Диплом №3938 Разработка технологического процесса изготовления вала турбины ГТД

ВВЕДЕНИЕ
Ресурс и надёжность работы двигателя летательного аппарата в значительной степени зависят от качества изготовления деталей и сборки двигателя. Статистика показывает что из-за несовершенства технологии производства преждевременный выход из строя двигателя составляет около 30 — 40.
Одна из особенностей производства двигателей JIA заключается в том что большинство деталей изготавливаются из труднообрабатываемых материалов. Это напрямую связано с повышением трудоёмкости и стоимости изделия. Кроме того к деталям предъявляются повышенные требования к точности и качеству поверхностей.
Решение всех выше перечисленных задач на данном этапе осуществляется по следующим основным направлениям
— поиск и внедрение в производство новых прогрессивных методов обработки деталей и сборки двигателя
— автоматизация производства в первую очередь на трудоёмких и вредных для здоровья операциях
— автоматизирование разработки конструкторско-технологической документации.
Исходной информацией для разработки технологического процесса механической обработки являются
— конструкторская документация рабочий чертёж и технические условия
— программа выпуска изделия комплектность сроки выполнения программного задания
— производственные возможности
— стандарты всех уровней
— классификаторы технико-экономической информации
— методические указания и др.

Работа № 3938. Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы, цена оригинала 1000 рублей. Оформлен в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЦЕХА
Рассматриваемое подразделение является многономенклатурным механосборочным цехом он имеет предметную внутрицеховую специализацию поскольку предмет труда проходит здесь полный цикл обработки и в итоге является конечной продукцией. Цех включает в себя четыре производственных участка имеющих предметную специализацию.
Предметная форма специализации создает необходимые предпосылки для выбора наиболее совершенных форм организации производственных процессов что обеспечивает высокую производительность труда рабочих короткие циклы обработки деталей повышение качества продукции сокращает затраты труда и времени на транспортирование деталей в другие цеха в процессе производства и как результат повышает рентабельность производства.
Производственные участки с предметной формой специализации имеют упорядоченный процесс обработки на них деталей. По каждой номенклатуре изделий ПДБ цеха в конце каждого месяца получает “дефицитку” — все необходимые детали для сборки на следующий месяц. Составляется индивидуальная “дефицитка” для каждого мастера. Мастер цеха просматривая все приходящие «дефицитки» формирует на одной наладке станков определенную группу деталей тем самым добиваясь наиболее полной загрузки имеющегося оборудования и создает необходимый ритм производства. Такая упорядоченность повышает ритмичность производства и как следствие приводит к высоким экономическим показателям.
Оперативная работа производственных участков при таких условиях как правило подчинена покрытию дефицита деталей на сборке и оперативные планы работы обрабатывающих цехов и участков в этих случаях формируют исходя из обеспеченности сборки деталями. Такая организация производства может иметь место при большой номенклатуре обрабатываемых деталей.
Механосборочный цех 21 является подразделением ОАО «КУЗНЕЦОВ». Количество наименований выпускаемых изделий в цехе составляет примерно 1400. Предмет специализации цеха – изготовление деталей авиационного двигателя
— валы
— ТНД
— ТСД
— вал переднего винта
— вал заднего винта
— соединительные валы
— полумуфты
— втулки
— корпуса
— лабиринтные кольца
— лабиринтные крышки
— хомуты
— демпферы
— болты
— гайки
— лопатки РВНА
— и некоторые другие.
Продукция цеха отличается высокой точностью всех параметров и качеством изготовления. Номенклатура цеха по участкам следующая.
Участок 1. Осуществляется изготовление особо сложных деталей узлов валы крупногабаритные детали сателлиты втулки подвески. Обработка происходит на фрезерных с ЧПУ станках токарно-винторезных и т.д. Данные изделия проходят полный цикл обработки за исключением термической и гальванической обработки. Поэтому рассматриваемое подразделение имеет предметную специализацию.
Участок 2. Выпускает следующие виды деталей подшипники небольшие валы обоймы фланцы крышки шпильки болты втулки. Обработка происходит на внутришлифовальных станках токарно-винторезных вертикально-сверлильных и т.д. Данные изделия проходят на участке полный цикл обработки за исключением термической и гальванической обработки. Поэтому рассматриваемое подразделение также имеет предметную специализацию.
Участок 3. На нем осуществляется изготовление следующих деталей лабиринты крышки лабиринтные демпферы кольцедержатели втулки гайки. Обработка происходит на токарно-винторезных станках плоскошлифовальных и т.д. Данные изделия проходят на участке полный цикл обработки за исключением термической и гальванической обработки. Специализация аналогична первым двум участкам.
Участок 4. Осуществляется изготовление следующих деталей хомуты лопатки РВНА гайки лабиринты фланцы а также производится сборка лопаток регулируемого входного направляющего аппарата РВНА. Обработка происходит на токарных с ЧПУ станках круглошлифовальных и т.д. Данные изделия проходят на участке полный цикл обработки за исключением термической и гальванической обработки. Поэтому рассматриваемое подразделение имеет предметную специализацию.
На участках оборудование размещается по типам станков токарные вертикально-сверлильные фрезерные с ЧПУ шлифовальные. Этим достигается удобство обслуживания оборудования.
По характеру производства цех можно признать мелкосерийным. Заготовки перемещаются от рабочего места к следующему небольшими партиями и в связи с малыми производственными программами в цехе используется на полную мощность далеко не всё имеющееся оборудование однако действующее оборудование загружено довольно хорошо за счёт выполнения сторонних заказов. Например токарные станки с ЧПУ загружены на 75 – 80.
Удельный вес прогрессивных типовых и групповых технологических процессов в цехе не высок и характеризуется величиной 10 к общему числу технологических процессов. Соотношение механизации по оборудованию т.е. станков с ЧПУ по отношению к обычным металлорежущим универсальным станкам в цехе около 10.
Цех оснащен оборудованием отечественного и зарубежного производства. Применяется обработка на следующих станках
токарно-винторезных
фрезерных
фрезерных с ЧПУ
токарных с ЧПУ
круглошлифовальных
плоскошлифовальных
протяжных
токарно-лобовых
радиально-сверлильных
вертикально-сверлильных
долбёжных и др.
Основные производственные процессы проводящиеся в этом цехе
механообработка валов колец втулок
сборка валов
обработка микрошариками
алмазное выглаживание
пневмодинамическое упрочнение
балансировка валов
прокачка деталей маслом
магнитный контроль и др.
Наладку имеющегося оборудования в цехе осуществляют наладчики. На слесарных операциях применяется ручной труд. Некоторые станки модернизируются силами завода например токарные станки.
В цехе широко применяется многостаночное обслуживание за счет главным образом того что рабочие в цехе обладают различными специальностями. Например шлифовальщики на внутреннем шлифовании могут работать и на круглошлифовальном и на плоскошлифовальном оборудовании а также обслуживать притирочные станки.
2 МАТЕРИАЛ ДЕТАЛИ И РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
2.1 Характеристика материала детали
Материал детали – сталь 13Х14Н3В2ФР-Ш.
Сталь коррозионностойкая жаропрочная высоколегированная мартенситного класса.
