XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Актуальность

Реверсивный инжиниринг – это процесс копирования изделия по готовому образцу. Подразумевает воссоздание конструкторской документации, по которой в дальнейшем можно изготовить аналогичное изделие, но зачастую без прямого копирования [1].

Применяется обычно в том случае, если создатель оригинального объекта не предоставил информации о структуре и способе создания (производства) объекта. Правообладатели таких объектов могут заявить, что проведение обратной разработки или использование её результатов нарушает их исключительное право по закону об авторском праве и патентному законодательству.

 Реверс-инжиниринг детали – это снятие размеров ручным способом или с помощью 3d-сканирования, создание 3d модели и разработка чертежа. Реверс изделия – творческий процесс, предполагающий, кроме реверса всех деталей изделия, также понимание технологий, принципа механизма, использование конструкторской смекалки, опыта, умения соединить все части механизма так, чтобы достичь заданных характеристик работы изделия.
Стоимость реверс-инжиниринга зависит от сложности изделия и наличия исходных данных.

В данной работе осуществлен реверс-инжиниринг валика, предназначенного для закрепления на нем мерного ролика уровнемера сыпучих и кусковых материалов лотового типа.

Содержание

Реинжиниринг детали «Вал»

Снимок детали

Эскиз детали с необходимым и достаточным количеством видов, разрезов и сечений с нанесёнными размерными линиями

Измерение размеров

Определение класса детали по классификатору ЕСКД с подробной расшифровкой и видом представителя детали данной группы

Служебное назначение детали

Шероховатость поверхностей путем сравнения с эталонами шероховатости

Определение материала

Определение вида покрытия и его назначение

Твердость материала. Вид термической обработки

Оформление рабочего чертежа детали в соответствии с требованиями ГОСТ

Проектирование технологического процесса изготовления вала ФЮРА 715500-021

Оценка детали на технологичность

Обоснование выбора технологического процесса изготовления детали

Выбор размеров исходного полуфабриката с учетом требований точности и качества поверхности на максимальный размер детали с учетом припуска на обработку

Расчет потребности полуфабриката на всю программу выпуска

Выбор станка, инструмента, приспособлений для выполнения технологического процесса. Определение профессии рабочих для выполнения технологического процесса

Операции технологического процесса изготовления вала ФЮРА 715500-021

Реинжиниринг детали «Вал»

Снимок детали

Эскиз детали с необходимым и достаточным количеством видов, разрезов и сечений с нанесёнными размерными линиями

Измерение размеров

Размеры измерили с помощью штангенциркуля ГОСТ 166-89. Данный штангенциркуль дает точность до сотых (0,01).

Определение класса детали по классификатору ЕСКД с подробной расшифровкой и видом представителя детали данной группы

Код классификатора ЕСКД: 715500

71 – Детали, тела вращения типа колец, дисков, шкивов, блоков, стержней, втулок, стаканов, колонок, валов, осей, штоков, шпинделей и др.;

715 – С L свыше 2 D с наружной поверхностью цилиндрической;

7155 – Без закрытых уступов, ступенчатой, с наружной резьбой.

Служебное назначение детали

Данный вал служит для закрепления на нем мерного ролика уровнемера лотового типа.

Шероховатость поверхностей путем сравнения с эталонами шероховатости

Шероховатость поверхностей была определена путем сравнения с эталонами шероховатости. Были выбраны шероховатости и , которых можно добиться с помощью тонкого и чистового точения поверхностей вала.

Определение материала

Данная деталь может быть изготавлена из стали 40Х ГОСТ 4543-71, прутка диаметром 14 мм ГОСТ 7417-75.

Из легированной конструкционной стали 40Х изготавливают оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Среднее содержание углерода в стали 40Х равно 0,4%. Буква Х в наименовании указывает среднее содержания хрома до 1,5%.

Свойства материала:

Удельный вес: 7820 кг/м³;

Твердость: HB 10^-1 = 217 МПа;

Температура ковки: начала 1250°С, конца 800°С;

Предел текучести σ_т – 785 Н/мм².

