Материал: Технология производства авиационных и ракетных двигателей. методические указания к выполнению лабораторных работ. Сухочев Г.А
коэффициента использования металла (материала). Отработка конструкции заготовки и детали на технологичность начинается на начальных этапах разработки конструкторской документации и рекомендуется проводить в следующем порядке.
Таблица 1 Нормативные частные показатели технологичности для различных типов
производств машиностроения
Относительный |
|
Базовые относительные показатели |
|
|||
показатель |
|
Е |
МС |
С |
КС |
М |
Коэффициент |
k у |
- |
0,6-0,7 |
0,7 |
0,7-0,8 |
- |
унификации |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
kRz |
- |
0,5-0,6 |
0,6 |
0,6-0,7 |
- |
шероховатости |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
kJT |
- |
0,5-0,6 |
0,6 |
0,6-0,7 |
- |
точности |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
kим |
0,7-0,8 |
0,75-0,85 |
0,8-0,9 |
0,85-0,95 |
0,9-1,0 |
использования |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
kобр |
- |
0,7-0,8 |
0,8 |
0,8-0,9 |
0,9-1,0 |
обрабатываемости |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Интегральный |
kт |
0,5-0,7 |
0,6-0,8 |
0,7-0,9 |
0,8-0,9 |
0,9-1,0 |
показатель |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Подбираются и анализируются необходимые конструкторские, технологические и нормативные материалы, требующиеся для оценки технологичности; осуществляется технологический контроль чертежей заготовки и деталей, сборочных единиц; выявляются реальные условия производства; определяются главные конструктивные элементы и поверхности, влияющие на качество и рабочие функции изделия в условиях эксплуатации; отрабатываются на технологичность главные и вспомогательные конструктивные элементы; определяются показатели технологичности базовой и предполагаемой к изготовлению конструкции; проводятся сравнительная оценка и расчет уровня технологичности; разрабатываются мероприятия по улучшению показателей технологичности. После отработки на технологичность все предложения по изменению конструкции должны быть систематизированы и оформлены в пояснительной записке, согласованы с конструкторской службой и затем внесены в рабочие чертежи [4]. Проверить соблюдение на чертежах, установленных технологических норм и требований, обеспечивающих рациональные способы изготовления изделий и заданные показатели технологичности; дать качественную оценку применения материала, геометрической формы и качества поверхностей, размеров и способов получения заготовки (ГОСТ 2.121-73). Количественную оценку
6
технологичности заготовки и детали необходимо провести по абсолютным и относительным частным показателям. Затем учесть весовые коэффициенты и показатели технологичности. В начале требуется установить показатели базового и проектируемого изделия: массу деталей и заготовок; коэффициенты использования материала; трудоемкость изготовления; технологическую себестоимость [5].
Таблица 2 Значение весового коэффициента в зависимости от эксплуатационной
важности того или иного параметра
Приоритеты |
Значение весового |
весовых коэффициентов |
коэффициента |
1 |
1,0 |
2 |
0,9-0,8 |
3 |
0,8-0,7 |
4 |
0,7-0,5 |
5 |
0,5-0,3 |
Влияние весовых коэффициентов на комплексный показатель технологичности определим из служебного назначения полого вала, который является шпинделем токарного станка. Требования точности поверхностей и динамической уравновешенности вала примем основными. Наиболее приоритетный показатель весового коэффициента определяется исходя из функционального назначения детали и изделия, а таких же элементарных поверхностей. В качестве базовой конструкции служат детали и сборочные единицы отраслевого производства. В дополнение к абсолютным показателям определяют относительные показатели, характеризующие уровень технологичности конструкции по унификации поверхностей, нормам точности и шероховатости, обрабатываемости и использованию материала.
Примеры отработки технологичности. В начале отрабатывается на технологичность конструкция заготовки и детали по качественным показателям: доступность обрабатываемых поверхностей для инструмента, средств контроля и измерений; удобство базирования и закрепления заготовки; жесткость детали; возможность достижения требуемой точности размеров, формы и расположения поверхностей; достижения требуемого качества поверхностного слоя; использование унифицированных конструктивных элементов; применения типовой оснастки, инструмента и средств контроля; использования типового технологического процесса. Затем делается отработка технологичности, численная по частным показателям с учетом их весовых коэффициентов: использование материала; обрабатываемость материала; коэффициент унификации; коэффициент шероховатости; коэффициент точности. Окончательная оценка технологичности детали осуществляется по
7
интегральному показателю технологичности Кт . Все показатели технологичности заготовки и детали сравниваются с базовыми показателями технологичности при изготовлении ее по базовому процессу. По результатам сравнения и анализа делается письменное заключение о технологичности. Рассмотрим отработку на технологичность заготовки и конструкции червячного вала (рис. 1), изготовленного из углеродистой стали 40ХН. Поверхности червяка термически обработаны ТВЧ до HRC 48-57. Заготовка – кругляк диаметром 54 мм, длина 300 мм - технологична. Масса заготовки mз 4,7 кг, масса детали mд 1,73 кг). Тип производства – крупно серийный.
