Служебное назначение и техническая характеристика вала-шестерни. Анализ технологических требований на изготовление детали. Определение типа и организационной формы производства. Выбор методов обработки поверхностей детали, оборудования и приспособлений.
Аннотация к работе
Количество деталей в партии и штук, одновременно запускаемых в производство, определим по формуле: N = 5000 штук - годовая программа выпуска (для среднесерийного производства с учетом массы детали m=2,47 кг N = 5000 штук). Центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74 служат для базирования вала при его обработке и контроле. Обеспечивается обработкой инструментом, настроенным на размер, получением высокой точности и низкой шероховатости. Деталь имеет возможность базироваться в центрах, для этого в торцевых поверхностях вала предусматриваются центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74. Нетехнологичными элементами конструкции данной детали являются закрытый шпоночный паз, для его обработки используется только концевая фреза и маятниковая подача; зубчатый профиль, необходимо использовать дорогостоящий инструмент - червячную модульную фрезу; центровочные отверстия, затрудняется подвод СОЖ, большая трудоемкость выполнения.Переход 1: Точить поверхности, выдержав O40h6, l1 = 60 ± 0.3 предварительно. Переход 2: Точить поверхности, выдержав O40js6, l2 = 21 ± 0.3 предварительно. Переход 3: Точить поверхности, выдержав O40h9, однократно. Переход 4: Точить поверхности, выдержав O57h9, l2 = 30 ± 0.3 предварительно. Выбор подачи суппорта по нормативам S0норм: Для всех переходов принимается нормативная подача S0норм = 0,3-0,5мм/об, [1].Согласно заданию на курсовой проект, необходимо было спроектировать технологический процесс изготовления детали «Зубчатое колесо». В ходе выполнения данного курсового проекта мы предприняли наиболее рациональный техпроцесс с точки зрения социально-экономических затрат и мощностей, времени и энергии для изготовления данной детали «вал-шестерня».
План
Содержание операции:
Введение
Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Ее продукция - машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности, а так же темпы перевооружения их новой технологией и техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.
Основными задачами технологии машиностроения являются проектирование всего комплекса технологических средств, обеспечивающих выпуск продукции заданного качества в заданном количестве и в установленные сроки, а так же снижение себестоимости выпускаемой продукции, повышение качества, уменьшение времени, затрачиваемого на производство изделия, повышение коэффициента использования материала, автоматизация технологических процессов.
Технологическая подготовка производства является определяющим этапом в цикле производства машин и механизмов. Один из этапов технологической подготовки производства состоит в разработке техпроцесса изготовления деталей машин.
Быстрый рост машиностроения - важнейшей отрасли промышленности определяет темпы переоснащения народного хозяйства новой техникой и вызывает необходимость дальнейшего совершенствования технологии машиностроения. В данном курсовом проекте в качестве узла представлен вал-шестерня.
Редуктором называют механизм, состоящий из одной или нескольких механических (зубчатая, цепная, червячная и т.д.) или гидравлических передач, предназначенный для уменьшения скорости вращения и увеличения вращающего момента.
Редукторы классифицируют по нескольким признакам, важнейшими из которых являются: тип используемых передач, количество ступеней, взаимное расположение осей и их положение в пространстве, способ крепления и др. При этом тип передачи - главный классификационный признак.
Редукторы общего машиностроительного применения предназначены для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента в условиях эксплуатации, оговоренных в ГОСТ 16162-78.
Состояние машиностроения во многом определяет развитие и других отраслей народного хозяйства. В различных областях науки и техники применяются машины и механизмы с деталями типа вал-шестерня. Данные детали, исходя из высоких требований к технико-экономическим и эксплуатационным показателям машин и механизмов, должны обладать высокой надежностью, ремонтопригодностью, технологичностью, минимальными габаритами, удобством в эксплуатации.
Следовательно, данный курсовой проект актуален и необходим, так как, деталь вал-шестерня является составной частью редукторов и многих других машин и механизмов в машиностроении.
Количество деталей в партии и штук, одновременно запускаемых в производство, определим по формуле: N = 5000 штук - годовая программа выпуска (для среднесерийного производства с учетом массы детали m=2,47 кг N = 5000 штук).
1.
Общая часть
1.1 Служебное назначение и техническая характеристика заданной детали
Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам. Ступенчатая форма вала позволяет свободно передвигать каждую деталь вдоль вала до ее посадочного места и просто фиксировать ее на этом посадочном месте в осевом направлении.