Материалы-заменители: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР (по ГОСТ 4543-2016).

Определение вида покрытия и его назначение

Покрытие детали – химическое оксидирование (черный цвет).

Химическое оксидирование производят в растворах щелочей, к которым добавлены азотнокислые и азотистокислые соли щелочных металлов. Для этой цели используют растворы следующего состава: едкого натра 750 г на 1 л, азотнокислого натрия 225 г на 1 л и азотистокислого натрия 60 г на 1 л. Приготовленный таким образом раствор нагревают до температуры 140 ºС и погружают в него предварительно обработанные (очищенные от загрязнений и жира) изделия. Через 90 мин изделие приобретает красивый черный цвет. Такая пленка будет плотной и блестящей.

Химическое оксидирование металлических деталей предназначается для создания на поверхности деталей антикоррозионного покрытия и усиления декоративности покрытия.

Твердость материала. Вид термической обработки

Во многих случаях термическая обработка позволяет существенно повысить эксплуатационные качества металла. Термическая обработка стали 40Х проводится с учетом особенностей структуры. Рекомендации по выполнению подобной процедуры следующие:

Закалка стали 40Х проводится в масляной среде. Это позволяет существенно повысить качество поверхностного слоя структуры.

Проводимая закалка 40Х проводится с последующим охлаждением заготовки. Для этого может применяться обычная воздушная или масляная среда. Масло позволяет существенно повысить качество получаемого изделия, в то время как на воздухе охлаждение происходит при больших размерах. Применение водной среды может привести к появлению окалины и других дефектов.

Обязательно проводится отпуск, который позволяет снизить внутренние напряжения. Отпуск проводится в масле или на воздухе.

Термообработка стали 40Х проводится в зависимости от нагрузок, на которые рассчитаны изделий. Расчет проводится в зависимости от трех критических точек. Закалка проводится при температуре 860 градусов Цельсия. Показатель часового интервала составляет 4 часа. Отпуск на воздухе может проводиться при температуре 200 градусов Целься, при применении масляной ванны показатель повышается до 500 градусов Цельсия.

При правильном проведении термической обработки твердость после закалки составляет около 217 HB. При этом внутренние напряжения существенно снижаются, за счет чего существенно продлевается срок эксплуатации получаемого изделия.

О формление рабочего чертежа детали в соответствии с требованиями ГОСТ

Проектирование технологического процесса изготовления вала

Оценка детали на технологичность

Анализ изделия на технологичность конструкции [2] нужен для того, чтобы определить возможность получения заготовок прогрессивными методами и применить эти методы для обработки и сборки, контроля и испытаний, использовать типовые технологические процессы и их механизацию и автоматизацию, выявить удобство изделия в эксплуатации и его технического обслуживания, повысить долговечность и обеспечить надежность в работе, сократить трудоемкость ремонтов, обеспечить транспортабельность и требования техники безопасности.

В ходе анализа данной детали на технологичность конструкции были получены следующие выводы:

Некоторые конструкторские базы могут быть использованы как измерительные и технологические. Это позволит повысить точность изготовления за счет уменьшения погрешностей базирования;

Поверхности детали являются однотипными, что позволяет уменьшить число операций, переходов, оснастки и оборудования для их обработки;

Простановка размеров позволяет обеспечить точность функциональных параметров деталей и методов их достижения;

Возможно использование метода получения заготовок, обеспечивающего ряд поверхностей с точностью и шероховатостью, не требующих дальнейшей обработки;

Возможно применение высокопроизводительных процессов, позволяющих снизить трудоемкость и стоимость обработки;

Обеспечена четкая принадлежность конструкции детали к определенной классификационной группе, на представителя которой составлен типовой технологический процесс, что позволит сократить технологическую подготовку производства и использовать наиболее производительное оборудование и технологическую оснастку;

Возможна групповая обработка деталей.

Таким образом, можно сделать вывод, что данная деталь обладает высокой технологичностью.

