Технологический процесс сборки конического редуктора и колеса

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

шестерня редуктор станок

Проектирование технологических процессов механической обработки деталей машин имеет целью дать подробное описание процессов их изготовления с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованием принятого варианта.

Конструкторская документация является основным видом документов, которые используются для проектирования технологических процессов обработки и сборки, контрольно-измерительных операций, а также при выполнении работ по сертификации. При разработке конструкторской документации необходимо соблюдать требования действующих стандартов. Точность существенно влияет на качество изделий, на трудоемкость их изготовления, а, следовательно, и на себестоимость. Качество изделий машиностроения зависит от геометрической точности деталей, входящих в них. В результате этого получают необходимые данные и инструкции для осуществления технологического процесса в цехе. Технологические разработки позволяют выявить необходимые средства производства, трудоемкость и себестоимость. На основе технологического процесса устанавливают исходные данные для организации снабжения основными и вспомогательными материалами, календарного планирования, технического контроля, инструментального и транспортного хозяйства.

Основной задачей курсового проекта является разработка технологического процесса сборки одноступенчатого конического редуктора, технологического процесса изготовления конического колеса. Анализ и разработка технических условий, отработка конструкции детали, базирование поверхностей, выбор методов обработки поверхностей заготовки, расчет и проектирование специальной технологической оснастки, а также применение новых и передовых технологий при разработке технологического процесса.

1. Общая часть

Формулировка целей и задач курсовой работы

Целью курсовой работы является технологическая подготовка производства индивидуального привода общего назначения. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: разработать технологический процесс сборки конического одноступенчатого редуктора, а также разработать технологический процесс механической обработки детали.

Режим работы предприятий и фонды времени

В данной курсовой работе принимается двухсменный режим работы. Для двухсменного режима работы действительный фонду времени для оборудования составляет 4060 [1], для рабочего 2018 [1].

Определение типа производства

Так как заданы масса изделия 20 кг. и N_r=700 шт. Согласно [1] при массе изделия более 10 кг. и годовой программе выпуска 200-10000 шт. принимается среднесерийный тип производства.

Расчеты по программе выпуска

Срок выпуска изделия (С), лет зависит от годовой программы (N_r) и программы по неизменным чертежам (_Nн.r)

Такт выпуска

Программа в месяц (Ncm)

.

Величина партий деталей

Вывод: Так как тип производства среднесерийный, изделие будет выпускаться 3 года, необходимо использовать в качестве оборудования - металлорежущие станки с ЧПУ, универсальные станки, приспособление, инструмент.

2. Разработка технологического процесса сборки изделия

Описание работы изделия

Конический одноступенчатый редуктор приводится в движение с помощью электродвигателя. Через муфту передает движение от вала электродвигателя на входной вал 40Н7/h7(1). Ортогональная коническая передача (i =2) передает крутящий момент с быстроходного вала на тихоходный (16). Далее через муфту, установленную на тихоходном валу, движение передается на вал технологической машины.

Служебное назначение изделия

Конический одноступенчатый редуктор представляет собой закрытую ортогональную передачу, предназначенная для уменьшения частоты вращения валов, передачи вращающего момента, который увеличивается от вала электродвигателя к выходному валу редуктора. В привод входит одноступенчатый конический редуктор с ортогональным расположением валов. Изделие применяется в различных отраслях народного хозяйства, текстильной, химической, сельском хозяйстве при влажности до 90% и температуре от -40 до +50? С, запыленности 510 мг/м³.

Критический анализ технических условий на сборку индивидуального привода общего назначения

В виду достаточности и правильности технических требований на чертеже, критический анализ не выполняется.

Размерный анализ

Не выполняется

Технические требования на привод

На зубчатое зацепление назначены следующие технические требования:

-принимается 8 степень точности [2].

-показание кинематической точности конической передачи

F_iob=110мкм.

-показатель плавности работы F_iror = 63 мкм.

-суммарное пятно контакта зубьев:

по высоте F = 70 %.

по длине F = 55 %.

-величина бокового зазора _jnmin=33 мкм.

Методы контроля основных технических требований

1. Пятно контакта. По высоте составляет F=70%, по длине - F=55%.

Контроль пятна контакта широко распространен при производстве конических зубчатых колес. Очень часто этот вид проверки на заводе является единственным. Однако это может быть оправдано только в отношении передач, для которых основным требованием является полнота контакта, т. е. у нагруженных тихоходных передач.

Проверка правильности контакта сопряженных зубчатых колес чаще всего производится на краску. Проверка собранной пары зубчатых колес на пятно контакта производится вращением меньшего колеса, зубья которого смазаны тонким слоем.

Способ заключается в том, что масляную краску наносят тонким слоем на зубья ведущего колеса. После провертывания на рабочих поверхностях зубьев сцепляемого колеса остаются отпечатки (пятна касания, контакта), по которым можно судить о радиальном зазоре и параллельности осей. В ГОСТ 1643--81 размеры пятна контакта нормируются в процентах длины и высоты рабочей боковой поверхности зуба в собранной передаче. Допускается оценивать точность зубчатых колес по пятну контакта их зубьев с зубьями измерительного зубчатого колеса при этом относительные размеры суммарного пятна контакта должны быть соответственно увеличены по сравнению со значениями, указанными в стандарте для заданной степени точности по нормам контакта. Проверка осуществляется в собранной передаче либо на обкатном станке при зацеплении с измерительным колесом.

2. Величина бокового зазора.

Для контроля бокового зазора в рабочем монтаже или на контрольно-обкатном станке применяется индикатор (ГОСТ 8889-88). Для этого индикатор устанавливается таким образом, чтобы измерительный наконечник контактировал с боковой поверхностью одного из зубьев контролируемой пары. Поворотом этого колеса при неподвижном втором колесе определяется величина бокового зазора (рис 2.1.). Также величина бокового зазора допуска Т=33 мкм контролируется с помощью щупов (ГОСТ882-75).

.