Применение для изготовления высоконагруженных деталей валов дисков стяжных болтов лопаток и пр. длительно работающих при температурах до +550 °С в условиях повышенной влажности прутков и полос горячекатанных и кованных применяемых для изготовления деталей конструкций в авиастроении фасонных отливок для авиационной промышленности. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение длительного времени + 550 °С. Температура интенсивного окалинообразования в воздушной среде +750 °С.
Таблица 2.1 – Химический состав в
Таблица 2.7 – Механические свойства стали полученные электрошлаковым переплавом в сравнении со свойствами металла открытой выплавки
2.2 Технологические данные
Сталь деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации. Температурный интервал деформации 1180-900° С. Заготовки больших сечений под деформацию до температуры 600° С нагревают медленно и медленно охлаждают после деформации. Сталь обладает высокой пластичностью. Коэффициенты вытяжки Кпр.=215 Краб.=185-190 Кпр.
Предварительная термическая обработка прутков и поковок отжиг при 730-750° С. Крупногабаритные поковки перед отжигом рекомендуется подвергать нормализации с 1000° С. Режим окончательной термической обработки закалка с 1000-1020° С на воздухе или в масле отпуск при 540-580° С на твердость НВ dотп 31-345 мм при 660-680° сна твердость НВ dотп 34-37 мм. Сталь прокаливается в сечении до 180 мм.
Детали работающие на износ при температурах до 500° С подвергают азотированию по технологии приведенной в инструкции ВИАМ 712-58. Режимы азотирования приведены в таблице.
Таблица 2.8 – Режимы азотирования
При обработке поверхности на чистоту Ra 7 и последующей пассивации сталь имеет удовлетворительную коррозионную стойкость в атмосферных условиях.
Свариваемость стали всеми видами сварки удовлетворительная. После сварки необходимо проводить отпуск при температуре 550-580°С для снятия внутренних напряжений.
Обработка резанием в термически обработанном состоянии затруднений не вызывает.
2.3 Выбор материала режущего инструмента
Для обработки заготовок из хромистых сталей применяют следующие материалы режущего инструмента быстрорежущие стали твердые сплавы синтетические сверхтвердые материалы в единичных случаях–углеродистые стали а также режущую керамику на основе нитрида кремния. [3]
Наиболее распространенная и широко применяемая марка быстрорежущей стали — Р6М5. Из нее изготавливают резцы фрезы сверла зенкеры развертки метчики. Протяжки долбяки и концевые фрезы предпочтительнее изготавливать из сталей повышенной производительности марок Р6М5К5 и Р9М4К8. Наибольший эффект достигается при использовании порошковых быстрорежущих сталей обеспечивающих в 12–20 раза большую стойкость инструмента по сравнению с быстрорежущими сталями обычного производства. Инструмент из быстрорежущих сталей как правило применяют при обработке алюминиевых сплавов с малым содержанием кремния и для сложнофасонного инструмента — если не представляется возможным изготовить его из твердого сплава или синтетического алмаза. [3]
Твердые сплавы марок ВК8 ВК6М ВК60М ВКЗМ Т15К6 и др. применяют при работе на высоких скоростях резания — до 10 раз превышающих уровень скоростей резания для быстрорежущего инструмента и для обработки алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния. В настоящее время все шире применяют безвольфрамовые твердые сплавы на основе карбидов и карбонитридов титана которые в некоторых случаях обеспечивают даже большую стойкость чем вольфрамовые сплавы группы ВК. Кроме того при работе с указанными сплавами снижается коэффициент трения стружки по передней поверхности инструмента отсутствует налипание на режущую кромку и улучшается качество обработанной поверхности.
При резании алюминиевых сплавов находят применение природные и синтетические алмазы обладающие наибольшей износостойкостью. Инструмент оснащенный этими материалами позволяет значительно увеличить скорость резания на операциях чистового точения растачивания и фрезерования повысить стойкость в несколько десятков раз особенно при обработке сплавов с высоким содержанием кремния обеспечить наивысшую точность размеров и качество обрабатываемых деталей. Эти уникальные свойства алмазного инструмента предопределяют наиболее эффективную область его применения на станках с ЧПУ обрабатывающих центрах и автоматических линиях. Особенно интенсивно расширяются область и объемы применения синтетических алмазов типа АСПК карбонадо. В некоторых случаях хорошие результаты показывает инструмент оснащенный сверхтвердыми материалами на основе кубического нитрида бора эльбор – РМ гексанит – Р и др. [3]
Применение режущей керамики на основе нитрида кремния типа силинит – Р рекомендуется для сплавов не содержащих кремния при выполнении чистовых и черновых операций.
Проведя анализ существующих материалов металлорежущего инструмента для обработки детали «Вал турбины второй опоры» из стали 13Х14Н33В2ФВ-Ш будем применять быстрорежущую инструментальную нормальной производительности вольфрамомолибденовая сталь марки Р6М5 так как она сохраняет твердость и износостойкость в процессе резания применяется как при черновой так и при чистовой обработке.
2.4 Быстрорежущая сталь Р6М5
Быстрорежущая инструментальная сталь Р6М5 в основном вытеснила стали Р18 Р12 и Р9 и нашла применение при обработке цветных сплавов чугунов углеродистых и легированных сталей а также некоторых теплоустойчивых и коррозионно-стойких сталей. Применяют для режущих инструментов работающих в условиях значительного нагружения и нагрева рабочих кромок. [4]
Эта сталь обладает высокой твердостью износостойкостью красностойкостью прочность и вязкость что обеспечивает высокую работоспособность инструмента.
Химический состав быстрорежущей стали Р6М5 приведен в таблице 2.9.
Вольфрам придает стали красностойкость хром — хорошую прокаливаемость. Ванадий также увеличивает красностойкость но ухудшает шлифуемость стали. Молибден повышает теплопроводность стали. Кобальт повышает твердость и красностойкость. [4]
Сталь выпускается в виде прутков горячекатаного круглого сечения квадратного сечения кованная полосовая калиброванная.
Быстрорежущая сталь относятся к ледебуритному карбидному классу.
Таблица 2.9 – Химический состав стали Р6М5
Сталь сочетает высокую теплостойкость с высокими твердостью износостойкостью при повышенных температурах и повышенным сопротивлением пластической деформации.
Для обеспечения красностойкости сталь легируют большим количеством вольфрама в сочетании с молибденом и ванадием.
Термическая обработка стали состоит из закалки с последующим трехкратным отпуском. Нагрев под закалку производится до температуры 1210-1230°С с целью растворить в аустените возможно больше легированных карбидов. Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения вторичных карбидов и получения при нагреве высоколегированного хромом вольфрамом молибденом и ванадием аустенита. Это обеспечивает получение после закалки мартенсита устойчивого против отпуска т.е. теплостойкостью. Для быстрорежущий стали характерно сохранение мелкого зерна даже при очень высоких температурах закалки. Во избежание образования трещин в инструменте при нагреве до температуры закалки его подогревают. [4]
В процессе закалки не весь аустенит превращается в мартенсит. Часть его за счет большей устойчивости вызванной легированием остается неразложившейся и присутствует в стали в виде остаточного аустенита. Поэтому микроструктура закаленной стали Р6М5 состоит из первичного мартенсита остаточного аустенита и сложных карбидов.
Вследствие малой теплопроводности быстрорежущей стали нагрев ее под закалку ведется с предварительным подогревом во избежание появлений больших термических напряжений и образования трещин в инструменте. Применяется двухступенчатый подогрев при температурах 400-500°С электропечь и 840-860°С соляная ванна. Охлаждающей средой при закалке является масло.
