Разработка технологического процесса изготовления пружины сжатия

Использование универсального оборудования и приспособления для производства пружин сжатия первого класса точности из материала второй группы. Расчет суммарной погрешности упругой характеристики. Маршрутный технологический процесс изготовления пружины.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1.АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
• 2. РАСЧЕТ СУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ УПРУГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
• 3. РАЗРАБОТКА МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИНЫ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
• ВВЕДЕНИЕ
• Пружины сжатия наиболее распространены в приборостроении в связи с простотой конструкции и возможностью получения наибольшего упругого перемещения при минимальных габаритных размерах.
• Цилиндрические винтовые пружины сжатия получили наибольшее распространение, так как их форма сочетается с формой валиков, стаканов и других тел вращения. Такие пружины являются измерительными и работают в качестве чувствительных элементов датчиков линейных ускорений, датчиков давлений и других приборов. Особенность измерительных пружин состоит в том, что они работают в значительном диапазоне упругих перемещений.
• Цель работы: разработка технологического процесса изготовления пружины первого класса точности, с использованием материала второй группы.
• 1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
• Темой курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления упругого элемента - пружины сжатия первого класса точности из материала второй группы.
• Исходя из условий технического задания выберем материал второй группы - углеродистая сталь марки 51ХФА по ГОСТ 14959-79. В качестве заготовки берем проволоку диаметром 1.1 мм для пружин холодно навиваемых, второго класса точности: 51ХФА-2- 1.1 по ГОСТ 9389-75.
• Для выбранного материала необходима термообработка: закалка при 850 °С, охлаждение в масле, отпуск при 380 °С в течении 30 мин., с целью получения упругих свойств.
• Климатическое исполнение - умеренно-холодное, категория размещения атмосфера, нужно защитить упругий элемент от коррозии и других вредных воздействий окружающей среды путем нанесения защитного покрытия.
• Производство пружин согласно условиям задания - мелкосерийное, поэтому в технологическом процессе используют универсальное оборудование, приспособление и оснастку.

2. РАСЧЕТ СУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ УПРУГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Применим расчетно-аналитический метод анализа точности. [3]

где МПа - модуль упругости;

- деформация.

мм - диаметр проволоки; мм;

мм - средний диаметр пружины;

- число рабочих витков пружины.

Расчет погрешностей усилия пружины от отклонения ее параметров:

производство пружина сжатие упругий

.

Суммарное рассеяние усилия пружины от случайных погрешностей:

.

Суммарное рассеяние усилия пружины от систематических и случайных погрешностей:

.

Заданная суммарная погрешность пружины: .

Точность пружины первого класса представлена ниже (рис. 1):



Рисунок 1 - упругая характеристика

Вывод: систематическая погрешность пружины составляет 33,4% (>15%), следовательно, для обеспечения заданной точности пружин первого класса прибегнем к методу доводки.

3. РАЗРАБОТКА МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИНЫ

ТП содержит следующие операции:

1) входной контроль;

2) навивка;

3) разрезка на отдельные пружины;

4) шлифование;

5) термообработка;

6) доводка;

7) защитное покрытие;

9) стабилизация;

10) выходной контроль.

1) Входной контроль: осуществляется с целью проверки соответствия материала проволоки и ее геометрических размеров техническим условиям: необходим контроль диаметра проволоки, а также проверка модуля упругости на кручение и прочностных свойств. Визуально проверяется поверхность проволоки на отсутствие царапин, вмятин, трещин, раковин. Пружина сжатия навивается на токарном станке. [3]

Оборудование: верстак, прибор МБС - 9;

Оснастка: микрометр рычажный МВП с ценой деления 0.005 мм, лупа 5-кратного увеличения.

2) Навивка: может быть осуществлена на оправке соответствующего диаметра или на автоматах. Витые цилиндрические пружины навиваются на оправках в холодном состоянии при небольшом объеме производства. Навивка производится на изношенных специально приспособленных станках токарного типа с вращающейся оправкой. При навивке пружин в холодном состоянии диаметр оправки следует выбирать равным, примерно 0,8 -- 0,95 внутреннего диаметра пружины в зависимости от свойств проволоки. Уменьшать диаметр оправки следует потому, что после снятия усилия натяжения проволоки, необходимого при навивке, диаметр пружины увеличивается вследствие других свойств материала. [4]

Оборудование: токарный станок;

Оснастка: оправка, специальное приспособление для поджатия витков.

