Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное Агентство по образованию Российской Федерации
Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра Авиационные двигатели
Курсовой проект по технологии авиадвигателей
Расчетно-пояснительная записка
Тема: Проект участка по изготовлению лопатки входного направляющего аппарата (ВНА).
|
Выполнил студент группы АД-03-1 |
Панов А.А. |
|
Руководитель проекта |
Белослудцев И.М. |
Пермь 2007
Задание.
Содержание.
Задание 2
Расчет на точность 35
Заключение 40
Приложение 1 41
Приложение 2 42
Список литературы 43
В данном курсовом проекте производится проектирование участка по изготовлению лопатки входного направляющего аппарата (ВНА).
Задача курсового проекта – получение наиболее рационального технологического процесса изготовления лопатки ВНА с наименьшими производственными затратами и более высокими показателями качества.
Основные пути решения данной задачи:
Деталь представляет собой лопатку входного направляющего аппарата компрессора высокого давления. Лопатка предназначена для выпрямления газового потока, выходящего из предыдущей ступени и направления его на рабочее колесо следующей ступени компрессора. Лопатка выполняется поворотной, что требуется для регулирования работы компрессора (избежание режима помпажа). Наиболее важными элементами детали являются: перо, к поверхности которого предъявляются высокие требования по шероховатости (для снижения потерь и повышения КПД компрессора); цапфы, которые должны быть изготовлены очень точно (по 6 квалитету), так как устанавливаются в подшипники. Лопатка изготовлена из жаропрочной легированной стали 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ 961-Ш), в состав которой входят хром, никель, вольфрам. Деталь является опытным образцом, изготавливаемой для экспериментального двигателя партией 200 штук в год.
Технологичность изделия – совокупность свойств изделия, определяющих его приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работы.
Технологичность детали, обрабатываемых резанием, определяется конфигурацией, формой поверхностей, подлежащих обработке, назначением оптимальной точности и шероховатости поверхности. При этом технологичность таких деталей во многом зависит от рационального выбора заготовки. Число поверхностей, подлежащих обработке резанием, должно быть минимальным. Рациональная конструкция должна иметь простые геометрические формы обрабатываемых поверхностей, позволяющие применить наиболее прогрессивные и производительные методы обработки. Детали должны быть достаточно жесткими и обеспечивать удобную установку на станке.
В целом, технологичность детали находится на среднем уровне. Из условий работы материал подобран верно, обрабатываемые поверхности простой геометрической формы. Деталь имеет малую длину, что обеспечивает достаточную жесткость. Деталь имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций. Обработка детали ведется, в основном, в центрах, что удобно для осуществления быстрой смены переходов. Нетехнологичность детали заключается в очень низком коэффициенте использования материала КИМ=0,04. Также существует необходимость изготовления шаблонов высокой точности для контроля поверхности пера лопатки, что ведет к удорожанию производства.
Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций, который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению, к числу рабочих мест.
Исходя из формулы, необходимо установить соотношение между трудоемкостью выполнения операций и производительностью рабочих мест (оборудования), предназначенных для проведения данного технологического процесса при условии загрузки оборудования в соответствии с нормативными коэффициентами.
Коэффициент закрепления операций будем определять по рекомендации [3,с.20].
Расчетное количество станков определим по формуле:
, где
- годовая программа деталей, шт;
- штучно-калькуляционное время, мин;
- действительный годовой фонд времени, ч;
- нормативный коэффициент загрузки оборудования.
Принимаем и по [3,с.22].
- годовая программа в соответствии с заданием.
Принятое число рабочих мест устанавливают, округляя до ближайшего целого числа полученное значение .
Далее определим фактический коэффициент загрузки рабочего места по формуле:
Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле:
В итоге, коэффициент закрепления операций рассчитывают по формуле:
Полученные данные сведем в таблицу 1.
