Разработка технологического процесса сборки и изготовления корпуса коническо-цилиндрического редуктора

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА»

Развитие машиностроительного производства, ориентированного на повышение качества машиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющей технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ и САПР, требует подготовки квалифицированных специалистов, не только обладающих глубокими теоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своей производственной деятельности.

В этой связи инженеры должны владеть методами оценки качества изделий, расчета и анализа технологических размерных цепей, размерного анализа технологических процессов, выбора рациональных схем базирования заготовок, расчета погрешностей, определяющих точность механической обработки, в том числе обеспечивающих получение заданных параметров качества деталей, норм времени и технологической себестоимости. Они должны обладать также практическими навыками по проектированию технологических процессов сборки, механической обработки, в том числе при использовании технологического оборудования с ЧПУ, и т. п.

В данном курсовом проекте представлены все основные этапы технологического проектирования в машиностроительном производстве, связанного со сборкой изделий и механической обработкой деталей. Рассмотренные этапы технологического проектирования соответствуют последовательности их изложения в курсе «Основы технологии машиностроения». Особое внимание уделено последовательному рассмотрению следующих вопросов:

· Проектирование технологических процессов сборки;

· Анализ исходных данных для разработки технологических процессов изготовления деталей машин;

· Обоснование метода получения заготовок;

· Разработка маршрутных и операционных технологических процессов;

· Технологическое обеспечение качества изделий.

1. Техническое задание

Заданием данного курсового проекта является проектирование технологического процесса сборки коническо-цилиндрического двухступенчатого редуктора, с годовой программой выпуска П = 2000 шт. и проектирование технологического процесса механической обработки корпуса рассматриваемого редуктора. Данный курсовой проект разрабатывался на основании сборочного чертежа коническо-цилиндрического двухступенчатого редуктора.

1.1 Режим работы и фонды времени

Календарное число дней — 365.

Количество выходных дней — 104.

Праздничных дней — 8.

Предпраздничных дней, сокращенных на 1 ч. — 6.

Рабочих суббот — 1.

Режим работы — двухсменный.

Продолжительность смены — 8,2 ч.

Определение номинального годового фонда времени работы оборудования и рабочих мест:

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при 41-часовой неделе и 8 праздничных днях в году:

1. Многоцелевые станки и металлорежущие станки с ЧПУ ;

2. Рабочие места с механизированными приспособлениями ;

1.2 Расчеты по программе выпуска

Суточное задание:

Размер партии запуска определяется из расчета суточного задания:

где, а = 6 — периодичность запуска в днях.

Фактическое число изделий в партии в дальнейшем необходимо скорректировать по фактическому значению коэффициента загрузки оборудования (рабочих мест), определенному для условий спроектированного технологического процесса.

Такт выпуска в механическом цехе:

Такт выпуска в сборочном цехе:

1.3 Тип и форма организации производства

Тип производства на данном этапе проектирования определяют ориентировочно исходя из массы деталей и программы выпуска изделия. Принимаем — мелкосерийное производство.

Производство коническо-цилиндрического двухступенчатого редуктора, осуществляется по единичному технологическому процессу на специализированных рабочих местах предметно-замкнутых участков. Механическая обработка корпусных деталей осуществляется с применением одноцелевых станков. Данное оборудование оптимально для данного типа производства. Операции механической обработки и слесарно-сборочные операции по длительности не синхронизируются, поэтому принимаем непоточную форму организации производства.

2. Разработка технологического процесса сборки узла

2.1 Служебное назначение узла

Рассматриваемый узел, представляет собой коническо-цилиндрический редуктор с пересекающимися осями валов конической передачи и параллельными осями валов цилиндрической передачи. Коническо-цилиндрический редуктор предназначен для передачи крутящего момента и преобразования скоростей вращения между валами с параллельными и перпендикулярными осями.

Свое служебное назначение редуктор выполняет с помощью следующих исполнительных поверхностей:

· конусная поверхность входного вала, на который посредством сил трения передается вращающий момент от энергетической машины;

· эвольвентные поверхности зубьев конических шестерни и колеса, передающие крутящий момент от входного вала на промежуточный вал.

· эвольвентные поверхности зубьев косозубых шестерни и колеса, передающие крутящий момент от промежуточного на выходной вал.

· конусная поверхность конца выходного вала, с которого посредством сил трения передается вращающий момент на звездочку цепной передачи.

Параметры редуктора:

1. Входной вал редуктора:

· мощность

· вращающий момент

· частота вращения

· окружная скорость

2. Коэффициент полезного действия редуктора

3. Выходной вал редуктора:

· мощность

· вращающий момент

· частота вращения

· окружная скорость

4. Степень точности зубчатых передач:

· цилиндрическая передача — 8-В ГОСТ 1643–81;

· коническая передача — 8-В ГОСТ 1758,81.

