Размещено на http://www.allbest.ru/

8

Введение

Жизнь современного человека немыслима без машин, оказывающих ему помощь в труде, в перемещении на дальние и близкие расстояния, способствующих удовлетворению его материальных и духовных запросов. В жизни человека машина служит средством, с помощью которого выполняется тот или иной технологический процесс, дающий ему необходимые материальные или культурные блага. Таким образом, любая машина создаётся для осуществления определённого технологического процесса, в результате выполнения которого получается полезная для человека продукция.

Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при производстве освоенной продукции. В обоих случаях эти потребности могут быть удовлетворены только с помощью новых технологических процессов и новых машин, необходимых для их выполнения. Следовательно, стимулом к созданию новой машины всегда является новый технологический процесс, возможность осуществления которого, однако, зависит от уровня научного и технического развития человеческого общества.

Машина может быть полезна, если она обладает надлежащим качеством. Совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением, называют качеством. Некачественные машины не могут принести пользы. Наоборот, они наносят ущерб, так как труд, вложенный в их создание, частично или даже полностью оказывается затраченным напрасно.

Опыт показывает, что достигнуть высокого уровня качества можно лишь при условии проведения системы научных, технических и организационных мероприятий по управлению качеством продукции на всех стадиях жизненного цикла. Но для того, чтобы управлять качеством, прежде всего, необходимо уметь это качество оценить.

Контроль и испытания являются составными частями системы управления, только они могут быть источниками обратной информации, которая необходима для стабилизации процесса. Поэтому в системах управления качеством продукции и управления технологическим процессом, рациональная организация и квалифицированное осуществление контроля и испытаний на производстве является задачей первостепенной важности.

Целью курсового проекта является спроектировать технологический процесс изготовления редуктора цилиндрического соосного высокого качества, а также разработать качественный и экономически выгодный процесс изготовления зубчатого колеса на промежуточном валу.

В связи с поставленной целью обозначим задачи:

- выявление служебное назначение и описание работы редуктора цилиндрического соосного;

- анализ показателей качества изделия;

- выявление размерных связей и связей свойств материалов, обеспечивающих заданные показатели качества изделия;

- выбор и обоснование метода достижения точности и свойств материалов изделий;

- проектирование технологического процесса сборки;

- выбор вида и формы организации процесса сборки;

-проектирование процесса изготовления зубчатого колеса на промежуточном валу.

Объектом данного курсового проекта является редуктор цилиндрический соосный. Предметом курсового проекта является управление качеством технологического процесса изготовления редуктора цилиндрического соосного, а также разработка процесса обработки зубчатого колеса на промежуточном валу.

1. Служебное назначение и описание его работы редуктора цилиндрического соосного

редуктор соосный вал

Редуктор предназначен для привода различных исполнительных механизмов машин. Как правило, редуктор понижает частоту вращения приводного двигателя, при этом повышая момент силы.

Редуктор с соосным расположением входного и выходного валов применяют в тех случаях, когда оси валов двигателя и рабочей машины целесообразно расположить на одной линии.

Редуктор должен эксплуатироваться в закрытых помещениях, так как у него есть открытые резьбовые поверхности на крепежных деталях, есть отдушина в крышке, есть щуп который ввертывается.

Движение от электродвигателя передается на быстроходный вал при помощи муфты. Быстроходный вал представляет собой цилиндрическую косозубую вал-шестерню, которая приводит во вращение колесо, сидящее на промежуточном валу. На промежуточном валу нарезан зубчатый венец, зубья которого зацепляются с зубчатым колесом. Зубчатое колесо сидит на тихоходном валу движение, от которого передается на рабочую машину. Так как все зубчатые колеса находящееся в редукторе косозубые, то все валы установлены на конических роликовых подшипниках. Подшипниковые узлы закрыты крышками, например, левый подшипник быстроходного вала находится в отверстии, где закрыт крышкой и через дистанционную втулку воспринимает предварительное осевое усилие.

В крышке для уплотнения крышки с валом установлена резинометаллическая манжета. Правый конец вала, находящийся в таком же подшипнике, который входит в промежуточную опору, установленную в приливе корпуса редуктора.

Промежуточный вал также смонтирован в конических подшипниках, с двух сторон закрыт глухими крышками, так как валы не выходят наружу, а работают для передачи движения от быстроходного вала к тихоходному внутри корпуса.

Редуктор предназначен работать с жидким смазочным маслом, заливаемым в корпус, имеется маслоуказатель.

Полости отверстий, в которых установлены подшипники, открыты изнутри, для того чтобы смазочное масло попадало на подшипники.

Масло заливается, так чтобы большие зубчатые колеса погружались в него и при вращении разбрызгивали масло. Таким образом, масло попадает на подшипники, зубья зубчатых колес.

Технические характеристики редуктора цилиндрического соосного:

1. Мощность Р₁= 5,5 кВт;

2. Количество оборотов п_вых = 102,3 мин ^-1;

3. Момент на выходном валу Т_вых=480 Н*м;

Первая ступень

4. Передаточное отношение первой цилиндрической пары U_цил1=3,81;

5. Число зубьев шестерни z₁=16; z₂=61;

6. Модуль зубчатого колеса m_п=2,5 мм;

Вторая ступень

7. Передаточное отношение второй цилиндрической пары U_цил2=2,44;

8. Число зубьев шестерни z₁=16; z₂=39;

9. Модуль зубчатого колеса m_п=3,5 мм;

10.Осевой люфт в подшипниках:

- входного вала - 0,04…0,05 мм;

- промежуточного вала - 0,05…0,06 мм;

- выходного вала - 0,06…0,07 мм.

11. Объем масляной ванны 5,2 л;

12. Допускаемая радиальная нагрузка консольных участков валов: входного - 6600 Н; выходного - 8100 Н;

13. Плечо приложения консольной нагрузки - половина длины посадочного места.