Таблица 1.
|
№ |
Операция |
mp |
P |
ηз.ф. |
О |
|
|
1 |
токарная |
0,395 |
1 |
0,395 |
2,0 |
|
|
2 |
токарная |
0,144 |
1 |
0,144 |
5,6 |
|
|
3 |
токарная |
0,090 |
1 |
0,090 |
8,9 |
|
|
4 |
резьбошлифовальная |
0,016 |
1 |
0,016 |
50,0 |
|
|
5 |
слесарная |
0,018 |
1 |
0,018 |
44,4 |
|
|
6 |
шлифовальная |
0,024 |
1 |
0,024 |
33,3 |
|
|
7 |
слесарная |
0,018 |
1 |
0,018 |
44,4 |
|
|
8 |
токарная |
0,054 |
1 |
0,054 |
14,8 |
|
|
9 |
фрезерная |
1,080 |
2 |
0,540 |
1,5 |
|
|
10 |
слесарная |
0,018 |
1 |
0,018 |
44,4 |
|
|
11 |
шлифовальная |
0,370 |
1 |
0,370 |
2,2 |
|
|
12 |
фрезерная |
0,200 |
1 |
0,200 |
4,0 |
|
|
13 |
слесарная |
0,018 |
1 |
0,018 |
44,4 |
|
|
14 |
фрезерная |
0,460 |
1 |
0,460 |
1,7 |
|
|
15 |
слесарная |
0,018 |
1 |
0,018 |
44,4 |
|
|
16 |
фрезерная |
1,080 |
2 |
0,540 |
1,5 |
|
|
17 |
слесарная |
0,018 |
1 |
0,018 |
44,4 |
|
|
18 |
токарная |
0,074 |
1 |
0,074 |
10,8 |
|
|
19 |
полировальная |
0,041 |
1 |
0,041 |
19,5 |
|
|
|
|
Σ= |
|
21 |
|
422,5 |
Значение коэффициента закрепления операций:
Следовательно, по ГОСТ 14.004-74, производство – мелкосерийное. Такой тип производства характеризуется малым объемом выпуска деталей. Повторяемость изготовления этих деталей редка. Производство стремятся укомплектовать станками универсального или общего назначения. Специальную технологическую оснастку применяют редко, так как значительны траты на ее изготовление (экономически неоправданны).
При выборе заготовки для детали назначают метод ее получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения допусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей, усложняется и дорожает технологическая оснастка, возрастает себестоимость заготовки, но, с другой стороны, при этом может быть снижена трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки, может быть повышен коэффициент использования материала (КИМ).
Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой оснастки, но требуют трудоемкой последующей обработки и повышенного расхода материала.
Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при возможной минимальной себестоимости. Выбор заготовки осуществляется в соответствии с объемом годового выпуска детали, с учетом типа и условий производства.
Лопатки компрессора изготавливают из деформируемых теплостойких сталей, титановых и жаропрочных сплавов. Для лопаток, изготавливаемых, в больших масштабах (крупносерийно), заготовками являются штамповки, полученные горячим деформированием на прессах, изотермической или высокоскоростной штамповкой. Для этих способов получения заготовок характерно: высокая точность и качество поверхности, малые припуски, высокий коэффициент использования материала (КИМ до 0,4…0,5), малое время изготовления. Современные технологические процессы объемного деформирования позволяют получать заготовки лопаток с припусками по перу, исключающие грубые обдирочные и черновые операции механической обработки. Чаще изготавливают заготовки с припусками под финишные операции (шлифование, полирование) [7,с.329].
Для получения данной детали - лопатки ВНА – вышеперечисленные способы получения заготовки и последующей обработки не подходят, так как производство опытное мелкосерийное. Для данного производства, по экономическим соображениям, не приемлема разработка и изготовление дорогостоящих штампов, а также покупка сложного и дорого оборудования (специализированные кривошипно-шатунные, гидравлические прессы).
Поэтому в качестве заготовки для данной детали был выбран стандартный пруток, обычной точности, диаметром 65 мм, изготовленный горячекатаным прокатом по ГОСТ 2590 [8,т.1,с.290].