5. Условия эксплуатации. Тяжелый режим работы. Узел расположен в запыленном помещении.

6. Диапазон температур: .

7. Ресурс работы:

8. Предусмотрены закладные крышки с регулирующими винтами и люк в крышке редуктора.

2.2 Выявление и анализ технических условий и норм точности

С целью перехода от показателей служебного назначения к параметрам размерной точности узла выявляют технические условия на его изготовление.

Технические требования:

1. Степень точности зубчатой цилиндрической передачи — 8 по ГОСТ 1643–81.

2. Обеспечить межосевое расстояние делительных окружностей цилиндрических колес равным 180 мм с допуском мм по ГОСТ 1643–81.

3. Обеспечить параллельность осей цилиндрической передачи с допусками на непараллельность

4. Обеспечить суммарное пятно контакта по высоте зуба не менее 40%, по длине зуба не менее 50% ГОСТ 1643–81.

5. Степень точности зубчатой конической передачи — 8 по ГОСТ 1758–81.

6. Перекос выходного и входного валов редуктора, не более:

а) угловой — 1є;

б) радиальный — 0,5 мм.

7. Обеспечить осевую игру конических роликоподшипников ГОСТ 27 365–87: 7206А 20−40 мкм, 7207А 40−70 мкм.

2.3 Выбор методов достижения точности

Для достижения точности узла при сборке рассчитаем размерные цепи для цилиндрической зубчатой передачи в сборе.

Исходными данными являются: сборочный чертеж узла, технические условия и нормы точности, являющиеся допусками исходных звеньев соответствующей размерной цепи, а так же годовая программа.

Проведем расчет размерной цепи, А (рисунок 1) [11, c. 20−23].

Рисунок 1 — Размерная цепь, А на валу цилиндрической передачи

Формулировка задачи: обеспечить требуемый осевой зазор.

Исходя из служебного назначения узла, величина замыкающего звена-зазора должна быть равна мм.

Величина допуска замыкающего звена:

мм.

Уравнение размерной цепи:

где , — число увеличивающих и уменьшающих звеньев;

 — увеличивающие и уменьшающие составляющие звенья;

Проверим правильность простановки размеров:

.

Для данной размерной цепи необходимо применить метод регулирования. В качестве компенсирующего звена выберем звено. Регулирование будем производить с помощью регулировочного винта.

Назначим экономические допуски и установим предельные отклонения на все составляющие звенья, исключая компенсирующее звено. Все значения сведем в таблицу 1.

Таблица 1 — Допуски составляющих звеньев размерной цепи А

В данном случае используем метод регулирования. Компенсирующим звеном является звено А13. Регулировка производится с помощью болта.

Проведем расчет размерной цепи в (рисунок 2). Размерная цепь в определяет отклонение от параллельности осей вращения колес.

Допуск замыкающего звена ГОСТ 1643–81 — мм/мм.

Величину допуска удобнее пересчитать и отнести к размеру L., т. е. к расстоянию между внешними стенками корпуса. L = 290 мм. Тогда допуск на отклонение от параллельности осей, который равен допуску замыкающего звена, составит: мм.

Составляющими звеньями размерной цепи в являются:

в1, в2 — смещение и поворот оси вала-шестерни вследствие радиального биения подшипников 1 и 2;

в3 — отклонение от параллельности осей отверстия в корпусе;

в4, в5 — смещение и поворот оси вала колеса вследствие радиального биения подшипников 3 и 4.

Заданная точность замыкающего звена обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости. Приведем размеры всех составляющих звеньев к одной базовой длине L = 290 мм. Пусть = 120 мм и = 120 мм, тогда передаточное отношение для звеньев в1, в2, в4, в5 будет равно:

; .

Выбираем подшипники с радиальным биением, равным 0,029 мм и 0,017 мм. Откуда допуски будут равны мм, мм, а координаты середины полей допусков .

Произведем расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости. Так как в данной размерной цепи неизвестным является лишь допуск на размер в3, то определить его можно из уравнения: Отсюда:

Такой допуск является неприемлемым.

Воспользуемся методом неполной взаимозаменяемости. Назначим допустимый коэффициент риска (брака) t = 3.

Отсюда:

мм/мм;

где — приведенный коэффициент относительного рассеяния для звеньев со скалярными ошибками; число звеньев с векторными ошибками; - приведенный коэффициент относительного рассеяния для звеньев с векторными ошибками; допуски звеньев со скалярными ошибками; передаточные отношения; допуски звеньев с векторными ошибками.

Данные расчета размерной цепи в сведем в таблицу.

Рисунок 2. Размерная цепь в

Таблица 2 — Данные расчета размерной цепи в

2.4 Анализ технологичности узла

1. Предусмотрено наличие комплектов основных и вспомогательных конструкторских баз у составных частей узла.

