Технологический процесс изготовления редуктора одноступенчатого

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

технический конструкторский редуктор

Цель курсового проекта - разработать технологический процесс изготовления редуктора одноступенчатого.

Задачи курсового проекта:

- определить тип производства и выбрать вид его организации;

- разработать технологический процесс сборки редуктора одноступенчатого;

- разработать технологический процесс изготовления крышки подшипника.

Основной задачей курсового проекта является приобретение навыков применения теоретических знаний, полученных в результате изучения различных дисциплин, при разработке технологического процесса изготовления узла и детали, используя необходимую справочную, техническую литературу и руководящие материалы.

Определение типа производства

Производственная программа - 500 шт. в год.

Такт выпуска при одноимённом режиме работы

где F - годовой фонд времени, 2052 часов;

n - коэффициент, учитывающий простои оборудования, связанные с наладкой и обслуживанием;

N - количество деталей в партии.

= 210 мин/шт.

Дневной выпуск изделий

N_дн = N_год / 253 = 500 / 253 = 2 шт. в день

Сменный выпуск

N_см = N_дн / 2 = 2 / 2 = 1 шт. в смену

Число изделий в месяц

N_м = N_год / 12 = 500 / 12 = 42 шт. в месяц

Используя исходные данные, выбираем тип производства. Так как данное изделие выпускается партиями не продолжительное время по неизменяемым чертежам, учитывая массу и годовой выпуск выберем мелкосерийный тип производства.

Под серийным производством машин, их деталей или заготовок понимают их периодическое изготовление повторяющимися партиями по неизменяемым чертежам в течение продолжительного промежутка календарного времени. Производство осуществляется партиями, при этом возможна партия из одного изделия. В зависимости от объёма выпуска этот тип производства делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного производства могут служить металлорежущие станки, компрессоры, судовые дизели и т.п., выпускаемые периодически повторяющимися партиями.

1. Проектирование технологического процесса сборки узла

1.1 Анализ служебного назначения узла, технических требований и норм точности, предъявляемых к его исполнительным поверхностям

Служебное назначение:

Редуктор одноступенчатый предназначен для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения.

Технические требования:

а) плавное вращение валов редуктора.

б) зазор между подшипником поз. 26 и крышкой подшипника поз. 12 должен быть в пределах 0,01…0,08 мм.

1.2 Выявление конструкторских размерных цепей узла

В результате проведенного анализа технических требований на узел было выявлено одно из наиболее важных требований, а именно: обеспечить зазор, между подшипником и крышкой подшипника, находящийся в пределах 0,01…0,08 мм.

Для выполнения этого требования необходимо выявить все размеры деталей, влияющих на выполнение этого требования. Номера позиций деталей см. лист 1 и спецификацию.

Размерная цепь А состоит из:

А_Д - зазор между подшипником 26 и крышкой 12 - 0,01…0,08 мм;

A₁ - расстояние от торца корпуса 1 до торца крышки 12 - 8 мм;

A₂ - ширина корпуса 1 - 173 мм;

A₃ - расстояние от торца корпуса 1 до торца крышки 14 - 8 мм;

A₄ - ширина подшипника 26 - 26 мм;

A₅ - длина втулки малой 6 - 12 мм;

A₆ - ширина колеса зубчатого 9 - 80 мм;

A₇ - ширина буртика на валу тихоходном 5 - 12 мм;

A₈ - ширина подшипника 26 - 26 мм.

Рисунок 1 - Конструкторская размерная цепь А

1.3 Выбор и обоснование метода достижения точности замыкающего звена

Обеспечение точности создаваемого узла сводится к достижению требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей, заложенных в его конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления клапана. Задачу обеспечения требуемой точности выбранного замыкающего звена решим вероятностным методом.

Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается с некоторым, заранее обусловленным риском путём включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменение их значений. Исходные данные:

Принимаем, что рассеяние размеров звеньев близко к нормальному закону, т.е. л_i ? 1/3, и, следовательно л_У = 1/3. Примем также б_i = 0.