Рис. 1.1. Общий вид червячного вала
Качественная оценка технологичности: доступность поверхностей - хорошая; удобство базирования и закрепления - хорошее; унификация поверхностей - хорошая; унификация оснастки - хорошая; использование типовой технологии - хорошая; изгибная жесткость - малая; достижение точности Ø 28h6( 0,013), Ø 30k6(0,0150,002 ) мм и допуска радиального биения 0,008 мм профиля червяка – затруднительное; достижение твердости HRCэ 48-57 -
затруднительное; обеспечение износостойкости профиля червяка - затруднительное. Численная оценка технологичности по частным показателям.
Коэффициент использования металла низкий - значительно меньше нормативного (1.1):
kим mд (mз )1 1,73/ 4,7 0,368 0,75. |
(1.1) |
Коэффициент обрабатываемости стали 40ХН низкий [2] |
kобр 0,39 1,0 |
значительно меньше нормативного. Унификация поверхностей детали –
хорошая: |
коэффициент |
унификации |
|
Ку Nу ( Nп )1 =26/34=0,765. |
||||
Коэффициент шероховатости (1.2): |
|
|
|
|
|
|||
|
kRа 1 |
1 |
1 |
|
1 |
0,779. |
(1.2) |
|
|
|
|
|
|||||
|
Rаср |
|
|
|||||
|
|
|
4,54 |
|
|
|||
8
Средняя величина среднеарифметического отклонения (1.3):
Rаср |
12,5 4 5 17 2,5 6 1,25 2 0,63 2 0,32 2 |
4,54 |
(1.3) |
|
34 |
||||
|
|
|
Коэффициент точности обработки (1.4):
kJT 1 |
1 |
1 |
|
1 |
0,8844. |
(1.4) |
|
|
|
||||||
JTср |
8,647 |
||||||
|
|
|
|
|
JTср 14 1 12 4 6 4 7 5 12 3 10 7 9 4 8 2 7 4 9,9. 31
Весовые коэффициенты определим из условия, что точность профиля
червяка являются основным требованием. Тогда kвJT 1,0; kвRz 1,0; |
kимв 0,7; |
kобрв 0,6; kвун 0,7. Интегральный показатель технологичности: |
|
kт 51(0,88 1 0,78 1 0,368 0,7 0,39 0,6 0,765 0,7) 0,542.
Заключение: Конструкция червячного вала нетехнологична по интегральному показателю kт 0,542, частному показателю обрабатываемости kобр 0,39, точности изготовления Ø 28h6( 0,013) и Ø 30k6(0,0150,002 ) мм; радиального биения 0,008 мм профиля червяка; износостойкость повышается за счет виброударного упрочнения с дисульфидом молибдена. Малая жесткость вала при нарезании профиля червяка компенсируется применением люнета. Рассмотрим отработку на технологичность конструкцию гильзы цилиндра (рис. 2) поршневого авиационного двигателя, изготовленной из легированной стали 38Х2МЮА. Заготовка, изготавливаемая объемной горячей комбинированной штамповкой - технологична. Масса заготовки mз 6,55 кг, масса детали
mд 2,36 кг. Тип производства серийный. Качественная оценка. Доступность
поверхностей плохая: труднодоступными являются межреберные пространства шириной 3,45 мм глубиной 29 мм; удобство базирования хорошее; удобство закрепления плохое в связи с тонкими стенками (2,1 мм); унификация поверхностей и использование типовой технологии плохая, из-за многочисленных ребер охлаждения; жесткость гильзы низкая. Нетехнологична обработка охлаждающих ребер, отверстия Ø105Js 6( 0,011) Ra0,25 мкм,
азотирование внутреннего диаметра.
9
Рис. 1.2. Общий вид гильзы цилиндра поршневого звездообразного авиационного двигателя
Численная оценка технологичности по частным показателям. Коэффициент использования металла низкий (1.5):
kим mд (mз )1 2,36 / 6,55 0, 0,36 1. |
(1.5) |
Обрабатываемость материала - низкая: коэффициент обрабатываемости kобр 0,34 1,0 – меньше нормативного.
Унификация поверхностей детали – низкая из-за многочисленных ребер
охлаждения: коэффициент унификации (1.6): |
|
|||||||||||||||
Ку Nу ( Nп )1 =126-92/126=0,2742<<1. |
(1.6) |
|||||||||||||||
Коэффициент шероховатости (1.7): |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
kRа 1 |
|
1 |
1 |
1 |
0,861. |
(1.7) |
|||||||||
Rаср |
7,2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где средняя величина среднеарифметического отклонения профиля |
||||||||||||||||
неровностей Rаср |
10 87 5 4 2,5 1 1,6 1 1,25 10 0,63 14 0,25 1 |
|
7,2; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
126 |
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент точности обработки (1.8): |
|
|||||||||||||||
|
kJT |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
0,882. |
(1.8) |
|||||||
|
JTср |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
8,5 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
JT |
|
12 1 10 43 8 63 7 17 6 1 |
8,5. |
|
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
ср |
|
|
|
|
|
|
126 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Весовые коэффициенты частных показателей технологичности определим из условия приоритетности точности и износостойкости отверстия
10