Рис.2.1. Боковой зазор в зубчатом зацеплении

Анализ технологичности конструкции редуктора

Технологичность - это соотвестсвие требованиям изготовления детали наиболее производительным и экономически выгодным способом при заданных условиях производства. Степень этого соответствия выявляется путем анализа технологичности конструкции детали.

Исполнительными поверхностями редуктора являются поверхности зубьев цилиндрических и шевронных передач. При вращении выходного вала редуктора от электродвигателя и клиноременной передачи крутящий момент передается с помощью зубчатого зацепления на выходной вал, вращающий кривошипы с противовесами. Ведущий вал установлен в роликоподшипниках с короткими цилиндрическими роликами, ведомый вал в однорядных сферических роликоподшипниках. Разъем корпуса горизонтальный, проходит через оси вала. Крепление крышки к корпусу осуществляется с помощью восьми болтов М20 на подшипниковых бобышках и шести болтов М18 на фланцах корпуса и крышки. Положение крышки относительно корпуса определяется двумя коническими штифтами.

Проанализируем конструкцию изделия на технологичность. Редуктор состоит из отдельных, четко разграниченных сборочных единиц: ведущего, промежуточного и ведомого валов, что обеспечивает параллельность и независимость их сборки. При сборке используются простые и надежные соединения. Отсутствуют слесарно-пригоночные работы. Сборка осуществляется с применением метода полной взаимозаменяемости. В редукторе отсутствуют детали оригинальной и сложной конструкции. Шероховатость сопрягаемых деталей обеспечивает свободную сборку и надежную работу изделия. При сборке применяются механизированные инструменты и грузоподъемные устройства, для транспортирования и установки деталей и сборочных единиц. При проведении контроля и испытания возможна полная или частичная имитация условий эксплуатации. Таким образом, на основе выше приведенного анализа, можно считать конструкцию редуктора технологичной.

Выбор вида и организации формы сборки

На основе изучения служебного назначения (СН) изделия, его сборочных и рабочих чертежей, размерного анализа и программ выпуска в год и по неизменным чертежам выбираются вид и форма организации производственного процесса сборки изделия. Согласно рекомендациям [1] для среднесерийного типа производства с годовой программой выпуска 700шт. целесообразно применить непоточную стационарную форму сборки.

Выбор метода достижения требуемой точности изделия начинается с формулировки задач, которые требуется решить в процессе разработки конструкции изделия, и технологического процесса сборки. Эти задачи вытекают из требований к точности одного из параметров размерной связи. При точностных расчетах конструктор устанавливает метод достижения требуемой точности каждого исходного звена размерной связи. Поэтому технолог должен проанализировать заложенные в конструкции изделия методы достижения его точности, оценить и проверить правильность простановки размеров и допусков в рабочих чертежах изделия, а также наличие компенсаторов.

Решение поставленных задач в процессе сборки достигается через технологические размерные цепи. По своему строению технологические размерные цепи полностью совпадают с конструкторскими, если точность замыкающих звеньев достигается одним из методов взаимозаменяемости: полной, неполной или групповой. При использовании методов пригонки и регулирования возникают размерные связи, отличные от тех, которые определяют точность замыкающих звеньев в конструкции изделия.

Выбору методов достижения требуемой точности изделия обычно предшествует изучение рабочих чертежей. Изучение чертежей начинается с момента ознакомления с конструкцией, выявления ее исполнительных поверхностей и проектирования технологических процессов сборки изделия. В результате изучения чертежей выявляются состав, связь и взаимодействие всех сборочных единиц и деталей, составляющих изделие.

Сборка является заключительным этапом изготовления изделия. Высокое качество изделия определяется не только удачной конструкцией, применением высококачественных материалов, изготовлением деталей высокого качества и точности, но и зависит от проведения всех этапов сборки изделия, так как по разным причинам могут возникнуть погрешности взаимного расположения деталей.

Этими причинами могут быть:

· погрешность ориентирования и фиксации установленного положения собираемых деталей;

· погрешность установки измерительных средств, применяемых при сборке;

· относительные сдвиги деталей между установкой и фиксацией детали;

· образование зазоров на сопрягаемых поверхностях;

· упругие и пластические деформации сопрягаемых деталей при их установке и фиксации, нарушающие их точность и плотность соединений, что сказывается на долговечности сборочных единиц.

Приступая к выбору методов достижения требуемой точности изделия, прежде всего необходимо сформулировать задачи, которые требуется решить в процессе достижения ее точности. Эти задачи вытекают из требований к точности машины и касаются обеспечения точности одного из параметров размерной связи. Для успешного выполнения этой работы необходимо рассчитать размерные цепи.

Размерной цепью называют совокупность геометрических параметров, расположенных по замкнутому контуру, определяющих взаимоположение поверхностей (или осей) одной или нескольких деталей. Если в такую совокупность входят размеры одной детали, цепь называют детальной, если размеры нескольких деталей - сборочной.

Расчетом размерной цепи называют определение предельных размеров, а следовательно, предельных отклонений и допусков всех звеньев цепи.

Выбирая метод достижения требуемой точности замыкающего звена конкретной размерной цепи, необходимо:

· выявить наличие в чертежах размеров, являющихся ее составляющими звеньями;

· ознакомиться с допусками, ограничивающими отклонения составляющих звеньев размерной цепи;

· проанализировать соответствие допусков составляющих звеньев, установленных конструктором, допуску замыкающего звена, решив для этого обратную задачу и выявить метод достижения точности, избранный конструктором;

· оценить, удачен ли в экономическом отношении сделанный конструктором выбор метода при заданном объеме выпуска изделия;

· принять решение о методе достижения требуемой точности замыкающего звена и если необходимо, рассчитать допуски согласно избранному методу;

· выявить наличие компенсаторов, если решено применить для достижения требуемой точности замыкающего звена метод пригонки или регулирования;

· при необходимости совместно с конструктором внести коррективы в чертежи (изменить простановку размеров, изменить значения допусков, ввести компенсаторы и др.)

Приступая к выбору методов достижения требуемой точности изделия, прежде всего, необходимо сформулировать задачи, которые требуется решить в процессе достижения ее точности. Эти задачи вытекают из требований точности машины и касаются обеспечения точности одного из параметров размерной связи. Для успешного выполнения этой работы необходимо рассчитать размерные цепи.