Рассчитаем допуски составляющих размеров по способу одной степени точности, принимая Р = 0,27% и коэффициент риска t = 3.

Определяем средний допуск.

ТА_ср = [ТА_Д] / t,

где [ТА_Д] - допуск замыкающего звена, мкм;

л_i - коэффициент относительного рассеяния;

i - единица допуска, мкм.

ТА_ср = 70/3 = 17 мкм

Единица допуска i равна для размеров А₁ = 0,9 мкм; А₂ = 2,52 мкм; А₃ = 0,9 мкм; А₄ = 1,31 мкм; А₅ = 1,08 мкм; А₆ = 1,86 мкм; А₇ = 1,08 мкм; А₈ = 1,31 мкм.

По [1, с. 441] определяем, что полученное число единиц допуска ТА_ср = 17, соответствует примерно 7 квалитету.

Допуски 7-го квалитета для составляющих размеров равны Т₁ = Т₃ = 0,015 мм; Т₂ = 0,04 мм; Т₄ = Т₈ = 0,021 мм; Т₅ = Т₇ = 0,018 мм; Т₆ = 0,03 мм.

Проверим правильность назначения допусков.

ТА_Д = t,

ТА_Д = 3 = 0,064 мм

Допуски на составляющие звенья назначены правильно т.к.

[ТА_Д] = 0,07 мм > ТА_Д = 0,064 мм

Составим расчетную таблицу вероятностного метода расчета размерной цепи.

Таблица 1 - Расчетная таблица (вероятностный метод)

Обозначение звеньев (номинал)	Отклонения, мм	Допуски, мм	Характеристика рассеяния
	?S	?I	?с		лi
A1 = 8 h7	0	-0,015	-0,007	0,015	0,33
A2 = 173 js7	+0,02	-0,02	0	0,04
A3 = 8 h7	0	-0,015	-0,007	0,015
A4 = 26 h7	0	-0,021	-0,01	0,021
A5 = 12 h7	0	-0,018	-0,009	0,018	0,33
A6 = 80 h7	0	-0,03	-0,015	0,03
A7 = 12 h7	0	-0,018	-0,009	0,018
A8 = 26 h7	0	-0,021	-0,01	0,021

1.4 Выбор и обоснование организационных форм сборки узла и средств выполнения сборочных операций

На основании программы выпуска и габаритных размеров клапана принимаю стационарную не поточную сборку с одним рабочим местом.

Сборка предохранительного клапана производится на верстаке. Перед сборкой необходимо продуть детали от остатков технической пыли.

Для сборки резьбовых соединений применяется пневмогайковёрт ИП 3112-У11.

1.5 Построение и обоснование схемы сборки

Схема сборки узла представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема сборки редуктора одноступенчатого

1.6 Выявление условия автоматической сборки узла

Определим техническую возможность автоматической запрессовки подшипника 26 на вал тихоходный 5.

Определим техническую возможность автоматической запрессовки.

Диаметр отверстия в подшипнике Ш70Н7^(+0,03), диаметр посадочной поверхности вала Ш70m6 (), заходные фаски на кромках отверстия 1Ч45° и вала 1,5Ч45°.

Т.к. посадка соединяемых деталей с натягом, то значение угла относительного перекоса г_н ограничено размерами заходных фасок во избежание заклинивания.

Определим допустимое относительное смещение деталей в первоначальный момент их соединения.

Определим допустимый относительный перекос соединяемых деталей.

г_н = г = arcsin (С_в / D_а) = arcsin (1,5 / 70) = 1°14?

где D_а - наименьший диаметр отверстия, мм;

С_в, - высота и угол заходной фаски сопрягаемой поверхности штока, мм.

В качестве технологических баз целесообразно выбрать поверхности с наиболее высокой чистотой и точностью, вал базируем в цанговом патроне по наружной цилиндрической поверхности (двойная направляющая база) и торцу (опорная база). Подшипник базируем в специальном приспособлении по наружной цилиндрической поверхности (двойная направляющая база) и торцу (опорная база).

