Обработка детали качалка

 

    1.1 Обоснование технологических решений 

    

1.   Описание условий работы и анализ технологичности

конструкции детали 

    Конструкция детали является технологической, если при ее изготовлении и эксплуатации затраты материала, времени и  средств минимальны. Во всех случаях  анализ технологичности следует  начинать с изучения служебного назначения детали. Чтобы сделать правильные выводы по конструкции детали, необходимо знать: для чего она предназначена; какие нагрузки испытывает при работе. Исходя из условий работы, по физико-механическим свойствам, должна быть, выбрана марка материала детали.

    Данная  деталь устанавливается в хвостовом отсеке самолета МИГ-25 и служит для изменения движения от командного органа к исполнительному. Командное управление - управление по тангажу;  исполнительный орган – стабилизатор, тангажная поверхность самолета. Движение передается от штурвала через тягу на соседнюю качалку.

    Условиями эксплуатации являются: конденсат, изморось, влага, температура от -50°С до +150°С.

    Исходя  из этих условий, был выбран материал детали АК4-1. АК4-1 – алюминиевый ковочный сплав. Этот материал всегда подвергается термической обработке – закалке  в масле и искусственное старение. Основными легирующими элементами этого сплава являются медь, магний, никель, железо, кремний, титан.

    Алюминиевый ковочный сплав обладает высокой прочностью, хорошей пластичностью, стойкостью к образованию трещин при горячей деформации. Основной недостаток – низкая коррозионная стойкость, поэтому требуется защита.

    Химический  состав сплава АК4-1 приведен в таблице  №1. 

    Таблица №1: Массовая доля элементов в %.

    Cu – Медь

    Mg – Магний

    Ni – Никель

    Fe – Железо

    Si – Кремний

    Ti – Титан

    Mn – Марганец

    Zn – Цинк 

    Анализ  технологичности конструкции детали согласно ГОСТ-82 осуществляется определением следующих коэффициентов:

    

1. Коэффициент унификации . Определяется по формуле:

 

2. Выбор и обоснование  типа производства (предварительный)

 

    Серийность  производства во многом влияет на содержание технологического процесса обработки  детали, а так же на производительность и себестоимость изготовления.

    Серийность  производства зависит от:

1. Годовой программы выпуска деталей;
2. Формы и размеров детали и трудоемкости ее обработки;
3. Материала детали;
4. Качества и точности обработки поверхностей.

    Серийность  производства характеризуется коэффициентом закрепления операции, который определяется по формуле:

      , где

      – годовой фонд времени работы  оборудования при двух сменном  режиме работы;

    =3975 часов;

      – годовая программа выпуска данной детали, шт.;

     = 1800 шт.;

      – среднее время на выполнение  операции.

      рассчитывается по формуле:

    , где

      – время выполнения станочной операции;

    n – количество операций.

     

     =

    Коэффициент находится в пределах 10 ÷ 30, следовательно, производство среднесерийное.

    Для среднесерийного производства характерно:

1. Применение гибкого технологического оборудования (универсальные станки, станки с числовым программным управлением, гибкие производственные модули);
2. Оборудование располагается либо по технологическому процессу, либо по групповому признаку;
3. Применением универсальной и технологической оснастки;
4. Применением универсального и специального режущего и измерительного инструмента;
5. Высокой квалификации станочников;
6. Продукция выпускается партиями.

    Расчет  размера партии приведен в разделе 1.1.8.

 

    1.1.3 Анализ заводского  техпроцесса 

    Обработка детали “Рычаг” по базовому (заводскому) техпроцессу осуществляется в следующей последовательности:

      
 
 

 

    1.1.4 Выбор и обоснование  метода получения  заготовки

    

    

    Выбор заготовок во многих случаях является одним из весьма важных вопросов разработки техпроцесса изготовления детали, что сильно влияет на число операций и переходов, трудоемкость и в итоге на себестоимость изготовления детали.

