Проектирование технологического процесса изготовления вала-шестерни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский государственный аэрокосмический университет

Имени академика М.Ф. Решетнева

Институт ИМИ

Кафедра ТМС

Специальность 080502

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе на тему:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА-ШЕСТЕРНИ

ТЭ 11 10 00 00 000 ПЗ

Железногорск 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовое проектирование

Введение

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Методы обработки поверхностей деталей зубчатых передач.

1.2 Обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес.

1.3 Маршрут изготовления вала-шестерни.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Исходные данные для создания технологического процесса.

2.2 Анализ технологичности конструкции.

2.3 Выбор типа производства.

2.4 Предварительный выбор типа заготовки, способа получения и формы заготовки.

2.5 План обработки основных поверхностей зубчатого колеса.

2.6 Разделение технологического процесса на этапы.

2.7 Выбор оборудования.

2.8 Проектирование технологического процесса механической обработки зубчатого колеса.

2.8.1 Выбор технологических баз.

2.8.2 Разработка маршрута механической обработки зубчатого колеса

2.8.3 Определение припусков на механическую обработку заготовки.

2.8.4 Расчет режимов резания.

2.8.5 Расчет основного времени.

2.9 Выбор режущего и измерительного инструмента.

Заключение

Библиографический список

Приложения:

1. Маршрутный технологический процесс на ____ л.

Задание

На курсовое проектирование по дисциплине

«Технология машиностроения»

Студенту Малетиной Е.Ю. гр. ЭЗ92 специальности 080502

Тема проекта: Проектирование технологического изготовления конической шестерни.

Срок сдачи студентом проекта: 15 мая 2011 г.

Исходные данные к проекту: чертеж детали, годовой объем выпуска деталей - 5000 шт., работа участка в 2 смены.

Содержание расчетно-пояснительной записки: введение, аналитическая часть, технологическая часть, заключение, приложение: технологический процесс.

Перечень графического материала формата А1 (л):

Деталь……………….. 0,5;

Заготовка……………. 0,5;

Маршрутная карта… 1,0;

Дата выдачи задания 2011г.

Руководитель С.К. Сысоев

Задание принял к исполнению 2011 г.

Студент гр. ЭЗ92____________________

(число, подпись)

Введение

Ускорение научно-технического прогресса и повышение на его основе эффективности производства, прежде всего в машиностроении, стало в последние время важнейшей задачей. Необходимость дальнейшего роста эффективности делает неизбежным перевод машиностроения на рельсы интенсификации что, в свою очередь, требует резкого повышения производительности труда и экономного расходования всех видов ресурсов (материальных, энергетических и трудовых).

В настоящее время возрастают запросы страны в продукции, выпускаемой машиностроителями, поэтому надо увеличивать не только объем выпуска, но и расширять номенклатуру изделий с повышенными показателями качества, надежности и высокой эффективностью эксплуатации и др.

Во всех отраслях доля продукции массового производства сокращается, а мелкосерийного и единичного возрастает; при этом допустимые сроки подготовки производства и поставки новой продукции потребителям сильно сократились, а требования к ее качеству возросли. В этих условиях обеспечить рост эффективности производства становится все труднее.

Целью производства является прибыльное удовлетворение всех запросов на его продукцию при условии получения заказчиком или потребителем высокой эффективности при использовании приобретенного изделия. Исходя из этого, производство при переходе на выпуск новой продукции должно ставить перед собой следующие основные задачи (в порядке их важности):

обеспечение особо высокого качества новой продукции, иначе будет затруднен сбыт и возможно недопустимое затоваривание;

создание наилучших производственных условий для всех участников производства (сокращение доли ручного и тяжелого труда, исключение труда вредного и опасного для здоровья, повышение комфортности, а также интеллектуального уровня труда, заинтересованности в нем, в том числе творческой, т.д.);

предельное сокращение сроков создания, запуска в производство и выпуска новой продукции, так как воспользоваться новой, более эффективной в эксплуатации продукцией как можно скорее заинтересованы и отдельный потребитель, и все общество;

всемерное (на основе экономии всех видов ресурсов) снижение себестоимости новой продукции, а значит, ее цены на рынке (в противном случае затрудняется получение высокой экономической эффективности производства, прибыли, возникает проблема сбыта продукции);

выпуск заказанного (или требуемого рынком) количества изделий при условии постоянной модернизации в ходе производства (повышение экономичности, надежности ресурса) и высоких потребительских свойств.

В курсовой работе поставлена задача - разработать технологический процесс изготовления конической шестерни-вала зубчатой передачи.

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Методы обработки поверхностей деталей зубчатых передач

В современных машинах широко используют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах.