2. Использование метода неполной взаимозаменяемости и регулирования исключает необходимость точной обработки сопрягаемых поверхностей соединений составных частей при их изготовлении, а так же дополнительную обработку при сборке.

3. Корпус узла является базовой составной частью, которая является основой для размещения остальных составных частей.

4. Корпус узла имеет базовую поверхность и отверстия под фундаментные болты, два из которых обработаны с большой точностью, что позволяет правильно устанавливать корпус на рабочем месте.

5. Сборка подузлов выполняется без промежуточной разборки и повторной сборки составных частей.

6. Для транспортировки узла предусмотрено наличие транспортировочных винтов.

7. В узле предусмотрено использование стандартных деталей и комплектов: болтов, шайб, гаек, штифтов, подшипников.

8. Конструкция узла предусматривает расчленение его на подузлы, что позволяет проводить параллельную их сборку.

9. Имеется свободный доступ к местам, требующим контроля и регулирования.

10. Наличие фасок на валах, а также полуотверстий подшипниковых гнезд обеспечивает ориентацию деталей и подузлов при сборке.

2.5 Методы и схемы контроля

1) Контроль гарантированного бокового зазора для цилиндрической передачи ГОСТ 1673–81. Контроль производится щупом или свинцовыми пластинами.

2) Контроль суммарного пятна контакта в цилиндрической передаче (по высоте зуба не менее 40%, а по длине зуба не менее 50%) ГОСТ 1643–81. Контроль пятна контакта производится по краске.

3) Контроль осевой игры подшипников (рисунок 4) в приделах: 7206А 20−40 мкм, 7207А 40−70 мкм, 7209Ф 40−70 мкм. Необходимая игра подшипников обеспечивается методом регулирования. Измерение осевой игры выполняют при неподвижном корпусе узла измерительной головкой 2ИГ ГОСТ 18 833–73 (цена деления 0,002 мм, диапазон измерения 0,1 мм, допустимая погрешность 0,0012 мм) установкой на стойке с упором ее наконечника в торец вала или зубчатого колеса, перемещая вал в осевом направлении.

Рисунок 2 — Схема контроля радиального биения исполнительной поверхности выходного вала

2.6 Разработка последовательности сборки

Последовательность сборки цилиндрического редуктора представлена на технологической схеме сборки редуктора (приложение А). После выполнения сборочных работ составляется их перечень в последовательности, предусмотренной схемой сборки и определяются затраты времени на их выполнение (таблица 3).

Таблица 3 — Последовательность сборки редуктора и затраты времени

2.7 Расчет числа единиц оборудования, рабочих мест и состава работающих

Число рабочих, необходимых для выполнения заданной программы:

где — суммарная трудоемкость всех переходов сборки, мин;

— трудоемкость совмещенных операций, мин;

— номинальный такт выпуска, шт.;

— время, затрачиваемое на перемещение объекта сборки с операции на операцию, мин;

— число параллельных потоков.

При отсутствии совмещенных во времени операций, при совмещении времени транспортирования собираемых редукторов с оперативным временем и одном потоке:

Округляем 0,15 до 1 рабочего.

Поскольку 1 рабочий может собрать узел за 19,20 минут, а такт выпуска дает ограничение по времени в 124 минуты, то один рабочий будет успевать справляться со сборкой.

2.8 Планировка участка сборки

Планировку участка сборки разрабатываем в соответствии с принятой формой организации производства. На сборочном участке необходимо предусмотреть для непоточно-стационарной сборки:

1. Стенд для общей сборки изделия, который так же должен использоваться в качестве стенда для регулировки и контроля требуемых норм точности;

2. Верстак для сборки подузлов и комплектов;

3. Гидравлический пресс для сборки соединений с натягом;

4. Емкость для промывки деталей с сеткой для удаления остатков моющей жидкости;

5. Столы и стеллажи для хранения и поступления комплектующих деталей и сборочных единиц, дожидающихся сборки.

6. Столы или стеллажи под регулировочные приспособления и измерительные приборы и инструменты;

7. Грузоподъемный механизм для перемещения крупногабаритных и тяжелых предметов;

8. Транспортное устройство для перемещения деталей и собранных изделий и узлов со сборочного участка на склад.

9. Подвесное оборудование в рабочей зоне сборщика.

План участка сборки представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Планировка слесарно-сборочного участка

1 — гидравлический пресс; 2 — стеллаж для деталей и стандартных комплектов; 3 — ванна для промывки деталей; 4 — стеллаж для готовых подузлов и комплектов; 5 — верстак для сборки подузлов и комплектов; 6 — емкость с консистентной смазкой; 7 — сборочный стенд; 8 — подвеска с пневматическим гайковертом; 9 — емкость с маслом; 10 — стеллаж для мерительных приборов, приспособлений и инструмента; 11 — подвеска для обдува воздухом; 12 — транспортная платформа; 13 — подвеска с пневматическим винтовертом; 14 — место контроллера; 15 — контейнер для использованных материалов.