Редуктор цилиндрический соосный двухступенчатый двухпоточный целесообразно применять, когда требуется передавать большие нагрузки при средних габаритах редуктора по высоте и ширине.

Двухступенчатый двухпоточный редуктор применяется в приводах крупных цементных мельниц, шахтных подъемников, черпаковых устройств драг, в прокатном оборудовании.

В двухступенчатых двухпоточных передачах возможно уменьшение размеров зубчатых передач, а также снижение величины модуля передачи, что позволяет повысить точность изготовления, улучшить распределения нагрузки по ширине зубчатого венца и соответственно увеличить передаваемый крутящийся момент.

Регулировка осевого зазора в подшипниках осуществляется жестяными прокладками, установленными между торцами корпуса и крышками. Конические однорядные роликоподшипники, расположенные на стойке, смазываются маслом, которое снимается скребком с торцевой поверхности колеса второй ступени передачи и направляется по желобу, через канавку в верхней части крышки к подшипникам.

Поверхности соединения «корпус - крышка» перед сборкой покрыть уплотнительной пастой типа герметик.

После сборки валы редуктора должны проворачиваться свободно, без стуков и заедания. Редуктор обкатывают по 10 - 15 мин на всех режимах нагрузки.

Преимущество редуктора цилиндрического соосного двухступенчатого двухпоточного является их симметричная конструкция относительно оси приводимой машины. Редукторы данного типа приводятся в движение от одного или двух двигателей.

2. Анализ показателей качества редуктора цилиндрического соосного

Номенклатура показателей качества редукторов, обозначение и характеризуемые свойства приведены в ГОСТ 4.124-84 «Система показателей качества продукции. Редукторы, мотор-редукторы, вариаторы. Номенклатура показателей». В таблице 1 приведены показатели качества, применяемые для редуктора цилиндрического соосного.

Таблица 1 - Показатели качества редуктора цилиндрического соосного

Наименование показателя	Обозначение показателя	Наименование характеризуемого свойства
1. Показатели назначения
1.1. Классификационные показатели
1.1.1. Номинальная частота вращения входного вала, с?, (об/мин)	nвх. ном	-
1.1.2. Номинальная частота вращения выходного вала, с?, (об/мин)	nвых. ном	-
1.1.3. Передаточное число	U	-
1.2. Функциональные показатели и показатели технической эффективности
1.2.1. Номинальный крутящий момент на выходном валу, Нм	Мвых. ном	Нагрузочная способность
1.2.2. Допускаемая радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части входного вала, Н	Fвх.	Нагрузочная способность
1.2.3. Допускаемая радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части выходного вала, Н	Fвых.	Нагрузочная способность
1.3. Конструктивные показатели
1.3.1. Удельная масса, кг/Нм	-	Эффективность использования материала в конструкции
1.3.2. Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм	L*B*H	Габариты
1.3.3. Межосевое расстояние, мм	aw	Определяющий размер
1.3.4. Климатическое исполнение и категория размещения	-	Стойкость к воздействию климатических факторов
2.Показатели надежности
2.1 Показатели безотказности
2.1.1. Установленная безотказная наработка, ч (ГОСТ 27.002-83)	Ту	Безотказность
2.2. Показатели долговечности
2.2.1. Полный средний срок службы, год (ГОСТ 27.002-83)	Тсл.	Долговечность
2.2.2. Полный установленный срок службы, год (ГОСТ 27.002-83)	Тсл. у	Долговечность
2.2.3. Полный девяностопроцентный ресурс передач, ч (ГОСТ 27.002-83)	Тр	Долговечность
2.2.4. Полный девяностопроцентный ресурс подшипников, ч (ГОСТ 27.002-83)	Т	Долговечность
2.3. Показатель ремонтопригодности
2.3.1. Удельная суммарная трудоемкость технического обслуживания, чел. ч/ч (ГОСТ 27.002-83)	Sт.о	Ремонтопригодность
3. Показатели унификации
3.1. Коэффициент применяемости, %	Кпр	Степень заимствования
3.2. Коэффициент повторяемости, %	Кп	Степень повторяемости
4. Эргономические показатели
4. Корректированный уровень звуковой мощности, дБА	Lра	Звуковое давление
5. Показатель экономического использования энергии
6.1. Коэффициент полезного действия, %	n	Эффективность использования энергии

Таблица 2 - Проекция свойств на этапы жизненного цикла редуктора цилиндрического соосного

Проек.	изготовление	испытание	реализация	использование	утилизация	Показатели
0	0	1	0	1	0	Функциональные
0	0	1	1	1	0	Надежности
0	0	1	0	1	0	Эргономичности
0	0	1	0	1	0	Эстетичности
1	1	1	1	1	1	Экономичности
0	1	1	1	1	1	Безопасности
1	1	1	1	1	1	Экологичности
1	1	1	1	1	1	Технологичности

Примечание: 1 - оказывает влияние, 0 - не влияет.

3. Выявление размерных связей и связей свойств материалов, обеспечивающих заданные показатели качества редуктора цилиндрического соосного

Показатели качества машины обеспечиваются в конструкции машины связями свойств материалов деталей и размерными связями, построение которых составляет конечную цель конструирования редуктора. Требования к точности показателей этих двух видов связей находятся в функциональной зависимости от требований к точности показателей качества машины. Этим объясняется то, что в практике машиностроения представление о качестве машины связывают непосредственно с геометрическим образом машины и ее деталей и со свойствами материалов, из которых детали изготовлены. При таком подходе к оценке качества машины и ее деталей сопоставлять нужно фактическую точность с требуемой точностью показателей размерных связей в редукторе и показателей свойств материалов деталей.

Целью конструирования редуктора является выбор материалов с соответствующими свойствами, размеров и положений, то есть построение такой системы связей, которая была бы способна качественно и экономично осуществлять процесс.

В данном курсовом проекте рассматриваем технологический процесс изготовления редуктора цилиндрического соосного, и его важной детали зубчатого колеса на промежуточном валу. Зубчатое колесо передает крутящий момент с одного вала на другой, передают и преобразуют скорость вращательного движения.

