Процесс изготовления вала-шестерни
Аннотация
Целью курсового проекта является применение теоретических знаний для
решения практических инженерно-технических задач по проектированию
технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий в условиях
современного производства. В данном курсовом проекте рассматривается процесс
изготовления вала-шестерни быстроходного.
В процессе разработки технологии изготовления детали решаются следующие
вопросы: выбор способа получения заготовки, металлорежущего оборудования,
режущего и измерительного инструментов; назначение припусков на обработку,
режимов резания и норм времени; проектирование оригинального и
модифицированного станочного или сборочного приспособления.
Страниц
20 , таблиц 4, приложений 1.
The summary
purpose of the course project is the application of
theoretical knowledge for the decision of practical nonproduction tasks on
designing technological processes of manufacturing of details and assembly of
products in conditions of modern manufacture. In the given course project the
process of manufacturing the val.development of technology of manufacturing of
a detail the following questions are decided: a choice of a way of reception of
preparation. Cutting metal of the equipment; cutting and measuring too's;
purpose on processing, modes of cutting and norms of time; designing original
and modified machine tool or assembly adaptation.20, table 4, application 1.
Введение
Научно технический прогресс в машиностроении в значительной степени
определяем развитие и совершенствование всего народного хозяйства.
Важнейшими условиями ускорения научно - технического прогресса являются
рост производительности труда, повышение эффективности общественного
производства и улучшение качества продукции.
Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при
этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и
экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства её конструкции,
но и от технологии производства. Применение прогрессивных
высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и
качество поверхности детали машины в целом, эффективное использование станков с
программным управлением, электронно-вычислительной и другой новой техники,
применение прогрессивных форм организации и экономики производственных
процессов - всё это направлено на решение главных задач повышение эффективности
производства и качества продукции.
Повышение энерговооруженности горных машин, комплексов и агрегатов, их
производительность, надежности, темпов проведения выработок, автоматизация
технологических процессов невозможны без создания и применения
высокоэффективных горных инструментов, поскольку они непосредственно определяют
характер взаимодействия машин с забоем.
Горные инструменты должны удовлетворять жестким и во многом
противоречивым требованиям: обладать высокой надежностью (прочностью и
износостойкостью), обеспечивать разрешение пород с минимальными затратами
энергии, обладать малой материалоемкостью, высокой технологичностью в
изготовлении и эксплуатации. В связи с этим ускорение прогресса горных
инструментов возможно только на основе системного подхода: создания научных
методов расчета прочности, износостойкости, ресурса инструмента, а также выбора
их геометрических параметров и материалов для изготовления.
.
Исходная информация для разработки курсового проекта
.1 Служебное назначение и техническая характеристика детали
Описание
изделия
Зубчатое колесо или шестерня - основная деталь зубчатой передачи в виде
диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в
зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое
зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй, а большое -
колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестернями. Зубчатые колёса
обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования
вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому
вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого
момент снимается - ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий
момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения
скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением,
увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой
скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение - механическая мощность -
останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального
случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для
реальных устройств.
Исходные данные к проекту:
- изготавливаемая деталь - зубчатое колесо;
- годовая программа выпуска - 700 шт.;
- материал детали - СЧ 20.
В данном курсовом проекте разрабатывается технологический процесс изготовления
цилиндрического прямозубого зубчатого колеса.
Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья
расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён
параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны
располагаться строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость,
но, в то же время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и
шевронных.
Таблица 1
Химический состав в % материала СЧ20
ГОСТ
1412 <#"810638.files/image001.gif">
где
а - периодичность запуска в днях (по рекомендациям - 24).
мин.
2.
Разработка технологического процесса обработки детали
Зубчатые колеса изготавливаются штамповкой, ковкой и прокатом.
Штамповка - это способ обработки металлов давлением, при котором объем
металла, нагретый до температуры ковки, принудительно распределяется по полости
штампа с целью получения изделия определенной конфигурации.