Рисунок 2.2 – Микроструктура быстрорежущей стали
в процессе термической обработки
Отпуск быстрорежущей стали производится при температуре 540 – 580°С. Так как остаточный аустенит в стали обладает большой устойчивостью для его превращения во вторичный мартенсит требуется несколько циклов высокого отпуска а иногда и охлаждение до отрицательной температуры. Применяется кратковременный трехкратный отпуск инструмента при температуре 560°С с выдержкой по 30 минут. [4]
Рисунок 2.3 – Кривая зависимости твердости от температуры отпуска
Схема термической обработки быстрорежущей стали P6M5 показана на рисунке 2.4. В скобках показано количество углерода в мартенсите и количество остаточного аустенита в структуре стали в .
Фл – легированный феррит
К – карбид
М – мартенсит
Аост – остаточный аустенит.
Рисунок 2.4 – Схема термической обработки быстрорежущей стали P6M5
Для дальнейшего повышения твердости износостойкости и коррозионной стойкости поверхностного слоя режущих инструментов применяют такие технологические операции как цианирование азотирование сульфидирование обработку паром и другие технологии поверхностного упрочнения. Их выполняют после окончательной термообработки шлифования и заточки инструментов. [4]
Цианирование осуществляют при 550–570 °С в течение 5–30 мин в жидких средах и 15–30 ч в газовой атмосфере. Для жидкостного цианирования используют ванны с расплавами NaCN 90 или 50 Na2CO3 NaOH KOH. Газовое цианирование выполняют в смеси аммиака и науглероживающего газа.
Азотирование инструментов проводится при 550–660 °С продолжительностью 10–40 мин в атмосфере аммиака. Проводят также газовое азотирование в смеси 20 аммиака и 80 азота последнее предпочтительней так как в этом случае обеспечивается меньшая хрупкость слоя.
Сульфидирование проводят при 450–560 °С продолжительностью от 45 мин до 30 ч в жидких расплавах например 17 NaCl 25 BaCl2 38 CaCl2 3–4 K4FeCN6 в которые добавляют серосодержащие соединения FeS Na2SO4 KCNS.
При обработке паром инструменты помещают в герметичную печь и выдерживают при 300–350 °С под давлением 1–3 МПа в течение 20–30 мин для удаления воздуха. Затем температура повышается до 550–570 °С проводится выдержка 30–60 мин охлаждение в атмосфере пара до 300–350 °С после чего подача пара прекращается. Заканчивается охлаждение в печи или на воздухе затем инструмент немедленно подвергают промывке в горячем веретенном масле.
Из-за высокой стоимости и дефицитности вольфрама из быстрорежущей стали изготавливают только рабочую часть инструмента которую прикрепляют к державке из обычной углеродистой стали.
2.5 Сплавы группы ВК
Твердые сплавы являются основным инструментальным материалом обеспечивающим высокопроизводительную обработку материалов резанием. Сейчас общее количество твердосплавного инструмента применяемого в механообрабатывающем производстве составляет до 30 причем этим инструментом снимается до 65 стружки так как скорость резания применяемая при обработке этим инструментом в 2-5 раз выше чем у быстрорежущего Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. Твердые сплавы изготавливаются методом порошковой металлургии. Основными компонентами твердых сплавов являются карбиды вольфрама WC титана TiC и тантала TaC. В качестве связки в твердых сплавах используют кобальт никель молибден.
Теплостойкость твердых сплавов различных марок составляет 800…..1000℃ что позволяет значительно повысить скорость резания по сравнению с быстрорежущими сталями. Недостатком твердых сплавов является относительно низкая прочность при изгибе σ_и = 900…1600 МПа. Прочность при сжатии твердых сплавов значительна σ_сж= 4000…6000 МПа поэтому необходимо так располагать режущие пластины что они работали на сжатие а не на изгиб. Твердые сплавы имеют твердость 86..90HRA.
В зависимости от состава карбидной фазы твердые сплавы ГОСТ 3882-74 и ГОСТ 4872-75 делятся на три группы однокарбидные двухкарбидные и трехкарбидные.
Однокарбидные группа ВК сплавы содержат WC+Co. Наиболее распространенными марками этой группы являются ВК3ВК496 WC+4 CoВК6ВК8ВК10. С увеличением содержания кобальта уменьшается твердость сплава и увеличивается его пластичность.
Поэтому сплавы ВК3ВК4 как наиболее хрупкие применяются при чистовой обработке а сплавы ВК8ВК10 как наиболее вязкие – при черновой обработке. Физико-механические свойства твердых сплавов во многом определяются размером зерен порошков применяемых для спекания. Большой износостойкостью отличаются мелкозернистые и особомелкозернистые размер зерен до 05 мкм сплавы обозначаются соответственно буквами М и ОМ например ВК6-ОМ ВК10-ОМ.
Легирование мелкозернистых и особомелкозернистых однокарбидных сплавов хромом ВК6-ХОМ ВК10-ХОМ ВК15-ХОМ позволяют дополнительно повысить их режущие свойства.
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ВАЛ ТУРБИНЫ ВТОРОЙ ОПОРЫ»
3.1 Технологическая подготовка производства
Технологическая подготовка производства ТПП представляет собой совокупность мероприятий обеспечивающих на предприятии наличие полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения которые необходимы для производства заданного объема продукции установленного качества.
Этот этап технологической подготовки производства включает комплекс работ обеспечивающих наиболее эффективное применение новых высоко производственных технологических процессов с использованием передовых достижений науки и техники на базе максимальной механизации [5]. Технологическая подготовка производства должна обеспечивать готовность предприятия к выпуску изделия заданного уровня качества при установленных сроках объеме выпуска материальных и трудовых затратах.
Она начинается одновременно с конструкторской подготовкой производства. В процессе проектирования оцениваются технологические возможности производства по изготовлению разрабатываемой конструкции изделия осуществляется технологический контроль документации даются рекомендации по улучшению конструктивного исполнения изделия определяемого необходимостью достижения соответствующих базовых показателей установленных в техническом задании.
Основными направлениями работ по подготовке производства являются
— разработка методики обеспечивающей сокращение длительности и трудоемкости подготовки
— подготовка связанная с проектированием техпроцессов их оснащением расчетами норм затрат труда материалов оборудования и т.д.
Технологическая подготовка производства изделий решает следующие задачи
обеспечение технологичности конструкции изделий
разработка технологических процессов и методов их контроля
проектировка и изготовление технологической оснастки и нестандартного специального оборудования
организация и управление процессом ТПП.
Обеспечение технологичности конструкции изделия — первая задача ТПП. Она включает мероприятия направленные на повышение производительности труда достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство в том числе и на техническое обслуживание и ремонт изделия в дальнейшем.
Задача обеспечения технологичности конструкции изделия решается посредством следующих шагов
реализация указанных мероприятий по обеспечению технологичности конструкции изделия на всех стадиях его разработки и при ТПП
количественная оценка технологичности в результате проведенных мероприятий
технологический контроль конструкторской документации
при необходимости подготовка и внесение изменений в конструкторскую документацию.
Суть достижения технологичности конструкции изделия заключается в том чтобы максимально снизить значения трудоемкости и материалоемкости изготовления изделия и его себестоимость.
