Основы технологии производства машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Анализ служебного назначения изделия и расчет размерной цепи

Разработка схемы сборки

Разработка рабочего чертежа детали

Выбор заготовки

Проектирование маршрутного технологического процесса изготовления вала-шестерни

Проектирование технологической операции зубофрезерования

Заключение

Список используемых источников

Введение

В процессе выполнения данной курсовой работы анализируется предложенный сборочный чертеж, задается тип производства. Производится размерный анализ с выявлением размерной цепи и ее решением. Опираясь на сборочный чертеж изделия, составляется его схема сборки. Разрабатывается рабочий чертеж предложенной детали. Для данной детали разрабатывается эскиз заготовки, из которой в последствии будет изготовлена деталь. Сюда не относится составление маршрутного технологического процесса.

Для обработки конкретных поверхностей для одной операции проектируется операционный технологический процесс. Выполняется операционный эскиз обработки заготовки, дается обоснование выбора технологических баз, выбора станочного оборудования.

Для обработки и изготовления детали рекомендуется применять современный режущий инструмент, станочный парк, позволяющий в наибольшей степени оптимизировать технологический процесс обработки, а также контроля готового изделия.

чертеж заготовка вал шестерня зубофрезирование

Анализ служебного назначения изделия и расчет размерной цепи

Редуктор червячно-цилиндрический двухступенчатый с внешним зацеплением предназначен для изменения частоты вращения и крутящего момента в условиях эксплуатации. Редуктор имеет разъёмный корпус с плоской круглой боковой крышкой.

В курсовой работе рассматривается зубчатое колесо.

Для изготовления колеса необходимо выбрать материал, обладающий повышенной износостойкостью и высокой твердостью. Для этих целей выбираем легированную конструкционную сталь марки 20ХН2М с последующим упрочнением поверхностного слоя, применив закалку. Сердцевина детали, изготовленной из хромистой стали имеет изначально высокий предел текучести, а закаленный поверхностный слой - высокую твердость.

Общими техническими условиями эксплуатации являются:

не допускать перегрузок редуктора сверх установленной нормы;

своевременно менять масло в редукторе и следить за уровнем масла;

хранить редуктор рекомендуется в полностью собранном состоянии, при котором непосредственного допуска к его рабочим поверхностям нет.

Рассчитаем размерную цепь, состоящую из трех увеличивающих и семи уменьшающих звеньев по методике изложенной в /2/.

Замыкающее звено А=1,0..2,0 мм. Номинальный размер Ан=1,5 мм.

Тогда допуск замыкающего звена ТАД=1,0 мм.

Размерную цепь будем решать методом полной взаимозаменяемости, который является простым и обеспечивает 100%-ную взаимозаменяемость.

В данном случае необходимо решить прямую задачу; для ее решения применим способ одного квалитета, который используется когда размеры, входящие в размерную цепь, по своей величине значительно отличаются друг от друга.

Номинальные размеры звеньев: А1=А5=39 мм; А2=110,5 мм; А3=70 мм;

А4=12 мм; А6=19 мм; А7=2 мм;

А8=306 мм; А9=2 мм; А10=19 мм.

Для монтажной высоты Т=39 мм подшипников 413 ГОСТ 33-71 отклонения по ГОСТ 520-71 равны -0,15 мм, т.е. допуск ТА1=ТА5=0,15 мм, а ТА1+ТА5=0.3мм

ТАД=,(1.1)

где ам - среднее число единиц допуска в размерах цепи;

- сумма единиц допусков составляющих звеньев в цепи;

m - общее количество звеньев в цепи.

Для А2=110,5 - i=2,17; А3=70 - i=1,86; А4=12 - i=1,08; А6=19 - i=1.31;

А7=2 - i=0,55; А8=306 - i=3,23; А9=2- i=0,55; A10=19- i=1,31.

am=

Найденное число единиц допуска близко к 10 квалитету.

