Совершенствование технологического процесса изготовления червячного колеса редуктора привода кабины лифта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Его продукция - машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

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 (1,1 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 или 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 со специальной оснасткой, а на операции зубошевингования специальный инструмент.

1.2 Анализ технических условий на изготовление изделия

Качество продукции - совокупность свойств продукции, обуслав-ливающих 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). Чистота поверхности отверстия Ra 0,63. Допуск полного торцевого биения торцов колеса составляет 0,03 мм., а допуск радиального биения зубчатого венца тоже 0,03мм. Геометрические размеры колеса соответствуют 7-му классу точности. Чистота поверхности торцов - Ra 2,5, что выдерживается после токарной операции, а зубчатого венца - 0,63 - требуется шевингование зубьев.

В качестве способа получения заготовки применяется отливка в песчаные формы, которая обеспечивает получение минимальных припусков под механическую обработку, что сложно добиться при использовании других методов получения заготовок, учитывая специфическую конфигурацию изделия.

Применение стали 45 обеспечивает её хорошую обрабатываемость, что способствует выполнению заданных технических условий и шероховатости поверхности при механической обработке, с использованием стандартных инструментов.

По ГОСТ 1050-88 марка стали 45 определяется содержанием углерода в сотых долях процента (0,45%).

Механические свойства стали 45. Временное сопротивление при растяжении: не менее 600 МПа; предел текучести 355 МПа; твердость НВ 220.

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: К_зо = 21…40;

для среднесерийного: К_зо = 11...20;

для крупносерийного: К_зо = 1....10;

для массового: К_зо = 1.

Программа выпуска червячного колеса 1000 шт. Рабочие, закрепленные за операциями по изготовлению 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 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, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску 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 расчленения его на конструктивные и технологические элементы, достигнутому уровню взаимозаменяемости элементов изделия, массе машины, конструктивной преемственности оригинальных деталей и составных частей изделия, коэффициентам среднего класса точности и 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. Термины и определения даны в ГОСТ 18831-73.

Технологичность конструкции изделия - понятие относительное. 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 изделий - понятие комплексное. 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 ремонтопригодной. 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 конструкции заготовок деталей.

Поскольку заготовки для червячного колеса получают литьём, то можно выделить несколько основных моментов к технологичности заготовок получаемых литьём.

При конструировании отливок необходимо выбрать способ литья, определить положение отливки в форме, выбрать плоскость разъема, установить количество и схему расположения стержней, назначить толщину стенок отливки. Способ литья выбирают с учетом материала заготовки, ее конфигурации, требуемой точности, программы выпуска и срока выполнения заказа. Во многих случаях основными наиболее сложными и дорогими в исполнении деталями машин являются отливки. При производстве металлорежущих станков, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и других машин масса отливок литых деталей достигает 70 - 85% всей массы изделия, поэтому выбор способа литья является важной и ответственной задачей. При решении перечисленных вопросов рекомендуется пользоваться следующими указаниями:

Если принять среднюю себестоимость изготовления отливок из серого чугуна за 1, то для других материалов эта величина составит: 1,1 для модифицированного чугуна; 1,3 для ковкого чугуна; 1,8 для углеродистой стали; 2,5 для низколегированной стали; 3 - 6 для цветных сплавов; 6 - 8 для высоколегированных сталей.

При конструировании отливок следует упрощать их конфигурацию. При этом условии можно снизить себестоимость изготовления моделей, стержневых ящиков, кокилей, пресс-форм. Упрощая конфигурацию отливки, можно снизить себестоимость изготовления деревянного модельного комплекта на 30%, а металлического на 40% и больше. Следует стремиться к более компактным отливкам. Конфигурация отливки должна обеспечивать возможность беспрепятственного извлечения модели из формы и стержней из стержневых ящиков. С этой целью необходимо назначать формовочные уклоны для вертикальных поверхностей отливки. Для внутренних поверхностей отливок принимают уклон большей величины, чем для наружных. Следует по возможности избегать сложных поверхностей разъема и отъемных частей модели, так как это усложняет и удорожает формовку отливок.

Необходимо учитывать положение поверхностей при заливке, так как на верхних горизонтальных поверхностях отливки могут возникать газовые раковины. Ответственные поверхности заготовок должны занимать в форме нижнее положение. Следует обращать внимание на беспрепятственное заполнение формы жидким металлом, избегая резких изменений направления и скорости его течения.

При конструировании отливки следует учитывать ее усадку, торможение усадки, создаваемое формой и стержнями, и торможение, возникающее вследствие разной скорости остывания частей отливки. Торможение усадки вызывает образование остаточных напряжений в отливке. С возникновением остаточных напряжений связаны коробление отливок и возможность появления трещин. Необходимо предусматривать по возможности равномерное охлаждение отливки и ее свободную усадку.

