Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данная работа направлена на выбор способа получения заготовки и ее проектированию.

На сегодняшний момент известно много методов получения заготовок. Что позволяет варьировать эксплуатационными характеристиками будущей детали уже на этапе проектирования заготовки и тем самым предопределяя последующие этапы механической и термической обработки.

Сравнивается различные совокупности всех этих этапов - технологические процессы получения детали, выбирается наиболее рациональный, учитывая - материал детали, точность изготовления, технические условия, эксплуатационные характеристики и серийность выпуска.

При выборе способа получения заготовки, следует стремится к трем основным технологическим принципам - производительности (в данной работе учитывается крупносерийность производства), минимальной себестоимости детали и в качестве получаемой детали (её работоспособности, функциональной возможности при заданном ресурсе работы).



1. Характеристика объекта проектирования

1.1 Служебное назначение сборочной единицы

Сборочная единица - Пневмораспределитель. Предназначен для подачи воздуха к рабочим органам лебедки и может применяться как пневмораспределитель тормозной системы в автомобилях.

Принцип его работы следующий:

Через отверстие А воздух подается под давлением 0,008...0,01 Па. При нажатии на плунжер 12 открывается клапан 4 и воздух через шлицы плунжера проходит в отверстие Б. При опускании плунжера клапан 4 закрывается и доступ в рабочую зону (отверстие Б) прекращается. Отработавший воздух из рабочей зоны через шлицы и отверстие в плунжере попадает в отверстие В и выходит в атмосферу.(рис.1)

Рис.1. Принцип работы пневмораспределителя

1.2 Анализ технологичности сборочной единицы

Технологичность сборочной единицы обеспечивается тем, что:

- детали входящие в сборку не требуют высокой точности линейных размеров, поскольку собираемость вдоль оси сборки и её работа обеспечивается пружинами и регулирующими их гайками.

- Также не требуется высокая соосность поперечного отверстия плунжера 12 и аналогичного отверстия втулки 7, поскольку рабочее перемещение газа будет обеспечено зазорам между внутренним диаметром втулки 7 и наружной поверхности плунжера, также самим свойством газа - свободное движение по извилистым каналам сборки. Также прокладками обеспечивается собираемость.

- Но следует обеспечить достаточную точность диаметральных размеров деталей сборки и их соосность для её герметичности - направленного движения газа, а именно: это внутренние поверхности корпуса 5, наружная поверхность плунжера и сопрягаемыми с ними цилиндрических поверхностей деталей: двух манжет 6, втулки 7 и шайбы 8, также 4х прокладок.

1.3 Назначение технических требований на сборочную единицу

1. Диапазон рабочих температур от - 40 до 60єС;

2. Рабочая среда - воздух;

3. Рабочее давление - 6 атм;

4. На входе в рабочую зону, воздух должен быть профильтрован;

5. Пневмораспределитель должен быть прочным при давлении 9 атм;

6. Пневмораспределитель должен быть герметичным при давлении 9 атм., не допускаются наружные утечки воздуха по стыкам и через тело корпуса и заглушки;

7. Перед вводом в эксплуатацию провести гидравлическое испытание давлением 9 атм;

8. Не допускается эксплуатация пневмораспределителя при повышении давления выше 9 атм;

9. При обнаружении нарушений герметичности пневмораспределителя ввод в эксплуатацию не допускается до устранения причин утечек;

10. Проводить регулярные осмотры наружных стыков по выявлению нарушений герметичности;

11. Проводить плановые испытания пневмораспределителя не реже 1 раза в 2 года, проверяя соответствие пневмораспределителя пп. 7, 10, 13, 14;

12. Перекос пружин поз.2 и поз.3 не допускается;

13. При снятии усилия пружины поз.2 и поз.3 должны возвращаться в исходное положение;

14. Проверить свободный ход плунжера поз. 12 без заеданий и рывков при усилии на нем не более 1 кг;

15. При сборке воздушные каналы корпуса должны быть очищены от грязи и стружки;

16. Проверить надежность прилегания клапана поз.4 при опущенном плунжере;

17. Ремонт пневмораспределителя во время работы не допускается

18. Материал для изготовления поз.1, корпуса поз.5, гайки поз.9 должен быть воздухонепроницаем, т.е. должен обладать min пористостью.

19. Предельные значения вибрационных характеристик, а также требования по устойчивости и прочности и внешним вибрационным нагрузкам должны соответствовать ГОСТ 28988-91.

20. Перед сборкой обдуть детали сборки;

21. Перед запрессовкой манжет 6 в корпус 5, наружный диаметр манжет смазать;

22. При сборки обеспечить достаточную соосность поперечного отверстия втулки 7 с отверстием В за счет прокладок и шайб, устанавливаемых между манжетой и втулкой;

23. При сборке обеспечить полное закручивание гайки 9 в корпусе 5 за счет прокладки и шайбы 8, устанавливаемых между манжетой и гайкой;

24. Перед эксплуатацией пневмораспределителя и после каждых шести часов работы производить пропускание паров масла.

