Изготовление шкива

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Назначение шкива и анализ его технологичности

1.2 Анализ технологичности процесса изготовления детали-шкива

1.3 Анализ эффективности применяемого инструмента, оснастки и оборудования

1.4 Цель и задачи проектирования

2. Технологическая часть

2.1. Разработка технологического процесса обработки шкива

2.2 Размерный анализ разработанного техпроцесса, расчет припусков и размеров заготовки

2.3 Выполнение размерных расчетов техпроцесса на ЭВМ

2.4 Расчет режимов резания и нормирование работ

3. Конструкторская часть

3.1 Обоснование выбора нормализованного инструмента

3.2 Расчет и проектирование специального инструмента

3.2.1 Шпоночная протяжка

3.2.2 Коническая сборная развертка

3.2.3 Резец с СМП

3.2.4 Резец сборный

3.2.5 Сборная торцовая фреза

3.3 Расчет, проектирование и описание работы разрабатываемой технологической оснастки

3.3.1 Сверлильное зажимное приспособление

3.3.2 Протяжное приспособление

3.3.3 Контрольное приспособление

4. Экономическая часть

4.1 Организационный раздел

4.2 Технико-экономические показатели

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Анализ опасных и вредных факторов

5.2 Мероприятия по технике безопасности

5.3 Промышленная санитария

5.4 Мероприятия по пожарной безопасности

5.5 Планировка участка

Заключение

Литература

Приложения. Спецификации на 10 листах, ф. А4.

Аннотация

После анализа существующего технологического процесса предложено: исключить операцию полирования, за счет выполнения этой операции во время токарной обработки на более совершенном станке; заменить восьмишпиндельные токарные полуавтоматы на станки с револьверной головкой с ЧПУ, а также вертикально-сверлильный станок с ЧПУ использовать вместо малозагруженного агрегатно-сверлильного станка; заменить резцы с напайными пластинами на резцы с механическим креплением пластины для увеличения периода стойкости инструмента, а также вместо быстрорежущей конической развертки использовать спроектированную развертку с пластинами из твердого сплава; на операциях протягивания и сверления применять спроектированные приспособления с быстродействующим зажимом; использовать контрольное специальное приспособление, позволяющее проверять несколько параметров.

За счет проделанных изменений можно повысить производительность труда на 50 %. Годовой экономический эффект составит 1273 тысячи рублей.

Введение

В развитии всех сфер народного хозяйства нашей страны и обеспечении их современными машинами и оборудованием решающая роль принадлежит машиностроению.

В современных условиях рыночной экономики реальный спрос на продукцию машиностроения значительно снизился по сравнению с тем, что планировалось при создании большинства машиностроительных предприятий России. Кроме этого, конкуренция отечественного машиностроения с зарубежным вызывает необходимость создания конкурентоспособной техники. Эффективным средством решения этой проблемы является быстрое техническое перевооружение производства, создание и выпуск высокопроизводительных машин и оборудования большой единичной мощности, внедрение новой техники, материалов и прогрессивных конструкций режущего инструмента, высокопроизводительных технологий и систем машин для комплексной механизации и автоматизации производства.

В связи с этим большое внимание уделяется разработке, освоению и внедрению новых высокоэффективных технологических процессов, новых материалов, снижению металлоемкости изделий, экономики топливно-энергетических ресурсов, механизации и автоматизации производственных процессов, повышению надежности и долговечности изделий, соответствующих (или превосходящих) по своему техническому уровню и качеству лучшим отечественным и зарубежным аналогам.

В области металлообработки необходимо широко использовать современное полуавтоматическое и автоматическое станочное оборудование, в том числе станки с числовым программным управлением (ЧПУ); быстродействующие станочные приспособления с гидравлическим и пневматическим приводом; твердосплавный и сборный инструмент с повышенным периодом стойкости, производительностью и качеством обработки; активные методы контроля обработанных изделий.

1. Общая часть

1.1 Назначение шкива и анализ его технологичности

1.1.1 Назначение шкива и функции, выполняемые в узле

На ОАО «ЧТЗ» производят семейство тракторов с двигателями воздушного сгорания Д-180. Одним из основных узлов двигателя является кривошипно-шатунный механизм (узел № 14-03-07 сб), в который входит шкив коленчатого вала (деталь № 14-03-12).

Шкив коленчатого вала расположен на переднем торце коленчатого вала и служит для передачи вращательного момента от коленвала на вентилятор, который создает поток воздуха для охлаждения трубок радиатора, по которым проходит к внешнему торцу шкива с помощью болтов, для которых в шкиве делаются резьбовые отверстия.

