Московский Государственный Технический Университет
им. Н.Э. Баумана
Калужский филиал
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине: Основы технологии машиностроения
на тему:
Разработка маршрутной технологии изготовления вала-шестерни
Калуга, 2008 г.
Содержание
Введение
1. Расчет годовой программы запуска и определение типа производства табличным методом
2. Анализ технических условий на изготовление детали
3. Анализ технологичности конструкции детали
4. Определение метода и способа получения заготовки
5. Расчет припусков на механическую обработку табличным методом
6. Расчет припусков на механическую обработку расчетно-аналитическим методом
7. Разработка маршрутной технологии механической обработки детали
8. Разработка операционной технологии механической обработки детали
9. Теоретические схемы базирования
10. Проектирование контрольных операций
11. Разработка технологической схемы сборки узла
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
В данном курсовом проекте в качестве узла представлен фрагмент червячно-цилиндрического редуктора.
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 крутящего 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.
Типы редукторов:
· цилиндрический редуктор;
· конический редуктор;
· червячный редуктор;
· планетарный редуктор;
· комбинированный редуктор (редуктор с различными комбинациями типов передач).
Цилиндрическая передача применяется для передачи вращательного движения между параллельными или соосными валами. Такие передачи обладают высоким КПД (0,94…0,98 в одной ступени) и значительной долговечностью.
Червячные передачи – это передачи зацеплением с непосредственным контактом витков червяка и зубьев червячного колеса. Червяк – это винт с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой. Червячное колесо является косозубым зубчатым колесо с зубьями особой дуговой формы. Такая форма зубьев обеспечивает увеличение их длины и прочности зубьев на изгиб. Червячная передача используется для передачи движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных передач является возможность получить большое передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах). Данные передачи обладают высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.
1. Расчет годовой программы запуска и определение типа производства табличным методом
Заданная годовая программа выпуска деталей составляет  .
Годовая программа запуска деталей в производство рассчитывается по следующей формуле:
 , где
 – коэффициент, характеризующий технологический брак (4…5% от годовой программы выпуска);
 – коэффициент незавершенного производства (2…3% от годовой программы выпуска);
 ;
Принимаем  .
Расчетный такт производства:
 , где
 – расчетный фонд работы в часах при двухсменном режиме работы (принимаем  );
 .
Действительный такт производства:
 , где
 – коэффициент загрузки оборудования ( );
 .
Тип производства определяется по следующей таблице:
| Тип производства |
Годовая программа выпуска  |
тяжелые,  |
средние,  |
легкие,  |
| Единичное |
до 5 |
до 10 |
до 100 |
| Мелкосерийное |
5…100 |
10…200 |
100…500 |
| Серийное |
100…300 |
200…500 |
500…5000 |
| Крупносерийное |
300…1000 |
500…5000 |
5000…50000 |
| Массовое |
>1000 |
>5000 |
>50000 |
По таблице данной годовой программе выпуска и массе детали соответствует крупносерийный тип производства. Данный тип производства имеет следующие характеристики:
· большая годовая программа выпуска изделий;
· узкая номенклатура выпускаемых изделий;
· заготовки имеют как можно меньшие припуски на обработку;
· для механической обработки используется 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.
2. Анализ технических условий на изготовление детали
В технических условиях на изготовление детали требуется повысить твердость поверхности детали с помощью улучшения до НВ 250.
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 ее, по крайней мере, выше температуры  , 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. Его образование требует быстрого охлаждения с температуры закалки (например, охлаждение в воде). Высокий отпуск проводят при температуре  . Структурные изменения при таких температурах заключаются в укрупнении частиц цементита, в результате чего образуется феррито-цементитная смесь, называемая сорбитом отпуска. Твердость стали после высокого отпуска снижается, однако уровень прочности при этом еще достаточно высок. В то же время обеспечивается повышенная пластичность и особенно ударная вязкость, практически полностью снимаются внутренние напряжения, возникшие при закалке. Таким образом, высокий отпуск на сорбит обеспечивает наилучший комплекс механических свойств, позволяющий применять данный вид отпуска для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок. Такой же отпуск рекомендуется для деталей машин из легированных сталей, работающих при повышенных температурах.
Что касается места упрочняющей обработки в технологическом процессе, то она должна проводить перед финишной обработкой заготовки, т.к. проведение термической обработки раньше усложнит механическую обработку (приведет к быстрому износу инструмента). Проводить же термическую обработку после финишной обработки нецелесообразно, т.к. термическая обработка может привести к короблению детали. Следовательно, наиболее целесообразным является проведение термической обработки между чистовой и финишной обработкой.
Неуказанная шероховатость составляет  , следовательно, чтобы получить такую шероховатость необходимо провести черновую и чистовую обработку данных поверхностей. Неуказанные предельные отклонения размеров заданы по 14 квалитету, что можно согласовать с данной шероховатостью.
Также необходимо обеспечить требования, которые касаются погрешностей формы и расположения.
На чертеже детали единственным допуском на погрешность формы является допуск цилиндричности. Данный допуск обеспечивается при торцекруглошлифовальной операции при обработке цилиндрических поверхностей диаметром  и  .
Что касается допусков расположения, то к детали предъявляется обеспечение следующих допусков: допуск параллельности, допуск перпендикулярности, допуск соосности и допуск симметричности. Допуск параллельности обеспечивается при фрезеровании шпоночного паза; допуск перпендикулярности обеспечивается при шлифовании торцов при торцекруглошлифовальной операции; допуск соосности обеспечивается при торцекруглошлифовальной операции при обработке цилиндрических поверхностей диаметром и ; допуск симметричности обеспечивается при фрезеровании шпоночного паза.
