Тех.процесс изготовления ведомого вала

Содержание

Содержание Лист

Введение

1 Общая часть

1.1 Обоснование формы и типа производства

1.2 Обоснование выбора исходной заготовки

1.3 Расчет припусков на механическую обработку

2 Технологическая часть

2.1 Технологический маршрут и выбор баз

2.2 Обоснование и описание операционного

техпроцесса механической обработки заготовки детали

2.3 Расчет режимов резания основных операций и

техническое нормирование времени

2.4 Размерный анализ узла

3 Конструкторская часть

3.1 Расчет приспособления

3.2 Расчет составляющих сил резания

3.3 Расчет зажимного устройства и конструктивных

параметров привода

3.4 Расчет погрешности установки

4 Заключение

5 Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология автомобилестроения»

Тема: «Разработать технологический процесс обработки

ведомого вала цилиндрического редуктора»

Введение

На современном этапе развития основными задачами, рассматриваемыми технологией машиностроения, являются такие задачи, как: создание принципиально новых технологий, позволяющих многократно повысить производительность; переход от разработки отдельных машин и технологий к разработке и применению технологических комплексов; применение системы автоматического проектирования технологических процессов.

Тема курсовой работы - проектирование технологического процесса обработки вала выходного. Цель курсовой работы заключается в том, чтобы закрепить знания, полученные в процессе изучения предмета «Технология машиностроения», и приобрести навыки в разработке технологического процесса обработки детали на их основе.

Общая часть

Данный вал используется в цилиндрическом редукторе и служит для передачи вращательного движения.

В качестве исходных денных для разработки данного курсового проекта мне был выдан чертеж вала выходного, в этом чертеже мною были выявлены следующие неточности:

1)Неуказана шероховатость 7 и 8 поверхностей.

2)Неуказанная шероховатость дана в системе Rz.

3)Неправильно указаны технические требования.

4)Неправильно указаны квалитеты на длины шпоночных пазов (17 и 19 поверхности).

5)Слишком жестко задан допоск на свободный диаметр (6 поверхность).

6)Неправильно указаны глубины шпоночных пазов (18 и 20 поверхности).

7)Неуказаны числовые значения отклонений (все повехности).

8)Неправильно указан радиус галтели (8 поверхность).

Все перечисленные недостатки учтены в переработанном чертеже

Качественная оценка технологичности

1)Данный вал можно обрабатывать проходными резцами, повышающими производительность обработки.

2)Диаметральные размеры шеек вала убывают к концам.

3)Показатели базовых поверхностей 3, 7, 13, 15 обеспечивают точность установки, обработки и контроля.

Количественная оценка технологичности

1)Коэффициент использования материала будет просчитан в пункте

2)Средний квалитет детали

IT = (IT x n )/ n ,

где IT - квалитет поверхностей;

n - количество поверхностей с одинаковым квалитетом.

IT = (6х4+9х2+12х5+14х7)/18 = 11

3 Средняя шероховатость детали

Ra = (Ra x n )/ n

где Rа - шероховатость поверхностей;

n - количество поверхностей с одинаковой шероховатостью.

Ra = (1.25х6+3.2х2+10х10)/18 = 6.3

Деталь достаточно технологична, допускается применение высокопроизводительных режимов обработки.

1.1 Обоснование формы и типа производства.

Тип производства – классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий.

Принятый объем выпуска (N=3000шт/год) соответствует среднесерийному (СС) типу производства.

Форма производства поточная - проектируемая деталь производится на специально создаваемом для этих целей предприятии. При такой форме заготовка в процессе изготовления находится в движении, имеющем определенную величину такта.

Количество деталей в партии для одновременного запуска равно

где а=12дней – периодичность запуска для СС производства.

1.2 Обоснование выбора исходной заготовки

Масса детали 6,9 кг

Выбираем 2 вида получения заготовки: штамповка, прокат.

Вывод: для получения заготовки выбираем штамповку,

так как этот метод более экономичен.

Определим припуски и размеры по таблице:

Таблица 3.2 - Припуски и размеры на штамповку

Служебное назначение поверхностей

3. Расчет припусков на механическую обработку

Исходные данные:

Наименование детали: фланец крепления карданного шарнира

Материал: Сталь 12ХН3

Элементарные поверхности для расчета припуска - наружные поверхности d55h9 и d50H11.

