Курсовой ОТМ

курсовой.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра “Технология машиностроения”
по дисциплине “Основы технологии машиностроения”
Анализ служебного назначения изделия и расчет размерной цепи
1Анализ служебного назначения 5
2 Расчёт размерной цепи 5
Разработка схемы сборки 10
Разработка рабочего чертежа детали 11
Разработка эскиза заготовки вала ..12
Проектирование маршрутного технологического процесса
изготовления вала 15
Проектирование технологической операции фрезерования
Технологическое нормировании операции ..24
Выбор технологических баз и расчёт погрешности установки . 26
Выбор средств технологического оснащения . 28
Список используемых источников 30
В процессе выполнения данной курсовой работы анализируется предложенный сборочный чертеж. Производится для определенной части сборочного чертежа размерный анализ с выявлением размерной цепи и ее решением. Опираясь на сборочный чертеж изделия составляется его схема сборки. Разрабатывается рабочий чертеж предложенной детали. Для данной детали разрабатывается эскиз заготовки с обоснованием метода ее получения (припуски устанавливаются по справочникам).
Для обработки конкретных поверхностей для одной операции проектируется операционный технологический процесс. Выполняется операционный эскиз обработки заготовки дается обоснование выбора технологических баз выбора станочного оборудования. Производится расчет погрешности установки.
Для обработки и изготовления детали рекомендуется применять современный режущий инструмент станочный парк позволяющий в наибольшей степени оптимизировать технологический процесс обработки а также контроля готового изделия.
Одним из главных условий развития экономики страны в современный период является постоянное повышение конкурентоспособности продукции на внутреннем и мировом рынках которую можно обеспечить ее высоким качеством. Основой народного хозяйства определяющей его технологический уровень является машиностроение.
Современное машиностроение характеризуется непрерывно
увеличивающейся долей продукции выпускаемой небольшими сериями или в единичных экземплярах. В настоящее время 80% от общего объема машиностроительных изделий приходится на долю мелко- и среднесерийного производства.
Создаваемые машины характеризующиеся повышением их производительности быстроходности удельной мощности и надежности при снижении весовых и габаритных показателей. Это влечет за собой использование новых высокопрочных имеющих специальные свойства конструкционных материалов которые в большинстве случаев являются труднообрабатываемыми. Однако технический прогресс определяется не только улучшением конструкций машин но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Разработка технологических процессов изготовления деталей представляет собой один из ответственных этапов подготовки производства. Технологические процессы должны обеспечивать высокое качество изделий в соответствии с техническими условиями эксплуатации при минимальных затратах средств и времени.
Преобладающей тенденцией развития технологии машиностроения является внедрение малоотходной и малооперационной технологии изготовления деталей использование точных заготовок что способствует экономии материала уменьшению механической обработки сокращению производственного цикла изготовления деталей и снижению себестоимости продукции в целом.
Данная курсовая работа обобщает и систематизирует положения изложенные в дисциплине «Основы технологии машиностроения». Выполнение курсовой работы позволяет приобрести навыки по использованию знаний полученных при изучении данной дисциплины для решения конкретных практических задач выполнение которых связано с деятельностью технолога в условиях производства.
При проектировании используются также знания по начертательной геометрии технологическим процессам машиностроительного производства материаловедению нормированию точности процессам формообразования металлорежущим инструментам деталям машин и оборудованию машиностроительного производства.
АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ И РАСЧЁТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ
1.Анализ служебного назначения изделия
Редуктор червячно-цилиндрический предназначен для работы в качестве привода различных систем и содержит быстроходную червячную (червяк верхний) и тихоходную цилиндрическую передачи. Конструкция опор червяка нечувствительна к тепловым расширениям. Смазка – окунанием колеса.
В курсовой работе рассматривается тихоходный вал.
Для изготовления вала необходимо выбрать материал обладающий повышенной износостойкостью и высокой твердостью. Для этих целей выбираем конструкционную сталь марки 45 с последующим упрочнением поверхностного слоя применив закалку ТВЧ на глубину порядка 2 3 мм.
Общими техническими условиями эксплуатации являются:
-не допускать перегрузок редуктора сверх установленной нормы;
-своевременно менять масло в редукторе и следить за уровнем масла;
хранить редуктор рекомендуется в полностью собранном состоянии при котором непосредственного допуска к его рабочим поверхностям нет.
2.Расчёт размерной цепи
Рассчитаем размерную цепь состоящую из одного увеличивающего и семи уменьшающих звеньев по методике изложенной в 2.