Материал зубчатых колес должен обладать однородной структурой, которая способствует стабильности размеров после термической обработки, особенно размеров отверстия и шага колес.

Данное изделие изготовляется из стали 45 ГОСТ 1050. Сталь 45 относится к группе конструкционных качественных углеродистых сталей и широко применяется в различных отраслях машиностроения для производства деталей машин.

Таблица 3 - Химический состав и механические свойства стали

С, %	Si, %	Cr,%	Mn, %	HB	?в
					МПа	кг/мм2
0,42-0,5	0,17-0,37	до 0,25	0,5-0,8	197	610	61

Таблица 4 - Режимы термообработки

Температура закалки, 0С	Температура отпуска, 0С	Твердость после отпуска, не более HRCЭ
830…860	160…180	37…42

4. Выбор и обоснование метода достижения точности (качества) и свойств материалов редуктора цилиндрического соосного

Обеспечение качества редуктора начинается с определения и описания условий, в которых ему предстоит работать, задач, которые должен решать редуктор или в решение которых должен он участвовать, требуемого технико-экономического уровня.

Качество машин обеспечивается точностью расположения деталей, узлов и механизмов, образующих конечные изделия. При этом число операций, связанных с подгонкой деталей и регулирования их положений в процессе сборки должно сводится к минимуму. Зазоры, предельные размеры и другие параметры, координирующие взаимное положение собираемых объектов, зависят от режимов работы конструктивных, технологических и эксплутационных особенностей деталей, узлов и конечных изделий, поэтому часто взаимосвязь между параллельными размерами и допусками собираемых деталей и узлов устанавливают с помощью расчетов, основанных на теории размерных цепей.

Заданная точность исходного звена достигается с наименьшими технологическими и эксплутационными затратами. При прочих равных условиях рекомендуется выбирать в первую очередь такие методы достижения точности, при которых сборка производится без подбора, пригонки, регулирования и собранные изделия отвечают всем требованиям взаимозаменяемости, то есть использовать метод полной взаимозаменяемости или вероятностный метод. Если применение указанных методов экономически нецелесообразно или технологически невозможно, следует перейти к применению одного из методов неполной взаимозаменяемости.

Для нахождения метода достижения точности изготавливаемого изделия составляем расчётную схему (рисунок 1) и рассчитываем её 3 способами: методом полной взаимозаменяемости, вероятностным методом и методом регулирования.

Рисунок 1. Расчётная схема

На расчетной схеме указаны следующие звенья:

В - исходный размер, равный расстоянию между торцами крышки и наружного кольца подшипника;

В₁ - расстояние между торцами корпуса;

В₂ - расстояние между торцами крышек подшипников;

В₃ - ширина втулки;

В₄ - ширина подшипника;

В₅ - расстояние между торцами вала;

В₆ - ширина подшипника;

В₇ - ширина втулки;

В₈ - расстояние между торцами крышек подшипников;

В₉ - ширина прокладки.

Звенья В₂, В₃, В₄, В₅, В₆, В₇, В₈ - уменьшающие, а В₁, В₉ - увеличивающие (таблица 5).

Для всех методов зазор между торцами крышки и наружного кольца подшипника одинаков и равен мм.

Предельные отклонения звена В₆ и В₄ (подшипник 7608А ГОСТ 27365-75 - стандартная деталь). Класс точности подшипника - 0. Тогда предельное отклонение равняется мкм.

Таблица 5 - Исходные данные

Звено	Значение размера
В1	313
В2	8
В3	12
В4	35
В5	205
В6	35
В7	12
В8	8
В9	2
В?

4.1 Метод полной взаимозаменяемости

Метод полной взаимозаменяемости заключается в том, что требуемую точность замыкающего звена размерной цепи достигают каждый раз, когда в размерную цепь включают или заменяют в ней звенья без их выбора, подбора или изменения их величин.

Основными преимуществами метода полной взаимозаменяемости являются:

1 Относительная простота механизации и автоматизации технологических процессов, при помощи которых осуществляется достижение требуемой точности замыкающего звена;

2 Возможность выполнения технологических процессов рабочими, не обладающими высокой квалификацией, поскольку процесс сводиться или к соединению деталей (сборка), или к их смене (обработка на станках);

3 Простота нормирования процессов во времени, при помощи которых достигается требуемая точность замыкающего звена;

4 Наибольшая простота достижения требуемой точности замыкающего звена, так как построение размерной цепи сводиться к простому соединению всех составляющих звеньев.

Расчетаем данную размерную цепь методом полной взаимозаменяемости.

Запишем уравнение размерной цепи:

В_? = В₁ + В₉- В₂ - В₃ - В₄ - В₅ - В₆ - В₇ - В₈

Рассчитаем номинал замыкающего звена:

В_? = 313 + 2 - 8 - 12 - 35 - 205 - 35 - 12 -8 =0 мм

По условию для замыкающего звена также известно: верхнее отклонение размера ЕS_? = 0,71 мм, нижнее отклонение размера EI_? = 0,05мм, допуск замыкающего размера TВ_?= ЕS_? - EI_?, TВ_?=0,71 - 0,05 = 0,66 мм, координата середины поля допуска:

Для расчета используем способ равных допусков, т.е. определяем среднее значение допуска. Так как в цепи присутствуют звенья с известными отклонениями (звенья В₄ и В₆), то необходимо учесть величину допуска на эти звенья: ТВ_4,6 = 0-(-0,15) =0,15 мм.

Тогда среднее значение допуска:



где n - число звеньев цепи.

Звено	Значение размера	Значение допуска
В1	313	0,052
В2	8	0,058
В3	12	0,043
В5	205	0,046
В7	12	0,043
В8	8	0,058
В9	2	0,060

Проверим правильность назначения допусков путем расчета допуска замыкающего звена по следующей формуле:

ТВ_? = ?ТВ_i

ТВ_? = 0,052+0,058+0,043+0,15+0,046+0,15+0,043+0,058+0,06=0,66 мм.