Зубчатые передачи, используемые в различных машинах и механизмах, делят на цилиндрические, конические, червячные, гиперболоидные (винтовые и гипоидные).

Наибольшее распространение получили цилиндрические, конические и червячные передачи (рис. 1).

Конические зубчатые колеса служат для передачи вращательного движения между валами пересекающими или скрещивающимися под определенным углом осями. Конические зубчатые колеса бывают с прямыми, косыми и с круговым зубьями.

В соответствии с ГОСТ 1758 - 81 на конические зубчатые колеса (и передачи) установлено 12 степеней точности. В машиностроении в основном применяют от 5 до 9 степени. По шероховатости поверхность зубьев колес должна изготавливаться с Ra = 0,6-1,2 мкм. Требования по точности размеров и шероховатости поверхностей определяются из функционального назначения деталей и передачи в целом.

Возможны два конструктивных исполнения шестерен зубчатых передач: за одно целое с валом (вал шестерня) и отдельно от него (насадная шестерня). Более рациональной конструкцией является вал - шестерня. Изготавливают вал - шестерню из поковок. Качество (жесткость, точность, надежность вала-шестерни оказывается выше, так как нет соединения шестерни с валом и, следовательно, меньше возможных погрешностей и источников отказов. При этом стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни. Именно поэтому все шестерни редукторов выполняются за одно целое с валом.

При изготовлении вала-шестерни зубья зубчатой передачи нарезают на валу. При небольших передаточных числах обеспечивается нарезание зубьев со свободным входом и выходом инструмента.

Конические зубчатые колеса с круговыми зубьями нарезают резцовыми головками.

1.2 Обработка зубьев зубчатых колес

Обработку зубьев можно производить методом копирования: протягиванием, накатыванием, шлифованием, фрезерованием дисковыми и пальцевыми фрезами или методом обкатки: червячными фрезами строганием и долбяками, накатыванием, шлифованием, шевингованием, притиркой.

Нарезание зубьев модульными дисковыми и пальцевыми фрезами заключается в последовательном фрезеровании впадин между зубьями фасонной дисковой или пальцевой модульными фрезами. Такие фрезы изготавливают набором из 8 или 15 штук для каждого модуля. Обычно применяют набор фрез из 8 штук, обработка которыми позволяет получить зубчатые колеса 9-ой степени точности. Такое количество фрез в каждом наборе необходимо потому, что каждая фреза набора предназначена для определенного интервала числа зубьев.

Дисковыми модульными фрезами можно нарезать как прямые, так и косые зубья с малым и большим модулем. Пальцевыми модульными фрезами нарезают зубья средних и крупномодульных цилиндрических шевронных колес, реек и др. Обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес дисковыми и пальцевыми модульными фрезами производится на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках в единичном и мелкосерийном производстве при отсутствии специальных зуборезных станков. Метод малопроизводительный, дает 9…11-ый квалитет точности, Rz = 60...80 мкм. Нарезка зубьев червячными фрезами имеет более высокую производительность и наибольшее распространение, получаемая точность 8…9-ой степеней и Rz = 20...40 мкм. Процесс производится на зубофрезерных станках червячными фрезами и может применяться как для прямых, так и косых зубьев. Зубчатые колеса с модулем < 2,5 мм нарезают за один ход начисто, с модулем > 2,5 мм нарезают начерно и начисто в два и даже в три раза. Для черновых ходов применяются двух- и трехзаходные червячные фрезы для повышения производительности.

Зубодолбление долбяками применяют для черновой и чистовой обработки зубчатых колес с внутренним зацеплением и закрытых зубчатых венцов с внешним зацеплением. Обычные зубчатые колеса средних модулей (2,5...5 мм) целесообразно предварительно обрабатывать на зубофрезерных станках, а чистовую обработку на зубодолбежных станках с т > 5 мм экономичнее обрабатывать на зубофрезерных станках, с т < 2,5 мм на зубодолбежных станках. Зубодолбление позволяет получить 7…8 степени точности и Rz= 10...20 мкм. В единичном производстве для неточных зубчатых колес и в условиях ремонта при отсутствии зуборезных станков зубья можно обработать на долбежном или строгальном станках фасонными резцами.

Протягивание зубьев может быть использовано в крупносерийном и массовом производстве для протягивания зубьев зубчатых секторов.

Накатывание зубьев в 15-20 раз производительнее зубонарезания. Зубья модулем до 1 мм накатываются в холодном состоянии, а зубья с модулем > 1 мм - в горячем состоянии. В холодном состоянии мелкомодульные зубчатые колеса в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств могут накатываться на токарных станках с продольной подачей (рис. 2).



