Курсовая работа: Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни

Курсовая работа: Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИИТЕТ

КАФЕДРА ТМС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к выпускной квалификационной работе по технологии машиностроения на тему:

«Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни»

Автор проекта Васильев С.В.

Специальность 1201 (технология машиностроения)

Обозначение проекта ВКР 2068956-1201-12-02

Группа ТМ-83

Руководитель проекта Гилета В.П.

Новосибирскк 2002г.

Содержание

Раздел 1. Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня

1.1 Введение

1.2 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали

1.2.1 Описание изделия

1.2.2 Материал детали и его свойства

1.2.3 Анализ технологичности детали

1.3 Определение типа производства и формы его организации

1.4 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления

1.5 Разработка маршрута обработки

1.5.1 Маршрут

1.5.2 Сравнение вариантов обработки

1.6 Расчет припусков и технологических размерных цепей

1.6.1 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Æ60к6

1.6.2 Размерные цепи

1.7 Выбор режущего инструмента

1.8 Выбор средств измерения

1.9 Выбор оборудования, приспособлений, мерительного инструмента

1.10 Расчет режимов резания и норм времени

1.11 Расчет технической нормы времени

Раздел 2. Проектирование приспособления для фрезерования шпоночных пазов

2.1 Виды и назначения станочных приспособлений

2.2 Выбор оборудования

2.3 Выбор режущего инструмента

2.4 Расчет режимов и сил резания

2.5 Описание конструкции приспособления

2.6 Описание работы приспособления

2.7 Расчёт силового замыкания

2.8 Расчёт коэффициента запаса

2.9 Расчет пневмокамеры

2.10 Расчет погрешности установки детали в приспособлении

2.11 Расчет растяжения и изгиба прихвата

Раздел 3 Разработка мерительного приспособления для контроля отклонения соосности шеек под подшипники

3.1 Назначение мерительных приспособлений

3.2 Описание конструкции приспособления

3.3 Описание работы приспособления

3.4 Расчет погрешности установки детали в приспособлении

Список использованной литературы

Раздел 1: Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня

1.1 Введение

Отличительной особенностью современного этапа развития машиностроения является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения. Различные разделы математических наук, теоретической механики, физики, химии, материаловедения и многих других наук принимаются в качестве теоретической основы новых направлений технологии машиностроения или используются в качестве аппарата для решения практических технологических вопросов, существенно повышая общий теоретический уровень технологии машиностроения и ее практические возможности. Распространяются применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математическое моделирование процессов механической обработки. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создаются системы автоматизированного проектирования технологических процессов - САПР ТП.

Углубляется разработка проблемы влияния технологии на физико-химическое состояние металла поверхностного слоя обрабатываемых заготовок, его дислокационное строение, размеры кристаллических блоков и на эксплуатационные свойства и надежность деталей машин. Продолжается разработка проблемы технологической наследственности и упрочняющей технологии.

Разрабатываются методы оптимизации технологических процессов по достигаемой точности, производительности и экономичности изготовления при обеспечении высоких эксплуатационных качеств и надежности работы машины. Создаются системы автоматизированного управления ходом технологического процесса с его оптимизацией по всем основным параметрам изготовления и требуемым эксплуатационным качествам.

Развертываются работы по созданию гибких автоматизированных производственных систем на основе использования ЭВМ, автоматизации межоперационного транспорта, робототехники и контроля.

Продолжается совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин и сборки (в особенности в направлениях создания малоотходной технологии, чистовой сборки и автоматизации сборочных работ). Развитие технологии машиностроения на данном этапе должно осуществлять переход к массовому применению высокоэффективных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его основных отраслей.

В данном проекте требуется спроектировать технологический процесс изготовления детали – вал-шестерня, представленного на чертеже.

Основная цель работы – приобретение практических навыков в разработке технологических процессов и в выполнении технологических расчетов.

Исходные данные:

Чертеж вала-шестерни;

Годовая программа выпуска 3700 шт.

1.2 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали.

1.2.1 Описание изделия

Исходные данные: объектом проектирования технологического процесса является деталь вал – шестерня. (см. рабочий чертеж) с годовой программой 3700 шт. Детали типа тел вращения широко распространены в машиностроении.

Валы используют для передачи крутящего момента. Обычно валы установлены в корпусе редукторов, в качестве опор используются шейки валов, на которые устанавливаются подшипники. Шейки валов имеют высокую точность. Крутящий момент передаётся посредством зубчатых колёс закрепленных на валу с помощью шпоночных пазов и шпонок либо выполненных заодно с валом.

Функциональным назначением данной детали является передача крутящего момента от шпоночного паза на конусе 1:10 зубчатому венцу Ø 173,72 мм.