Устанавливаем допуски и назначаем отклонения для звеньев цепи:

А2=110,5-0,14 мм; А7= А9=2+0,04 мм; А3=70-0,12 мм; А4=12-0,07 мм;

А6=A10=8-0,084 мм.

Рассчитаем величину допуска для 8-го звена:



А8=

Проверка:

Разработка схемы сборки

Схема сборки определяет взаимную связь элементов изделия и позволяет установить их последовательность комплектования. Последовательность сборки в основном определяется конструкцией изделия и его отдельных элементов, а также методами достижения требуемой точности.

Схема сборки позволяет наглядно представить весь технологический процесс, проверить правильность выполнения намеченной последовательности операций.

По заданному сборочному чертежу изделия составим его схему сборки, используя методику, изложенную в /2,3/. (Схема сборки приведена в приложении лист 1).

Разработка рабочего чертежа детали

Разработка рабочего чертежа детали производится в соответствии с действующими стандартами ЕСКД.

Подготовительный этап: ознакомление с конструкцией детали, указываем на чертеже выбранный ранее материал детали сталь 40ХН2М. Исходя из габаритов и формы детали (вал) располагаем ее на чертеже горизонтально.

Основной этап: выбираем масштаб построения 1:2 для более точного вычерчивания элементов детали. Указание на чертеже отклонений и определение шероховатости производим в экономически и технологически достижимых пределах, а также из функционального назначения поверхностей, конструктивных особенностей детали, условий работы /4/.

Строим необходимые виды и разрезы для полного представления о форме детали.

Указываем на чертеже технические требования, необходимые для изготовления детали с нужными свойствами.

Составленный рабочий чертеж детали содержит основные данные для выбора формы и размеров заготовки, проектирование маршрутного технологического процесса и операционного технологического процесса.

Выбор заготовки

В данном разделе использована методика, изложенная в /5/.

В нашем случае, как и во многих других, требуется высокая прочность и плотность заготовки, поэтому заготовку выбираем для среднесерийного типа производства при массе детали 4,63 кг изготавливаемую способом штамповки на ГКМ.

Класс точности - Т4

Группа стали - М2

Степень сложности - С2

Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская)

Исходный индекс - 14

Основные припуски на размеры:

толщина 70 мм и Ra=6,3 мкм - 2,0 мм

диаметр 310 мм и Ra=6,3 мкм - 2,7 мм

диаметр 70 мм и Ra=6,3 мкм - 2,0 мм

Дополнительные припуски, учитывающие: смещение по поверхности разъема штампа - 0,4 мм; изогнутость, отклонение от плоскостности и прямолинейности - 0,5 мм.

Размеры поковки:

толщина 70+(2,0+0,4+0,5)*2=76,8 мм; принимаем 77 мм

диаметр 310+(2,7+0,4+0,5)*2=317,2 мм; принимаем 317 мм

диаметр 70-(2,0+0,4+0,5)*2=63,8 мм; принимаем 64 мм

Радиус закругления наружных углов - 3,0 мм, внутренних -7 мм.

Штамповочный уклон - 5?.

Допускаемые отклонения размеров:

толщина мм

диаметр мм

диаметр мм

Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа - 1,0 мм.

Себестоимость заготовки определяется по формуле:

Значения коэффициентов берутся из справочника /7/: Ci=373; KT=1; KM=1.15; KC=0.87; KB=0.8; KП=1 (KП=0,92 для КГШП); SОТХ=28,5.

руб.

руб.

Экономический эффект от применения нового метода получения заготовки можно определить по формуле:

руб.

Проектирование маршрутного технологического процесса изготовления вала-шестерни

В данном разделе использована методика, описанная в /3,4/.

В результате разработки технологического процесса определяем необходимое оборудование, технологическую оснастку и др.

Технологический процесс представляет собой совокупность различных операций, в результате выполнения которых изменяется форма, размеры, осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.

Маршрутное описание технологического процесса заключается в сокращенном описании всех технологических операций в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

В соответствии с чертежом детали разработаем технологический маршрут и оформим его в виде таблицы.



Рис. 5.1. Обрабатываемые поверхности

Технологический маршрут

Таблица 5.1.