Назначаем предельные отклонения на составляющие звенья кроме одного звена - В₉. При этом для валов поле допуска в "-", для отверстий - в "+".

Звено	Значение размера	Значение допуска	Верхнее отклонение	Нижнее отклонение
В1	313	0,052	+0,052	0
В2	8	0,058	0	-0,058
В3	12	0,043	0	-0,043
В5	205	0,046	0	-0,046
В7	12	0,043	0	-0,043
В8	8	0,058	0	-0,058

Верхнее и нижнее отклонение звена В₉ рассчитаем по следующей формуле:

Необходимо определить координату середины поля допуска звена В₉. Воспользуемся следующим условием:,

где - сумма координат полей допусков для увеличивающих звеньев;

- сумма координат полей допусков для уменьшающих звеньев.

Из этого уравнения выражаем ЕсВ₉:

и для звена В₉ устанавливаем следующее В₉ = 2 .

4.2 Вероятностный метод

Вероятностный метод позволяет соединять детали на сборке, как правило, без пригонки, регулирования и подбора, при этом у небольшого количества изделий значения замыкающих звеньев могут выйти за установленные пределы.

Рассчитываем цепь вероятностным методом с использованием способа равных допусков, для которого справедлива следующая формула:

где t - коэффициент, зависящий от процента риска Р,

_i - коэффициент относительного рассеяния.

При нормальном распределении размеров замыкающего звена при проценте риска Р=0,27 t=3 и =1/3.

Определяем для звеньев стандартную величину допуска, по возможности равную .

Звено	Значение размера	Значение допуска
В1	313	0,210
В2	8	0,220
В3	12	0,270
В5	205	0,185
В7	12	0,270
В8	8	0,220
В9	2	0,250

Проверим правильность назначения допусков путем расчета допуска замыкающего звена по следующей формуле:

ТВ_? = t,

ТВ_? =v0,21² + 2*0,22² + 2*0,27² + 2*0,15² + 0,185² + 0,25²=0,66 мм.

Назначаем предельные отклонения на составляющие звенья кроме одного звена - В₉.

Звено	Значение размера	Значение допуска	Верхнее отклонение	Нижнее отклонение
В1	313	0,210	+0,210	0
В2	8	0,220	0	-0,220
В3	12	0,270	0	-0,270
В5	205	0,185	0	-0,185
В7	12	0,270	0	-0,270
В8	8	0,220	0	-0,220

Определяем координату середины поля допуска звена В₉:

Рассчитываем верхнее и нижнее отклонение звена В₉:

и для звена В₉ устанавливаем следующее В₉ = 2 .

4.3 Метод регулирования

Метод регулирования широко распространен во многих производствах, особенно для размерных цепей, отличающихся высокой точностью. Проведем расчет размерной цепи методом регулирования.

Номинальный размер замыкающего звена В= 0. По условию ЕS_?= 0,71 мм, EI_?= 0,05 мм. Координата середины поля допуска замыкающего звена [ЕсВ] = 0,38.Допуск замыкающего звена [ТВ_?] = 0,66 мм.

Звено В₉ является компенсирующим звеном и представляет собой набор прокладок, устанавливаемых между крышкой и корпусом. Принят предварительный размер набора прокладок В₉ = 2 мм.

Принимаем толщину прокладки S = [Т] = 0,66 мм, т.е. 0,66 0,02 (Т_{комп i} = 0,04). Тогда Е_{с комп i} = 0 и Е_{с комп} = 0.

Предварительное число прокладок в наборе Z = А_к / [T] Z = 2 / 0,66 = 3.

Коэффициенты ? и ? принимаем ?_?=0 и ?_? =1/3 =0,33. Определяем среднее отклонение поля допуска замыкающего звена (при Р= 0,27%), где Р - процент риска:

Т = 3

Т = 30,4² * 0,052² + 0,33² * 0,014² + 0,33² * 0,018 ² + 0,4² * 0,15² +

+ 0,33² * 0,046² + 0,4² * 0,15² + 0,33² * 0,018² + 0,33² * 0,014² + 0,33² * 0,04² = 0,27 мм.

Определяем компенсацию: Т_к = Т - [Т]

Т_к = 0,27 - 0,66 = 0,39 мм.

Рассчитываем число прокладок в наборе: Z = Т_к / [Т] + 1

Z = 0,39 / 0,66 + 1 = 1,59

Округляем в большую сторону Z = 2 прокладок (S = 0,066 0,02).

Определяем поправку Е_с^/_ув (для увеличивающего компенсирующего звена):

Е_с^/_ув = [Е_с В] - Е_с В - ? Т + Е_{с комп} + В_к

Е_с^/_ув = 0 - (-0,041) - ? 0,27 + 0 + 2 = 1,906.

Изменяем величину среднего отклонения одного из звеньев - звена В₁. Звено В₁ входит в число уменьшающих звеньев, следовательно, скорректированное среднее отклонение определяем со знаком «минус», т.е.

ЕВ₁ = Е_с В₁ - Е_с^/_ув

ЕВ₁ = 0 - 1,906 = - 1,906

В₁= 313 = 313

Таблица 6 - Принятые размеры и отклонения

Обозначение звеньев	Возможная финишная технологическая операция	Размеры и отклонения, мм	Коэффициенты
		предварительные	окончательные	?i	?i
В?	Сборка	__		0	0,33
В1	Шлифовальная обработка	3130,026	3130,026	-0,1	0,4
В2	Шлифовальная обработка	80,007	80,007	0	0,33
В3	Шлифовальная обработка	120,009	120,009	0	0,33
В4	Сборка	35	35	0,1	0,4
В5	Шлифовальная обработка	2050,023	2050,023	0	0,33
В6	Сборка	35	35	0,1	0,4
В7	Шлифовальная обработка	120,009	120,009	0	0,33
В8	Шлифовальная обработка	80,007	80,007	0	0,33
В9	Набор прокладок	20,02	20,02	0	0,33

5. Проектирование технологического процесса сборки

Технологическая подготовка сборочного производства состоит из разработки технологических процессов, проектирования и проведения необходимых расчетов, планировок и других работ.