Вал-шестерня устанавливается в корпусе редуктора с помощью двух подшипников. Цилиндрические поверхности O35h6 мм и O40js6 мм являются опорными и служат базовыми поверхностью для установки подшипников качения. Необходимое условие для данных поверхностей - посадка с натягом и шероховатость Ra1,6 мкм и Ra0,4 мкм соответственно, что необходимо для работы редуктора в соответствии с предъявленными ему требованиями.
Цилиндрическая поверхность O40m6мм служит для базирования соединительной муфты на выходном конце вала, которая передает крутящей момент от двигателя к редуктору. Наличие закрытого осуществляет передачу крутящего момента. Ось паза должна быть симметрична и параллельна относительной оси шейки вала, на которой паз расположен. Необходимые условия для данных поверхностей - посадка с натягом и шероховатость Ra0,8 мкм.
Цилиндрические канавки O33мм и O37,5 мм- две штуки шириной 1,9 мм служит для базирования стопорного колец под подшипник для его плотной фиксации и для предотвращения соскальзывания подшипника с конца вала.
Цилиндрические канавки O33 мм шириной 3 мм - технологические канавки, они служат для выхода рабочего инструмента, что облегчает обработку заготовки. Необходимая шероховатость Ra3,2 мкм.
Центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74 служат для базирования вала при его обработке и контроле. Базирование по центровым отверстиям осуществляется на токарных, зубообрабатывающих, шлифовальных операциях. Располагаются центровые отверстия на торцах вала. В центровых отверстия типа В имеется коническое отверстие с углом 120О, которое служит для защиты от повреждений рабочей поверхности с углом 60О.
Наличие зубчатого венца с эвольвентным профилем обеспечивает зацепление вала-шестерни с зубчатым колесом. Степень точности зубчатого венца существенно влияет на выбор методов получения зубьев. Зубчатый венец, имеющий точность 7-ой степени необходимо подвергать отделочной обработке, что удорожает изготовление вала-шестерни и усложняет маршрут обработки.
Точность зубчатого венца обозначается по четырем нормам точности: на первом месте указывается степень по нормам кинематической точности; на втором - по нормам плавности; на третьем - по нормам контакта и виду бокового зазора - В. Степени точности по всем трем нормам одинаковые 7-В.
1.2 Анализ технологических требований на изготовление детали
Технологические требования по чертежу: 1. Твердость поверхности зубьев 48…52 HRC ТВЧ (токами высокой частоты).
Поверхностная закалка глубиной слоя ?1,5мм обеспечивает повышение контактной прочности и повышение износостойкости зубчатого зацепления.
2. Допуск по овальности и конусообразности поверхностей Б и В не более 0,01 мм, так как данные поверхности являются посадочными под подшипник и должны обеспечивать полный контакт поверхности с кольцами подшипника Б - без зазора, В- с зазором. Обеспечивается получением высокой точности и низкой шероховатости.
3. Свободные охватываемые размеры h14, остальные ±IT/2 - указывается по какому квалитету выполняется размер для которого не указан квалитет.
4. Твердость стали 40Х составляет 150…200 НВ. В технических условиях на изготовление детали требуется повысить твердость поверхности детали с помощью улучшения до НВ 215…285.
Термическим улучшением называют термическую обработку, состоящую из закалки на мартенсит и последующего высокого отпуска на сорбит. Закалкой стали называется операция термической обработки, заключающаяся в нагреве, выдержке и последующем охлаждении в различных средах с целью получения при комнатной температуре неустойчивых продуктов распада аустенита, т.е. с целью повышения твердости и прочности. Повышение твердости и прочности достигается превращением аустенита в одну из самых прочных структур - мартенсит. Деталь подвергается термообработке.
Из условных обозначений на чертеже следует: 5. Радиальное биение на цилиндрических поверхностям O44js6 мм и O30h6 мм 0,025 мм необходимо соблюдать для осуществления нормальной сборки и работы узла (для избежания биения в зубчатом зацеплении, износа, шума и вибрации). Обеспечивается обработкой инструментом, настроенным на размер, получением высокой точности и низкой шероховатости.
6. Радиальное биение 0,025 мм к цилиндрической поверхности O40h6 мм при посадке с натягом необходимо соблюдать для того, чтобы ограничить большие биения в муфте, снижение шума и вибрации.
