Технологический раздел
Исходные данные для проектирования
Исходными данными для проектирования являются: информация о базовом техпроцессе и его техническом оснащении, чертеж детали с техническими условиями на ее изготовление, материал детали (титановый сплав ВТ6 ОСТ 1 90197-89), масса детали (14 кг), масса заготовки (124 кг), годовой объем выпуска (Nг=70 шт/год), руководящая информация, включающая в себя стандарты на технологические процессы, а так же ЕСКД, ЕСТПП, ЕСТД, нормативные данные по выбору заготовки, справочная и учебная литература.
Чертежи детали «Колесо вентилятора 1 ступени» представлены на рисунке 1 и 2.
Рисунок 1.1 - Чертеж детали «Колесо вентилятора 1 ступени»
Рисунок 1.2 - Чертеж лопаток детали «Колесо вентилятора 1 ступени»
Служебное назначение детали
Колесо вентилятора 1 ступени, приведенное на рисунке 1 и 2, находится в двухконтурном турбореактивном двигателе АИ-222-25, самолета Як-130. Оно служит для первичного забора воздуха, его сжимания и разделения на 2 потока.
Конструкторско-технологическая характеристика детали
Чертеж детали «Колесо вентилятора 1 ступени» выполнен в соответствии с требованиями ЕСКД, все виды, разрезы, размеры, параметры качества поверхности и технические условия, необходимые для изготовления детали, на чертеже присутствуют.
Деталь относится к деталям типа «Диск», поскольку отношение длины детали к ее наружному диаметру не превышает 1.
Материалом для изготовления колеса вентилятора 1 ступени является титановый сплав ВТ6. Титановые сплавы по удельной прочности при температурах до 500°С превосходят большинство жаропрочных сталей, что позволяет уменьшить массу двигателя, обладают термической стабильностью и не охрупчиваются при длительной работе в условиях нагрева до 500°С. [16]
Титановый сплав ВТ6 имеет (α+β)-структуру, благодаря более пластичной β-фазе этот сплав более технологичен и лучше обрабатывается давлением, чем α-сплавы.
Химический состав титана ВТ6 представлен в таблице 1.1, механические свойства сплава ВТ6 при Т=20oС в таблице 1.2, технологические свойства материала в таблице 1.3, физические свойства в таблице 1.4. [16]
Таблица 1.1 - Химический состав в % сплава ВТ6
Fe |
C |
Si |
V |
N |
Ti |
Al |
Zr |
O |
H |
до 0,3 |
до 0,1 |
до 0,15 |
3,5 - 5,3 |
до 0,05 |
86,485 - 91,2 |
5,3 - 6,8 |
до 0,3 |
до 0,2 |
до 0,015 |
Продолжение таблицы 1.1
Обозначения: Ti – основа; процентное содержание Ti дано приблизительно |
Таблица 1.2 – Механические свойства при Т=20oС материала ВТ6
Сортамент |
σв МПа |
σт МПа |
δ5 % |
ψ % |
KCU кДж / м2 |
Термообраб. |
Штамповка |
950-1100 |
|
10-13 |
35-60 |
400-800 |
Отжиг |
Обозначения: σв – предел кратковременной прочности, [МПа] σт – предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации),[МПа] δ5 – относительное удлинение при разрыве, [%] ψ – относительное сужение, [%] KCU – ударная вязкость, [кДж / м2] HB – Твердость по Бринеллю, [МПа] |
||||||
Твердость материала ВТ6 после отжига (штамповка) HB 10-1 = 255-341 МПа
Таблица 1.3 - Технологические свойства материала ВТ6
Свариваемость: |
без ограничений – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
Таблица 1.4 - Физические свойства материала ВТ6 .
T град |
E 10-5 МПа |
α 106 1/Град |
λ Вт/(м·град) |
ρ кг/м3 |
C Дж/(кг·град) |
R 109 Ом·м |
20 |
1,15 |
|
8,37 |
4450 |
|
1600 |
100 |
|
8,4 |
9,21 |
|
|
1820 |
200 |
|
8,7 |
10,88 |
|
0,586 |
2020 |
300 |
|
9 |
11,7 |
|
0,67 |
2120 |
400 |
|
10 |
12,56 |
|
0,712 |
2140 |
500 |
|
|
13,82 |
|
0,795 |
|
600 |
|
|
15,49 |
|
0,879 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1.4
Обозначения: T – температура, при которой получены данные свойства, [Град] E – модуль упругости первого рода, [МПа] α – коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град] λ – коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)] ρ – плотность материала, [кг/м3 ] C – удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] R – удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Для удобства анализа точностных характеристик детали пронумеруем обрабатываемые поверхности. На рисунке 1.3 приведен эскиз детали с обозначениями обрабатываемых поверхностей. Для удобства анализа, требования по каждой поверхности сведем в таблицу 1.5.
Рисунок 1.3 – - Эскиз детали с номерами обрабатываемых поверхностей
Руководствуясь экономически достижимыми значениями показателей точности различных методов обработки с учетом комплексных требований по точности и шероховатости для каждой поверхности, выберем методы обработки, обеспечивающие получение заданных технических требований и заносим их в соответствующий столбец таблицы 1.5.
