Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Кафедра «Технология машиностроения»

Выпускная квалификационная работа бакалавра

по теме

«Технологический процесс изготовления вентилятора»

Расчётно-пояснительная записка

Студент Литвинов И.В. Группа МТ3-81

Руководитель проекта Боярская Р.В.

2015

Содержание

Содержание 2

Часть 1 4

1.1 Назначение узла. Анализ технических требования на сборку, выявление основных технологических задач, разработка схем контроля по основным параметрам. 4

1.2. Анализ технологичности конструкции: качественные и количественные критерии оценки технологичности конструкции, выводы. 5

1.3. Расчёт размерных цепей с выбором метода достижения точности сборки. 6

1.4. Разработка и обоснование технологической схемы общей сборки узла. 6

1.5. Разработка технологического процесса сборки с выбором оборудования, инструментов, техническим нормированием времени и определением суммарной трудоёмкости сборки узла. 7

1.6. Разработка эскизов сборки элемента узла. 7

Выводы 7

Литература 8

Часть 2 9

2.1 Назначение детали в узле, анализ технических требований чертежа детали, выявление основных технологических задач, разработка схем контроля по основным параметрам точности. 9

2.2 Отработка конструкции на технологичность для заданного типа производства. 10

2.3 Обоснование выбора материала детали: критерии выбора, условия эксплуатации, возможные варианты материала 11

2.4. Выбор и обоснование метода получения заготовки: критерии выбора, схематическое изображение заготовки с припусками. 12

2.5 Маршруты обработки основных поверхностей детали, их обоснование. 13

2.6 Выбор баз и анализ схем базирования для нескольких операций. 14

2.7 Разработка маршрута изготовления детали для заданного типа производства с выбором технологического оборудования, инструментов, средств контроля 15

2.8 Разработка технологических наладок для операций с выбором режущих инструментов, обоснованием и расчётом режимов обработки и припусков. 16

2.9 Точностные расчёты по разработанным операциям маршрута изготовления детали. 17

Выводы 18

Литература 19

Часть 3 20

3.1 Анализ принимаемых решений при выполнении технологической части работы и постановка задачи исследования 20

3.2 Обзор технологических методов обеспечения качества изделий для выполнения задачи исследования 20

3.3 Выбор метода и средств технологического оснащения для решения задачи исследования 22

Выводы 24

Литература 25

Часть 1

1.1 Назначение узла. Анализ технических требования на сборку, выявление основных технологических задач, разработка схем контроля по основным параметрам.

Назначение изделия «Вентилятор» - охлаждение компьютерных плат потоком воздуха.

Изделие состоит из статора 1, ротора 2, заглушек 5, кольца 6, крышки 3. К катушке, закреплённой клеевым соединением на внутренней поверхности статора, поступает электрический ток по проводу. Возникает магнитное поле, заставляющее вращаться ротор 2, установленный на вал Ø3fg5, который, в свою очередь, установлен в подшипниках. Вследствие вращения ротора, возникает воздушный поток, охлаждающий компьютерную плату для предотвращения перегрева оборудования. Кольцо 6 служит компенсаторным кольцом для замыкания размерной цепи (точность сборки изделия достигается методом пригонки), залитые герметиком заглушки 5 предохраняют подшипниковые узлы от попадания пыли, крышка 3 осуществляет силовое замыкание конструкции и соединяется с корпусом при помощи резьбового соединения винтами 8. Отверстия Ø3,5H12 необходимы для установки вентилятора на направляющие на плате для придания необходимого направления воздушному потоку.

Согласно техническим требованиям, необходимо обеспечить осевой люфт ротора в пределах 0,02..0,04 мкм путём доработки торцев компенсаторного кольца 6. Это необходимо для компенсации осевых нагрузок ротора изделия. Люфт проверяется при помощи специального приспособления, состоящего из щупа, подводящегося к ротору, и часового индикатора., соединённого с щупом. Крайне высокая точность вала Ø3fg5 необходима для надёжной и долговечной работы вентилятора, так как частота вращения вала способна достигать 10 000 об/мин, что способно вызвать значительные нагрузки для небольшого размера деталей, составляющих изделие, что может привести к их преждевременному износу или отказу изделия. Точность достигается путём отделочной обработки вала методом суперфиниширования и проверяется микрометром.

