Постр-е Тех. Проц. Обработ. лопаток

Заготовки лопаток из деформир-ых сплавов получают:

1. горячей штамповкой

2. прессованием

3. выдавливанием (метод сверх пластичности)

4. вальцовкой

Припуски на обработку при безоблойной штамповке составляют до 1,5мм, при литье по выплавляемым моделям перо лопатки обрабатывается лишь по кромкам.

Сост. Припуска на кромки 0,3-0,6мм.

По замку 0,18-1,2мм на сторону.

В качестве технологической базы при обработке лопаток используют боковые стороны и технологические бобышки.

Перо лопаток из деформир-ых сплавов обрабатывают электро-химическим способом.

Жаропрочные сплавы имеют очень низкую обрабатываемость, по сравнению со сталью 45 их обрабатываемость сост. 1-4%

Скорость резания составляет 3-6м/мин

 

 

Примерный план обработки лопаток турбин

1. Заготовка – штамповка с припуском на сторону по перу 1,5-2мм. По замку 2-2,5мм

1.1 Обрезка облоя с боковых сторон, торца замка и технологических бобышек.

1.2 Обработка базовых поверхностей на комлевой части и бобышек.

1.3 Фрезер, протачивание, шлифование базовых пов-ей со стороны корыта и спинки, со стороны вх. И вых. Кромок, сверление и зенкерование отверстия в технологической бобышке.

1.4 Фрезерование торцев замка вх и вых кромок пера. Фрезерование или протягивание клина замка.

1.5 Эл. Хим обработка корыта и спинки.

1.6 Шлифование лентой корыта и спинки.

1.7 Шлифование вх и вых кромок.

1.8 Полирование корыта, спинки и кромок пера под травление.

1.9 Травление и контроль пера люм-методом.

1.10 Окончательное полирование корыта и спинки.

1.11 Шлифование скругление и полирование кромок.

1.12 Шлифование или протягивание елочного профиля замка.

1.13 Фрезерование торца и боковых сторон замка, полочек со стороны спинки и корыта, лабиринтов и др.

1.14 Отрезка технологической бобышки. Шлифование торца пера лопатки. Окончательный контроль.

Обработка литой лопатки в отличие от деформир-ой сводится в основном к обработке замка и финишным операциям обработки замка.

 

Повышение ресурса и надежности лопаток технологическими методами

В целях повышения уст. Прочности и ресурса лопаток, применяют различные способы упрочнения.

1. Деформационные упрочнения (обдувка шариками диам=0,2-0,3мм из того же Ме, что и лопатка, виброгалтовка и обкатка роликами.

В пов-ом слое лопаток стремятся создать сжимающие св-ва или выровнять их. Хотя при увеличении t все напряжения снимаются.

Для повышения жаростойкости, перо лопаток покрывают жаростойкими эмалями, диффузионным напылением, плазменной металлизацией. Используют ионную имплантацию.

 

Контроль лопаток

Проверяется в 6-10 сечениях на приборе оптико механического контроля лопаток.

Замок проверяют оптическим методом (увеличение в 50 раз), а также обычным мерительным инструментом.

 

Сборка ракетно-авиационных двигателей:

Место технологического процесса сборки в производственном процессе

Основные понятия и определения

Технологический процесс сборки является завершающим и наиболее ответственным этапом в производстве авиа или ракетного двигателя.

Процесс сборки значит сложнее мех обработки и хар-ся следующими моментами:

1. Многообразием вых параметров:

Геометрических

Кинематических

Электрических

Гидравлических и др.

2. Сложностью и недостаточной изученностью сопутствующих физических явлений.

Деформация стали

Наличие контактных напряжений

Тепловые деформации и др.

Что затрудняет расчет и обеспечение заданных вых параметров изделия.

3. Большим разнообразием рабочих движений и сложностью их механизации и автоматизации.

Трудоемкость сборки составляет 25/50% от всей трудоемкости изготовления изделия.

В авиа промышленности трудоемкость составляет 30%

В США 54% это объясняется тем, что темпы механизации отстают от других методов обработки (их уровень механизации-98%, а сборки-25%).