Таблица 1.5 - Заданные параметры качества детали и методы их обеспечения
№ пов. |
Параметры точности |
Ra, мкм |
Последовательность технологических методов для обеспечения заданных параметров качества |
|
Квалитет |
Допуски формы и расположения |
|||
1 |
js12 |
|
0,8 |
Получистовое, чистовое точение, виброгалтовка |
2 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание, при обработке за один установ с поверхностями 3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,34,35,36,37,38 |
3 |
H11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,4,5,6,7,8,9,10,11,20,34,35,36,37,38 |
4 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,3,5,6,7,8,9,10,11,20,34,35,36,37,38 |
5 |
js11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,6,7,8,9,10,11,20,34,35,36,37,38 полирование |
Продолжение таблицы 1.5
6 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,7,8,9,10,11,20,34,35,36,37,38 полирование |
7 |
Н10 |
Допуск радиального биения относительно поверхностей Б и В - 0,03мм |
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,8,9,10,11,20,34,35,36,37,38 полирование |
8 |
js11 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,9,10,11,20,34,35,36,37,38 |
9 |
h11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,10,11,20,34,35,36,37,38 полирование |
10 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,11,20,34,35,36,37,38 |
11 |
h12 |
Допуск плоскости 0,02мм |
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,20,34,35,36,37,38 |
12 |
Н10 |
Допуск перпендикулярности относительно базы Б 0,02 мм |
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание |
13 |
h12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение, полирование при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32, |
14 |
Н12 |
Допуск параллельности относительно базы Б 0,05 мм по диаметру, в 16 местах. Позиционный допуск относительно В с радиусом 0,2 мм |
0,8 |
Однократное цекование |
15 |
h11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
Продолжение таблицы 1.5
16 |
h11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое точение, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32, |
17 |
Н12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
18 |
js11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
19 |
js12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
20 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,34,35,36,37,38 |
21 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
22 |
IT14 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
23 |
Н10 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
24 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,25,26,27,28,29,30,31,32 |
25 |
Н11 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,26,27,28,29,30,31,32 |
Продолжение таблицы 1.5
26 |
Н10 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,27,28,29,30,31,32 |
||||
27 |
h11 |
|
00,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,28,29,30,31,32 |
||||
28 |
Н6 |
Допуск биения относительно базы В 0,025 мм |
00,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,29,30,31,32 |
||||
29 |
h11 |
Допуск параллельности относительно базы Б 0,03 мм |
00,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,30,31,32 |
||||
30 |
h12 |
|
00,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,31,32, |
||||
31 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,32 |
||||
32 |
Н11 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 13,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 |
||||
33 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение |
||||
34 |
IT12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,35,36,37,38 |
||||
35 |
Н6 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое точение при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,34,36,37,38 |
||||
36 |
Н10 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,34,35,37,38 |
||||
Продолжение таблицы 1.5
37 |
Н10 |
|
0,8 |
Черновое точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,34,35,36,38 |
38 |
Н10 |
|
0,8 |
Черновое, точение, получистовое, чистовое растачивание при обработке за один установ с поверхностями 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,34,35,36,37 |
39 |
Н10 |
|
1,6 |
Получистовое, чистовое сверление |
40 |
Н10 |
Позиционный допуск относительно базы В с радиусом 0,8 мм |
1,6 |
Получистовое, чистовое сверление |
41 |
Н10 |
|
1,6 |
Черновое точение, чистовое фрезерование |
42 |
h11 |
|
1,6 |
Черновое точение, чистовое фрезерование |
43 |
h8 |
|
0,4 |
Наплавление материала, чистовое фрезерование, полирование, виброгалтовка |
44 |
Н10 |
|
1,6 |
Черновое точение, чистовое фрезерование |
45 |
h12 |
|
1,6 |
Однократное фрезерование |
46 |
Н10 |
|
1,6 |
Однократное сверление |
47 |
Н8 |
Позиционный допуск относительно базы Г радиусом 0,05 мм |
1,6 |
Получистовое, чистовое сверление |
48 |
Н12 |
|
1,6 |
Черновое точение, получистовое, чистовое фрезерование |
49 |
h12 |
|
1,6 |
Черновое точение, получистовое, чистовое фрезерование |
50 |
Н12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание |
51 |
h12 |
|
0,8 |
Черновое, получистовое, чистовое растачивание |
52 |
h8 |
Допуск биения относительно баз Б и В 0,05 мм |
3,2 |
Наплавление материала, чистовое фрезерование, виброгалтовка |
Приведенные данные по точности размеров, формы и взаимного расположения поверхностей детали определяются его служебным назначением.
Анализ технических требований позволил наметить маршрут обработки поверхностей. Черновая обработка может проводиться на токарном станке с ЧПУ, для обдирочных операций. Патрон токарного станка должен быть снабжен специальными коническими кулачками, для зажатия заготовки по штамповочным уклонам. Получистовая обработка позволяет с двух установов фрезеровать отверстие под ориентацию лопаток и точить наружную поверхность под их наплавление. На этапе чистовой обработки с двух установов, мы проведем чистовое точение диска, затем наплавим лопатки и произведем их чистовое фрезерование.