В крупносерийном и массовом производстве накатывание производится на специальных станках плоскими рейками. Достигаемая степень точности - 8, шероховатость Ra = 1,2... 2,0 мкм. Горячее накатывание может производиться как с радиальной, так и продольной подачей. Применяется в крупносерийном и массовом производстве и осуществляется на специальных модульных станках. Нагрев заготовки осуществляется ТВЧ до 1000…1200° С за 20...30 с до накатывания.

Шевингование - это метод чистовой отделки зубьев зубчатых колес, заключающийся в процессе обкатывания зубчатого колеса с шевером при наличии продольной подачи. Режимы: припуск 0,04...0,03 мм; скорость вращения шевера v = 100 м/мин; продольная подача S_пр = 0,15...0,3 мм, поперечная подача S = 0,02...0,04 мм/на 1 ход стола. Шевингование повышает точность предварительной обработки на 1…2 степени и позволяет получить шероховатость Ra = 0,6...1,0 мкм. Шевингование применяется в серийном, крупносерийном и массовом производствах в основном для отделки зубьев до термообработки.

Шлифование зубьев применяется для отделки зубьев после термообработки. Шлифование зубьев с эвольвентным профилем производится методом копирования и методом обкатки. Метод копирования, осуществляемый фасонными кругами, более производительный, но менее точный. Он применяется в крупносерийном и массовом производствах. Шлифование зубьев методом обкатки производится одним или двумя тарельчатыми кругами на зубошлифовальных станках (рис. 3).



Рис. 3. Шлифование зубьев двумя тарельчатыми кругами

Зубохонингование применяется для чистовой обработки зубьев закаленных цилиндрических колес внешнего и внутреннего зацепления (рис. 4). Зубчатое колесо осуществляет вращательное и возвратно-поступательное движение. Обработка производится на специальных зубохонинговальных станках с режимами: частота вращения хона 180...200 мин^-1; подача стола 180...210 мм/мин, число ходов стола 4…6. Время хонингования обычного зубчатого колеса составляет 30...60 с. Хонингование зубьев позволяет уменьшить шероховатость их поверхности до Ra = 0,32 мкм.

Притирка зубьев (ляппинг-процесс) широко применяется для чистовой окончательной отделки зубьев после термообработки вместо шлифования. Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, приводимыми во вращение и смазываемыми пастой, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Кроме того, обычно колесо имеет осевое возвратно-поступательное перемещение. Притирка позволяет получить Ra = 0,1 мкм и исправить небольшую погрешность. При наличии значительных погрешностей зубчатые колеса необходимо сначала шлифовать, а затем притирать.

Закругление зубьев необходимо производить у зубчатых колес, переключающихся на ходу, для облегчения их включения. Процесс закругления производится специальными пальцевыми фрезами на зубозакругляющих станках. Пальцевая фреза вращается и одновременно имеет возвратно-поступательное движение, зубчатое колесо имеет вращательное движение (рис. 5).

Нарезание зубьев конических зубчатых колес. В единичном и серийном производствах при отсутствии зуборезных станков конические зубчатые колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на универсально-фрезерном станке с использованием делительной головки дисковыми модульными фрезами (9…10-я степени точности, Rz = 20...50 мкм). Для нарезания зубчатых колес 7…8-ой (Rz = 10...20 мкм) степеней точности требуются специальные зуборезные станки. В серийном и массовом производстве прямые зубья конических колес нарезают методом обкатки - зубостроганием (рис. 6). Время нарезания зуба 3,5...30 с.



Рис. 6. Схемы расположения зубострогальных резцов: а - в начале резания; б - в конце резания

При этом зубья с т > 2,5 предварительно прорезают профильными дисковыми фрезами методом деления на специальных или специализированных станках. Эти станки снабжаются специальным устройством для установки нескольких заготовок и их автоматического поворота. В крупносерийном и массовом производстве для предварительного нарезания зубьев конических зубчатых колес применяют зуборезные станки для одновременного фрезерования трех заготовок с автоматическим делением, остановом, подводом и отводом стола. В массовом производстве для обработки прямых зубьев небольших конических колес применяют производительный метод - круговое протягивание зубьев на специальных зубопротяжных станках (рис. 7).

Режущим инструментом служит круговая протяжка 2, состоящая из нескольких секций, черновых 3 и чистовых 4 резцов. При черновом и получистовом нарезании протяжка имеет поступательное движение от вершины начального конуса к его основанию, а при чистовом - в обратном направлении. За один оборот она полностью обрабатывает одну впадину.

Нарезание червячных зубчатых колес производится на зубофрезерных станках червячными фрезами способами радиальной или тангенциальной подачи. Наиболее распространенным способом является нарезание с радиальной подачей, который применяется для однозаходных и, реже, двухзаходных колес (рис. 8). Обеспечивается 8…9-я степень точности и Rz = 15...30 мкм.