Факторы, определившие выбор заготовки для лопатки ВНА:
Расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим методом и по таблицам [3,с.59]. Расчет припусков производится после выбора оптимального для данных условий технологического маршрута и способа получения заготовки.
Определим элементы минимального припуска и по [3,с.60].
Расчетные минимальные припуски на обработку определим по формуле, мкм:
, [3,с.60]
Проверку правильности произведенных расчетов проверим по формулам, мкм:
, [3,с.62]
Рассчитанные значения сведем в таблицу 2.
Проверка:
Общие припуски, мкм:
Схема расположения промежуточных припусков.
Таблица 2. Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку диаметра цапфы .
|
Технологические операции и переходы обработки элементов поверхностей |
Элементы минимального припуска, мкм |
Расчетный припуск 2*zmin, мкм |
Расчетный размер, мм |
Допуск δ, мкм |
Предельный размер, мм |
Предельное значение припусков, мкм |
|||||
|
Rz |
Ta |
ρa |
εb |
наим. |
наиб. |
наим. |
наиб. |
||||
|
Заготовка |
160 |
250 |
- |
- |
- |
dзаг=65 |
400 |
65,0 |
65,4 |
- |
- |
|
Черновое обтачивание (12 кв.) |
63 |
60 |
20 |
35 |
2*445 |
dрасч1= 11,313 |
100 |
11,3 |
11,4 |
53700 |
54000 |
|
Чистовое обтачивание (10 кв.) |
32 |
30 |
- |
- |
2*143 |
dрасч2= 11,027 |
20 |
11,03 |
11,05 |
270 |
350 |
|
Шлифование черновое (8 кв.) |
10 |
20 |
12 |
15 |
2*77 |
dрасч3= 10,873 |
8 |
10,873 |
10,881 |
157 |
169 |
|
Шлифование тонкое (6 кв.) |
3,2 |
6 |
- |
- |
2*42 |
dрасч4= 10,789 |
3 |
10,789 |
10,792 |
84 |
89 |
Определим элементы минимального припуска и по [3,с.60].
Расчетные минимальные припуски на обработку определим по формуле, мкм:
[3,с.60]
Проверку правильности произведенных расчетов проверим по формулам, мкм:
, [3,с.62]
Рассчитанные значения сведем в таблицу 3.
Проверка:
|
Поверхность 1. |
Поверхность 2. |
Схема расположения промежуточных припусков.
Таблица 3. Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку образующего размера .
|
Технологические операции и переходы обработки элементов поверхностей |
Элементы минимального припуска, мкм |
Расчетный припуск zmin, мкм |
Расчетный размер, мм |
Допуск δ, мкм |
Предельный размер, мм |
Предельное значение припусков, мкм |
|||||
|
Rz |
Ta |
ρa |
εb |
наим. |
наиб. |
наим. |
наиб. |
||||
|
Заготовка |
160 |
250 |
- |
- |
- |
Lзаг=150 |
500 |
150,0 |
150,5 |
- |
- |
|
Черновое обтачивание п.1 (12 кв.) |
100 |
100 |
20 |
120 |
z1=10000 |
Lp1=140,32 |
300 |
140,3 |
140,6 |
9700 |
9900 |
|
Чистовое обтачивание п.1 (10 кв.) |
30 |
30 |
- |
10 |
z2=230 |
Lp2=140,09 |
120 |
140,10 |
140,22 |
200 |
380 |
|
Черновое обтачивание п.2 (12 кв.) |
100 |
100 |
20 |
120 |
z3=35000 |
Lp3=105,09 |
300 |
105,1 |
105,4 |
44900 |
45100 |
|
Чистовое обтачивание п.2 (10 кв.) |
30 |
30 |
- |
10 |
z4=230 |
Lp4=104,86 |
120 |
104,86 |
104,98 |
240 |
420 |
Расчет режимов резания будем вести по рекомендациям [1,с.235,303,306,382] и [8,т.2,с.372,406,438].
Токарная операция № 30.
Обрабатываемый материал: 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ-961-Ш) по ГОСТ 2590-88.