Метод регулирования заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала компенсатора.

Компенсатором может быть специальная деталь, например, набор прокладок или устройство (винт или гайка, клин и т.п.). В некоторых случаях предусматривают технологический компенсатор - избыток материала на одной из деталей, который удаляется при сборке пригонкой замыкающего размера до заданных пределов.

Построение схемы сборки редуктора

Любая сборочная единица образуется путем присоединения к ее базирующей детали предыдущей по сложности. По сложности различают: комплект, подузел, узел.

Схема сборки редуктора представлена на листе 1.

Разработка технологического маршрута сборки начинается с расчленения или его части на сборочные элементы путем построения схем сборочного состава, и технологических схем сборки. Расчленение изделия на элементы проводится независимо от программы его выпуска и технологического процесса сборки. При разработке технологической схемы сборки формируется структура операций сборки, устанавливается их оптимальная последовательность, вносятся указания по особенностям выполнения операций. Схемы сборки составляют как для отдельных сборочных единиц, так и для общей сборки изделия.

Технологические схемы позволяют упростить проектирование процессов сборки и позволяют оценить технологичность конструкции изделия. Исходными данными для разработки технологической схемы являются:

· сборочный чертеж;

· анализ элементной базы;

· технические требования конструктора.

Технологическая схема сборки с базовой деталью более трудоемка, но в наглядной форме отражает:

· временную последовательность процесса сборки;

· относительное расположение сборочных единиц и деталей;

· возможности организации сборочного процесса;

· позволяет выделить минимальные по содержанию законченные части работ, из которых состоят операции.

При назначении последовательности сборочных работ необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Предшествующие работы не должны затруднять выполнение последующих работ;

2. Последующие работы не должны ухудшать качества уже выполненных и установленных соединений;

3. Однотипные работы необходимо группировать.

Составление карт технологического процесса сборки нормирования

Таблица 2.1. Технологический процесс сборки

№ п/п	Содержание	Оборудование	Приспособление	Инструменты	Разряд рабочего	Toн
						to	tв
Сборка комплекта №1
1	На вал поз.1 установить манжету поз.111, прокладку	Гидравлический пресс ГОСТ 9753-88, масляная ванка ГОСТ 267982-96	-	-	2	0,47	0,47
Сборка подузла №1
2	На вал поз.1 установить шпонку поз.120, далее надеть зубчатое колесо поз.18. Установить два маслоотражающих кольца поз.14 и 20, запрессовываем 2 подшипника поз 137 на вал. Установить 2 распорные втулки поз.3. Утрановить комплект №1	Гидравличе-ский пресс ГОСТ 9753-88, масляная ванка ГОСТ 26798.2-96	-	-	4 5 4 3 4	0,47 0,55 0,21 0,13 0,47 0,47 0,47	0,47 0,55 0,21 0,17 0,47 0,47 0,47
Сборка комплекта №2
3	На вал поз.16 установить манжету поз.110 и прокладку	-	-	-	3	0,47 0,25	0,47 0,25
Сборка подузла №2
4	На вал поз.16 установить шпонку поз.118, далее установить коническое колесо поз.17. Установить шайбу поз.116, далее установить гайку поз.108 и маслоотражатель поз.13. Установить стакан поз.4 и запрессовать 2 подшипника, между ними закрепить распорную втулку поз.11. Установить шайбу поз.109 и гайку, далее установить втулку поз.12. Установить комплект №2.	Гидравлический пресс ГОСТ 9753-88, масляная ванка ГОСТ 26798.2-96, гаечный ключ ГОСТ 2839-80, штанга, оправка ГОСТ 16212-70	-	- Ключ ключ	5 5 3 2 3 4 3 4	11,5 0,47 0,47 0,65 0,21 0,47 0,13 + 0,13 0,47 0,47 0,65 0,47 0,47	11,5 0,47 0,47 0,65 0,21 0,47 0,17 + 0,17 0,47 0,47 0,65 0,47 0,47
Сборка комплекта №3
5	В крышку поз.6 ввернуть отдушину	Гидравлический пресс ГОСТ 9753-88, масляная ванка ГОСТ 26798.2-96, гаечный ключ ГОСТ 2839-80, штанга, оправка ГОСТ 16212-70	-	-	2	0,31	0,31
Сборка подузла №3
6	Установить прокладку поз.7, установить комплект №3, установить 4 винта.	Отвертка ГОСТ 17199-88	-	- отвертка	3 4 3	0,20 0,47 0,33	0,20 0,47 0,33
Сборка привода общего назначения
7	На нижнюю часть корпуса установить подузел №1 подузел №2 подузел№2 болты поз.114 шайбы поз.115 гайки поз.107 болты поз.102 болты поз.103 шайбы поз.116гайки поз.114болты поз.103маслоуказатель поз.8маслоуказатель поз.23прокладка поз.121пробка поз.10	Масляная ванка ГОСТ 26798.2-96, гаечный ключ ГОСТ 2839-80	-	- ключ ключ	4 3	0,47 0,47 0,47 0,60 0,47 х24 0,65х8 0,70х2 0,80х2 0,47 х2 0,55х2 0,60х9 0,47 0,47 0,29 0,47	0,47 0,47 0,47 0,60 0,47 х24 0,65х8 0,70х2 0,80х2 0,47 х2 0,55х2 0,60х9 0,47 0,47 0,29 0,47

Итого: 44,57мин.

Тшт. =То + Тв + Тт.о + То.о + Тотд,

где

То -- основное (машинное) время, в течение которого осуществляется изменение размеров, формы и состояния поверхности обрабатываемой заготовки;

Тв -- вспомогательное время, затрачиваемое на выполнение действий вспомогательного характера, необходимых для выполнения основной работы (на управление станком, установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод режущего инструмента, измерение детали и т. д.). Сумма То + Тв называется оперативным временем; Т т.о -- время технологического обслуживания станка в процессе работы (смазка, удаление стружки, смена инструмента);

То.о -- время организационного обслуживания, затрачиваемое на подготовку станка к работе в начале смены и на уборку его в конце смены, а также на передачу станка сменщику;

Т отд -- время на отдых и естественные надобности.