7. Допуск симметричности 0,1 мм и параллельности 0,025 мм боковых поверхностей шпоночного паза задают для того, чтобы ограничить отклонения геометрического расположения посадочной поверхности и осуществления хорошей сборки. Обеспечивается геометрической точностью режущего инструмента, а так же погрешностью его установки.
8. Торцевое биение 0,025 мм к цилиндрической поверхности O44 мм задается для того, чтобы ограничить отклонения геометрической формы торцов дорожек для опор колец подшипников. Обеспечивается точением цилиндрической поверхности и ее торцев за 1 установ без смены инструмента, по принципу единства баз.
В технические требования необходимо внести некоторые дополнения: 9. Допуск соосности 0,05 мм цилиндрических поверхностей O44js6 мм и O30h6 мм необходим для предотвращения перекоса зубчатого зацепления, нормального пятна контакта и несимметричного расположения подшипников. Обеспечивается точением цилиндрической поверхности и ее торцев за 1 установ без смены инструмента, по принципу единства баз.
1.3 Анализ технологичности конструкции детали
Технологичность конструкции - это соответствие детали изделия заданным условиям производства, которые обеспечивают изготовление данной детали или изделия с минимальной трудоемкостью и себестоимостью их изготовления.
1. Деталь «вал-шестерня» имеет сложную конструкцию, что включает в себя наличие закрытого шпоночного паза, зубчатой поверхности.
2. Деталь имеет возможность базироваться в центрах, для этого в торцевых поверхностях вала предусматриваются центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74. Центровочные отверстия необходимы для выполнения закона постоянства баз и совмещения (установочной и измерительной) и избегания погрешности обработки в радиальном направлении.
4. Подвод-отвод рабочих и контрольно-измерительных инструментов удобен.
5. Вал-шестерня имеет длину L=190 мм, средний диаметр вала:
т.е. жесткость детали достаточна для интенсивных режимов резания.
6. Материал детали сталь 40Х ГОСТ 4543-71 не требует применения специального режущего инструмента, а его физико-механические свойства определяют необходимую долговечность и надежность при выполнении детали своих функций, что позволяет при работе минимизировать число отказов и ремонтов.
7. Деталь состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов: линейных размеров, зубчатого венца. Это способствует использованию стандартных режущих и измерительных инструментов.
8. Деталь симметрична относительно своей оси.
9. На детали имеются фаски - эти элементы являются унифицированными, что способствует повышению технологичности конструкции детали.
10. Чертеж имеет достаточное количество видов и сечений. Размеры проставлены достаточно точно.
11. Сделаем анализ шероховатости особенно точных участков данной детали в зависимости от квалитета размеров и уровня относительной геометрической точности. Для цилиндрических поверхностей O44js6 мм и O30h6 мм шероховатость проставлена верно. При нормальном уровне геометрической точности, 6-ом квалитете размера и номинальных размерах цилиндрических поверхностей O30-80 мм шероховатость составляет а = 0,4 - 1,25мкм.
Нетехнологичными элементами конструкции данной детали являются закрытый шпоночный паз, для его обработки используется только концевая фреза и маятниковая подача; зубчатый профиль, необходимо использовать дорогостоящий инструмент - червячную модульную фрезу; центровочные отверстия, затрудняется подвод СОЖ, большая трудоемкость выполнения.
Вывод. Анализ технологичности конструкции вала-шестерни показал, что, в целом, деталь технологична для данного типа производства, за исключением нескольких моментов. Например, можно заменить закрытый шпоночный паз открытым, с целью возможности его обработки дисковой фрезой. Что касается правильности проставления чертежных размеров, то необходимо на ответственные поверхности добавить допуски на цилиндричность и соосность. С точки зрения использования режущего инструмента конструкция детали позволяет не использовать фасонные резцы.
1.4 Определение типа и организационной формы производства
В машиностроении условно различают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное. Исходя из годовой программы выпуска и массы детали определяем тип производства - среднесерийное производство.
При серийном производстве изготавливают серию изделий, регулярно повторяющихся через определенные промежутки времени. Характерный признак серийного производства - выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций. Серийное производство в свою очередь делится на крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное производство: · большая годовая программа выпуска изделий;
· узкая номенклатура выпускаемых изделий;
· заготовки имеют как можно меньшие припуски на обработку;
· для механической обработки используется стандартный специальный инструмент;
· невысокая квалификация рабочих (2-3 разряд);
· закрепляемость операций (2…10 операций на одном рабочем месте);
· трудоемкость изготовления деталей мала, а т.к. трудоемкость является одной из составляющих себестоимости продукции, то себестоимость также мала;
· применение специального оборудования и инструмента снижает гибкость производства до минимума.