Различают следующие технологические процессы
типовой технологический процесс — для изготовления типовых групп изделий
групповой технологический процесс — для изготовления или ремонта группы изделий различной конфигурации
единичный технологический процесс — для изготовления или ремонта изделия или для совершенствования действующего технологического процесса
ТПП проводится в соответствии с Единой системой технологической подготовки производства которая представляет собой систему организации и управления ТПП установленную государственными стандартами ГОСТ 14.001-73. Эта система определяет следующий состав документации по ТПП рисунок 3.1
Рисунок 3.1 – Состав документации по технологической подготовке производства
3.2 Технологический анализ рабочего чертежа детали
3.2.1 Анализ базового технологического процесса изготовления вала турбины ГТД
Таблица 3.1 – Базовый технологический процесс изготовления детали
операции Наименование операции Оборудование Присп-е
Наименование Модель
1 Сбор металлоотходов — — —
5 Согласование с цехом 1 — — —
10 Термообработка эл. печь — —
15 Входной контроль — — —
20 Токарная обработка фланца и полости Токарный с ЧПУ MDW-10 3-х к.п.
25 Проточка верха Токарный с ЧПУ MDW-10 3-х к.п.
30 Сверление отверстий и фрезеровка пазов Фрезерный с ЧПУ МА655А2 6329-2278
35 Шлифовка верха и буртика
Кр. шлиф. 3Б161 6331-2086
40 Заполировка конуса Токарно-полиров. — 6331-2086
45 Слесарная обработка Сл. верстак — —
Продолжение таблицы 3.1
50 Зенкерование и развертывание отверстий фланца Рад. сверл. 2А55 6302-0651
6301-5109
55 Слесарная обработка Сл. верстак — —
60 Притирка торцев «М» и «Л» Сл. верстак — —
65 Промывка перед контролем Моечная машина — —
70 Контроль магнитопорошковый — — —
75 Промывка перед контролем моечная
машина — —
80 Контроль окончательный контр. стол — —
85 Покрытие хим. пос. Ванна — —
90 Покрытие М6 Ванна — —
95 Контроль после покрытия контр. стол — —
100 Промывка и консервация моечная
машина — —
105 Упаковка и консервация — — —
Как видно из таблицы 3.1 и выполнения требований технической документации существующий технологический процесс удовлетворяет этим требованиям. С целью повышения стабильности точностных параметров и удешевления процесса изготовления следует по возможности использовать обработку на оборудовании с ЧПУ. Дальнейшая разработка технологического процесса будет производиться с учётом выше сказанного.
3.2.2 Назначение и условия работы
Рассматриваемой деталью является вал турбины второй опоры. Он является основной опорной деталью турбины и служит для передачи крутящего момента.
Вал входит в состав ротора турбины. Передним фланцем вал крепится к последнему диску турбины. На фланце вала в месте стыка с диском турбины сделаны радиальные выфрезеровки предназначенные для уменьшения площадки контакта вала с горячим диском.
Рисунок. 3.2 – Расположение вала турбины второй опоры
на сборочном чертеже.
3.2.3 Конструкция геометрические характеристики и технологичность детали
Рисунок 3.3 – Поверхности детали «Вал турбины второй опоры»
Деталь состоит из полого вала на заднем конце которого расположен фланец с резьбовыми отверстиями для соединения с пакетом рабочих колёс турбины так же к фланцу крепится лабиринтное уплотнение передней опоры турбины перед фланцем на вал устанавливается роликовый подшипник опоры турбины. Вал имеет на заднем конце множество канавок пазов и лысок которые помимо конструкторских задач обеспечивают более интенсивный отвод тепла от опоры турбины. Основными конструкторскими базами являются поверхности 247 рисунок 3.3. Вспомогательными конструкторскими базами являются поверхности 231110. Рабочими поверхностями являются поверхности 121314. К перечисленным поверхностям предъявлены требования по точности выполнения размеров взаимного расположения качеству поверхности и твёрдости описанные в рабочем чертеже. Вал представляет собой совокупность простых по форме поверхностей. Это позволяет применить их в качестве технологических баз при изготовлении детали. Все поверхности детали доступны как для обработки современными методами так и для контроля.
3.3 Проектирование технологического процесса
Определение типа производства
Для оценки типа производства воспользуемся справочными данными таблица 2.1. Для деталей с массой до 30 кг и годовой программой выпуска 500 штук тип производства будет серийным.
Выбор и экономическое обоснование формы заготовки
и способов ее получения
Материал детали является деформируемым поэтому при данной форме детали возможны два варианта заготовки
1 Раскат трубы с последующими ротационным раскатом выдавливанием и обдиркой
2 Раскат трубы с последующей штамповкой на ГКМ.
Эскизы заготовок представлены на рисунках 3.4 3.5 допуски и припуски на обработку определены по ОСТ 1.41187-78 для 1-го варианта и по таблицам 678 [6] для 2-го варианта заготовки.
Рисунок 3.4 – Раскат трубы с последующими ротационным раскатом выдавливанием и обдиркой
Рисунок 3.5 – Раскат трубы с последующей штамповкой на ГКМ
Стоимость заготовок получаемых методами горячей штамповки на прессах или ГКМ можно с достаточной точностью определить по формуле
Согласно проведенному анализу стоимость заготовки получаемой на ГКМ меньше чем стоимость заготовки получаемой раскатом трубы с последующими ротационным раскатом выдавливанием и обдиркой.
3.3.3 Проектирование маршрута технологического
процесса изготовления детали и выбор оборудования
Согласно принятой нумерации конструкторскими базами являются поверхности 247. Эти поверхности необходимо использовать в качестве технологических установочных баз на всех этапах обработки согласно четырем принципам базирования принцип “черновой” базы принцип постоянства баз принцип совмещения баз принцип единства баз.
В качестве “черновой” базы используются поверхности 6 7 как наиболее удобные для этой цели они имеют достаточную протяженность и не имеют уклонов.
Исходными базами можно назначить торцевые поверхности 1 5 8 однако более правильное определение их возможно после установления комплекса обрабатываемых поверхностей и простановки операционных размеров.
3.3.4 Определение числа ступеней обработки поверхностей
Для определения числа ступеней механической обработки воспользуемся величинами коэффициентов уточнения и данными таблицы 3.
На число ступеней обработки и на состав планов обработки поверхностей детали влияют многие факторы например точность формы и размеров рассматриваемой поверхности наличие и характер термической или термохимической обработки и т.д. Однако можно установить и количественную зависимость числа ступеней обработки если ввести понятие уточнения.
Уточнением технологического процесса называют отношение величины допуска заготовки Тзаг к величине допуска детали Тдет
Таблица 3.3 – Исходные и расчетные данные
3.3.5 Последовательность обработки поверхностей заготовки
На этапе термообработки производим упрочнение детали.
На черновом этапе производится предварительная токарная обработка поверхностей 1234567891011.
На получистовом этапе производим обработку вышеперечисленных поверхностей точением сверлим отверстия 121314 фрезеруем пазы 15.
На чистовом этапе производим окончательную обработку поверхностей шлифованием 3456.
Затем производим слесарную обработку и окончательный контроль детали.
3.3.6 Формирование принципиальной схемы технологического маршрута
Анализ чертежа детали заготовки последовательности обработки поверхностей и ступеней обработки позволяет сформулировать следующую принципиальную схему технологического процесса таблица 3.4.