Предел прочности материла: МПа.
Шероховатость поверхности: мкм.
Станок: токарный 16К-20 (NT=11 кВт).
СОЖ: «Ивкат» (полусинтетический тип), для лезвийной обработки жаропрочных сталей.
Материал пластины резца: быстрорежущая сталь ВК-8.
Подача на оборот: мм/об.
Скорость резания определим по формуле, м/мин:
, где
- табличное значение скорости резания, м/мин;
- поправочный коэффициент.
м/мин.
Значения поправочных коэффициентов:
;
; ;
; .
;
Значение поправочного коэффициента:
Скорость резания с учетом поправок, м/мин:
Определим частоту вращения шпинделя станка, об/мин:
По паспорту станка принимаем ближайшее значение, об/мин:
Определим фактическую скорость резания, м/мин:
Проверка выбранных режимов резания по мощности привода главного движения.
Условие проверки:
, где
- фактическая потребная мощность, кВт;
- мощность электродвигателя главного привода, кВт.
Фактическая потребная мощность, кВт:
Станок может обеспечить выбранный режим резания.
Расчет составляющих силы резания.
, где
- поправочный коэффициент.
Значения поправочных коэффициентов для составляющих силы резания представлены в таблице 4.
Таблица 4.
|
67 |
125 |
200 |
|
|
1,2 |
0,9 |
1 |
|
|
0,65 |
0,75 |
0,75 |
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0,75 |
0,75 |
0,75 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
1,7 |
1,6 |
1,15 |
|
|
1,07 |
0,75 |
1 |
|
|
1 |
0,82 |
0,93 |
|
|
1,364 |
0,738 |
0,802 |
Значения составляющих силы резания:
Н;
Н;
Н.
Фрезерная операция № 80.
Обрабатываемый материал: 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ-961-Ш) по ГОСТ 2590-88.
Предел прочности материла: МПа.
Шероховатость поверхности: мкм.
Станок: вертикально-фрезерный 6Р11 (NT=5,5 кВт).
СОЖ: ВЗ-1 (масляная присадка), для лезвийной обработки труднообрабатываемых материалов.
Материал фрезы: режущая часть - быстрорежущая сталь Р9М4К8;
хвостовик – конструкционная сталь 40Х.
Подача на зуб: мм.
Скорость резания определим по формуле, м/мин:
, где
- табличное значение скорости резания, м/мин;
- поправочный коэффициент.
м/мин.
Значения поправочных коэффициентов:
;
;
; .
;
Значение поправочного коэффициента:
Скорость резания с учетом поправок, м/мин:
Частота вращения фрезы, об/мин:
По паспорту станка принимаем ближайшее значение, об/мин:
Определим фактическую скорость резания, м/мин:
Проверка выбранных режимов резания по мощности привода главного движения.
Станок может обеспечить выбранный режим резания.
Расчет главной составляющей силы резания.
Значение коэффициентов:
; ;
; ;
; ;
; ;
; .
Значение главной составляющей силы резания, Н:
Остальные составляющие силы резания:
Шлифовальная операция № 60.
Обрабатываемый материал: 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ-961-Ш) по ГОСТ 2590-88.
Предел прочности материла: МПа.
Шероховатость поверхности: мкм.
Станок: круглошлифовальный 3У10В (NT=1,1 кВт).
СОЖ: «Карбамол С-1» (синтетическая), предназначена для шлифования коррозионностойких и жаропрочных сталей [8,т.2,с.464].
Инструмент: шлифовальный круг.
Шлифовальный материал: титанистый электрокорунд 37А – для инструментов на керамической связке для обработки сталей [8,т.2,с.341].
Зернистость: 10,12.
Связка: К5 или К8 (керамическая).
Объемное содержание шлифовального материала: 56-60% (П).
Класс точности: Б.
Тип круга: прямого профиля (ПП) универсального применения.
Параметры круга (), мм: .
Рис 1. Параметры шлифовального круга.