3. Разработка технологического процесса изготовления корпусной детали

Разработка технологического процесса изготовления корпусной детали отличается сложностью, трудоемкостью, и многовариантностью. Наиболее оптимальное решение задачи удается получить в результате технико-экономического анализа, сравнения и расчета различных способов и методов получения исходной заготовки, нескольких вариантов последовательности изготовления, схем базирования, отдельных операций и технологических процессов.

3.1 Анализ служебного назначения и технических условий

К корпусным деталям предъявляют комплекс технических требований, определяемые из служебного назначения:

1. Неплоскостность плоскости разъема и плоскости основания не более 0,15/100 мм по ГОСТ 25 069–81;

2. Отклонения от параллельности и перпендикулярности осей главных отверстий относительно плоских поверхностей составляет 0,15/20 мм по ГОСТ 24 643–81;

3. Точность расстояния между осями отверстий в корпусе с погрешностью не более 0,15 мм;

4. Неперпендикулярность торцов к оси отверстий не более 0,01/200 мм по ГОСТ 25 069–81;

5. Отклонения геометрической формы отверстий — некруглость в поперечном сечении и конусообразность или изогнутость в продольном не более ½ допуска на диаметр отверстия;

6. Торцы бобышек (подшипниковых гнезд) обрабатываются в сборе с крышкой корпуса;

7. Допуск на межосевое расстояние отверстий Т = 0,116 мм;

8. Параметр шероховатости плоских базирующих поверхностей, параметр шероховатости поверхностей главных отверстий ;

9. Литейные уклоны по ГОСТ 3212–57;

10. Неуказанные литейные радиусы R = 2−3 мм max.

3.2 Анализ технологичности основания корпуса

Из анализа технологичности основания корпуса следует:

1) В качестве материала для производства основания корпуса используется чугун СЧ15 ГОСТ 1412–79, имеющий хорошие литейные свойства. Что позволяет использовать в качестве заготовки — отливку;

2) Конструкция основания корпуса предусматривает возможность получения заготовки литьем;

3) Обработка основания производится на сверлильно-фрезерном станке без применения ручного труда и дальнейшей притирки или доводки;

4) Требования к допускам на размеры не завышены и позволяют основанию выполнять свое служебное назначение;

5) Требования к шероховатости обусловлены величиной допуска на размер или необходимого создания герметичного соединения;

6) С точки зрения механической обработки: форма и расположение отверстий диаметром 52 мм, диаметром 72 мм и диаметром 92 мм удобны для обработки с одной стороны отливки.

7) Деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции.

8) Обрабатываемые поверхности с точки зрения точности и шероховатости не представляют технологических трудностей, позволяют вести обработку на проход.

9) Расположение крепежных отверстий как резьбовых, так и глухих допускает многоинструментную обработку.

3.3 Выбор экономичного варианта получения исходной заготовки

Необходимо наметить несколько вариантов получения заготовок и выбрать из них один, обеспечивающий минимальную себестоимость. Сравним два варианта получения заготовки корпуса цилиндрического редуктора: литье в песчаную форму при машинной формовке по металлическим моделям и литье в оболочковые формы.

Таблица 7- Исходные данные

Стоимость заготовки при литье в песчаную форму:

где — базовая стоимость 1 т заготовок, руб.; Q — масса заготовки, кг; q — масса готовой детали, кг;

— коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала, и объема производства;

— цена 1 т отходов, руб.

По табличным данным: ,

Стоимость одной заготовки:

При литье в оболочковые формы:

По табличным данным: ,

Тогда стоимость 1 заготовки:

;

Рассчитаем экономический эффект для сопоставления двух способов получения заготовок по формуле:

где N — программа выпуска, шт.

;

Исходя из этого видно, что эффективным методом получения заготовки является литье в песчано-глинистую форму при машинной формовке по металлическим моделям, обеспечивая минимальную себестоимость заготовок. Оснастка для изготовления отливки в песчано-глинистую форму показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Оснастка для изготовления отливки в песчано-глинистую форму

3.4 Методы и схемы контроля

В серийном производстве контроль точности корпусных деталей выполняют на специальных приборах, обеспечивающих автоматическое измерение одновременно нескольких параметров точности детали. Измерительная система таких приборов основана обычно на применении пневматических, индуктивных или электроконтактных датчиков.

Рисунок 5 — Контроль соосности двух отверстий.

Измерение точности поворота оси отверстия относительной базовой плоскости и точности расстояния от отверстия до плоскости выполняют на контрольной плите с использованием контрольной оправки и индикатора на стойке (рис. 4).