Что касается суммарного допуска формы и расположения, то к детали предъявляется допуск на радиальное биение. Допуск на радиальное биение обеспечивается при круглошлифовальной операции зубчатого венца вала-шестерни.
3. Анализ технологичности конструкции детали
Технологичность конструкции
– это соответствие детали изделия заданным условиям производства, которые обеспечивают изготовление данной детали или изделия с данной трудоемкостью и себестоимостью их изготовления.
Существует два вида показателей технологичности: качественные и количественные. Качественная оценка при сравнении вариантов конструкций в процессе изделия предшествует количественной и определяет целесообразность затрат на определение численных показателей технологичности вариантов. Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции.
Оценку конструкции детали на технологичность:
1. Данный вал-шестерня является жестким, т.к.  , а это является одним из условий технологичности.
2. Деталь состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов: диаметральных и линейных размеров, зубчатого венца. Это способствует использованию стандартных режущих и измерительных инструментов.
3. Деталь имеет точность и шероховатость, которые можно получить стандартным унифицированным инструментом при стандартном технологическом процессе.
4. Материал заготовки отвечает требованиям технологии изготовления: при изготовлении нет необходимости применять сложные технологические процессы изготовления детали; для хранения материала нет необходимости создавать определенные условия хранения и транспортировки.
5. Шероховатость базовых поверхностей удовлетворяет требованиям точности установки детали, ее обработки и контроля.
6. Деталь симметрична относительно своей оси.
7. На детали имеются канавки для свободного выхода режущего инструмента и фаски, причем все эти элементы являются унифицированными, что способствует повышению технологичности конструкции детали.
8. Все обрабатываемые поверхности имеют свободный подвод и отвод режущего инструмента, за исключением шпоночного паза, который является закрытым. Для его обработки можно использовать только концевую фрезу.
9. Все шероховатости, обозначенные на чертеже, соответствуют данным квалитетам точности, а это также является одним из условий технологичности.
Коэффициент точности обработки:
 , где
 – средний квалитет точности размеров;
 , где
 – число размеров заданного квалитета;
 ;
 .
Коэффициент точности обработки детали  , следовательно, деталь считается технологичной.
Коэффициент шероховатости поверхности детали:
 , где
 – средняя шероховатость поверхности детали;
 , где
– число основных поверхностей детали соответствующей шероховатости;
 ;
 .
Коэффициент шероховатости поверхности детали  , следовательно, деталь считается технологичной.
4. Определение метода и способа получения заготовки
Метод
– это совокупность способов формообразования или формоизменения. В машиностроении используется 3 основных метода получения заготовок:
· литье;
· обработка материалов давлением;
· порошковая металлургия.
Деталь изготавливается из стали 40Х (ГОСТ 4513-71), данная марка материала не обладает хорошими литейными свойствами (жидкотекучестью, низкой объемной и линейной усадкой и т.д.), также она не является порошком. Следовательно, методом получения данной заготовки является обработка материала давлением.
Что касается способов получения заготовок обработкой материала давлением, то они весьма разнообразны (молоты, ГКМ, КГШП, ГША). В данном случае наиболее оптимальным способом получения заготовки является получение заготовки горячей объемной штамповкой на молотах.
Особенностями ГОШ на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.
На молотах поковки изготавливаются с самым низким классом точности: Т5. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.
Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными.
Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до  , внутренние – до  . Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.
5. Расчет припусков на механическую обработку табличным методом
1. Определение класса размерной точности поковки.
Класс точности поковки определяется по табл. 9 из [5] в зависимости от применяемого деформирующего оборудования. При определении класса точности поковки необходимо учитывать способ нагрева исходной заготовки – пламенный нагрев.
По табл. 9 выбираем класс размерной точности поковки – Т5.
2. Определение группы материала.
Определение группы материала производится в зависимости от процентного содержания углерода и легирующих элементов.
Сталь 40Х относится к группе М2.
3. Определение степени сложности поковки.
Определяется степень сложности поковки по соотношению массы (объема) поковки  ( ) к массе (объему) геометрической фигуры  ( ), в которую вписывается форма поковки (шар, цилиндр, параллелепипед, правильная призма).
 
 .
Степень сложности поковки – С2.
4. Определение расчетной массы поковки.
Масса детали:
 .
Расчетная масса поковки:
 , где
 – расчетный весовой коэффициент, определяемый по табл. 10 из [5].
 .
5. Определение исходного индекса поковки.
Исходный индекс определяется по табл. 11 из [5] в зависимости от массы, группы материала, степени сложности и класса точности поковки.
По табл. 11 принимаем исходный индекс поковки – 16.
6. Определение общего припуска на обработку.
Для поковок:
 , где
 – основной припуск, определяемый по табл. 12 из [5] в зависимости от исходного индекса, номинального размера и шероховатости поверхности детали.
Диаметральные размеры:
· для размеров  ,  ,  ,  основной припуск на сторону  ;
· для размера  основной припуск на сторону  .
Линейные размеры:
· для размеров  ,  ,  ,  основной припуск на сторону  ;
· для размеров  , основной припуск на сторону  .