Скорость вращения круга примем по рекомендации [8,т.2,с.439 ], м/с:
Скорость вращения детали примем по рекомендации [8,т.2,с.439 ], м/с:
Определим частоту вращения детали, об/мин:
Частота вращения укладывается в паспортные данные станка ( об/мин).
Радиальная подача круга, мм:
Корректировка радиальной подачи:
Значения поправочных коэффициентов [1,с.348]:
;
;
;
;
.
Скорректированное значение подачи, мм:
Проверка выбранных режимов резания по мощности привода главного движения.
Фактическая потребная мощность, кВт:
Значения коэффициентов:
;
;
;
;
;
.
Станок может обеспечить выбранный режим резания.
Полировальная операция № 120.
Обрабатываемый материал: 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ-961-Ш) по ГОСТ 2590-88.
Предел прочности материла: МПа.
Шероховатость поверхности: мкм.
Станок: ручное полирование на станке СТШ-200.
СОЖ: паста П1 (на углеводородных загустителях).
Инструмент: войлочный круг на эластичной связке с подводом пасты в зону резания.
Абразивный материал круга: эльбор (ЛВМ) (для полирования деталей из твердых сплавов).
Зернистость абразивного материала: 6…М20.
Связка абразивного инструмента: В5 (вулканитовая) для полирования.
Тип круга: прямого профиля (ПП).
Параметры круга (), мм: .
Рис 2. Параметры шлифовального круга.
Окружную скорость полировального круга примем по рекомендации [8,т.1,с.645], м/с:
Частота вращения круга, об/мин:
Частота вращения укладывается в паспортные данные станка ( об/мин).
Технические нормы времени в массовом и серийном производстве устанавливаются расчетно-аналитическим методом [3,с.101].
Норма штучно-калькуляционного времени определяется по формуле:
, где
- подготовительно-заключительное время, мин;
- норма штучного времени, мин;
- количество деталей в партии.
Норма штучного времени определяется по формуле:
, где
- основное время, мин;
- вспомогательное время, мин;
- время на обслуживание рабочего места, мин;
- время перерывов на отдых, мин.
Основное время вычисляется на основании принятых режимов резания по формуле:
, где
- длина обрабатываемой поверхности, мм;
- подача, мм;
- частота вращения, об/мин;
- число заходов.
Нормативы на вспомогательное время, время обслуживания рабочего места и время отдыха выберем по [3,с.198-215].
Результаты сведем в общую таблицу 5.
Таблица 5. Сводная таблица технических норм времени по операциям, мин.
|
Номер и наименование операции. |
То |
Тв |
Топ. |
Тоб. |
Тот. |
Тшт. |
Тп-з. |
Тш-к. |
|
|
Ттех. |
Торг. |
||||||||
|
Токарная №30 |
4,20 |
0,06 |
4,26 |
1,70 |
0,26 |
6,22 |
6,00 |
6,25 |
|
|
Фрезерная №80 |
17,24 |
0,25 |
17,49 |
1,50 |
1,40 |
20,39 |
12,00 |
20,45 |
|
|
Шлифовальная №60 |
4,00 |
0,15 |
4,15 |
0,21 |
0,07 |
0,21 |
8,79 |
7,00 |
8,82 |
|
Полировальная №120 |
22,00 |
0,40 |
22,40 |
1,40 |
0,90 |
24,70 |
17,00 |
24,78 |
Станочные приспособления применяют для установки заготовок на металлорежущие станки. Основная функция приспособления – обеспечение точности взаимного расположения детали и обрабатывающего инструмента при установке и обработке. Использование приспособлений способствует повышению производительности труда, точности обработки, снижению себестоимости продукции.
Основная функция установочного приспособления – обеспечение точности взаимного расположения детали и исполнительных органов станка. Приспособление должно обеспечить при установке минимальную погрешность базирования.
Данное установочное приспособление применяется при выполнении фрезерной операции № 110 на обрабатывающем центре HERMLE-600.