Разделение технологического процесса на этапы выполняемые в порядке возрастания точности т.е. от черновых к чистовым обеспечивая наиболее точную и производительную обработку заготовки.
Таблица 3.4 – Этапы обработки заготовки и их назначение
3.3.7 Формирование структуры технологического процесса
Принадлежность каждой элементарной поверхности этапам обработки принципиальной схемы технологического процесса показана в таблице 3.5
Таблица 3.5 – Ступени и вид обработки по каждой из поверхностей
3.3.8 Выбор метода обработки и типа оборудования
Для обработки элементарных поверхностей детали применяют методы точения поверхностей тел вращения сверление отверстий фрезерование сложного контура и т. д. Технологические возможности этих методов вполне соответствуют требованиям по точности и качеству поверхностного слоя.
При выборе конкретных моделей оборудования руководствуемся следующими условиями
-возможность обеспечить заданные режимы резания или режимы близкие к ним
-возможность обработки детали на данном станке т.е. возможность установки детали в приспособление станка достаточная мощность двигателя станка достаточное количество инструментов устанавливаемых на станке и т.д.
-возможность установки необходимого для выполнения данной операции количества режущего инструмента.
Тип и модели оборудования выбираем по справочным данным. На черновом этапе обработки детали применяем станки модели MDW-10.
На получистовом этапе при обработке полотна диска применяем станки с MIKRON UCP 800 Duro и MDW-10.
На чистовом этапе применяем кр. шлифовальные станки 3Б161.
Модели оборудования представлены в таблице 3.7
Таблица 3.7 – Маршрутная карта
3.3.9 Определение операционных припусков допусков межоперационных размеров и размеров заготовки
От величины припуска будет зависеть объем механической обработки следовательно и трудоемкость изготовления детали.
Припуском называют слой материала подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки.
Завышенный припуск вызывает неоправданный перерасход материала увеличение массы и стоимости заготовки. Заниженный припуск может вызвать дефекты и брак не удаленный дефектный слой завышенные требования к квалификации рабочих. Установление оптимального припуска является важной технико-экономической задачей.
На величину припуска влияет
— Материал детали
— Сложность формы
— Габариты детали
— Точность размеров и поверхности детали
— Пространственные погрешности возникающие при получении заготовки и механической обработки
— Глубина дефектного слоя
— Погрешность базирования при установке для обработки.
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
4.1 Проектирование контрольно-измерительной оснастки
4.4.1 Выбор конструктивной схемы приспособления и описания её конструкции
Приспособление предназначено для контроля взаимного биения поверхностей 2 4 и 7 ↑ = 002 мм. Приспособление см. сборочный чертёж рисунок 3.3 состоит из следующих деталей приспособления для вала специально спроектированного и индикатора многооборотного 1МИГ установленного на магнитной стойке тип Щ — IIВ которая в свою очередь устанавливается на основание приспособления для вала.
Работа приспособления представляется следующим образом
— деталь вал устанавливается в призму по базовой поверхности пов.7
— по второй базовой поверхности пов. 2 деталь устанавливается на специальные пальцы
— на основание устанавливается магнитная стойка с закреплённым индикатором
— ножку индикатора подводят к измеряемой поверхности пов. 4
— настраивают рабочее положение стойки и фиксируют его винтами
— создают необходимый натяг на индикаторе и выставляют шкалу индикатора до совпадения стрелки с положением «ноль»
— вращая деталь на призме и пальцах вручную фиксируют максимальное и минимальное отклонения стрелки от положения «ноль»
— принимают наибольшее предельное отклонение которое и будет значением взаимного биения поверхностей.
4.4.2 Расчёт приспособления на точность
Суммарная погрешность измерения на контрольно-измерительном приспособлении в общем случае равна

где ωy.э — погрешность изготовления установочных элементов и их расположения на корпусе приспособления
ωρ — систематическая погрешность из-за неточности изготовления передаточных элементов
ωΗ — погрешность учитывающая отклонение установочных размеров от номинальных
ω6 — погрешность базирования
ωc — погрешность смещения измерительной базы детали
ω3 — погрешность закрепления
ωn — случайная погрешность обусловленная наличием зазора между осями и отверстиями рычагов
ωн.c — погрешность кот. возникает при настройке в результате отклонения от соосности параллельности и т.п.
ωΜ — погрешность метода измерения она зависит от многих факторов метода измерения конструктивных особенностей контрольно-измерительного приспособления и др. ωΜ — является случайной независимой величиной.
Таким образом в нашем случае
Следовательно приспособление обеспечивает заданную точность измерения. Цена деления индикаторных часов 1МИГ ГОСТ 9696-82= 0.001 мкм.
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Обоснование безопасных условий труда при изготовлении детали вала турбины второй опоры.
В основной части ВКРБ разработан технологический процесс изготовления детали вала турбины второй опоры который в отличие от существующего технологического процесса включает операции проводимые на новом оборудовании позволяющему объединять несколько операций которые ранее проводились на нескольких станках.
В разделе безопасности жизнедеятельности проведена идентификация всех опасных и вредных факторов при изготовлении детали вала компрессора и разработаны мероприятия по обеспечения безопасных условий труда.
5.1 Защита от механического травмирования
В цехе где изготавливается деталь к средствам защиты от травмирования можно отнести предохранительные тормозные оградительные устройства средства автоматического контроля и сигнализации знаки безопасности.
Предохранительные защитные средства предназначены для автоматического отключения агрегатов и машин при отклонении какого-либо параметра характеризующего режим работы оборудования за пределы допустимых значений. Таким образом при аварийных режимах увеличении давления температуры рабочих скоростей силы тока и т.п. исключается возможность взрывов поломок воспламенений. В соответствии с ГОСТ 12.4.125-83 предохранительные устройства по характеру действия бывают блокировочными и ограничительными.
Ограничительные устройства по конструктивному исполнению подразделяют на муфты штифты клапаны шпонки мембраны пружины сильфоны и шайбы.
Блокировочные устройства препятствуют проникновению человека в опасную зону либо во время пребывания его в этой зоне устраняют опасный фактор.
Особенно большое значение блокировочным средствам защиты придается на рабочих местах не имеющих ограждений а также там где работа может вестись при снятом или открытом ограждении.
Механическая блокировка представляет собой систему обеспечивающую связь между ограждением и тормозным пусковым устройством. При снятом ограждении станок невозможно растормозить а следовательно и пустить его ход.
Во избежание получения травмы от движущейся машины в проектируемом цехе предусмотрены специальные проезды центральный и боковые для проезда по ним машин причем на этих проездах нанесены по краям специальные полосы за которые движущимся средствам заезжать нельзя.
Для предотвращения травмирования рабочего вследствие порезов об острые кромки и заусенцы заготовок и инструмента рабочим обязательно выдают рукавицы а также около каждого станка должен находиться специальный крючок для забора металлической стружки «крючок-рапира».
5.2 Электробезопасность
В связи с наличием многочисленного электрооборудования в цехе где изготавливается деталь необходимо предусмотреть систему обеспечения электробезопасности. Электрооборудование его монтаж и эксплуатация должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.038-90 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования».
Опасность поражения человека электрическим током можно отнести к наиболее опасным факторам возникающим при эксплуатации станка или его обслуживании. Оборудование подключается к сети 380В 50Гц при этом возникающие токи достигают 30А на одном станке. Отметим что токи такой величины и частоты являются наиболее опасными. Действие электрического тока на человека может произойти при появлении на корпусе станка напряжения например при повреждении изоляции электрооборудования.