 – дополнительный припуск, учитывающий пространственные погрешности поковки (сдвиг штампов, изогнутость) и отклонения формы поковки (отклонения от плоскостности и прямолинейности), определяется по табл. 13 и 14 из [5] в зависимости от класса точности поковки и конфигурации поверхности разъема штампа.
Дополнительный припуск на смещение по поверхности разъема штампа –  на сторону.
Дополнительный припуск на изогнутость и отклонения от плоскостности и прямолинейности –  на сторону.
Дополнительный припуск, связанный с нагревом –  .
Диаметральные размеры:
· для размеров , , , , дополнительный припуск на сторону  .
Линейные размеры:
· для размеров , , , , , дополнительный припуск на сторону  .
Диаметральные размеры:
· для размеров , , , общий припуск на сторону  ;
· для размера общий припуск на сторону  .
Линейные размеры:
· для размеров , , , общий припуск на сторону  ;
· для размеров , общий припуск на сторону  .
7. Определение номинальных размеров поковки.
Цилиндрические поверхности:
«+» – для охватываемых размеров;
«–» – для охватывающих размеров.
Линейные размеры:
 – для охватываемых размеров;
 – для охватываемых размеров;
 – для прочих размеров.
Диаметральные размеры:
· для размера –  ;
· для размера –  ;
· для размеров –  ;
· для размера –  ;
· для размера –  .
Линейные размеры:
· для размера –  ;
· для размера –  ;
· для размеров –  ;
· для размера  –  ;
· для размера –  ;
· для размера  –  .
8. Определение допускаемых отклонений на размеры поковки.
Производится по табл. 15 из [5] согласно исходному индексу и номинальному размеру поковки. Допускаемые отклонения на охватывающие размеры должны устанавливаться с обратными знаками.
Вид
размера |
Номиналь-
ные
размеры
детали |
Исходный
индекс |
Шероховатость
поверхности |
Допускаемые
отклонения
размеров
заготовки |
 |
 |
Общий
припуск
 |
Номиналь-
ные
размеры
заготовки |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Диаметральные
размеры |
45 |
16 |
 |
4,0 |
2,7 |
1,1 |
3,8 |
 |
| 46 |
16 |
 |
4,0 |
2,5 |
1,1 |
3,6 |
 |
| 54 |
16 |
 |
4,0 |
2,5 |
1,1 |
3,6 |
 |
| 54 |
16 |
|
4,0 |
2,5 |
1,1 |
3,6 |
|
| 64 |
16 |
|
4,0 |
2,5 |
1,1 |
3,6 |
 |
| 93,1 |
16 |
|
4,0 |
2,5 |
1,1 |
3,6 |
 |
Линейные
размеры |
22 |
16 |
|
3,2 |
2,3 |
0,9 |
3,2 |
 |
| 74 |
16 |
|
3,6 |
2,5 |
0,9 |
3,4 |
 |
| 20 |
16 |
|
3,2 |
2,5 |
0,9 |
3,4 |
 |
| 102 |
16 |
|
4,0 |
2,3 |
0,9 |
3,2 |
 |
| 38 |
16 |
|
3,2 |
2,5 |
0,9 |
3,4 |
 |
| 235 |
16 |
|
4,5 |
2,3 |
0,9 |
3,2 |
 |
6. Расчет припусков на механическую обработку расчетно-аналитическим методом
Рассчитываемый размер:  ,  ,  .
Число технологических переходов, необходимых для достижения заданных параметров качества:
1. Черновое точение.
2. Чистовое точение.
3. Черновое шлифование.
4. Чистовое шлифование.
Минимальный расчетный припуск:
 , где
 – величина микронеровностей;
 – величина дефектного слоя;
 – суммарное пространственное отклонение обрабатываемой поверхности;
 – погрешность установки.
Составляющие минимального расчетного припуска:
· заготовка –  (табл. 11, стр. 185 в [7]);
· черновое точение –  ,  (табл. 24, стр. 187 в [7]);
· чистовое точение –  ,  (табл. 24, стр. 187 в [7]);
· черновое шлифование –  ,  (табл. 24, стр. 187 в [7]);
· погрешность заготовки  ;
·  – смещение штампа (табл. 18, стр. 187 в [7]);
·  – кривизна прутка, где  – удельная кривизна (табл. 16, стр. 186 в [7]);
·  ;
· остаточные погрешности:
· черновое точение –  , где  – коэффициент уточнения (табл. 29, стр. 190 в [7]);
· чистовое точение –  ;
· погрешностью установки можно пренебречь.
Определение минимального расчетного припуска:
· черновое точение –  ;
· чистовое точение –  ;
· черновое шлифование –  ;
· чистовое шлифование –  .
Заполнение 7 столбца начинается снизу вверх, при этом сначала записывают минимальный предельный размер детали по чертежу, все последующие по переходам получаются путем сложения с минимальным расчетным припуском.
Технологические допуски на переходы определяются по [7].
Для вала сначала заполняется 9 столбец, который получается путем округления расчетного размера в большую сторону до соответствующей точности технологического допуска. 10 столбец получаем путем прибавления соответствующих допусков к значениям 9 столбца.
Столбец 11 заполняется путем вычитания соответствующих минимальных предельных размеров. 12 столбец – путем вычитания соответствующих максимальных предельных размеров.
Расчетные размеры:  .
Размер заготовки:  .
Общие минимальные и максимальные величины припусков:
 ;
 .
Проверка правильности выполнения расчетов:
 ;
 ;
 расчеты верны.
Рассчитываемый размер:  ,  ,  .