Технологический процесс сборки складывается из ряда переходов, включающих соединение деталей в сборочные единицы и общую сборку редуктора. В процессе соединения деталей и сборочных единиц им придается требуемое относительное положение, фиксируемое тем или иным способом. При этом возможны проверки точности достигнутого положения, движения сборочных единиц и деталей и внесения поправок путем регулирования или пригонки.

К технологическому процессу сборки относят также переходы, связанные с проверкой правильности действий сборочных единиц и различных устройств, с регулированием машины и ее механизмов, с очисткой, мойкой. В сборочные процессы включаются также переходы, связанные с окраской и отделкой деталей, сборочных единиц и нередко машины в целом, а также переходы, связанные с регулировкой машины и ее механизмов, и переходы по разборке машины, если она отправляется потребителю в разобранном виде с целью удобства транспортировки.

Процесс сборки - это заключительный этап в изготовлении машины. На нем заключают формирование связей, предписанных конструкцией машины, и определяется ее качество.

Процесс сборки нельзя рассматривать как чисто механическое соединение деталей, так как при его выполнении на детали и сборочные единицы оказываются силовые, тепловые и другие виды воздействия, а точность изделия достигается с помощью технологических размерных цепей, возникающих в процессе сборки. Таким образом, определяя в конечном счете качество машины, технологический процесс сборки сам активно участвует в формировании ее качества.

В сборочные единицы включают переходы, связанные с очисткой, мойкой, окраской, отделкой деталей, сборочных единиц и изделия в целом, разборкой (если изделие отправляют потребителю в разобранном виде) и упаковкой изделия.

Для установления последовательности сборки изделия необходимо проанализировать его конструкцию и выявить сборочные единицы, входящие в его состав. В зависимости от сложности конструкции сборочные единицы подразделяются на комплекты, узлы и подузлы.

Под комплектом понимают сборочную единицу, к базирующей детали которой принимается одна или несколько других деталей.

Подузлом называют сборную единицу, на базирующую деталь которой устанавливают несколько других деталей и не менее одного комплекта.

Узел - это базирующая деталь, на поверхности которой смонтирован хотя бы один подузел, несколько узлов и деталей.

Последней самой сложной сборной единицей является само изделие, на базирующей детали которого смонтированы не менее чем узел высшего порядка, узлы, подузлы, комплекты и прочие детали.

Последовательность общей сборки изделия зависит от его конструктивных особенностей и выбранных методов достижения требуемой точности.

Общая схема сборки редуктора цилиндрического соосного представлена в графической части.

6. Выбор вида и формы организации процесса сборки

На основе служебного назначения машины, ее сборочных и рабочих чертежей, размерного анализа и намеченного количества машин, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемым чертежам, выбираются вид и организационная форма производственного процесса сборки машины. Решающим фактором является количество машин, подлежащих изготовлению, причем к вопросу о выборе вида и организационной формы производственного процесса сборки необходимо подходить с точки зрения экономической эффективности.

При больших количествах, подлежащих изготовлению машин или их сборочных единиц, следует выяснить экономичность использования поточного вида сборки. Если конструкция машины обладает достаточной жесткостью базирующей детали и отличается сравнительно небольшим весом, целесообразно выбрать подвижную сборку с непрерывным перемещением собираемой машины. В противном случае, следует остановиться на неподвижной сборке с прерывистым перемещением собираемой машины.

Основными свойствами поточного производства являются его непрерывность и равномерность. В поточном производстве заготовка по завершении первой операции без задержки и передается на вторую операцию, затем - на третью и т.д., а изготовленная деталь сразу же подается на сборку. Таким образом, изготовление деталей и сборка изделий находятся в постоянном движении, причем скорость этого движения подчинена такту выпуска.

При непоточном виде организации производственного процесса движения заготовок, деталей на разных стадиях изготовления прерывается их пролеживанием на рабочих местах или промежуточных складах. Сборку изделий начинают лишь при наличии на складах полных комплектов деталей. В непоточном производстве отсутствует такт выпуска, а производственный процесс регулируется графиком, составленным с учетом плановых сроков и трудоемкости изготовления изделий.

Каждый из видов организации производственных процессов имеет свою область применения. Так поточный вид организации производственного процесса присущ массовому производству, непоточный - единичному и мелкосерийному производству.

Принципы поточного вида организации производственных процессов часто используют в крупносерийном производстве при изготовлении заготовок, деталей и машин, близких по своему служебному назначению. Последнее обстоятельство позволяет объединять изделия в группы и вести их изготовление поточными методами с переналадкой оборудования при переходе от изделия от одного наименования к изделию другого наименования и переменным тактом выпуска. Такой вид организации производственного процесса получил название переменно-поточного.

Виды и формы организации технологического процесса сборки изделия можно представить в виде схемы (рисунок 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

8

Рисунок 2. Организационные виды и формы процесса сборки

Поточное производство строят с таким расчетом, чтобы обеспечить «сквозной поток» всех объектов производства от поступления в цех до выхода готовой продукции. С этой целью линии изготовления деталей планируют так, чтобы оборудование для выполнения последних операций непосредственно примыкало к тем местам сборочного конвейера, где эти детали требуются по ходу сборки.

Главным условием организации поточной сборки является обеспечение взаимозаменяемости собираемых узлов и отдельных деталей. В случае необходимости пригоночных работ они должны производиться за пределами потока при предварительной сборке. Конструкция собираемого изделия должна быть хорошо отработана на технологичность.