Проектируемый механический цех согласно ГОСТ 12.1.019-79 относится к классу помещений с повышенной электроопасностью так как
токопроводящая пыль когда по условиям производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль угольная металлическая в таком количестве что оседает на проводах проникает внутрь машин и т.п. 2. Токопроводящие полы — металлические земляные железобетонные.
Для защиты токоведущих кабелей от механических повреждений их заключают в защитные металлические кожухи и укладывают в специальные пазы расположенные в полу.
Для устранения опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования т.е. при замыкании на корпус используется защитное заземление. Это преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических токоведущих частей которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия — снижение до безопасных значений напряжений соприкосновения и шага. Величина сопротивления заземляющего устройства нормируется «Правилами устройства электроустановок» ПУЭ. В цехе используются станки работающие от напряжения 380 В поэтому сопротивление растеканию тока заземления должно составлять 3 Ом. Станки заземляются через железобетонные фундаменты к которым привариваются соединительные проводники. Оборудование не имеющее фундамента заземляется посредством стальных стержней к которым привариваются соединительные проводники. На проектируемом участке заземление будет реализовано следующим образом к корпусам станков болтовым соединением — прикрепляются заземляющие проводники которые в свою очередь соединяются с заземлителем пруток Ø10мм находящимся в земле. Контур этого прутка проходит по всему периметру производственного помещения с внешней стороны здания. Заземлитель выполнен из оцинкованной стали.
На станках предусмотрены специальные защитные устройства которые в течение 01 с срабатывают при превышении допустимого значения силы тока и отключают оборудование. Используется устройство защитного отключения ЗОУП-25.
5.3 Пожаробезопасность
Пожары на машиностроительных предприятиях представляют большую опасность для рабочих и могут причинить огромный материальный ущерб.
Требования пожарной безопасности устанавливают правила ППБ-01-03 обязательные для применения и исполнения предприятиями и организациями.
Пожаровзрывоопасность производства определяется параметрами пожароопасности и количеством используемых в технологических процессах материалов и веществ конструктивными особенностями и режимами работы оборудования наличием возможных источников зажигания и условий для быстрого распространения огня в случае пожара.
В соответствии с требованиями ППБ-01-03 проектируемый цех можно отнести к категории пожароопасных помещений Д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
Класс пожара — Е возможны пожары связанные с горением электроустановок.
Профилактикой пожара является изготовление строительных конструкций из негорючих материалов кирпич стекло металл. Необходимо организовать обучение работающих правилам пожарной безопасности разработку инструкций о порядке обращения с пожароопасными веществами и материалами изготовление средств наглядной агитации разработка по действиям администрации и работающих на случай возникновения пожара и организацию эвакуации людей обеспечение необходимого количества и видов пожарной техники. В проектируемом цехе предусмотрены специальные места для курения производственные и вспомогательные помещения оборудованы запасными выходами обозначенные соответствующими знаками между секторами в цехе установлены противопожарные преграды с целью предупреждения распространения огня по зданию.
В проектируемом цехе предусмотрена система сигнализации о возгорании. Элементами такой системы являются пожарные извещатели которые преобразуют физические параметры характеризующие пожар в электрические сигналы. Они устанавливаются на видных местах. В качестве таких элементов будем использовать ручные и автоматические датчики световые или дымовые.
В качестве средств пожаротушения небольших очагов возгорания будут установлены «порошковые» огнетушители ОП-8 Г объемом 10 л. Количество огнетушителей определяется из расчета 1 на 200 м2. Производственная площадь цеха составляет 36532 м . Тогда количество необходимых огнетушителей равно 18 шт. Огнетушители располагаются на стенах на высоте 15 м от уровня пола и на расстоянии 15 м от двери при её открывании.
Кроме того в здании будет установлен пожарный водопровод с пожарными кранами в коридорах на площадках лестничных клетках и входах. Для тушения пожаров используется вода. Шкаф для пожарных кранов используется навесной типа ШПК-410Н размерами 540x650x200 рукава пожарные льняные диаметром 66 мм. Кран типа 1553Р. Для создания струи используются пожарные стволы типа РС-50 у которых дальность струи 28 м масса 07 кг длина 265 мм.
6 ПРИМЕНЕНИЕ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ GLOBAL SILVER 09.xx.08 ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ
6.1 Принцип координатных измерений.
В современных автоматизированных производственных процессах обязательно использование систем автоматизированного контроля САК на всех этапах технологического процесса ТП.
Наибольшую универсальность и гибкость обеспечивает применение измерительных средств и систем основанных на принципе координатных измерений.
Координатные измерения — измерения геометрических параметров объектов деталей путем измерения координат отдельных точек поверхностей объекта в принятой системе координат прямоугольной декартовой цилиндрической или сферической и последующей математической обработки измеренных координат для определения линейных и угловых размеров отклонений формы и расположения.
Для измерения в системе координат необходимо обеспечить взаимосвязь системы координат и меры измерения рисунок 5.1.
Рисунок 6.1 – Пример обеспечения взаимосвязи системы координат и меры измерения
Измерения можно производить в разных системах координат
— Декартова xyz
— Сферическая 2 угла и радиус-вектор до точки
— Цилиндрическая пример использования на токарном станке.
В машиностроении координатный метод измерения используется в технических измерениях очень давно но в упрощенной форме. Пример однокоординатного измерения вдоль одной оси – это штангенинструмент микрометр длиномер.
Пример двухкоординатных измерений – это инструментальный микроскоп.
Кроме упрощенного координатного метода расчетов существует метод определения действительного размера основанный на формулах аналитической геометрии.
Достоинство этого метода – высокая достоверность возможность обработки многоточечных результатов измерений.
Недостаток – высокая трудоемкость высокая квалификация метролога.
В координатном методе измерения реальная геометрия детали преобразовывается в заменяющую геометрию по которой и определяют с определенной погрешностью заданную степень соответствия или точность.
Заменяющий элемент — это поверхность или линия номинальной формы аппроксимирующая реальную поверхность или линию и рассчитанная по координатам точек измерения в соответствии с принятым условием аппроксимации.
Заменяющая геометрия детали — это геометрия образованная заменяющими поверхностями и элементами. В зависимости от геометрии детали и требований к точности ее элементов в координатном методе измерений выбирают стратегию измерения. Это число расположение последовательность обхода точек измерения при координатных измерениях детали.
При решении основных задач координатных измерений по измеренным точкам поверхностей детали определяется заменяющая геометрия детали образованная заменяющими элементами имеющая номинальную форму и аппроксимирующая реальные элементы детали.
Для выбора стратегии измерения деталь разбивается на простейшие геометрические примитивы.
Число точек измерения для каждого отдельного элемента детали определяется в зависимости от вида элемента величины отклонений формы этого элемента задачи измерения и допуска погрешности измерения.
Минимальное число точек по которым могут быть определены параметры каждого элемента наиболее часто встречающиеся приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 – Минимальное число точек по которым могут быть определены параметры каждого элемента
Элемент Минимальное число точек
Точка 1
Прямая 2
Окружность 3
Плоскость 3
Сфера 4
Цилиндр 5
Конус 6
Тор 7
С помощью минимального числа точек определяют заменяющий элемент например заменяющая окружность идеальной формы.