1.2. Анализ технологичности конструкции: качественные и количественные критерии оценки технологичности конструкции, выводы.

Достоинства технологичности изделия:

1. Сборка изделия осуществляется из 3 готовых узлов и 7 мелких деталей.

2. Соблюдается принцип совмещения баз.

3. Сборка изделия не требует каких-либо приспособлений.

4. Не требуется доработка изделия в сборе.

5. Конструктивные особенности и размеры детали допускают применение средств механизации и автоматизации.

6. Масса изделия и его узлов не требует применения грузоподъёмных механизмов на промежуточных операциях сборки.

7. Узел имеет удобный доступ к местам контроля и не требует высокой квалификации исполнителей сборки и контроля.

Количественные показатели технологичности сборки:

Коэффициент сборности:

Ксб=Е/(E+D)=3/(3+7)=0,33

Коэффициент унификации:

Кун=(Дун+СЕун)/(Д+СЕ)=4/6=0,66

Делаем вывод, что деталь достаточно технологична для серийного производства.

1.3. Расчёт размерных цепей с выбором метода достижения точности сборки.

Точность изделия достигается методом пригонки: подшлифовывается компенсаторное кольцо 6, являющееся замыкающим элементом размерной цепи. С его же помощью регулируется осевой люфт ротора.

1.4. Разработка и обоснование технологической схемы общей сборки узла.

Изделие собирается из 3 узлов и 7 деталей.

Узел «Статор в сборе» содержит в себе обмотку статора 1, втулку 4, включающую проводник, подводящий к ней ток, а так же подшипник 6, в который устанавливается впоследствии вал ротора. Обмотка выполнена из клиньев и проволоки и закреплена клеевым соединением на внутренней поверхности корпуса 3. Обмотка статора создаёт магнитное поле, из-за воздействия которого начинает вращаться следующий узел,

«Ротор в сборе» содержит в себе «Вал в сборе» 2, на который установлены подшипники 4, на которые установлена втулка 2, на которую посадкой с натягом установлен ротор, в который вклеена обмотка ротора. Под воздействием магнитного поля ротор 1 начинает вращаться. Так как он обладает винтовыми лопатками, его вращение создаёт поток воздуха, охлаждающий платы. Вал имеет особую форму, включающую буртик для осевой фиксации подшипников.

Узел «Крышка в сборе» состоит из крышки 1 и установленного в неё на посадочную поверхность подшипника 3, в который устанавливается цапфа вала. Крышка закрывает корпус изделия.

Деталями же являются крепёжные изделия 8, компенсаторное кольцо 6, а также заглушки 5, предотвращающие попадание грязи в подшипники вала. Заглушки заливают герметиком, крепёжные детали стопорят.

См. прил. 1

1.5. Разработка технологического процесса сборки с выбором оборудования, инструментов, техническим нормированием времени и определением суммарной трудоёмкости сборки узла.

Необходим сборочный стол, слесарно-сборочный инструмент для сборки изделия, включая подгонку и завинчивание крепёжных деталей, шприц для заливки герметика, ванночки для промывки детали, сетка, приспособления для контроля осевого люфта ротора, динамометр и индикатор, а так же краска для гравировки и инструменты для гравировки.

См. прил. 2

1.6. Разработка эскизов сборки элемента узла.

Сборочные соединения представлены клеевыми соединениями, соединениями с натягом и резьбовыми соединениями. Резьбовые соединения собираются с помощью отвёртки, клеевые соединения и соединения с натягом так же осуществляются вручную (соединения с натягом выполняются пальцем руки).

См. прил. 3

Выводы

Исходя из заданных условий был составлен технологический процесс сборки изделия, отвечающий данным техническим требованиям и позволяющий эффективно организовать серийное производство изделия «Вентилятор».