25. Посадка манжет 6 - переходная напряженная Н7/k6;

26. Посадка втулки 7 и шайб 8 - с зазором движения H7/g7;

27. Посадка клапана 4 и плунжера 12 - с зазором скользящая H7/h6.



1.4 Служебное назначение проектируемой детали

Проектируемая деталь - корпус 5. Является основной деталью сборки, координируя положения других деталей, и выполняющую основную несущую способность от воздействия давления.

1.5 Анализ детали на технологичность

Деталь - корпус пневмораспределителя - представляет собой полый цилиндр с выступающими на его поверхности цилиндрическими патрубками.

Внутренние полости корпуса имеют достаточно сложную и нетехнологичную конфигурацию, но эти элементы определяются конструктивными соображениями и изменить их не предоставляется возможным. Для их получения потребуется последующая механическая обработка.

В корпусе 5 с целью максимально возможной технологичности, были приняты следующие изменения:

- выступ корпуса с отверстием Б был конструкторски корректирован, объединяя все три выступа в один, то есть оси отверстий А, Б и В лежат в одной плоскости. И в итоге значительно упрощается изготовление детали в плане формообразования самой заготовки и обработке отверстий;

- резьбовое отверстие Б было уменьшено с М14 до М12, поскольку пересекающее отверстие имеет аналогичный диаметр 12 мм. Иначе плунжер может заклинить в выточке, образованной отверстием Б;

- также была смещена стенка корпуса и его выточка, сопрягаемая с клапаном, которые при прежнем их расположении срезались отверстием Б и также по той же причине было уменьшено отверстие Б;

- также глухая резьба в отверстии Б изменена на сквозную.



1.6 Функциональный анализ поверхностей детали

Рис.2 "Обозначение поверхностей"

1.7 Выбор материала для изготовления детали

Заменим имеющийся материал Д16 на Сталь 40. Что приведет к экономии и понижению коэффициента трения пары плунжер - корпус, то есть сталь 45 - сталь 40 соответственно.

Также Сталь 40 подвергается поверхностной закалке ТВЧ с отпуском в месте контакта плунжера.

Химический состав, %

Сталь	С	Si	Mn	Cr
40	0,37-0,45	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25

<0,3% Cu; <0,3% Ni; <0,035% P; <0,040% S;

После закалки в масле и отпуска при температуре 200?С:

,

,

267-415 НВ;

После закалки ТВЧ - 40 - 53 HRC.

1.8 Назначение технических требований на проектируемую деталь

1. Материал: - Сталь 40 ГОСТ 977-88;

2. Резьба метрическая - по ГОСТ 9150-81, поле допуска резьбы 6Н - по ГОСТ 16093-70, диаметры под резьбы по ГОСТ 19257-73;

3. Предельные отклонения расположения поверхностей - см. чертеж 14.005.

4. Шероховатость поверхностей корпуса - см. чертеж 14.005.

5. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий - по Н14, валов - по h14, остальных - по IT14/2.

6. Наружные поверхности корпуса красить серой эмалью ПФ 115 ГОСТ 6465-76.

7. Поверхность контакта плунжера покрыть тонким слоем смазки ЦИАТИМ-221 ГОСТ 9433-80.

8. Корпус пневмораспределителя должен быть герметичным при давлении 9 атм., не допускаются наружные утечки воздуха.

9. Поверхности корпуса не должны иметь замятин и рисок, уменьшающих расчетную толщину, а также следов коррозии, окалины и грязи.



2. Выбор способа изготовления заготовки

2.1 Анализ существующих методов изготовления заготовки

Существуют три основных способа производства заготовок - сварка, обработка давлением и литье. Только последний способ имеет применение для проектируемой заготовки, по причине сложной конфигурации детали, серийности производства. И применение других способов не рационально.

2.2 Определение основных факторов, влияющих на выбор способа изготовления заготовки

В соответствии с конструкцией детали и предъявляемыми техническими требованиями устанавливают основные факторы, определяющие выбор вида заготовки и технологии ее изготовления. Факторы желательно располагать в порядке убывания их значимости.

Факторы, влияющие на выбор способа получения заготовки:

1 - Форма и размеры заготовки,

2 - Точность и качество поверхности заготовки,

3 - Технологические свойства материала,

4 - Программа выпуска (серийность),

5 - Производственные возможности предприятия,

6 - Длительность технологической подготовки.