Т_шт = 44,57+2,3+2+2,3+2=53,17 мин.

Полное или калькуляционное время выполнения операции Тк при обработке детали определяется по формуле Тк=Тшт+Тп.з/n, где n -- количество деталей в партии.

Tк=53,17+44,75/58 = 53,9 мин.

Циклограмма сборки привода индивидуального назначения

Рис.2.2. Циклограмма сборки

Определение количества рабочих мест и числа рабочих

Количество рабочих мест и числа рабочих определяется по формуле

,

где T_o- общая трудоемкость, мин.;

T_c- трудоемкость совмещенных операций, мин.;

- такт выпуска, мин.;

- время, затраченное на перемещение объекта сборки с операции

на операцию, мин.;

- число параллельных потоков.

Так как тип производства среднесерийный при непоточной стационарной сборке формула принимает вид:



Принять количество рабочих - 1 человек.

Синхронизация операций технологического процесса сборки цилиндрического одноступенчатого зубчатого редуктора

Так как для сборки необходим один человек, то операции технологического процесса не синхронизируются.

Планировка участка сборки

Рис.2.3. Планировка участка сборки: 1-стол,2-инструментальный ящик,3-масляная ванна,4-гидропресс,5-тельфер.

3. Разработка технологического процесса изготовления детали «коническое зубчатое колесо»

Служебное назначение детали «зубчатое колесо»

Разрабатываемая деталь - “Шестерня коническая” предназначена для передачи вращательного движения между валами с пересекающимися осями. Шестерня устанавливается на входной вал редуктора и находится в зацеплении с блоком шестерен, который расположен на выходном валу.

Шестерня состоит из контурно-сложной поверхности (зубчатый венец), плоскостей (шлицевый паз), торцевых и цилиндрических поверхностей вращения.

Рис.3.1 Базовые поверхности

О1- Основная база

В1- Вспомогательная база

Критический анализ технических требований на деталь «вал»

Технические требования определяются исходя из служебного назначения детали.

Соблюдение технических требований означает формирование требуемых физико-механических свойств материала детали, получение необходимой прочности и твёрдости, обеспечение требуемой геометрической точности детали и создание условий для удобства выполнения механосборочных и эксплуатационных работ.

Технические требования, относящиеся к параметрам геометрической точности детали, выполняют в результате обработки резанием на различных этапах технологического процесса изготовления.

Таким образом, при изготовлении детали “Шестерня коническая” необходимо обеспечить следующие технические требования:

-Обеспечить допуск радиального биения поверхности зубчатого венца относительно базы В 0,04 мм;

-Обеспечить допуск торцевого биения левого бокового торца относительно базы В 0,04 мм;

-Обеспечить допуск параллельности боковых поверхностей шпоночного паза в центральном отверстии относительно базы А 0,05мм на длине 100 мм;

-Обеспечить допуск симметричности боковых поверхностей шпоночного паза в центральном отверстии относительно базы В 0,06 мм.

R_a=6,3 - шероховатость на поверхности фаски в отверстии, мкм;

R_a=3,2 - шероховатость на правом боковом торце, мкм;

R_a=6,3 - шероховатость на боковых поверхностях зуба, мкм;

R_a=6,3 - шероховатость на боковых поверхностях шпоночного паза в центральном отверстии, мкм;

R_a=1,25 - шероховатость на дне шпоночного паза, мкм.

Технические требования на деталь

Технические условия (ТУ) - документ, входящий в комплект технической документации на промышленную продукцию (изделие), в котором указываются комплекс технических требований к продукции, правила приемки и поставки, методы контроля, условия эксплуатации, транспортирования и хранения. Технические требования определяют основные параметры и размеры, свойства или эксплуатационные характеристики изделия, показатели качества продукции, комплектность изделия и так далее. В зависимости от служебного назначения и степени точности зубчатых колес устанавливаются следующие технические условия:

Неуказанные предельные отклонения размеров H14, h14, .

Неуказанные литейные радиусы 3 мм.

Неуказанная общая шероховатость Rа 12,5.

Твердость HB 265…280.

Допуск на перпендикулярность 0,03

Допуск цилиндричности 0,08

Материал детали - сталь 45Х ГОСТ 4543-72. Данный вид стали имеет твердость НВ 265-280. Материал обладает рядом преимуществ: легко обрабатывается резанием; обладает хорошими антифрикционными свойствами; наличие графитных выделений быстро гасит вибрации и резонансные колебания; материал почти нечувствителен к дефектам поверхности.

Отливки зубчатых колес не должны иметь дефектов, ухудшающих их внешний вид. На поверхности отливок допускаются дефекты в пределах припуска на механическую обработку.

Методы контроля основных технических требований на деталь «вал»

Правила выбора средств технологического оснащения процессов технического контроля регламентированы ГОСТ 14.306-73. В соответствии с данным стандартом выбор средств контроля основывается на обеспечении заданных показателей процесса контроля и анализа затрат на его реализацию.

Установлены обязательные показатели процесса контроля: точность измерений, достоверность и трудоёмкость контроля. В зависимости от специфики производства и видов объектов контроля допускается использовать другие показатели контроля: погрешность измерений, объём. Полноту, периодичность, продолжительность контроля и т.д.

При выборе средств контроля используется конструкторская и технологическая документация на изделие, стандарты различного уровня на средства контроля, каталоги и классификаторы средств контроля и другие материалы.

При разработке технологического процесса наряду с отдельными операциями контроля необходимо предусматривать также элементы контроля, входящие в операции механической обработки заготовки, а также вспомогательные операции очистки и промывки деталей, предшествующие операциям контроля.

В процессе контроля детали основание проверяются:

1. материал детали - проверкой сертификатов или результатов химических анализов и механических испытаний;

2. Размеры - измерением при помощи универсальных инструментов, шаблонов, комплексных калибров и специальных измерительных приборов;

3. шероховатость поверхностей детали - сопоставлением с эталонами шероховатостей и эталонными образцами;

Анализ технологичности конструкций детали

Технологичностью называется совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ.

