Технология изготовления детали 'Вал-шестерня'

Технология изготовления детали 'Вал-шестерня'

Задание на курсовой проект

Курсовой проект содержит текстовую и графическую части. Объем пояснительной записки - 18 страниц формата А4 печатного текста, а также чертёж заготовки формата А4. В пояснительную записку входят: общая часть, технологическая часть. К курсовому проекту прилагается чертёж детали формата А3.

Введение

Машиностроение является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Она создает активную часть основных производственных фондов и тем самым в значительной мере определяет возможности развития народного хозяйства страны. Развитию и формированию технологии машиностроения, как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении двух последний столетий. В наше время машиностроение − ведущая отрасль производства. Эффективность производства и качество выпускаемой продукции во многом зависит от нового оборудования и от совершенствования технологических процессов. Повышение темпов научно-технического прогресса вызывает частую смену объектов машиностроительного производства, что в свою очередь требует от машиностроения создания новых видов продукции. В условиях рыночной экономики для того, чтобы продукция машиностроения была конкурентоспособной, необходимо обеспечить ее высокое качество. Решение этой задачи невозможно без широкого применения вычислительной техники, станков с ЧПУ, прогрессивной технической оснастки, обеспечивающей высокую точность и качество обрабатываемых деталей, а также необходимо создать безопасные условия труда на производстве.

Цель курсовой работы - закрепление и углубление знаний, полученных при изучении «Основы технологии машиностроения», «Автоматизация производственных процессов в машиностроении», а также применение этих знаний в самостоятельной работе при решении конкретных конструкторских и технологических задач. Получение заданной детали с наименьшими затратами материалов, минимальной трудоемкостью, а следовательно себестоимостью; повышению качества продукции.

Согласно заданию на курсовой проект, необходимо спроектировать комплексный технологический процесс изготовления детали «Вал».

1.     Общая часть

1.1.  Служебное назначение и техническая характеристика заданной детали

Данная деталь - «вал-шестерня». Валы предназначены для удержания установленных на них элементов (шкивы, зубчатые колеса и т.д.) и для передачи крутящего момента. В процессе работы вал испытывает изгиб, кручение, а в отдельных случаях- растяжение и сжатие. Используется вал-шестерня в редукторах. В данной детали имеются 2 шпоночных паза В=45ПШ. Шпоночные пазы предназначены для предотвращения проворота зубчатого колеса и для передачи вращающего момента. На валу-шестерне имеются две фаски 4*45◦, они используются для упрощения последующего монтажа и для более плавного захода детали. На данной детали установлено косозубое зубчатое колесо с такими данными:

модуль нормальный mn=12

число зубьев z=13

степень точности 8-х

угол зацепления £=20◦

угол наклона зубьев: левый

величина сдвига инструмента x*m=5,76

постоянная хорда SC=20,4372

высота до постоянной хорды hC=14,009

Косозубые зубчатые колеса используются для передачи вращения между валами, на которых они располагаются. Они обладают рядом преимуществ: имеют большую нагрузочную способность, плавность зацепления и при работе малошумны. Однако, данные колеса сложны в изготовлении из-за точности и дополнительной осевой силы.

Также, на валу-шестерне установлены галтели. Галтель предназначена для уменьшения концентрации напряжений в месте резкого перехода от меньшего диаметра к большему. Рассмотрим поверхности вала-шестерни:

Общим параметром шероховатости является 12,5. Соответствующие этой шероховатости поверхности не требуют чистового обтачивания, предварительного и чистового шлифования.

Поверхности с шероховатостью 0,8 соответствуют 7 квалитету. Они требуют предварительного обтачивания, чистового обтачивания и однократного шлифования.

- означает

 означает

длина  означает

.2.Анализ технических требований на изготовление детали

Исходя из технических требований, указанных к данной детали мы видим, что необходимо выбрать твердость 262-268 НВ, т.к. после термообработки улучшение повышается качество стали: твердость и прочность улучшаются, материал становится более однородным.

Перекос оси паза относительно оси вала не более 0,08 мм и смещение оси паза шпонки относительно оси вала не более 0,22 мм. Эти величины нельзя превышать, в противном случае на деталь невозможно будет закрепить зубчатое колесо. Для данной детали мы используем центровые отверстия типа В с предохранительным конусом.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

«Вал-шестерня» имеет сложную конструкцию, он вмещает в себе закрытый шпоночный паз, который является нетехнологичным элементом. Деталь имеет возможность базировки в центрах, для чего в торцевых поверхностях вала предусмотрены центровые отверстия. Они помогают избежать погрешности обработки в радиальном направлении и служат для совмещения баз (размерной и установочной).