 

Основные понятия

Изделие – есть объект производства, продукт конечной его стадии, в зависимости от профиля предприятия изделие может быть - автомобиль, двигатель, швейная игла…

Исходя из технологических признаков, считают, что изделия состоят из деталей, сб.единиц, или узлов и агрегатов.

Деталь – первичный элемент изделия, основным признаком которого является: отсутствие в нем каких либо соединений (подвижных, неподвижных, разъемных и неразъемных)

Сборочная единица (узел) – часть изделия состоящая из 2-х и более деталей, основным признаком явл возможность сборки ее обособленно от других элементов изделия.

Агрегат – изделия других заводов.

Технологический процесс сборки представляет собой процесс соединения взаимоориентированных частей изделия, осуществляемых в определенной последовательности, различными способами: свинчиванием, сваркой, запрессовкой, клепкой, пайкой, склеиванием.

Чем больше сборочных единиц в изделии, тем оно технологичнее.

1. упрощается сборка.

2. уменьшается производственный цикл т.к. сборку можно вести параллельными потоками.

Технологичный процесс сборки расчленяется на отдельные операции.

Операция – часть ТП сборки выполняющаяся над определенным объектом на определенном рабочем месте, одним или несколькими рабочими.

Переход – часть операции выполняющаяся над определенным соединением без смены инструмента и оборудования.

Рабочий прием – часть перехода представляющая собой циклические действия рабочего связанных с целевым назначением.

Прием состоит из рабочих движений.

Пример:

Переход – поставить крышку

Состоит из приемов: посановка прокладки, крышки, наживление и затяжка гаек.

 

Базовые поверхности и базовые детали

Базовые поверхности бывают:

1. Основные

2. Вспомогательные (присоединенные)

Основная сборочная база – поверхность детали создающая определенность ее положения относительно других деталей с которыми она соединяется.

Вспомогательная или присоединенная сборочная база – поверхности детали при помощи которых к ней присоединяется другая деталь и создается определенность их положения относительно другой базы.

Деталь служащая для начала процесса сборки называется базовой деталью. Обычно это валы и корпуса.

 

РИС

 

Структура изготовления машин на примере АД

Констр. Технолог. Получ-ие Изг-ие

Подгот-ка подгот-ка загот-вок дет-ей

Пр-ва пр-ва

 

Сборка Первичн. Разборка Вторич

Макетная или и контрольн

Первичная сдат-ые дефекта- сборка

(сдаточная) исп-ия ция

Вторичные Экспедиция

Контрольные

Испытания

Существует 4 вида сборки:

- макетная

- первичная

- вторичная

- контрольная разборка-сборка

Макетная - произв-ся при запуске изд-ия в произ-во для выявления дефектов и несоверш. Констр-ции, для выявл-ия зазоров

Первичная - сдаточная сборка хар-ся высокой трудоемкостью и требует высок. Квалиф-ции раб-х. Первичные или сдаточные исп-ия произв-ся для контроля всех параметров дв-ляпри присут-ии ОТК завода. Разборка и дефектация осуществляется в присутствии представителя заказчика.

Вторичная - на 50% менее трудоемкая чем первичная. Производится отладка и доводка дв-ля.

Выборочная контрольная разборка и сборка произв-ся из партии 15 шт., если имеется дефект, то разбирают всю партию.

Экспедиция осущ-ет комплектацию запас. Частями, инструментом, консервацию и упаковку, отправка потребителю.

 

Организационные формы сборочного пр-ва

Задача сборки - наиб. Экономично изг-ть изделие и обеспечить эконом эксплуатацию и надежность.

Процесс сборки сост-ит из след-щих этапов:

1. Соед-ия сопрягаемых сборочн эл-тов

2. проверка полученной точности эл-тов, отн-го положения или движ-ия, внесение необх. Поправок (пригонка, подбор, регулировка)

3. Фиксация отн-го расположения сопрягаемых дет-ей или узлов

4. Проверка правильности в/д сборочн ед-ц (испытания различного вида)

5. Очистка, мойка, покраска

6. Консервация и упаковка

В сборку входит и разборка изд-ия, если оно отправл-ся заказчику в разобранном виде.

