Совершенствование технологического процесса изготовления червячного колеса редуктора c использованием станка с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа по теме:

«Совершенствование технологического процесса изготовления червячного колеса редуктора c использованием станка с ЧПУ»

Введение

червячный колесо припуск программа

Машиностроение - это важнейшая комплексная отрасль обрабатывающей промышленности, которая включает в себя станкостроение, приборостроение, энергетическое, металлургическое, химическое, сельскохозяйственное машиностроение, электротехническую промышленность, а также радиоэлектронику и вычислительную технику. Эта отрасль отличается от других целым рядом особенностей, непосредственно влияющих на его географию. Главное - это наличие общественной потребности в продукции, квалифицированных трудовых ресурсов, собственного производства или возможности поставки конструкционных материалов и электроэнергии. Сложно представить себе современное машиностроение без широкого внедрения научных разработок. По этой причине производство наиболее сложной современной техники (компьютеров, всевозможных роботов) концентрируется в районах и центрах, обладающих высокоразвитой научной базой: крупными НИИ, конструкторскими бюро.

Перед технологами-машиностроителями стоят задачи дальнейшего повышения качества машин, снижения трудоемкости, себестоимости и материалоемкости их изготовления, внедрения поточных методов работы, механизации и автоматизации производства, а также сокращения сроков подготовки производства новых объектов.

Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Важно качественно, дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами живого и общественного труда изготовить машину, применив высокопроизводительное оборудование, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит надежность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин. Развитие новых прогрессивных технологических методов способствует конструированию более совершенных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат труда на их изготовление.

Предметом технологии машиностроения является учение об изготовлении машин заданного качества в установленном программой выпуска количестве при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда, облегченного в максимальной степени и безопасного.

Одной из главных задач технологии машиностроения является изучение закономерностей протекания технологических процессов и выявление параметров, воздействуя на которые можно интенсифицировать производство и повысить его точность. Знание этих закономерностей является основным условием рационального проектирования технологических процессов и применения электронных вычислительных машин, обеспечивающих сокращение сроков проектирования, облегчение труда технологов, и получение оптимальных вариантов проектируемых технологических процессов. Лишь на базе этих закономерностей может решаться задача автоматизации производства. В каждом конкретном случае принятый вариант автоматизации должен подтверждаться точными технологическими и экономическими расчетами.

Как прикладная наука технология машиностроения имеет большое значение в подготовке специалистов для машиностроительных промышленности. Она вооружает их знаниями, необходимыми для повседневной и творческой деятельности по разработке прогрессивной технологии и созданию конструкций машин, позволяющих применить при их производстве высокопроизводительные технологические методы.

В современных механизмах и машинах - автомобилях, самолетах, станках, тракторах, приборах - зубчатые передачи получили больше распространение. Вследствие повышения окружной скорости, передачи высоких нагрузок, увеличения плавности работы механизмов и машин значительно ужесточились требования к качеству изготовления и надёжности зубчатых передач.

Изготовление зубчатых колес представляет сложную и трудоёмкую отрасль производства в машиностроении. Технология изготовления зубчатых колес должна обеспечивать высокую долговечность передач и максимальное снижение трудоёмкости. Точность изготовления зубчатого колеса должна соответствовать условиям работы зубчатой передачи.

1. Технологическая часть

1.1 Условия работы изделия

Колесо червячное входит в зацепление с червячным валом редуктора привода лифта. Привод закреплен в машинном помещении. Крутящий момент от электродвигателя (1,2 кВт) передается редуктору через муфту и тормозное устройство. В редукторе колесо червячное установлено на валу с помощью шпонки. Вал вращается на подшипниках, запрессованных в корпус редуктора. Колесо червячное передает крутящий момент ведущей звездочке. А звездочка поднимает (опускает) кабину. Для этого используется цепь ПР-25,4-60 ГОСТ 13568-97. Нагрузки при работе редуктора небольшие, так как грузоподъемность лифта 100 кг, скорость движения кабины 0,3 м/мин, а максимальная высота подъема 15 метров. Но жесткие требования придаются плавности и бесшумности хода, а также точности остановки (±15 мм.) вследствие чего требуется большая точность механической обработки, а также чистота поверхности зубьев червячного колеса.

Анализируя чертёж червячного колеса, можно отметить, что поверхности, являющиеся базовыми, при установке колеса в редуктор обработаны наиболее точно и имеют значения допусков на размеры соответствующие: у отверстия 6 квалитету с шероховатостью Ra 0,63, а у торцов ступицы 9 квалитету с шероховатостью 2,5 Ra, из чего можно сделать вывод, что получение размеров, соответствующих этим значениям можно достичь используя станки нормального класса точности, с использование стандартного инструмента.

Исходя из таблицы параметров зубчатого колеса, расположенной на чертеже детали, можно отметить, что зубчатое колесо имеет 8 степень точности по ГОСТ 3675-81, достичь которую можно используя на операциях зубообработки станки нормальной точности.



Рис. 1.1

1.2 Анализ технических условий на изготовление изделия

Качество продукции - совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии в ее назначением (ГОСТ 15467-79). В современных условиях качество продукции охватывает не только потребительские, но и технологические свойства, конструкторско-художественные особенности, надежность, уровень стандартизации и унификации деталей и узлов и др.

Поскольку червячное колесо является ответственной деталью, то к точности исполнения размеров предъявляются повышенные требования. Базой для проточки сферы и нарезания зубьев является отверстие Ф 50 Н7 (+0,025) со шпоночным пазом 16 JS9 (±0,021). Шероховатость поверхности отверстия Ra 0,63. Допуск полного торцевого биения торцов колеса а также допуск радиального биения зубчатого венца составляет 0,03 мм. Геометрические размеры колеса соответствуют 7-му классу точности. Шероховатость поверхности торцов - Ra 2,5, выдерживается после токарной операции, а шероховатость поверхности зубчатого венца - Ra 0,63 после операции зубофрезерования.