Для остальных переходов значения определяются в зависимости от достигаемого квалитета при данном переходе.

Черновое точение. Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4 таблицы.

Минимальные припуски на диаметральные размеры для каждого перехода определяются по зависимостям:

где Rzi1, h i1, i-1 - соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и погрешность расположения поверхности полученные на предыдущем переходе.

Еi погрешность установки заготовки на данном переходе.

Для чернового точения:

Расчет наименьших размеров по техническим переходам начинаем с наименьшего размера детали по конструкторскому чертежу используя исходные данные:

Допуск на изготовление промежуточных размеров Td является табличной величиной и определяется в зависимости от получаемого на данном переходе квалитета.

Принятые (округленные) размеры по переходам определяют округляя значения соответствующих размеров .

Проверка правильности расчетов:

4,6 - 3=1,9 + 0,300

1,6=1,6

расчет верен.

Технологическая часть

2.1 Технологический маршрут и выбор баз

2.3 Расчет режимов резания основных операций и

техническое нормирование времени

Режим резания металла включает в себя следующие, определяющие его элементы: глубину резания t, мм; подачу S, мм/об; скорость резания V, м/мин и число оборотов шпинделя станка n, об/мин.

Припуск разбивается на черновой, чистовой и отделочный. Величина припуска определяется в зависимости от полученных при предыдущей обработке: величины дефектного слоя; микрогеометрии поверхности; погрешности формы детали.

Величина подачи назначается в зависимости от: вида детали, жесткости, прочности, состояния поверхностного слоя; прочности, жесткости, износоустойчивости системы СПИД.

Принимается наибольшая подача, допускаемая данными ограничивающими факторами.

Действительную подачу принимают по паспортным данным станка, ближайшую к расчетной подаче.

Скорость резания определяется по эмпирическим степенным зависимостям:

где Vt - скорость резания при выбранном периоде стойкости режущего инструмента, равном Т (мин);

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

х, у – показатели степени соответственно при глубине резания и подаче; - постоянная величина, зависящая от ряда факторов.

Для определения расчетного числа оборотов шпинделя, производится выбор расчетных размеров в зависимости от метода обработки либо обрабатываемой поверхности, либо инструмента.

Число оборотов детали при назначенной скорости резания определяется по расчетным диаметрам

Далее принимается действительное число оборотов по паспорту станка, ближайшее к расчетному.

После определения скорости резания производится расчет по эмпирическим зависимостям составляющих усилий резания операций Pz , Py , Px , а также крутящий момент Мкр .

После определения сил резания производится определение потребной мощности станка. Определяется эффективная мощность на резце Ne и необходимая мощность на приводе станка Nпр .

Подсчитав мощность на приводе Nпр , сопоставляют ее с мощностью электродвигателя выбранного станка Nст и делением первой величины на вторую получают коэффициент использования станка по мощности (ηм ):

Исходные данные:

Материал – Сталь 12ХНЗ.

Минимальная шероховатость – Rz 3,2.

Заготовка – штамповка.

1) Операция 040 Вертикально-фрезерная.

Фрезеровать литник в размер 11,2 заподлицо с основной поверхностью.

Станок 6Д91

Инструмент – фреза концевая, оснащенная винтовыми твердосплавными пластинами ГОСТ 2053775, Ø20 мм, число зубьев z=4.

Припуск t=12,511,2=1,3мм

Исходной величиной подачи при чистовом фрезеровании является ее величина на один оборот фрезы, по которой для дальнейшего использования вычисляют величину подачи на один зуб .

2.4 Размерный анализ узла.

Размерная цепь – это совокупность размеров деталей (детали), образующих замкнутый контур и участвующих в решении поставленной задачи. Цепь состоит из исходно-замыкающего звена (задаваемого с самого начала и получаемого после сборки узла) и составляющих звеньев, которые в зависимости от влияния на исходно-замыкающее бывают увеличивающими и уменьшающими.

Для расчета предлагаются две размерные цепи для анализа: ведомый вал в сборе, размещающийся в корпусе, и ведущий вал в сборе.