В зав-ти от трудоемкости и объема пр-ва разл-ют 3 организационные формы сборочного процесса:

1. Единичное пр-во хар-ся большим объемом пригонных работ, сборка осущ-ся без спец приспрсоблений, ТП разраб-ся на уровне маршрут. Технологии, где опр-ся перечень и последовательность выполнения операций. Исп-ся универс инст-т и приспособление.

2. Серийное пр-во. Изделие изг-ся серийно или партиями ч/з опред промежуток времени, ТП разраб-ся подробно с составлением схемы сборки, примен-ся спец приспособления и переналаживаемая оснастка. Меньше пригонных работ, чем в ед. пр-ве. Весь процесс сборки расчленяется на поузловую сборку, объект может перемещаться.

3. Массовое пр-во. Изг-ие изделий произ-ся непрерывно, за каждым раб местом - опред. операция или неск операций, время операций - сопоставляется с тактом выпуска. Сб оборуд-ие расположено по ходу ТП. Обеспеч-ся принцип полно взаимозаменяемости дет-ей при сборке, отсут-ют пригонные работы.

 

Особенности разработки ТП сборки

Разработка ТП вкл-ет:

1. Выбор метода сборки.

2. Разбивка изд-ия на сб группы

3. Опр-ся объемы сб операций и их последовательности.

4. Нормирование операций.

5.Сост-ие зад-ия на проект-ие сб оснастки.

6. Назн-ие техн условий на сб эл-ты изд-ия.

7 Выбор метода и ср-в контроля.

8. Оформл-ие технол документации.

Для наглядности и оценки технол сборки составляют схему сборки. На схеме сборки кажд эл-т изд-ия изобр-ся в виде прямоугольника, в кот вписыв-ся наименование сб ед, его индекс и кол-во. В опред случаях схему дополняют техн указаниями(запрессовать, предварительно смазать, совместно сварить)

Если изд-ие не сложное, то сост-ют развернутую схему сборки, в кот отражены дет-ли, подгруппы и группы.

Если изд-ие сложное - сост-ют укрупненную схему сборки, где предлагают схемы узлов сб, при этом на общей схеме указ-ют те дет-ли, кот не входят в группы.

ГОСТ 18.831-73, 14.202-73, 14.203-73, 14.204-73, 19.152-73

 

Методы сборки и расчет сборных размерных цепей (СРЦ):

Точность сборки и класс-ция СРЦ:

Под точностью сборки понимают степень соотв-ия действ-х значений параметров, полученных при сборке, значениям заданным сб чертежом и ТУ.

Погрешность сборки м.б. вызваны:

1. отклонением р-ров сопрягаемых дет-ей

2. неточностью прилегания прилегаемых дет-ей

3. погрешн-ми уст-ки и закрепления при вып-ии сб операций

4. неточностью пригонки и регулир-ки при сборке

5. темпер-ми деформ-ми эл-тов сб оснастки.

Расчет на точность сб параметров вып-ся на стадии проект-ия и уточняется в процесск сборки.

 

Классификация СРЦ

 

РИС

 

 

Статические РЦ расчит-ся без учета действ сил и темпер-р.

Динамические РЦ намного сложнее и расч-ся с учетом осевых и центробеж-х нагрузок и темпер-х деформаций.

Линейные РЦ - все звенья лежат в 1-ой пл-ти, они сост-ют примерно 90% от всех СРЦ

Плоскостные РЦ - звенья могут располаг-ся в параллельных плоскостях.

Пространств РЦ - звенья располаг-ся как угодно в прост-ве

 

РИС

 

 

А и В -параллельно замкнутые

А и С - последов-но замкнутые

А,В,С - комбинированные РЦ

А - увелич-ся

А - уменьш-ся

Ак - звено-комбинатор

Ао - звено с нулевым номиналом

А∑ - замыкающее звено

 

Методы сборки:

1. Метод полной взаимозаменяемости

при данном м-де дет-ли изг-ся с такой точностью, кот во всех без исключения случаях обеспечивают точность замкнутого звена. При данном м-де сборка упрощ-ся и удешевл-ся процесс сборки, нормирования, кооперации, ремонта. Прим-ся при больших масштабах пр-ва.При таком м-де сб поле рассеивания сб параметра<допуска на него.

wΣ<TΣ, поле рассеивания р-ров <= допуску на замыкающий р-р.

