Модернизация конструкции и технологии изготовления редуктора визира оптического устройства

По ГОСТ 14.205-83 технологичность конструкции изделия - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска, условий выполнения работ.

Оценку технологичности производим по следующим параметрам:

Для определения коэффициента точности используем формулу 1:

, (1) (1)

- среднее значение точности детали;

определяем по формуле 2:

(2)

- количество поверхностей каждого квалитета.

- следовательно, деталь технологична.



3.3 Определение типа производства

Заданная годовая программа выпуска деталей составляет шт.

Годовая программа запуска деталей в производство рассчитывается по следующей формуле 3:

, (3)

где - коэффициент, характеризующий технологический брак (4…5% от годовой программы выпуска);

k2 - коэффициент незавершенного производства (2…3% от годовой программы выпуска);

шт;

Принимаем шт.

Тип производства определяется таблице 9:

Таблица 9 - Тип производства

Тип производства	Годовая программа выпуска
	тяжелые,	средние,	легкие,
Единичное	до 5	до 10	до 100
Мелкосерийное	5…100	10…200	100…500
Серийное	100…300	200…500	500…5000
Крупносерийное	300…1000	500…5000	5000…50000
Массовое	>1000	>5000	>50000

По таблице данной годовой программе выпуска и массе детали соответствует крупносерийный тип производства. Данный тип производства имеет следующие характеристики:

большая годовая программа выпуска изделий;

узкая номенклатура выпускаемых изделий;

заготовки имеют как можно меньшие припуски на обработку;

для механической обработки используется специальный инструмент;

невысокая квалификация рабочих (2-3 разряд);

фиксируемость операций (2…10 операций на одном рабочем месте);

трудоемкость изготовления деталей мала, а т.к. трудоемкость является одной из составляющих себестоимости продукции, то себестоимость также мала;

применение специального оборудования и инструмента снижает гибкость производства до минимума.

3.4 Выбор заготовки

Заготовки необходимо подбирать таким образом, чтобы обеспечить наиболее рациональное использование материала, минимальную трудоемкость получения заготовок и возможность снижения трудоемкости изготовления самой детали. Выбираем заготовку пруток. Диаметр заготовки определяем по формуле 4:

, (4)

Расчет минимальных значений припусков производим пользуясь основной формулой 5:

, (5)

где Z min - минимальный (гарантированный) припуск на обработку, мм;

Т - глубина дефектного поверхностного слоя, мм;

с - пространственные отклонения заготовки, мм

R z - высота микронеровностей, мм;

е - погрешность закрепления заготовки, мм.

Минимальный припуск:

под чистовое точение:мкм;

Расчет припусков и предельных размеров показан в таблице 10.

В графу «Расчетный размер» заполняем, начиная с конечного (чертежного размера) путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

Таблица 10 - Расчет припусков и предельных размеров

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска,
		T	p
Заготовка:	60	100	11	-
Чистовое точение:	2	2	0	520

Значения допусков каждого технологического перехода и заготовки принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки.

3.5 Типовой технологический маршрут обработки детали « Колесо зубчатое»

Типовой маршрут обработки детали «Колесо зубчатое» представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Типовой технологический маршрут обработки

№	Наименование и содержание операции	Технологические базы	Оборудование
005	Токарная с ЧПУ	Точить торец Сверлить центральное отверстие Расточить центральное отверстие Точить правый контур	Токарный станок
0010	Токарная с ЧПУ	Точить торец Точить левый контур Точить ступень отверстия	Токарный станок
0015	Сверлильная	Точить отверстия	Сверлильный станок
0020	Зубофрезерная	Фрезеровать цилиндрическое колесо	Фрезерный станок
0025	Зубострогальная	Точить коническое колесо	Токарный станок
0030	Слесарная	Убрать лишний материал	Токарный станок
0035	Термическая	Закалка колес	Электронная печь
0040	Обкатка цилиндрическая	Обкатка цилиндрических колес
0045	Обкатка коническая	Обкатка конических колес
0050	Контроль	Контроль детали

3.6 Выбор режущего инструмента

Режущий инструмент по переходам представлен в таблице 12.