Такой способ заготовительного производства позволяет получать заготовки
(штампованные поковки) сложной конфигурации с незначительными припусками на
механическую обработку и с заранее заданными механическими свойствами.
В зависимости от применяемого деформирующего оборудования, горячая
объемная штамповка может осуществляться на штамповочных молотах, кривошипных,
гидравлических и фрикционных прессах, горизонтально-ковочных машинах.
Существует ГОСТ 7505-89, регламентирующий порядок конструирования штампованных
поковок.
В зависимости от типа штампа и его особенностей, штамповка подразделяется
на штамповку в открытых (с заусенцем) и закрытых штампах и штамповку
выдавливанием.
Штамповка в открытых штампах сопровождается образованием необходимого
заусенца (облоя). При этом масса исходной заготовки больше массы получаемой в
полости штампа поковки на величину заусенца, который образуется на самой
последней стадии штамповки.
После штамповки заусенец обрезается в специальном обрезном ручье штампа.
Открытые штампы имеют следующие преимущества: не нужна точная дозировка металла
исходной заготовки, можно применять обычный нагрев, можно получать поковки
сложной конфигурации, относительно большой ресурс штампа (по сравнению со
штамповкой в закрытом штампе). К недостаткам способа можно отнести большой
отход металла на заусенец, большие припуски на механическую обработку.
Штамповка в закрытых штампах не предусматривает образования специального
заусенца. Образующийся небольшой заусенец, затекающий в компенсатор штампа,
является следствием неточной дозировки исходного металла.
Необходимость точной дозировки металла сдерживает широкое промышленное
использование такого метода штамповки. Однако несомненным его преимуществом
является экономия металла. Именно поэтому этот способ штамповки нередко
называют точной безотходной штамповкой.
Форма поковки может быть простой и сложной. Поковки простой формы даже из
предварительной заготовки (проката круглого или квадратного сечений) можно
получить в одной полости (ручье) штампа. Такая штамповка носит название
одноручьевой.
Если форма заготовки значительно отличается от конфигурации поковки, то
требуется последовательно приближать конфигурацию в специальных, дополнительных
полостях (ручьях) штампа. В этом случае штамповка будет называться
многоручьевой. Многоручьевая штамповка менее эффективна, поэтому для повышения
производительности и снижения стоимости изготовления сложных поковок применяют
предварительное фасонирование заготовки, например, на горизонтально-ковочных
машинах, ковочных вальцах и т.д.
Ковка - обработка металла, находящегося в пластическом состояние под
действием бойков молота (динамическое воздействие) или пресса (статическое
воздействие) с использованием при надобности подкладного инструмента. Изделие,
получаемое ковкой, называют поковкой.
Поковки могут иметь самую разнообразную форму и массу от нескольких
граммов до 350 т. и более. Большие поковки получают непосредственно из слитков,
поковки средних и малых размеров - из прокатных заготовок.
Ковку применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Заготовку куют между нижним (неподвижным) и верхним (подвижным) бойками молота
и пресса. Контактирующие с заготовкой поверхности бойков и подкладных
инструментов определяют направление деформации (течение) металла заготовки. При
ковке используются подкладные инструменты такие как: топор, раскатка, обжимка.
При ковке выполняется протяжка, осадка, гибка, пробивание или прошивание
отверстий, выглаживание, рубка.
При протяжке длина заготовки увеличивается за счёт уменьшения её
поперечного. Вначале куют на квадрат, что даёт наибольшую скорость деформации,
после чего (если нужно) скругляют заготовку или формуют. Для протяжки заготовку
кладут поперёк бойков, передвигая её кантуя на 90 градусов после каждого
обжатия.
Для гибки нужен местный нагрев заготовки; для получения одинакового
сечения по длине заготовки и в месте изгиба предварительно делают высадку. Для
гибки заготовку зажимают между бойками молота. Для прошивания отверстий
прошивень вбивают в заготовку приблизительно до половины её толщины, затем
заготовку переворачивают и пробивают отверстие насквозь; расширяют и
выравнивают отверстие с помощью бочкообразной оправки.
Для выглаживания крупных поковок производят лёгкие удары бойка молота,
мелкие поковки выглаживают гладилками. Из ковочных молотов наибольшее
распространение имеют пневматические и паровоздушные молоты.
Прокат - один из самых распространённых видов обработки металлов
давлением.
Заключается в обжатии металла между двумя вращающимися в разные стороны
валками. Силами трения заготовка затягивается в зазор между валками и
обжимается по толщине. После прокатки увеличивается длина (происходит
удлинение) и ширина (происходит уширение).
Прокаткой получают прокат различного назначения. Если температура
прокатки выше температуры рекристаллизации, то прокатку называют горячей. Если
температура прокатки ниже температуры рекристаллизации, то прокатку называют
холодной.
Горячий прокат получают путём нагревания металла для повышения его
пластичности, а холодный прокат получается в том случае, когда пластичность
металла достаточна и без нагрева (например, у мягких марок стали).
Длина прокатных станов зависит от объёмов производства проката, от
свойств полученной прокатанной стали и может быть очень большой. Например,
протяжённость прокатного стана-2000 на комбинате "Северсталь" в
Череповце несколько сотен метров. Часто на прокатном стане наряду с основной
функцией проката совмещаются и дополнительные: резка металла на части,
маркировка или клеймение, сматывание в рулоны, упаковка и другие.
Так как деталь изготовлена из материала СЧ20, мы будем изготовлять её
литьём.
94,82
Сз
= 2,97 * 32 - 1,21 * 7,4 + 0,417 * 11,02 * ( 1 + 0,9 ) = 94,82
где:
М - масса исходного материала на одну заготовку, См - стоимость материала за
килограмм, Мо - масса отходов материала, Со - стоимость отходов за килограмм,
Средняя часовая заработная плата рабочего, Тш.к. - штучно-калькуляционное время
черновой обработки, Сц - цеховые накладные расходы (80-100%).
3.
Технологические расчеты
.1 Расчет припусков и точности обработки
Припуски и допуски на механическую обработку назначим по справочным
данным (Материаловедение: Методические указания к курсовому проекту
/Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).
Сост.: В.И. Болобов, С.Ю. Кувшинкин, С.Л. Иванов, Ю.П. Бойцов, А.Я. Бурак СПб,
2010, 32 с.).
Припуском называется предусмотренное ГОСТ превышение размеров поковок по
сравнению с номинальными размерами готовой детали или ободранной заготовки,
обеспечивающее после обработки резанием требуемые конфигурацию, размеры и
качество поверхности. Ободранная заготовка - это заготовка, подвергнутая в
процессе изготовления предварительной механической обработке.
Напуском называется увеличение припуска (сверх выбранного по ГОСТ) с
целью упрощения конфигурации поковки из-за невозможности или нерентабельности
ее изготовления по контуру готовой детали.
Припуски на механическую обработку для стальных отливок
Таблица 3
|
Наибольший габаритный
размер детали, мм
|
Положение поверхности при
заливке
|
Номинальный размер, мм
|
|
|
до 120
|
121-260
|
261-500
|
501-800
|
801-1250
|
1251-2000
|
|
II класс точности
|
Верх Низ, бок
|
4 4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
121-260
|
Верх Низ, бок
|
5 4
|
6 4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
261-500
|
Верх Низ, бок
|
6 5
|
7 5
|
7 6
|
-
|
-
|
-
|
|
501-800
|
Верх Низ, бок
|
7 5
|
8 6
|
9 6
|
10 7
|
-
|
-
|
|
801-1250
|
Верх Низ, бок
|
8 6
|
9 7
|
10 7
|
10 8
|
11 8
|
-
|
|
1251-2000
|
Верх Низ, бок
|
9 7
|
10 7
|
10 8
|
11 8
|
12 9
|
13 9
|
Линейная усадка литейных сплавов
Таблица 4
|
Сплав
|
Линейная усадка, %
|
|
мелкое литье
|
среднее литье
|
крупное литье
|
|
Серый чугун
|
0,8 - 1,2
|
0,6 - 1,0
|
0,4 - 0,8
|
|
Сталь
|
1,8 - 2,2
|
1,6 - 2,2
|
1,4 - 1,8
|
|
Бронза, латунь
|
1,6 - 2,0
|
1,5 - 1,9
|
1,4 - 1,8
|
|
Алюминиевые и магниевые
сплавы
|
1,0 - 1,5
|
0,8 - 1,4
|
1,8 - 2,3
Припуски: 3,5 и 4.5 мм
Усадка: 0,4% - 0,8%
3.2 Определение массы и размеров исходной заготовки
Объем заготовки: Vзаг =
0,0004183 м3
Плотность: р = 7100 кг/м3 (т.к материал СЧ20)
Масса заготовки: mзаг =
Vзаг * р = 0,0004183 * 7100 = 2,97 кг
3.3 Определение режимов нагрева и охлаждения
Термическую обработку будем применять в следующей последовательности:
) Нормализация
Черновая обработка
) Нормализация
Чистовая обработка
) Зубофрезерная операция
Установка ТВЧ. Закалка забьев
Нормализация.