Рисунок 6 — Схема контроля точности расстояния от оси отверстия до плоскости основания иих непараллельности

Отклонение от перпендикулярности торцовой плоскости к оси отверстия проверяют с помощью индикатора, установленного в специальной оправке (рис. 5). Отклонения определяются по показаниям индикатора в положениях 1 и 2. Отклонение от перпендикулярности торцовой плоскости к оси отверстия оценивают как разность показаний, отнесенную к базовой длине D.

Рисунок 7 — Контроль перпендикулярности торцов к оси отверстия.

3.5 Обоснование выбора технологических баз и разработка последовательности изготовления

Выбор варианта базирования состоит из 2 этапов:

1) Выбор баз для основных операций технологического процесса. Для базирования на этих операциях используются 2 основные схемы базирования:

а) базирование по трем плоскостям;

б) базирование по плоскости основания и двум технологическим отверстиям.

В нашем случае, подходящим является базирование по плоскости основания и двум технологическим отверстиям.

2) Выбор технологических баз на первой операции технологического процесса.

Использование на операциях обработки резанием основных баз в качестве технологических, а затем в процессе контроля в качестве измерительных означает наиболее полное соблюдение принципа единства баз.

Выберем вариант базирования корпусной детали для основных операций (обработка отверстий и фрезерование торцев), обеспечивающий наибольшую равномерность припусков (рис. 6).

Рисунок 8 — Базирование для основных операций по плоскости основания и двум технологическим отверстиям

— замыкающее звено размерной цепи А. Погрешность базирования будет равна:

где — точность размера, зависящая от базирования детали на операции обработки поверхности основания;

— точность настройки расточной операции. Она составляет

Следовательно необходимо определить точность размера А1, которая будет зависеть от схемы базирования на первой операции.

1 вариант. Принимаем:

· за установочную базу — поверхность разъема корпуса и крышки;

· за направляющую базу — стенку корпуса наибольшей длины;

· в качестве опорной базы — участок короткой стенки корпуса.

Рисунок 9 — Схема базирования корпуса по плоскости разъема и стенкам корпуса При этой схеме базирования размер получается как замыкающее звено размерной цепи Б:

.

С помощью нормативов среднеэкономической точности используемых методов обработки и допусков на размеры заготовки определим численные значения погрешностей.

Размер это габаритный размер корпуса с припуском под обработку плоскости разъема. Для отливки назначаем допуск 4 мм, так как поле допуска симметричное для поверхностей подвергаемых обработке, то для размера — = 2 мм.

Размер является допуском смещения вызванный перекосом стержня. Устанавливают в диаметральном выражении на 1, 2 класса точнее класса размерной точности отливки, по номинальному размеру наиболее тонкой из стенок отливки, формируемых с участием стержня. Примем допуск на смещение для большего отверстия, как имеющего большее отклонение. Тогда поле допуска для номинального размера составит 2 мм.

Зная числовые значения полей допусков размеров составляющих звеньев определим поле допуска размера :

2 вариант — базирование по главным отверстиям корпуса:

· двойная направляющая — главные отверстия под опоры выходного вала;

· двойная опорная база — главное отверстие под опору входного вала;

Рисунок 10 — Схема базирования корпуса по осям главных отверстий Такая схема базирования позволяет связать плоскость основания с плоскостью осей главных отверстий.

Недостаток первого варианта в том, что ось полуотверстия не будет привязана к обработанной плоскости основания, следовательно, при растачивании отверстий неравномерность припуска будет большая.

При втором варианте базирования обработанная плоскость основания привязана к осям полуотверстий, которые расположены в одной плоскости, являющейся плоскостью разъема, следовательно, получаем максимально равномерный припуск на расточку отверстий, а так же равномерный припуск на обработку плоскости разъема.

Допуск на размер от поверхности основания до оси главного отверстия Т = 0,5 мм. Точность фрезерования поверхности основания при базировании на оправки по поверхностям литых отверстий, с учетом деформаций системы СПИЗ возможно обеспечить с допуском Т = 0,7 мм. Следовательно, погрешность мм.

Погрешность размера для второго варианта базирования составит:

Следовательно, параметр представляющий собой поле рассеяния замыкающего звена при первом варианте базирования будет больше, чем при втором варианте.

Однако, для данной программы выпуска второй вариант окажется слишком дорогим. Поэтому из экономических соображений принимаем первый вариант.

3.6 Определение припусков и межпереходных размеров

Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия диаметром 82H8 корпуса. Технологический маршрут обработки состоит из 3 переходов: чернового, чистового и тонкого растачивания. Расчет припуска на обработку приведен в таблице 4.