В качестве получения заготовки берутся две заготовки: трубный бронзовый прокат из бронзы Бр. 010Ф1 ГОСТ 613-79 и круглый прокат из стали Ст3пс3-II ГОСТ 535-88, которые обеспечивают получение минимальных припусков под механическую обработку, что сложно добиться при использовании других методов получения заготовок, учитывая специфическую конфигурацию изделия.

Рис. 1.2

Применение стали 3 обеспечивает её хорошую обрабатываемость, что способствует выполнению заданных технических условий, а также шероховатости поверхности при механической обработке, с использованием стандартных инструментов.

По ГОСТ 535-88 марка стали 3 определяется содержанием углерода в сотых долях процента (0,03%).

Механические свойства стали 3:

1.Временное сопротивление при растяжении: не менее 480 МПа

2.предел текучести 245 МПа

3.твердость НВ 156.

По ГОСТ 613-79 марка Бр.010Ф1 определяется содержанием олова с сотых долях процента (0,10%) и фосфора (0,01%).

Механические свойства Бр.010Ф1:

Временное сопротивление при растяжении: не менее 215 МПа.

Относительное удлинение после разрыва 3%.

Твердость НВ 735.

1.3 Определение типа и организационной формы производства

В машиностроении различают три типа производства: массовое, серийное и единичное и два метода работы: поточный и непоточный.

В массовом производстве изделия изготавливают непрерывно в относительно больших количествах и в течение продолжительного (нескольких лет) времени. Характерным признаком массового производства является, однако, не количество выпускаемых изделий, а выполнение на большинстве рабочих мест только одной закрепленной за ними постоянно повторяющейся операции. Продукция массового производства - это изделия узкой номенклатуры и стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю. Такой продукцией являются автомобили, тракторы, велосипеды, электродвигатели, швейные машины и т. п.

В серийном производстве изготавливают партии деталей и серии изделий, регулярно повторяющиеся через определенные промежутки времени. Серийное производство многономенклатурное; его характерный признак - выполнение на большинстве рабочих мест по несколько периодически повторяющихся операций. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки, стационарные двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пищевой промышленности и т. п.), выпускаемые в значительных количествах.

В единичном производстве выпускают изделия широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто индивидуально; поэтому оно должно быть универсальным и гибким для выполнения различных заданий. Изготовление изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. Характерным признаком единичного производства является выполнение на рабочих местах разнообразных операций. Продукция единичного производства - машины, не имеющие широкого применения и изготовляемые по индивидуальным заказам, предусматривающим выполнение специальных требований. К ним относятся также опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения. Единичное производство характерно для тяжелого машиностроения, продукцией которого являются крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки, прокатные станы и другое оборудование.

Так же тип производства можно определить, используя коэффициент закрепления операций:

,

где О - число всех технологических операций, подлежащих выполнению в производственном подразделении в течении месяца;

Р - число рабочих мест;

Для мелкосерийного производства: Кзо = 21…40;

для среднесерийного: Кзо = 11...20;

для крупносерийного: Кзо = 1....10;

для массового: Кзо = 1.

Программа выпуска червячного колеса 1000 шт. Рабочие, закрепленные за операциями по изготовлению червячного колеса, изготавливают и другие детали, коэффициент закрепления операций равен примерно 30, следовательно производство червячного колеса является мелкосерийным, а метод работы поточным, поскольку поштучное перемещение обрабатываемых заготовок от одного рабочего места к другому происходит в соответствии с последовательностью операций технологического процесса.

На Щербинском лифтостроительном заводе цех механической обработки выпускает детали для всех лифтов. Пассажирские и грузовые лифты грузоподъемностью до 1000 кг. являются крупносерийными. Их завод выпускает около 800 в месяц. Всего завод сегодня выпускает около 1000 лифтов в месяц. Оставшиеся 200 лифтов: малые грузовые (наш лифт - Лифт грузовой малый-0125), являющиеся мелкосерийными; а также лифты больничные, военные, эксклюзивные и др. - выполняющиеся по спецзаказу - являются единичными.

В приводе малого грузового лифта используется цепь и червячный редуктор. В приводах остальных лифтов используется лебедка с канатоведущим и отводным шкивами, а кабина подвешена на тросах.

Поэтому приводов с цепью, а следовательно и редукторов с червячной парой, на заводе изготавливается немного.

1.4 Анализ технологичности конструкции изделия

Совершенство конструкции машины характеризуется её соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобствами в эксплуатации, при этом стоит учитывать возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному объему выпуска и условиям производства.

Конструкцию машины, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной. Оценку технологичности конструкции данной машины, по сравнению с другой (лучшего отечественного или зарубежного образца) производятся, сопоставляя их трудоемкость, себестоимость и материалоемкость. Дополнительную оценку производят по степени унификации марок материалов, унификации и нормализации элементов изделия, рациональности разделенения его на конструктивные и технологические элементы, достигнутому уровню взаимозаменяемости элементов изделия, массе машины, конструктивной преемственности оригинальных деталей и составных частей изделия, шероховатости поверхностей деталей изделия, возможности сокращения сроков подготовки и освоения производства изделия, а также возможности автоматизации его изготовления. Выбор показателей технологичности производится с учетом требований ГОСТ 14.201-73(обеспечение технологичности конструкции изделии).