В зависимости от количества измеряемых точек и формы поверхности заменяющий элемент может вписаться по-разному. На рисунке 5.2 приведен пример для окружности. Вписывание происходит по 3 точкам. В итоге происходит смещение центра. Для заменяющей окружности 1 центр будет в точке 01 для окружности 2 – в точке 02 для окружности 3 – в точке 03.
Рисунок 6.2 – Способы вписывания заменяющей окружности
Данная величина является математическим ожиданием величины смещения центра относительно номинального положения.
В зависимости от случайности попадания точки на поверхности происходит смещение центра относительно математического ожидания которое является среднеквадратическим отклонением СКО смещения центра относительно номинального положения.
Метод координатных измерений используется в различных САК
1 Координатные измерительные машины КИМ различных типов с контактными головками.
2 Оптические КИМ.
3 Контактные и лазерные измерительные головки для решения технологических задач для станков с ЧПУ.
КИМ — это средство измерения предназначенное для проведения координатных измерений в общем случае не менее чем по 3-м линейным или угловым координатам хотя бы одна из координат должна быть линейной.
С помощью координатного метода измерений возможно контролировать до 95 геометрических параметров встречающихся в машиностроительной продукции [1].
Современные КИМ являются универсальным и довольно гибким средством контроля деталей в машиностроении и приборостроении для обслуживания единичного и серийного производств. На них можно измерить практически любые сложные поверхности и детали в целом что до появления КИМ не всегда было возможно.
6.2 Средства координатных измерений.
Координатные измерения в машино¬строении осуществляют с помощью координатно – измерительных машин различных компоновок с контактными и или оптическими измерительными головками ИГ оптическими измерительными системами контактными и лазерными ИГ встроенными в технологическую систему современных станков с ЧПУ. КИМ позволяют определять различные геометрические параметры детали линейных и угловых размеров отклонений формы и расположения поверхностей.
Согласно ранее рассмотренной классификации СКИ КИМ — это средство измерения пред¬назначенное для проведения координатных измерений в общем случае — не менее чем по трем линейным или угловым координатам причем по меньшей мере одна из координат должна быть линейной. В зависимости от компоновки узлов координатных перемещений измерения проводят в прямоугольной декартовой цилиндрической или сферической системе координат машины. Для решения ограниченного круга задач измерения в плоскости могут применяться двухкоординатные измерительные машины с декартовой или полярной системой координат.
Наиболее распространенным вариантом компоновки КИМ является
Портальная рисунок 6.3. Она широко применяется в серийном производстве для контроля деталей различных типов. Характерная особенность — подвижный или неподвижный П-образный портал. Рекомендуется для особо точных измерений среднегабаритных изделий. В цеховых ус¬ловиях можно использовать ручные КИМ с автоматической обработкой результа¬тов измерения. Машины с автоматическим циклом измерения применяют как в метрологических лабораториях так и в цеховых условиях в том числе в гибких производственных системах. Для повышения эффективности контроля КИМ оснащают дополнительными устройствами поворотным столом механизмом смены паллет поворотной измерительной головкой магазином для смены измери¬тельных головок измерительных наконечников и т.д.
Для повышения жесткости конструкции крупных КИМ используют компоновки с полупорталом рисунок 6.4 или выносят привод перемещения портала в специальную стойку расположенную у заднего края основания машины рисунок 6.5
Рисунок 6.3 – Портальная КИМ Рисунок 6.4 – КИМ с полупорталом
Мостовая рисунок 6.6. Такая компоновка используется для контроля крупногабаритных деталей и изделий разного класса точности. Каретка с пинолью перемещается по подвижной траверсе которая базируется
на горизонтальных неподвижных балках установленных на колоннах
Рисунок 6.5 – КИМ с вынесенным приводом в специальную стойку
Рисунок 6.6 – КИМ мостовой компоновки
Стоечная с горизонтальной осью рисунок 5.7 применяется в основном для контроля сварных штампованных литых и других деталей и узлов невысокой точности. КИМ с такой компоновкой могут встраиваться в конвейер и работать как измерительные роботы обеспечивая промежуточный контроль между операциями механичес¬кой обработки или сборки.
Консольная компоновка аналогична компоновке вертикально-фрезерного станка рисунок 5.8. Используется в основном для производственного контроля в цехо¬вых условиях.
Рисунок 5.7 – Двухстоечная КИМ Рисунок 5.8 – Консольная КИМ с защитным ограждением
Измерительная рука — это портативные ручные КИМ рисунок 5.9 имеющие шарнирную конс¬трукцию они используются для контроля не¬точных изделий отливок штамповок а так¬же для реверсивного инжиниринга исследование некоторого объекта с целью воспроизвести иной объект с аналогичными функциями но без копирования как такового.
Многостержневая гексаподная ком¬поновка представляет собой наиболее интересное решение в котором шесть силовых узлов перемещения платформы с ИГ конструктивно разделены и оснащены высокоточными лазерными устройствами измеряющими фактические координаты положения референтных нулевых точек платформы в системе координат КИМ рисунок 5.10 В базовую аппаратную часть машины портальной компоновки обычно входит гранитное основание на котором взаимно перпендикулярно монтируются узлы ко¬ординатных перемещений УКП каждый из них обеспечивает движение вдоль од¬ной из трех осей декартовой системы координат машины СКМ. Определение текущих координат референтных точек абсолютное начало СКМ узлов в рабочем пространстве КИМ производят с помощью линейных энкодеров измерительных преобразователей расположенных параллельно осям СКМ рис. 6.10.
Рисунок 6.9 – Координатная измерительная рука Рисунок 6.10 – Многостержневая КИМ
В зависимости от степени автоматизации машины цикл измерения осуществля¬ют в ручном измерения проводятся оператором с помощью специального пульта управления или автоматическом режиме измерения проводятся без участия оператора по заранее составленной УП.
Для фиксации координат точек принадлежащих реальным поверхностям конт¬ролируемого объекта детали на пиноль КИМ устанавливается контактная рисунок 6.11 а или бесконтактная рисунок 6.11 б измерительная головка.
а контактная б бесконтактная
Рисунок 6.11 – Виды измерительных головок
ИГ для контактных измерений оснаща¬ется измерительным наконечником ИН который в зависимости от условий и целей измерения может быть цельным или сборным иметь различный типоразмер и разнообразные варианты конструкции контактного элемента сфера цилиндр ко-нус игла рисунок 6.12.
Каждый щуп характеризуется эффективной рабочей длиной ЭРД которая представляет собой расстояние на которое может проникнуть шарик ИН прежде чем стержень щупа соприкоснется с поверхностью детали. Размер шарика и ЭРД выбранного щупа определяются размером контролируемого элемента.
а прямой щуп б звездоообразный щуп
в щуп с дисковым наконечником г щуп с цилиндрическим наконечником
Рисунок 6.12 – Варианты исполнения измерительных наконечников щупов
Однако использование щупа с шариком наибольшего возможного размера и с наиболее коротким стержнем обеспечивает максимальный зазор между шариком и стержнем и дает более высокое значение ЭРД при сохранении жесткости. Кроме того более крупный шарик снижает влияние качества обработки поверхности исследуемого компонента. ИН сложной формы позволяют решать специфические метрологические задачи звездообразные щупы щупов позволяют выполнять контактные измерения сложных элементов и отверстий с использованием нескольких наконечников Щупы с дисковыми наконечниками используются для измерения выточек и канавок внутри отверстий которые могут быть недоступны для звездообразных щупов.