№ операции	Наименование и краткое содержание операций	Оборудование
000	Заготовительная - ГКМ
005	Токарная с ЧПУ расточить на черно и на чисто поверхность 3; подрезать торцы 1,5	16К20Ф3
010	Токарная с ЧПУ точить поверху поверхность 4; подрезать торцы 1,5	16К20Ф3
015	Протяжная протянуть шпоночный паз поверхности 2; подрезать торец 1,5	7А520
020	Слесарная	верстак
025	Моечная	машина моечная
030	Контрольная	стол контрольный
035	Зубофрезерная фрезеровать зубья (поверхность 4)	53А30П
040	Слесарная	верстак
045	Моечная	машина моечная
050	Контрольная	стол контрольный
055	Термическая закалка в масле+отпуск	печь
060	Зубошлифовальная шлифовать зубья (поверхность 4)	5Д833Д
065	Зубообкатывающая прикатать зубья (4)
070	Внутришлифовальная шлифовать отверстие (3) и торец (1)	3К228В
075	Шлифовальная с ЧПУ шлифовать другой торец 5	3Е756 Л-2
080	Моечная	машина моечная
085	Контрольная	стол контрольный

Проектирование технологической операции зубофрезерования

Расчет ведется одновременно с заполнением операционных карт технологического процесса: запись данных по оборудованию, способу обработки, характеристики обработки обрабатываемой детали /6/.

Определяем расчетную величину подачи:

(6.1)

Выбираем значение подачи и значения коэффициентов, входящих в формулу: SH=2.8; KM=0.8; K=0.9; KX=1; KНАПР=1.

(6.2)

Принимаем S=2 мм/об.

Определим скорость резания:

(6.3)

Выбираем значение скорости резания и значения коэффициентов, входящих в формулу: vH=29; KM=0.9; K=1.0; KX=1; KНАПР=1; КИ=1; КТ=1,05.

Определим частоту вращения шпинделя:

Станок может обеспечить n=100 об/мин тогда V=31,4 м/мин.

Вычислим величину силы резания:

(6.4)

где CP=68,2; S=2; t=3; m=5; v=31.4; K10=1.6; KM=0.95

Мощность резания определяется по формуле:

Ne=(6.5)

Ne==1.87 кВт.

Мощность, которую должен обеспечить станок:

Nc=Nдв*з,(6.6)

где Nдв - мощность электродвигателя привода главного движения, кВт; з - механический КПД.

Nс=11*0,75=8.25 кВт.

Таким образом Ne < Nc

Технологическое нормирование операций

При обработке в условиях среднесерийного типа производства на станке с ЧПУ, определяется штучно - калькуляционное время (tш-к), состоящее из штучного (tшт) и подготовительно - заключительного времени на партию деталей (tп-з), которое определяется по зависимости /4/:

tш-к=tшт+tп-з / nЗ,(6.7)

где nЗ - размер партии деталей, запускаемых в производство, шт.

Норма штучного времени обработки детали:

tшт=to+tв+tобс+tп,(6.8)

где tо= - основное время на операцию, мин; tВ - вспомогательное время, мин; tобс - время обслуживания рабочего места, мин; tп - время на личные потребности, мин.

Основное время на выполнение j - го перехода:

(6.9)

где b - длина обрабатываемой поверхности, мм; l, l1 - длина врезания и перебега инструмента, мм; z - число зубьев; n - частота вращения шпинделя, об/мин; S - подача, мм/об; K- число заходов червячной фрезы.

мин.

Вспомогательное время определяем по справочнику /8/:

tв=1,25 мин.

Времена tобс и tп принимаются в процентном отношении от оперативного времени (tоп):

tоп=tо+tв(6.10)

tоп=16,92+1,25=18,17 мин.

tобс = tп=0,0418,17=0,725 мин.

Штучное время:

tшт=16.92+1.25+0.725+0.725=19.62 мин.

Подготовительно - заключительное определяем по справочнику /10/:

tп-з=29 мин

tш-к=19.62+29/833=19,62 мин.