Основные преимущества поточного производства следующие:

1. Более высокая производительность производственного процесса;

2. Более короткий цикл изготовления изделий;

3. Более высокие технико-экономические показатели;

4. Большее постоянство качества продукции;

5. Значительное упрощение планирования, управления и учета;

6. Значительное снижение себестоимости.

Недостатком поточного производства является сложность перехода к изготовлению новых изделий. Такой переход требует больших затрат на проектирование и изготовление нового технологического оборудования, технологической оснастки, режущего инструмента, подъемно-транспортного оборудования.

Нами установлен крупносерийный тип производства. Для него принимаем в качестве вида организации технологического процесса сборки редуктора принимаем непоточную сборку, а форму - подвижную. Такая сборка характеризуется периодическим перемещением редуктора от одного рабочего места к другому. Сборочные операции выполняют отдельные рабочие или бригада рабочих, специализирующихся на определённых работах. Все рабочие места имеют транспортные связи.

Окончив выполнение всех переходов, составляющих операцию, рабочий перемещает собираемый объект к следующему рабочему месту. Для компенсации колебаний затрат времени на выполнение сборочных операций между смежными рабочими местами создаются межоперационные заделы собираемых изделий. Более высокое техническое оснащение рабочих мест, а также их связь с помощью транспортных средств существенно способствует повышению производительности труда.

7. Проектирование технологического процесса изготовления зубчатого колеса на промежуточном валу

7.1 Определение типа и выбор формы организации процесса изготовления заданной детали

Для определения типа производства используем заданный годовой объем выпуска зубчатых колес и массу изделия.

По заданию годовой объем выпуска цилиндрических колес составляет 17000 шт.; масса - 2,48 кг.

Используя эти данные, устанавливаем тип производства - крупносерийное.

Крупносерийное производство характеризуется изготовлением изделий периодически повторяющимися партиями. Продукцией данного типа производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки, насосы, авиационные двигатели, редуктора, коробки скоростей и т.п.), выпускаемые в значительных количествах.

В крупносерийном производстве, обычно именуемом серийным, оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования закрепляют несколько технологических операций, для выполнения которых проводят переналадку оборудования. Применяют специализированные и универсальные средства технологического оснащения. Размер производственной партии в крупносерийном производстве обычно составляет от нескольких десятков до несколько сотен деталей.

Количество изделий в партии для одновременного запуска определяем по формуле:

 ,

где N - годовой объем выпуска изделий, шт.

а - число дней, а которое необходимо иметь запас изделий,

F - число рабочих дней в году.

В нашем случае: N = 17000 шт., F = 250 дней, а = 10 дней.

7.2 Выбор вида заготовки и метод ее изготовления

Выбор способа получения заготовки зависит от конструктивных форм и размеров готовой детали, марки материала, объема выпуска изделий и типа производства. При решении этого вопроса необходимо стремиться к максимальному приближению конфигурации заготовки к конфигурации готовой детали, т.е. снижению отходов, но при этом необходимо учитывать и себестоимость получения заготовки, особенно в условиях серийного производства.

Для изготовления зубчатых колес может применяться прокат горячекатаный и штамповку. Так как в конструкции зубчатого колеса имеется большой перепад диаметров наружных цилиндрических поверхностей от 110 мм до 45 мм, то использование проката в качестве заготовки является нерациональным, но и применение штамповки в условиях крупносерийного производства может быть экономически нецелесообразным.

Поэтому окончательное решение по выбору метода получения заготовки детали после технико-экономического сравнения двух вариантов.

Объем заготовки из проката:



мм³

Масса заготовки из проката М_ЗП = 1406720 7,85 10^-6 ? 11кг.

Поковка имеет следующие характеристики - степень сложности С1, точность изготовления поковки - класс I, группа стали - М1.

Припуски назначены по таблице.

Vобщ = V1 + V2,

мм³

Масса заготовки зубчатого колеса М_ЗП = 735918 7,85 10^-6 = 5,8 кг.

Стоимость заготовки, получаемой из проката:

где q - масса изделия, кг;

Q - масса заготовки, кг;

C - базовая стоимость 1 т заготовок,

S_ОТХ - цена 1 т отходов (20% от C_i).

q = 3,53 кг - по предварительным расчетам; Q = 10,73 кг.

Стоимость заготовки штамповка:



где Кт, Кс, Кв, Км, Кп - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок;

C_i - базовая стоимость 1 т заготовок,

S_ОТХ - цена 1 т отходов (20% от C_i).

К_т = 0,90, К_м = 0,77, К_n = 1,22, К_c = 1,12, К_в = 1,0.

Таблица 7 - Данные для расчета стоимости заготовок при различных способах получения

Наименование показателей	Варианты
	Первый	Второй
Вид поковки	прокат	штамповка
Класс точности	-	3
Группа сложности	-	1
Масса заготовки Q, кг	11	5,8
Стоимость одной тонны заготовок, принятых за базу Сi, руб.	3200	7500
Стоимость одной тонны стружки Sотх, руб.	1000	1000

Годовая экономия материала от выбранного изготовления заготовки:

Э_м = (М_зп - Мз_ш)*N = (11 - 5,8)*1700кг.

Экономический эффект (выбранного вида) изготовления заготовки:

Э = (S_зп - S_зш)*N = (37,87 - 26,68)*1700 = 190230руб.

Экономические расчеты показали, что при годовой программе N = 17000 штук использование штампованных заготовок нецелесообразно. Однако при использовании заготовки - штамповкой экономится материал заготовки - сталь 45 в количестве 88,4 тонн. Поэтому в качестве заготовки принимаем шпамповку.

7.3 Формирование показателей заготовки, обеспечивающих заданные показатели готовой детали

Для получения детали высокого качества необходимо выбрать заготовку с высокими показателями качества. А качество заготовки оценивается, прежде всего ее точностью и качеством поверхностного слоя.

Точность заготовки характеризуется отклонениями формы и размеров, а также физико-механическими свойствами (твердостью, прочностью, упругостью, электропроводностью и т.д.).