Схема размерной цепи
где А1 – размер по корпусу редуктора;
А2 А8 - размер по крышке подшипника;
А7 - монтажная высота конических роликовых подшипников;
А4 - размер по длине вала;
А5 - ширина ступицы зубчатого колеса;
А6 - распорная втулка.
Замыкающее звено - зазор в подшипниках необходимый для нормальной работы его кинематической пары.
Номинальный размер замыкающего звена:
Допуск на замыкающее звено должен удволетворять условию:
где – зазор необходимый для температурных расширений.
Его величина определяется по формуле:
где - длина пролёта вала;
- температурный коэффициент расширения стали;
- разница температур вала и корпуса.
Определим длину пролёта вала исходя из того что вал находится в конических роликовых подшипниках поставленных “враспор”:
Смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника:
где - монтажная высота подшипников;
- коэффициент осевого нагружения;
- внутренний диаметр подшипников;
- наружный диаметр подшипников.
где - расстояние между торцами наружных колец подшипников;
- смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника.
Находим величину зазора :
Следовательно допуск на замыкающее звено должен удволетворять условию:
Размерную цепь будем решать методом неполной взаимозаменяемости т.к количество звеньев входящих в цепь больше 5.
Для определения точности выполнения составляющих звеньев размерной цепи найдём значение коэффициента точности :
где - передаточное отношение для размера
- коэффициент относительного рассеивания для размера
- значение единицы допуска для размера
- допуск замыкающего звена;
- коэффициент риска.
Значение коэффицента точности округлим до ближайшего значения и получим что при допуски на составляющие звенья размерной цепи назначаются по 7 квалитету.
Определим допуск на замыкающее звено:
где - допуск на размер Аi.
Определим координату середины поля допуска замыкающего звена:
Определим координаты середин полей допусков остальных звеньев:
По данным координатам и допускам находим верхнее (ES) и нижнее (EI) предельные отклонения составляющих звеньев:
Итак в окончательном виде имеем:
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СБОРКИ
Схема сборки определяет взаимную связь элементов изделия и позволяет установить их последовательность комплектования. Последовательность сборки в основном определяется конструкцией изделия и его отдельных элементов а также методами достижения требуемой точности.
Схема сборки позволяет наглядно представить весь технологический процесс проверить правильность выполнения намеченной последовательности операций.
По заданному сборочному чертежу изделия составим схему сборки узла используя методику изложенную в 23.
Корпус редуктора 1 выбираем исходной деталью на которую монтируем остальные элементы. В корпус редуктора 1 вставляем вал 4 в сборе затем устанавливаем штифты 53 и прикручиваем крышку редуктора 2 винтами 30 32 и 29. К корпусу редуктора присоединяем винтами 34 с одной стороны крышку подшипника глухую 13 с другой стороны крышку подшипника сквозную 12. Вал в сборе представляет собой вал 4 на который напрессовывается зубчатое колесо 5 в сборе со шпонкой 50 втулкой 17 и подшипниками 45. Осевой зазор подшипников регулируется комплектом прокладок 23.
Регулирование осевого зазора в подшипниках осуществляется смещением наружного кольца в осевом направлении. Это достигается установкой прокладок под крышку подшипника применением подшлифованных колец или с помощью регулировочных винтов и гаек. При определении толщины прокладок подшипниковый узел собирают без прокладок и затягивают крышку до появления заметного торможения вала. При этом зазоры в подшипниках будут выбраны. После этого замеряют зазор между торцем крышки и корпусом и с учетом требуемой осевой игры подшипников определяют толщину прокладок или толщину установочного кольца.
При использовании компенсаторов значительно уменьшается время сборки детали могут быть изготовлены по значительно расширенным допускам в тоже время может быть достигнута весьма высокая точность сопряжения.
Схема сборки в приложении.
РАЗРАБОТКА РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ
Разработка рабочего чертежа детали производится в соответствии с действующими стандартами ЕСКД.
Подготовительный этап: ознакомление с конструкцией детали указываем на чертеже выбранный ранее материал детали сталь 45. Исходя из габаритов и формы детали (вал) располагаем ее на чертеже горизонтально.
Основной этап: выбираем масштаб построения 1:2. Указание на чертеже отклонений и определение шероховатости производим в экономически и технологически достижимых пределах а также из функционального назначения поверхностей конструктивных особенностей детали условий работы 4.
Строим необходимые виды и разрезы для полного представления о форме детали.
Указываем на чертеже технические требования необходимые для изготовления детали с нужными свойствами.
Составленный рабочий чертеж детали содержит основные данные для выбора формы и размеров заготовки проектирование маршрутного технологического процесса и операционного технологического процесса.
