Курсовая работа: Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни
Курсовая работа: Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИИТЕТ
КАФЕДРА
ТМС
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к
выпускной квалификационной работе по технологии машиностроения на тему:
«Разработка
технологического процесса обработки вала-шестерни»
Автор проекта Васильев
С.В.
Специальность 1201 (технология
машиностроения)
Обозначение проекта ВКР 2068956-1201-12-02
Группа ТМ-83
Руководитель проекта Гилета
В.П.
Новосибирскк 2002г.
Содержание
Раздел 1. Разработка технологического процесса
изготовления детали вал-шестерня
1.1
Введение
1.2 Анализ служебного назначения и технологичности
конструкции детали
1.2.1 Описание изделия
1.2.2 Материал детали и его свойства
1.2.3 Анализ технологичности детали
1.3 Определение типа производства и формы его организации
1.4 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления
1.5 Разработка маршрута обработки
1.5.1 Маршрут
1.5.2 Сравнение вариантов обработки
1.6
Расчет припусков и технологических размерных цепей
1.6.1 Расчет
припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности
Æ60к6
1.6.2 Размерные цепи
1.7 Выбор режущего инструмента
1.8 Выбор средств измерения
1.9 Выбор оборудования, приспособлений, мерительного
инструмента
1.10 Расчет режимов резания и норм времени
1.11 Расчет технической нормы времени
Раздел 2. Проектирование
приспособления для фрезерования шпоночных пазов
2.1
Виды и назначения станочных приспособлений
2.2 Выбор оборудования
2.3 Выбор режущего инструмента
2.4 Расчет режимов и сил резания
2.5 Описание конструкции
приспособления
2.6 Описание работы приспособления
2.7 Расчёт силового замыкания
2.8 Расчёт коэффициента запаса
2.9 Расчет пневмокамеры
2.10 Расчет погрешности установки
детали в приспособлении
2.11 Расчет растяжения и изгиба
прихвата
Раздел 3 Разработка мерительного
приспособления для контроля отклонения соосности шеек под подшипники
3.1 Назначение мерительных
приспособлений
3.2 Описание конструкции
приспособления
3.3 Описание работы приспособления
3.4 Расчет погрешности установки
детали в приспособлении
Список использованной литературы
Раздел 1: Разработка
технологического процесса изготовления детали вал-шестерня
1.1 Введение
Отличительной
особенностью современного этапа развития машиностроения является широкое
использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения
теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения. Различные
разделы математических наук, теоретической механики, физики, химии,
материаловедения и многих других наук принимаются в качестве теоретической
основы новых направлений технологии машиностроения или используются в качестве
аппарата для решения практических технологических вопросов, существенно повышая
общий теоретический уровень технологии машиностроения и ее практические
возможности. Распространяются применение вычислительной техники при
проектировании технологических процессов и математическое моделирование
процессов механической обработки. Осуществляется автоматизация программирования
процессов обработки на станках с ЧПУ. Создаются системы автоматизированного
проектирования технологических процессов - САПР ТП.
Углубляется разработка
проблемы влияния технологии на физико-химическое состояние металла
поверхностного слоя обрабатываемых заготовок, его дислокационное строение,
размеры кристаллических блоков и на эксплуатационные свойства и надежность
деталей машин. Продолжается разработка проблемы технологической
наследственности и упрочняющей технологии.
Разрабатываются методы
оптимизации технологических процессов по достигаемой точности,
производительности и экономичности изготовления при обеспечении высоких
эксплуатационных качеств и надежности работы машины. Создаются системы
автоматизированного управления ходом технологического процесса с его
оптимизацией по всем основным параметрам изготовления и требуемым эксплуатационным
качествам.
Развертываются работы по созданию
гибких автоматизированных производственных систем на основе использования ЭВМ,
автоматизации межоперационного транспорта, робототехники и контроля.