Точность базирования вала в патроне д₁ = 0,05 мм

Определим относительный перекос вала.

г₁ = arctg (д₁ / l) = arctg (0,05 / 78) = 2?

где l - длина посадочной поверхности вала в патроне, мм.

Подсчитаем допуски на относительное положение исполнительных поверхностей базирующих устройств для соединяемых деталей, при которых возможно их соединение.

г₂ = г_н - г₁ = 1°14? - 2? = 1°12?

Сдаточные нормы точности с учетом 40% запаса на изнашивание в процессе эксплуатации будут следующими.

г₂ (1 - 0,4) = 1°12? · 0,6 = 43?

2. Разработка технологического процесса изготовления детали

2.1 Изучение служебного назначения детали и критический анализ технических требований и норм точности

Для рассмотрения возьмем деталь крышка подшипника поз. 14.

Крышка подшипника крепится к корпусу посредством болтов и предназначена для поджатия подшипника и уплотнения втулки поз. 7.

Технические требования на изготовление крышки подшипника предусматривают торцевое биение двух торцов относительно оси не более 0,04 мм, радиальное биение одной цилиндрической поверхности относительно оси не более 0,04 мм, а также неуказанные предельные отклонения размеров по 14 квалитету.

2.2 Выбор вида и формы организации производственного процесса

Исходя из типа производства (мелкосерийный) и габаритов детали, выявляю вид организации процесса изготовления детали: вид организации производственного процесса - непоточный, а форма организации производственного процесса - групповая по общности служебного назначения. При данной форме производственного процесса создают отдельные участки станков. Во главе каждого участка стоит мастер.

2.3 Анализ технологичности детали

Качественная оценка технологичности детали.

Деталь относится к деталям типа «тела вращения».

Центральное отверстие детали имеет простую форму, что не требует применения специальных станков.

Все обрабатываемые поверхности детали доступны для обработки и не требуют применения специального инструмента, кроме внутренней канавки под уплотнительное кольцо, обработка которой требует специально изготовленного под нее канавочного резца.

Конструкция детали позволяет применять высокопроизводительное оборудование при механической обработке, а также применять рациональные методы получения заготовки.

Для количественной оценки технологичности детали рассчитаем вспомогательные коэффициенты технологичности: точности обработки К_тч и шероховатости поверхностей К_ш.

К_тч = 1 - 1 / А_ср,

где А_ср - средний квалитет обработки

К_тч = 1 - 1/13 = 0,92

А_ср= A_ni / ni,

где A_ni - квалитет i - ой поверхности;

ni - число поверхностей с квалитетом A_ni.

A_cр = (8 · 2 + 12 + 14 · 8) / 11 = 12,7

Принимаем А_ср = 13 квалитету.

Составим таблицу распределения квалитетов по поверхностям детали в порядки их уменьшения, от наиболее точного к менее точному.

Таблица 2 - Распределение квалитетов

Квалитет обработки	8	12	14
Число поверхностей	2	1	8

Средний квалитет соответствует черновой обработке поверхностей детали.

Коэффициент точности соответствует обработке детали на станке нормальной точности.

К_ш = 1 - 1/Б_ср,

где Б_ср - среднее числовое значение параметра шероховатости, мкм.

K_ш = 1 - 1 / 12,5 = 0,92

Б_ср = Б_ni / _ni,

где Б_ni - шероховатость i-ой поверхности, мкм.

Б_ср = (1,6 · 2 + 6,3 + 12,5 · 8) / 11 = 9,95 мкм

Принимаем ближайшее по разряду Б_ср = 12,5 мкм.

Составим для облегчения расчета таблицу распределения шероховатости.

Таблица 3 - Распределение шероховатости

Шероховатость Ra, мкм	1,6	6,3	12,5
Число поверхностей	2	1	8

Среднее значение шероховатости показывает, что деталь, может быть получена черновой обработкой.