3) Разрезка на отдельные пружины: навитые на оправке длинные спирали разрезаются на отдельные заготовки. В мелкосерийном производстве это иногда еще делается вручную молотком и зубилом. Более производительным и целесообразным способом является разрубка заготовок штампом на прессе. [4]

Оборудование: молоток и зубило;

4) Шлифование торцов: Концевые нерабочие витки пружин, работающие на сжатие, шлифуются с торцов для образования поверхностей, перпендикулярных оси пружины. При небольшом объеме производства пружин каждая пружина шлифуется на абразивно-заточном станке в две установки, при этом шлифуемые торцы пружины прижимаются к цилиндрической поверхности абразивного круга. Пружины вставляются по одной и шлифуются в приспособлении, удерживаемом в руке. [4]

Оборудование: абразивно-заточный станок для двухстороннего шлифования торцов пружин;

5) Термообработка: Для выбранной проволоки производится закалка с последующим отпуском, с целью получения упругих свойств. Закалка выполняется при 850 °С, с последующим охлаждением в масле. Перед отпуском необходимо удалить масло с поверхности пружин. Для этого их промывают в течение 10 мин. в содовом растворе и сушат в опилках. Отпуск производится с целью повышения упругости пружин и обеспечения постоянства их характеристик. Отпуск осуществляется при 380 °С в течении 30 мин. [3]

Оборудование: вакуумная печь, ванна для охлаждения, ванна с содовым раствором, электропечь.

Оснастка: поддон, противень, клещи.

6) Доводка: в нашем случае будем производить доводку электрополированием. Предварительно осуществляется контроль упругой характеристики, для этого разбраковываем упругую характеристику на две группы (рис. 2).

Группа 1 - нагружая пружину силой попадаем в заданный интервал 15%, следовательно доводка не требуется.

Группа 2 - нагружая пружину силой попадаем в интервал от 15% до 33%, следовательно, доводка требуется.

Для второй группы применяем доводку электрополированием: пружина полируется в течение определенного времени, полученного экспериментально, до тех пор, пока не будет достигнута заданная характеристика.

Оборудования: верстак, нагрузочный стенд, ванна с электролитом. [2]

Оснастка: тара, электроды.



Рисунок 2

7) Защитное покрытие: для стали выбранного диаметра d=1,1 мм применимо химическое оксидирование с масляной пропиткой. Оксидирование не вызывает хрупкости и изменения других механических свойств. Проводится в ванне с раствором каустической соды 650-700 г/л, натриевая селитра 200-250 г/л, нитрат натрия 50-70 г/л при T=135-145 °C в течение 30-60 мин. [3]

Оборудование: немеханизированная ванна.

Оснастка: поддон.

8) Стабилизация: выполняется в ТП с целью обеспечения постоянства упругой характеристики во времени и предупреждения остаточных напряжений. Выполняется различными способами:

· нагрев до определенной температуры и выдержка при этой температуре;

· нагружение пружины на 20% больше рабочей и выдержка в термостате (заневоливание);

· циклическое нагружение и разгружение пружины по заданному циклу.

Будем использовать первые два способа. Рабочая сила P=13,3 Н. В процессе стабилизации нагружаем пружину силой, большей рабочей на 20%, P=15,9 Н, выдерживаем в этом состоянии в течение 2-х часов при T=55?С (температура эксплуатации 40?С), разгружаем. Повторно нагружаем силой P=14,6 Н (большей на 10% рабочей), выдерживаем в этом состоянии в течение 2-х часов при T=45?С. [3]

Оборудование: термостат, нагрузочный стенд.

Оснастка: нагрузочное оборудование, динамометр.

9) Выходной контроль: производится для проверки упругости и геометрических форм пружины, а также для отбора деталей. Пружины после изготовления подвергают техническому контролю и испытаниям, основными из которых являются:

· технический осмотр и проверка размеров;

· испытания под рабочей нагрузкой со снятием характеристики зависимости между деформацией и силой;

· испытания динамические и длительной нагрузкой.

Геометрические размеры диаметра проволоки, внутреннего и наружного диаметров пружин измер...