Определение действительной жесткости детали:

Длина вала:760мм.

Рассчитаем средний диаметр:

Значит, мы не используем люнеты, так как вал имеет достаточную жесткость.

Конструкция данной детали обеспечивает удобство использования измерительного и режущего инструмента.

.4 Определение типа и организационной формы производства.

Мы выбираем среднесерийное производство. Среднесерийное производство характеризуется средним объемом выпуска деталей, изготавливаемых в течении определенного времени. Т.к. «вал-шестерня» имеет массу 135 кг., то количество деталей одного наименования, обрабатываемых в год составляет 100-300 штук.

заготовка деталь маршрут конструкция

2. Технологическая часть

.1 Выбор и обоснование вида заготовки и метода ее получения

Чертежом предусмотрено изготовление детали с конструкционной стали 40Х ГОСТ 4543-71.

Назначение стали 40Х: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

На первой стадии выбора заготовки для заданной детали следует предварительный выбор 2-х или более приемлемых способов изготовления заготовки для заданных деталей. Для нашей детали «вал-шестерня» мы выбираем 2 способа получения заготовок: штамповка на молотах и периодический продольный прокат.

Рассмотрим 1 способ, штамповка на молотах.

Вычислим коэффициент использования металла:

Объем детали:

 =6321124,45 мм3=10053172,4 мм3=6321124,45 мм3

Масса заготовки:

 значит, коэффициент пребывает в пределах нормы

Рассчитаем себестоимость заготовки:

Где Сi - базовая стоимость 1 т металла, грн;

 - коэффициенты, которые зависят от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок;- масса заготовки, кг;- масса детали, кг;отх - стоимость одной тонны стружки, грн.

Рассмотрим второй способ получения заготовки - периодический продольный прокат: Объем детали:

Масса заготовки:

Коэффициент использования металла:

Рассчитаем себестоимость заготовки:

Затраты на материал:

Затраты на механическую обработку:

Следовательно, мы выбираем способ получения заготовки штамповку на молотах, так как он является более экономичным.

Ниже приведен эскиз заготовки.

Рис. 2.1 Эскиз заготовки

2.2 Выбор методов обработки поверхностей детали

В данном пункте мы назначаем методы обработки с учетом габаритных размеров, характера и точности исходной заготовки, свойств материала и других факторов.

Методы обработки выбираются для всех поверхностей детали, начиная с самой точной и кончая самой неточной.

Табл.2.2 Методы обработки поверхностей

1                Поверхность 180Т=0,816

,3

,6

,80

Заготовка

Точение предварительное

Точение окончательное

2                Поверхность 193+0,3=3,216

,3

,2

3                Поверхность 180Пр=0,816

,3

,6

,80

Заготовка

Точение предварительное

Точение окончательное

.3 Определение величин припусков на обработку заготовки

В данном разделе мы устанавливаем оптимальные величины припусков на обрабатываемые поверхности заданной детали, исходя из требований чертежа, а также определяем основные размеры заготовки и устанавливаем допускаемые отклонения размеров.

Припуски на механическую обработку определяются табличным методом на все поверхности заданной детали по нормативным данным, приведенным в справочной литературе /1, 2, 5, 12/. Результаты должны представлены в виде сводной таблицы припусков на обработку (табл. 2.4).

Табл.2.3. Сводная таблица припусков на обработку заготовки

1                Поверхность

Шлифование окончательное

Шлифование предварительное

Точение окончательное

Точение предварительное

Заготовка

*0,24

*0,4

*0,8

*2,66

*4,1

,48

,08

,4

+0,63

2                Поверхность 193

Точение чистовое

Точение предварительное

Заготовка

*0,8

*3,3

*4,1

,6

,2

3                Поверхность

Шлифование окончательное

Шлифование предварительное

Точение окончательное

Точение предварительное

Заготовка

*0,24

*0,4

*0,8

*2,66

*4,1

,48

,08

,2

,4

+123

2.4 Разработка технологического маршрута изготовления детали

В данном подразделе представлен технологический маршрут изготовления детали Технологический маршрут изготовления детали показывает содержание и последовательность технологических операций с их обоснованием. В него также включено технологическое оборудование, режущий, вспомогательный инструменты и средства технологического контроля.