Серийное производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры деталей партиями, повторяющимися через определенные промежутки времени. Это позволяет использовать наряду с универсальным специальное оборудование. При проектировании технологических процессов предусматривают порядок выполнения и оснастку каждой операции.
Для организации среднесерийного производства характерны следующие черты. Цехи, как правило, имеют в своем составе предметнозамкнутые участки, оборудование на которых расставляется по ходу типового технологического процесса.
В результате возникают сравнительно простые связи между рабочими местами и создаются предпосылки для организации прямоточного перемещения деталей в процессе их изготовления.
Предметная специализация участков делает целесообразной обработку партии деталей параллельно на нескольких станках, выполняющих следующие друг за другом операции. Как только на предыдущей операции заканчивается обработка нескольких первых деталей, они передаются на следующую операцию до окончания обработки всей партии.
Таким образом, в условиях среднесерийного производства становится возможной параллельно-последовательная организация производственного процесса. Это его отличительная особенность.
Изделия изготавливаются крупными партиями или сериями, которые повторяются через определенный промежуток времени.
Оборудование - станки специальные, автоматы или полуавтоматы. Расстановка оборудования строго по технологическому процессу.
Режущий инструмент - специальный.
Квалификация рабочего - невысокая (средняя).
2.
Технологическая часть
2.1 Выбор и обоснование вида заготовки и метода ее получения
Метод - это совокупность способов формообразования или формоизменения. В машиностроении используется 3 основных метода получения заготовок: · литье;
· обработка материалов давлением;
· использование готового проката;
· порошковая металлургия.
Выбор способа получения заготовки зависит от конструктивных форм и размеров готовой детали, марки материала, объема выпуска изделий и типа производства. При решении этого вопроса необходимо стремиться к максимальному приближению конфигурации заготовки к конфигурации готовой детали, т.е. снижению отходов, но при этом необходимо учитывать и себестоимость получения заготовки, особенно в условиях серийного производства.
Вал-шестерня является одной из основных деталей редуктора, служит для передачи большого крутящего момента, понижения скорости вращения выходного вала.
Деталь должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок. Свойства материала детали должны удовлетворять существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки. Конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов. Конструкция детали должна обеспечивать возможность многоместной обработки. Возможность обработки максимального количества поверхностей высокопроизводительными методами и инструментами.
Деталь - изготавливается из стали 40Х (ГОСТ 4543-71) - сталь конструкционная углеродистая качественная.
Таблица 1.1 химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71, в %
Таблица 1.2 физико - механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71, в %
?в, МПА ?т, МПА ?, % ?, % HB KCU, КДЖ/м2
940 800 13 55 200…230 850
?в - предел кратковременной прочности;
?т - предел текучести для остаточной деформации;
? - относительное удлинение;
? - относительное сужение;
КСИ - ударная вязкость.
Для изготовления вала-шестерни может применяться прокат горячекатаный, штамповка и ковка. Для того чтобы выбрать оптимальный вариант изготовления заготовки, сравним все методы получения такой заготовки.
Основными критериями окончательного выбора вида и способа получения заготовок является величина, равная сумме стоимости заготовки и стоимости ее механической обработки - С?.
С? = Сзаг Смех, (1) где С? - суммарная стоимость заготовки и механической обработки;
Сзаг - стоимость заготовки;
Смех - стоимость механической обработки.
Стоимость механической обработки укрупнено может быть подсчитана по формуле: (2) где Сстр.= 5445тг текущие затраты на механическую обработку, отнесенные к 1т. стружки принимаются по табл. 9.1, стр. 206 [1].;
- масса заготовки, кг;
q - масса детали, кг;
Ki - коэффициент изменения цен, по сравнению с 1991г.;
Масса поковки или отливки Q может быть найдена через коэффициент весовой точности
Для укрупненных расчетов можно принимать КВ.Т. равным коэффициенту использования металла КИ.М..
1. Заготовка из горячекатонного проката: Массу штучной заготовки из проката можно найти по формуле: (4) где Qпрок - масса штучной заготовки из проката, кг;
L =24,04 см - длина заготовки, с учетом припуска;
? = 7,8 г/см3 для стальных заготовок удельный вес (плотность) материала заготовки, г/см3, [4].