Анализируя степень влияния рассмотренных выше факторов, выбирают один или несколько технологических процессов, обеспечивающих получение заготовок требуемого качества. Одновременно проверяют возможность использования комбинированных заготовок. На предварительном этапе выбора оптимального способа получения заготовок можно воспользоваться так называемой матрицей влияния факторов.

Оценка каждого фактора в ней производится «плюс - минус» или с помощью коэффициента удельного веса (от 0 до 1). Лучшим считается способ, набравший большее число плюсов или большую сумму коэффициентов.

Способ изготовления заготовки	Факторы	Сумма
	Форма и размеры заготовки	Точность и качество поверхности заготовки	Технологические свойства материала	Программа выпуска	Производственные возможности предприятия	Длительность технологической подготовки
Литьё	+	+	+	+	+	+	6
Ковка	-	-	+	-	+	+	4
Штамповка	-	+	+	+	+	+	5
Прокат	-	+	+	-	-	+	3
Сварная	+	-	-	-	+	+	3
Комбинированная	-	-	-	-	-	-	0

2.3 Выбор способа изготовления заготовки методом бальной оценки

Выбор способа получения заготовки [11]

Наименование детали	Марка материала, ГОСТ	Масса, кг	Требования по механическим свойствам	Тип производства
Корпус пневмораспределителя	Сталь 35Л ГОСТ 977-88	9,18		Крупносерийное
Определение степени сложности (С)
,
Определение массы отливки (Gотл)
,
Определение средней точности детали (ITср)
,
Определение классификационных индексов
Тип производства	Материал отливки	Группа по назначению	Степень сложности	Масса отливки	Средняя точность
Е…М	МЛ…МЛ5	А, В, С	С1…С5	G1…G6	Т1…Т5
КС	МЛ2	А	C2	G3	T2

Определение Б^сум_io для способов литья

Способы литья	БiП	БiМ	БiН	БiG	БiС	БiT	Бсумio
В землю	2	8	8	5	7	7	6,15
В обол. формы	9	3	7	10	8	6	6,95
По выпл. моделям	9	4	6	8	6	7	6,3
В кокиль	8	7	4	6	6	7	5,45
Под давлением	10	6	9	8	7	6	6,4
Под низким давл.	7	5	4	9	10	9	6,15
Центробежное	7	8	1	4	5	6	5,6
С кр. под поршн.	5	4	2	7	6	8	6
Выжиманием	6	6	3	6	8	10	6,3
Весовые коэффициенты	0,25	0,20	0,10	0,15	0,20	0,10

Таким образом, исходя из бальной оценки, и применимости данных способов литья, для крупносерийного производства корпуса пневмораспределителя выберем литьё в оболочковые формы.

2.4 Технико-экономический анализ выбранных (приоритетных) способов изготовления заготовки

Проведём анализ для отливки и штамповки, чтобы окончательно убедиться в правильности выбора способа получения заготовки.

Анализ на металлоёмкость

,

,

,

,

- сквозной коэффициент использования металла в производстве заготовок; - коэффициент выхода годного проката;

- коэффициент выхода годных изделий;

- коэффициент использования материала при механической обработке заготовок; - масса готовой детали, кг;

- масса заготовки, определяется расчетным путем по чертежу заготовки, кг.

Анализ по приведенным затратам

Способ получения заготовок	Параметры	Зпр
Вид заготовок, типоразмер (группа сложности)	Gдет	Gзаг	Cопт	Cудмо	Сотх	К1хК2	б	в
	кг	кг	у.е./т	у.е./т	у.е./т	-	-	-	у.е./шт
Отливка	9,18	11,5	531	840	18	0,71	0,92	0,85	11,95
Штамповка	9,18	14,0	272	840	18	0,67	0,87	0,85	12,89

- приведенные затраты на производство детали, у.е./шт; - средняя стоимость (оптовая цена производства единицы массы заготовок), у.е./т; - условная стоимость механической обработки на 1т. снимаемой стружки, у.е./т; - стоимость единицы массы возвратных отходов (оптовая цена на лом и стружку. у.е./т.); б, в - доля возвратных отходов соответственно в заготовительном (лом) и в механообрабатывающем (стружка) производствах. - нормативный коэффициент экономической эффективности, принимаемый равным 0,15; - удельные капитальные затраты на производство единицы массы заготовок - для отливок - 2302 у.е./т; для поковок штамповкой - 2445 у.е./т.

Отливка:

,

Штамповка:

,

Таким образом, с помощью приблизительных расчетов приведенных затрат на производство детали, убедились, что изготовление детали из отливки выгоднее на 7,3%, чем из штамповки.



3. Расчет и проектирование заготовки

3.1 Определение положения отливки в форме и конфигурации плоскости разъёма (ПР)

Плоскость разъема - плоскость проходящая через ось детали и оси отверстий. Данное расположение позволит незатруднительный подвод литниковой системы, возможность проверки толщин стенок при сборке формы.