Приспособление состоит из основания, к которому крепится стакан, клина, гайки и прижимных винтов. При обработке детали необходимо избежать поворота детали и изгиба.
Определение силы зажима:
При фрезеровании детали возникает изгибающий момент от суммарной силы резания. От поворота лопатку удерживают сила трения в гайке и реакции, возникающие в прижимных винтах.
Рис 3. Расчетная силовая схема.
Определим главную составляющую силы резания при фрезеровании, Н:
, [8,т.2,с.406]
Значение коэффициентов:
; ;
; ;
; ;
; ;
; .
.
Значение главной составляющей силы резания, Н:
Радиальная составляющая силы резания, Н;
, [8,т.2,с.408]
Суммарная составляющая силы резания, Н:
Для предотвращения поворота детали, сила зажима в сумме с реакцией опоры винта должны превышать суммарную силу резания с учетом коэффициента запаса, то есть:
, где
- реакция опоры винта, Н;
- сила зажима, Н;
- коэффициент запаса.
Коэффициент запаса определим по формуле [2,с.13]:
, где
- гарантированный коэффициент запаса;
- учитывает наличие случайных неровностей на заготовках;
- учитывает увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента;
- учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании;
- характеризует зажимное устройство;
- характеризует удобство расположения рукояток;
- учитывает наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку.
Значение коэффициента запаса:
Составим уравнения равновесия сил и моментов:
Разрешив систему, получим:
Н и Н.
Определим момент, необходимый для обеспечения силы зажима, Н*м:
, где
- средний диаметр резьбы, мм.
Рассчитаем минимальный внутренний диаметр гайки (материал Сталь 45 по ГОСТ 1050-88, предел прочности МПа), мм:
Принимаем стандартную метрическую резьбу М5. Гайка шестигранная с буртиком по ГОСТ 8919-69.
Расчет детали на изгиб:
Расчетная схема – двухопорная балка. Максимальный прогиб будет в середине.
Рис 4. Расчетная схема.
Максимальный прогиб определим по формуле:
, где
-длина лопатки, м;
-суммарная сила резания, Н;
-модуль упругости, Па;
-момент инерции сечения, м3.
мм
Приспособление можно принять для автоматического получения исходного размера только при условии, если оно обеспечивает ожидаемую погрешность обработки по этому размеру не большую, чем задан на него допуск .
Основные составляющие ожидаемой погрешности обработки:
, где
-погрешность обработки, связанная с установкой детали в приспособлении, мкм;
-погрешность, связанная с методом обработки, мкм.
Точность данного приспособления влияет на размер , допуск на который мкм.
Найдем погрешность установки детали в приспособлении:
, где
-максимальный зазор между деталью и втулкой, мкм;
-погрешность закрепления, мкм;
-погрешность положения заготовки, мкм.
Погрешность положения заготовки определим по формуле [5,с.22 ]:
, где
-погрешность, которую дает износ установочных элементов, мкм;
-погрешность установочного приспособления на станке, мкм;
-погрешность сборки элементов установочного приспособления, мкм.
мкм, [2,с.30];
мкм;
мкм, [5,с.19];
мкм;
мкм, [5,с.19];
мкм, [2,с.30].
мкм.
мкм.
Приспособление обеспечивает требуемый уровень точности.
Проектируемый инструмент – фреза, концевая, с коническим хвостовиком, предназначенная для выполнения операции № 80 на вертикально-фрезерном станке. Обрабатываемый материал – жаропрочная сталь, поэтому режущая часть инструмента будет выполнена из быстрорежущей стали Р9М4К8 по ГОСТ 19265-73. Фрезы из быстрорежущей стали имеют следующие преимущества по сравнению с твердосплавными фрезами:
Диаметр режущей части определим из ширины фрезерования:
Рис 5. Ширина фрезерования.
мм.
По справочнику [6,с.277,278] принимаем стандартный диаметр режущей части мм, диаметр отверстия мм.
Число зубьев выбираем четным, а также в количестве, достаточном для теплоотвода и удаления стружки .