Sсеч - площадь поперечного сечения заготовки, см2;
Оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн:
где ? и ? - коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала [5];
?=289,66 [5]-стр.420,табл.5;
?=16,92 [5]-стр.420, табл.5;
? = -13 - процент скидок (знак « - «) или доплат (знак « «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала[5]-стр.421, табл.9;
где = 1,05- коэффициент транспортно - заготовительных расходов;
Sotx = 14,4 грн- цена 1т. отходов в виде стружки, полученной после мех. обработки, [6] стр. 31-32, табл. 2.7;
3. Заготовка, полученная штамповкой в закрытых штампах на ГКМ
Группа сложности поковки - 1(вал). [1] стр. 112;
Группа серийности - 3, для поковок, полученных штамповкой - стр. 424, табл. 13;
Оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн:
где ? и ? - коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала [5];
?=506,18 [5]-стр.421,табл.7;
?=65,36 [5]-стр.421, табл.7;
? = 15 - процент скидок (знак « - «) или доплат (знак « «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала[5]-стр.421, табл.10;
где = 1,05- коэффициент транспортно - заготовительных расходов;
Sotx = 14,4 грн- цена 1т. отходов в виде стружки, полученной после механической обработки, [6] стр. 31-32, табл. 2.7;
Вывод: Экономически выгодной оказалась заготовка поковка, полученная ковкой на молотах. С? - равная сумме стоимости заготовки и стоимости ее механической обработки составляет 237 тг.
2.2 Выбор методов обработки поверхностей детали
При выборе методов обработки необходимо руководствоваться таблицами экономической точности обработки, приведенными в литературе /1, 2, 12/.
Методы обработки необходимо назначить с учетом габаритных размеров, характера и точности исходной заготовки, свойств материала и других факторов. При этом следует исходить из того, что каждому методу окончательной обработки предшествует один или несколько возможных предварительных (менее точных) методов.
Методы обработки необходимо выбрать для всех поверхностей детали, начиная с самой точной и кончая самой неточной поверхностью. Оформляется этот материал в виде таблицы, пример заполнения которой приведен ниже (табл. 2.1).
Методы обработки элементарных поверхностей выбираются в зависимости от: • формы поверхности (плоская, цилиндрическая, отверстие и т.д.);
• точности размера обрабатываемой поверхности, выражаемой через квалитет или величину допуска;
• шероховатости поверхности;
• точности формы поверхности;
• точности взаимного расположения поверхности относительно других поверхностей;
• материала заготовки;
• вида заготовки и способа ее получения;
• требуемого качества поверхностного слоя и служебного назначения поверхности детали;
• серийности и принятой организационной формы производства.
При назначении методов обработки следует учитывать основные правила выбора методов. Следует ориентироваться на требуемую точность, заданную чертежом детали, и получаемую экономическую точность различных комплексов методов обработки. Учитывается требуемая шероховатость по чертежу детали и экономически обеспечиваемая комплексом методов.
Таблица 2.1 методы обработки поверхностей
№ пп Наименование поверхности Квалитет Ra, мкм Метод получения
1 2 3 4 5
1 Цилиндрическая поверхность O30h6мм 12 6.3 Точение предварительное
10 3.2 Точение окончательное
8 1.6 Шлифование предварительное
6 0.8 Шлифование окончательное
2 Цилиндрическая поверхность O44h12мм 12 6.3 Точение однократное
3 Цилиндрическая поверхность O80h9мм 12 6.3 Точение предварительное
9 3.2 Точение окончательное
4 Зубчатая поверхность m=3 мм, z=17 Ст.8 3.2 Зубофрезерование однократное
Ст.9 Термическая обработка - закалка
Ст.7 0.8 Зубошлифование
5 Цилиндрическая поверхность O44js6мм 12 6.3 Точение предварительное
10 3.2 Точение окончательное
8 0.8 Шлифование предварительное
6 0.4 Шлифование чистовое
6 Цилиндрическая поверхность O44h6мм 12 6.3 Точение предварительное
8 Обработка торца А O44h6мм 12 6,3 Точение однократное
9 Обработка торца В O30h6мм 12 6,3 Точение однократное
10 Сверление центровочных отверстий типа В4 9 3,2 Сверление однократное
11 Поверхность - канавка O33h9 мм В=1.9мм 9 3.2 Точение однократное
12 Поверхности - канавки O37.5h9 мм шириной 1.9мм 9 3.2 Точение однократное
13 Поверхность - канавка для выхода инструмента O33h12мм шириной 3мм 12 6.3 Точение однократное
2.3 Разработка технологического маршрута изготовления детали
При изучении чертежа вала или вала-шестерни необходимо обратить внимание на следующие особенности: - наличие и форма центровых отверстий;
- отношение длины вала к среднему диаметру;
- требования к твердости вала в целом и его отдельных поверхностей;
- габаритные размеры и масса вала;
- имеются ли шлицы и способ центрирования по шлицам;
- для вала-шестерни определить степень точности зубчатого венца;
- имеются ли поверхности, к которым предъявляются повышенные требования по точности размера, формы или расположения (точнее 7 квалитета и VI-VII степени);
- имеются ли поверхности с шероховатостью менее Ra=0,8мкм;
- материал детали и его обрабатываемость резанием.