3.2 Разделение поверхностей и конструктивных элементов на виды

Виды поверхностей и элементов

Элементы, не формируемые литьём	Элементы и размеры, получаемые литьём окончательно
Выточка 42х6	Овальный выступ 150х56х26
Цилиндрические отверстия 52Н7, 54 (2 отв), 32Н7, 24Н7,	Наружные цилиндры Ф94 и Ф82
Резьба М60 (2 отв) и М54
Сквозные резьбовые отверстия М28 (2 отв) м М24;
Фаска 4х45?

3.3 Определение класса точности размеров отливки и ряда припусков

Для литья в оболочковые формы, стальных сплавов отливок группы сложности С2 в крупносерийном производстве. [11] определили класс точности размеров отливки - 5 и ряд припусков - 2.

3.4 Установление предельных отклонений смещения и коробления

Предельные отклонения смещения (Дс) назначаются только на те элементы отливки, которые формируются в разных частях литейной формы. Их назначают, как правило, на элементы, получаемые вне основной части формы. Для максимальных размеров отливки до 500 мм и класса точности размеров отливки - 5, Дс = ±0,4 мм. Степень коробления зависит от коэффициента "удаленности" , где B - минимальный габаритный размер детали, мм; L - максимальный габаритный размер, мм. Степень коробления отливки из стали степени сложности С2 и К_у = 0,38 равна 4. Предельные отклонения коробления Дк для отливки с максимальным габаритным размером от 240 до 400 и степени коробления - 4, равны Дк = 0,16.

3.5 Установление размеров отливки с предельными отклонениями

Установление размеров отливки

Деталь	Отливка	Припуск, мм	Размеры отливки с предельными отклонениями
Размер по чертежу	Тд, мм	Rz Ra, мкм	Тотл, мм	Rzотл, мкм	ДC, мм	осн.	доп.	общий
248h14	1,15	12,5	0,7	12,5	0,4	1,3	0,4	1,7	251,4(-0,7)
94h14	0,87	12,5	0,56	12,5	0,4	-	-	-	94h14
120h14	0,87	12,5	0,64	12,5	0,4	1,3	0,4	1,7	121,7(-0,64)
150h14	1	12,5	0,64	12,5	0,4	-	-	-	150h14
56h14	0,74	12,5	0,5	12,5	0,4	-	-	-	56h14
M28-6H (25,90 (+0,3) техн.)	0,3	3,2	0,44	10	0,4	1,1	0,35	1,45	23(+0,44)
M24-6H (21,90 (+0,3) техн.)	0,3	3,2	0,40	10	0,4	1,1	0,35	1,45	19(+0,4)
M60-6H (55,80 (+0,48) техн.)	0,48	3,2	0,50	10	0,4	1,2	0,4	1,6	52,6(+0,5)
12h14	0,43	1,6	0,36	10	0,4	1	0,4	1,4	14,8(-0,36)
M55-6H (50,80 (+0,48) техн.)	0,48	3,2	0,5	10	0,4	1,2	0,4	1,6	47,6(+0,5)
32H9	0,062	1,6	0,44	10	0,4	1,1	0,4	1,5	29(+0,44)
24H7	0,021	0,8	0,40	10	0,4	1	0,4	1,4	21,2(+0,4)

3.6 Назначение формовочных уклонов

Литейные уклоны назначают на поверхности отливки, перпендикулярные к плоскости разъёма (вертикальные стенки). При назначении уклонов руководствуются следующими правилами (ГОСТ 3212-80): на обрабатываемых поверхностях, уклоны устанавливают сверх припуска на механическую обработку.

Установление радиусов закруглений: для литья в оболочковые формы, минимальные радиусы равны: Rнар = 3 мм, Rвн = 5 мм.

В качестве черновой базы выберем цилиндрическую поверхность Ф94 х 251,4. отливка штамповка пневмораспределитель



Заключение

В работе:

- проанализирована и изменена конструкция пневмораспределителя, повышая технологичность, назначены технические требования, выбран материал на деталь;

- проанализированы различные способы производства заготовок;

- выбран наилучший способ ее производства для проектируемой детали - литье в оболочковые формы;

- спроектирована заготовка с учетом выбранного способа литья - были назначены припуски на последующую механическую обработку и поля допусков на отливку.

Проделанная работа является закреплением материала по курсу ППЗ (проектирование и производство заготовок).



Список используемой литературы

1. Аксарин П.Е. Чертежи для деталирования. Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 1993. - 160с.

2. Лукин Л.Л. Выбор способа литья и проектирование отливок: Методическое и справочное пособие к выполнению практических занятий.- Изд. 3-е, дополн. Ижевск: Изд-во ИжГТУ.- 2003. -64с.

3. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981. - 391 с.

Размещено на Allbest.ru

...