Технологичность конструкции одной и той же машины будет разной для различных типов производства. Изделие, достаточно технологичное в единичном производстве, может быть мало технологичным в поточно-массовом и совершенно нетехнологичным в поточно-автоматизированном производстве. Технологичность конструкции одного и того же изделия будет разной для заводов с различными производственными возможностями. Если в единичном производстве используют станки с программным управлением или другое переналаживаемое автоматическое оборудование, то характеристика технологичности конструкции выпускаемых изделий для этих условий может измениться по сравнению с условиями единичного производства, оснащенного универсальным оборудованием. Развитие производственной техники изменяет уровень технологичности конструкции. Ранее нетехнологичные конструкции могут стать вполне технологичными при новых методах обработки.

Технологичность конструкции нельзя рассматривать изолированно без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля. Отработанная на технологичность конструкция заготовки не должна усложнять последующую механическую обработку. В то же время отработку на технологичность конструкции заготовки следует производить с учетом выполнения заготовительных процессов и сборки, стремясь получить наименьшую трудоемкость и наименьшую себестоимость изготовления машины в целом.

Улучшением технологичности конструкции можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства. Трудоемкость машин нередко удается сократить на 15 - 25% и более, а себестоимость их изготовления на 5 - 10%. По отдельным деталям эти показатели можно повысить еще больше. Недооценка технологичности конструкции часто приводит к необходимости корректировки рабочих чертежей после их составления, удлинению сроков подготовки и дополнительным издержкам производства.

Понятие технологичности конструкции машин распространяйте только на область производства, но и на область их эксплуатации. Конструкция машин должна быть удобной для обслуживания и ремонта. Последнее важно, поскольку затраты на все виды ремонта часто превышают себестоимость изготовления новых изделий. Повышение ремонтопригодности изделия обеспечивается легкостью и удобством его разборки и сборки, осуществлением принципа узловой смены и узлового ремонта элементов изделия, введением в конструкцию сменных изнашиваемых деталей, а также возможностью восстановления наиболее сложных деталей.

При конструировании машин необходимо предусматривать использование технологических методов, повышающих их надежность. Конструкцию изделия лучше отрабатывать на технологичность в процессе создания самой конструкции. При этом достигается деловой контакт и творческое содружество конструкторов и технологов.

Общие требования к деталям машин. Возможность применения прогрессивных технологических методов определяется конструкцией деталей машин. При конструктивном оформлении деталей нужно учитывать ряд технологических требований. Соблюдение этих требований уменьшает производственные трудности, сокращает цикл производства, повышает производительность труда и снижает себестоимость деталей машин. Эти требования диктуются как технологией производства заготовок, так и технологией их последующей обработки. Особое значение приобретают вопросы технологичности конструкции при обработке деталей на станках с программным управлением, агрегатных станках, автоматах, и полуавтоматах, а также автоматических линиях.

Конструирование является творческим процессом, поэтому дать общие для всех случаев правила конструирования деталей машин не представляется возможным. Общую задачу можно сформулировать следующим образом. Конфигурация детали должна быть простой, обусловливающей возможность применения высокопроизводительных технологических методов, и предусматривать удобную, надежную базу для установки заготовки в процессе обработки. В тех случаях, когда такая база не обеспечивается, должны быть предусмотрены специальные элементы (приливы, бобышки, отверстия) для базирования и закрепления заготовки. При необходимости эти элементы могут быть удалены после обработки. Заданные точность и шероховатость поверхностей детали должны быть строго обоснованы ее служебным назначением. Необоснованно завышенные требования к точности и шероховатости вынуждают вводить дополнительные операции, удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоемкость обработки и повышают себестоимость детали.

Стандартизация и унификация деталей и их элементов способствуют уменьшению трудоемкости процессов производства и снижению себестоимости деталей в связи с увеличением серийного выпуска и унификацией станочных наладок.

Требования к механической обработке.

Требования к обработке можно сформулировать следующим образом.

1. Сокращать объем механической обработки, уменьшая протяженность обрабатываемых поверхностей, предусматривать допуски только на размеры поверхностей сопряжения.

2. Повышать точность выполнения заготовок, так как объем обработки резанием при этом может быть значительно сокращен. При выборе материала детали назначать материал, обладающий лучшей обрабатываемостью, учитывая, что скорость резания в этом случае может быть повышена.

3. Предусматривать возможность удобного и надежного закрепления заготовки на станке. Повышать жесткость заготовки, что уменьшает ее деформации от сил резания и закрепления, позволяет увеличивать режимы резания и одновременно использовать несколько режущих инструментов путем совмещения переходов обработки.

4. Предусматривать возможность удобного подвода высокопроизводительного режущего инструмента к обрабатываемой поверхности. Сокращать путь врезания инструментов и уменьшать вспомогательное время, предусматривая конструкции, допускающие возможность одновременной установки нескольких заготовок для обработки. Для обработки на проход предусматривать выход режущего инструмента.

5. Обеспечивать удобные и надежные базирующие поверхности для установки заготовок в процессе их обработки; соответствующей простановкой размеров предусматривать совмещение технологических и измерительных баз, а также соблюдение принципа постоянства баз.

Выбор измерительных баз и простановка размеров должны обеспечивать наибольшие удобства, надежность и производительность контроля, возможность применения простых по конструкции контрольно-измерительных инструментов и приспособлений, а также проверки нескольких размеров заготовки при одной ее установке. При простановке размеров следует учитывать особенности промежуточного и окончательного контроля, осуществляемого как на контрольных постах, так и непосредственно на станке.

Простановка размеров должна быть увязана с последовательностью выполнения и содержанием операций обработки. Нельзя координировать несколько необработанных поверхностей относительно обрабатываемой. Необработанные поверхности нужно координировать между собой и задавать только один размер от необработанной поверхности до обрабатываемой. Не рекомендуется проставлять размеры от линии построения, осей, острых кромок и поверхностей, от которых измерение деталь затруднено. Недопустима простановка размеров, проверка которых связана с выполнением подсчетов и косвенных методов контроля.