Вывод: значения шероховатости и точности обработки соответствуют друг другу, а коэффициенты точности и шероховатости близки к единице. По результатам качественной и количественной оценки деталь можно считать технологичной.

2.4 Обоснование выбора полуфабриката или технологического процесса получения заготовки

Рассмотрим два варианта заготовки для данной детали: листовой прокат и поковка изготовленная на пневматическом молоте.

Окончательный выбор вида заготовки осуществим соответствующими расчетами.

Вариант 1 - листовой прокат.

Наибольшая толщина детали 23 мм. Шероховатость торцов 6,3 мкм (второй торец 12,5 мкм). Следовательно, обработка одного торца должна иметь черновую и чистовую стадии обработки, а второго черновую. Припуск на черновую обработку - 1,6 мм; чистовую - 0,4 мм.

Определим минимально допустимую толщину листа с учетом припусков на механическую обработку.

_З = Д + Z,

где д - номинальная толщина детали, мм;

Z - припуск на механическую обработку, мм.

_З = 23 + 1,6 · 2 + 0,4 = 26,6 мм

Выберем необходимую толщину листа по ГОСТ 19903-74. Принимаем лист толщиной 28 мм.

Лист Б-ПН-28 ГОСТ 19903-74/45 ГОСТ 1050-88.

Определим диаметр заготовки D_Z

D_З = Dд + 2Z_1,

где Z₁ - ширина газовой резки, мм.

D_З = 175 + 2 · 4 = 183 мм

Определим массу заготовки G_з.лист. через ее объем V и плотность

с = 7,85 г./см³.

V = (D_З² / 4) _З,

V = (3,14 · 18,3² / 4) 2,8 = 736 см³

G_з.лист. = V / 1000,

G_з.лист. = 736 · 7,85 / 1000 = 5,8 кг.

Найдем коэффициент использования материала.

К_им = G_д./G_з.лист.,

К_им = 2 / 5,8 = 0,34

Рассчитаем стоимость листового проката См.лист = 23,5 р., Сотх = 500 р.

С_з.лист. = С_м.лист G_з.лист. - (G_з.лист. - Gд_.) (C_отх/1000),

где С_м.лист - стоимость 1 кг материала, р.;

С_отх - стоимость 1 тонны отходов материала, р.

С_з.лист. = 23,5 · 5,8 - (5,8 - 2,0) (500 / 1000) = 134,4 р.

Вариант 2 - поковка.

Заготовка изготовлена ковкой на пневматическом молоте.

Припуски (на диаметр) и допуски на механическую обработку назначаю по ГОСТ 7829-70. Размеры заготовки с допусками представлены в таблице 4.

Таблица 6 - Размеры поковки

В миллиметрах

Размер детали	Припуск	Размер заготовки
Ш175	11±3	Ш186±3
Ш81,5	15±3	Ш66,5±3
23	7±2	30±2

Масса заготовки.

G_з = 711 · 7,85 / 1000 = 5,6 кг

Определим коэффициент использования материала.

К_и.м. = 2 / 5,6 = 0,36

Рассчитаем стоимость поковки

С_з.п = 35 · 5,6 - (5,6 -2,0) 0,5 = 194,2 р.

Вывод: приведенные выше расчеты показывают, что объем использования металла у обоих вариантов практически одинаков, а себестоимость листового проката значительно меньше себестоимости поковки. Исходя из этого, целесообразнее выбрать в качестве заготовки листовой прокат.

Эскиз выбранной заготовки представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Эскиз заготовки

2.5 Обоснование выбора технологических баз

Операция 005 Токарно-винторезная

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне. На данной операции не происходит изменения линейных размеров, следовательно, погрешность базирования равна нулю.

Операция 010 Токарная с ЧПУ

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне в разжим. Линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, погрешность базирования равна нулю.

Операция 015 Токарная с ЧПУ

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне. Линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, погрешность базирования равна нулю.

Операция 020 Токарная с ЧПУ

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне. Линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, погрешность базирования равна нулю.