Число технологических переходов, необходимых для достижения заданных параметров качества:
1. Черновое точение.
2. Чистовое точение.
3. Черновое шлифование.
4. Чистовое шлифование.
Минимальный расчетный припуск:
, где
– величина микронеровностей;
– величина дефектного слоя;
– суммарное пространственное отклонение обрабатываемой поверхности;
– погрешность установки.
Составляющие минимального расчетного припуска:
· заготовка – (табл. 11, стр. 185 в [7]);
· черновое точение – , (табл. 24, стр. 187 в [7]);
· чистовое точение – , (табл. 24, стр. 187 в [7]);
· черновое шлифование – , (табл. 24, стр. 187 в [7]);
· погрешность заготовки ;
· – смещение штампа (табл. 18, стр. 187 в [7]);
· – кривизна прутка, где – удельная кривизна (табл. 16, стр. 186 в [7]);
· ;
· остаточные погрешности:
· черновое точение – , где – коэффициент уточнения (табл. 29, стр. 190 в [7]);
· чистовое точение – ;
· погрешностью установки можно пренебречь.
Определение минимального расчетного припуска:
· черновое точение – ;
· чистовое точение – ;
· черновое шлифование – ;
· чистовое шлифование – .
Заполнение 7 столбца начинается снизу вверх, при этом сначала записывают минимальный предельный размер детали по чертежу, все последующие по переходам получаются путем сложения с минимальным расчетным припуском.
Технологические допуски на переходы определяются по табл. 29, стр. 190 в [7].
Для вала сначала заполняется 9 столбец, который получается путем округления расчетного размера в большую сторону до соответствующей точности технологического допуска. 10 столбец получаем путем прибавления соответствующих допусков к значениям 9 столбца.
Столбец 11 заполняется путем вычитания соответствующих минимальных предельных размеров. 12 столбец – путем вычитания соответствующих максимальных предельных размеров.
Расчетные размеры:  .
Размер заготовки:  .
Общие минимальные и максимальные величины припусков:
 ;
 .
Проверка правильности выполнения расчетов:
 ;
 ;
 расчеты верны.
Незначительное несоответствие значений табличного и расчетно-аналитического методов связано с тем, что второй метод учитывает больше погрешностей.
Объем заготовки:
 Масса заготовки:
 .
Коэффициент использования материала:
 .
7. Разработка маршрутной технологии механической обработки детали
Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.
Базовой исходной информацией для проектирования технологического процесса служат: рабочие чертежи деталей, технические требования, регламентирующие точность, параметр шероховатости поверхности и другие требования качества; объем годового выпуска изделий, определяющий возможность организации поточного производства.
Для разработки технологического процесса обработки детали требуется предварительно изучить ее конструкцию и функции, выполняемые в узле, механизме, машине, проанализировать технологичность конструкции и проконтролировать чертеж.
Маршрутную технологию разрабатывают, выбирая технологические базы и схемы базирования для всего технологического процесса. Выбирают две системы баз: основные и черные базы, используемые для базирования при обработке основных баз.
Операция 005 – Заготовительная.
Заготовку получаем горячей объемной штамповкой на молотах. На молотах поковки изготавливаются с самым низким классом точности: Т5. Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными. Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до  , внутренние – до  . Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.
Операция 010 – Термическая.
Нормализация – вид термической обработки, который заключается в нагреве стали до температур на 30 – 50ºC выше линии GSE, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на спокойном воздухе. Нормализация применяется как промежуточная операция для смягчения стали перед обработкой резанием, для устранения пороков строения и общего улучшения структуры перед закалкой.
Операция 015 – Фрезерно-центровальная.
Данная операция выполняется на фрезерно-центровальном станке МР-71. На данной операции за два перехода обрабатываются торцы и сверлятся центровые отверстия. Деталь закрепляется в призмах с упором в торец.
Для первого перехода (фрезерование торцов) используются торцевые фрезы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т15К6, т.к. данная марка материала наиболее подходит для фрезерования. Фрезерование двух торцов идет одновременно.
Для второго перехода (сверление отверстий) используются комбинированные центровочные сверла. Марка режущей кромки – твердый сплав Т5К10. Комбинированные сверла являются весьма производительным инструментом, т.к. они одновременно сверлят отверстие с обработкой фаски. Обработка двух отверстий осуществляется одновременно. Центровые отверстия позволяют обеспечить принцип постоянства баз для следующих операций.
Операция 020 – Токарная многорезцовая.
На станке 1720 имеется два суппорта – продольный (передний) и поперечный (задний). Продольный суппорт имеет продольное (и поперечное) перемещение и служит для продольного обтачивания заготовок. Поперечный суппорт имеет только поперечное перемещение и служит для подрезания торцов, прорезания канавок и фасонного обтачивания. Движение суппортов автоматизировано, закончив работу, суппорты возвращаются в исходное положение автоматически. Установка детали осуществляется в центрах с применением поводкового патрона. Рекомендуется использовать плавающий передний центр. Для обработки цилиндрических поверхностей используются токарные проходные прямые резцы; для подрезания торцов используются подрезные резцы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т5К10, т.к. данная марка материала часто используется при черновом точении. При этой операции обработка осуществляется сразу несколькими инструментами, что в значительной мере способствует сокращению основного технологического времени.
Операция 025 – Токарная многорезцовая.
В данной операции схема установки детали, станок и режущий инструмент аналогичны предыдущей операции, но при этой операции происходит обработка других поверхностей.