Таблица 1.1 - Виды поверхностей

Наружные поверхности вращения	Ступенчатые поверхности должны иметь минимальный перепад диаметров. При больших перепадах применяют высадку головок, фланцев или используют составные конструкции для уменьшения объема обработки резанием и расхода металла. Не рекомендуется делать кольцевые канавки на торцах, особенно со стороны стержня, так как они трудоемки в обработке, и выступы, не вписывающиеся в контур поперечного сечения детали. Элементы тел вращения унифицируют для использования одних и тех же многорезцовых наладок. Рекомендуется заменять переходные поверхности фасками. Сферические выпуклые поверхности делают со срезом перпендикулярно оси, в местах сопряжения точных поверхностей предусматривают выход инструмента
Отверстия	На деталях предусматривают сквозные отверстия, так как обрабатывать их легче, чем глухие. Конфигурация глухих отверстий должна быть увязана с конструкцией применяемого инструмента (зенкера, развертки), имеющего коническую заборную часть и образующего у дна отверстия переходную поверхность, а расстояния между отверстиями назначают с учетом возможности применения многошпиндельных сверлильных головок. Расположение и размеры отверстий во фланцах унифицируют с целью применения многошпиндельных головок. Во избежание поломки сверл при сверлении поверхности на входе и выходе инструмента должны быть перпендикулярны оси отверстий. Для одновременной обработки нескольких отверстий, расположенных на одной оси, рекомендуется последовательно уменьшать размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего отверстия (ступенчатое расположение отверстий). У дна точных глухих отверстий предусматривают канавку для выхода инструмента. Нужно избегать отверстий с непараллельными осями, а также глухих отверстий, пересекающихся с внутренними полостями. В последнем случае предпочтительно делать сквозное отверстие с заглушкой. Цекование торцов отверстий лучше заменять точением или фрезерованием. Рекомендуется избегать растачивания канавок в отверстиях на сверлильных и агрегатных станках; вместо выточек рекомендуют литые выемки.
Резьба	В нарезаемом отверстии рекомендуется делать заходную фаску. При сквозных резьбовых отверстиях улучшаются условия работы режущего инструмента. При нарезании резьбы метчиком в глухом отверстии без канавки, а также при нарезании резьбы на концах валиков должен предусматриваться сбег резьбы. При резьбофрезеровании канавки для выхода фрезы необязательны. Резьба должна быть нормализована для всех производимых изделий. Следует избегать применения резьбы малого диаметра (до 6 мм) в крупных деталях из-за частой поломки метчиков.
Плоские поверхности	Конфигурация обрабатываемых поверхностей в плане должна обеспечивать равномерный и безударный съем стружки. Ширину поверхностей необходимо увязывать с нормальным рядом диаметров торцовых или длин цилиндрических фрез. Предпочтительна обработка поверхностей на проход. В случае, когда не предусмотрен выход для режущего инструмента, переходная часть обрабатываемых поверхностей должна соответствовать размерам и виду режущего инструмента. Бобышки и платики на деталях следует располагать на одном уровне. Не следует обрабатывать внутренние поверхности корпусных деталей. Обрабатываемые поверхности желательно располагать выше примыкающих элементов, что облегчает обработку на проход.

Приведенные выше рекомендации по требованиям к конструкции заготовки червячного колеса, требованиям к механической обработке, а также требованиям к колесу как детали механизма в целом очень удачно соединены в ее конструкции, поэтому можно сделать вывод, что червячное колесо редуктора является технологичным изделием.

1.5 Обоснование выбора способа изготовления заготовок

Материалы в червячной передаче должны иметь в сочетании низкий коэффициент трения, обладать повышенной износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Обычно это разнородные материалы.

Заготовку для червячного колеса получают из двух заготовок, стальной ступицы и бронзового венца. Здесь можно выделить несколько основных моментов к технологичности заготовок таким способом.

Стальная ступица одевается на вал с помощью шпонки и не является основной составной частью зубчатого колеса поэтому в целях экономии мы получаем её из круглого проката Ст3пс3-II ГОСТ 535-88.

Венцы червячных колес изготовляют только из антифрикционных сплавов.

Зубчатые венцы червячных колес изготовляют преимущественно из бронзы, реже из латуни или чугуна, причем выбор марки материала зависит от скорости скольжения .

Оловянную бронзу БрО10Ф1 применяют при высоких скоростях скольжения (= 5...25 м/с). Она обладает хорошими антизадирными и антифрикционными свойствами, но имеют невысокую прочность.

С целью экономии бронзы зубчатый венец червячного колеса напрессовывают на стальной центр с натягом предварительно нагрев его в печи. Такую конструкцию применяют при небольших диаметрах колес в мелкосерийном производстве.

1.6 Анализ базового технологического маршрута обработки изделия

В этой работе мы определяем и изучаем малопроизводительные

операции технологического процесса, для того чтобы предложить пути их улучшения, устранения или замены.

Таблица 1.2 - Технологический процесс изготовления детали

№ операции	Название операции	Оборудование
005	Комплектование	Стол цеховой
010	Термическая	Электропечь СНО-6.12.4/10
015	Слесарная	Пресс пневматический ПММ-125
020	Вертикально-сверлильная	Вертикально-сверлильный станок 2Н125
025	Слесарная	Стол цеховой
030	Токарная	Токарный станок 16к20
035	Токарная	Токарный станок 16к20
040	Токарная	Токарный станок 16к20
045	Токарная	Токарный станок 16к20
050	Контрольная	Стол ОТК
055	Слесарная	Верстак слесарный
060	Протяжная	Вертикально-протяжной станок 7Б66
065	Хонингование	Хонинговальный станок 3М83
070	Токарная	Токарный станок 1М63
075	Контрольная	Стол ОТК
080	Зубофрезерная	Зубофрезерный станок 5К32
085	Контрольная	Стол ОТК
090	Транспортирование	Электрокар

Проанализировав существующий технологический процесс, можно сделать вывод о том, что он не отвечает современному уровню развития техники. Деталь изготавливается на морально устаревшем оборудовании которое требует много времени на переналадку и изготовление, а также огромного количества денег на его содержание и ремонт.