Технологичность конструкции детали оценивают на двух уровнях -

качественном и количественном. Качественная оценка предшествует количественной и сводится к определению соответствия конструкции детали следующим требованиям:

- конструкция должна быть стандартной или состоять из унифицированных конструктивных элементов;

- для установки в приспособлениях детали должны иметь удобные базирующие поверхности, обеспечивающие возможность совмещения и постоянства баз;

- для изготовления детали должны использоваться стандартные или унифицированные заготовки;

- точность размеров и шероховатость поверхностей детали должны быть оптимальными, обоснованными конструктивно и экономически;

- должны обеспечиваться доступ к обрабатываемым поверхностям и возможность одновременной обработки нескольких заготовок;

- конструкция детали должна обеспечить удобство контроля точных параметров поверхностей.

Количественную оценку технологичности конструкции детали осуществляют в соответствии с ГОСТ 18831-73, ГОСТ 14.201-83 и ГОСТ 14.202-73. она может быть произведена лишь при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. Обработку конструкции на технологичность рекомендуется проводить в следующем порядке:

- подобрать и проанализировать исходные материалы, требующиеся для оценки технологичности конструкции;

- уточнить объем выпуска;

- проанализировать показатели технологичности базовой конструкции;

- определить показатели технологичности обрабатываемой детали;

- провести сравнительную оценку и расчет уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия;

- разработать мероприятия по улучшению показателей технологичности.

Ниже приводятся наиболее часто встречающиеся относительные показатели, которые должны приниматься в пределах 0 < К ? 1.

К этим показателям относят суммарную трудоемкость и технологическую себестоимость, а также по технологическим показателям, которые определяют из чертежа детали. К ним относятся коэффициенты точности и шероховатости

при этом

при этом

где - соответственно квалитеты точности и значения параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей;

- средние значения этих параметров.

- количество размеров деталей, обрабатываемых по - му квалитету.

Таблица 3.1. Количество размеров

Квалитет точности	H9	h12	h14
Количество размеров	1	1	11

Определим:

Коэффициент точности обработки:

,92

Средняя шероховатость поверхностей:

Таблица 3.2. Количество поверхностей

Шероховатость Ra, мкм	1,6	3,2	6,3
Количество поверхностей	2	2	9

В целом конструкция шестерни является достаточно технологичной и позволяет сравнительно легко и гарантированно обеспечивать заданные требования известными технологическими способами.

Выбор вида и формы организации производительного процесса изготовления детали

Так как производство среднесерийное, а изготовленные детали малотрудоемкие, то целесообразна переменно-поточная подвижная форма организации производственного процесса.

Выбор вида заготовки методы её получения

Выбор исходной заготовки

Шестерню можно изготовить из проката, штамповки или отливки. В результате анализа материала детали (сталь 45Х), конструкции (обладает средней ступенчатой формой с небольшими перепадами диаметров), производство (среднесерийное) выбирается прокат.

Выбор метода получения заготовки

Одним из основополагающих принципов выбора метода получения заготовки является обеспечение максимального приближения ее формы, размеров и качества поверхности к аналогичным характеристикам получаемой детали. В этом случае существенно сокращается расход металла, объем механической обработки и производственный цикл изготовления детали. Однако при этом в заготовительном производстве увеличиваются расходы на технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому при выборе метода получения заготовки следует производить технико-экономический анализ двух этапов производства - заготовительного и механообрабатывающего.

Выбор метода получения заготовки должен осуществляться на основе технического и экономического принципов. В соответствии с техническим принципом выбранный технологический процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований на изготовление изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовление заготовки следует вести с минимальными производственными затратами. Из нескольких возможных методов получения изделия при прочих равных условиях выбирают наиболее экономичный, а при равной экономичности - наиболее производительный.

Методом получения шестерни выбираем прокат.

Определим стоимость заготовки:

где - базовая стоимость 1т проката, руб.

-масса заготовки, кг;

-масса детали, кг;

- коэффициенты, зависящие от класса точности, степени сложности, массы, марки материала и объёма производства.

- цена 1т отходов, руб.;

Коэффициент использования материала:

Масса отходов:

Себестоимость получения заготовки представим в таблице:

Таблица 3.3. Себестоимость получения заготовки

№ п/п	Показатели	Прокат
1	Масса заготовки кг
2	Масса детали , кг	1,25
3	Коэф. использования материала	0,75
4	Стоимость материалов 1т, руб.	35000
5	Масса отходов ,	0,65
6	Себестоимость С, руб.	472,53

Выбор технологических баз и определение последовательности обработки шестерни

Анализ вариантов базирования

Анализ вариантов базирования представлен на листе 1.

Определение последовательности обработки поверхностей заготовки

Большинство поверхностей обрабатываются относительно центрального отверстия, поэтому в первой операции необходимо подрезать торцы и расточить отверстие.

Выбор способов обработки и определения количества переходов

Таблица 3.4. Планы обработки поверхностей конического зубчатого колеса

Поверхность	Содержание перехода и способы обработки	Квалитет (допуск, мм)	Шероховатость, мкм
1	2	3	4
Ш107	1.Черновое точение. 2. Чистовое точение. 3. Однократное шлифование	11 (Т=0.19) 9 (Т=0.074) 6 (Т=0.03)	6.3 3.2 1.6
Ш22k6	1.Черновое точение. 2. Чистовое точение. 3. Однократное шлифование.	11 (Т=0.16) 9 (Т=0.062) 6 (Т=0.019)	6.3 3.2 1.6
Ш66	Однократное точение.	11 (Т=0.19)	6.3
Ш80	1.Черновое точение. 2. Чистовое точение.	11 (Т=0.19) 7 (Т=0.025)	6.3 3.2
Паз шпоночный 5x6x25	Однократное фрезерование	11 (Т=0.075)	3.2

Разработка технологического маршрута изготовления детали

Анализ вариантов базирования показал, что на первой операции необходимо обработать торцы и просверлить отверстие детали-представителя, так как в дальнейшем они будут использоваться в качестве баз. План обработки выявил, что в маршрут обработки должны входить: заготовительная, токарная с ЧПУ, кругло-шлифовальная и протяжная операции. 3.11. Расчёт припусков и определение межпереходных размеров и допусков

Припуск -- слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по справочным таблицам или на основе расчетно-аналитического метода. Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и для компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Минимальный припуск при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск) определяется по формуле:

[2, стр. 454]

где - высота неровностей профиля по десяти точкам на предшествующем переходе;

- глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой);

- суммарное отклонение расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности) на предшествующем переходе;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Рассчитываем припуск на обработку:

1. Расточить поверхность ^+0,021 ) мм. на длину L=25мм.