Таблица 12 - Режущий инструмент для обработки заготовки

№	Операция	№	Переход	Режущий инструмент	Материал инструмента
1	Токарная ЧПУ	1	Точить торец	Токарный резец	Т5К6
		2	Сверлить центральное отверстие	Спиральное твердосплавное сверло	Р18
		3	Точить контур	Токарный резец	Т15К6
		4	Отрезать заготовку	Резец отрезной	Т15К6
2	Токарная ЧПУ	1	Точить торец	Проходной упорный резец	Р6М5
		2	Точить ступень отверстия	Резец проходной отогнутый	Т15К6
		3	Точить правый контур	Токарный резец	Т15К6
3	Сверлильная	1	Сверлить отверстие диаметром 1,3	Спиральное сверло	Р18
		2	Нарезать резьбу М1,6	Метчик М1,6	Р6М5
4	Зубофрезерная	1	Нарезание цилиндрической ступени	Червячная фреза	Р6М5
5	Зубострогальная	1	Нарезание конической ступени	Резец резьбонарезной	Р6М5

Режущие инструменты выбраны для каждого перехода, предусмотренного в маршруте обработки детали.

3.7 Выбор средств контроля

Для контроля зубчатых колес выбираем Mar Gear GMX 400 ZL -универсальный центр для измерения. Изображение представлено на рисунке 43.

Рисунок 43 - Mar Gear GMX 400 ZL

Характеристики изделия:

Полностью автоматическое, высокоточное измерение зубчатых колес и зуборезного инструмента с наружным диаметром до 400 мм.

Отличное решение для специализированного и универсального производства зубчатых колес.

Системные решения обеспечивают высочайший уровень гибкости и соответствия требованиям на современных предприятиях по производству компонентов зубчатых колес. Решение Mar Gear GMX -- сетевой вариант для применения вблизи производственных участков, предлагает быстрый и эффективный анализ возможных отклонений при производстве зубчатых колес.

Это дает возможность выполнять непосредственный анализ отклонения и задавать формируемую автоматически коррекцию погрешности станка.

Функции:

Измерение зубчатых колес и формы выполняется на одном измерительном приборе.

Трехмерный сканирующий датчик высокой точности сочетается с прямым приводом по оси C для обеспечения точности и эффективности.

Блок управления 4 осями Power PC.

Расширенный диапазон измерений по оси Z для измерения валов привода длиной до 650 мм.

Технические характеристики станка Power PC представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Технические характеристики

Максимальный вес детали [kg]	60 (80 по запросу)
Масса [kg]	750
Точность	Класс точности I для измерений зубчатых колес в соответствии с VDI/VDE 2612/2613, группа 1, при 20 °C ± 2 °C
Торцевое биение (радиус измерения мкм + мкм/мм)	0.11 µm + 0.0008 µm / mm
Отклонение радиального биения (мкм по высоте стола)	? 0.11 µm
Высота (мм)	2147 мм
Ширина (мм)	600 мм
Путь измерения (мм), ось Z	650
Путь измерения (мм), ось Y	200
Максимальный диаметр* [mm]	400
Расстояние между пиками [mm]	700
Длина (мм)	1560 мм
Путь измерения (мм), ось X	200

Область применения:

Полностью автоматизированное измерение:

Косозубые и прямозубые цилиндрические колеса.

Гипоидные и червячные зубчатые колеса.

Кронные зубчатые колеса.

Цилиндрические зубчатые колеса.

Конические и цилиндрические ассиметричные зубчатые колеса.

Сегменты зубчатые.

Швеллеры.

Фрезы червячные.

Диски отрезные.

Конические зубчатые колеса.

Трехмерные геометрические параметры, измерение формы и положения, диаметров, расстояний.

Специальные зуборезные инструменты.

Параметры:

- Задняя бабка с установочной длинной- до 700 мм.

-Активная система амортизации.

3.8 Выбор оборудования

Токарный станок с ЧПУ Citizen R07-VI. Изображение станк представлено на рисунке. Изображение представлено на рисунке 44.

диаметр обработки - Ш7 мм.

длина токарной обработки - 40 мм.

6 осей управления.

главный шпиндель0 - 16000 мин-1.

одновременная много инструментальная обработка.

линейный привод.

скорость быстрых перемещений (кроме оси - Z3) - 30 м/мин.