Качество поверхностного слоя характеризуется волнистостью шероховатостью, а также химическим составом (химическим составом стали 45), глубиной распространения остаточных напряжений. Качество поверхностного слоя определяется свойствами выбранного материала и технологии изготовления заготовки.

Технологичность изделия - зубчатого колеса, определяющая трудоемкость его изготовления, оценивается по качественным показателям на основе анализа рабочего чертежа и технических требований.

Деталь образована из поверхностей, конфигурация которых допускает образование их при вращении заготовки относительно оси. Поверхности открыты для подвода и перемещения режущего инструмента. Конфигурация детали не позволяет провести ее полную обработку за один установ. Деталь достаточно жесткая и имеет место для размещения кулачков или поводков для обработки в центрах.

Показатели точности и шероховатости находятся в экономических пределах (6 - 7 квалитет точности и шероховатость Rа = 1,6 мкм); не требуется применения тонкого шлифования или доводки.

Возможно применение на основных операциях стандартного режущего, измерительного инструмента и оснастки.

Для реализации принципа постоянства баз отсутствует необходимость использовать специальные оправки и приспособления, что положительно скажется на себестоимости изготовления колеса.

Возможно применение типовых схем обработки для большинства поверхностей.

Отсутствуют труднодоступные для обработки поверхности за исключением шпоночного паза 120D9 для получения которого потребуется применение горизонтально-протяжного станка.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что зубчатое колесо в целом является достаточно технологичным изделием.

Для экономного и правильного использования материала при изготовлении детали следует рассчитывать припуски на механическую обработку.

Припуск - это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки с целью достижения заданных свойств, обрабатываемых поверхностей. Он может быть определен по таблицам ГОСТов или расчетно-аналитическим методом. Недостатком метода назначения припусков по ГОСТам является завышение размера припуска, так как он назначается независимо от технологического процесса обработки детали и условий его осуществления.

Для определения диаметра отверстия в штампованной заготовке рассчитываем припуски по формулам для отверстия 40Н7(^+0,025).

Заготовка - штамповка 1 класса точности.

Метод базирования при обработке - в патроне.

Технологическая схема обработки отверстия 40Н7:

Переход 1. Сверление - 12 квалитет;

Переход 2. Растачивание однократное - 9 квалитет;

Переход 3. Шлифование однократное - 7 квалитет.

Минимальный припуск при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения определяем по формуле:

,

где Rz - высота микронеровностей, оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

Т - глубина дефектного поверхностного слоя, при выполнении предшествующего перехода, мкм;

_о - суммарное отклонение расположения, возникшие на предшествующем переходе, мкм;

_у - величина погрешности установки заготовки при выполняемом переходе, мкм.

Определяем значение R_Z и Т:

Заготовка: Rz = 160 мкм; T = 200 мкм

Переход 1: Rz = 50 мкм; T = 50 мкм

Переход 2: Rz = 20 мкм; T = 25 мкм

Переход 3: Rz = 5 мкм; Т = 15 мкм

Суммарное отклонение расположения штампованной заготовки при обработке в патроне для отверстий:

где погрешность смещения штампованной заготовки, мкм.

эксцентричность отверстий, прошиваемых на прессах.

;

;

.

Для перехода 1 определяем остаточное отклонение:

где - коэффициент уточнения;

Для перехода 2 определяем остаточное отклонение:

Определяем погрешность установки на выполняемом переходе:

где -погрешность базирования;

- погрешность закрепления;

погрешность положения заготовки.

Для перехода 1: - при установке в патроне,, учитывает погрешность при повороте револьверной головки на следующую позицию .

Для перехода 2 погрешность установки равна погрешности положения заготовки, так как обработка производится при одной установке:

Для перехода 3: - при установке в патроне.- заготовка предварительно обработана,.

По формуле определяем расчётные припуски:

.

.

.

Определяем наибольший предельный размер окончательно обработанной поверхности (по чертежу):

.

Для отверстия расчетный размер на последнем технологическом переходе равен максимальному:

.

Для остальных технологических переходов расчетные размеры определяем по формуле:

Предельные размеры равны расчетным с округлением в сторону уменьшения до того же знака, что и допуск.

- 7 квалитет. - 9 квалитет. - 12 квалитет. .

Предельный размер D_min определяем по формуле:



Определяем предельные значения припусков по формулам:

Определяем общие припуски:

Общий номинальный припуск:

Номинальный диаметр отверстия заготовки - штамповки:

где номинальный диаметр обрабатываемого отверстия.

Таким образом, диаметр заготовки под отверстие 40Н7 равен:

мм.

Назначаем окончательно межоперационные размеры и допуски:

Заготовка - отверстие мм;

Сверление - до 39,0 ^+0,3 мм;

Растачивание однократное - до 39,64^+0,12 мм;

Шлифование однократное - до 40 ^+0,025 мм.

7.4 Проектирование технологического маршрута изготовления детали

Задача проектирования технологического маршрута изготовления детали состоит в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от полуфабриката к готовой детали. При выборе технологического маршрута необходимо выбрать такие операции обработки, при которых качество изделия будет высоким, а себестоимость наименьшей. Технологический маршрут изготовления зубчатого колеса представлен в таблице 8.