Форма зубьев и впадин должна:
В целях экономии дорогостоящей стали Р9М4К8, из нее изготовим только режущую часть. Хвостовик изготовим из конструкционной хромистой стали 40Х по ГОСТ 4543-71.
По рекомендации справочника [8,т.2,с.256] выберем конус Морзе 4.
Для выполнения расчета на прочность примем схему: консольно-защемленная балка.
Условием прочности будет:
, где
- максимальные напряжения изгиба, Па;
- предел прочности стали 40Х, Па.
Рис 6. Расчетная схема.
Суммарную силу резания определим по формуле:
,где
- составляющие силы резания, Н.
Н.
Максимальное напряжение в заделке определим по формуле:
, где
- изгибающий момент от суммарной силы резания, Н*м;
- момент сопротивления, м3.
Изгибающий момент определим по формуле:
, где
- длина фрезы, м.
Момент сопротивления определяется по формуле:
,где
- диаметр фрезы, м.
Н*м,
м3,
МПа.
Предел прочности стали 40Х составляет МПа.
Условие прочности выполнено.
Проектируемое контрольное приспособление предназначено для контроля профиля пера лопатки ВНА. Приспособление состоит из плиты, устанавливаемой на нее колодки и втулки, клина, а также набора шаблонов пера. Контролируемая лопатка устанавливается во втулку, поджимается гайкой; угловая ориентация детали осуществляется с помощью клина. Контроль осуществляется путем прикладывания шаблона на корыто или спинку.
Для оценки точности контрольного приспособления служит относительная погрешность измерения, которая выражается в процентах к допуску проверяемой величины [2,с.36]:
, где
-суммарная погрешность измерения, мкм;
-допуск проверяемой величины, мкм.
Относительная погрешность должна быть в пределах (на основе исследований и обобщения производственного опыта), [2, с.36].
Суммарная погрешность определяется по формуле, [2,с.36]:
, где
-поле погрешности, мкм.
Составляющие суммарной погрешности, мкм:
- точность изготовления шаблона;
- точность выполнения отверстий для установки шаблона;
- точность установки колодки на плиту;
- точность выполнения отверстий в колодке;
- точность изготовления клина;
- точность расположения продольной оси приспособления.
Из составляющих суммарной погрешности можно исключить погрешности, связанные с температурной деформацией, при условии обеспечения температуры окружающей среды в помещении, где осуществляется контроль.
Точность контрольного приспособления оказывает влияние на размер мм. Допуск проверяемой величины составляет мкм, при условии выполнения заданных толщин пера.
Суммарная погрешность составляет:
мкм.
Относительная погрешность:
Приспособление соответствует норме точности на контрольные приспособления.
Проверим приспособление на точность углового положения профиля:
Допустимый угловой поворот профиля составляет град.
Составляющие суммарной погрешности, град.:
- погрешность изготовления клина;
- погрешность установки клина в приспособлении;
- погрешность изготовления паза для установки клина во втулке.
Суммарная погрешность составляет, град.:
Относительная погрешность:
Контрольное приспособление удовлетворяет норме точности.
Правильный выбор оборудования определяет его рациональное использование – оптимальная загрузка и минимальные простои. С этой целью определяют критерии, показывающие степень использования каждого станка в отдельности.
Расчет будем производить по рекомендации [2,с.114]
Расчетное количество станков определим по формуле:
, где
- такт выпуска, мин.
Такт выпуска определяется по формуле:
, где
- годовой фонд времени работы оборудования, ч;
- годовая программа изготовления деталей.
Примем ч, [2,с.22].
Для каждого станка в технологическом процессе подсчитаем коэффициент загрузки и коэффициент использования станка по основному времени .
Коэффициент загрузки определим по формуле:
, где
- расчетное количество станков;
- принятое количество станков.
Коэффициент использования оборудования по основному времени свидетельствует о доле машинного времени в общем времени работы станка, и определяется по формуле:
, где
- основное время, мин;
- штучно-калькуляционное время, мин.