скорость быстрых перемещений для оси Z3 - 20 м/мин.

2 оси Y в стандартном оснащении.

модульная конструкция инструмента.

малая занимаемая площадь.

5 токарных инструментов.

2-х приводных инструмента (3-й - опция).

3-позиционный блок осевых инструментов для обработки с передней и тыльной стороны.

Рисунок 44 - Citizen R07-VI

Технические характеристики станка Citizen R07-VI в таблице 14.

Таблица 14 - Универсальный фрезерный станок FVV-30 Proma

Напряжение	220В
Потребляемая мощность	500Вт
Тип электродвигателя	асинхронный
Макс. диаметр сверления	16мм
Максимальный диаметр концевого фрезерования	16мм
Максимальный диаметр торцевого фрезерования	30мм
Максимальное расстояние от стола до шпинделя	130мм
Диапазон оборотов вертикального шпинделя	0-2500об/мин
Диапазон оборотов горизонтального шпинделя	0-2500 об/мин
Угол наклона фрезерной головки	45L/R
Размер рабочего стола	460х120мм
Поперечный ход стола	105мм
Продольный ход стола	300мм
Расстояние от шпинделя до стола	130 мм
Конус шпинделя	МК3
Т-образный паз стола	12мм
Размер упаковки (Дх ШхВ)	860х870х710 мм
Масса	95кг

53А30 - Полуавтомат зубофрезерный универсальный повышенной точности. Изображение станка 53А30 представлено на рисунке 45.

Технические характеристики станка 53А30:

Станки модели 53А30 предназначены для нарезания прямозубых и косозубых цилиндрических колес колес, червячных колес, звездочек, для прорезания впадин на коротких шлицевых валиках червячными фрезами методом обкатки.

Класс точности по ГОСТ 8-71 Н.

Наибольший диаметр устанавливаемого изделия, мм 320.

Наибольшая длина нарезаемых колес, мм: 220.

прямозубых 150

с углом наклона зубьев 30, град 100

с углом наклона зубьев 45, град 80

с углом наклона зубьев 60, град.

Наибольший модуль нарезаемых колес по ГОСТ 9563-60, 6.

Наибольший угол наклона зубьев нарезаемых колес, град. 60.

Масса 6800 .

Мощность 4.20.

Габариты 2300x1500x1950 .

Рисунок 45 - Полуавтомат 53А30

3.9 Расчет режимов резания

3.9.1 Расчет режимов резания при токарной обработке

Выбираем материал режущей части инструмента Т15К6.

Глубина резания вычисляется по формуле 4:

t=D-d/2, (4)

где D -диаметр заготовки мм;

d - диаметр, обрабатываемой поверхности мм.

T=11-5/2=3мм

Подача:

Подачу выбирает в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра заготовки и глубины резания в пределах 0,3-0,4 мм/об.

Принимаем S =0,4 мм/об.

Скорость резания вычисляется по формуле 5:

, (5)

где -коэффициент. Зависящий, от условий обработки;

Т -стойкость резца, мин;

х,y,m- показатели степени;

- общий поправочный коэффициент, состоящий из произведения отдельных коэффициентов. Вычисляется по формуле 6.

Kv = KµvKnvKuvKцvKцlvKrvKqvKov , (6)

где Kµv - общий поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико- механических свойств обрабатываемого материала.

Kµv = Knv - поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,.

Kuv - поправочный, коэффициент, .учитывающий материал режущей части.

Kцv - поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца.

Kov - поправочный коэффициент, учитывающий вид обработки.

=0,98·0,7·0,65·1·1=0,47

Показатели степени x, y, m по таблице:

x=0,15; y= 0,35; m=0,2

м/мин.

Принимаем V=60 м/мин.

Частота вращения шпинделя вычисляется по формуле 8:

(8)

Принимаем n= 1700 об/мин.

Режимы резания при токарной обработки детали « Колесо зубчатое» представлены в таблице 15.



Таблица 15- Режимы резания при токарной обработке

V, м/мин	S, мин/об	t, мм	n, об/мин
60	0,4	3	1700
60	0,4	2,2	1700
60	0,4	3	1700
60	0,4	0,6	1700

3.9.2 Расчет режимов резания при фрезерной обработке

Расчет производится для червячной фрезы 2510-4451 ГОСТ 10331-81 с материалом режущей части Р6М5.