Способом тангенциальной подачи нарезаются червячные зубчатые колеса к многозаходным червякам (рис. 9). Данный способ позволяет получить 9-10 степень и Rz = 20...40 мкм.

1.3 Маршрут изготовления зубчатых колес

В общем, обработка вала-шестерни осуществляется в определенном порядке:

1. Подрезание и центрование заготовки (прокат, штамповка);

2. Токарная обработка наружных и торцевых поверхностей;

3. Зубоотработка;

4. Обрабатываются остальные поверхности;

5. Производится термообработка;

6. Осуществляется чистовая обработка наружных поверхностей;

7. Осуществляется чистовая зубоотработка.

Вал-шестерня представлен на рис. 10, а маршрут изготовления приведен в табл. 1

деталь зубчатый передача заготовка

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные данные для создания технологического процесса

Конические зубчатые колеса применяются в передачах автомобилей, тракторов, коробках скоростей и подач станков, передаточных механизмах станков и др.

В соответствии с заданием необходимо разработать технологический процесс изготовления вала-шестерни ТЭ 11100000100 из стали 45 ГОСТ 1050-88. Объем выпуска 5000 штук в год.

Шестерня применяется для эвольвентного соединения и имеет модуль 4 со степенью точности зубьев 8В, применяемого для вида сопряжения Д. шероховатость зубьев должна быть 1,6 … 3,2.

2.2 Анализ технологичности конструкции

Деталь представляет собой ступенчатый вал. Точность изготовления основных поверхностей находится в пределах квалитетов 6 … 8. Отношение длины (170 мм) к диаметру (в среднем 50 мм) составляет 3,0. Вал можно считать достаточно жестким, что не вызывает трудностей в получении заданной точности. Шероховатость посадочных шеек и зубьев шестерни находятся в пределах 0,8 ч 3,2 мкм, точность расположения поверхностей - в пределах 0,01 мм. Диаметральные размеры шеек вала уменьшаются к концу вала. Конфигурация вала-шестерни, размеры поперечных канавок позволяют производить обработку на токарных станках различного типа. Обеспечение точности и шероховатости диаметральных поверхностей не вызывает трудностей.

Вызывает сомнение указанный вес детали на чертеже равный 5,5 кг. Расчет показал, что вес должен быть равным = 3,80 кг.

Таблица 1

Маршрут изготовления вала-шестерни в среднесерийном производстве

№	Наименование операции	Содержание операции	Технологическая база	Технологическое оборудование
1	2	3	4	5
005	Фрезерно-центровальная	Фрезерование торцов центрование торцов с двух сторон	Наружная цилиндрическая поверхность вала-шестерни и торец	Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-76 М
010	Токарная с УПУ	Точить наружную поверхность и нарезать резьбу	Центровочные отверстия и торец	Токарный станок с ЧПУ 11К62ПУ
015	Зубофрейзерная	Фрезеровать зубья
020	Фрезерная	Фрезерование шпоночного паза	Центровочные отверстия и торец	Шпоночно-фрезерный станок 692Р
025	Термическая	Цементовать, закалить, отпустить	-	Печь цементационная Ц105, печь отпускная
030	Кругло-шлифовальная	Шлифовать поверхности ш 50К6	Центровочные отверстия и торец	Круглошлифовальный станок 3Е12
035	Зубошливальная	Шлифовать зубья	Центровочные отверстия и торец	Зубошлифовальный станок 3В832

2.3 Выбор типа производства

В соответствии с ГОСТ 14004-83 и в зависимости от номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три вида производства: единичное, серийное, массовое.

Единичное производство - это производство, характеризующееся широкой номенклатурой и малым объемом выпуска изделий.

Серийное производство - производство, характеризующееся ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска.

Серийное производство условно разделяют на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное.

Массовое производство - это производство, характеризующееся узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течении продолжительного времени.

Пользуясь справочными таблицами, можно установить, что производство серийное. Величина партии деталей определяется следующим выражением:

n =

где N - годовая программа выпуска, 5000 шт;

a - число дней, на которое необходимо иметь запас деталей на складе, от 6 до 12 дней для средних деталей;

m - количество рабочих дней в году при пятидневной рабочей неделе, 254дн.;

П = = 118 шт.

Таблица 2.

Ориентировочные данные для определения типа производства.