Таким образом, исполнительными (рабочими) поверхностями данной детали являются шпоночный паз R9 и зубчатый венец m = 3.5, z = 47. Основными конструкторскими базами являются шейки Ø 60k6; геометрическая ось которых является основной конструкторской базой, и торцы этих шеек, определяющих положение вала в механизме вдоль оси.

Для выхода резца в местах перепада диаметров выполнены проточки или канавки.

Остальные поверхности, в том числе и торцы вала, являются свободными поверхностями. Все поверхности данной детали являются обрабатываемыми.

Основной технологической базой для деталей типа валы является поверхность центровых отверстий, получаемых на одной из первых операциях .

1.2.2 Материал детали и его свойства

Деталь изготавливается из легированной стали 45Х ГОСТ 4543-81. Это конструкционная сталь, цементируемая, с повышенной прочностью по сравнению с обычной конструкционной сталью.

Эта сталь содержит около 0.45 % углерода, примерно 0.8-1.0 % хрома. А также 0,17-0,37 % кремния и 0,45-0,75% марганца.

Применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной поверхностной твердости и повышенной износоустойчивости: втулки, пальцы, зубчатые колеса, толкатели, валики и т.п.

Таким образом, материал детали вал-шестерня полностью отвечает своему назначению: это крупная деталь с зубчатым венцом, работающим на износ при трении.

Указанный материал предполагает включение в технологический маршрут соответствующих операций химико-термической обработки: улучшение после черновой обработки для снятия возникших остаточных напряжениях, что бы в дальнейшем деталь не повело.

1.2.3 Анализ технологичности детали

С точки зрения механической обработки детали типа вал-шестерня вообще не технологичны, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами.

В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции

Конструкция детали представляет собой ступенчатый вал практически с двухсторонним расположением ступеней. Допускаемое наличие центровых отверстий обеспечивает создание основных технологических баз и выполнение почти всей обработки с соблюдением принципа постоянства баз. Зубчатый венец открытый, допускает обработку на проход.

Требования к точности расположения основных поверхностей заданы относительно оси подшипниковых шеек Ø 60 и не представляют сложности при выполнении.

С точки зрения унификации конструкционных элементов можно отличить, что почти все размеры детали (диаметральные) принадлежат нормальному ряду размеров, почти все фаски имеют унифицированный размер 2x45°. Зубчатый венец имеет стандартный модуль.

1.3 Определение типа производства и формы его организации

вал шестерня обработка фрезерование паз

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К з.о., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.

На данном этапе проектирования нормирование переходов и операций выполняем приближенно.

Основное время:

1. Фрезерно-центровачная:

1.1.Фрезерование торцов:

То = 6l = 6×(50+68)×10-3 = 0,71 мин.

1.2.  Сверление центров:

То = 0,52dl = 0,52×2×4×6 = 0,1 мин.

2. Черновое точение за один проход:

То = 0,17dl = 0,17×(42×30 + 39×5 + 60×233 + 75×50 + 173,72×110)×10-3 = 6,51 мин.

3. Чистовое точение по 8-му квалитету: То= 0,17dl =6,51 мин.

4. Тонкое точение по 6-му квалитету:

То = 0,1dl = 0,1×60×61×10-3 = 0,37 мин.

5. Фрезерование шпоночного паза цилиндрической фрезой:

То = 7ln = 7×103×17×10-3 = 5,77 мин., где n = 17 – число проходов

6. Фрезерование зубьев червячной фрезой:

То = 2,2Dl = 2,2×(173,72×110)×10-3 = 42,04 мин.

7. Зубошлифование:

То = 0,1dl = 0,1×173,72×110×10-3 = 1,92 мин.

8. Шлифование конуса:

То = 0,15dl = 0,15×60×103×10-3 = 0,93 мин.

9. Нарезания наружной резьбы:

То = 19dl = 19×(42×30)×10-3 = 23,94 мин.

Порядок расчета коэффициента закрепления операций заключается в следующем:

1. Штучно-калькуляционное время

где То - основное время, мин; jк - коэффициент, зависящий от типа оборудования и производства.

2. Расчетное количество станков

где N = 3700 - годовая программа, шт.; Тшт-к - штучно-калькуляционьое время, мин; Fд = 4029 - действительный годовой фонд времени, часах; hз.к. - нормативный коэффициент загрузки оборудования (для серийного производства - 0,8).

3. Устанавливаем принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение mр.

4. По каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места:

5. Количества операций, выполняемых на рабочем месте:

6. Подсчитаем суммарное значение для О и Р, определяем коэффициент закрепления операций и тип производства:

Согласно ГОСТ 14.004-74 при данном коэффициенте закрепления операций тип производства мелкосерийное.

Результаты расчета сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

При групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5