Операция 025 Сверлильная с ЧПУ

Данная теоретическая схема базирования реализуется в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне в разжим. Погрешность базирования равна нулю.

Операция 030 Круглошлифовальная

Данная теоретическая схема базирования может быть реализована в трехкулачковом самоцентрирующимся патроне в разжим. Линейные размеры получаются от технологической базы, следовательно, погрешность базирования равна нулю.

2.6 Выбор способов и обоснование количества переходов по обработке поверхностей заготовки

Таблица 5 - Методы механической обработки поверхностей детали

Поверхность	Технологические переходы	Квалитет	Шероховатость, мкм
Ш175	Точение черновое	14	Rа12,5
Ш125h8	Точение черновое Точение чистовое Шлифование предварительное	14 11 8	Rа12,5 Rа6,3 Ra1,6
Ш115	Растачивание черновое	14	Rа12,5
Ш81,5	Сверление Растачивание черновое	15 14	Rа25 Ra12,5
Ш99Н12	Точение черновое	12	Rа12,5
Ш11	Сверление	14	Rа12,5
23h12	Точение черновое Точение чистовое	14 12	Rа12,5 Rа6,3
23	Точение черновое
8h8	Точение черновое Точение чистовое Шлифование предварительное	14 11 8	Rа12,5 Rа6,3 Ra1,6
10	Растачивание черновое	14	Rа12,5
6	Точение черновое	14	Rа12,5

2.7 Расчет припусков, межоперационных размеров и допусков

Для расчета промежуточных припусков аналитическим методом выберем наиболее точную поверхность вала диаметром 125_(-0,013), шероховатость поверхности Ra1,25 мкм.

Технологические переходы обработки поверхности:

- точение черновое;

- точение чистовое;

- шлифование.

Определяем значение величин определяющих качество поверхности для:

- заготовки Rz = 150 мкм; Т = 250 мкм;

- точения чернового Rz = 50 мкм; Т = 50 мкм;

- точение чистовое Rz = 30 мкм; Т = 30 мкм;

- шлифования Rz = 5 мкм; Т = 15 мкм.

Найдем величину пространственного отклонения _з

_з = Д_к l,

где Д_к - удельная кривизна, мкм/мм;

l - длина детали, мм.

_з = 1 · 23 = 0,023 мм = 23 мкм

Определим величину остаточного пространственного отклонения, применяя коэффициент уточнения К_у равный 0,06 для чернового и 0,04 для чистового точения

₁ = 23 · 0,06 = 1 мкм;

₂ = 2 · 0,04 = 0 мкм.

Рассчитаем минимальный припуск 2Z_min

2Z_min = 2 (Rz_i-1 + Т_i-1 + _i-1),

На черновое точение

2Z_min1 = 2 (150 + 250 + 23) = 846 мкм

На чистовое точение

2Z_min2 = 2 (50 + 50 + 1) = 202 мкм

На шлифование

2Z_min3 = 2 (30 + 30) = 120 мкм

В последнюю графу «расчетный размер» записываем чертежный размер, а остальные рассчитываем, начиная с конечного перехода:

d_р3 = 124,937 + 0,120 = 125,057 мм;

d_р2 = 125,057 + 0,202 = 125,259 мм;

d_р3 = 125,259 + 0,846 = 126,105 мм

Записываем в графу «наименьший предельный размер» значение расчетного размера.

Рассчитываем наибольший предельный размер:

d_max3 = 124,937 + 0,063 = 125 мм;

d_max2 = 125,057 + 0,25 = 125,307 мм;

d_max1 = 125,26 + 1,0 = 126,26 мм;

d_max3 = 126,11 + 2,9 = 129,01 мм.

Определим минимальный предельный припуск:

2Z^пр_min3 = 126,11 - 125,26 = 0,850 мм = 850 мкм;

2Z^пр_min2 = 125,26 - 125,057 = 0,203 мм = 203 мкм;

2Z^пр_min1 = 125,057 - 124,937 = 0,120 мм = 120 мкм.