Тип производства	Число изделий в партии
	крупных	средних	мелких
Мелкосерийное	2 - 5	5 - 25	10 - 50
Среднесерийное	6 - 25	26 - 200	51 - 300
Крупносерийное	Свыше 25	Свыше 200	Свыше 300

Из таблицы видно, что производство среднесерийное. Ему присущие следующие особенности:

- изделия изготавливаются сериями, а заготовки деталей обрабатываются повторяющими партиями;

- операции закреплены за определенным рабочим местом;

- технологический процесс построен по принципу дифференциации операций;

- оборудование устанавливается по технологическому процессу обработки;

- используется как универсальное, так и специализированное оборудование (револьверные и многорезцовые специальные станки, в том числе агрегатные);

- применяется универсальная, специализированная оснастка;

- используются рабочие средней квалификации.

2.4 Предварительный выбор вида заготовки, способа получения и формы заготовки

Для изготовления детали можно использовать различные виды заготовок, поэтому воспользуемся методикой выбора заготовки, изложенной в [2].

По табл. 3.1 отнесем материал к группе 4. Конструктивная форма детали имеет код 4. Код серийности - 1. Диапазон массы - 3… 4.

По табл. 3.7 - вид заготовки 9 и 10. По табл. 3.6 способ изготовления заготовки: свободная ковка и прокат.

Себестоимость производства заготовок, без учета затрат на предварительную механическую обработку, для способов литья и обработки давлением определяется по зависимости

(2.1)

где С - базовая стоимость 1 т заготовок, руб./т (табл. 3.8…3.11);

КТ.0 - коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку заготовок, руб./т (табл. 3.12);

Сзаг - масса заготовки, кг;

КТ - коэффициент, учитывающий точность изготовления заготовок (табл. 3.13);

kc - коэффициент, учитывающий серийность выпуска заготовок (табл. 3.14…3.16);

Gд -масса детали, кг (см. чертеж детали);

Gотх --стоимость 1 т отходов (стружки), руб.;

Kф --коэффициент, учитывающий инфляцию (по отношению к ценам 1991 г.).

Масса заготовки определим из отношения

= = 6,3 кг

К_в.т --коэффициент весовой точности (см. табл. 3.6) [2].

Кт.о = 8; Кт - для штамповок, поковок и прокач не учитывается; Кф = 5,0; Sотх = 27 руб/т; Кс = 1.

Тогда имеем:

Сс.к = [ * 6,3 * 1 - (6,3 - 3,8) ) * 5 = 11,2 руб.

Для получения заготовки на молотах и прессах:

Gм,пр = = 4,7 кг

Сшт = [ * 4,7 * 1 - (4,7 - 3,8) ) * 5 = 9,98 руб.

Сравнение показало, что заготовка свободной ковкой дороже, поэтому принимаем вариант получения заготовки на прессах.

Кроме того, при штамповке на прессах заготовки обеспечивается качество годовой детали при минимальной себестоимости.

2.5 План обработки основных поверхностей зубчатого колеса

Анализируя конструкторскую документацию определим число ступеней обработки для каждой поверхности детали. На число ступеней обработки и состав планов обработки поверхностей деталей влияют:

-точность формы и размеры исходной заготовки;

-требуемая по чертежу точность формы и размеров рассматриваемой поверхности. Чем выше требуемая точность, тем потребуется больше ступеней обработки;

-наличие и характер ТМО. Большая часть методов ТМО (цементация, закалка, отпуск, азотирование) связана с потерей точности формы и размеров поверхностей, достигнутой на предшествующих ступенях механической обработки. Поэтому наличие ТМО увеличивает число операций механической обработки. жесткие допуски на параллельность и перпендикулярность поверхностей даже при свободных допусках требуют введения в технологический процесс операции чистового точения и шлифования; для установочных баз число ступеней увеличивается на 1…2 по сравнению с тем, что требуется для получения заданной КД точности размеров и формы поверхности. Обычно базирующие поверхности с самого начала обрабатываются весьма точно, а после каждого этапа (чернового, чистового) и после ТМО производится обновление или уточнение баз;

-требуемое качество поверхности. Способ окончательной обработки, применяемой для получения размера в пределах допуска, иногда не обеспечивает заданного качества поверхности (шероховатости, физико-химических свойств поверхностного слоя), тогда вводят дополнительные операции - отделочную и упрочняющую.

Для обработки вала шестерни основными поверхностями являются ш 40h6, поэтому план обработки выбран только для этих поверхностей (прил. 3) [2], показанный в таблице 3.

Таблица 3.

План обработки основных поверхностей.

