. Для
этого необходимо определить объём заготовки и объём детали. Для определения
объёма построим трёхмерные изображения заготовки и детали в графическом
редакторе Компас и с помощью программы определим объём:
Vзаг=74310 мм3дет=44586
мм3
2.2.2
Определение коэффициента, учитывающего технологичность по точности
Определим коэффициент, учитывающий технологичность по
точности из следующих формул:
Для определения коэффициента подсчитаем количество поверхностей
имеющих одинаковый квалитет:
|
IT
|
5
|
9
|
10
|
11
|
13
|
14
|
15
|
|
Число
поверхностей
|
2
|
1
|
2
|
2
|
5
|
24
|
1
|
Если КIT>0,82,
то деталь технологична по точности.
Подсчитав КIT=0,924
сделаем оценку, что деталь технологична по точности.
2.2.3
Определение коэффициента, учитывающего технологичность по шероховатости
Определим коэффициент учитывающий технологичность по
шероховатости из следующих формул:
Для определения коэффициента подсчитаем количество поверхностей
имеющих одинаковую шероховатость поверхности:
|
Ra
|
0,8
|
1,6
|
3,2
|
6,3
|
|
Число
поверхностей
|
2
|
1
|
18
|
16
|
Если КRa>0,28…0,32,
то деталь не технологична по шероховатости.
деталь кожух мотор сталь
Подсчитав КRa=0,224 сделаем оценку, что деталь не
технологична по шероховатости.
где
Nуэ -
количество унифицированых элементов детали;
Nэ - общее
число конструктивных элементов детали.
Если Куэ>0,6 - деталь технологична.
Посчитав Куэ= 0,96 можно сделать вывод, что деталь
технологична по этому параметру.
2.2.5
Определение комплексного коэффициента технологичности
где φ = 0,9 - для коэффициента шероховатости;
φ = 0,9 - для коэффициента точности;
φ = 0,9 - для коэффициента использования
материала;
φ = 0,9 - для коэффициента унификации
конструктивных элементов;
2.2.6
Определение технологического уровня
Изучив все факторы оценки технологичности детали "Кожух
мотора" и получив Ту>1 можно сделать вывод, что данная
деталь технологична.
3.
Выбор и обоснование метода получения заготовки
Заготовка - предмет труда, из которого изменением формы,
размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.
Процесс получения заготовки является одним из первых этапов
преобразования материала в готовое изделие. Однако именно он определяет в
дальнейшем не только способы и режимы обработки, но и даже дальнейшую судьбу
детали - ресурс, возможный диапазон использования. Неправильно выбранный способ
получения заготовки может сделать полностью невозможным получение кондиционной
детали или себестоимость ее будет настолько высока, что ее использование в узле
будет нерентабельным.
При выборе способа получения заготовки необходимо учитывать
технологические свойства материала; форму и размеры детали; требуемую точность
выполнения заготовки и качество ее поверхности; желательное направление волокон
металла; количество получаемых заготовок; время, затрачиваемое на подготовку
производства; возможность быстрой переналадки.
К способу получения заготовки выдвигаются достаточно
противоречивые требования, удовлетворить одновременно которые не представляется
возможным, поэтому способ получения заготовки, а часто и весь технологический
процесс получения готового изделия, представляет собой ряд компромиссов между
желаемым и возможным (экономически, технологически, эксплуатационно, а иногда
даже психологически целесообразным).
В первую очередь выбирают такой способ изготовления
заготовок, который полностью обеспечивает заданное качество детали с учетом
условий работы. При наличии нескольких возможных способов выбор делают исходя
из условий обеспечения максимальной производительности труда и минимальной
стоимости изготовления заготовки.
Требования к заготовкам:
) принципиальная возможность её получения выбранным способом
с учетом физико-механических, химических и других свойств материала.
) простота внешних форм - это требование определяется
стоимостью оснастки (штампов, литейных форм).
) максимальная приближенность размеров и формы заготовки к
размерам и форме готовой детали.
) однородность внутренней структуры заготовки, отсутствие
пустот, пузырей, каверн, трещин и т.п.
) в случае заготовок, получаемых с помощью обработки
давлением - оптимальное расположение волокон максимально благоприятствующее
восприятию нагрузок на деталь в процессе работы.
) низкая трудоемкость изготовления и себестоимость.
) возможность форсирования производства (возможность в
короткие сроки увеличить выпуск заготовок).
Штамповка на кривошипных горячештампованных прессах (КГШП) была выбрана
благодаря присущим ей особенностям, благодаря которым становится возможным
изготавливать максимально технологичные заготовки.
При штамповке на КГШП получают поковки, более близкие по
форме к готовой детали, с более точными размерами (особенно по высоте), чем при
штамповке на молотах. Более совершенная констукция штампов обеспечивает меньшую
величину смещения половин штампа, уменьшение припусков (на 20…30 %), напусков,
штамповочных уклонов (в 2…3 раза), допусков и как следствие - увеличение
коэффициента использования металла.
Штамповка в открытых штампах на кривошипных
горячештампованных прессах в неразъемных матрицах достигается применением более
точных заготовок, более точной дозировки металла, применением обычной заготовки
и компенсирующего устройства в штампах для размещения излишка металла (5-10%
объема заготовки). Точная дозировка металла для штамповки связана с
дополнительными затратами из-за более сложного инструмента и меньшей
производительности при отрезке. Несмотря на недостатки КГШП (высокая стоимость;
меньшая универсальность; худшее заполнение глубоких полостей из-за малой
скорости деформации; более сложная конструкция; регулировка и эксплуатация
штампов) КГШП очень хорошо подходит к особенностям такой отрасли промышленности
как авиадвигателестроение.
Плоскость разъема обычно выбирают так, чтобы она совпадала с
наибольшими размерами заготовки, что облегчает заполнение полостей штампа.
Поверхность разъема штампа должна обеспечивать свободное удаление заготовки из
штампа и контроль сдвига верхней части штампа относительно нижней после
обрезки.
Рисунок 2.1 - Эскиз поковки кожуха
Допуски на изготовление поковки: допускаемое смещение по
плоскости разъема штампа-0,4мм; допускаемое коробление штампованных
заготовок-0,6мм; допускаемое отклонение от соосности прошиваемых отверстий в
штампованных заготовках - 1,5мм; допуски на штампованные уклоны штампованных
заготовок - 
. Припуски на механическую обработку:
припуски (на сторону) на механическую обработку штампованных заготовок - 1,5мм;
Вывод
При выполнении домашнего задания была разработана технология
изготовления кожуха мотора гидропривода.
Был выбран материал для изготовления кожуха, Выбран и
обоснован метод получения заготовки.
Были проведены качественный и количественный анализы
технологичности данного изделия. Были определены коэффициенты использования
материала, коэффициент, учитывающий технологичность по точности, коэффициент,
учитывающий технологичность по шероховатости, коэффициент унификации
оборудования. Был посчитан комплексный коэффициент технологичности и определен
технологический уровень.
Список
используемой литературы