Конструкторско-технологическая подготовка мелкосерийного производства зубчатых колес авиационных двигателей на специализированном участке (дипломный проект)

Работа на украинском языке


СОДЕРЖАНИЕ
 Вступление...
1. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ.
1.1 описание авиационного двигателя
1.2 расчет на прочность элементов конструкции ад.
1.2.1 расчет на прочность рабочей лопатки 1-й ступени компрессора..
1.2.2 расчет на прочность диска 1-й ступени компрессора.
1.2.3 расчет частоты собственных колебаний лопатки и частотная диаграмма....
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1 конструкторско-технологический анализ рабочего чертежа и определение показателей технологичности зубчатого колеса..
2.1.1 анализ рабочего чертежа зубчатого колеса
2.1.2 технологичность конструкции в соответствии материала детали .
2.1.3 конструктивные особенности детали..
2.1.4 определение качественных и количественных показателей технологичности детали..
2.1.5 технологичность детали по проставлению размеров..
2.1.6 технологичность детали по механической обработке..
2.2 выбор и обоснование методов, оборудования и параметров формообразования поверхностей заготовки зубчатого колеса..
2.2.1 выбор способа получения заготовки и разработка ее эскиза..
2.3 расчет и обоснование необходимого количества операций обработки основных поверхностей зубчатого колеса ..
2.4 выбор и обоснование этапов технологического процесса изготовления технологических баз, методов и последовательности обработки основных поверхностей зубчатого колеса
2.4.1 описание структурной схемы технологического процесса..
2.4.2 выбор и обоснование технологических баз.
2.4.3 разработка предварительного плана технологического процесса
2.5 разработка, обоснование, оптимизация и оформление сводной карты и предварительного плана технологического процесса изготовления зубчатого колеса .
2.6 расчет припусков операционных размеров-диаметров и операционных размеров-координат торцевых поверхностей-представителей зубчатого колеса нормативным и расчетно – аналитическим методом.
2.6.1 расчеты и оптимизация припусков на формообразование поверхностей и операционных размеров-диаметров заданных цилиндрических поверхностей зубчатого колеса нормативным методом...
2.6.2 расчеты припусков на формообразование и операционных размеров-диаметров цилиндрических поверхностей расчетно-аналитическим методом...
2.6.3 расчеты припусков на формообразование операционных размеров-кординат торцевых поверхностей зубчатого колеса расчетно-аналитическим методом...
2.7 расчет торцевых припусков на обработку и операционных размеров-координат торцевых поверхностей с использованием методов прикладной теории графов .
2.7.1 разработка, выполнение и анализ размерной схемы формообразования и схем размерных цепей плоских торцевых поверхностей зубчатого колеса
2.7.2 расчеты, анализ и оптимизация припусков на обработку операционных размеров-координат плоских торцевых поверхностей зубчатого колеса с использованием прикладной теории графов размерных цепей..
2.8 окончательное оформление чертежа заготовки зубчатого колеса
2.8.1 определение точности размеров и технических условий литья
2.9 проектирование и оформление 3 формообразующих операций представителей
2.10 оформление окончательного плана операционного технологического процесса изготовления зубчатого колеса .
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 расчет себестоимости и цены зубчатого колеса
3.2 полная себестоимость изготовления зубчатого колеса
Выводы
Список литературы
Ведомость документации.
 Приложение А.......




1.1 описание авиационного двигателя

За прототип при проектировании двигателя принят серийный турбореактивный двигатель с форсажной камерой сгорания РД-9Б [1].
РД-9Б - советский турбореактивный двигатель, разработанный в 1952-1955 годах в ОКБ-300 (так же - ОКБ-24, опытный авиамоторостроительный завод No 300, ныне-АМНТК «Союз») под руководством. А. Микулина и С. А. Гаврилова. Известен в первую очередь благодаря первому советскому сверхзвуковому истребителю МиГ-19 и всепогодному перехватчику Як-25. проводился по лицензии в Китае под названием WP-6 и в Чехословакии под названием M-09.
Двигатель имел трубчато-кольцевую камеру сгорания (девять прямоточных жаровых труб в общем кожухе), двухступенчатую турбину, форсажную камеру с трехпозиционным соплом. Особенностью двигателя был высоконапорный девятиступенчатый осевой компрессор. При его доводке проведены исследования с целью согласования сверхзвуковой ступени с дозвуковой частью и обеспечения устойчивой работы компрессора на всех режимах. На двигателе установлен регулятор управления лентой перепуска воздуха из компрессора с постепенным снижением частоте вращения. Разработана надежная и простая система дозирования топлива. Установлен топливомасляной агрегат, состоящий из маслобака и топливомасляного теплообменника, что стало прогрессивным шагом на пути объединения элементов системы смазки. Применен двухскоростной привод стартера-генератора, что обеспечило повышение крутящего момента примерно в 4 раза в стартерном режиме и получение необходимой частоты вращения в генераторном режиме. Обеспечен карбюраторный розжиг форсажной камеры. В 1956 г. проведены работы по форсированию РД-9Б. в модификации РД-9ф тяга увеличена до 37,3 кН.
В двигателе использована схема ротора с тремя опорами, с фиксацией валов компрессора и турбины в осевом направлении. Компрессор с дисковой силовой схемой. Сопло регулируемое, трехпозиционное. Максимальное число оборотов-11150 об / мин, двигатель отличался очень хорошей приятностью для тех лет.
Основные технические характеристики двигателя:
P зл. ф. - 32,4 кН (3300 кгс)
M дв . - 700 кг D дв. - 0,66 м
Lдв - 5656 м
C пит. ф. - 0,163 кг / н * ч (1,6 кг / кгс * ч)
C пит. кр. - 0,09 кг / н * ч (0,88 кг / кгс * ч)
G в-43,3 кг / с
Степень повышения давления в компрессоре-7,5
T г зл. - 1150 К
Начало серийного производства-1955 г.
Применение-фронтовой истребитель МиГ-19
Модификации: РД-9е (P зл.ф. - 37,24 кН (3800 кгс) для опытного самолета Е-50), РД-9Ф,РД-9БМ
1.2 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ АД