Чертеж детали в приложении.
РАЗРАБОТКА ЭСКИЗА ЗАГОТОВКИ ВАЛА
На выбор метода получения заготовки большое влияние оказывает материал детали ее служебное назначение объем годового выпуска форма поверхностей и размеры детали.
Основным направлением заготовительного производства является получение точных заготовок близких по форме к готовым изделиям что соответствует экономии металла уменьшению объема механической обработки и снижению себестоимости продукции в целом.
Для выбора заготовки используем методику изложенную в 5.Т.к max 96а min 60выбираем способ получения заготовки - штамповку ГКМ.
Для деталей типа тел вращения с последующей обработкой на станках с ЧПУ выбираем горячую штамповку выполненную на горизонтальных ковочных машинах. Штамповка – это процесс деформации металла на кузнечнопрессовом оборудовании при помощи специального инструмента – штампа рабочая полость которого определяет конфигурацию и размеры будущей заготовки.
Штамповку на ГКМ выполняют в штампах с двумя плоскостями разъема: одна – перпендикулярна оси заготовки между матрицей и пуансоном вторая – вдоль оси разделяет матрицу на неподвижную и подвижную половины обеспечивающие зажим штампуемой заготовки. Благодаря осевому разъему матриц уклон в участках зажатия заготовки не требуется.
Для определения массы детали используем трехмерное моделирование.
Рис.7. Трёхмерная модель вала
Масса детали – 20331 кг;
Расчетный коэффициент: Кр=13
Масса поковки: Мп=КрМд
класс точности Т4 (табл. 155);
группа стали – М2 (табл. 145);
Для поковок штампуемых на ГКМ допускается определять степень сложности формы в зависимости от числа переходов. Принимаем степень сложности C1.
Конфигурация поверхности разъема штампа – П - плоская (табл. 145).
Исходный индекс - 15 (табл. 165).
Определяем основные припуски на размеры (табл. 175).
Составляем сводную расчетную таблицу припусков заготовки (табл. 2).
Расчетная таблица припусков заготовки
Размер детали по чертежу мм.
Дополнительные припуски:
смещение по поверхности разъема штампа – 04 мм (табл. 185)
отклонение от плоскостности и прямолинейности – 08 мм (табл. 195)
Размеры поковки мм :
+(23+04+08)2=103 мм;
+(25+04+08)2=874 мм;
длина 31225+30+04+08=31645 мм;
длина 1455+(20+04+08)=1519 мм;
длина 3225+22+04+08=3565 мм;
Допускаемые отклонения размеров (табл. 225) мм:
Радиус внешних закруглений - 7 мм (табл. 21).
Штамповочные уклоны на наружной поверхности – не более 7°(табл. 245).
Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа – 12 мм (табл. 235); Чертеж заготовки в приложении.
Для определения массы заготовки используем трехмерное моделирование.
Рис. 8. Трёхмерная модель заготовки
заготовки: Мз=28230 кг.
Коэффициент использования материала:
Ки.м.=МдМз=2033128230=072 что соответствует хорошим показателям для среднесерийного производства.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА
В данном разделе использована методика описанная в 34.
В результате разработки технологического процесса определяем необходимое оборудование технологическую оснастку и др.
Технологический процесс представляет собой совокупность различных операций в результате выполнения которых изменяется форма размеры осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.
Маршрутное описание технологического процесса заключается в сокращенном описании всех технологических операций в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.
В соответствии с чертежом детали разработаем технологический маршрут и оформим его в виде таблицы.
Рис.3 Обрабатываемые поверхности
Технологический маршрут
Наименование и краткое содержание операций
Фрезерно–центровальная фрезеровать поверхность 12 сверлить центровые отверстия
Фрезерно-центровальный па МР-71М
Токарная с ЧПУ точить поверхности 3456
токарный с ЧПУ 16К20Ф3
Токарная с ЧПУ точить поверхности 78910111213
Фрезерная с ЧПУ фрезеровать два шпоночных паза (поверхности 1617)
фрезерный с ЧПУ 6Р11РФ3
Термическая закалка нагревом ТВЧ
Шлифовальная с ЧПУ шлифовать поверхности 481012
круглошлифовальный с ЧПУ 3М151Ф2
Токарная с ЧПУ подрезать торцы 12
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ШПОНОЧНЫХ ПАЗОВ
Расчет режимов резания
Фрезерование шпоночного паза шириной 18 мм:
Инструмент: фреза шпоночная ГОСТ 9140-78. Материала инструмента – Р6М5.