Вращаясь, шкив через ременную передачу приводит в движение генератор, служащий для освещения прицепных машин и дороги.

Шкив насаживается на конический ввертыш, который вкручивается в коленвал. Для предотвращения поворачивания шкива, на ввертыше предусмотрена шпонка. Для крепления шкива на ввертыше, в центральное отверстие шкива помещается втулка, которая крепится болтом со стопорной шайбой к ввертышу.

Из описания назначения и конструкции детали следует, что посадочное коническое отверстие со шпоночным пазом, наружные канавки для ременной передачи, а также поверхность, к которой крепится вентилятор, имеют основное, решающее значение для служебного назначения детали.

1.2 Анализ технологичности шкива

Под технологичностью изделия понимается экономическая целесообразность при заданном качестве и принятых условиях производства, эксплуатации и ремонта.

Шкив коленчатого вала (№ 14-03-12) изготавливают из дешевого и недефицитного материала С420 ГОСТ 1412-85, который удовлетворяет требованиям эксплуатации по механическим и физическим свойствам. Деталь получают литьем, поэтому конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки, но требует применения стержневой формовки для образования внутренней конической полости. Литье позволяет получать заготовку с профилем наиболее близким к профилю детали. Коэффициент использования материала:

К_и.м.= m_д/m_з = 8,8/14 = 0,63.

С точки зрения механической обработки деталь имеет следующие недостатки в отношении технологичности. Обработка отверстий ф 67,7 Н9 и ф 175Н10 не может быть осуществлена на проход, поэтому необходимо переустановить деталь на разные операции. В случае обработки ф 175 Н10 невозможно совмещение баз. Для выполнения шпоночного паза на конической поверхности необходимо изготовление специального приспособления, дающего возможность получения паза, удовлетворяющего конструкции шкива. Для обработки крепежных отверстий М12-6Н также необходимо специальное приспособление, которое даст возможность инструменту выполнить отверстия в специально для этого вылитых в корпусе детали выступах.

В остальном деталь достаточно технологична. Большинство обрабатываемых поверхностей с точки зрения точности и чистоты не представляют технологических трудностей и позволяют вести обработку на проход. Шероховатость поверхностей не требует применения дорогостоящих, сложных и трудоемких отделочных операций. Конструкция шкива коленвала обеспечивает возможность обработки всех необходимых элементов детали, а также возможность их измерения. Деталь является жесткой, так как l : d < 3. Конфигурация детали имеет надежные поверхности для крепления при механической обработке, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций, позволяет применять наиболее совершенные и производительные методы механической обработки - обработка на станках с ЧПУ, применение сборного твердосплавного инструмента.

1.3 Анализ технологичности процесса изготовления детали-шкива

В действующем технологическом процессе заготовку для шкива коленчатого вала получают методом отливки в песчаные формы. Этот метод позволяет получить заготовку, близкую по форме и размерам к готовой детали. Размеры отливки выполняют по III классу точности ГОСТ 1855-55, хотя, исходя из справочных данных (1, стр. 116) для серийного производства применяют способ формовки, обеспечивающий II класс точности. Из всех способов литья метод отливки в песчаные формы является наиболее приемлемым, так как по ряду сравнительных характеристик (2, стр. 12) имеет самые высокие показатели. Например, производительность сплавов, неограниченность размеров, стоимость оснастки, продолжительность освоения, наименьшая экономичная партия. Этот метод получения заготовки является наиболее дешевым для серийного производства. Недостатками этого метода является качество поверхности отливок и допуски на размеры, что влияет на величину припуска механической обработки. Так как деталь № 14-03-12 не требует высокой точности размеров, а также шероховатости, то применяем данный метод получения заготовки, рациональный для данного масштаба производства.

Поступающие на обработку заготовки должны соответствовать утвержденным техническим требованиям, поэтому заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску. Проверке подвергаются химический состав и механические свойства материала, структура, наличие внутренних дефектов, размеры и масса заготовки. Из-за небольших габаритов и массы детали (№ 14-03-12) существует возможность получения шести заготовок в одной форме. Для чистоты поверхности отливок их очищают в дробеметном барабане, затем обрубают места подвода литниковой системы, заливы, заусенцы и другие дефекты зачищают. Полость отливки подвергается особо тщательной очистке. Отмеченные на чертеже заготовки базы для механической обработки служат исходными базами при изготовлении и проверке технологической оснастки (форм). Перед отправкой в другой цех отливки грунтуют с целью защиты поверхности от коррозии.

Проанализируем структуру действующего технологического процесса изготовления детали № 14-03-12.