Размер	Маршрут обработки	Допуск (мм)	Шероховатость (мкм)
Ш50К6	Обтачивание: черновое чистовое	0,23 0,062	2,5 1,6
Ш40h6	Шлифование: обтирочное чистовое	0,039 0,016	1,6 0,8

2.5 Разделение технологического процесса на этапы

В состав технологического процесса механической обработки детали входят все ступени обработки (операции, переходы), которые намечены маршрутом обработки отдельных поверхностей. массив данных заносим в табл. 3, где число столбиков соответствует числу поверхностей. Тогда каждый столбец содержит перечень ступеней обработки соответствующей поверхности. Деление технологического процесса на этапы, выделение обработки поверхностей в отдельные черновые, чистовые и другие операции позволят с минимальными затратами обеспечить заданную цель, так как:

при обработке каждой поверхности нельзя избежать некоторого искажения ранее обработанных поверхностей вследствие остаточных напряжений в детали и повреждений этих поверхностей при закреплении;

при нагреве детали (при удалении больших припусков и термообработке) появляются погрешности формы и размеров. После ТМО обязательна ее механическая обработка;

для черновых операций используются мощные станки с высокой жесткостью элементов, а для чистовых - менее мощные, но быстроходные и более точные станки.

Таблица 4.

Массив данных при обработке поверхностей вала-шестерни

Операции

Наименование операции

Номер поверхности обрабатываемой детали

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

000

Заготовительная

+

+

+

+

+

+

+

+

010

Фрезерно-центровальная

+

+

015

Токарная черновая

-

+

+

+

+

+

+

+

+

020

Токарная чистовая

+

+

+

+

+

+

+

+

025

Фрезерная (паз под шпонку)

+

030

Зубофрейзерная

+

035

Термообработка

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

040

Шлифовальная

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

045

Зубошлифовальная

+

2.7 Выбор оборудования

В связи с тем, что объем выпуска относится к среднесерийному производству выберем универсальное оборудование [3]:

- для токарной обработки - токарный полуавтомат КТ141;

- для обработки паза - вертикально фрезерный станок 6Р13Ф3 с ЧПУ ;

- для нарезания зубьев - зубодолбежный полуавтомат 5122В;

- для шлифования поверхностей - станок 3Т161Е;

- для шлифования торцев - плоскошлифовальный станок 3Б740ВФ2;

- для шлифования зубьев - зубошлифовальный станок 5В833.

2.8 Проектирование технологического процесса механической обработки зубчатого колеса

2.8.1 Выбор технологических баз

один из самых ответственных этапов проектирования процесса, так как он предопределяет систему простановки размеров, схему и конструкцию приспособлений, возможности выполнения обработки по настройке [5].

В различных операциях применим следующее базирование:

при токарной обработке

- при шлифовании торцев

при зубонарезании:

при протягивании паза



при шлифовании торцев

2.8.2 Разработка маршрута механической обработки зубчатого колеса

Маршрут изготовления зубчатых колес

В общем, обработка зубчатых колес осуществляется в следующей последовательности:

1) обрабатываются наружные, внутренние и торцовые поверхности;

2) осуществляется зубообработка;

3) обрабатываются остальные поверхности;

4) производится термообработка;

5) осуществляется чистовая обработка наружных поверхностей;

6) осуществляется чистовая зубообработка.

Маршрут изготовления зубчатого колеса приведены в табл. 2.3.

В среднесерийном производстве в качестве заготовки взята поковка, полученная методом штамповки на прессах.

2.8.3 Определение припусков на механическую обработку заготовки

Определим припуск на обработку и промежуточные предельные размеры для поверхности ш50К6.

Суммарное значение R_z и h, характеризующие качество поверхности деталей, получаемых штамповкой принимаем: (табл.25)[8]

Rz + h = 1000 мкм.

Заготовка представляет собой отливку II-го класса точности.

1) Рассчитаем суммарную погрешность штампованной заготовки при обработке в центрах:

?? =

?? = = 501 мкм

??к = 2 * ?к * L = 2 * 0,12 * 170 = 40,8 мм

Где ??к - отклонение от прямолинейности

?к - табл. 27, прил. А[8]

?к = 0,12 мкм/мм

Рассчитаем смещение оси заготовки при центровке

?у = 0,25 = 0,25 = 0,500 мм = 500 мкм

Где Т = 0,4 - допуск на диаметральный размер базы заготовки, используемый при центровании.

2) Остаточное пространственное отклонение при черновом обтачивании определяется выражением:

?чер = Ку * ?? = 0,06 * 501 = 30,06 мкм

Ку - коэффициент уточнения (прил. 4, табл. 28) [8]

3) Расчитаем остаточное пространственное отклонение при чистовом обтачивании:

?чис = Ку * ?? = 0,04 * 30 = 1,2 мкм

4) Рассчитаем остаточное пространственное отклонение при шлифовании:

?ш = Ку * ?? = 0,04 * 1,2 = 0,05 мкм

Все эти данные занесем в таблицу.

Таблица 5.

Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам наружного ш50К6мм

Маршрут	Элементы припуска, мкм	Расчетные величины	Допуск размера, мкм	Принятые значения заготовки, ш, мм	Предельные припуски 2Z, мм
	Rz	h	??	?	Zi min,мм	dmin, мм		min	max	min	max
Штамповка	1000		501	-	-	53,4	2000	53,4	55,4	-	-
Точение черновое	50	50	30		3002	50,4	400	50,4	50,8	3,00	4,6
Точение чистовое	25	25	1,2		260	50,142	120	50,15	50,27	0,25	0,53
Шлифование обдирочное	10	20	0		102,4	50,04	60	50,04	50,1	0,11	0,17
Шлифование окончанчательное					60	49,98	20	49,98	50,0	0,06	0,1
Итого	3,42	5,4

Рассчитаем минимальные припуски на диаметральные размеры:

- черновое обтачивание

2 * Zmin = 2 * (1000 + 501) = 3002 мкм

- чистовое обтачивание

2 * Zmin = 2 * (50 + 50 + 30) = 160 мкм

- шлифование обдирочное

2 * Zmin = 2 * (25 + 25 + 1,2) = 102,4 мкм

Определим наименьшие размеры по технологическим переходам (сумму наименьших предельных размеров предыдущих переходов с величиной припуска, выполняемого перехода)

49,98 + 0,06=50,4

50,04+0,102=50,142

50,142+0,160=50,4

50,4+3,002=53,4

Вычислим наибольшие предельные размеры по переходам (сумму наименьших предельных размеров и допусков на размер)

49,98+0,020=50,0

50,04+0,06=50,1

50,142+0,120=50,27

50,4+0,400=50,80

53,4+2,000=55,4

Вычислим максимальные припуски:

50,10-50,0=0,1

50,27-50,1=0,17

50,8-50,27=0,53

55,4-50,8=4,6

Вычислим минимальные припуски:

50,04-49,98=0,06

50,15-50,04=0,11

50,4-50,15=0,25

53,4-50,15=3,25

Расчет общих припусков:

?Zmax = 4.6+0.53+0.17+0.1=5.4

?Zmin = 3.0+0.25+0.11+0.06=3.42

Проверка правильности расчетов:

?Zmax - ?Zmin = 5.4-3.42 = Тз-Тд = 2,0-0,02=1,98

Следовательно расчет выполнен правильно.

Здесь Тз, Тд - допуски заготовки и детали соответственно.

Остальные припуски на механическую обработку назначаем в соответствии с ГОСТ 2.423-78.

2.8.4 Расчет режимов резания

ОПЕРАЦИЯ 015. Точение по наружному диаметру

Операция выполняется на токарном полуавтомате КТ-141.

Инструмент - резец.

Глубина резания t=2,5 мм (из расчета припусков).

Подача S при черновом растачивании принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости технологической системы, прочности режущей пластины и прочности державки.

По таблице 11 [2] принимаем S=0,2 мм/об.

Скорость резания при растачивании определим по формуле:

,

где C_v = 485; x = 0,12; y = 0,25; m = 0,28- показатели степени; К_V - поправочный коэффициент.

,

где - коэффициент на обрабатываемый материал из таблицы; - коэффициент, учитывающий состояние поверхности; - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

.

Рассчитаем скорость резания при черновом обтачивании:

.

Рассчитаем максимальную силу резания при черновом точении при глубине резания по формуле:

,

где С_р= 40; х= 1; y= 0,75; n= 0.

Поправочный коэффициент К_Р представляет собой произведение ряда коэффициентов:

,

тогда К_р= 0,74.

.

Частота вращения шпинделя определяется по формуле:

.

Подставив найденные значения, получим:

.

Определим необходимую мощность электродвигателя станка N кВт:

Мощность станка 7,5 КВт значительно превышает необходимую для обработки.

2.8.5 Расчет основного времени

Основным показателем при расчете количества оборудования и основных рабочих является норма штучно-калькуляционного времени t_штк.

Норма времени - регламентное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации (ГОСТ 3.1109-82).

Технически обоснованную норму для серийного производства определяют по формуле:

Т_шк = Т_ш + Т_пз / m,

где Т_ш - штучное время, мин; Т_пз - подготовительно-заключительное время на партию изделий; m - количество изделий в партии.

Норма штучного времени определяется по следующим уравнениям:

t_ш = t_o + t_в + t_т + t_oрг + t_п,

t_ш= t_оп (1+ (а+b+g/100),

где t_o - основное технологическое время (определяется расчетом), мин; t_в - вспомогательное время (принимается по нормативам), мин; t_т, t_oрг, t_п - время технического организационного обслуживания и регламентированных перерывов (берется в процентах от оперативного времени t_оп); a, b, g - коэффициенты, определяющие соответственно время технического, организационного обслуживания и время регламентированных перерывов в работе (а=6%, b=0,6…0,8%, g=2,5%).