Табл.2.4. Технологический маршрут изготовления детали

.5 Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности

В данном подразделе выполнен расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку самой точной поверхности, которой является поверхность Ø180m6.

Технологический маршрут обработки отверстия Æ180m6 мм состоит из следующих технологических операций: предварительного и окончательного точения, предварительного и окончательного шлифования.

Данные по ходу расчёта заносим в таблицу 2.6

Значение Rz и T, характеризующее качество поверхности штампованных заготовок, составляет Rz=300 мкм, Т=300 мкм.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяем по формуле

где  - отклонение смещения;

 - отклонение эксцентриситета.

где  - отклонения в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно.  в нашем случае равно 1.

На основании записанных в таблице 2.6 данных производим расчёт минимальных значений межоперационных припусков по формуле:

Минимальные припуски под точение:

предварительное

окончательное

Таким же способом рассчитываем и на остальные технологические операции. Графа расчётный размер dp заполняется начиная с конечного размера путем последовательного прибавления расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:

Минимальные предельные размеры dmin получаем с учётом округления расчётных размеров dp до такого же количества знаков после запятой, как и в допуске δ (допуск рассматривать в мм).

Максимальные предельные размеры dmax получаем путём прибавления допуска δ к минимальным предельным размерам dmin.

Минимальные предельные значения припусков  равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения  - соответственно разности наименьших предельных размеров.

Тогда для предварительного точения:

Таким же образом выполняем расчеты и для других операций.

Табл.2.5 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам

Технол.переходы поверхностиЭлементы припускаРасчет припус.Расчет.

размерДопускПредельный

размерПред.знач.

Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности

Вывод

Данный курсовой проект позволил на практике закрепить и углубить знания, полученные в в процессе обучения на специальности 7.090202 - «Технология машиностроения». В процессе курсового проектирования выполнялась комплексная инженерно-техническая задача, для последовательного и правильного решения которой потребовалось применять на практике сведения из общенаучных, общетехнических и специальных дисциплин, работать с литературой, пользоваться ГОСТами, каталогами и другой справочной литературой.

Список использованной литературы

1.       Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: Справочник.- М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

.        Курсовое проектирование по технологии машиностроения: /Под ред.А.Ф. Горбацевича. - Минск: Вышэйш. шк., 1983. - 256 с

.        Методические указания к разделу курсового и дипломного проектов по специальности0501 «Перерасчет размеров и допусков при смене технологических баз» /Сост.: Р. О. Шамей, Е.И.Иванов . - Жданов; ПГТУ, 1986. - 12 с.

.        Методические указания к разделу курсового и дипломного проектов по специальности 0501 «Выбор и обоснование метода получения заготовки» /Сост.; Е.И.Иванов, Р. О. Шамей. - Мариуполь: ПГТУ, 1986. - 20 с.

.        Методические указания к выполнению контрольных заданий и практических занятий по курсу «Технология машиностроения (для студентов специальностей 1201,1202) /Сост. И.М.Левин, - Мариуполь: ПГТУ, 1992. - 58 с.

.        Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования на металлорежущих станках: В 2 ч. - М.: Машиностроение, 1974. - 425 с.

.        Методические указания к выполнению раздела курсового проекта и практических занятий по курсу «Технология машиностроения» (для студентов специальностей 1201, 1202) Сост.: И.М.Левин, А. А. Андилахай, - Мариуполь; ПГУ, 1990. - 48 с.

.        Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы, выполняемые на металлорежущих станках с программным управлением. -М: Экономика, 1980, 208 с.

.        Проектирование технологических процессов механической обработки / Под ред. В.В. Бабука. - Минск: Вышэйш. шк., 1987.- 256 с.

.        Режимы резания металлов: Справочник /Под ред. Ю. В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972. - 407 с.

.        Руденко П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении. - Киев: Вища шк., 1985. - 256 с.

.        Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. /Под. Ред. А. Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - 360 с.

.        Руденко П.А. Проектирование заготовок в машиностроении. - Киев: Вищ. Шк. , 1991. - 247 с.

.        Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.