1.7 Анализ схемы базирования и закрепления изделия

Для ориентации предмета производства (заготовки при обработке детали или сборочной единицы при сборке изделия) определенные поверхности его соединяются с поверхностями деталей технологической оснастки или изделия. Поверхности, принадлежащие заготовке или изделию и используемые при базировании, называются базами. Базы используют для определения положения: детали или сборочной единицы в изделии - конструкторская база; заготовки или изделия при изготовлении или ремонте - технологическая база; средств измерения при контроле расположения поверхностей заготовки или элементов изделия - измерительная база.

Для полной ориентации предмета производства обычно используют несколько баз. Так, положение заготовки или детали призматической формы полностью определяется совокупностью трех баз, образующих комплект баз - систему координат этого предмета. При анализе базирования предмет производства рассматривается как жесткое тело. Упрощенно считают, что контакт соприкасающихся тел происходит в опорных точках - точках, символизирующих каждую из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат. Схему расположения опорных точек на базах называют схемой базирования. Для обеспечения ориентированного положения и полной неподвижности предмета в выбранной системе координат на него необходимо наложить шесть двусторонних геометрических связей, т. е. на схеме базирования указывают шесть опорных точек (правило шести точек). Базам заготовки, имеющим призматическую форму, присвоены специальные названия. Базу, используемую для наложения на заготовку (изделие) связей и лишающую ее трех степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух других осей), называют установочной; она обеспечивается тремя опорными точками на плоскости призматического тела. Базу, лишающую заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой), называют направляющей; она обеспечивается двумя опорными точками. Базу, лишающую заготовку одной степени свободы (перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси), называют опорной; она обеспечивается одной опорной точкой. Базу, лишающую заготовку (изделие) четырех степеней свободы (перемещения и поворота вокруг двух координатных осей), называют двойной направляющей; она обеспечивается четырьмя опорными точками. Базу, лишающую заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль двух координатных осей), называют двойной опорной; она обеспечивается двумя опорными точками.

На различных стадиях создания изделия требования к базированию и к базам могут различаться. В частности, при выполнении переходов обработки заготовка может не лишаться всех степеней свободы. Тогда на схеме базирования неиспользуемые связи, опорные точки и базы не указывают. В этом случае упрощается конструкция системы установочных элементов приспособлений. Аналогично, если в соответствии со служебным назначением изделие должно иметь определенное число степеней свободы, то соответствующее число связей снимается.

Технологическая база в большинстве случаев при обработке неподвижна относительно установочных элементов приспособления. В некоторых случаях (обработка с установкой в центры, использование люнетов и т.п.) соединение технологическая база заготовки - база установочных элементов приспособления является подвижной.

Основные принципы базирования заготовок:

1. При высоких требованиях к точности обработки необходимо выбирать такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погрешность установки.

2. Для повышения точности деталей и собранных узлов необходимо применять принцип совмещения баз - совмещать технологическую, измерительную и сборочную базы.

3. Целесообразно соблюдать принцип постоянства базы. При перемене баз в ходе технологического процесса точность обработки снижается из-за погрешности взаимного расположения новых и применявшихся ранее технологических баз.

Для установки заготовок на первой операции технологического процесса используют черные (необработанные) поверхности, применяемые в качестве технологических баз. Эти поверхности используют однократно, при первой установке, так как повторная установка на необработанную поверхность может привести к значительным погрешностям во взаимном расположении обработанных при этих установках поверхностей. Для заготовок, полученных точным литьем и штамповкой, это правило не является обязательным.

На первых операциях технологического процесса обрабатывают базы (обычно это основные плоские поверхности, отверстия детали). В тех случаях, когда поверхности детали не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к базам, и по своим размерам, формам или расположению не могут обеспечить устойчивой установки, на детали создают искусственные базы (центровые отверстия, платики, выточки или отверстия).

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний от измерительной базы заготовки до установленного на размер инструмента. Погрешность базирования возникает при не совмещении измерительной и технологической базы; она определяется для конкретного выполняемого размера при данной схеме установки.

Установочной черновой базой на первой токарной операции является торец и наружный диаметр заготовки.

На чистовой токарной, а также зубофрезерной операциии базой является окончательно обработанное отверстие со шпоночным пазом.

Базирование по отверстию должно обеспечить получение наиболее точных размеров, связывающих диаметр начальной окружности с центром базового отверстия, а также выдержать торцевые и радиальные биения торцов колеса и зубчатого венца.

1.8 Обоснование и выбор методов обработки

Заданные формы, размеры и качество поверхностей деталей машин достигаются в основном обработкой резанием; обработку резанием разделяют на обдирочную, черновую, получистовую и чистовую. Черновую обработку используют для заготовок, подвергавшихся обдирке шероховатость поверхности Ra = 100 - 25 мкм.

Получистовую обработку применяют, когда при черновой обработке не может быть удален весь припуск или когда к точности геометрических форм обрабатываемой заготовки и пространственным отклонением ее элементов предъявляются повышенные требования. При получистовой обработке выдерживают 4 - 5-й класс точности и шероховатость поверхностей Ra = 50 - 12,5 мкм.

Чистовую обработку применяют либо как окончательную, либо как промежуточную под последующую отделку. Она обеспечивает шероховатость поверхности Ra = 12,5 - 2,5 мкм.