Расчет ведется одновременно с заполнением операционных карт технологического процесса: запись данных по оборудованию способу обработки характеристики обработки обрабатываемой детали 7.
Расчет режимов резания для засверливания
Определяем расчетную величину скорости резания:
-общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания
- коэф. учитывающий качество обрабатываемого материала ()
- коэф. учитывающий материал инструмента ()
- коэф. учитывающий глубину сверления ()
Принимаем по таблице 39 и 40 6: значение стойкости инструмента и значения коэффициентов входящих в формулу: Т=80 мин; Cv=98; q=040; y=05; m=020; Sz=018 ммзуб. D=18 мм.
В нашем случае применяется станок с бесступенчатым регулированием тогда принимаем число оборотов равное: n=420 обмин;
Тогда скорость резания равняется: Крутящий момент:
y=08; t=7 мм; Sz=018 ммзуб;D=18 мм;См=00345;q=2.0;
Мощность которую должен обеспечить станок:Nc=Nдв*где Nдв – мощность электродвигателя привода главного движения кВт; – механический КПД.Nс=8*075=6 кВт.
Расчет режимов резания для фрезерования
Определяем расчетную величину скорости резания:
- коэф. учитывающий состояние поверхности заготовки ()
Принимаем по таблице 39 и 40 : зн ачение стойкости инструмента и значения коэффициентов входящих в формулу: Т=80 мин; Cv=467; q=045; y=05; u=p=01; m=033; при t=7 мм; В=18 мм; Sz=004 ммзуб.
Определим число оборотов шпинделя:
Тогда скорость резания равняется:
По табл. 416: Ср=682 x=0.86 y=0.72 u=1.0 q=0.86 w=0
Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала (стр. 264 5)
Мощность резания определяется по формуле:
Мощность которую должен обеспечить станок:
где Nдв – мощность электродвигателя привода главного движения кВт; – механический КПД.
Фрезерование шпоночного паза шириной 20 мм:
Расчет ведется одновременно с заполнением операционных карт технологического процесса: запись данных по оборудованию способу обработки характеристики обработки обрабатываемой детали 6.
Принимаем по таблице 39 и 40 6: значение стойкости инструмента и значения коэффициентов входящих в формулу: Т=80 мин; Cv=98; q=040; y=07; m=020; Sz=018 ммзуб. D=20 мм.
В нашем случае применяется станок с бесступенчатым регулированием тогда принимаем число оборотов равное: n=380 обмин;
y=08; t=75 мм; Sz=018 ммзуб;D=18 мм;См=00345;q=2.0;
Мощность которую должен обеспечить станок:Nc=Nдв*где Nдв – мощность электродвигателя привода главного движения кВт; – механический КПД.Nс=8*075=6 кВт.
Принимаем по таблице 39 и 40 6: значение стойкости инструмента и значения коэффициентов входящих в формулу: Т=80 мин; Cv=467; q=045; y=05; u=p=01; m=033; при t=75 мм; В=20 мм; Sz=004 ммзуб.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
Техническое нормирование устанавливает технически обоснованную норму расхода производственных ресурсов – рабочего времени сырья материалов инструментов. При обработке в условиях среднесерийного типа производства на станке с ЧПУ определяется штучно – калькуляционное время (Тш-к) состоящее из штучного (Тшт) и подготовительно – заключительного времени на партию деталей (Тп-з) которое определяется по зависимости 4:
Норма штучного времени – это норма времени на выполнение объема работы равной единице нормирования на выполнение технологической операции:
где tо= - основное время на операцию мин; tВ – вспомогательное время мин; tобс – время обслуживания рабочего места мин; tп – время на личные потребности мин. Основное время на выполнение i – го перехода:
где L – длина обрабатываемой поверхности мм; n – частота вращения шпинделя обмин; S – подача ммоб.
мин. мин. мин. мин.
tв = tв.у + tм.в — вспомогательное время включающее время tв.у на установку и снятие заготовки и вспомогательное время tм.в связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхности мин
tв.у = установка и снятие заготовки – 04 мин.
tм.в = время на переход установку фрезы – 038 мин.
Времена tобс и tп принимаются в процентном отношении от оперативного времени (tоп):
tоп=3796+078=4.576 мин.
(tобс + tп)=012×4.07=049 мин.
Тшт=3796+078+049=5066 мин.
Подготовительно – заключительное время включает в себя:
Tп-з=Tп-з1+Tп-з2+Tп-з3
где Tп-з1 – время на приемы вошедшие в комплекс Tп-з1=12 мин; Tп-з2 – время дополнительных работ Tп-з2=7 мин; Tп-з3 – время на пробную обработку детали Tп-з3=5 мин.