Обоснование выбора технологического процесса изготовления детали

В ходе анализа различной литературы был найден подходящий прототип технологического процесса изготовления вала [3]. В отличие от вала, рассматриваемого в учебнике, данный вал не имеет зубчатого колеса, его конструкция проще. Валы имеют одинаковые поверхности.

Выбор размеров исходного полуфабриката с учетом требований точности и качества поверхности на максимальный размер детали с учетом припуска на обработку

Деталь изготавливается из прутка диаметром 14 мм ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Требования точности и качества поверхности на максимальный размер детали не предъявляются, что позволить сократить расход материала.

Расчет потребности полуфабриката на всю программу выпуска

Расчет потребности полуфабриката на всю программу выпуска производится по формуле:

где l_з – длина заготовки.

Выбор станка, инструмента, приспособлений для выполнения технологического процесса. Определение профессии рабочих для выполнения технологического процесса

Для изготовления данной детали потребуется токарный станок продольного точения особо высокой точности (например, моделей 11Т16А или 1М10ДА), камерная печь модели СНОЛ 12/12 для закалки и отпуска детали, индикатор часового типа модели ИЧ-10 для проверки диаметров на биение, гальваническая ванна для химического оксидирования детали.

Использовать резцы проходные отогнутые ГОСТ 18868-73.

Использовать плашку для нарезания резьбы ГОСТ 9740-71, М4×0,7.

Использовать резцы из кубического нитрида бора ГОСТ 32406-2013 для тонкого точения поверхностей.

Использовать шкурку шлифовальную бумажную ГОСТ 6456-82 для зачистки заусенцев, полировальную пасту ГОСТ 27595-88 для полирования цапф и торцов детали.

Допуск до работы токаря не ниже 3-его разряда, гальваника не ниже 3-его разряда, термиста начиная со 2-ого разряда.

Операции технологического процесса изготовления вала ФЮРА 715500-021

Заготовительная

Обточить у прутка фаски с двух сторон

Подготовительная

Промыть и протереть пруток

Подготовить рабочее место

Автоматная

Подать заготовки до упора

Обточить поверхность 4

Обточить поверхность 2

Обточить поверхность 6

Обточить поверхность 5

Врезание до поверхности 7

3.6(a) Нарезать резьбу 15

Обточить поверхность 7

Врезание до поверхности 8

Обточить поверхность 8

Врезание до поверхности 3

Обточить поверхность 3

Отрезать деталь с одновременной проточкой фаски 13 на конце следующей детали

Токарная

Установить деталь, базируясь по диаметру Ø8

Подрезать торец 11 с одновременным снятием фаски 14

Слесарная

Зачистить заусенцы со стороны выхода фрезы с помощью бумажной шлифовальной шкурки

Моечная

Промыть и просушить деталь

Контрольная

Проверить основные параметры вала

Термическая

Закалить и отпустить до твердости HRC 42. Окалина не допускается. Закалка с 860°С в масле, отпуск при 400°С, охлаждение в воде или в масле.

Обезжирить путем окунания в раствор кальцинированной соды, едкого натра и тринатрия фосфата

Контрольная

Проверить биение всех диаметров, используя индикатор часового типа модели ИЧ-10

Полировальная

Полировать цапфы и торцы при помощи полировальной пасты

Моечная

Промыть и просушить деталь

Гальваническая

Произвести гальваническое покрытие в соответствии с требованиями чертежа

Контрольная

Произвести полный контроль

Маршрутная и операционная карты технологического процесса изготовления валика приведены в приложении.

Литература

http://glavconstructor.ru/services/revers-engineering/

Технология приборостроения: учебное пособие / А. Н. Гормаков; Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во ТПУ, 1999. — 240 с.

Справочниктехнолога-приборостроителя. В двух томах. Том 2.

Под общ. ред. П.В. Сыроватченко. Том под ред. Е.А. Скороходова. М. Машиностроение. 1980г. 463 с., [Электронный ресурс]. URL: https://lib-bkm.ru/load/11-1-0-504/ (дата посещения: 30.01.2020).

Приложение

Код для цитирования: Скопировать