Глубина резания:

t= 0,8, мм.

Подача:

S=0,03 мм/z.

Скорость резания вычисляется по формуле 9:

(9)

где - коэффициент, характеризующий условия работы;

Т- стойкость фрезы, мин;

t- глубина резания, мм;

S- подача на зуб, мм/z;

В- ширина фрезерования, мм;

q, m, y, x, u- показатели степеней;

- поправочный коэффициент. Вычисляется по формуле 10.

(10)

где, - поправочный коэффициент на скорость;

- поправочный коэффициент ,зависящий от качества заготовки;

- поправочный коэффициент , зависящий от метериала режущего инструмента;

-поправочный коэффициент, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала.

= 1,6·0,9·1·0,9=1,2

Принимаем V=300 м/мин.

Частота вращения шпинделя принимаем:

n = 5000 об/мин.

Режимы резания при фрезеровании для детали «Зубчатое колесо» представлены в таблице 16.

Таблица 16 - Расчет режимов резания при фрезерной обработке

V, м/мин	S, мм/z	t, мм	n, об/мин
300	0,03	0,8	5000

3.9.3 Расчет режимов резания при сверлении

Сверление отверстия .

Глубина резания рассчитывается по формуле 11:

t=0,5D= 0,5·3=1,5 мм. (11)

Подача определяется по формуле 12:

, (12)

где К1- поправочный коэффициент, характеризующий условия сверления;

К2- поправочный коэффициент, характеризующий глубину отверстияl вычисляется по формуле 13;

, (13)

К3- поправочный коэффициент, характеризующий твердость обрабатываемой стали.

S= 0,16·3·0,7·0,9·1=0,03

Скорость резания вычисляется по формуле 14:

(14)

где К4 - поправочный коэффициент, характеризующий глубину отверстия l вычисляется по формуле 16;

, (16)

K5 - поправочный коэффициент, характеризующий длину рабочей части сверла. Рассчитывается по формуле 17

, (17)

Стойкости инструмента, можно вычислить по формуле 18:

(18)

Т=10,9·=19,6

Принимаем V= 20 м/мин.

Частота вращения шпинделя вычисляется по формуле 19:

, (19)

Принимаем n=2500 об./мин.

Режимы резания при сверлении для детали «Зубчатое колесо» представлены в таблице 17.

Таблица 17 - Расчет режимов резания при сверлении

V, м/мин	S, мин/об.	t, мм	n, об./мин
20	0,03	1,5	2500
5	0,03	0,65	2500
5	0,03	0,8	2500

3.10 Разработка программы для станка с ЧПУ

Управляющая программа для станка с ЧПУ Citizen R07-VI разрабатывается для обработки детали «колесо зубчатое».

Фрагмент текста управляющей программы:

%

O0001 (Колесо зубчатое)

G18 G21 G40 G80

(Обработка торца)

G54

T0101 (Другой l5, Ti1.98, Re0.2, Kr95, Qr5 )

G96 D1000 S150 M03

G00 X12.694 Z12.056

G01 G95 X11.28 Z11.349 F0.5 M08

X9.28

X-0.4

X-2.4

X-0.986 Z12.056

(Чистовая токарная)

G00 X-64.986 Z10.735

X9.242 Z13.949

G01 X5. Z11.828

Z10.071

X6.228 Z10.028

G03 X6.6 Z9.828 R0.2

G01 Z5.812

Весь код программы представлен в ПРИЛОЖЕНИИ 4



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

оптический устройство привод редуктор

В представленной выпускной квалификационной работе было разработано руководство по эксплуатации и ремонту компонентов - редуктора привода визира оптического устройства.

В ходе выполнения работы по разработке автоматизированного технического руководства по эксплуатации и ремонту компонентов, редуктора привода визира оптического устройства был проведен следующий комплекс мероприятий:

1. Анализ состояния, редуктора привода визира оптического устройства.

2. Разработка и анализ моделей и чертежей сборочной единицы, редуктора привода визира оптического устройства.

3. Разработка каталога сборочной единицы, редуктора привода визира оптического устройства и инструкции по ремонту и эксплуатации.