Штучно-калькуляционное время
где Тп-з - подготовительно-заключительное время на партию мин; nЗ — размер партии деталей запускаемых в производство.
Размер партии определяется по фактическим данным или расчетом (при оценке экономической эффективности):
nЗ= где P - годовой выпуск деталей шт.; Sn - число запусков в год.
Для среднесерийного (600—1200 деталей в год) производства по таблице 11 можно принять Sn =12. 5
Тш-к=5066+=5.386 мин.
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ И РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВКИ
Выбор технологических баз имеет первостепенное значение при проектировании технологических процессов. При выборе баз учитывается вид операции точность и производительность обработки и многие другие факторы.
Для выполнения фрезерной операции за технологические базы принимаем обработанные на предыдущих операциях цилиндрические поверхности и торец. Эти технологические базы являются оптимальными т.к. обеспечивают устойчивое положение заготовки относительно станка а также надежное ее закрепление с минимальными деформациями.
Деталь базируется в призмах по шейкам вала на которые в последующем производится посадка подшипников данная операция производится после чистового точения этих поверхностей и их размер равен соответственно:
Суммарная погрешность установки:
При обработке партии заготовок в одноместном приспособлении на настроенном станке погрешность приспособления вызывает систематическую погрешность обработки и может быть скомпенсирована при наладке (подналадке) поэтому при расчете погрешности установки не учитывается. Тогда учитывая что погрешности Еб и Ез являются случайными величинами можно записать:
Погрешность базирования:
Погрешность закрепления:
где KRZ=0005; KHB=13; m=1; C1=0226; HB=220; Q=2000 H.
Рассчитанная погрешность включается в припуск на мех.обработку после чего деталь считается годной.
ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
Современное машиностроение на сей день имеет ярко выраженную тенденцию к повышению качества точности обрабатываемых изделий и невозможно будет реализовать спроектированный технологический процесс без соответствующего технологического оснащения. При выборе конкретных моделей станков необходимо учитывать:
-соответствие габаритных размеров заготовки размерам рабочей зоны оборудования (4001600);
-требования обеспечения точности и качества обрабатываемых поверхностей;
-технологические возможности станка.
Средствами технологического оснащения были выбраны:
-станок на котором производится обработка детали фрезерный с ЧПУ 6Р11РФ3 что позволяет в значительной степени автоматизировать процесс обработки исключив тем самым частично человеческий фактор довольно сильно влияющий на качество детали;
-фрезерование шпоночных пазов производится специальными шпоночными фрезами ГОСТ 9140-78 материал рабочей части Р6М5 заданной геометрии.
Анализ служебного назначения изделия позволил максимально уточнить и сформулировать задачу для решения которой предназначено изделие.
Дальнейшим анализом была составлена размерная цепь решение которой было необходимо для разработки чертежей детали. В результате расчета размерной цепи были найдены соответствующие значения параметров всех составляющих звеньев являющиеся экономически достижимыми.
Составленная схема сборки изделия является оптимально технологичной в условиях среднесерийного производства что значительно сокращает затраты на его осуществление.
Составленный рабочий чертеж детали содержит основные данные для выбора заготовки проектирования маршрутного технологического процесса.
В соответствии с чертежом детали также был разработан технологический маршрут обработки поверхностей детали и сведен в таблицу 1.
Проведенные расчеты режимов резания позволяют точно определить уровень технологического оснащения так например мощность станка. Кроме того необходимо создать условия повышающие надежность технологической системы и стабильности процесса обработки.
Было произведено нормирование операции и выбраны базы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Сборочный чертеж редуктора.
Толмачевский Н.Н. Доможиров А.П. Методы достижения точности сборки: Учебное пособие. – Курган: КМИ 1992 г. – 62 с.
Мосталыгин Г.П. Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. – М: Машиностроение 1990 г. – 288 с.
Справочник технолога – машиностроителя: В 2-х т. Т1 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение 1985 г. – 656 с.
Марфицын В.В. Давыдова М.В. Минин И.А. Выбор способа изготовления заготовок. Методические указания. – Курган.: КГУ 1997 г. – 80 с.
Справочник технолога-машиностроителя В 2-х т. Т2 Под ред. А.Г. Косиловой и РК Мещерекова - М:Машиностроение 1986 г. - 496 с.
Салахов Ф.Н. Давыдова М.В. Курсовое и дипломное проектирование. Методические указания. – Курган.: КГУ 2006 г. – 36 с.