Расчет минимальных значений межоперационных припусков производится по формуле:

где — высота неровностей профиля, мкм;

— состояние и глубина поверхностного слоя, мкм;

— суммарное значение пространственных отклонений, мкм;

— погрешность установки заготовок, мкм;

— номер выполняемого технологического перехода;

— номер предшествующего технологического перехода.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовок данного типа определится по формуле:

где — отклонения, возникшие из-за коробления;

— отклонения, возникшие в результате смещения отверстия в отливке.

где — удельное коробление отливок.

При литье для отверстия диаметром 82 мм

— диаметр обрабатываемого отверстия;

— длина обрабатываемого отверстия.

Учтем, что суммарные смещения отверстия в отливке относительно наружной ее поверхности представляют геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получаем:

Таким образом, суммарные значения пространственного отклонения заготовки:

Остаточные пространственные отклонения:

где — коэффициент уточнения формы;

После чернового растачивания:

После чистового растачивания:

Погрешность установки при черновом растачивании:

где — погрешность базирования;

— погрешность закрепления.

Погрешность базирования по длине обрабатываемого отверстия:

где — наибольший угол поворота заготовки на штырях.

Погрешность закрепления заготовки принимаем по табличным данным: Тогда погрешность установки при черновом растачивании:

Остаточная погрешность установки:

· при чистовом растачивании ;

· при тонком растачивании ;

Минимальный припуск под растачивание:

· черновое

· чистовое

· тонкое

Графу «Расчетный размер» заполняем, начиная с конечного (чертежного) размера последовательным вычитанием расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

· для чистового растачивания:

· для чернового растачивания:

· для заготовки:

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

Наибольший предельный размер определяем округлением расчетных размеров в сторону уменьшения их значений. Наименьшие предельные размеры определяем вычитанием допусков от наибольших предельных размеров:

Минимальные предельные значения припусков равны разности наибольших предельных размеров, а максимальные значения — соответственно разности наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов.

Общие припуски и определяем, суммируя промежуточные припуски:

Общий номинальный припуск:

Номинальный диаметр заготовки:

Таблица 4 — Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия корпуса под опоры вала 82H8.

Схема припусков и допусков показана на рисунке 11.

Рисунок 11 — Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия 82H8

3.7 Проектирование технологических операций

Расчет режимов резания

Фрезерование торцовых поверхностей

Для первого и второго перехода назначим режимы резания по общемашиностроительным нормативам в зависимости от технических характеристик станка.

Определим элементы режимов резания:

Черновое фрезерование осуществляем за одни проход.

Чистовое фрезерование также осуществляем за одни проход.

Глубину резания назначаем исходя из расчетного максимального припуска, черновая обработка — t = 2.3 мм; чистовая — t = 0.8 мм.

Диаметр фрезы выбираем исходя из ширины фрезерования — [10, с. 313]. Материал пластин [10, с. 318] - для черновой обработки ВК8; чистовой — ВК6.

Типоразмер фрезы, марку ИРМ и геометрические параметры режущей части фрезы окончательно назначаем по таб. 104 [10, с. 272].

Для черновой обработки — торцовая насадная фреза со вставными ножами (по ГОСТ 24 359–80) с пластинами из твердого сплава — D = 125 мм, число зубьем z = 12.

Для чистовой обработки — торцовая насадная мелкозубая фреза со вставными ножами (по ГОСТ 9473–80) с пластинами из ТС — D = 160 мм, число зубьев z = 16.

Подачу на зуб определим по формуле:

где для черновой обработки = 0,34 мм/зуб, а для чистовой обработки = 0,44 мм/зуб; при твердости чугуна НВ = 220 -; марка пластины ВК8 —; марка пластины ВК6 —; отношение фактической ширины фрезерования к нормативной; главный угол в плане —; -; схема крепления пластины —; схема фрезерования симметричная — ;

Определим подачу на зуб для черновой обработки:

Определим подачу на зуб для чистовой обработки:

Скорость и мощность резания определяем с учетом коэффициентов:

Определяем составные элементы:

· для черновой обработки ;

· для чистовой обработки

Назначим поправочные коэффициенты:

при твердости чугуна НВ = 220 —; поверхность с коркой — без корки —; марка пластины ВК8 —; ВК6 —; способ крепления пластины —; главный угол в плане;; отношение ширины фрезерования —;; период стойкости — без охлаждения —; группа обрабатываемости — .

Определим скорость и мощность резания для черновой обработки:

Определим скорость резания для чистовой обработки:

Определим значения частот вращения фрезы по формуле:

· для черновой обработки ;

· для чистовой обработки — ;

Расчетные значения минутной подачи:

· для черновой обработки ;

· для чистовой обработки ;

Сверление 4 крепежных отверстий диаметром 10 мм Станок: вертикально-сверлильный, модель 2Н135; число оборотов 31,5−1600 об/мин; мощность станка 8кВт.