ИН или щуп представляет собой ту часть измерительной системы которая соприкасается с измеряемой поверхностью детали что приводит к смещению элементов механизма ИГ. В триггерной ИГ при отклонении ИН происходит формирование сигнала о касании который передается в управляющий вычислительный комплекс УВК КИМ. При этом происходит фиксация и сохранение координат точки касания затем ИН отводится от измеряемой поверхности. Это — режим поточечных дискретных измерений.
В сканирующей ИГ измеряется величина отклонения наконечника в собственной системе координат СКГ. Для определе¬ния фактических координат измеренных точек необходимо алгебраически сум¬мировать показания СКМ и СКГ. Сканирующая ИГ позволяет реализовать как по¬точечный режим измерения так и более производительный сканирующий режим. ИН вводится в контакт с измеряемой по¬верхностью с небольшим натягом и в процессе движения по заданной траекто¬рии петля спираль зигзаг с постоянным или переменным шагом фиксируются координаты точек вдоль траектории.
Перед измерением для привязки ИГ и ИН различной конструкции и типоразмеров в СКМ производится калибровка по эталонной сфере установленной на столе КИМ.
При измерении деталей со сложной пространственной геометрией используют «звездообразные» конфигурации ИН и шарнирно-угловые модули для поворота ИГ.
В соответствии с вышеизложенными характеристиками СКИ и особенностями КИМ была составлена классификация КИМ представленная на рисунке.
Рисунок 6.13 – Классификация КИМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выпускная квалификационная работа бакалавра выполнена на тему «Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал турбины второй опоры».
В данной выпускной квалификационной работе проанализирован сплав 13Х14Н3ВФР-Ш для изготовления детали типа «Вал турбины второй опоры».
Произведен технологический анализ рабочего чертежа детали описан анализ номенклатуры выпускаемых изделий в цехе представлено обоснование выбора заготовки выбран экономически выгодный способ получения заготовки приведена технология изготовления типовой детали «Вал турбины второй опоры» рассмотрены применяемые материалы основное и вспомогательное оборудование составлена принципиальная схема технологического маршрута обработки проанализирован выбор технологических баз назначены из справочника расчеты припусков режимов резания посчитана технологическая себестоимость операции «Фрезерование пазов и сверление отверстий» спроектированы маршрутные карты.
Спроектировано и рассчитано на точность контрольно-измерительное приспособление.
В экономической части выпускной квалификационной работе проведены расчеты расчеты получения заготовок 1. Раскат трубы с последующим ратационным раскатом выдавливанием и обдиркой 2. Раскат трубы с последующей штамповкой на горизонтально-ковочной машине. Сравнение оборудования 1. Вертикально-фрезерного станка МА655А2 2. MIKRON USP Duro 800 для оп. 25 «Фрезерование пазов и сверление отверстий». Расчет экономического эффекта нового оборудования с базовым техпроцессом.
В спец. Теме ВКРБ применен метод для позиционного определения расположения 8-ми отверстий Ø24+0023 на контрольно-измерительной машине Global Silver 09.xx.0.8 портального типа. Описана работа контрольно-измерительной машины написана программа на измерение позиционного отклонения даны технические характеристики контрольно-измерительной машины.
Список использованных источников
Т.М. Кунявская З.И. Бражникова «Справочник по авиационным материалам том III коррозионные и жаропрочные стали и сплавы» Москва 1965 год.
И.А. Иващенко «Технологические размерные цепи» Учебно-методическое пособие по курсу «Производство двигателей летательных аппаратов» Куйбышев 1968 г.
Геллер Ю.А. Инструментальные стали. [Текст] 4-е изд. Геллер Ю.А. — М. Металлургия 1975. — 584 с.
Филиппов Г.В. Режущий инструмент [Текст] Филиппов Г.В. — Л. Машиностроение. Ленингр. отд-ние 1981. — 392с.
Крашенинников К. П. Технологический анализ рабочего чертежа детали [Текст] методические указанияК.П. Крашенинников В.П. Курбатов. — Самара СГАУ 2002. — 32с.
Вишняков А.Е. Экономическое обоснование способа получения заготовки [Текст] учебное пособиеА.Е. Вишняков. — Куйбышев КуАИ 1981.-68с.
Демин Ф.И. Проектирование технологического маршрута изготовления детали [Текст] методические указания к курс. работеФ.И. Демин К.П. Крашенинников В.Г. Филимошин И.Л. Шитарев. — Самара СГАУ 1994. — 44с.
Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя Том 1 [Текст] изд. 4 перераб. и доп. Косилова А.Г. Мещерякова Р.К. — М. Машиностроение1986. — 496 с.
Шулепов А.П. Определение затрат технологической себестоимости операций по элементам [Текст] Методические указания Сост. А.П. Шулепов Н.Д. Проничев — Самара СГАУ 2004. — 38 с.
Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя Том 2 [Текст] изд. 4 перераб. и доп. Косилова А.Г. Мещерякова Р.К. — М. Машиностроение1986. — 496 с.
Дмитриев В.А. Расчет приспособлений на точность [Текст] учеб. пособие В.А. Дмитриев С.А. Немыткин. – Самара 1998. – 43с
Разработка технологического процесса изготовления авиационных деталей метод. пособие сост. М.Б. Сазонов Л.В. Соловацкая. – Самара Изд-во СГАУ 2015. — 93 с.
Технологический анализ рабочего чертежа деталей Методические указания Самарский Государственный Аэрокосмический университет составители К.П. Крашенинников В.Л. Курбатов Самара 2002 год.
Мальцев М. В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов [Текст] 2-е изд. Мальцев М. В. М. Металлургия 1970 364 с.
Шахтин Ю.М. Термическая обработка в машиностроении [Текст] Справочник Ю.М. Шахтин А. Г. Рахштадт. — М. Машиностроение 1980. — 783 с.
Геллер Ю.А. Инструментальные стали. [Текст] 4-е изд. Геллер Ю.А. — М. Металлургия 1975. — 584 с.
Филиппов Г.В. Режущий инструмент [Текст] Филиппов Г.В. — Л. Машиностроение. Ленингр. отд-ние 1981. — 392с.
Зубченко А.С. Марочник сталей и сплавов [Текст] 2-е изд. доп. и испр.А.С. Зубченко М.М. Колосков Ю.В. Каширский и др. Под общей редакцией А.С. Зубченко. — М. Машиностроение 2003. — 784с
Шулепов А.П. Проектирование заготовок деталей авиационных двигателей получаемых методами горячего объемного деформирования [Текст] учебное пособиеА.П. Шулепов И.М. Трухман И.Л. Шитарев. — Самара СГАУ 1998. — 54с.
Общестроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ [Сборник]. — М. Машиностроение 1974.-421с
Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием [Текст] Долматовский Г.А.-М.Машиностроение 1962.-250 с.
Силантьев Н.А Техническое нормирование труда в машиностроении [Текст] Силантьев Н.А. Малиновский В.Р. М. Машиностроение 1990. — 354 с.
HEXAGON Metrology Руководство пользователя контрольно-измерительной машины.
СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений [Текст].
СН 2.2.42.1.8.562-96. Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки [Текст].
СТО СГАУ 02068410-004-2007. Стандарт организации. Общие требования к учебным текстовым документам [Текст].