Продолжается
совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин и сборки
(в особенности в направлениях создания малоотходной технологии, чистовой сборки
и автоматизации сборочных работ). Развитие технологии машиностроения на данном
этапе должно осуществлять переход к массовому применению высокоэффективных
систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную
механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его
основных отраслей.
В данном проекте
требуется спроектировать технологический процесс изготовления детали –
вал-шестерня, представленного на чертеже.
Основная цель работы –
приобретение практических навыков в разработке технологических процессов и в
выполнении технологических расчетов.
Исходные данные:
Чертеж вала-шестерни;
Годовая программа выпуска
3700 шт.
1.2 Анализ служебного
назначения и технологичности конструкции детали.
1.2.1
Описание изделия
Исходные
данные: объектом проектирования технологического процесса является деталь вал –
шестерня. (см. рабочий чертеж) с годовой программой 3700 шт. Детали типа тел
вращения широко распространены в машиностроении.
Валы используют для
передачи крутящего момента. Обычно валы установлены в корпусе редукторов, в
качестве опор используются шейки валов, на которые устанавливаются подшипники.
Шейки валов имеют высокую точность. Крутящий момент передаётся посредством
зубчатых колёс закрепленных на валу с помощью шпоночных пазов и шпонок либо
выполненных заодно с валом.
Функциональным
назначением данной детали является передача крутящего момента от шпоночного
паза на конусе 1:10 зубчатому венцу Ø 173,72 мм.
Таким образом,
исполнительными (рабочими) поверхностями данной детали являются шпоночный паз R9 и зубчатый венец m = 3.5, z = 47.
Основными конструкторскими базами являются шейки Ø 60k6; геометрическая ось которых является
основной конструкторской базой, и торцы этих шеек, определяющих положение вала
в механизме вдоль оси.
Для выхода резца в местах
перепада диаметров выполнены проточки или канавки.
Остальные поверхности, в
том числе и торцы вала, являются свободными поверхностями. Все поверхности
данной детали являются обрабатываемыми.
Основной технологической
базой для деталей типа валы является поверхность центровых отверстий,
получаемых на одной из первых операциях .
1.2.2 Материал детали и его свойства
Деталь изготавливается из
легированной стали 45Х ГОСТ 4543-81. Это конструкционная сталь, цементируемая,
с повышенной прочностью по сравнению с обычной конструкционной сталью.
Эта сталь содержит около
0.45 % углерода, примерно 0.8-1.0 % хрома. А также 0,17-0,37 % кремния и
0,45-0,75% марганца.
Применяется для
изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной
поверхностной твердости и повышенной износоустойчивости: втулки, пальцы,
зубчатые колеса, толкатели, валики и т.п.
Таким образом, материал
детали вал-шестерня полностью отвечает своему назначению: это крупная деталь с
зубчатым венцом, работающим на износ при трении.
Указанный материал
предполагает включение в технологический маршрут соответствующих операций
химико-термической обработки: улучшение после черновой обработки для снятия
возникших остаточных напряжениях, что бы в дальнейшем деталь не повело.
1.2.3 Анализ технологичности детали
С точки зрения
механической обработки детали типа вал-шестерня вообще не технологичны, так как
операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными
методами.
В остальном деталь
достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов
обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно
проста по конструкции
Конструкция
детали представляет собой ступенчатый вал практически с двухсторонним
расположением ступеней. Допускаемое наличие центровых отверстий обеспечивает
создание основных технологических баз и выполнение почти всей обработки с соблюдением
принципа постоянства баз. Зубчатый венец открытый, допускает обработку на проход.
Требования к точности
расположения основных поверхностей заданы относительно оси подшипниковых шеек
Ø 60 и не представляют сложности при выполнении.
С точки зрения унификации
конструкционных элементов можно отличить, что почти все размеры детали
(диаметральные) принадлежат нормальному ряду размеров, почти все фаски имеют
унифицированный размер 2x45°. Зубчатый венец имеет стандартный модуль.