Рассчитанные данные представлены в таблице 6.
Таблица 6.
|
Оборудование |
mp |
mпр |
ηз |
ηо |
|
|
1 |
Токарный 1К62 |
0,432 |
1 |
0,432 |
0,467 |
|
2 |
Токарный 16К20 |
0,155 |
1 |
0,155 |
0,468 |
|
3 |
Резьбошлифовальный 5К822В |
0,013 |
1 |
0,013 |
0,475 |
|
4 |
Круглошлифовальный 3У10В |
0,035 |
1 |
0,035 |
0,476 |
|
5 |
Токарный 16К20Ф3 |
0,043 |
1 |
0,043 |
0,467 |
|
6 |
Вертикально-фрезерный 6Р11 |
1,736 |
2 |
0,868 |
0,543 |
|
7 |
Плоскошлифовальный 3Е710В-1 |
0,029 |
1 |
0,029 |
0,475 |
|
8 |
Фрезерный с ЧПУ HERMLE-600 |
0,910 |
1 |
0,910 |
0,520 |
|
9 |
Шлифовальный СТШ-200 |
0,033 |
1 |
0,033 |
0,450 |
Средний коэффициент загрузки оборудования составляет: ;
Средний коэффициент использования оборудования по основному времени составляет: .
Из графика загрузки оборудования (Приложение 1) видно, что станки загружены не равномерно. Малая загрузка станков объясняется специфичностью выполняемых на них операций, а также невозможностью совмещения операций.
Из графика использования оборудования (Приложение 2) можно сделать вывод: в технологическом процессе существуют значительные затраты времени на вспомогательные приемы (установка и снятие, подналадка и смена инструмента). Для увеличения коэффициента необходимо внедрение автоматических загрузочно-разгрузочных устройств, автоматизация цикла станков. Но эти мероприятия требуют значительных финансовых затрат, что в условиях опытного мелкосерийного производства экономически не целесообразно.
Планировка производственного участка производится по рекомендации [4,с.154].
В состав механического цеха входят: производственные участки, вспомогательные отделения, служебные и бытовые помещения.
Производственные участки служат для размещения оборудования и рабочих мест, необходимых для выполнения технологического процесса обработки деталей.
К вспомогательным отделениям цеха относятся мастерские вспомогательного характера, контрольные отделения, складские помещения для основных материалов, заготовок, деталей.
К служебным помещениям относятся помещения для технической части цеха и для административного персонала. Бытовые помещения служат для размещения гардероба, уборных, умывальных, пункта оказания первой медицинской помощи.
Здание производственного участка будет одноэтажным, состоящим из нескольких параллельных однотипных пролетов, образуемых рядами колонн с шагом 6 м. Расположение станков в пролете – в два ряда с одним продольным проходом. Станки размещены по ходу технологического процесса, что характерно для мелкосерийного производства. Передача деталей из одного пролета в другой осуществляется при помощи ручной тележки. С учетом габаритных размеров оборудования, минимального расстояния станков от стен, ширины центрального прохода, размеры проектируемого участка 12x18 м. С одной стороны участка предусмотрены раздвижные ворота, шириной не менее 1,8 м и высотой не менее 2,4 м. При проектировании участка также необходимо обеспечить выполнение противопожарных требований. Схема производственного участка представлена на чертеже в масштабе 1:50.
Заключение.
В процессе выполнения курсового проекта были приобретены практические навыки по определению типа производства, выбору потребного количества оборудования и планировки производственного участка для проектируемого технологического процесса изготовления детали.
Были произведены расчеты режимов резания и норм времени для различных операций, таких как токарная, фрезерная, шлифовальная и полировальная. В ходе этих расчетов были определены оптимальные режимы резания, используемые при обработке лопатки ВНА из сплава ЭИ 961-Ш, такие как подача, скорость резания, частота вращения шпинделя станка.
Кроме этого, была составлена планировка производственного участка и подбор оборудования для изготовления лопатки ВНА.
Приложение 1.
Приложение 2.
Список литературы: