Технология изготовления детали 'Вал-шестерня'
Задание на курсовой проект
Курсовой проект содержит текстовую и графическую
части. Объем пояснительной записки - 18 страниц формата А4 печатного текста, а
также чертёж заготовки формата А4. В пояснительную записку входят: общая часть,
технологическая часть. К курсовому проекту прилагается чертёж детали формата
А3.
Введение
Машиностроение является одной из важнейших
отраслей народного хозяйства. Она создает активную часть основных
производственных фондов и тем самым в значительной мере определяет возможности
развития народного хозяйства страны. Развитию и формированию технологии
машиностроения, как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс
машиностроения на протяжении двух последний столетий. В наше время
машиностроение − ведущая отрасль производства. Эффективность производства
и качество выпускаемой продукции во многом зависит от нового оборудования и от
совершенствования технологических процессов. Повышение темпов
научно-технического прогресса вызывает частую смену объектов машиностроительного
производства, что в свою очередь требует от машиностроения создания новых видов
продукции. В условиях рыночной экономики для того, чтобы продукция
машиностроения была конкурентоспособной, необходимо обеспечить ее высокое
качество. Решение этой задачи невозможно без широкого применения вычислительной
техники, станков с ЧПУ, прогрессивной технической оснастки, обеспечивающей
высокую точность и качество обрабатываемых деталей, а также необходимо создать
безопасные условия труда на производстве.
Цель курсовой работы - закрепление и углубление
знаний, полученных при изучении «Основы технологии машиностроения»,
«Автоматизация производственных процессов в машиностроении», а также применение
этих знаний в самостоятельной работе при решении конкретных конструкторских и
технологических задач. Получение заданной детали с наименьшими затратами
материалов, минимальной трудоемкостью, а следовательно себестоимостью;
повышению качества продукции.
Согласно заданию на курсовой проект, необходимо
спроектировать комплексный технологический процесс изготовления детали «Вал».
1. Общая часть
1.1. Служебное назначение и техническая
характеристика заданной детали
Данная деталь - «вал-шестерня». Валы
предназначены для удержания установленных на них элементов (шкивы, зубчатые
колеса и т.д.) и для передачи крутящего момента. В процессе работы вал
испытывает изгиб, кручение, а в отдельных случаях- растяжение и сжатие.
Используется вал-шестерня в редукторах. В данной детали имеются 2 шпоночных
паза В=45ПШ. Шпоночные пазы предназначены для предотвращения проворота
зубчатого колеса и для передачи вращающего момента. На валу-шестерне имеются
две фаски 4*45◦, они используются для упрощения последующего монтажа и
для более плавного захода детали. На данной детали установлено косозубое зубчатое
колесо с такими данными:
модуль нормальный mn=12
число зубьев z=13
степень точности 8-х
угол зацепления £=20◦
угол наклона зубьев: левый
величина сдвига инструмента x*m=5,76
постоянная хорда SC=20,4372
высота до постоянной хорды hC=14,009
Косозубые зубчатые колеса используются для
передачи вращения между валами, на которых они располагаются. Они обладают
рядом преимуществ: имеют большую нагрузочную способность, плавность зацепления
и при работе малошумны. Однако, данные колеса сложны в изготовлении из-за
точности и дополнительной осевой силы.
Также, на валу-шестерне установлены галтели.
Галтель предназначена для уменьшения концентрации напряжений в месте резкого
перехода от меньшего диаметра к большему. Рассмотрим поверхности вала-шестерни:
Общим параметром шероховатости является 12,5.
Соответствующие этой шероховатости поверхности не требуют чистового
обтачивания, предварительного и чистового шлифования.
Поверхности с шероховатостью 0,8 соответствуют 7
квалитету. Они требуют предварительного обтачивания, чистового обтачивания и
однократного шлифования.
- означает
означает
длина означает
.2.Анализ технических требований на изготовление
детали
Исходя из технических требований, указанных к
данной детали мы видим, что необходимо выбрать твердость 262-268 НВ, т.к. после
термообработки улучшение повышается качество стали: твердость и прочность
улучшаются, материал становится более однородным.
Перекос оси паза относительно оси вала не более
0,08 мм и смещение оси паза шпонки относительно оси вала не более 0,22 мм. Эти
величины нельзя превышать, в противном случае на деталь невозможно будет
закрепить зубчатое колесо. Для данной детали мы используем центровые отверстия
типа В с предохранительным конусом.
1.3 Анализ технологичности конструкции детали
«Вал-шестерня» имеет сложную конструкцию, он
вмещает в себе закрытый шпоночный паз, который является нетехнологичным
элементом. Деталь имеет возможность базировки в центрах, для чего в торцевых
поверхностях вала предусмотрены центровые отверстия. Они помогают избежать погрешности
обработки в радиальном направлении и служат для совмещения баз (размерной и
установочной).
Определение действительной жесткости детали:
Длина вала:760мм.
Рассчитаем средний диаметр:
Значит, мы не используем люнеты, так
как вал имеет достаточную жесткость.
Конструкция данной детали
обеспечивает удобство использования измерительного и режущего инструмента.
.4 Определение типа и организационной
формы производства.
Мы выбираем среднесерийное производство.
Среднесерийное производство характеризуется средним объемом выпуска деталей,
изготавливаемых в течении определенного времени. Т.к. «вал-шестерня» имеет
массу 135 кг., то количество деталей одного наименования, обрабатываемых в год
составляет 100-300 штук.
заготовка деталь маршрут конструкция
2. Технологическая часть
.1 Выбор и обоснование вида заготовки и метода
ее получения
Чертежом предусмотрено изготовление детали с
конструкционной стали 40Х ГОСТ 4543-71.
Назначение стали 40Х: оси, валы, вал-шестерни,
плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки,
рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали
повышенной прочности.
На первой стадии выбора заготовки для заданной
детали следует предварительный выбор 2-х или более приемлемых способов
изготовления заготовки для заданных деталей. Для нашей детали «вал-шестерня» мы
выбираем 2 способа получения заготовок: штамповка на молотах и периодический
продольный прокат.
Рассмотрим 1 способ, штамповка на молотах.
Вычислим коэффициент использования металла:
Объем детали:
=6321124,45 мм3=10053172,4
мм3=6321124,45 мм3
Масса заготовки:
значит, коэффициент пребывает в
пределах нормы
Рассчитаем себестоимость заготовки:
Где Сi - базовая стоимость 1 т
металла, грн;
- коэффициенты, которые зависят от
класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства
заготовок;- масса заготовки, кг;- масса детали, кг;отх - стоимость одной тонны
стружки, грн.
Рассмотрим второй способ получения
заготовки - периодический продольный прокат: Объем детали:
Масса заготовки:
Коэффициент использования металла:
Рассчитаем себестоимость заготовки:
Затраты на материал:
Затраты на механическую обработку:
Следовательно, мы выбираем способ
получения заготовки штамповку на молотах, так как он является более
экономичным.
Ниже приведен эскиз заготовки.
Рис. 2.1 Эскиз заготовки
2.2 Выбор методов обработки поверхностей детали
В данном пункте мы назначаем методы обработки с
учетом габаритных размеров, характера и точности исходной заготовки, свойств
материала и других факторов.
Методы обработки выбираются для всех
поверхностей детали, начиная с самой точной и кончая самой неточной.
Табл.2.2 Методы обработки поверхностей
№пп
|
Наименование
или обозначение поверхностей
|
Квалитет
точности
|
Шероховатость,
Ra мкм
|
номер
|
Метод
получения
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1 Поверхность 180Т=0,816
,3
,6
,80
Заготовка
Точение предварительное
Точение окончательное
2 Поверхность 193+0,3=3,216
,3
,2
1,60
1 2 3 4Заготовка Точение предварительное Зубофрезерование предварительное
Зубофрезерование окончательное Зубошлифование однократное
|
|
|
|
|
3 Поверхность 180Пр=0,816
,3
,6
,80
Заготовка
Точение предварительное
Точение окончательное
Фрезерование
чистовое
|
|
|
|
|
|
4
|
Шпоночные
пазы В=45ПШ
|
16
10
|
50
12,5
|
0
1
|
Заготовка
Фрезерование однократное
|
.3 Определение величин припусков на обработку
заготовки
В данном разделе мы устанавливаем оптимальные
величины припусков на обрабатываемые поверхности заданной детали, исходя из
требований чертежа, а также определяем основные размеры заготовки и
устанавливаем допускаемые отклонения размеров.
Припуски на механическую обработку определяются
табличным методом на все поверхности заданной детали по нормативным данным,
приведенным в справочной литературе /1, 2, 5, 12/. Результаты должны
представлены в виде сводной таблицы припусков на обработку (табл. 2.4).
Табл.2.3. Сводная таблица припусков на обработку
заготовки
№пп
|
Наименование
поверхности и методов обработки
|
Расчетные
величины
|
|
|
Припуск,
мм
|
Получаемый
размер, мм
|
Отклонение,
мм
|
1 Поверхность
Шлифование окончательное
Шлифование предварительное
Точение окончательное
Точение предварительное
Заготовка
*0,24
*0,4
*0,8
*2,66
*4,1
,48
,08
,4
+0,63
2 Поверхность 193
Точение чистовое
Точение предварительное
Заготовка
*0,8
*3,3
*4,1
,6
,2
3 Поверхность
Шлифование окончательное
Шлифование предварительное
Точение окончательное
Точение предварительное
Заготовка
*0,24
*0,4
*0,8
*2,66
*4,1
,48
,08
,2
,4
+123
2.4 Разработка технологического маршрута
изготовления детали
В данном подразделе представлен технологический
маршрут изготовления детали Технологический маршрут изготовления детали
показывает содержание и последовательность технологических операций с их
обоснованием. В него также включено технологическое оборудование, режущий,
вспомогательный инструменты и средства технологического контроля.
Табл.2.4. Технологический маршрут изготовления
детали
Операция
|
Содержание
или наименование операции
|
Станок,
оборудование
|
Приспособления
|
База
|
005
|
Фрезерно-центровальная:
1)Фрезеровать торцы в размер 760 мм 2)Сверлить центровые отверстия тип В,
Lсум = 37мм
|
полуавтомат
<https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&cad=rja&ved=0CFMQFjAI&url=http%3A%2F%2Fwww.ua.all.biz%2Fwarehouses%2Findex.php%3Ffuseaction%3Dwh_all.showPrice%26wh_pd_id%3D59707&ei=5HivUurYLMjV4wS-hYCgCA&usg=AFQjCNGz4B3H4BnOfzFP7gXZUbEnBFnkDQ&sig2=vucvn_GGg-D534B1EaoVqw&bvm=bv.57967247,d.bGE>
фрезерно-центровальный 2982Машинные тиски, торцевые фрезы Ø200мм,
z=13; центровальные сверла, типа В Ø42,5мм.
|
Цилиндричиские
поверхности Ø180m7
|
|
010
|
Токарная
предварительная: 1)Точить поверхность Ø196,4
до Ø188,2
выдержав размер L=224 мм 2) Точить поверхность Ø201,2
до Ø194,6
выдержав размер L = 312 мм Переустановить деталь. 3) Точить поверхность Ø196,4
до Ø188,2
выдержав размер L = 224 мм
|
Токарно-винторезный
16 К20Ф3
|
2-х
кулачковый поводковый патрон; центра - плавающий и жёсткий; резец проходной
отогнутый правый Т5К10; резец расточной (правый, левый) Т5К10;
штангенциркуль, глубиномер, калибр пробка.
|
Цилиндрические
поверхности Ø180m7.
|
015
|
Токарная
окончательная: 1) Точить поверхность Ø188,2
до Ø182,08
выдержав размер L=224 мм Переустановить деталь. 2) Точить поверхность Ø194,6
до Ø193
выдержав размер L = 312 мм 3) Точить поверхность Ø188,2
до Ø182,08
выдержав размер L = 224 мм
|
Токарно-винторезный
16 К20Ф3
|
2-х
кулачковый поводковый патрон; центра - плавающий и жёсткий; резец проходной
отогнутый правый Т5К10; штангенциркуль.
|
Цилиндрические
поверхности Ø180m7
|
20
|
Зубофрезерная
: Фрезеровать зубья Ø193
на длину 312 мм
|
Зубофрезерный
горизонтальный станок 5В375Ф2
|
Фреза
червячная, тип 1,, Р6М5;
|
Цилиндрическая
поверхность Ø180m7
|
25
|
Шпоночнофрезерная
Фрезеровать шпоночный пазs глубиной h=45мм, выдержав размер L = 125мм
|
|
Фреза
шпоночная, тип 1, dxL = 10x63, Р6М5; глубиномер;
|
Цилиндрическая
поверхность Ø193
|
30
|
Круглошлифовальная
предварительная: 1) Шлифовать поверхность Ø182,08до
Ø180,48мм
выдержав размер L=224 мм 2) Шлифовать поверхность Ø182,08до
Ø180,48мм
выдержав размер L = 88 мм
|
Круглошлифовальний
станок 3М151Ф2
|
Шлифовальный
круг типа ПП, 600х63х305мм.
|
Центровые
отверстия
|
35
|
Круглошлифовальная
окончательная: 1) Шлифовать поверхность Ø182,08до
Ø180,48мм
выдержав размер L=224 мм 2) Шлифовать поверхность Ø182,08до
Ø180,48мм
выдержав размер L = 88 мм
|
Круглошлифовальний
станок 3М151Ф2
|
Шлифовальный
круг типа ПП, 600х63х305мм,
|
40
|
Зубошлифовальная
однократная: Шлифовать поверхность Ø193, выдержав
размер L= 312 мм
|
Зубошлифовальный
полуавтомат ВСН-840 CNC25
|
Червячный
абразивный круг 300мм
|
Центровые
отверстия
|
45
|
Моечная
Промыть деталь
|
Моечная
машина
|
|
|
50
|
Контрольная
Контроль ОТК
|
|
Стол
О10905-86ТК Гост
|
|
.5 Расчёт припусков и предельных размеров по
технологическим переходам на обработку поверхности
В данном подразделе выполнен расчёт припусков и предельных
размеров по технологическим переходам на обработку самой точной поверхности,
которой является поверхность Ø180m6.
Технологический маршрут обработки отверстия Æ180m6
мм состоит из следующих технологических операций: предварительного и
окончательного точения, предварительного и окончательного шлифования.
Данные по ходу расчёта заносим в таблицу 2.6
Значение Rz и T, характеризующее качество
поверхности штампованных заготовок, составляет Rz=300 мкм, Т=300 мкм.
Суммарное значение пространственных отклонений
для заготовки данного типа определяем по формуле
где -
отклонение смещения;
- отклонение
эксцентриситета.
где -
отклонения в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно. в
нашем случае равно 1.
На основании записанных в таблице 2.6 данных
производим расчёт минимальных значений межоперационных припусков по формуле:
Минимальные припуски под точение:
предварительное
окончательное
Таким же способом рассчитываем и на остальные
технологические операции. Графа расчётный размер dp заполняется начиная с
конечного размера путем последовательного прибавления расчётного минимального
припуска каждого технологического перехода:
Минимальные предельные размеры dmin получаем с
учётом округления расчётных размеров dp до такого же количества знаков после
запятой, как и в допуске δ (допуск
рассматривать в мм).
Максимальные предельные размеры dmax получаем
путём прибавления допуска δ к
минимальным предельным размерам dmin.