2. Метод неполной взаимозаменяемости

детали, входящие в сб ед или узел, изг-ся с такой точностью, при кот почти во всех случаях выдерживают значение сб-го параметра. Сб параметр - замыкающее звено

wΣ=>TΣ

Данный метод прим-ся в том случае, когда затраты на исправление возм-го брака по сборке меньше затрат на изг-ие дет-ей с более высокой точностью, кот обеспечивала бы сборка по 1-му методу.

Область прим-ия данного данного метода - крупносер и серийное пр-ва

3. Метод подбора (групповой взаимозаменяемости)

детали изг-ся с более широкими допусками, а допуск замык-го звена обеспеч-ся путем подбора сопряг-х деталей, имеющих р-ры, кот обес-ют допуск замык-го звена.

Недостаток: ограниченная взаимо-заменяемость внутри группы, необх создать дополн кол-во дет-ей, превышающее кол-во необх для сборки.

Однако во многих случаях этот м-д оказ-ся экон-ки целесообразным, т.к при низкой точности изг-ия дет-ей обесп-ся высокая точность сборки.

Прим-ся при сборке шарико- и роликоподш-ков, при сборке поршневой группы ДВС. Область применения – массовое, крупносер и серийное пр-во.

4. Метод компенсации

при данном ме-де точность замык звена обесп-ся путем введения в РЦ звена-компенсатора подвижного или неподвижного.

Неподвижные – разл шайбы, прокладки, кольца.

Подвижные корончатые гайки, разл регул-ные винты

5. Метод пригонки

точность замык звена обесп-ся путем снятия опред-го слоя Ме с одной из сопряг-х дет-ей

Недостаток: треб-ся высокая квалиф-ция сборщика, загрязнение раб места стружкой, возникают трудности с нормированием, высокая стоимость сборки.

Обасть прим-ия – един-ое и опытное пр-во.

 

 

Методы расчета СРЦ

1. При полной взаимозаменяемости – прим-ся два метода: теоретиковероятностный и расчет на.

Теоретиковероятностный м-д прим-ся для очень длинных цепей, что на практике всреч-ся очень редко.

М-д расчета на max-min имеет три разновидности:

- предельных знач-ий

- средниз зн-ий

- отклонений: а) произв-ый м-д (столбиком)

б) аналитический

При реш-ии СРЦ реш-ся прямая задача, когда по известным значениям составляющих звеньев опред-ся р-р и допуск замык-го звена.

 

2. При расчет РЦ при неполной взаимозаменяемости допуск-ся % риска, кот предусм-ют появл-ие некот кол-ва брака при сборке из-за расшир-ия допусков на изг-ие сопряг-х дет-ей

=±0,03, ТΣ”(wΣ)= ±0,05

 

РИС

 

При данном способе расчета вводится коэф-т λ – взаимозаменяемости

λ= ТΣ/ ТΣ’=0,06/0,1=0,6

Т=6σ

Теория вер-ти позв-ет расч-ть и сост-ть таблицу

Λ 1 0,9 0,86 0,78 0,68 0,63 0,58 0,53

% 0,27 0,6 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

 

3. Метод подбора или селективной сборки

wΣ>TΣ

TΣ’= TΣ

Селективный м-д имеет 3 разновидности:

1) попарный подбор - берется одна из сопр-х дет-ей, изм-ся ее р-ры и по ее фактич-м р-рам подбир-ся 2-ая сопряг-ая деталь, р-ры кот будут обесп-ть дпуск замык-го звена.

2) м-д группового подбора:

а) сопряг –ая дет сорт-ся на группы и сборка обесп-ся путем сочленения дет-ей из соотв-х групп, имеющих р-ры обесп-щие допуск замык-го звена, число групп разбиения m

m=(То+Тв)/ TΣ

То – допуск на отверстие

Тв – допуск на вал

TΣ – Σ допуск на отв-ие и вал, допуск замык-го звена

Если число групп m не целое, округ-ся в большую сторону.