В маршрут обработки обязательно включают контрольные операции для промежуточного контроля и слесарные операции для зачистки заусенцев после фрезерных, протяжных, сверлильных, долбежных операций. Зачистка заусенцев может не выделяться в отдельную операцию, а вменяться в обязанности рабочего-станочника, что указывается в маршрутных и операционных картах.
Таблица 2.2
Технологические операции и последовательность обработки вала - шестерни
№ Наименование операции Содержание операции Базы Оборудование
1 2 3 4 5
05 Разметка Разметка оси центрового отверстия на правом торце вала. Кернение оси центрового отверстия глубиной 2мм. - Разметочный стол.
10 Токарно-винторезная Точение двух выточек под люнет на диаметрах ? 44 h9мм и O 40h6мм ?30h6мм и коническое отверстие после кернения Токарно-винторезный 16К20
15 Токарно-винторезная Точение торца В в люнете. Сверление центрового отверстия В4. ?30h6мм и выточка под люнет на ?44h6мм Токарно-винторезный 16К20
20 Токарно-винторезная Точение торца А в люнете. Сверление центового отверстия B4 ?44 h6 и выточка под люнет на ? 44h9мм Токарно-винторезный 16К20
25 Токарно-винторезная Точение предварительное под O44h6мм, O44js6мм и O80h9мм, однократное точение O44h9мм, R2мм. Точение торца Д. Правое центровое отверстие В4, ?30h6мм Токарно-винторезный 16К20
80 Кругло-шлифовальная Шлифование предварительное ?44h6мм, O44js6 мм со стороны торца В Центровые отверстия Круглошлифовальный ЗМ153
85 Кругло-шлифовальная Шлифование предварительное ?30h6 мм со стороны торца А Центровые отверстия Круглошлифовальный ЗМ153
90 Кругло-шлифовальная Установ А Шлифование окончательное ?44h6мм, O44js6мм со стороны торца В Установ Б Шлифование окончательное ?30h6 мм со стороны торца А. Центровые отверстия Круглошлифовальный ЗМ153
95 Моечная Промывка и сушка деталей - Моечная машина ММ-600К
100 Контрольная Окончательный контроль детали Контрольный стол ОТК
Содержание и последовательность операций
Операции 05-20. Эти операции направлены на подготовку баз для дальнейшей обработки.
Вал шестерня имеет два центровых отверстия типа В4. Обработать торцы и эти центровые отверстия на фрезерно-центровальной операции невозможно - заготовка вала - поковка, полученная ковкой и имеющая большие припуски на торцах (около 10-12мм), которые нельзя фрезеровать за один ход.
Обработать торцы и получить центровые отверстия, возможно, было бы на гаризонтально-росточном станке, но габаритные размеры вала малы и не соответствуют возможностям этого станка.
Возможна обработка на токарном станке, но только с применением люнета, т.к. заготовка вала не может быть установлена в патроне с вылетом не более четырех средних диаметров. При установке без люнета потребовалось бы продвинуть заготовку в шпиндель станка, имеющий отверстие диаметром менее диаметра заготовки (для 16К20 отверстие в шпинделе 53мм).
Для установки поковки в люнете требуется обработка поверхностей, по которым базируется заготовка и происходит ее вращение. Обработать такие поверхности (выточки) возможно если один конец вала установить в патроне, а другой поджать в торец задним центром станка. Обработка должна вестись при малых оборотах шпинделя и малых силах резания. Вдавливать задний центр в заготовку недопустимо, что приведет к поломке центра. Поэтому, предварительно необходимо получить хотя бы небольшое углубление на торце заготовки, что и делается на операции 05 - разметочной.
На операциях 15 и 20 ведется точение торцов и сверление центровых отверстий В4 с двух сторон.