Величина отклонений для заготовки из проката при обработке в 3-х кулачковом патроне определяют по формуле:

[2, стр. 456]

где - общее отклонение оси от прямолинейности;

где l - длина детали; l=120 мм.

- удельная кривизна заготовки, мкм на 1мм длины. =2 мкм.

Определяем величину остаточных пространственных отклонений:

где - коэффициент уточнения

Точение черновое:

Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

Точение чистовое:

Определяем на каждый переход.

Точение черновое:

[2, стр. 456]

Точение чистовое:

[2, стр. 456]

Расчет наименьших расчетных размеров по технологическим переходам для штамповки производим по формуле:

[2, стр. 452]

где - наибольший предельный размер, полученный на предшествующем технологическом переходе,

- расчетный минимальный общий припуск на обработку по диаметру.

Наибольшие предельные размеры по переходам рассчитываем по зависимости

[2, стр. 452]

Отсюда получаем:

Точение чистовое:

Точение черновое:

Для проката (сверление):

Фактические минимальные и максимальные припуски по переходам рассчитываем в такое последовательности:

[2, стр. 461]

Таблица 3.5. Максимальные и минимальные припуски

Максимальные припуски :	Минимальные припуски:
22,5-21,4=1,4 мм;	22,37-22,24=0,13 мм;
21,4-19,8=1,6 мм;	22,24-21,03=1,21 мм;

Определяем общие припуски:

[2, стр. 461]

[2, стр. 461]

Результаты расчетов заносим в таблицу

Таблица 3.6. Результаты расчетов

Элементы припуска	Расчетный	Допуск на размер	Принятые размеры, мм	Предельный допуск, мкм
Rz	h	ДУ	оЯ	Припуск 2Zi	Минимальный размер		dmax	dmin	2Zmax	2Zmin
2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
250	300	11,8	0		157,19	0,69	20,89	20,20
50	50	0,7	0	1124	156,07	0,3	21,40	21,10	1,49	1,10
25	25	0,03	0	201,41	22,49	0,13	22,502	22,5	0,40	0,23
						0,56			1,89	1,330	0,56

Проверяем правильность расчетов:

Для остальных поверхностей также проводим расчеты.

Уточнение оборудования

В маршруте обработке определяется лишь тип оборудования, которое необходимо использовать для получения требуемой точности поверхностей. На данном этапе выбираются конкретные модели станков, исходя из характера обработки, конструктивной формы детали и обрабатываемых на конкретной операции поверхностей.

Выбираются следующие станки:

1.Токарная с ЧПУ

HYPER QUADREX 150MSY многофункциональный токарный станок разработан для обработки от средних до больших объемов прутка и / или в патроне. Станок с двумя револьверными головками включает в себя верхнюю и нижнюю револьверные головки (180) с ось Y (Y) со смещенным центром обработки 6,000 оборотов в минуту, поворотный инструмент фрезерования (М), второй шпиндель точения (S) для одновременной или балансированной резки.

Станок оснащен бар фидером и устройством разгрузки деталей, Hyper Quadrex выполняет продолжительную, непрерывную обработку Done - in - one (два в одном).

Характеристики станка:

· Широкий диапазон размера от 6,5 до 30мм диаметры патрона.

· Верхние и нижние револьверные головки с осью Y для смещения центра обработки.

· Высокая производительность электродвигателя вращения шпинделя для высокой скорости точения или полное контурирование / позиционирование ост С.

· Matrix 2 ЧПУ управление предлагает 3D виртуальную обработку, которая подтверждает программу и выполняет проверку столкновений.

· Mazatrol диалоговый язык упрощает программирование верхней и нижней револьверной головки.

12 позиционные быстросменные револьверные головки VDI.

2. Протяжная

Горизонтально-протяжной станок 7А534 выпускается с целью получения сквозных отверстий различных форм методом протягивания. Также на данном оборудовании можно обрабатывать шлицевые и шпоночные пазы, винтовые канавки, зубчатые поверхности сквозные отверстия. Инструментом для обработки на протяжных станках являются протяжки. В зависимости от класса точности и шероховатости поверхности, которые необходимо получить для обработки одной детали, могут использоваться несколько протяжек - черновая, получистовая, чистовая.

Станки модели 7А534 предназначены для обработки деталей с максимальным наружным диаметром 670 мм. В зависимости от профиля отверстия, глубины зуба или шлица, которую необходимо получить на этом оборудовании, можно обработать отверстия с диаметром диапазоне от 10 до 90 мм. Диаметр получаемого отверстия, глубина резания определяется тяговым усилием и ходом штока рабочего цилиндра горизонтально-протяжного станка. На станке 7А534 наибольшее тяговое усилие 250 кН, а ход штока 1600 мм.

Методом протягивания достигается 6-ой квалитет точности с параметрами шероховатости Ra 1,25 - 0,16 мкм, это говорит о том, что это высокоточный метод обработки. Протягивание может заменить такие операции как зенкерование, развертывание, долбление и др., а величина одновременно снимаемого припуска выше, чем при операции фрезерование, что говорит о высокой производительности работ выполняемых на горизонтально-протяжных станках.

3. Зубофрезерная

Зубофрезерный вертикальный станок 5К32П применяется для изготовления цилиндрических и конических косозубых и прямозубых зубчатых колес, методом обката с применением фрезы (зубофрезерование). На станке выполняются зубофрезерные работы по нарезке зубьев конических шестерен с максимальным модулем нарезаемых зубьев - 10 мм. и диаметром 800 мм.