Операция 030 – Токарная гидрокопировальная.
На данной операции используется гидрокопировальный станок 1712. Особенностью данного станка является то, что обработка осуществляется по копиру – точной модели обрабатываемой заготовки. У данного станка есть продольный и поперечный суппорт. С помощью продольного суппорта обрабатываются цилиндрические поверхности и подрезаются торцы, а с помощью поперечного обрабатываются фаски и канавки. Установка детали осуществляется на рифленые центра. Для обработки цилиндрических поверхностей используются токарные проходные прямые резцы; для подрезания торцов используются подрезные резцы; для обработки канавок используются канавочные резцы; для подрезания фасок используются проходные отогнутые резцы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т5К10. При этой операции обработка также осуществляется сразу несколькими инструментами, что способствует сокращению основного технологического времени.
Операция 035 – Шпоночно-фрезерная.
На данной операции происходит обработка закрытого шпоночного паза. Станок –шпоночно-фрезерный 696М. Деталь закрепляется в призмах с упором в торец. На данной операции в качестве инструмента используется шпоночную фрезу. Особенностью данной фрезы является то, что процесс резания она осуществляет только торцевой частью. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т15К6. Обработка идет по принципу маятниковой подачи, т.е. срезание припуска идет слой за слоем, что позволяет обработать деталь за один установ. Данный метод обработки шпоночных пазов является достаточно точным, хотя и менее производительным, чем другие.
Операция 040 – Зубофрезерная.
На данной операции осуществляется нарезание зубьев. Установка заготовки осуществляется в центра с применением поводкового патрона. Данная операция осуществляется на зубофрезерном станке 53А20. Для данной операции используется червячная модульная фреза. Марка материала фрезы – твердый сплав Т15К6.Данный инструмент работает по методу обкатки, который является более производительным, чем метод копирования.
Операция 045 – Термическая.
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 ее, по крайней мере, выше температуры  , выдержке и последующем охлаждении в различных средах с целью повышения твердости и прочности. Твердость стали после высокого отпуска снижается, однако уровень прочности при этом еще достаточно высок. В то же время обеспечивается повышенная пластичность и особенно ударная вязкость, практически полностью снимаются внутренние напряжения, возникшие при закалке.
Операция 050 – Центрошлифовальная.
Данная операция выполняется на центрошлифовальном станке в два установа. Деталь устанавливается в призмах. Сначала обрабатывается одно центровое отверстие, после чего происходит переустановка и обработка второго центрового отверстия. Данная операция применяется для устранения возможного коробления и других дефектов центровых отверстий после термической обработки.
Операция 055 – Круглошлифовальная.
Данная операция выполняется на круглошлифовальном станке 3М150. Установка детали осуществляется на рифленые центра. Данная операция осуществляется за один установ. На данной операции обрабатываются только те поверхности, к которым предъявляются требования к обеспечению низкой шероховатости и высокого квалитета точности. На данной операции обеспечивается допуск на радиальное биение зубчатого венца. В качестве инструмента используется абразивный круг прямого профиля на керамической связке с зернистостью 40.
Марка круга: ПП 350×30×20 37А 40-П С2 5 К5 35мс-1
1кл. А.
Операция 060 – Торцекруглошлифовальная.
Данная операция выполняется на торцекруглошлифовальном станке 3Т153Е. Установка детали осуществляется на рифленые центра. Операция осуществляется за один установ. Данная операция необходима для получения низких значений шероховатости поверхности, высокой размерной точности, а также для обеспечения допусков формы и расположения. Допуском на погрешность формы: допуск цилиндричности. Допуски расположения: допуск перпендикулярности и допуск соосности.
Операция 065 – Зубошлифовальная.
Данная операция выполняется на зубошлифовальном станке 5А841. Установка детали осуществляется в центра с применением поводкового патрона. Обработка производится шлифовальным кругом с двусторонним коническим профилем. Операция осуществляется за один установ. Данная операция необходима для получения низкого значения шероховатости поверхности.
Операция 070 – Моечная.
Производится промывка деталей на моечных машинах.
Операция 075 – Контрольная.
Данная операция необходима для контроля полученных размеров. Инструмент, применяемый при измерении размеров, зависит от точности измерения (количества знаков после запятой). После измерения всех размеров, следует сравнить их с допусками на размер. Если контролируемые параметры вписываются в допуск, то можно производить дальнейшую обработку детали. Если же нет, то имеет место брак. После обнаружения брака следует установить характер брака: исправимый или не исправимый. Если брак является исправимым, то следует его исправить, после чего продолжать дальнейшую обработку детали. Если же брак неисправимый, то деталь отправляют на переплав. Данная операция проводится после всей механической обработки. После финишных операций для контроля размеров цилиндрических поверхностей следует использовать калибры, рычажные измерительные скобы. Контроль зубчатого венца осуществляется при помощи следующих измерительных инструментов: радиусной головки ОГР-21, нормалемера по ГОСТ 6502-78 и шагомера БВ-5070. Для контроля шероховатости используем эталоны шероховатости.
8. Разработка операционной технологии механической обработки детали
Операция 015 – Фрезерно-центровальная.
Данная операция выполняется за один установ с двумя рабочими переходами.
Данная операция состоит из следующих переходов:
· установить и закрепить деталь;
· фрезеровать два торца одновременно;
· сверлить два отверстия одновременно;
· снять деталь.
