«Методы и параметры формообразования поверхностей деталей авиационных двигателей»
1. Идентификация материала детали. Определение потребного числа переходов
Сталь 40Х (по ГОСТ 4543-71) обладает следующими механическими свойствами:
%
Назначение: Торсионные валы, коробки передач и другие нагруженные детали, работающие при скручивающих повторно-переменных нагрузках и испытывающие динамические нагрузки.
Таблица 1.1 — Химический состав.
|
Химический элемент |
% |
|
|
Хром (Cr) |
0.80-1.10 |
|
|
Кремний (Si) |
0.17-0..37 |
|
|
Марганец (Mn) |
0.50-0.80 |
|
|
Медь (Cu), не более |
0.30 |
|
|
Фосфор (P), не более |
0.035 |
|
|
Никель (Ni) |
0.30 |
|
|
Сера (S), не более |
0.035 |
|
|
Углерод (C) |
0.36-0.44 |
|
После штамповки заготовку обычно подвергают отжигу для снятия упрочнения, возникающего в результате пластического деформирования.
2. Формирование плана обработки
2.1 Расчёт необходимого числа переходов
Таблица 2.1.1. — Расчет потребного числа переходов
|
№ пов |
Разм. |
Точность |
Шероховатость |
Kyт |
Kyш |
nт |
nш |
nпр |
|||||
|
деталь |
заготовка |
Rz д |
Rz з |
||||||||||
|
кв |
т |
кв |
т |
||||||||||
|
2 |
24 |
7 |
21 |
16 |
1300 |
3.2 |
100 |
61.9 |
31.25 |
3.88 |
3.74 |
4 |
|
|
3 |
38 |
8 |
39 |
16 |
1600 |
3.2 |
100 |
41.02 |
31.25 |
3.49 |
3.74 |
4 |
|
|
4 |
9 |
9 |
36 |
16 |
900 |
8 |
100 |
25 |
12.5 |
3.03 |
2.74 |
3 |
|
|
5 |
64 |
12 |
300 |
16 |
1900 |
3.2 |
100 |
6.33 |
31.25 |
1.74 |
3.74 |
4 |
|
|
6 |
36 |
12 |
250 |
16 |
1600 |
20 |
100 |
6.4 |
5 |
1.74 |
1.74 |
2 |
|
|
8 |
23 |
12 |
210 |
16 |
1300 |
20 |
100 |
6.2 |
5 |
1.72 |
1.74 |
2 |
|
|
9 |
26 |
12 |
210 |
16 |
1300 |
20 |
100 |
6.2 |
5 |
1.72 |
1.74 |
2 |
|
2.2 Определение операционных размеров
С помощью планов обработки элементарных поверхностей определяют операционные размеры. Припуски на обработку выбираем по нормативам, руководствуясь [4].
Таблица 2.2.1 — Поверхность 1 Ш50 h8 Ra0.63 = Rz 3.15
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Заготовка |
16 |
1600 |
100 |
54 |
||
|
Точение черновое |
12 |
250 |
40 |
2,5 |
51,5 |
|
|
Точение получистовое |
10 |
100 |
20 |
0,8 |
50,7 |
|
|
Точение чистовое |
9 |
62 |
8 |
0,6 |
50,1 |
|
|
Шлифование окончательное |
8 |
39 |
3,15 |
0,1 |
50 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Заготовка |
16 |
2200 |
100 |
96 |
||
|
Точение черновое |
12 |
350 |
40 |
2,5 |
93,5 |
|
|
Точение получистовое |
10 |
140 |
25 |
0,9 |
92,6 |
|
|
Точение чистовое |
9 |
87 |
20 |
0,6 |
92 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Заготовка |
16 |
2200 |
100 |
86 |
||
|
Точение черновое |
12 |
350 |
40 |
2,5 |
83,5 |
|
|
Точение получистовое |
10 |
140 |
25 |
0,9 |
82,6 |
|
|
Точение чистовое |
9 |
87 |
20 |
0,6 |
82 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Заготовка |
16 |
1600 |
100 |
52 |
||
|
Точение черновое |
12 |
250 |
40 |
2,18 |
49,82 |
|
|
Точение получистовое |
9 |
62 |
20 |
0,8 |
49,02 |
|
|
Точение чистовое |
8 |
39 |
10 |
0,6 |
48.42 |
|
|
Шлифование черновое |
7 |
25 |
5 |
0,3 |
48,12 |
|
|
Шлифование чистовое |
6 |
16 |
2,5 |
0,1 |
48,019 |
|
|
Суперфиниширование |
5 |
11 |
0,8 |
0,019 |
48 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Заготовка |
16 |
1600 |
100 |
47,4 |
||
|
Точение черновое |
12 |
250 |
40 |
2 |
45,4 |
|
|
Точение получистовое |
10 |
100 |
25 |
0.8 |
44,6 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Сверление |
13 |
390 |
40 |
31,1 |
||
|
Растачивание черновое |
10 |
100 |
20 |
1,11 |
32,2 |
|
|
Растачивание чистовое |