Допуск внутри группы:

Твm = Тв/m

Тоm = То/m

Б) на группы разб-ся 1-ая из сопряг-х дет, 2-ую сопряг-ую дет изм-ют и из соотв-щей группы бкрут 2-ую сопрг-ую дет, р-р кот обесп-ет допуск замык-го звена.

Рассортир-ые дет клеймят и раскл-ют в соотв-щую тару. Процесс трудоемкий и треб-ет автоматизации.

4. Метод компенсации – дрпуск замык-го звена обесп-ся регулировкой р-ров одной дет. Другие дет изг-ся с эконом-ми дополн-ми и собир-ся по принципу полной взаимозаменяемости.

Величина компенсации опред-ся по ф-ле

Тк = TΣ’ – TΣ

TΣ’ – фактич-ая вел-на, TΣ – чертеж допуск

Число степ-й компенсации опр-ся по ф-ле

n= TΣ’/ TΣ =(Тк/ TΣ)+1

М-д компенсации позв-ет обесп-ть точность замык-го звена при любом кол-ве составл-х звеньев и выдерж-ют его в процессе эксплуатации – м-д наход-т широкое прим-ие в авиации. Хотя прих-ся изг-ть доп-ые детали-компенсаторы.

5. Метод пригонки

m=(То+Тв)/ TΣ

1)

 

РИС

 

 

Пределы регулировки или допуск компенсации

2) Тк =TΣ’- TΣ = (0,2+0,1)-0,1=0,2, число групп разбиений

3) Кол-во колец компенсатора

n= TΣ’/ TΣ =0,3/0,1=3

4) № кольца 1 2 3

р-р кольца 0,9 1 1,1

 

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ. ТЕХНОЛОГИЯ ИХ СБОРКИ:

Сборка неподвижных неразъемных соединений.

Соединения деталей могут быть разъемными и неразъемными, подвижными и неподвижными.

Элементы неразъемных неподвижных соединений не имеют взаимных перемещений, и в случае их разборки подвергаются разрушению или повреждению.

Сборка неподвижных неразъемных соединений осуществляется несколькими способами:

1) Соединение с гарантированным натягом (осуществляется на прессах усилием до 1000 т и более, на ручных прессах, ударами молотка)

2) Нагрев охватывающей детали в воде или масле до температуры .

(осуществляется газовыми горелками при температуре 240-400°C, электронагревом или индукционный нагрев в печах . Применяется при посадке дисков паровых турбин на вал, бандажных колец, венцов шестерен и наружных колец подшипников качения)

3) Охлаждение охватываемой детали (в спиртовых ваннах твердой углекислотой t_охлажд= – 75°С, охлаждение в рефрежераторных установках t= –120°С, применятся при установки тонкостенных деталей в массивные детали, вкладышей подшипников в маховик)

4) Сочетание нагрева охватывающей детали и охлаждение охватываемой детали.

5) Сборка на автоматах роликовых цепей.

Прочность прессового соединения зависит от величины натяга, а усилие запрессовки определяется по формуле:

где f – коэффициент трения при запрессовке,

d – номинальный диаметр запрессовки

L – длина запрессовки.

Напряжение на контактной поверхности при запрессовке определяется по формуле:

[кгс/мм²]

s – натяг [мкм]

Е₁, Е₂ – модули упругости сопрягаемых деталей

С₁,С₂ – коэффициенты, которые определяются по формулам:

где d – диаметр сопряжения

d₁ – диаметр внутреннего отверстия в охватываемой детали

d₂ – наружный диаметр охватывающей детали

m – коэффициент Пуансона

 

 

РИС

 

[мкм]

[мкм]

Температура нагрева охватывающей детали определяется из условия:

a – коэффициент линейного расширения нагреваемой детали

d – диаметр сопряжения (мм)

6) Соединение развальцовкой и отбортовкой:

 

 

РИС

 

 

7) Сварные соединения:

Сварные соединения являются основным видом соединений в двигателях летальных аппаратов.

Преимущества:

1.Уменьшение веса конструкции.

2.Рациональное использование рабочего сечения материала.

3.Герметичность.

4.Снижение себестоимости сборки.

5.Возможность механизации и автоматизации сборочных операций.

 

Требования к сварным соединениям.