4. Проведено имитационное исследование напряженно-деформированного состояния детали «колесо зубчатое»;

5. Разработана технология изготовления детали «колесо зубчатое».

6. Разработка программы на станке с ЧПУ.

В технологической части составлен маршрут обработки, подобраны режущие инструменты, рассчитаны режимы резания, выбраны станочные и инструментальные приспособления, средства измерения и контроля размеров при изготовлении детали «колесо зубчатое

В разделе имитационное моделирование был выполнен расчет сил в опасном сечении оси и его анализ на прочность с помощью системы автоматизированного расчета и проектирования - «Solid Works Simulation».



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шкарин, Б. А. Основы систем автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и технологических процессов: учеб. пособие / Б. А. Шкарин. - Вологда: ВоГУ, 2011. - 127 с.

2. Кожевников, Д.В. Режущий инструмент. Учебник. Изд. 4-е переработанное и дополненное / Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников, С.В. Кирсанов [и др.] - Москва: Машиностроение, 2014. - 520 с.

3. Тритенко, А.Н. Методические рекомендации по оформлению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов/работ для студентов очной, очно-заочной (вечерней) и заочной Вологда: ВоГУ, 2016.- 95 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2Т; Т2. / под ред. А.Г. Косиловой - Москва: Машиностроение, 2012 - 496 с.

5. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционных материалов: учебник 9-е изд., / В. М. Никифоров: Санкт-Петербург, Политехника, 2009. -- 382 с.

6. Характеристики стали 45 ХН [Электронный ресурс]: Режим доступа:

7. Универсальный центр для измерения зубчатых колес [Электронный ресурс]: Режим доступа:

8. Прицел наводчика 1Г46 [Электронный ресурс]: Режим доступа:

9. Справочник технолога-машиностроителя. В 2Т; Т2. / под ред. А.Г. Косиловой - Москва: Машиностроение, 2012 - 496 с.

10. Кондаков, А.И. Курсовое проектирование по технологии машиностроения., изд., доп.- Москва: Кнорус 2012. - 400 с.

11. Полуавтомат зубофрезерный универсальный повышенной точности. [Электронный ресурс]

12. Лапыев С.М. Конструирование точных (оптических) приборов: учеб. пособие / С.М. Лапыев. - Санкт-Петербург, Лань, 2015. - 560 с.



ПРИЛОЖЕНИЕ

%

O0001 (Колесо зубчатое)

G18 G21 G40 G80

(Обработка торца)

G54

T0101 (Другой l5, Ti1.98, Re0.2, Kr95, Qr5)

G96 D1000 S150 M03

G00 X12.694 Z12.056

G01 G95 X11.28 Z11.349 F0.5 M08

X9.28

X-0.4

X-2.4

X-0.986 Z12.056

(Чистовая токарная)

G00 X-64.986 Z10.735

X9.242 Z13.949

G01 X5. Z11.828

Z10.071

X6.228 Z10.028

G03 X6.6 Z9.828 R0.2

G01 Z5.812

X6.596 Z5.797

X5.106 Z1.095

X7.036 Z1.028

G03 X7.29 Z0.97 R0.2

G01 X9.562 Z-0.166

G03 X9.68 Z-0.308 R0.2

G01 Z-1.333

X13.922 Z0.789

(Обработка канавок)

G00 X20. Z14.11

X10. Z4.749

X19.014

X17.014

G01 X7.014

X5.

X7.014

G00 X17.014

Z6.349

G01 X7.014

X5.

X5.282 Z6.208

G00 X17.014

Z3.349

G01 X7.014

X5.

X5.282 Z3.49

G00 X16.994

Z3.349

G01 X6.994

X6.202

X5.

Z4.049

G00 X16.994

Z6.349

G01 X6.994

X6.202

X5.

Z5.649

G00 X36.994

(Токарное сверление)

G54 M09

T0202 (Сверло L23, D2.5, A120)

G97 S300 M03

G00 X0. Z21.349

Z14.349

G01 Z11.349 M08

Z0.

G00 Z21.349

M05 M09

M30

%

T0202

G97 S300 M03

G00 X0. Z21.349

Z14.349

G01 Z11.349 M08

Z0.

G00 Z21.349

M05 M09

M30

%

Размещено на Allbest.ru