Режущий инструмент; спиральное сверло с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 10 902. Диаметр сверла d = 10 мм. Длина сверла Длина рабочей части Припуск на обработку составляет:

Подача: при сверлении серого чугуна HB>170,

Рассчитаем режимы резания:

Скорость сверления:

Число оборотов:

Крутящий момент:

Осевая сила:

Мощность резания:

Норма времени:

Значения коэффициента и показателей степеней в формуле скорости сверления для серого чугуна HB190 сверла из быстрорежущей стали Р6М5:

при :

Значение периода стойкости сверла: Т = 60 минут.

;

для чугунной отливки нормальной корки

Для материала режущей кромки

Значения коэффициента и показателей степени в формуле крутящего момента при сверлении: ,

Коэффициент чугуна, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости. Тогда:

Значения коэффициента и показателей степени в формуле осевой силы при сверлении:, Тогда:

Мощность резания:

Норма времени:

Растачивание отверстия

Станок: горизонтально-расточной станок; марка 2М615; число оборотов 31,5−1600 об/мин; мощность станка 8 кВт.

Режущий инструмент: токарный расточной резец с углом в плане с пластинами из твердого сплава по ГОСТ 18 882–73. Размеры: b = 16 мм, h = 16 мм.

Припуск на черновую обработку составляет:

Подача: при глубине резания серого чугуна

Скорость резания:

Значения коэффициента и показателей степени в формуле скорости резания серого чугуна HB190 резцом, материал режущей кромки которого ВК6:

Значение периода стойкости резца: Т = 60 минут.

для чугунной отливки нормальной корки

Для материала режущей кромки ВК6 Тогда:

Сила резания:

Значения коэффициента и показателей степени в формуле силы резания при точении серого чугуна НВ190:

Поправочный коэффициент При угле в плане :

При переднем угле :

При угле наклона главного лезвия :

При радиусе при вершине :

Найдем значение поправочного коэффициента:

Определим силу резания:

Мощность резания:

Норма времени:

3.8 Техническое нормирование

Таблица 7 — Технические нормы времени по операциям, мин.

Определим норму штучно-калькуляционного времени для серийного производства [11, с 209]:

где — подготовительно-заключительное время, мин;

— штучное время, мин;

— количество деталей в настроечной партии;

— время на установку и снятие детали, мин;

— время на закрепление и открепление детали, мин;

— время на приемы управления, мин;

— время на измерение детали, мин.

где — основное время, мин;

— вспомогательное время, мин;

— время на обслуживание рабочего места, мин;

— время перерывов на отдых, мин.

где — время на техническое обслуживание рабочего места, мин;

— время на организационное обслуживание, мин.

где — основное время, мин;

— время на смену инструментов и подналадку станка, мин;

— период стойкости при работе одним инструментом, мин.

3.9 Анализ и расчет точности обработки

Анализ и расчет точности обработки выполняют с целью анализа технологических решений по основным переходам, обеспечивающих обработку с заданной точностью; разработки вопросов размерной настройки и поднастройки технологической системы СПИД и т. д. Рассчитаем возможную суммарную погрешность размера 145h11, IT=0,220 мм от поверхности торца корпуса до оси отверстия .

Суммирование элементарных погрешностей обработки проведем по закону квадратного корня по формуле:

заготовка выпуск сборка деталь

где p — коэффициент, определяющий процент риска получения брака при обработке; - коэффициенты, определяющие законы распределения каждой из элементарных погрешностей; - погрешность установки заготовки на станке; - погрешность обработки в результате упругих деформаций под влиянием нестабильности нагрузок; - погрешность наладки технологической системы; - погрешность в результате размерного износа режущего инструмента; - суммарная погрешность обработки в результате температурных деформаций; - суммарная погрешность обработки в результате геометрический погрешностей станка, деформации заготовки под действием различных сил.

Из практики известно, что поскольку соответствующие погрешности подчиняются закону нормального распределения; поскольку распределение соответствует закону равной вероятности; поскольку закон распределения мало известен.

Тогда при p=3, формула расчета суммарной погрешности примет вид:

Определим составляющие суммарной погрешности обработки:

1) Погрешность установки:

.

Погрешность базирования возникает в результате перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установке ее на установочные пальцы.

Наибольший зазор между отверстиями и пальцами:

где — допуск на отверстие; - допуск на диаметр штыря; - минимальный зазор между диаметрами штыря и отверстия.

Наибольший угол поворота заготовки на штырях находится из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от среднего положения к расстоянию между базовыми отверстиями:

Погрешность базирования на длине обрабатываемой поверхности:

Погрешность закрепления рассчитывается по формуле:

где; ;; n = 0.6; m = 0.6; Rz = 40 мкм — параметр шероховатости поверхности основания корпуса редуктора; HB = 220; Q = 3200H — сила действующая по нормали к опоре. Размер опорной поверхности пластины:. Получим:

Погрешность приспособления возникает в результате неточности изготовления приспособления и износа в процессе эксплуатации. В данном случае погрешность приспособления составит

На основании полученных результатов находим:

2) Погрешность обработки определяется по формуле:

Наибольшая и наименьшая податливость системы с размерами рабочей поверхности стола: .