1.2.1 расчет на прочность рабочей лопатки 1-й степени компрессор

Нагрузки действующие на лопатки
При работе турбовинтового двигателя на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные нагрузки, вызывая сложную картину напряжений.
Теоретические основы расчета прочности пера рабочей лопатки предоставлены в [2].
Допущения, принятые при расчете
При расчете лопатки на прочность принимаем следующие допущения:
φ лопатку рассматриваем как консольную балку, жестко зафиксированную в ободе диска;
напряжение определяем по каждому виду деформации отдельно;
φ температуру в сечении пера лопатки считаем одинаковой, то есть температурные напряжения отсутствуют;
φ лопатку считаем жесткой, а деформацией лопатки под действием сил и моментов пренебрегаем;
предполагается, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, то есть напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности.
Цель расчета
Цель расчета на прочность лопатки РК первой ступени компрессора – определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.
В качестве расчетного выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует рабочий режим работы двигателя, то есть с частотой вращения 11150 об/мин.





2.1 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

2.1.1 анализ рабочего чертежа корпуса зубчатого колеса

В данной работе рассмотрено зубчатое колесо (рис. 1), изготавливаемый из заготовки – штамповки. Исходными данными для разработки технологического процесса (ТП) являются: рабочий чертеж детали и тип производства (мелкосерийное).

Рисунок 1-чертеж зубчатого колеса
 Рабочий чертеж зубчатого колеса-основной документ, по которому осуществляется дальнейшая технологическая подготовка производства. На рабочем чертеже поставлены размеры, допуски на изготовление, шероховатость поверхностей. Представлены дополнительные виды, указаны технические условия: группа контроля, твердость поверхностей, термообработка, предельные отклонения, упрочнение, покрытие и другие.





2.1.2 технологичность конструкции в соответствии материала детали
Материал детали выбран с учетом требований к нему – сталь 14хгсн2ма-Ш.
Сталь 14хгсн2ма применяется: для изготовления цементируемых деталей ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающих под действием ударных нагрузок. Шестерни, валы и другие детали, работающие при температуре до 200град.Со..Сталь может применяться вместо сталей с более высоким содержанием никеля.
Состав:
Углерод (C): 0,11-0,16
Кремний (Si): 0,45-0,70
Марганец (Mn): 0,7-1,0
Фосфор (P): до 0,03
Молибден (МО): 0,25-0,40
Ванадий (V): 0,03-0,06
Никель (Ni): 1,6-2,0
Сера (S): до 0,025
Хром (Cr): 1,2-1,6
Железо (Fe).

2.1.3 конструктивные особенности детали
На чертеже детали (рис. 1), присутствуют поверхности для которых целесообразно применить операции с ЧПУ. Радиусы сопряжения поверхностей и фаски унифицированы, что позволяет вести обработку наружных поверхностей проходными резцами.
Шероховатость большинства поверхностей детали составляет Ra 1,6.исключения составляют основные поверхности, предназначенные для сопряжения с другими деталями, а также поверхности которые не используются.







2.2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ, ОБОРУДОВАНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАГОТОВКИ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
2.2.1 выбор способа получения заготовки и разработка ее эскиза
Главным при выборе метода получения заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Правильно подобрать заготовку-это значит выбрать рациональный метод ее получения, определить припуски на механическую обработку и шероховатость каждой из обрабатываемых поверхностей, указать размеры заготовки и установить на них допуски.
Штампованные заготовки по ГОСТ 7505-74 целесообразно использовать в тех случаях, когда масса поковки отличается от массы заготовки той же детали по прокату более чем на 12...15%. Наиболее прогрессивными способами получения штампованных заготовок являются штамповка на горизонтально–кованых машинах (ГКМ) и кривошипных горячештампованных прессах (КГШП). Штамповка на КГШП уступает по производительности штамповке на ГКМ, но по сравнению со штамповкой на молотах она в 2 – 3 раза производительнее и припуск на 20...35% меньше.
Выбираем штамповку на КГШП. Работа на прессах более проста, так как не требуется регулировка энергии удара и не требуется высокая квалификация работников. Также Польза работы на КГШП-улучшение условий труда вследствие меньших шумовых эффектов и вибрации чем при штамповке на молотах и относительно спокойный безударный характер работы.
Плоскость разъема штампа проходит через наибольший диаметр заготовки, что облегчает заполнение плоскости штампов и позволяет легко контролировать смещение половин штампов.
Штамповка проходит в закрытых штампах. У них на заготовке отсутствует облой. Его отсутствие позволяет не использовать металлорежущее оборудование для его удаления и направлять заготовку сразу в механический цех.
Исходными данными для определения размеров заготовки являются ее масса, марка материала, степень сложности и ее размеры.
Возможная конфигурация заготовки с учетом метода ее получения показана на рисунке 3.