Литература

1) Технология машиностроения: учебник для вузов: в 2 т. / Бурцев В. М., Васильев А. С., Дальский А. М. [и др.]; ред. Дальский А. М. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. - ISBN 5-7038-1283-6. Т. 1 / общ. ред. Дальский А. М. - 1998. - 562 с. - ISBN 5-7038-1284-4.

2) Технология машиностроения: учебник для вузов: в 2 т. / Бурцев В. М., Васильев А. С., Дальский А. М. [и др.]; ред. Дальский А. М. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. - ISBN 5-7038-1283-6. Т. 2: Производство машин. - 1998. - 639 с.: ил. - Библиогр.: с. 633-634. - ISBN 5-7038-1285-2.

Часть 2

2.1 Назначение детали в узле, анализ технических требований чертежа детали, выявление основных технологических задач, разработка схем контроля по основным параметрам точности.

Назначение детали «Корпус» – содержать в себе рабочие элементы изделия с целью обеспечения функционирования механизма. Деталь «Корпус» представляет собой тонкостенное тело вращения класса дисков (L/D≈1/2), содержит фасонные поверхности и обладает прямоугольными выступами, оснащёнными отверстиями 4отв. Ø3,5H12 для установки изделия в сборочной единице. Корпус обладает двумя цилиндрическими установочными поверхностями – поверхностью Ø10H6, предназначенной для установки в неё подшипника ротора, и поверхностью Ø , предназначенной для установки в неё обмотки статора, а также рядом посадочных поверхностей, изображённых на виде М: они служат для установки резинового изоляционного кожуха проводки. Фасонные поверхности предназначены для правильного направления воздушных потоков. На детали гравируется надпись «ПОТОК». Имеются 4 резьбовых отверстия М2, служащих для крепления к корпусу его крышки. Самая точная поверхность корпуса – поверхность Ø10H6, в которую устанавливаются подшипники. Самый точный допуск – допуск непостоянства диаметра А (в поперечном и продольном сечениях) -0,003 мкм. Допуски формы и расположения поверхностей представлены допусками соосности и торцевого биения. Допуски соосности необходимы для точного позиционирования вала в отверстии, для исключения разбалансировки, биений, что очень важно для данного изделия ввиду его способности развивать частоту вращения вала до 10 000 об/мин. Допуски торцевого биения необходимы для точной установки подшипниковых узлов и устанавливаемых в корпус деталей в необходимом осевом положении. Допуски торцевого биения на прямоугольные выступы необходимы для точной установки изделия на направляющие. Материал детали – дюралюминий Д16[1]. Точность допусков достигается путём соблюдения принципа совмещения баз и обработкой на станке с ЧПУ с высокой жёсткостью технологической системы.

2.2 Отработка конструкции на технологичность для заданного типа производства.

1. Деталь небольших размеров, дистанции мехобработки невелики. КИМ предварительно определим средним для метода ГОШ при среднесерийном производстве - 0,55.

2. Большая часть детали тонкостенна, что не обеспечивает необходимую жёсткость. Однако, существует жёсткая часть детали (Ø50h8), за которую деталь можно закреплять.

3. Деталь является телом вращения, что обеспечивает удобные базовые поверхности и упрощает мехобработку. Однако, имеются фасонные и плоские поверхности.

4. Деталь является изделием высокой точности, что увеличивает количество и качество мехобработки.

5. Отсутствие фасок и канавок для выхода инструмента.

6. Размеры не приведены к размерам из рядов предпочтительных чисел по ГОСТ 8032-84, что усложняет процесс обработки деталей и требует особых инструментов.

7. Дюраль требует анодного оксидирования для защиты от коррозии, что удорожает производство.

Деталь в целом технологична, но есть недостатки.

2.3 Обоснование выбора материала детали: критерии выбора, условия эксплуатации, возможные варианты материала

Дюралюминий — основной конструкционный материал в авиации и космонавтике, а также в других областях машиностроения с высокими требованиями к весовой отдаче.