    Выбор метода получения заготовки зависит  от ряда факторов:

1. материала детали;
2. формы, размеров и массы детали;
3. типа производства;
4. условий работы детали в узле;
5. размеров припусков на обработку и точности размеров.

    Для получения заготовок существуют различные методы:

1. прокатка;
2. волочение;
3. ковка;
4. горячая объемная штамповка;
5. холодная штамповка;
6. литье.

    При изготовлении данной детали, для получения  заготовки используется метод горячей  объемной штамповки, так как деталь имеет небольшие размеры и  изготавливается в условиях среднесерийного производства.

    Штамповка – это метод обработки металлов давлением, при котором деформируемая  заготовка подвергается формообразованию и приобретает заданную форму  в результате деформации в штампе. Штамповке подвергаются различные  материалы, в том числе высоколегированные стали, алюминиевые и медные сплавы, сплавы на основе титана, никеля, тугоплавких  металлов. Масса штамповок колеблется в широких пределах – от 0,1 кг до 100 т. Оборудованием для штамповки  служат различные механические и  гидравлические прессы.

    В зависимости от назначения, вида обрабатываемого  материала и формы заготовки, штамповке подвергают как холодный, так и нагретый материал.

    Объемная  штамповка отличается от обычной  тем, что течение металла в  стороны ограничивается инструментом, вследствие чего деформируемый металл, подвергнутый всестороннему сжатию, заполняет полости штампа. Штамп представляет собой инструмент, состоящий из двух разъемных частей, в собранном виде образующих полость, называемую ручьем. Форма этой полости совпадает с формой изготовляемой заготовки. В штампе может быть один или несколько ручьев.

    Для объемной штамповки по сравнению  сковкой характерны значительно  более высокая точность геометрических размеров изделия, качество поверхности, и как следствие коэффициент  использования металла.

    

    В настоящее время штамповки изготовляют  таким образом, что они устанавливаются  в узлы и детали с весьма небольшой  механической обработкой, а если необходимо получить точные размеры и качественные поверхности детали, то припуски на обработку резанием минимальны. Штамповкой изготавливаются детали сложной конфигурации ответственного назначения для различных отраслей машиностроения. Установлено, что детали, выполненные из заготовок-штамповок обладают на 30% большей надежностью при работе. Штамповочные операции отличаются высокой производительностью и низкой себестоимостью. Штамповка выполняется: при высоких температурах – горячая штамповка, при комнатной температуре – холодная штамповка.

    Оптимальным методом для изготовления заготовки  при серийном производстве данных деталей  является метод горячей объемной штамповки.

 

    1.1.5 Выбор баз 

    Обработка резанием осуществляется при относительном  движении обрабатываемой заготовки  и режущего инструмента. Чтобы обеспечить заданную точность обработки, заготовка  должна быть установлена в строго определенном положении относительно режущего инструмента. После установки  обрабатываемую заготовку закрепляют в приспособлении, предотвращая ее смещение под действием сил возникающих  в процессе резания.

    Установка заготовки в приспособление осуществляется с помощью технологических баз, то есть поверхностей используемых для  определения положения заготовки  в процессе обработки. За технологические  базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с установочными элементами приспособления.

    От  выбора технологических баз зависят  конструкция станочного приспособления, точность и производительность обработки.

    При выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими принципами:

1. принцип постоянства баз;
2. принцип совмещения измерительных (конструкторских) и установочных (технологических) баз.

    На  первой механообрабатывающей операции используются черновые технологические  базы, при выборе которых рекомендуется  применять поверхности, удовлетворяющие  следующим требованиям:

1. иметь наименьшие пространственные искривления и наибольшую точность (не должны иметь швы, следы летников и облоя);
2. иметь наименьший припуск на обработку;
3. обладать значительной площадью и длиной.