Данная схема обработки является весьма прогрессивной, т.к. одновременно обрабатываются два торца и одновременно сверлятся два отверстия. А в связи с тем, что используются комбинированные центровочные сверла, сразу обрабатываются и фаски. Для фрезерования торцов используются торцевые фрезы, т.к. данный инструмент наиболее подходит для данного вида обработки. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т15К6. Для обработки центровых отверстий используются комбинированные центровочные сверла, т.к. помимо сверления отверстий они одновременно обрабатывают и фаски. Марка режущей кромки – твердый сплав Т5К10.
Расчет режимов резания.
1 переход – фрезерование.
Глубина резания:  .
Длина рабочего хода (карта Ф-1 в [6], стр. 73):
 , где
 – длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении резания;
 – длина подвода, врезания и перебега;
Средняя ширина фрезерования:
 , где
 – площадь фрезеруемых поверхностей;
 ;
 (приложение 3 в [6], стр. 301);
 .
Рекомендуемая подача на зуб (карта Ф-2 в [6], стр. 85):
 .
Стойкость инструмента (карта Ф-3 в [6], стр. 87):
 , где
 – стойкость первого, второго и т.д. инструментов наладки;
 – коэффициент времени резания каждого инструмента;
 – коэффициент, учитывающий количество инструментов в наладке;
 ;
 .
Рекомендуемая нормативами скорость резания (карта Ф-4 в [6], стр. 97):
 , где
 ;
 – коэффициент, зависящий от размеров обработки;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от стойкости и материала инструмента;
 .
Принимаем  .
Число оборотов шпинделя, соответствующее рекомендуемой скорости резания:
 .
По паспорту станка:  .
Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:
 .
Минутная подача:
 .
Основное машинное время обработки:
 .
Мощность резания (карта Ф-5 в [6], стр. 101):
 , где
 – величина, определяемая по таблице;
 – скорость резания;
 – глубина резания;
 – число зубьев фрезы;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от типа фрезы и скорости резания;
 .
2 переход – сверление.
Глубина резания:  .
Длина рабочего хода (карта С-1 в [6], стр. 104):
, где
 – длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении резания;
– длина подвода, врезания и перебега;
 (приложение 3 в [6], стр. 303);
 .
Подача на оборот шпинделя станка (карта С-2 в [6], стр. 110):
 .
Стойкость инструмента (карта С-3 в [6], стр. 114):
 , где
 – стойкость в минутах машинной работы станка;
 – коэффициент времени резания каждого инструмента;
 .
Рекомендуемая нормативами скорость резания (карта С-4 в [6], стр. 115):
, где
 ;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;
 – коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру;
 .
Число оборотов шпинделя станка:
 .
По паспорту станка:  .
Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:
 .
Основное машинное время обработки:
 .
Мощность резания (карта С-6 в [6], стр. 126):
 , где
 – мощность резания по таблице;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 .
Операция 020 – Токарная многорезцовая.
Данная операция выполняется за один установ.
Данная операция состоит из следующих переходов:
· установить и закрепить деталь;
· точить цилиндрические поверхности с подрезкой торцов;
· снять деталь.
Одним из преимуществ данного метода обработки является то, что обработка ведется сразу несколькими инструментами, а это значительно снижает основное технологическое время. К недостаткам относится то, что в связи с большим количеством инструментом, закрепляемых в державке, жесткость ее снижается. Для обработки цилиндрических поверхностей используются токарные проходные прямые резцы; для подрезания торцов используются подрезные резцы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т5К10, т.к. данная марка материала часто используется при черновом точении.
Расчет режимов резания.
Продольный суппорт.
Для поверхности  :
Глубина резания:  .
Для поверхности  :
Глубина резания:  .
Для поверхности  :
Глубина резания: .
Длина рабочего хода:
, где
 – длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении резания;
– длина подвода, врезания и перебега (приложение 3 в [6], стр. 299);
 ;
 .
Подача на оборот шпинделя станка (карта Т-2 в [6], стр. 22):
 .
Стойкость инструмента (карта Т-3 в [6], стр. 26):
, где
 – стойкость в минутах машинной работы станка;
 – коэффициент времени резания каждого инструмента;
 .
Рекомендуемая нормативами скорость резания (карта Т-4 в [6], стр. 29):
, где
 ;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от стойкости и марки твердого сплава;
 – коэффициент, зависящий от вида обработки;
 .
Число оборотов шпинделя станка:
для поверхности :  ;
для поверхности :  ;
для поверхности :  ;
Принимаем  .
По паспорту станка:  .
Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:
 .
Основное машинное время обработки:
 .
Силы резания (карта Т-5 в [6], стр. 35):
 , где
для поверхности :
 ;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом;
 ;
для поверхностей и :
 ;
– коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
– коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом;
 .
Мощность резания для каждого инструмента:
 ;
для поверхности :
 ;
для поверхностей и :
 .
Суммарная мощность резания:
 .
Поперечный суппорт.
Для размера  :
Глубина резания:  .
Для размера  :
Глубина резания:  .
Для размера  :
Глубина резания:  .
Длина рабочего хода:
, где
 – длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении резания;
– длина подвода, врезания и перебега (приложение 3 в [6], стр. 299);
 ;
 .
Подача на оборот шпинделя станка (карта Т-2 в [6], стр. 22):
.
Стойкость инструмента (карта Т-3 в [6], стр. 26):
, где
 – стойкость в минутах машинной работы станка;
 – коэффициент времени резания каждого инструмента;
 .