Тонкую обработку резцами применяют как метод окончательной отделки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, заменяющий шлифование, и осуществляют при высоких скоростях резания, малых глубинах резания (0,05 - 0,5 мм) и малых подачах (0,05 - 0,15 мм/об) на специальных станках. Тонкое точение и растачивание обеспечивает шероховатость Ra = 1,0 - 0,32 мкм. Тонкая обработка широкими резцами обеспечивает шероховатость Ra = 2,5 - 0,63 мкм.

Все поверхности червячного колеса подвергаются лезвийной обработке.

При токарной обработке выполняются черновая и чистовая операции. При черновой токарной операции выполняется подрезка торцов, обточка наружного диаметра и растачивание отверстия. При этом черновой базой является торец и наружный диаметр заготовки. При чистовой токарной операции выполняется окончательная подрезка торцов, а также проточка сферы под нарезание зубьев.

Для выполнения шпоночного паза применяется вертикальное протягивание, а для подготовки отверстия применяется хонингование.

1.9 Обоснование и выбор оборудования

Устанавливая при проектировании технологического процесса план и метод обработки деталей, одновременно указывают, на каком станке будет выполняться операция, и приводят его характеристику: наименование станка, название завода-изготовителя, модель и основные размеры.

При проектировании технологических процессов руководствуются паспортами станков. Паспорт дает полную характеристику станка, определяющую его производственные возможности и техническое состояние, если он находится в эксплуатации.

Выбор типа станка осуществляется на основе следующих соображений:

1. соответствие основных размеров станка габаритным размерам обрабатываемой детали или нескольких одновременно обрабатываемых деталей;

2. соответствие производительности станка количеству деталей, подлежащих обработке в течение года;

3. возможно более полное использование станка по мощности и по времени;

4. наименьшая затрата времени на обработку;

5. наименьшая себестоимость обработки;

6. наименьшая отпускная цена станка;

7. реальная возможность приобретения того или другого станка;

8. необходимость использования имеющихся станков.

В экономике технологического процесса большое значение имеет производительность станка, так как станок, как уже указывалось, должен полностью использоваться по времени. В связи с этим следует помнить, что применение специальных, агрегатных и других высокопроизводительных станков должно быть экономически обосновано. Использование таких станков в мелкосерийном, как правило, всегда нецелесообразно и экономически невыгодно.

На токарных операциях используется станок HAAS SL-10. Использование этого токарного станка с ЧПУ целесообразно, так как он позволяет получить точность размеров, заданных на чертеже, а также добиться шероховатости поверхности торцов Ra 2,5.

Таблица 1.3 - Технические характеристики станка HAAS SL-10

Параметры	Значение
Наибольший диаметр обрабатываемой детали над станиной, мм	413
Наибольший диаметр обрабатываемой детали над суппортом, мм	203
Расстояние между центрами, мм	419
Максимальная длина обработки, мм	356
Частота вращения шпинделя, об/мин	0-6000
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	11,2
Максимальный крутящий момент, Нм	102
Число позиций револьверной головки	12
Габарит, мм	5700х1500
Масса, кг	2500

Для получения шпоночного паза используется вертикально-протяжной станок 7Б520.

Таблица 1.4 - Технические характеристики станка 7Б520

Технические характеристики	Значения
Номинальное тяговое усилие, кН	250
Наибольшая длина хода рабочих салазок, мм	1600
Наибольшие размеры инструмента, устанавливаемого на станке (протяжка в сборе с плитой), мм
- ширина	500
- высота	195
Тип столов	подводной
Скорость рабочего хода, м/мин	1,5-13
Рекомендуемая скорость обратного хода, м/мин	14
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	37
Суммарная мощность электродвигателей, кВт	47,43
Габаритные размеры, мм
длина	3850
высота	3158
ширина	4415
Масса, кг	17400

Для обработки зубьев используется зубофрезерный станок 5К32.

Техническое описание станка 5К32.

Станок предназначен для нарезания цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями и для нарезания червячных колес как методом радиальной, так и методом тангенциальной подачи. При наличии специальных приспособлений возможно нарезание шестерен внутреннего зацепления. Станок работает по методу обкатки, т.е. механического воспроизводства зацепления червяка (червячной фрезы) с колесом (заготовкой). Червячная фреза соответствующего модуля и диаметра закрепляется на оправке в шпинделе фрезерного суппорта. Обрабатываемая деталь или комплект одновременно обрабатываемых деталей устанавливается на оправке в шпинделе стола, а при больших размерах колес - непосредственно на столе станка. Червячной фрезе и заготовке принудительно сообщают вращательные движения с такими угловыми скоростями, которые они имели бы, находясь в действительном зацеплении. При нарезании колес с прямыми зубьями ось шпинделя фрезерного суппорта устанавливается под углом к горизонтальной плоскости, равным углу подъема винтовой линии червячной фрезы. Для нарезания колес с косыми зубьями ось шпинделя фрезерной бабки устанавливается под углом, равным сумме или разности углов наклона зубьев колеса и подъема винтовой линии фрезы в зависимости от сочетания направлений винтовых линий зубьев и витков фрезы. Нарезание цилиндрических колес производится с вертикальной подачей фрезерного суппорта. Для обеспечения возможности фрезерования колес попутным методом на станке модели 5К32 предусмотрено нагрузочное гидравлическое устройство. Гидравлическое поджимное устройство состоит из неподвижного штока с поршнем и цилиндра, связанного с салазками фрезерного суппорта. При фрезеровании попутным методом масло подводится в верхнюю полость цилиндра противовеса и поджимает противовес вместе с фрезерным суппортом вверх, устраняя возможность произвольного перемещения фрезерной бабки под действием усилий в пределах зазора между резьбой винта вертикальной подачи и маточной гайки. При нарезании червячных колес методом радиальной подачи используются цилиндрические червячные фрезы. Движение подачи сообщают подвижной стойке в радиальном направлении до тех пор, пока расстояние между осями фрезы и заготовками не станет равным межцентровому расстоянию передачи. В случае нарезания червячных колес методом тангенциальной подачи применяются червячные фрезы с конической заборной частью, которые при настройке станка устанавливают сразу на заданное межцентровое расстояние; подачу при этом сообщают протяжному суппорту с червячной фрезой вдоль ее оси. Этот метод нарезания является более точным.