    Учитывая  вышеизложенные требования, предлагается на первой механообрабатывающей операции в качестве черновых установочных баз  использовать поверхности, указанные  на рисунке 2.

    Такая установка лишает заготовку всех шести степеней свободы.

    {поверхности 1 и 2 лишают заготовку трех степеней свободы – вращение вокруг осей OX и OZ и перемещение вдоль оси OY. Поверхность 3 лишает заготовку еще двух степеней свободы – перемещение вдоль оси OZ и вращение вокруг оси OY. Поверхность 4 лишает заготовку последней степени свободы – перемещение вдоль оси OX.} 
 

    {Рисунок 2} 
 
 
 
 

    Для последующей механической обработки  детали, соблюдая принципы постоянства  и совмещения баз, предлагается в  качестве установочных баз использовать поверхности, указанные на рисунке 3. 
 
 
 
 

    {рисунок 3} 

    

    

    Деталь  лишена всех степеней свободы.

    {поверхности 1 и 2 лишают заготовку трех степеней свободы – вращение вокруг осей OX и OZ и перемещение вдоль оси OY. Установка детали на один палец (поверхность 3) лишает заготовку еще двух степеней свободы – перемещение вдоль осям OX и OZ. При установки детали на второй палец (поверхность 4) деталь лишается последней степени свободы – перемещение вдоль оси OY.} 

 

    1.1.6 Краткая характеристика  разрабатываемого  техпроцесса 

    При разработке проектного варианта техпроцесса анализировался базовый (заводской) технологический процесс, изучался опыт базового предприятия по обработке подобных деталей. В результате приходим к выводу, что предлагаемая последовательность обработки данной детали по базовому техпроцессу рациональна.

    Учитывая  требования современного машиностроения в условиях среднесерийного производства, предлагается обработку детали осуществлять на многооперационном станке ИР500.

    Обработка детали в проектном варианте технологического процесса осуществляется в следующей  последовательности:

 

 

 

    1.1.7 Определение операционных  припусков, допусков  на межоперационные  размеры и размеры  заготовки 

    Расчет  межоперационных размеров и припусков  аналитическим методом осуществляется по следующим формулам:

    - при  обработки плоскости с одной  стороны:

      Zmin=Rz_i-1+Ta_i-1+ρa_i-1(мкм) [14, 2];

    - при  обработке противолежащих (параллельных) поверхностей:

    2Zmin=2(Rz_i-1+Ta_i-1+ρa_i-1+εy_i) (мкм) [14, 2];

    - при  обработке наружных и внутренних  поверхностей вращения:

      (мкм) [14, 2], где

    Rz_i-1 – высота микронеровностей поверхности, полученная на предшествующем переходе или операции;

    Ta_i-1 – глубина дефектного слоя, полученного на предшествующем переходе или операции;

    ρa_i-1 – пространственные отклонения взаимосвязанных поверхностей, полученных предшествующем переходе или операции;

    εy_i – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе. 

    Расчет  межоперационных размеров и припусков  на размер 36h12:

    Расчет  межоперационных припусков определяется по формуле:

    2Zmin=2(Rz_i-1+Ta_i-1+ρa_i-1+εy_i) (мкм);

    - при  фрезеровании:

    Rz_i-1=150(мкм) [14, 23, т.5];

    Ta_i-1=300(мкм) [14, 23, т.5];

    ρa_i-1=∆k*lu(мкм) [14, 23, т.5];

    ρa_i-1=2.2*38=83.6(мкм) [14, 23, т.5];

    εy_i=120(мкм) [14, 43, т.24];

    2Zmin=2(150+300+83,6+120) =1307 (мкм);

    Определяем  номинальный размер заготовки:

     (мм);

    Принимаем =37,6 (мм);

    Определяем  номинальные размеры:

    - при  фрезеровании  (36h12);

    Определяем  глубину резания:

    - при  фрезеровании  (мм). 
 

    Расчет  межоперационных размеров и припусков  на размер 24h12: