Совершенствование конструкции и повышение требований к качеству и надежности работы деталей узлов и агрегатов космических летательных аппаратов

                                       ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование конструкции и повышение требований к качеству и надежности работы деталей узлов и агрегатов космических летательных аппаратов связано с интенсификацией производства на основе широкого использования прогрессивных технологий и средств автоматизации и механизации. В производстве ПУ и ЭУ используется комплекс различных технологических процессов, обеспечивающих получение заготовок, изготовление деталей, сборку, испытание и упаковку изделий. Среди всех видов технологических процессов наиболее сложными и трудоемкими являются технологические процессы механической обработки заготовок. Это объясняется тем, что детали имеют малую жесткость и изготавливаются из труднообрабатываемых материалов. К точности геометрических параметров и качеству обрабатываемых поверхностей этих деталей предъявляются высокие требования.

1. Назначение и условия работы

Деталь, для которой проектируется технологический процесс ее изготовления, представляет собой центральный электрод в импульсном плазменном движителе. Электрод закреплен в корпусе конденсатора неподвижно с помощью электронно-дуговой сварки.  ЭРДУ, в которую входит электрод, запускается в космос. ЭРДУ существует в космосе 5 лет.

Проанализировав назначение детали, видно, что деталь работает в особых условиях:

- агрессивные среды;

- пониженные температуры;

-повышенная сублимация материала.

Главным условием при выборе материала является материал из коррозионно-стойкого и жаропрочного материала. Особые требования точности, шероховатости и взаимности расположения, к поверхностям, которые непосредственно соприкасаются и поверхностям, где привязывается пробойное напряжение.

2. Анализ технологичности детали

Оценка технологичности производится по качественным и по количественным показателям.

Данная деталь вполне является технологичной. Она представляет собой цилиндр с отверстиями разного диаметра, который с учетом типа производства целесообразно обрабатывать на токарно-винторезном и шлифовальном станке. Отношение длины детали к диаметру наружной поверхности , что обеспечит достаточную и необходимую жесткость при обработке в трехкулачковом патроне. Деталь не имеет фасонных поверхностей и поэтому не требует для обработки специальных инструментов и/или станочных приспособлений.

Наиболее точная поверхность детали – наружная цилиндрическая поверхность – выполняется по 7-му квалитету точности, так как к этой поверхности привязывается пробойное напряжение. Эта поверхность будет наиболее подвержена износу, ее необходимо упрочнить методами термообработки. Производить избирательную термообработку не целесообразно с точки зрения затрат финансов и времени на изготовление специального приспособления, поэтому будет произведена общая обработка всей детали – закалка в растворе 55% KCl + 45% NaCl при температуре , отпуск с охлаждением на воздухе при температуре  и очистка пескоструйным аппаратом.

Шероховатость большинства поверхностей детали Ra 6,3 и Ra 0,63.

Количественными показателями при оценке технологичности детали могут служить следующие коэффициенты:

Т_ср – средний квалитет точности обработки изделия;

К_т – коэффициент точности;

К_ш – коэффициент шероховатости.

1. Средний квалитет точности обработки:

 , где ni – число размеров соответствующего квалитета;

Т – квалитет точности конструкции.

 .

2. Коэффициент точности:

 .

Так как [К_т] = 0,9, то по критерию точности [К_т]  > 0,8 деталь технологична.

3. Коэффициент шероховатости:

;

.

 .

 .

Так как [К_ш] = 0,18, то по критерию шероховатости [К_ш]  < 0,32 деталь технологична.

3. Материал детали и его свойства

Электрод изготавливается из стали марки Х18Н10Т. Эта сталь конструкционная криогенная со средним содержанием углерода 0,12%, повышенным содержанием хрома(17-19%), никеля(9-11%) и титана(0,8%), коррозионно-стойкая, жаропрочная аустенитного класса, обладает высокой прочностью при воздействии низких температур. Применяется для изготовления различных деталей, работающих в агрессивных средах и при пониженных  температурах. По технологическим свойствам сталь характеризуется  обрабатываемостью резанием при закалке и отпуске, низкой свариваемостью.

Химический состав:

-  Кремний (Si), до 0,8%;

-  Марганец (Mn), до 2%;

-  Медь (Cu), до 0,3%;

-  Никель(Ni) (9 ÷ 11)%;

-  Сера (S), до 0,02%;

-  Титан (Тi) до 0,8%;

-  Углерод (C) , до  0,12%;

-  Фосфор (P), до 0,035%;

-  Хром (Cr) (17,0 ÷ 19,0)%.

-  Остальное железо (Fe)

Механические свойства:

-  Предел прочности:  МПа;

-  Предел текучести:  МПа;

-  Температура закалки: (1020÷1100)⁰С;

-  Охлаждающая среда – воздух;

-  Температура отпуска: (620÷660)⁰С;

-  Поперечное сужение: y = 55%;

-  Удлинение: d₅  = 40%.

4. Выбор вида исходной заготовки и метода ее получения

Учитывая назначение и условия работы детали, ее конфигурацию, свойства материала и тип производства (мелкосерийное) целесообразно выбрать в качестве заготовки сортовой прокат – пруток по ГОСТ 7417-75 изготовленный по 14-му квалитету точности. Такой выбор позволит исключить обдирочную операцию, выполнять которую не эффективно с экономической точки зрения для данного типа производства. Не целесообразно получать заготовку методом штамповки (не выгодно изготавливать матрицу, пуансон и покупать станок для мелкосерийного производства) и литьем (этим методом мы получаем крупнозернистую структуру: микротрещины, раковины, шлаковые включения).

5 Проектирование планов обработки основных поверхностей детали

Число переходов, необходимое для обработки каждой из поверхностей детали, и их состав по применяемым методам обработки определяются соотношением характеристик точности размеров, формы и шероховатости одноименных поверхностей исходной заготовки и готовой детали.

Число переходов, необходимое для обеспечения заданной точности размера, определяется по формуле:

,                                                           (5.2)

где Т_заг и Т_дет – допуск технологического размера заготовки и детали соответственно.