000 - Заготовительная операция.

001 - Транспортирование.

В данной операции технологический процесс механической обработки шкива коленчатого вала не нуждается, так как эта операция не участвует в процессе изготовления детали.

005 - Токарная операция на восьмишпиндельном токарном полуавтомате 1К282.

На данной операции осуществляется токарная обработка детали со стороны меньшего диаметра. Деталь базируется в трехкулачковом пневматическом патроне по торцу и диаметру. Припуск снимается за несколько проходов.

010 - Протяжная операция на горизонтально-протяжном станке ТА 510.

На данной операции происходит протягивание шпоночного паза. Деталь базируется по обработанным торцу и конусному отверстию.

015 - Токарная операция на восьмишпендельном полуавтомате 1К282.

На данной операции осуществляется обработка со стороны большего диаметра. Деталь базируется в специальном приспособлении по конусному отверстию и протянутому шпоночному пазу. Припуск снимается за несколько проходов.

020 - Сверлильная операция на агрегатно-сверлильном станке АМ 12385.

На данной операции происходит сверление крепежных отверстий и нарезание в них резьбы. Базирование осуществляется в специальном гидравлическом приспособлении по меньшему торцу и по поверхности крепления.

025 - Балансировочная операция на балансировочном станке Г538.

На данной операции осуществляется сверление отверстий для получения статической уравновешенности детали. Деталь базируется в специальном приспособлении по конусному отверстию и шпоночному пазу.

030 - Полировальная операция на токарном многорезцовом станке 1 А730.

На данной операции происходит получение заданной шероховатости поверхности канавок для ремней. Деталь базируется по коническому отверстию и шпоночному пазу с поджимом на внутренний торец.

035 - Слесарная операция.

На данной операции зачищаются заусенцы, притупляются острые кромки.

040 - Контроль.

Маршрут действующего техпроцесса составлен рационально, с возможностью изменения только за счет использования более совершенного оборудования. Например, исключив 030 операцию за счет выполнения ее на 015 операции, при условии использования другого станка, более точного и совершенного.

При детальном рассмотрении действующего техпроцесса можно обнаружить, что припуски на заготовке не рассчитаны, а следовательно завышены, что приводит к перерасходу материала и повышенному количеству проходов инструментов. Деление на проходы невыгодно с экономической точки зрения, поэтому необходимо весь припуск снимать за как можно меньшее количество проходов. Это достигается: сведением к минимуму припуска; увеличением мощности станка, увеличением прочности и жесткости инструмента.

На многие предварительные проходы не просчитаны режимы резания, что приводит к некачественной обработке при последующих проходах. Из-за этого увеличивается процент брака деталей.

1.4 Анализ эффективности применяемого инструмента, оснастки и оборудования

В действующем технологическом процессе используется универсальное оборудование, которое требует трудоемкую наладку, ремонт, изготовление различных кулачков и копиров, специальных упоров. Например, станок 1К282 относится к крупным станкам, требующим больших затрат на технологическую оснастку, необходимости высококвалифицированного станочника.

На сверлильной операции используемый агрегатно-сверлильный станок АМ 12385 работает не в полном объеме - занято в процессе только две позиции из возможных пяти.

Замена станков 1К62 токарных операций на станке с ЧПУ приведет к увеличению производительности, связанной с уменьшением доли вспомогательного времени; к повышению точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок, полностью определяемых правильностью программирования и точностью автоматических перемещений соответствующих узлов станка; к снижению потребности в квалифицированных рабочих - станочниках, так как подготовка производства перейдет в сферу инженерного труда; к снижению себестоимости, связанной со всеми перечисленными ранее факторами; к сокращению сроков подготовки и перехода на изготовление новых деталей, благодаря централизованной записи программ и более простой и универсальной технологической оснастке; к снижению продолжительности цикла изготовления деталей.

Замена агрегатно-сверлильного станка АМ12385 на станок с ЧПУ также даст положительные результаты.

Остальные станки - протяжной 7А510 и балансировочный Г538 удовлетворяют условиям технологического процесса и не нуждаются в замене.

Применяемый в действующем технологическом процессе инструмент имеет ряд недостатков. В таком инструменте существуют напряжения в местах соединения пластины с державой, которые приводят к быстрому износу инструмента. Большое время затрачивается на операцию, поскольку напайной резец имеет низкую стойкость. Для обработки отверстий используют стандартное сверло ф 20 и стандартный метчик М12-6Н, которые удовлетворяют требования к готовой детали. Для обработки конического отверстия на последнем проходе используется коническая развертка из быстрорексующей стали. Для увеличения периода стойкости этого инструмента возможно применение сборного инструмента с твердо сплавочными пластинами.