1.Свойство сварного шва должно быть идентичным или близким к свойствам основного материала.

2.При соединении различных по свойствам материалов, свойства сварного шва должны быть не ниже свойств свариваемого материала (менее прочного).

 

 

Основные виды сварки.

1. Диффузионная

Осуществляется без расплавления металла в вакууме 10 ^-3–10 ^-7 мм рт.ст. при давлении на сопрягаемые детали Р=0,1–2,0 кгс/мм², с нагревом деталей до Т_н =0,7t_пл, с выдержкой t=20мин. Обеспечивается прочное, надежное соединение деталей).

2. Ядерная

На поверхность сопрягаемых деталей наносится паста из лития и бора, которая является своеобразным клеем, и облучается нейтронами. Происходит ядерная реакция с выделением большого количества тепла)

Недостаток: нельзя сплавлять детали из материалов, которые становятся радиоактивными при облучении нейтронами.

3. Сварка плавлением

Может быть:

а) дуговой;

б) электронно-лучевой;

в) плазменной;

г) лазерной.

4. Контактная сварка

Может быть:

а) точечной;

б) роликовой;

в) оплавлением в стык.

5. Ультразвуковая сварка.

Можно сваривать биологические объекты (например - кости)

 

Необходимые условия для получения качественного сварного шва:

1)Физическая свариваемость.

2)Правильный выбор метода сварки, с учетом материала и конструкции

3)Исправное оборудование и правильный выбор режима сварки.

4)Использование технологических методов, снижающих сварное напряжение (подогрев свариваемых деталей, выбор последовательности наложения швов и др.)

5)Правильный выбор места т/о при сварке

6)Автоматизация и механизация сварочных работ.

 

Свариваемость – это способность материалов образовывать непрерывные соединения, путем установления между ними металлической связи.

Физическая свариваемость - ею обладают материалы, которые имеют:

1) одинаковые кристаллические решетки

2) близкие (в пределах 20%) атомные радиусы

3) сходные электро-химические свойства

Этим условиям удовлетворяют материалы, имеющие неограниченную растворимость друг в друге в жидком и твердом состоянии.

К ним относятся:

Fe – Ni Ni – Ta

Ni – W Nb -W

Ni – Cu Mo - Ta

Nb – Mo Mo - W

Ti – Zn W - Ta

Ni – Co Cz – Ti

Cr – Ti

Технологическая свариваемость – способность материалов обеспечивать заданное свойство соединений при сварке не только химически чистых элементов, но и промышленных конструкционных материалов.

 

Пайка:

Применяется для получения прочных герметичных соединений из листового материала железа, меди, латуни и др.

Пайка может осуществляться:

1) с твердыми припоями (Ag) с t_{плавления} > 500°С

2) мягкими припоями (медно-цинковые, оловянисто-свинцовые) с t_пл >400°С

 

Клеевые соединения.

Выполняются как правило в нахлестку.

Их достоинства:

- герметичность

- отсутствие или незначительная величина технологических напряжений

- лучше сварки и пайки переносят вибрации

Недостатки:

- низкая прочность на отрыв

- необходимость нагрева для отвердевания большинства клеев

- отсутствие надежных способов контроля качества склеивания

- некоторая токсичность клеев

 

Склеивание основано на когезии и адгезии, а также на основе адсорбционных связей.

На прочность клеевого соединения влияют равномерность загружающих напряжений, степень адгезии, степень изменения физико-химических свойств клея от условий работы изделия и толщины слоя клея.

Требования к клеевым соединениям.

1) Клей должен обладать простой технологией склеивания и сохранять жизнеспособность в течении не менее 2-х часов после его приготовления.

2) клеевые соединения металлов должны обладать хорошей выносливостью, стойкостью к старению и длительным нагрузкам в интервалах температур от -60°С до +80°C.

В настоящее время имеются клеи, которые сохраняют свойства сварного шва до температуры 350°С.

3) клей должен обеспечивать непрерывность клеевого шва при зазоре до 1 мм.

В качестве клея применяют полимеры на бутварно-фенольной основе (клей БФ-2, БФ-6), на основе эпоксидных смол – эти клеи хорошо полимеризуются без существенной усадки при нормальной температуре.