Сначала анализу подвергается размерная цепь, в которую входит ведомый ведомый вал в сборе. При работе вал вращается в подшипниках, которые с одной стороны упираются в буртики шестерни и вала соответственно, а с другой ограничены от осевого перемещения кольцевой гайкой и распорной втулкой. В процессе работы механизма выделяется тепло, вызывающее расширение металлических элементов конструкции. Для правильной и продолжительной работы подшипников и, соответственно, всего узла в целом необходимо обеспечить тепловой зазор между торцами подшипников и упорными кольцами. Для простоты расчета считаем, что зазор в правом подшипнике выбран, а искомая величина – зазор в левом подшипнике. Тогда определяемая величина будет равна сумме тепловых зазоров в подшипниках выходного вала.

Выбираем в качестве метода достижения точности исходно-замыкающего звена – метод полной взаимозаменяемости (МПВ). Расчет размерной цепи производим по методу «maxmin».

Размерный анализ проводим по следующему алгоритму:

1. Задача размерного анализа: обеспечить при сборке узла тепловой зазор между торцом левого подшипника ведомого вала, поз.26 и торцевой поверхностью шестерни ведущего вала, поз.27.

Величина зазора определяется по формуле

а=12×10-6×t×l+0,15=12×106×75×430+0,15=0,537мм,

где t=75°С – максимальный перепад температуры вала;

l=430мм – длина участка вала, заключенного между подшипниками

Необходимо получить получаем следующие данные: размерная цепь А; АΔ=0,5мм; δАΔ=0,5мм; координата середины допуска Δ0АΔ=0мм; =+0,25мм; = 0,25мм.

2. Следовательно, сам зазор и будет исходно-замыкающим звеном.

Данная цепь наикратчайшая и образует замкнутый контур, а каждая деталь цепи входит в нее одним размером. Всего получается 12 звеньев.

4. Определяем увеличивающие (при увеличении их размера увеличивается размер исходно-замыкающего звена) и уменьшающие (соответственно при увеличении своего размера уменьшается размер исходно-замыкающего звена) звенья. Исходя из определений видов составляющих звеньев, увеличивающим звеном будет лишь корпус, а уменьшающими – все остальные элементы цепи.

5. Передаточное отношение составляющих звеньев для плоских линейный размерных цепей ξ=±1.

6. Теперь можно построить схему размерной цепи

Номинальное значение замыкающего звена определяется по формуле

где n – количество увеличивающих звеньев, m – общее число звеньев в цепи.

Допуск замыкающего звена

что значительно больше требуемого значения. Продолжим расчет для заполнения сводной таблицы.

Округляем до =1,07мм.

Нижнее отклонение исходно-замыкающего звена

Верхнее отклонение исходно-замыкающего звена

При оформлении сводной таблицы результатов расчета размерной цепи =0,097мм (для полученного расчетом допуска) и координаты середин полей допусков, равные половине соответствующих допусков.

Получаем зазор с параметрами АΔ= мм. Точность замыкающего звена вполне достижима по МПВ в условиях среднесерийного производства, однако не удовлетворяет поставленным условиям.

Решаем эту же задачу методом неполной взаимозаменяемости (МНВ).

Номиналы и допуски звеньев цепи считаю известными и полученными ранее.

Для расчета по МНВ вводим следующие наиболее оптимальные величины:

- коэффициент риска tΔ=3 при 0,27%ном браке при сборке узла;

- коэффициент, характеризующий критический закон рассеяния величин, λ=1/3 (для закона нормального распределения - при отлаженной технологии).

Исходно-замыкающее звено будет тогда АΔ= , что практически равно требуемому значению.

Из расчета следует, что точность исходно-замыкающего звена достигается по МНВ при 0,27%ном браке и разбивке среднего допуска по составляющим звеньям цепи (до экономически достижимых в условиях СС производства).

Теперь анализируем вторую размерную цепь - промежуточный вал в сборе, ось которого совпадает с плоскостью разъема корпуса и картера КПП.

Метод достижения точности исходно-замыкающего звена (МПВ) и расчет размерной цепи («maxmin») аналогичен цепи А.

1. Задача размерного анализа: обеспечить при сборке узла зазор между торцами подшипника и кольца, в пределах 0,5…0,6мм (размерная цепь Б).

Минимальная величина зазора а=12×106×t×l+0,15=12×106×75×472+0,15=0,575мм,

2. Следовательно, сам зазор - исходно-замыкающее звено, а номинальный размер (БΔ) и нижнее отклонение ( ) соответственно будут равны двум и нолю.