Таблица 3.7. Технические характеристики станка 5К32П

Технические характеристики:
Модель	5К32П
Тип станка	зубофрезерный
Производитель	Егорьевский станкостроительный завод "Комсомолец"
Мощность двигателя главного движения	7,5 КВт
Класс точности станка по ГОСТ 8-82	П
Масса станка с опционным оборудованием	7 200 кг.
Габариты станка	2 650 x 1 510 x 2 000 (мм.)
Параметры изготавливаемых деталей:
Максимальный наружный диаметр обрабатываемой детали	800 мм.
Максимальная длина нарезаемого зуба	300 мм.
Максимальный угол наклона зуба нарезаемых колес	60
Максимальный модуль зубьев изготавливаемых колес	10 мм.

4. Зубошлифовальная

Зубошлифовальный универсальный полуавтомат 5М841 предназначен для шлифования двусторонним коническим кругом эвольвентного профиля термически обработанных цилиндрических прямозубых и косозубых зубчатых колес наружного зацепления с модификацией профиля по длине и высоте.

Вертикальный зубошлифовальный станок 5М841 работает по методу обката с единичным делением в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Таблица 3.8. Технические характеристики станка 5М841

Наименование параметра	5М841
Основные параметры станка
Диаметр устанавливаемого изделия, мм	30..320
Модуль устанавливаемого изделия, мм	1,8..8
Число зубъев устанавливаемого изделия, мм	10..200
Наибольшая ширина зубчатого прямозубого венца устанавливаемого изделия, мм	160
Диаметр шлифовального круга, мм	260..350
Ширина шлифовального круга, мм	13..32
Наибольший угол наклона зубъев, мм	±45
Наибольшая масса устанавливаемого изделия, кг	200
Пределы частот вращения шпинделя шлифовального круга, 1/мин	1920
Число двойных ходов шлифовального круга, ход/мин	50..280
Автоматическая прерывная радиальная подача механизма правки, мм	0,01..2

Выбор технологической оснастки

Выбор приспособлений

С учётом принятых вариантов базирования детали, на операциях технологического процесса принимаются следующие приспособления:

Таблица 3.9. Выбор приспособлений

№ операции	Наименование	Приспособление
005	Заготовительная	-
010	Токарная	Патрон 1-40-15-110 ГОСТ 26539-85; Резец 2140-0056 ГОСТ 18882-73; Резец 2101-0509 ГОСТ 18870-73; Резец 2141-0061 ГОСТ 18883-73;
015	Протяжная	Тиски 7200-0253 ГОСТ 21168-75; Протяжка шпоночная 25-10,02 2405-0001 ГОСТ 28442-90
020	Зубофрезерная	Патрон 2-50-10-100 ГОСТ 26539-85; Фреза 2200-0166 СТП 2200-0100; Фреза 2200-0164 СТП 2200-0100
030	Зубошлифовальная	Тиски 7200-0253 ГОСТ 21168-75; Круг 2П 25x10x17 24A 10-П С2 7 К5 30 м/с А 1 кл. ГОСТ 2424-83; Круг 1Т 30x25x17 24А 10-П М3 7 К7 30 м/с А 1 кл.

Уточнение режущего инструмента

Операция 010. Фрезерно-центровальная:

- Фреза торцевая 2214-0003 ГОСТ 24359-80, со вставными ножами, оснащена пластинами из твердого сплава.

- Центровочное сверло 2317-0007 ГОСТ 14952-75 ш4 мм.

Операция 015. Токарная с ЧПУ:

Контурный резец.

Пластина из твердого сплава - СТ15, sandvik WNMG 080408-43

Державка - sandvik MWLNR 2020M 08-X

ц =95 ⁰ л=-6 ⁰ б=0 ⁰ г=-6 ⁰

Канавочный резец.

Пластина из твердого сплава - СU 45

Ширина пластины 3 мм - sandvik N151.2-300-4E

Резьбонарезной резец

Пластина из твердого сплава - СP 20 Carmex AE16+4.5

Державка Carmex SER 25 25 M16.

Операция 020 . Круглошлифовальная:

Шлифовальный круг ПП 250Ч30Ч50 24А 40 С2 К 35м/с А 2кл

ПП-тип инструмента - круг плоский прямого профиля

250Ч30Ч50-Размеры DЧНЧdЧ, мм.

24А - марка абразивного материала

40 - зернистость, мкм

С2 - степень твердости

К - разновидность связки - керамическая

35 м/с - рабочая скорость круга

Выбор СОЖ

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) - это многокомпонентные составы, предназначенные, в основном, для смазки и охлаждения инструментов и деталей при различных операциях обработки и формовки.

Смазочно-охлаждающие жидкости применяются, главным образом, при обработке металлов резанием или давлением, а также при обработке пластмассы и металлокерамики.

СОЖ способствует снижению износа инструментов и повышению точности обработанных деталей. Кроме того, в процессе обработки материалов смазочно-охлаждающие жидкости выполняют ряд других важных функций:

· вымывают из зоны резания абразивную пыль и стружку;

· защищают обработанные детали, инструмент и оборудование от коррозии;

· улучшают санитарно-гигиенические условия работы;

Большинство СОЖ разработаны с учетом применения при конкретных режимах обработки. Они могут использоваться только для определенных видов материалов. Например, традиционные СОЖ, показывающие отличные характеристики при работе со сталями, совершенно непригодны для обработки алюминиевых сплавов или титана. На предприятиях с большой номенклатурой выпускаемых изделий и при частой смене режимов обработки это неудобно, так как приводит к необходимости создавать большой запас различных видов смазочно-охлаждающих жидкостей для каждого конкретного применения.

Наиболее приемлемым вариантом является универсальная смазочно-охлаждающая жидкость EFELE CF-621

Среди достоинств EFELE CF-621 можно также отметить следующие:

· отличные антипенные и смазывающие свойства;

· высокое качество обработки поверхности на сплавах алюминия и других металлах;

· хороший отвод тепла из зоны резания;

· хорошая защита инструмента и поверхности оборудования от коррозии;

· отсутствие в составе хлора, вторичных аминов, формальдегида.