Проектируя операции, стремимся к снижению нормы времени, что достигается уменьшением основного t_о и вспомогательного t_в времени.

Определение основного времени производим по уравнению:

t_o = L ^. 1/S_m,

где L - расчетная длина перемещения инструмента; 1 - число рабочих ходов в данном переходе. Расчетная длина L определим как

L = l + l_вр + l_cr + l_gр,

где l, l_вр, l_cr, l_gр - длины соответственно обрабатываемой поверхности, врезания, схода инструмента и на взятие пробной стружки.

ОПЕРАЦИЯ 015.

Переход 1. Для чернового точения по наружному диаметру определяем расчетную длину рабочего хода, равную ( l₁ + l₂ + l₃ ) = 34,6 мм.

Подача S= 0,7 мм/об; частота вращения шпинделя: n= 877 мин^-1, тогда

t_о = ( 20+7+2) / 0,7 • 877 = 0,04 мин.

Переход 2. Для чернового подрезания торца определяем расчетную длину рабочего хода, равную ( l₁ + l₂ + l₃ ) = 70 мм.

Подача S= 0,5 мм/об; частота вращения шпинделя: n= 895 мин^-1, тогда

t_о = 70 / 0,5 • 895 = 0,03 мин.

2.9 Выбор режущего и измерительного инструмента

В табл. 2.5 для каждой операции выбран режущий инструмент и приборы для измерения геометрических параметров.

Таблица 6

Перечень металлорежущего инструмента и измерительных приборов

№№ операций	Наименование операции	Металлорежущий инструмент	Измерительные приборы
015,025,075 020,045 035 070 080	Токарная Протяжная Долбежная Шлифовальная Шлифовальная	Резец 2102-0010 Т15К6 ГОСТ 18877-73 Протяжка специальная Долбяк специальный m=2, z=28 Шлифовальный круг ПВ 25х20х6 С-4к ГОСТ2424-83 Шлифовальный круг 1Т200х20х8СМ 4Б ГОСТ2424-83	Штангенциркуль 0-150/0,01 эл. табл.Энкор Специальный инструмент с индикатором 10МГП11001ГОСТ6933-72 Микрометр МР02220-50-75/0,02 ГОСТ4381-78 Калибр Контрольно-измерительный микроскоп УИМ-20

Заключение

По результатам курсового проектирования можно сделать следующие выводы:

- в аналитической части рассмотрены методы обработки зубчатых колес;

- рассмотрена технологичность конструкции зубчатого колеса и установлено, что его конструкция не технологична, а чертежи, представленные для разработки технологического процесса следует скорректировать в соответствии с общими требованиями к зубчатым колесам;

- спроектирована конструкция заготовки и по минимальной себестоимости выбран способ ее изготовления ковкой;

- предложен план маршрутного технологического процесса;

- выбраны технологические базы для каждой операции технологического процесса;

- разработан маршрутный технологический процесс изготовления зубчатого колеса в условиях мелкосерийного производства (приложение 1);

- выполнены расчеты припусков, режимов и основного времени при механической обработке одной из поверхностей заготовки.

Библиографический список

1. Технология машиностроения: методические указания к выполнению курсовой работы …/ под редакцией А.С. Сысоева, С.К. Сысоев; Сибирский государственный аэрокосмический ун-т - Красноярск, 2010. - 68с.

2. Проектирование технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие / С.К. Сысоев, А.С. Сысоев, В.А. Левко; Сибирский государственный аэрокосмический ун-т - 2-е изд.; Красноярск, 2007. - 308с.

3. Технология машиностроения: учеб. пособие/ С.С. Исаев, А.В. Гирн; Сибирский гос. аэрокосмический ун-т. - Красноярск, 2006. - 112с.

4. Технология машиностроения: учеб. пособие/ М.Ф. Пашкевич [и др.] - Минск; 2008. - 528с.

5. Основы технологии машиностроения: учебник для машиностроит. спец. вузов. - 2-е изд. И.М. Колесов - М. высш. шк., 1999. - 591с.

6. Технология машиностроения: учебник для вузов/ А.А. Зуев - СПб: Издательство «Лань», 2003. - 496с.

7. Технология машиностроения: учеб. пособие для студентов экон. спец./ С.К. Сысоев, А.С. Сысоев, В.А. Левко и др.; под общей редакцией С.К. Сысоева; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т - Красноярск 2010. - 464с.

Размещено на Allbest.ru