Рекомендуемая нормативами скорость резания (карта Т-4 в [6], стр. 29):
, где
;
– коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от стойкости и марки твердого сплава;
 – коэффициент, зависящий от вида обработки;
 .
Число оборотов шпинделя станка:
для размера :  ;
для размера :  ;
для размера :  ;
Принимаем  .
По паспорту станка: .
Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:
 .
Основное машинное время обработки:
 .
Суммарное время обработки:
 .
Силы резания (карта Т-5 в [6], стр. 35):
, где
для размера :
;
– коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом;
 ;
для размера :
;
– коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
– коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом;
 ;
для размера :
 ;
– коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
– коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом;
 .
Мощность резания для каждого инструмента:
;
для размера :
 ;
для размера :
 ;
для размера :
 .
Суммарная мощность резания:
 .
Операция 035 – Шпоночно-фрезерная.
Данная операция выполняется за один установ.
Данная операция состоит из следующих переходов:
· установить и закрепить деталь;
· фрезеровать шпоночный паз;
· снять деталь.
Данный метод является весьма прогрессивным, т.к. обработка осуществляется одним инструментом за один установ. Обработка осуществляется по принципу маятниковой подачи: фреза врезается торцовой частью на глубину  , после чего происходит фрезерование на всю длину шпоночного паза, затем опять врезание и т.д. В качестве инструмента используется шпоночная фреза, т.к. шпоночный паз закрытый, и его можно обработать только шпоночной или концевой фрезой. Данный метод дает высокую точность, но производительность при нем ниже, чем при других методах.Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т15К6.
Расчет режимов резания.
Глубина резания:  .
Длина рабочего хода (карта Ф-1 в [6], стр. 73):
, где
 – длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении резания;
 – длина врезания;
 ;
Средняя ширина фрезерования:
 .
Рекомендуемая подача на зуб (карта Ф-2 в [6], стр. 85):
 .
Стойкость инструмента (карта Ф-3 в [6], стр. 87):
, где
 – стойкость первого, второго и т.д. инструментов наладки;
 – коэффициент времени резания каждого инструмента;
 – коэффициент, учитывающий количество инструментов в наладке;
 ;
 .
Рекомендуемая нормативами скорость резания (карта Ф-4 в [6], стр. 97):
 , где
 ;
 – коэффициент, зависящий от размеров обработки;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от стойкости и материала инструмента;
 .
Число оборотов шпинделя, соответствующее рекомендуемой скорости резания:
 .
По паспорту станка:  .
Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:
 .
Минутная подача:
 .
Основное машинное время обработки:
 .
Мощность резания (карта Ф-5 в [6], стр. 101):
 , где
 – величина, определяемая по таблице;
 – скорость резания;
 – максимальная ширина фрезерования;
 – число зубьев фрезы;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
 – коэффициент, зависящий от типа фрезы и скорости резания;
 .
Операция 055 – Круглошлифовальная.
Данная операция выполняется за один установ.
Данная операция состоит из следующих переходов:
· установить и закрепить деталь;
· шлифовать цилиндрические и торцевые поверхности;
· снять деталь.
Установка детали осуществляется на рифленые центра. На данной операции обрабатываются только те поверхности, к которым предъявляются требования к обеспечению низкой шероховатости и высокого квалитета точности. В качестве инструмента используется абразивный круг прямого профиля на керамической связке с зернистостью 40. Марка круга: ПП 350×30×20 37А 40-П С2 5 К5 35мс-1
1кл. А.
Расчет режимов резания.
Глубина резания:  .
Скорость шлифовального круга (карта Ш-1 в [6], стр. 168):
 , где  – диаметр круга;
 – число оборотов круга по станку;
 .
Рекомендуемая нормативами скорость вращения детали:
 .
Число оборотов шпинделя, соответствующее рекомендуемой скорости:
 .
По паспорту станка:  .
Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:
 .
Минутная поперечная подача:
 , где
 – минутная подача по таблице;
 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга;
 – коэффициент, зависящий от припуска и точности;
 – коэффициент, зависящий от диаметра круга, количества кругов и характера поверхности;
для поверхности  :
 ;
для поверхности  :
 ;
для поверхности  :
 ;
для поверхности  :
 ;
для поверхности :
;
для размера  :
 ;
для размера  :
;
для размера  :
 ;
Принимаем  .
Время выхаживания на шлифование шеек:
для поверхности :  ;
для поверхности :  ;
для поверхности : ;
для поверхности : ;
для поверхности : .
Время выхаживания на шлифование торцов:
для размера :  ;
для размера : ;
для размера : .
Общее время выхаживания:
 .
Величина слоя, снимаемого при выхаживании:
для поверхности :  ;
для поверхности :  ;
для поверхности : ;
для поверхности : ;
для поверхности : ;
для размера : ;
для размера : ;
для размера : .
Основное машинное время обработки на шлифование шеек:
 ;
для поверхности :
 ;
для поверхности :
 ;
для поверхности :
 ;
для поверхности :
;
для поверхности :
.
Основное машинное время обработки на шлифование торцов:
для размера :
 ;
для размера :
;
для размера :
.
Общее машинное время:
 .
Операция 065 – Зубошлифовальная.
Данная операция выполняется за один установ.
Данная операция состоит из следующих переходов:
· установить и закрепить деталь;
· шлифовать зубчатый венец;
· снять деталь.