4. Увеличивающие и уменьшающие звенья. Увеличивающими звеньями будут картер КПП, уплотнительная прокладка, фланец стакана и выемка в крышке, а уменьшающими – все остальные.

5. Передаточное отношение составляющих звеньев ξ=±1.

6. Теперь можно построить схему размерной цепи

7. Номинальные значения звеньев цепи и их допуски. Из заводских чертежей следует:

Тогда номинальное значение замыкающего звена

где n – количество увеличивающих звеньев;

m – общее число звеньев в цепи.

Допуск замыкающего звена

, что практически равно требуемому значению.

9. Нижнее отклонение исходно-замыкающего звена определяется по формуле

Верхнее отклонение исходно-замыкающего звена

Получаем зазор с параметрами БΔ= мм. Точность замыкающего звена достижима в условиях среднесерийного производства, но не удовлетворяет поставленным условиям.

При оформлении сводной таблицы результатов расчета размерной цепи понадобится средняя величина поля допуска составляющих звеньев δср= = =0,093мм (для полученного расчетом допуска) и координаты середин полей допусков, равные половине соответствующих допусков.

Решаем эту же задачу методом неполной взаимозаменяемости (МНВ).

Номиналы и допуски звеньев цепи считаю известными и полученными ранее.

Для расчета по МНВ вводим следующие наиболее оптимальные величины:

- коэффициент риска tΔ=3 при 0,27%ном браке при сборке узла;

- коэффициент, характеризующий критический закон рассеяния величин, λ=1/3 (для закона нормального распределения - при отлаженной технологии).

значений.

Из расчета следует, что точность исходно-замыкающего звена достигается по МНВ при 0,27%ном браке и разбивке среднего допуска по составляющим звеньям цепи (до экономически достижимых в условиях СС производства).

Конструкторская часть

3.1 Расчет приспособления

Основными видами расчетов станочного приспособления являются:

1. Расчет составляющих сил резания;

2. Расчет силы (сил) закрепления;

3. Расчет зажимного устройства и конструктивных параметров привода;

4. Расчет погрешности установки, координат положения направляющих режущего инструмента.

3.2 Расчет составляющих сил резания

Для операции фрезерования необходимы значения окружной силы Pz , осевой P0 ,подачи Ps , вертикальной Pv и радиальной Py .

3.3 Расчет зажимного устройства и конструктивных параметров привода

Уравнение комбинированного зажимного устройства имеет вид:

Из данных формул находим необходимые значения силы (Р) и перемещения (S), передаваемых от силового привода элементарным механизмам.

Количество элементарных механизмов i=1;

Передаточное отношение сил η=5;

Передаточное отношение перемещения i=0,158

Т.е. для закрепления заготовки поршень пневмоцилиндра должен переместиться на расстояние 32 мм и развить силу 442,2 Н.

Силу на штоке пневмоцилиндра находится по формуле:

Так как при малых значениях диаметра цилиндра снижается его КПД, то принимаем диаметр цилиндра D=80 мм.

3.4 Расчет погрешности установки.

Погрешность установки для станочных приспособлений определяют по формуле:

Погрешность установки на станок:

Так как допустимая погрешность больше действительной погрешности, то данное приспособление отвечает требованиям точности выполнения размера.

Заключение

В ходе курсовой работы проведена разработка технологического процесса обработки детали - вала выходного. На основе полученных знаний были разработаны и выбраны тип производства, структура и метод получения заготовки, технологический маршрут обработки, план обработки и операционная технология.

Список использованной литературы

1. Антонюк В.Е., Королев В.А., Башеев С.М. Справочник конструктора по расчету и проектированию станочных приспособлений. – Минск: «Беларусь», 1969 – 390с.;

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения - 4-е издание переработанное и дополненное. -Мн. Высш. шк., 1983256 с.

3. Анурьев В.И. Под ред. И.Н. Жестковой. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 2. – 8-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 2001. – 901с., ил.;

4. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Выш. школа, 1983. – 256с., ил.;

5. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 496с., ил.;

6. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станка с ЧПУ: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 512с.: ил.;

7. Панов А.А., Аникин В.В., Бойм Н.Г. и др. Под общ. ред. А.А. Панова. Обработка металлов резанием: Справочник технолога. – М.: Машиностроение. 1988. – 736с.: илл.;3. Сорокин В.Г., Волоснякова А.В., Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов. - М.: Машиностроение, 1989. – 640с.