Выбор технологических баз имеет первостепенное значение при проектировании технологических процессов. При выборе баз учитывается вид операции, точность и производительность обработки и многие другие факторы.

Для выполнения зубофрезерной операции за технологические базы принимаем обработанные на предыдущих операциях цилиндрические поверхности и торец. Эти технологические базы являются оптимальными, т.к. обеспечивают устойчивое положение заготовки относительно станка, а также надежное ее закрепление с минимальными деформациями.

Суммарная погрешность установки:

(6.12)

При обработке партии заготовок в одноместном приспособлении на настроенном станке погрешность приспособления вызывает систематическую погрешность обработки и может быть скомпенсирована при наладке (подналадке), поэтому при расчете погрешности установки не учитывается. Тогда, учитывая, что погрешности Еб и Ез являются случайными величинами, можно записать:

(6.13)

Погрешность базирования зависит от величины радиального зазора оправки, но т.к. деталь садится на оправку с натягом, то:

Eб=0

Погрешность закрепления для жёсткой оправки с креплением по торцу:

E3=10 мкм.

Общая погрешность установки:

Еу=10 мкм.

Схема установки приведена на рис. 6.3.1:



Рис 6.3.1 Схема установки

Современное машиностроение на сей день имеет ярко выраженную тенденцию к повышению качества, точности обрабатываемых изделий, и невозможно будет реализовать спроектированный технологический процесс без соответствующего технологического оснащения. При выборе конкретных моделей станков необходимо учитывать:

соответствие габаритных размеров заготовки размерам рабочей зоны оборудования;

требования обеспечения точности и качества обрабатываемых поверхностей;

технологические возможности станка.

Средствами технологического оснащения были выбраны:

станок, на котором производится обработка детали, зубофрезерный 53А30П;

зубофрезерование производится червячной фрезой, материал рабочей части Р6М5 заданной геометрии.

Заключение

Анализ служебного назначения изделия позволил максимально уточнить и сформулировать задачу, для решения которой предназначено изделие.

Дальнейшим анализом была составлена размерная цепь, решение которой было необходимо для разработки чертежей детали. В результате расчета размерной цепи были найдены соответствующие значения параметров всех составляющих звеньев, являющиеся экономически достижимыми.

Составленная схема сборки изделия является оптимально технологичной в условиях среднесерийного производства, что значительно сокращает затраты на его осуществление.

Составленный рабочий чертеж детали содержит основные данные для выбора заготовки, проектирования маршрутного технологического процесса.

В соответствии с чертежом детали, также был разработан технологический маршрут обработки поверхностей детали и сведен в таблицу 5.1.

Проведенные расчеты режимов резания позволяют точно определить уровень технологического оснащения, так, например, мощность станка. Кроме того необходимо создать условия, повышающие надежность технологической системы и стабильности процесса обработки.

Было произведено нормирование операции и выбраны базы.

Список используемых источников

Марфицын В.В., Давыдова М.В., Минин И.А. Выбор способа изготовления заготовок. Методические указания. - Курган.: КГУ, 1997 г. - 80 с.

Мосталыгин Г.П., Орлов В. Н. Проектирование технологических процессов обработки заготовок. Учебное пособие. - Свердловск, 1991 г. - 112 с.

Мосталыгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. - М: Машиностроение, 1990 г. - 288 с.

Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для многоцелевых станков фрезерно- сверлильно- расточной группы: - М. ВНИИТЭМР, 1986. - 159 с.

Сборочный чертеж редуктора.

Справочник технолога - машиностроителя: В 2-х т. Т1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985 г. - 656 с.

Справочник технолога-машиностроителя В 2-х т. Т2/ Под ред. А.Г. Косиловой и РК Мещерекова, - М:Машиностроение, 1986 г. - 496 с.

Толмачевский Н.Н., Доможиров А.П. Методы достижения точности сборки: Учебное пособие. - Курган: КМИ, 1992 г. - 62 с.

Размещено на Allbest.ru