Таблица 8 - Технологический маршрут изготовления зубчатого колеса

Номер операции	Наименование, содержание операций	Оборудование
Операция 000	Заготовительная	Молот
Операция 005	Подрезать торец 1, проточить поверхности ???32,?157,5 ??предварительно с подрезкой соответствующих фасок, просверлить отверстие ??40 мм с последующим растачиванием	Токарный станок с ЧПУ мод. 16А20Ф3
Операция 010	Проточить поверхности ? 60,132,?157,5 мм с подрезкой соответствующих торцов и фасок	Токарный станок с ЧПУ мод. 16А20Ф3
Операция 015	Сверлить 6 отверстий ? 26	Вертикально-верлильный станок 2Н125
Операция 020	Протянуть шпоночное отверстие ? 40 мм	Горизонтально-протяжной станок мод. 7Б55
Операция 025	Фрезеровать зубья на поверхности ? 157,5 мм	Зубофрезерный станок мод. 53А50
Операция 030	Слесарная (снятие заусенцев)
Операция 035	Закруглить зубья на поверхности ? 143,5 мм	Зубофрезерный станок мод. 53А50
Операция 040	Шлифовать отверстие ??40 мм	Станок круглошлифовальный мод. 3М151
Операция 045	Промывочная
Операция 050	Контрольная

7.4.1 Выбор и анализ технологических баз детали

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектирования технологических процессов механической обработки является назначение технологических баз.

Технологической называется база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта.

От правильности решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят:

- фактическая точность выполнения линейных размеров, заданных конструктором;

- правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей;

- точность обработки, которую должен выдержать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции;

- степень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и мерительных инструментов;

- общая производительность обработки заготовок.

При механической обработке заготовок на станках базированием принято считать придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траектории движения подачи обрабатывающего инструмента.

При установке заготовок в приспособлениях решаются две различные задачи: ориентировка, осуществляемая базированием, и создание неподвижности, достигаемое закреплением заготовок.

При чистовой обработке рекомендуется также соблюдать принцип совмещения баз, согласно которому в качестве технологических базовых поверхностей используются конструкторские и измерительные базы. При совмещении технологической и измерительной баз погрешность базирования равна нулю.

Базы для окончательной обработки должны иметь наибольшую точность размеров и геометрической формы, а также наименьшую шероховатость поверхности. Они не должны деформироваться под действием сил резания, зажима и собственной массы.

Выбранные технологические базы должны совместно с зажимными устройствами обеспечивать надежное, прочное крепление детали и неизменность ее положения во время обработки.

Принятые базы и метод базирования должны определять более простую и надежную конструкцию приспособления, удобство установки и снятия обрабатываемой детали. На основе вышеизложенных рекомендаций назначим комплект единых технологических баз и базы для первой операции.

Выбор технологических баз один из ответственных моментов в разработке технологического процесса, т. к. он предопределяет точность обработки.

Основные принципы базирования: принцип постоянства и совмещения баз, принцип последовательной смены базы.

Принцип постоянства баз заключается в том, что на основных операциях технологического процесса следует использовать одни и те же поверхности в качестве базовых. Для нашей детали - это шлицевое отверстие ??40?мм, за исключением операций заготовительного цикла.

Принцип совмещения баз предусматривает, чтобы в качестве технологической базы, по возможности использовать поверхность являющейся измерительной базой или конструкторской.

Принцип последовательной смены баз заключается в том, что при смене баз следует переходить от менее к более точной базе.

Базы для окончательной обработки должны иметь наибольшую точность размеров и геометрические формы, а также наименьшую шероховатость поверхности. Они не должны деформироваться под действием сил резания, зажима и собственной массы.

Также выбранные технологические базы должны совместно с зажимными устройствами обеспечивать надежное, прочное крепление детали и неизменность ее положения во время обработки.

Принятые базы и метод базирования должны определять более простую и надежную конструкцию приспособления, удобство установки и снятия обрабатываемой детали.

7.4.2 Выбор методов, обеспечивающих качество выполнения отдельных операций

Качество поверхностного слоя детали определяется параметром шероховатости R_a. Этот параметр полностью зависят от требований, предъявляемых к детали. Они достигаются путем обработки поверхностей в число переходов необходимых для достижения заданных параметров.

Расположение обрабатываемых поверхностей представлено на эскизе зубчатого колеса в графической части.

Методы, обеспечивающие качество выполнения операций и достигаемые параметры шероховатости представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Методы обеспечивающие качество выполнения операций обработки зубчатого колеса

Поверхности или элементы	Последовательность технологических переходов	Обеспечиваемые параметры
		Квалитет	Rа, мкм
Торец 1	Подрезание получистовое Подрезание чистовое	14 11	6,3 3,2
Торец 2	Подрезание получистовое Подрезание чистовое	14 11	6,3 3,2
Торец 3	Подрезание получистовое Подрезание чистовое	14 11	6,3 3,2
Наружная цилиндрическая поверхность 4	Обтачивание получистовое Обтачивание чистовое Шевингование	13 10 6	10 2,5 0,63
Наружная цилиндрическая поверхность 5	Обтачивание получистовое Обтачивание чистовое	13 11	10 6,3
Отверстие 6	Сверление Растачивание однократное Шлифование однократное	12 9 7	12,5 3,2 1,6
Отверстие 7	Сверление	12	12,5

7.5 Выбор технологического оборудования, режущих инструментов, приспособлений и контрольно-испытательных средств

Выбор технологического оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономное использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимости изделия.

Учитывая основные факторы (объем выпуска деталей, тип производства, размеры детали, требования к точности, шероховатости поверхности и экономичности обработки) выбираем следующие технологическое оборудование, характеристики которых приведены ниже.

Технические характеристики станка круглошлифовального мод. 3М151

1. Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм:

Диаметр - 400

Длина - 1000

2. Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки 1150; 1620 об/мин

3. Частота вращения шпинделя изделия 55…620 об/мин

4. Непрерывная подача для врезного шлифования 0,1…3 мм/мин

5. Мощность электродвигателя 7 кВт

6. Габаритные размеры 310018501625 мм

7. Масса 4000 кг.

Технические характеристики токарного станка с ЧПУ мод. 16А20Ф3

1. Наибольшие размеры обрабатываемой детали, мм:

Диаметр над станиной - 40

Диаметр над суппортом - 220

Длина - 905

2. Диапазон бесступенчатого регулирования подач 0,01… 40 мм/об

3. Число вручную переключаемых диапазонов частоты вращения шпинделя 3

4. Пределы частот вращения шпинделя в диапазонах, об/мин:

I - 12…318