Конфигурация отливки должна обеспечивать возможность беспрепятственного отрезания прибыли, литников и выпоров, выбивки, стержней и удаления каркасов. На чертежах отливок следует отмечать базовые поверхности, которые будут использовать при последующей обработке заготовок, а также при проверке моделей и отливок. Базовые поверхности должны образовываться моделью и находиться в одной опоке для исключения влияния смещений опок и стержней на их точность.

При назначении толщины стенок отливок необходимо учитывать размер и массу отливки, ее материал и метод литья. Определение толщины стенки расчетом по действующим нагрузкам не всегда дает нужный результат. В малонагруженных местах стенка получается тонкой, и ее толщину приходится увеличивать.

Внутренние стенки отливки должны быть на 20% тоньше наружных стенок. В одной отливке рекомендуется предусматривать переходные поверхности одного радиуса. Резкие изменения толщины стенки и острые углы в отливке недопустимы. Это особенно важно в отливках из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Переходы от одного сечения к другому должны быть плавными. Радиусы закруглений при сопряжениях на одной стенке и угловых сопряжении двух или трёх стенок зависят от толщины сопрягаемых стенок. При скоплении металла в одном месте отливки возможно образование пор, раковин и трещин.

В местах перехода от толстой стенки к тонкой ставят литейные смягчающие ребра. Если необходимо, эти ребра после отжига отливки отрезают. Их толщина составляет 0,5 - 0,6 толщины тонкой стенки. Радиусы закругления сопрягаемых поверхностей принимают 2 - 120 мм в зависимости от габаритных размеров поверхностей и углов сопряжения. При конструировании отливок нужно обеспечивать принципы направленного затвердевания и кристаллизации металла в литейной форме. Неправильная конструкция отливки вызывает столбчатую кристаллизацию металла и, как следствие этого, трещины. В отливках из сплавов, имеющих большую усадку, необходимо, чтобы затвердевание происходило снизу вверх в сторону прибыли.

При конструировании угловых элементов учитывают, что скорость охлаждения их внешней стороны больше скорости охлаждения внутренней стороны. Тепловые потоки, идущие перпендикулярно стенкам отливки, пересекаясь, создают «горячее место» во внутренней области угла. Толщину стенок здесь берут на 20 - 25% меньше толщины сопрягаемых стенок.

Внутренним полостям отливок желательно придавать конфигурацию, не требующую применения стержней, что снижает трудоемкость изготовления форм.

Конструкция отливки должна обусловливать возможность удаления из внутренних полостей заготовки стержневой смеси и каркасов, а также тщательной очистки ее внутренних полостей. В закрытых внутренних полостях должны быть предусмотрены специальные усиленные бобышками отверстия для удаления стержневой смеси; после очистки эти отверстия заделывают заглушками.

Наименьшая высота бобышек должна быть 5 мм при наибольших габаритных размерах детали до 0,5 м, 10 - 15 мм - при размерах детали 0,5 - 2 м и 20 - 25 мм - при размерах деталей свыше 2 м.

При литье в оболочковые формы должна быть одна плоскость разъема. Следует выдерживать равную толщину стенок и избегать отъемных частей и стержней. Уклоны не менее 1° (желательно 2 - 4°), а минимальные радиусы закругления 2,5 - 3 мм. Минимальная толщина стенок отливки 2 - 2,5 мм.

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.

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

Выбор заготовки заключается в последовательном определении её вида и способа изготовления, на основании которых оформляют заказ и разрабатывают технологический процесс изготовления её изготовления.

Исходные данные для выбора: чертёж детали с техническими требованиями на изготовление, с указанием её массы и марки материала; годовой объём выпуска, на основании которого делается заключение о предполагаемом типе производства, данные о технологических возможностях и ресурсах производства.

Основными технологическими процессами получения заготовок являются литье, обработка давлением и сварка.

Среди литых деталей до 80% по массе занимают детали, изготавливаемые литьем в песчаные формы. Ручная формовка в песчаных формах, а также машинная формовка по координатным плитам с незакрепленными моделями являются оптимальными вариантами изготовления отливок любой сложности, размеров и массы из разных литейных сплавов в единичном и мелкосерийном производстве (III класс точности).

Машинная формовка с механизированным выемом деревянных моделей, закрепляемых на легко сменяемых металлических плитах, из полуформ и с заливкой в сырые и подсушенные формы является экономичным вариантом изготовления отливок в серийном произведете (II класс точности).