Расчет режимов резания

Для примера произведём расчёт режима резания для Токарной операции 010 по рекомендации, на последующие операции проводятся расчеты по аналогии. На данном переходе выполняется точение цилиндрической поверхности, диаметром 107 мм, на длине 50,5 мм.

Глубина резания - t=1 мм;

По справочным данным выбираем подачу - s= 0,4 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле [11, с.265]:

Где =36 - постоянный коэффициент,

х = 1 - показатель степени при глубине резания,

у = 0,55 - показатель степени при подаче,

m = 0,125 - показатель степени при стойкости инструмента,

Т = 90 мин. - период стойкости резца из твердого сплава,

- поправочный коэффициент, учитывающий условия резания, определяется по формуле [11, с.261]::

где

= 0,694 - коэффициент учитывающий влияние материала детали,

где К_Г = 1,0 - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости.

n_V = -0,9 - показатель степени

= 1,0 - коэффициент на инструментальный материал,

= 1,0 - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента,

= 0,85 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности,

= 0,7 - коэффициент, учитывающий угол в плане резца,

= 1,0 - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца,

=0,41

Подставляем значения в формулу расчёта скорости резания:

м/мин

Число оборотов рассчитывается по формуле:

= об/мин

Принимаем фактическое число оборотов шпинделя n = 50 об/мин.

Фактическая скорость резания определяется по формуле:

 м/мин

Сила резания Pz рассчитывается по формуле [11, с.271]:

,

где

Ср= 40 - постоянный коэффициент,

x = 1,0 -показатель степени при глубине резания,

y = 0,75 -показатель степени при подаче, n =0.

Кр - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания, определяется по формуле:

,

где

К_МР = 0,693 - коэффициент, зависящий от материала обработки ,

- коэффициенты, учитывающие влияние параметров режущей части инструмента на силу резания

= = = = 1

=0,693

Подставляем все значения в формулу силы резания:

= 112,36 Н

Мощность резания определяем по формуле [11, с.271]:

 кВт

Основное время перехода рассчитываем по формуле:

= =2,67 мин

Где s = 0,3 мм/об - рабочая подача инструмента,

n = 50 об/мин - частота вращения шпинделя,

L - длина пути обработки, мм , определяется по формуле:

= 22 мм - длина пути резания,

=2мм - врезание,

= 0 мм - пробег, L=24 мм.

Сверление отв 22,5 под последующее растачивание.

Инструмент сверло с СМП 18 мм, глубина сверления 30 мм, сверлить 3 отв.

;

T=45 мин. Материал инструмента: GC1044

1. Скорость резания:

Принимаем:

2. Сила резания:

Принимаем:

P_x=9,81•22,6•18¹•89•1=3990 H

3. Момент сил сопротивления резанию (крутящий момент)

коэффициенты принимаем по [3, стр.436, табл.31]:C_m=0,0345, z_m=2,0,у_m=0,8,

K_mm==

M_cp=9,81•0,0345•30²•0,25^0,8•1,49=32,6 Нм

4. Мощность резания:

Операция 020 установ 2, переход 2 Фрезерная

Инструмент: концевая фреза 10; с числом зубьев Z=4; глубиной резания t=10 мм.; ; B=35мм.;

T=120 мин. Материал инструмента: GC1030

1. Скорость резания:

Принимаем:

2. Сила резания:

Принимаем:

3. Крутящий момент:

4. Мощность резания:

Нормирование технологического процесса механической обработки

Технические нормы времени в условиях серийного производства рассчитывают расчетно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени [4].

где - подготовительно-заключительное время, мин; n- количество деталей в настроечном партии, шт.; - основное время, мин; - вспомогательное время, мин; - время на обслуживание рабочего места, мин.

Точить торец 107 мм на длину 24 мм.

Длина обработки L=24 мм.; подача S=0,4 мм/об.; частота вращения патрона n=60 об/мин.; i -число проходов; n=15 шт., к=1,85

а) Расчет основного времени:

б) Расчет вспомогательного времени:



-- время на установку и снятие детали, мин; -- время на закрепление и открепление детали, мин; -- время на приемы управления, мин;

--время на измерение детали, мин;

в) Расчет общего времени на обслуживание станка и на отдых:

Оперативное время:

г) Расчет штучного времени:



Остальные расчеты заносим в таблицу 5.:

Таблица 3.10. Расчет технической нормы времени

№	Наименование операций
1	010 Токарная с ЧПУ	1,010	3,550	2,034	6,12
2	020 Протяжная	5,200	2,450	4,046	10,48
3	025 Зубофрезерная	2.421	6,650	0,043	8,84
4	035 Зубошлифовальная	1,089	1,450	2,032	4,49

Общее время обработки детали:

Составление технологических карт механической обработки детали-представителя

На разработанный технологический процесс механической обработки детали оформляется комплект технологической документации, в который сводится вся информация, необходимая для изготовления детали, состоит из операционных карт, содержащих описание технологических операций с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения, и карт эскизов, содержащих эскизы наладок операций.

вывод

В данном курсовом проекте было рассмотрено проектирование технологического процесса изготовления детали «Шестерня коническая», технологического процесса сборки одноступенчатого конического редуктора. Был проведён подробный анализ и был разработан проектный ТП, на основе существующего с учётом выявленных недостатков, а также на основе достижений научно-технического прогресса. Изготовление детали в проектном ТП ведется на подобранных станках с ЧПУ с рациональным применением станочных приспособлений и современных режущих инструментов. Данные изменения способствуют повышению точности обработки, снижению трудоемкости, улучшению условий труда.

В ходе выполнения курсового проекта были проанализированы технические условия к детали, его служебное назначение, эксплуатационные показатели, показатели надежности, технические требования. Отработали конструкцию детали на технологичность.

Список использованной литературы

1. Методическое пособие к курсовому проекту по дисциплине «Технология машиностроения»: Метод. пособие / Л. И. Птуха. Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2000. - 124с.