Установка детали осуществляется в центра с применением поводкового патрона. Операция осуществляется за один установ. Данная операция необходима для получения низкого значения шероховатости поверхности.
Расчет режимов резания.
Глубина резания: .
Скорость шлифовального круга:
 , где
 – диаметр круга;
 – число оборотов круга по станку;
 .
Продольная подача стола:
 .
Подача круга на двойной ход стола:
 .
Длина перебега:
 .
Число проходов на выхаживание каждой впадины:
 .
Слой, снимаемый при выхаживании:
.
Число проходов на шлифование каждой впадины:
 .
Основное машинное время:
 .
9. Теоретические схемы базирования
Базирование деталей
– процесс придания заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.
База
– поверхность или сочетание поверхностей, линия, точка, принадлежащие заготовке и используемые для базирования.
Основные принципы базирования:
1. Принцип совмещения баз
: если измерительная и технологическая базы и измеряемого размера совпадают, то погрешность базирования для данного размера равна 0.
2. Принцип последовательной смены баз
: использовать дважды одну и ту же «черную» базу при механической обработке запрещается.
3. Принцип постоянства баз
: при механической обработке желательно использовать одну и ту же «чистую» базу.
Для операций: 015 Фрезерно-центровальная, 035 Шпоночно-фрезерная и 050 Центрошлифовальная. Заготовка устанавливается в призмы с упором в торец и дополнительным усилием.
Для операций: 020 Токарная многорезцовая, 025 Токарная многорезцовая, 030 Токарная гидрокопировальная, 040 Зубофрезерная, 055 Круглошлифовальная, 060 Торцекруглошлифовальная и 065 Зубошлифовальная.
10. Проектирование контрольных операций
В зависимости от контролируемых размеров и допусков на эти размеры, может использоваться различный мерительный инструмент. Выбор инструмента основывается также на цене деления инструмента. Так если нужно измерить размер до второго знака после запятой, то уже нельзя использовать штангенциркуль, т.к. его цена деления составляет  . В этом случае надо использовать микрометр с ценой деления  . Для контроля более точных размеров необходимо использовать набор концевых мер (мер длины или угловых мер в зависимости от измеряемого параметра) или калибры. Данные средства контроля размеров позволяют измерить размер с точностью до  , в зависимости от класса точности концевой меры.
Для контроля размеров при нарезании зубьев используются: радиусная головка ОГР-21, нормалемер ГОСТ 6502-78 и шагомер БВ-5070.
Контрольные операции проводят после блока однородных операций, т.е. например, после всех токарных или после всех фрезерных. Также контрольную операцию следует проводить перед дорогостоящей обработкой, т.к. подвергать бракованную деталь дорогостоящей обработки – значит нести дополнительные убытки. Также контроль проводят после обработки ответственных элементов (нарезание резьбы или зубьев, нарезания шлиц и т.д.). Контрольную операцию также проводят после финишной обработки. После всех операций механической обработки также проводят контрольную операцию, измеряя все поверхности, и делают вывод о годности детали.
11. Разработка технологической схемы сборки узла
Технологическая схема показывает последовательность соединения сборочных единиц различного порядка и отдельных деталей при узловой сборке или отдельных узлов и деталей, когда результатом является машина.
На основании этой схемы:
· производится комплектация рабочих;
· разрабатывается подробный технологический процесс сборки с последовательным нормированием операций;
· разрабатывается форма организации процесса сборки;
· производится планировка рабочих мест сборочного участка;
· выявляются так называемые «узкие места».
Порядок построения технологической схемы сборки:
1. Определить базовую деталь узла, т.е. ту деталь относительно которой будут располагаться все остальные детали, входящие в узел. Определить отдельные сборочные инструменты, которые можно собирать независимо друг от друга. Базовая деталь на технологической схеме изображается в виде прямоугольника, далее проводится горизонтальная линия, на конце которой изображается собранный узел.
2. Сборочные единицы, которые можно собирать независимо друг от друга изображают ниже этой горизонтальной линии, выше этой горизонтальной линии располагаются отдельные детали, которые непосредственно включаются в собираемый узел.
3. В зависимости от порядка поступления сборочных единиц в собираемый узел они подразделяются на сборочные единицы 1, 2, 3...n-порядка и на схеме обозначаются 1CE, 2CE и т.д.
4. Построение сборочной единицы любого порядка также начинается с базовой детали.
На технологической схеме сборки могут присутствовать надписи, поясняющие характер выполнения сборочной операции.
Заключение
В ходе выполнения данного курсового проекта был разработан технологический процесс изготовления вала-шестерни. Этот процесс включает в себя разработку чертежей заготовки, маршрута обработки, схем операционных наладок на операции, отраженные в маршруте обработки, а также чертежа контрольного приспособления. На отдельном листе показана технологическая схема сборки узла (данный вал-шестерня является деталью червячно-цилиндрического редуктора).
Список литературы
1. Антонюк Ф. И. «Технология производства заготовок», конспект лекций.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1985 – 416 с., ил.
3. Никитич В.Т. «Основы технологии машиностроения», конспект лекций.
4. Никитич В.Т. «Технология машиностроения», конспект лекций.
5. Никитич В.Т., Сидоров В.Б. Методические указания по выполнению домашнего задания: расчет припусков на механическую обработку и определение размеров заготовки. – Калуга., 1998. – 34 с.
6. Режимы резания металлов. Справочник. Под ред. Барановского Ю.В. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972.
7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 656 с., ил.
|