8 |
39 |
5 |
0,8 |
33,66 |
|
|
Шлифование |
7 |
25 |
2,5 |
0,3 |
33,963 |
|
|
Хонингование |
6 |
13 |
1,6 |
0,037 |
34 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Сверление |
13 |
270 |
40 |
28,7 |
||
|
Растачивание черновое |
10 |
70 |
25 |
0,8 |
29,5 |
|
|
Растачивание чистовое |
9 |
43 |
20 |
0,5 |
30 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Сверление |
13 |
390 |
40 |
33,6 |
||
|
Растачивание черновое |
10 |
100 |
20 |
1,2 |
34,8 |
|
|
Растачивание чистовое |
8 |
39 |
5 |
0,8 |
35,6 |
|
|
Шлифование |
7 |
25 |
2,5 |
0,4 |
36 |
|
|
Переходы |
Квалитет |
Шероховатость Rz |
Припуск 2z |
Операционный размер |
||
|
КВ. |
Т |
|||||
|
Сверление |
12 |
120 |
40 |
9,6 |
||
|
Развертывание черновое |
9 |
30 |
15 |
0,25 |
9,85 |
|
|
Развертывание чистовое |
7 |
12 |
6,25 |
0,15 |
10 |
|
Этап черновой
05. Токарная
10. Токарная
15. Токарная
20. Токарная
25. Токарная
Этап получистовой
30. Токарная
35. Токарная
Этап чистовой
40. Токарная
45. Токарная
50. Сверление
55. Развертывание черновое
60. Развертывание
65 . Фрезерование
70 . Зубофрезерование
75 . Зубодолбление
80 . Протягивание
85 . Резьбонарезание
Этап термический
90. Химико термическая обработка — Азотирование
Этап отделочный
95. Зубошлифование
10 0. Зубошевингование
105 . Круглошлифование
110. Круглошлифование черновое
115. Круглошлифование чистовое
120 . Внутрение шлифование
125 . Внутрение шлифование
130. Суперфиниширование
1 35. Хонингование.
3. Проектирование токарных операций
Обработка точением осуществляется в 3 этапа: черновой, получистовой и чистовой.
3.1 Черновой этап
05 Токарная
1. Точить поверхность 11 с подрезкой торца 10
2. Точить поверхность 3
Выбор режущего инструмента
Резец токарный проходной отогнутый правый с пластиной из твёрдого сплава Т5К10 (по ГОСТ 18880-73).
015 Токарная
1. Точить поверхность 13 с подрезкой торца 12.
2. Точить поверхность 11 с подрезкой торца 8.
3. Точить поверхность 7 с подрезкой торца 4,
020 Токарная
1. Сверлить отверстие 17
2. Расточить поверхность 19.
Выбор режущего инструмента
Расточной цельный резец из твёрдого Т5К10 сплава со стальным хвостовиком. Для глухих отверстий (по ГОСТ 18063-72).
Рисунок 5 — Резец расточной с пластиной из твердого сплава со стальным хвостовиком ГОСТ 18063-72.
Использовать спиральное сверло Ш28,7 из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком по ГОСТ 12121-77. Материал сверла Р6М5.
025 Токарная
1. Расточить отверстие 15.
3.2 Получистовой этап
030 Токарная
1. Точить канавку 16.
2. Точить поверхность 13 с подрезкой торца 12.
3. Точить поверхность 11 с подрезкой торца 10.
4. Точить поверхность 9 с подрезкой торца 8.
5. Точить поверхность 7 с подрезкой торца 4.
035 Токарная
1. Точить канавку 18.
2. Точить поверхность 1.
3. Точить канавку 5.
4. Расточить отверстие 17.
5. Точить поверхность 3.
Выбор режущего инструмента
Выбираем токарный канавочный резец с пластинами из твердого сплава ГОСТ 18884-73. Схема резца изображена на рисунке 7.
3.3 Чистовой этап
040 Токарная
1. Точить поверхность 1
2. Расточить отверстие 19.
3. Точить поверхность 3.
4. Снять фаски.
5. Расточить отверстие 17.
Выбор режущего инструмента
Выбираем резец токарный проходной отогнутый резец ГОСТ 18868-73. Материал резца Т15К6. Схема резца изображена на рисунке 8.
045 Токарная
1. Расточить отверстие 15.
2. Точить поверхность 11.
3. Точить поверхность 7.
4. Снять фаски
3.4 Режимы резания при точении
Обработка точением осуществляется в 3 этапа: черновой, получистовой и чистовой.