Операция 25- 30. Выполняется предварительное точение с базированием в центровых отверстиях В4. Так как припуски в поковке, полученной ковкой большие, заготовка неточная по форме и расположению поверхностей, то предварительное точение производится на универсальном токарно-винторезном станке за несколько ходов с разбивкой припуска.
Операция 35 и 40. Для окончательной обработки применен токарный станок с ЧПУ, т.к. обработка более сложная, чем при предварительном точении. Кроме точения окончательного шеек вала выполняется точение фасок, торца и канавок. Обработка более производительная, чем на 16К20. Можно совместить операции 35 и 40 и выполнить обработку за два установа А и Б.
Операция 45. Обработка ведется на шпоночо-фрезерном станке шпоночной фрезой с маятниковой подачей рамочным способом. Применение шпоночно-фрезерного станка с ЧПУ более предпочтителен в среднесерийном производстве, чем вертикально-фрезерный.
Операция 50. Заусенец по краям шпоночного паза должен быть удален, чтобы избежать травмирования рабочих и обеспечить сборку с зубчатым колесом. Операция не нуждается в механизации т.к. легко выполняется плоским напильником рабочим станочником - фрезеровщиком.
Операция 55. Обработка зубьев m=3, z=17, 7-В. На 050 операции предварительно фрезеруются 17 зубьев с точность 8-В. Обработка ведется на зубофрезерном п/а червячной модульной фрезой. Требуемая точность зубьев по чертежу 7-В. Необходима закалка зубьев ТВЧ до 48…52 HRC. После ТВЧ точность может снизиться от полученной до ТВЧ на 0,5-1 степень. Поэтому применено окончательное зубофрезерование червячной фрезой повышенной точности (класс А-А) методом обкатки (7 степень).
Операция 60. Слесарная операция необходима для снятия заусенцев перед закалкой ТВЧ, когда их твердость может значительно возрасти. Выполняется вручную, т.к. на валах - шестернях невозможно удалить заусенцы на зубофасочных станках.
Операция 65. Контроль необходим перед дорогостоящей - зубошлифовальной операцией и перед отправкой на закалку в другой цех.
Операция 70. При закалке ТВЧ точность зубьев снижается до 8 степени. Шероховатость не изменяется.
Операция 75. Применена зубошлифовальная операция, т.к. после термообработки твердость зубьев равна HRC 52-56 и возможна только абразивная обработка. Кроме этого, нужно значительно повысить точность с 8 степени после закалки ТВЧ до 7 степени, что нельзя обеспечить другими методами абразивной отделочной обработки.
Операция 80 Шлифование с продольной подачей. Вначале шлифуют на длине 58 мм с припуском под окончательное шлифование ?40h6 мм. На втором переходе, на участке 24 мм шлифуют в размер 40js6. Диаметр 40js6 меньше, чем диаметр ?40h6 с учетом припуска на окончательное шлифование. Данная операция может выполняться на круглошлифовальном станке с ЧПУ в автоматическом цикле.
Операция 85. Шлифование одной поверхности O35h6 мм выполняется на настроенном, на размер станке, поэтому эта обработка не совмещена с обработкой других поверхностей. Шлифование предварительное, поэтому выполняется с врезной подачей, что более производительно и, что возможно при длине шлифуемой ступени меньше, чем ширина круга.
Операция 90. Окончательное шлифование подшипниковых шеек необходимо, т.к. к ним предъявляются повышенные требования по точности формы. Окончательное шлифование требует применения более мелкозернистого круга, чем при предварительном или однократном шлифовании.
Операции 95 и 100. На операции 95 выполняется маркировка деталей партии в соответствии с требованием чертежа и очистка деталей от СОЖ, эмульсии, грязи и стружки. При больших габаритах деталей и в условиях единичного и мелкосерийного производства моечные машины не применяют.
После окончательного контроля детали защищают от коррозии нанесением консистентной смазки на точные поверхности и отправляют на склад. В случае если детали сразу поступают на сборку, то консервация может не выполняться.
2.4 Выбор оборудования и приспособлений деталь вал шестерня технологический
Металлорежущие станки подбираются по следующим критериям: 1. По технологическим возможностям станка.
2. По требуемой точности станка.
3. В зависимости от габаритов заготовки.
4. По требуемой производительности станка и в зависимости от типа производства.