Таблица 1.5 - Технические характеристики станка 5К32

Параметр	Значение
Наибольший диаметр нарезаемых колес, мм	800
Пределы модулей зубьев нарезаемых колес, мм.:	по стали 2-8	по чугуну 2-6
Наибольший угол наклона зуба нарезаемых колес, ?С	±60
Наибольшая ширина нарезаемых колес, мм	275
Наибольший диаметр фрезы, мм	120
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту	47,5-192
Пределы подач за оборот стола, мм.	вертикальных 0,1-1	радиальных 0,5-3
Мощность главного электродвигателя, кВт	2

Главной и основной задачей современного станкостроения является достижение наименьшего времени обработки, наибольшей точности и наименьшей себестоимости обработки с обеспечением по возможности наибольшей автоматизации.

Решающим фактором при выборе того или другого станка (если выполнение данной операции возможно на разных станках, обеспечивающих удовлетворение технических требований к детали) является экономичность процесса обработки

1.10 Обоснование и выбор инструмента

Одновременно с выбором станка и приспособления для каждой операции выбирается необходимый режущий инструмент, обеспечивающий достижение наибольшей производительности, требуемых точности и класса шероховатости обработанной поверхности; указываются краткая характеристика инструмента, наименование и размер, марка материала и номер стандарта или нормали в случае применения стандартного или соответственно нормализованного инструмента.

Затраты на инструмент входят в себестоимость обработки (по статьи накладных расходов), поэтому, выбирая инструмент в соответствии с принятым методом обработки, необходимо стремиться к полному использованию его режущих свойств.

Для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов применяют вольфрамовые сплавы.

Инструментальные стали широко применяются:

1. при невозможности полностью использовать режущие свойства твердых сплавов в связи с малой мощностью и недостаточными оборотами станка, несбалансированностью детали и др.;

2. для сложных и фасонных инструментов;

3. для инструментов, работающих на низких скоростях резания (например, при ручных работах). Самой распространенной из инструментальных сталей является быстрорежущая. Легированные стали, незначительно деформирующиеся при термической обработке, рекомендуются для фасонных инструментов сложной конфигурации, работающих на низких скоростях резания, а также при не шлифованном профиле.

Все виды режущего инструмента состоят из 2-х основных частей - рабочей части, содержащей лезвия и выглаживатели (при их наличии), и крепежной части, предназначенной для установки и крепления режущего инструмента в технологическом оборудовании или приспособлением.

Для режущего инструмента характерен износ по задней поверхности при малых подачах и обработке хрупких материалов (таких как чугун). По мере увеличения скорости резания и подачи появляется износ передней поверхности в виде лунки. Износ по задней поверхности - основная причина потери инструментом его режущих свойств.

Рабочая часть режущего инструмента, применяемого при токарной обработке поверхностей червячного колеса, изготовлена из твердого сплава ВК6.

Режущая часть протяжки изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5.

Бруски для хон-головки: 24А 6-5 СТ1-СТ2 К

Для нарезки зубьев используется червячная фреза из инструментальной стали Р18.

1.11 Анализ средств и методов контроля, заданных чертежом параметров изделия

При выборе и установлении метода обработки наряду с режущим инструментом указывается измерительный инструмент, необходимый для измерения детали в процессе ее обработки или после нее с краткой его характеристикой: наименование, тип, размер.

В серийном и массовом производстве с частой повторяемостью деталей одних и тех же размеров применяется специальный измерительный инструмент - калибры и шаблоны, а также измерительные приспособления, приборы, автоматические устройства. Измерительный инструмент выбирается в зависимости от вида измеряемой поверхности и требуемой точности.

Контроль заданных размеров для червячного колеса осуществляется контролёрами ОТК с помощью пробок, калибров, шаблонов и контрольного стенда. Биения измеряются с помощью индикатора, закрепленного на штативе. На контрольную операцию технологического процесса идет время также как и на основные операции технологического процесса, поскольку работнику ОТК приходиться промерять детали. На контрольном стенде червячное колесо проверяется в паре с червячным валом. Детали садятся на специальные втулки и вводятся в зацепление, и измеряется пятно контакта.

1.12 Обоснование выбора средств транспортировки изделия

В технологическом процессе транспортные операции играют важную роль. Межоперационные транспортные устройства обеспечивают:

1. надежную бесперебойную передачу деталей от станка к станку;

2. возможность размещения на них деталей, накапливающихся перед станком в период остановки станка на подналадку или на ремонт;

3. быструю и легкую передачу деталей от станка к станку.

В нашем техпроцессе детали укладываются в тару размерами 400х600х800 и перемещаются с помощью крана-балки грузоподъемностью 5 тонн.

1.13 Карта технологического маршрута обработки червячного колеса

Базовый техпроцесс

Проектируемый техпроцесс

№ опер.

Наимен. операции

Оборудование

Приспособления

Реж. инстр.

Средства измер.

№ опер.

Наимен. Операции

Обору- дование

Приспособления

Реж. инстр.

Средства измер.