Нормализации подвергают отливки простой формы и небольших сечений.
Нормализация проводится при 850-900°С с выдержкой 1-3 часа и последующим
охлаждением отливок на воздухе. При таком нагреве часть углерода-графита
растворяется в аустените; после охлаждения на воздухе металлическая основа
получает структуру трооститовидного перлита с более высокой твёрдостью и лучшей
сопротивляемостью износу. Для серого чугуна нормализацию применяют сравнительно
редко, более широко применяют закалку с отпуском.
Закалка.
Повысить прочность серого чугуна можно его закалкой. Она производится с
нагревом до 850-900°С и охлаждением в воде. Закалке можно подвергать как
перлитные, так и ферритные чугуны. Твердость чугуна после закалки достигает НВ
450-500. В структуре закаленного чугуна имеются мартенсит со значительным
количеством остаточного аустенита и выделения графита. Эффективным методом
повышения прочности и износоустойчивости серого чугуна является изотермическая
закалка, которая производится аналогично закалке стали.
4.
Проектирование специальной оснастки для изготовления шпоночных пазов
шестерня деталь технологический обработка
В качестве специальной оснастки для изготовления шпоночных пазов
изготовим следующее приспособление:
Приспособление нужного диаметра одевается на торец зубчатого колеса,
после чего заготовка крепится на протяжном станке. Положение оси инструмента
отвечает положению оси шпоночного паза в детали. Зубчатое колесо закрепляется
неподвижно в приспособлении. Один торец упирается в дно приспособления, в
котором сделано отверстия для прохода инструмента. Один из зубьев крепиться в
пазе, что позволяет лишить нашу заготовку вращения, а так же упрощает
изготовление шпоночного паза. Это позволяет достичь большей точности в
изготовлении и уменьшает затрачиваемое время на изготовление шпоночного паза.
Чертеж спроектированного кондуктора присутствует в приложении.
Заключение
В ходе выполнения данного курсового проекта была разработана технология
изготовления ступенчатого вала-шестерни, спроектирована специальная оснастка
для этой детали, повышающая производительность всего производства. Также были
выполнены чертежи конечной детали и приспособления, отвечающие требованиям
ЕСКД.
Список используемой литературы
1. Материаловедение:
Методические указания к курсовому проекту /Санкт-Петербургский государственный
горный институт (технический университет). Сост.: В.И. Болобов, С.Ю. Кувшинкин,
С.Л. Иванов, Ю.П. Бойцов, А.Я. Бурак СПб, 2010, 32 с.
2. Справочник
технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.:
Машиностроение, 1984.
. Общемашиностроительные
нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих
станках. М.: Машиностроение, 1974.
. Обработка
металлов резанием: Справочник технолога / Под ред. Манахова М.: Машиностроение
1974.
5. Ю.
П. Бойцов, С. Л. Иванов. Методические указания к курсовому проектированию: Материаловедение.
СПб, 2000.
Похожие работы на - Процесс изготовления вала-шестерни
|