05-20 операции - обработка торцов А и В, сверление центровых отверстий: Точение торцов заготовки и сверление центровых отверстий осуществляется на станке модели 16К20 с паспортными данными: - Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм: над станиной 400 над суппортом 220
- Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 750-1500 мм
- Класс точности по ГОСТ 8-82 H
- Наибольшая масса устанавливаемой заготовки, кг: закрепленного в патроне 300 закрепленного в центрах 1300
- Число ступеней частот вращения шпинделя: Прямого 23 обратного 12
- Пределы частот вращения шпинделя, мин: прямого 12,5-2000 обратного 19-2420
- Пределы рабочих подач, мм/об: продольных 0.07-4.16 поперечных 0.035-2.08
- Мощность электродвигателя привода главного движения 10 КВТ.
Режущий инструмент: Резец токарный проходной упорный правый, ?=900, Т14К8, ГОСТ 18870-73, Размер державки резца НХВ=25х20 мм. Толщина пластины твердого сплава h=6 мм.
Сверло центровое типа В4 Гост 14034-74.
Приспособления: люнет 6046-0001
25 - 30 Токарная предварительная: Точение наружных цилиндрических поверхностей осуществляется на станке модели 16К20.
Режущий инструмент: резец токарный проходной упорный отогнутый правый с углом в плане 90о с пластинами из быстрорежущей стали Т14К8. Размер державки резца НХВ=25х20 мм. Толщина пластины твердого сплава h=6 мм. ГОСТ 18870-73
35 - 40 Токарная окончательная: Точение наружных цилиндрических поверхностей осуществляется на станке модели 16К20.
Режущий инструмент: резец токарный проходной упорный отогнутый правый с углом в плане 90о с пластинами из быстрорежущей стали Т15К10. Размер державки резца НХВ=25х20 мм. Толщина пластины твердого сплава h=6 мм. ГОСТ 18870-73
45 Операция шпоночно-фрезерная: Фрезерование шпоночного паза осуществляется на станке модели 6Д91 с паспортными данными: - Ширина фрезеруемого паза 3…20 мм, - Диаметр обрабатываемого вала 8..80мм, - Мах длина фрезеруемого паза 300мм, - Частота вращения шпинделя 500;630;800;100;1250;1600;2000;2500; 3150;4000 мин-1;
Согласно заданию на курсовой проект, необходимо было спроектировать технологический процесс изготовления детали «Зубчатое колесо». В ходе выполнения данного курсового проекта мы предприняли наиболее рациональный техпроцесс с точки зрения социально-экономических затрат и мощностей, времени и энергии для изготовления данной детали «вал-шестерня». Рассмотрели несколько вариантов производства заготовки для данной детали с учетом коэффициента использования металла. Подобрали нужное оборудование, режущие инструменты и техническую оснастку необходимую для изготовления данной детали, с учетом требований которые перед нами были поставлены.
Тема данного курсового проекта является важной и актуальной, т.к. при его разработке мы производим анализ, рационализацию производства, усовершенствование существующего технологического процесса с учетом новых видов оборудования, оснастки и инструмента. Основной целью разрабатываемого проекта было получение заданной детали с наименьшими затратами на материал, минимальной трудоемкостью, а следовательно себестоимостью; повышению качества продукции.
Список литературы
1. Справочник технолога-машиностроителя. 1-й т., Т.1/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., переаб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 656 с., ил.
2. Справочник технолога-машиностроителя. 2-й т., Т.1/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., переаб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 656 с., ил.
3. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб.пособие/ А.Ф. Горбоцевич, В.А. Шкред. 4-е изд., перераб. и доп. Мн.: Выща школа, 1983. 256 с., ил.
4. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учеб.пособие /П.А. Руденко и др.; Под общ.ред. В.М. Плескача. К.: Выща школа, 1991. 247 с., ил.
5. Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Изд. 3-е, под ред. Г.А. Монахова. М.: Машиностроение, 1974. 600 с., ил.
6. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога/А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, М.А. Калинин. М., Машиностроение, 1976. 288 с., ил.
7. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1,2. Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные станки. Изд. 2-е, М.: Машиностроение, 1974. 406 с.
8. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. Зуборезные, горизонтально - расточные, резьбонакатные и отрезные станки. - 200 с.. Изд. 2-е, М.: Машиностроение, 1974. 200 с.
9. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов. 6-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Лениград. отд., 1982. Ч.1. 543 с., ил.
10. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология машиностроение» /Составитель: М.В. Маргулис, М.Р. Ханин, М.Л. Шурина. М.: ПГТУ, 2005. 62 с.