Применяемая в действующем технологическом процессе технологическая оснастка работает от мускульной силы рабочего. В настоящее время существуют более современные и технологически выгодные приспособления, оснащенные гидро- или пневмоприводом, а также приспособления, позволяющие контролировать параметры детали.

Действующий технологический процесс имеет ряд недостатков, которые можно устранить, внеся некоторые изменения.

1.5 Цель и задачи проектирования

Главной целью дипломного проектирования является повышение эффективности производства, увеличение роста производительности труда и улучшение качества выпускаемой продукции.

Для выполнения этой цели решаются основные задачи.

1. Приближение заготовок по форме, размерам и качеству поверхностей к готовым деталям, что дает возможность сократить расход металла, значительно снизить трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках, а также уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее.

2. Повышение производительности труда путем применения производительных станков, обладающих высокой степенью автоматизации и оснащенных большим количеством различных инструментов.

3. Достижение наиболее производительными методами обработки высокой точности размеров и формы деталей, качества поверхностей, точности сопряжений, обеспечивающих надежность и долговечность деталей машины.

4. Повышение производительности труда путем повышения стойкости режущего инструмента, которая зависит от конструкции инструмента, геометрий режущих кромок, подбора материала, подбора оптимальных режимов обработки, соответствующей жесткости узлов станка, подбора охлаждающей жидкости.

5. Повышения точности обработки за счет применения и правильного выбора приспособления.

6. Повышение производительности труда путем применения приспособлений с быстродействующими зажимами, механизации и автоматизации загрузки и разгрузки деталей на станках, быстросменных инструментальных наладок.

7. Повышение производительности труда за счет улучшения использования технологического оборудования - снижение трудоемкости перемещения деталей между рабочими местами.

8. Повышение качества деталей, сокращение потерь от брака, повышение производительности труда за счет применения активных форм контроля, при которых результаты измерения используются для регулирования точности технологических процессов.

2. Технологическая часть

2.1 Разработка технологического процесса обработки шкива

В результате анализа базового технологического процесса, проведенного в общей части, принимаем следующий вариант технологического процесса механической обработки шкива коленчатого вала (№ 14-03-12).

000 - Заготовительная операция.

Получаемая заготовка - отливка II класса точности ГОСТ 1855-55.

005 - Токарная с ЧПУ.

На данной операции осуществляется обработка токарная детали со стороны меньшего диаметра. Базирование в трехкулачковом гидропатроне по торцу и большему диаметру. Станок для данной операции выбираем токарно-револьверный 1В340Ф30 с оперативной системой ЧПУ. Станок предназначен для выполнения различных токарных работ при обработке сложных деталей со ступенчатым и криволинейным профилем в условиях серийного и мелкосерийного производства. Класс точности станка - повышенный (П), обеспечивается точность обработки по 8-му квалитету с шероховатостью поверхностей R_a=2.5 мкм /3, стр. 81/. Станок имеет восьмипозиционную револьверную головку с вертикальной осью поворота, что позволяет использовать осевой инструмент - развертку.

010 - Протяжная операция.

На данной операции осуществляется протягивание шпоночного паза. Станок применяем прежний 7А510. Базирование детали в специальном приспособлении.

015 - Токарная с ЧПУ.

На данной операции осуществляется обработка шкива со стороны большего диаметра. Используем токарно-револьверный станок 1В340Ф30. Базирование в трехкулачковом гидропатроне.

020 - Сверлильная с ЧПУ.

На данной операции осуществляется обработка крепежных отверстий и нарезание в них резьбы. Базирование осуществляется в специальном гидравлическом приспособлении. Обработка производится последовательно по программе. Станок применяем вертикально-сверлильный 2Р135Ф2 - 1 с ЧПУ. Станок предназначен для сверления, нарезания резьбы и другого деталей из стали, чугуна и цветных металлов в условиях мелкосерийного и серийного производства. Револьверная головка с автоматической сменой инструмента и крестовой стол с программным управлением позволяют производить координатную обработку деталей типа крышек, фланцев, панелей без предварительной разметки и применения кондукторов. Класс точности станка П /3, стр. 111/.

025 - Балансировочная операция.

На данной операции осуществляется сверление отверстий для получения статической уравновешенности детали. Станок оставляем прежний - Г538.

030 - Слесарная операция.

На данной операции зачищают заусенцы, притупляют острые кромки.

035 - Контроль

Подробно технологический процесс представлен на листах технологического процесса.