3.4.1 Режимы резания при черновом точении
Поверхность 11 Ш49,82h12, :
1. Поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств на скорость резания:
К Г =0.9; nv =1 [табл. 2, с. 266]
2. Поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки (заготовка-поковка):
Knv = 0,8 [2, табл. 5, с. 263]
3. Поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала:
Kuv = 1,0 [2, табл. 6, с. 263]
K цV =0,7; Kц1V =1 [2, табл. 18, с. 271]
4. Назначаем подачу:
По формуле Чебышева:
- K=0,15;
- Ks=-0,33;
- Ys=0,19;
- Zs=0,2. [10, Т. 2.4, с. 31]
5. Скорость резания:
- Cv=350;
- Х=0,15;
- y=0,35: m=0,2 [2, табл. 17, с. 269]
T=60 мин
Расчётная частота вращения шпинделя станка:
7. Определение сил резания:
|
Сила\Коэффициент |
K цp |
K гp |
K лp |
|
|
Pz |
0,89 |
1,0 |
1,0 |
|
|
Py |
0,5 |
1,0 |
1,0 |
|
|
Px |
1,17 |
1,0 |
1,0 |
|
Значения коэффициента Сp и показателей степени
|
Составляющая сила |
Сp |
x |
y |
n |
|
|
Pz |
300 |
1,0 |
0,75 |
-0,15 |
|
|
Py |
243 |
0,9 |
0,6 |
-0,3 |
|
|
Px |
339 |
1,0 |
0,5 |
-0,4 |
|
n=0,75 [2 табл. 9 стр. 264]
9. Эффективная мощность резания:
Выбираем токарный станок 16Б04А,
…
Принимаем
мм/об
об/мин
Фактическая скорость резания:
10. Основное время обработки:
3.4.2 Режимы резания при получистовом точении
Поверхность 11 Ш49,02 h9, :
1. Поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств на скорость резания:
К Г =0.9; Кnv =1,0; Киv =1 [2, табл. 2,5,6 с. 262-263]
2. Расчётная подача:
[10, Т. 2.5, с. 32]
Принимаем
3. Расчётная скорость резания:
- Cv=420;
- Х=0,15;
- y=0,2: m=0,2 [2, табл. 17, с. 269]
T=60 мин
K цV =0,7; Kц1V =1 [2, табл. 18, с. 271]
Расчётная частота вращения шпинделя станка:
Принимаем n пр =1120 (об/мин).
4. Фактическая скорость резания:
5. Основное время обработки:
(об/мин)
3.4.3 Режимы резания при чистовом точении
Поверхность 11 48,42 h8, :
1. Поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств на скорость резания:
К Г =0.9; Кnv =1,0; Киv =1 [2, табл. 2,5,6 с. 262-263]
2. Расчётная подача:
Принимаем Sпр=0,28 мм/об.
3. Расчётная скорость резания:
- Cv=420;
- Х=0,15;
- y=0,2: m=0,2 [2, табл. 17, с. 269]
T=60 мин
K цV =0,7; Kц1V =1 [2, табл. 18, с. 271]
Расчётная частота вращения шпинделя станка:
Принимаем n пр =1120 об/мин.
4. Фактическая скорость резания:
5. Основное время обработки:
мм/об
об/мин
4. Проектирование операций обработки радиальных отверстий
деталь переход токарный инструмент
4.1 Проектирование операции сверления
050 Сверлильная
1. Сверлить 4 отверстия поверхности 21
2. Развернуть предварительно 4 отверстия поверхности 21.
3. Развернуть окончательно 4 отверстия поверхности 21.
Выбор режущего инструмента
Выбираем сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 886-77. Материал сверла Р6М5. Схема сверла изображена на рисунке 10
d=9,6 мм L=139 мм
4.2 Проектирование операции развёртывания
Выбираем машинную цельную развертку с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ1672-80 для чернового точения. Материал развертки Р6М5. Схема развертки изображена на рисунке 11.
D=9,85 мм
L=134 мм
l=54 Z=6
Для чистового развертывания назначаем развёртку такого же типа ГОСТ2092-77 с другими геометрическими параметрами:
D=10 мм
L=140 мм
l=58 мм
4.3 Режимы резания при сверлении
050 Сверление.
Поверхность 21 Ш9,6 Н12
1. Поправочный коэффициент, учитывающий физико-химические свойства обрабатываемого материала:
К Г =0.9; [2, табл. 2 с. 262-263]
2. Поправочный коэффициент, учитывающий влияние марки РИ:
[2 табл. 6, с. 263]
3. Поправочный коэффициент на относительную глубину отверстия:
4. Общий поправочный коэффициент:
5. Назначаем подачу в пределах:
[2, табл. 25, с. 277]
Принимаем
6. Скорость резания:
[2.табл. 28, с. 279]
T=25 мин [2, табл. 30, с. 279]
7. Требуемая частота вращения шпинделя станка:
Принимаем
8. Фактическая скорость резания:
9. Длина рабочего хода:
11. Крутящий момент:
Осевая сила:
Для крутящего момента:
Для осевой силы:
12. Эффективная мощность резанья:
Выбираем вертикально-сверлильный станок 2М112,
10. Основное время обработки:
4.4 Режимы резания при черновом развёртывании
055 Развертывание черновое
Поверхность 21 Ш9,85 Н9
1. Общий поправочный коэффициент: Кv=0,5