1.3 Определение типа
производства и формы его организации
вал шестерня обработка фрезерование
паз
Тип
производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления
операций К з.о., который показывает отношение всех различных технологических
операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение
месяца, к числу рабочих мест.
На данном
этапе проектирования нормирование переходов и операций выполняем приближенно.
Основное
время:
1.
Фрезерно-центровачная:
1.1.Фрезерование
торцов:
То = 6l = 6×(50+68)×10-3 = 0,71 мин.
1.2.
Сверление центров:
То = 0,52dl = 0,52×2×4×6 = 0,1 мин.
2. Черновое
точение за один проход:
То = 0,17dl = 0,17×(42×30 + 39×5 + 60×233 + 75×50 + 173,72×110)×10-3 = 6,51 мин.
3. Чистовое точение по
8-му квалитету: То= 0,17dl =6,51 мин.
4. Тонкое точение по 6-му
квалитету:
То = 0,1dl = 0,1×60×61×10-3 = 0,37 мин.
5. Фрезерование
шпоночного паза цилиндрической фрезой:
То = 7ln = 7×103×17×10-3 = 5,77 мин., где n = 17 – число проходов
6. Фрезерование зубьев
червячной фрезой:
То = 2,2Dl = 2,2×(173,72×110)×10-3 = 42,04 мин.
7. Зубошлифование:
То = 0,1dl = 0,1×173,72×110×10-3 = 1,92 мин.
8. Шлифование конуса:
То = 0,15dl = 0,15×60×103×10-3 = 0,93 мин.
9. Нарезания наружной
резьбы:
То = 19dl = 19×(42×30)×10-3 = 23,94 мин.
Порядок расчета
коэффициента закрепления операций заключается в следующем:
1. Штучно-калькуляционное время
где То - основное время,
мин; jк - коэффициент, зависящий от типа
оборудования и производства.
2. Расчетное количество
станков
где N = 3700 - годовая программа, шт.;
Тшт-к - штучно-калькуляционьое время, мин; Fд = 4029 - действительный годовой фонд времени, часах; hз.к. - нормативный коэффициент
загрузки оборудования (для серийного производства - 0,8).
3.
Устанавливаем принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего
целого числа полученное значение mр.
4. По каждой операции вычисляем
значение фактического коэффициента загрузки рабочего места:
5. Количества операций, выполняемых
на рабочем месте:
6. Подсчитаем суммарное
значение для О и Р, определяем коэффициент закрепления операций и тип производства:
Согласно
ГОСТ 14.004-74 при данном коэффициенте закрепления операций тип производства
мелкосерийное.
Результаты
расчета сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
вид операции |
To |
jк |
Tшт-к |
mp |
P |
hз.н. |
O |
Фрезерование торцев |
0,71 |
1,84 |
1,30 |
0,025 |
1 |
0,025 |
32,10 |
Сверление центров |
0,10 |
1,75 |
0,17 |
0,003 |
1 |
0,003 |
239,32 |
Черновое точение |
6,51 |
2,14 |
13,93 |
0,27 |
1 |
0,267 |
3,00 |
Чистовое точение |
6,51 |
2,14 |
13,93 |
0,27 |
1 |
0,267 |
3,00 |
Тонкое точение |
1,01 |
2,14 |
2,16 |
0,04 |
1 |
0,041 |
19,38 |
Фрезерование шпоночного паза |
12,26 |
1,84 |
22,55 |
0,43 |
1 |
0,431 |
1,85 |
Зубофрезерование |
42,04 |
1,66 |
69,79 |
1,34 |
2 |
0,668 |
1,20 |
Зубошлифование |
1,91 |
2,1 |
4,02 |
0,08 |
1 |
0,077 |
10,40 |
Шлифование конуса |
0,93 |
2,1 |
1,95 |
0,04 |
1 |
0,019 |
42,96 |
Нарезание резьбы |
23,94 |
1,98 |
47,40 |
0,91 |
1 |
0,907 |
0,88 |
При
групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с
определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|