Минимальные предельные значения припусков равны
разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего
переходов, а максимальные значения -
соответственно разности наименьших предельных размеров.
Тогда для предварительного точения:
Таким же образом выполняем расчеты и для других
операций.
Табл.2.5 Расчет припусков и предельных размеров
по технологическим переходам
Технол.переходы поверхностиЭлементы
припускаРасчет припус.Расчет.
размерДопускПредельный
размерПред.знач.
припусков
|
|
|
|
|
|
|
|
Т
Р
|
|
|
|
|
|
|
|
Заготовка
|
300
|
300
|
1820
|
|
185,26
|
2900
|
185,13
|
188.16
|
|
|
Обтачивание
Предварительное Окончательное
|
50
30
|
50
30
|
109
73
|
2*2420
2*209
|
180,82
180,4
|
1150
460
|
180,8
180,4
|
181,97
180,86
|
4500
400
|
6190
1110
|
Шлифование
Предварительное Окончательное
|
10
5
|
20
15
|
2*133
2*66
|
180,13
180
|
115
46
|
180,2
180
|
180,23
180,04
|
200
200
|
630
190
|
Схема графического расположения
припусков и допусков на обработку поверхности
Вывод
Данный курсовой проект позволил на практике
закрепить и углубить знания, полученные в в процессе обучения на специальности
7.090202 - «Технология машиностроения». В процессе курсового проектирования
выполнялась комплексная инженерно-техническая задача, для последовательного и
правильного решения которой потребовалось применять на практике сведения из
общенаучных, общетехнических и специальных дисциплин, работать с литературой,
пользоваться ГОСТами, каталогами и другой справочной литературой.
Список использованной литературы
1. Косилова
А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в
машиностроении: Справочник.- М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.
.
Курсовое проектирование по технологии машиностроения: /Под ред.А.Ф.
Горбацевича. - Минск: Вышэйш. шк., 1983. - 256 с
. Методические
указания к разделу курсового и дипломного проектов по специальности0501
«Перерасчет размеров и допусков при смене технологических баз» /Сост.: Р. О.
Шамей, Е.И.Иванов . - Жданов; ПГТУ, 1986. - 12 с.
. Методические
указания к разделу курсового и дипломного проектов по специальности 0501 «Выбор
и обоснование метода получения заготовки» /Сост.; Е.И.Иванов, Р. О. Шамей. -
Мариуполь: ПГТУ, 1986. - 20 с.
. Методические
указания к выполнению контрольных заданий и практических занятий по курсу
«Технология машиностроения (для студентов специальностей 1201,1202) /Сост.
И.М.Левин, - Мариуполь: ПГТУ, 1992. - 58 с.
. Общемашиностроительные
нормативы режимов резания для технического нормирования на металлорежущих
станках: В 2 ч. - М.: Машиностроение, 1974. - 425 с.
. Методические
указания к выполнению раздела курсового проекта и практических занятий по курсу
«Технология машиностроения» (для студентов специальностей 1201, 1202) Сост.:
И.М.Левин, А. А. Андилахай, - Мариуполь; ПГУ, 1990. - 48 с.
. Общемашиностроительные
нормативы времени и режимов резания на работы, выполняемые на металлорежущих
станках с программным управлением. -М: Экономика, 1980, 208 с.
. Проектирование
технологических процессов механической обработки / Под ред. В.В. Бабука. -
Минск: Вышэйш. шк., 1987.- 256 с.
. Режимы
резания металлов: Справочник /Под ред. Ю. В. Барановского. М.: Машиностроение,
1972. - 407 с.
. Руденко
П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении. - Киев: Вища
шк., 1985. - 256 с.
. Справочник
технолога-машиностроителя: В 2 т. /Под. Ред. А. Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова.
- М.: Машиностроение, 1986. - 360 с.
. Руденко
П.А. Проектирование заготовок в машиностроении. - Киев: Вищ. Шк. , 1991. - 247
с.
. Справочник
технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К.
Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.