005

Комплектование

Стол цеховой

005

Комплектование

Стол цеховой

010

Термичес кая

Электропечь СНО-6.12.4/10

010

Термическая

Электропечь СНО-6.12.4/10

015

Слесарная

Пресс пневматический ПММ-125

015

Слесарная

Пресс пневматический ПММ-125

020

Сверлильная

2Н125

Сверло

Калибр-пробка ТИМ-1211

020

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль,

025

Слесарная

Стол цеховой

025

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль,

030

Токарная

16К20

Резцы

Штангенциркуль

030

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль,

035

Токарная

16К20

Резцы

Штангенциркуль

035

Контроль

Стол ОТК

Штангенциркуль, микрометр, нутромер

040

Токарная

16К20

Резцы

Штангенциркуль

040

Протяжная

7Б520

Адаптор ИВ-2062

Протяжка

Штангенциркуль, калибр ИМ-2062.

045

Токарная

16К20

Резцы

Штангенциркуль

045

Хонинговальная

3М83

Оправка ИВ-1854

Хон-бруски

Калибр- пробка ИМ-2070

050

Контроль

Стол ОТК

Штангенциркуль, микрометр, нутромер

050

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, индикатор.

055

Слесарная

Стол цеховой

055

Контроль

Стол ОТК

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, Индикатор, Калибр-пробка ИМ-2070, Микро метр.

060

Протяжная

7Б520

Адаптор ИВ-2062

Протяжка

Штангенциркуль, калибр ИМ-2062.

060

Зубофрезерная

5К32

Оправки ИВ-1974, ИВ-2044

Фреза червячная

Индикатор, штангенциркуль.

065

Хонинговальная

3М83

Оправка ИВ-1854

Хон-бруски

Калибрпробка ИМ-2070

065

Контроль

Стол ОТК

Стенд НО 2284

070

Токарная

1М63

Резцы

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, Индикатор

075

Контроль

Стол ОТК

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, Индикатор, Калибр- пробка ИМ-2070, Микро метр.

080

Зубофрезерная

5К32

Оправки ИВ-1974, ИВ-2044

Фреза червячная

Индикатор, штангенциркуль.

085

Контроль

Стол ОТК

Стенд НО 2284

1.14 Расчёт режимов резания

Операция 015 Токарная, оборудование - токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10.

Заготовка - прокат, материал Ст 3 и БрО10Ф1.

Определяем длину рабочего хода по формуле:

Lр.х.=Lрез.+y+Lдоп.

Точить торец, выдерживая 46,5.

Lр.х.1=20+10=30мм.

Точить наружную поверхность, выдерживая ?147.

Lр.х.2=35+10=45мм.

Точить торец, выдерживая 32.

Lр.х.3=33,5+2=35,5мм.

Точить наружную поверхность, выдерживая ?80.

Lр.х.4=7,5+2=9,5мм.

Lр.х.= Lр.х.1+ Lр.х.2+ Lр.х.3+ Lр.х.4=30+45+35,5+9,5=120мм.

Назначение подачи револьверной головки на оборот шпинделя S0 в мм/об. Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского. Карта Т-2 стр. 23.

S0 = 0,35 мм/об.

Назначаем стойкость инструмента по нормативам, карта Т-3, стр.26,

Тр в минутах - 60 минут.

Расчет скорости резания V м/мин. и число оборотов шпинделя n в минуту.

Определяем рекомендуемую скорость резания по нормативам карта Т-4 стр.29-34 Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского.

V таб. = 160 м/мин.

Определяем рекомендуемую скорость резания по формуле:

V = V таб. К1К2К3= 160 0,91,41,0 = 201,6 м/мин., где

К1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

К2 - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента и марки твердого сплава, ВК6.

К3 - коэффициент, зависящий от вида обработки - простое точение.

Определяем рекомендуемую частоту вращения шпинделя по формуле:

По паспорту станка принимаем n = 450 мин-1

Рекомендуется частоту вращения шпинделя принимать по паспорту станка с приближением 10%.

Определяем действительную скорость резания по формуле:

Определяем силу резания и мощность резания по карте Т5 с.35

,

где - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении твердосплавным инструментом.

=180 Н.

Н.

Рассчитываем мощность резания:

Расчет основного машинного времени обработки:

Операция 040 Протяжная, оборудование - протяжной станок 7Б520

Материал Ст3.

1. Периметр резания

УВ=В•z1/zc

В - длина обрабатываемого контура заготовки, мм

zc - число зубьев в секции протяжки (zc=1)

z1 - l/t - наибольшее число одновременно режущих зубьев.

z1=45/14=3,2 принимаем 3

УВ=(16+4+4)•3/1=72

2. Подача Sz=0,15 мм/зуб - из конструкции протяжки.

Скорость резания V=6 м/мин - по табл.

Группа скорости резания для стали НВ 220 - II

Сила резания

Рz=Р• УВ Н.

Р=303 Н - из табл.

Рz=303•72=21816 Н.

Длина резания

L=l+l1+l2+l3 мм.

l - длина обрабатываемой поверхности, мм.

l1 - величина врезания, мм

l2 - величина перебега, мм

l3 - величина дополнительной длины для взятия стружки, мм.

L= 45+10=55 мм.

Основное время

Т=L/S мин.

S - длина пути инструмента в 1 мин, мм.

S=Sz•z•n

n - число двойных ходов

n=55.

S=0,15•60•55=540

=55/540=0,10 мин.

Операция 075 Зубофрезерная, оборудование - зубофрезерный станок 5К32.

Заготовка БрО10Ф1.

Определяем длину рабочего хода по формуле (карта З-1 стр.139):

Lр.х.=Lрез.+y+Lдоп.

y=17мм. (Приложение 3).

Lр.х.=32+17=49мм.

Назначение подачи:

Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского. Карта З-2 стр. 148.

S0 = 2,1 мм/об.

Расчет скорости резания V м/мин. и число оборотов фрезы n в минуту.

Определяем рекомендуемую скорость резания по нормативам карта З-2 стр. 148-149 Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского.

V таб. = 60 м/мин.