Машинная формовка по металлическим моделям с механизированным выемом моделей из полуформ и с заливкой в сырые и подсушенные формы является экономичным вариантом изготовления наиболее сложных по конфигурации тонкостенных деталей в массовом производстве (I класс точности). Применение при этом машинного изготовления стержней с калибровкой их перед сборкой форм в кондукторах позволяет в дальнейшем обеспечить безразметочную механическую обработку отливок в приспособлениях.

Специальные способы литья значительно повышают стоимость отливок, но они позволяют получать отливки повышенной точности, с чистой поверхностью и минимальным объемом механической обработки. Выбор того или иного способа литья определяется необходимым выпуском отливок.

Наиболее подходящий способ получения заготовки колеса - литье в песчано-глинистые формы - это процесс получения отливок путем свободной заливки расплавленного металла в песчаные формы. Песчано-глинистые форма - разовая литейная форма изготавливаемая из песка, глины, с различными добавками. В зависимости от метода упрочнения различают: сухую, сырую, подсушенную глинистые формы. Данным методом получают тонкостенные отливки сложной формы из чугуна, стали, цветных и специальных сплавов по 3-му классу точности, при средне - и мелкосерийном производстве. К тому же этот метод экономически целесообразен при мелкосерийном производстве. Получаемые параметры точности и шероховатости удовлетворяют конструкторским требованиям.

Общую оценку применения металла в заготовительном и механическом цехах осуществляют по коэффициенту использования металла:

Ким= М_Д / М₃=3,73/4,52=0,82

где М₃ - масса заготовки, кг; М_Д - масса детали, кг;

Заготовка не подвергается химико-термической обработке.

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.

В базовом техпроцессе деталь червячное колесо изготавливается запрессовкой стальной ступицы в бронзовый венец с последующей механической обработкой. Вследствие этого используется две заготовки: трубный бронзовый прокат из бронзы Бр. 010Ф1 ГОСТ 613-79 и круглый прокат из стали Ст3пс3-II ГОСТ 535-88.

Также в базовом техпроцессе присутствует термическая операция: перед запрессовкой венец нагревают до температуры 60? - 80?С.

Таблица 1.1

Технологический процесс изготовления детали

№ операции	Название операции	Оборудование
005	Комплектование	Стол цеховой
010	Транспортирование	Кран мостовой г/п 5т.
015	Термическая	Электропечь СНО-6.12.4/10
020	Слесарная	Пресс пневматический ПММ-125
025	Транспортирование	Кран мостовой г/п 5т.
030	Вертикально-сверлильная	Вертикально-сверлильный станок 2Н125
035	Слесарная	Стол цеховой
040	Токарная	Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10
045	Токарная	Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10
050	Токарная	Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10
055	Токарная	Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10
060	Токарная	Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10
065	Контрольная	Стол ОТК
070	Слесарная	Верстак слесарный
075	Протяжная	Вертикально-протяжной станок 7Б66
080	Хонингование	Хонинговальный станок 3М83
085	Токарная	Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10
090	Контрольная	Стол ОТК
095	Зубофрезерная	Зубофрезерный станок 5К32
100	Слесарная	Верстак слесарный
105	Контрольная	Стол ОТК
110	Транспортирование	Электрокар

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.

Выбранная черная база должна обеспечивать равномерное распределение припуска при дальнейшей обработке и наиболее точно, взаимное расположение обработанных и не обработанных поверхностей деталей.

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 и шевинговальной операциях базой является окончательно обработанное отверстие со шпоночным пазом (на чертеже база А).

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, для крупных штампованных заготовок 2 и 3-й групп точности и для крупных отливок 2-го класса точности. В первом случае достигается 7 - 9-й класс, а во втором 7 - 5-й класс точности. 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 4 - За класс точности и 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 2а - 2-й класс точности и шероховатость Ra = 1,0 - 0,32 мкм. Тонкая обработка широкими резцами обеспечивает 2а и 3-й класс точности и шероховатость Ra = 2,5 - 0,63 мкм.

В проектируемом техпроцессе в качестве заготовки используется

отливка из стали, за счет чего техпроцесс значительно упрощается. Пропадают операции: сверлильная, термическая, комплектование, контрольная, две слесарные и две транспортные.

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 базы А (отверстия) применяется хонингование.

Для получения окончательных размеров и чистоты поверхности зубьев применяется операция шевингование. Также эта операция заменяет слесарную операцию по удалению заусенцев после зубообработки.

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.

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.

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.

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 1.2

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

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.

Алмазы применяются для чистовой отделочной обработки при высоких скоростях резания.

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.