Определим максимальный предельный припуск:

2Z^пр_max3 = 129,01 - 126,26 = 2,750 мм = 2750 мкм;

2Z^пр_max2 = 126,26 - 125,307 = 0,953 мм = 953 мкм;

2Z^пр_max1 = 125,307 - 125 = 0,307 мм = 307 мкм.

Проверим правильность произведенных расчетов:

2Z^пр_max - 2Z^пр_min = _з - _д,

2750 - 850 = 2900-1000

1900 = 1900

953 - 203 = 1000 - 250

750 = 750

307 - 120 = 250 - 63

187 = 187

Расчет произведен правильно.

Построим таблицу расчета припусков и схему расположения полей допусков и припусков (см. таблицу 6).

Таблица 6 - Расчет припусков

Технологические переходы обработки Ш125h8(-0,063)	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск, 2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припуска, мкм
	Rz	Т					dmin	dmax	2Zпрmin	2Zпрmах
Заготовка: Обтачивание черновое: чистовое: Шлифование:	150 50 30 5	250 50 30 15	23 1 0 -	- 846 202 120	126,105 125,259 125,057 124,937	2900 1000 250 63	126,11 125,26 125,057 124,937	129,01 126,26 125,307 125	- 850 203 120	- 2750 953 307

2.8 Выбор технологического оборудования для изготовления детали

Технологическое оборудование выбираем в зависимости от габаритов детали, ее точности и выбранных технологических схем базирования.

Токарно-винторезный 16К20:

- наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом 220 мм;

- наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000 мм;

- высота расположения центров 215 мм;

- частота вращения шпинделя 12,5 -1600 об/мин;

- продольная подача 0,05 - 2,8 мм/об;

- поперечная подача 0,025 - 1,4 мм/об;

- конус отверстия пиноли - Морзе 6;

- диаметр патрона 250 мм;

- мощность электродвигателя главного привода 11 кВт.

Токарный с ЧПУ 16К20Т1:

- наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом - 500 мм;

- наибольшая длина обрабатываемой заготовки - 1000 мм;

- частота вращения шпинделя 10 -2000 об/мин;

- продольная подача 0,01 - 2,8 мм/об;

- поперечная подача 0,005 - 1,4 мм/об;

- сечение резца. 25Ч25;

- конус отверстия пиноли - Морзе 5;

- мощность электродвигателя главного привода - 11 кВт;

- устройство ЧПУ - НЦ-31.

Сверлильный с ЧПУ 2Р135Ф2:

- наибольший условный диаметр сверления 35 мм;

- рабочая поверхность стола 400710 мм;

- расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола 600 мм;

- вылет шпинделя 450 мм;

- конус Морзе отверстия шпинделя 4;

- частота вращения шпинделя 45 - 2000 об/мин;

- мощность электродвигателя 3,7 кВт.

Круглошлифовальный 3Т160:

наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:

- диаметр - 280 мм;

- рекомендуемый (наибольший) диаметр шлифования - 20-280 мм;

- наибольшая длина шлифования - 130 мм;

- высота центров над столом - 160 мм;

- наибольший диаметр шлифовального круга - 750 мм;

- наибольшая высота шлифовального круга - 130 мм;

- частота вращения шпинделя заготовки - 55 - 620 об/мин;

- частота вращения шлифовального круга - 1250 об/мин;

- мощность электродвигателя - 17 кВт;

Сведения о применяемой оснастке, режущем и измерительном инструменте будут представлены на листе 2 графической части курсового проекта.

Список использованных источников

1. «Справочник технолога машиностроителя» В 2 т. Т.2. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

2. «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» /Под общ. ред. А.Ф. Горбацевича. - Минск: Вышэйшая школа, 1975. - 287 с.

3. «Обработка металлов резанием. Справочник технолога» /Под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988. - 736 с.

4. «Основы технологии машиностроения» Учебник для машиностроительных вузов / И.М. Колесов - М.: Машиностроение, 1997. - 592 с.

Размещено на Allbest.ru