Максимальные и минимальные значения составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера для применения торцовой фрезы:. В результате получим:

3) Погрешность настройки технологической системы для плоских поверхностей определяется по формуле:

где и — коэффициенты, учитывающие отклонение закона распределения элементарных величин и от нормального закона распределения, принимаем (закон равной вероянтноси). Погрешность регулирования режущего инструмента при наладке на размер принимаем для установки взаимозаменяемого режущего инструмента. Погрешность измерения. Получим:

4) Погрешность в результате размерного износа инструмента принимаем допустимый размерный износ фрезы при чистовой обработке .

5) Погрешность обработки в результате геометрических погрешностей станка .

6) Погрешность обработки в результате температурных деформаций назначим по рекомендации [8, с. 116] для обработки лезвийным инструментом. Примем их равными 15% от суммы остальных погрешностей:

Вычислим суммарную погрешность обработки:

Так как, то принятая схема операции обеспечивает заданную точность обработки.

Заключение

В данном курсовом проекте был проведен анализ узла, выявлено служебное назначение, технические условия и требования как самого узла, так и корпусной детали.

Были определены: тип и форма организации производства, такт выпуска, количество рабочих, необходимых для изготовления и сборки узла. Проведен выбор методов достижения точности, благодаря которым выполняются технические условия узла. Также провед анализ технологичности узла и корпуса, где были выявлены их достоинства и недостатки.

В курсовом проекте рассчитаны:

1. Экономичный вариант метода получения исходной заготовки корпуса.

2. Нормы времени на: сборку узла, основные операции, технологические процессы в целом.

3. Припуски и межпереходные размеры для основных операций.

4. Режимы резания, с помощью которых проводится механическая обработка, в результате чего обеспечивается необходимая точность.

Была разработана оптимальная последовательность (маршрутизация) технологических операций изготовления корпуса. Установлены методы, схемы и средства контроля узла и корпусной детали. В конце работы над курсовым проектом проведен анализ и расчет точности обработки, который охватывает погрешности всех параметров и процессов при выполнении операции.

Данная работа дает представление об организации и управлении на производстве, последовательности и механизме проведения технологических процессов, о методах достижения точности. Выявлена суть и значение каждого шага на производстве, при котором достигаются намеченные проекты.

1. Авраменко В. Е. Базирование и базы в машиностроении / В. Е. Авраменко, В. С. Индаков. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. — 96 с.

2. Авраменко В. Е. Технология машиностроения. Расчет припусков и межпереходных размеров / В. Е. Авраменко, Ю. Ю. Терсков. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. — 88 с.

3. Авраменко, В. Проектирование технологических процессов сборки в курсовых и дипломных проектах / В. Авраменко. — Красноярск: КГТУ, 1995. — 83 с.

4. Авраменко В. Е. Основы технологии машиностроения / В. Е. Авраменко, Е. Г. Зеленкова. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. — 96 с.

5. Авраменко, В. Технология машиностроения. Нормирование сборочных операций / В. Авраменко. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. — 48 с.

6. Авраменко В. Е. Технология машиностроения. Расчеты точности обработки / В. Е. Авраменко, В. И. Дьяконов. — Красноярск: КПИ, 1988. — 36 с.

7. Балакшин, Б. Теория и практика технологии машиностроения в 2 книгах / Б. Балакшин. — М.: Машиностроение., 1982. — 367 с.

8. Горбацевич, А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред. — М.: Высшая школа, 1983. — 256 с.

9. Гусев, А. А. Технология машиностроения (спецчасть) / А. А. Гусев, И. М. Колесов. — М.: Машиностроение, 1986. — 480 с.

10. Косилова А. Г. Справочник технолога-машиностроителя в 2х томах / А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков. — М.: Машиностроение, 1973. — 656 с.

11. Редькин, В. Технология машиностроения. Методическое руководство к курсовому проекту / В. Е. Редькин. — Красноярск: КПИ, 1979. — 40 с.

12. Корсаков, В. С. Основы технологии машиностроения / Кован В, М., Корсаков В. С., Косилова А. Г. и др.; Под ред. В. С. Корсакова, — М., Машиностроение, 1977. — 416 с.: ил.

13. Мельникова Г. Н., Вороненко В. П. Проектирование механосборочных цехов; Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов / Под ред. А. М. Дальского — М.: Машиностроение, 1990. — 352 с.: ил.

14. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. — 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. — М.: Машиностроение, 2001. — 912 с.: ил.

15. СТО 4.2−07−2010. Стандарт организации. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности. — Красноярск, 2010. — 47 с.