Технологический процесс изготовления конической шестерни
Содержание
Введение
. Общетехническая часть
.1 Служебное назначение изделия.
Анализ конструкции и технических требований
.2 Анализ технологичности изделия
.2 Анализ технологичности изделия
.4 Материал изделия и его свойства
. Технологическая часть
.1 Выбор технологических баз, и
предварительное определение последовательности обработки поверхностей заготовки
.2 Размерный анализ технологического
процесса
.3 Выбор необходимой оснастки и
режущего инструмента
Литература
Введение
Машиностроение является одной из важнейших отраслей в
промышленном комплексе нашей страны. Поэтому планами экономического развития
промышленного комплекса России предусмотрено увеличение выпуска продукции
машиностроения не менее чем в 1,4 раза, рост номенклатуры и обновление ее структуры.
Решение поставленной задачи возможно при условии широкого применения
прогрессивных технологий, оборудования и оснастки, средств механизации и
автоматизации, соответствующих современным достижениям науки и техники. В свою
очередь мероприятия по модернизации средств производства в машиностроении
позволяют повысить качество выпускаемой продукции и сделать ее
конкурентоспособной по отношению к лучшим образцам изделий на мировом рынке.
Основные задачи в области технологии машиностроения и
перспективы ее развития:
приближение формы заготовки к форме готового изделия
за счет применения методов пластической деформации, порошковой металлургии,
специального профильного проката и других прогрессивных видов заготовок;
автоматизация технологических процессов за счет
применения автоматических загрузочных устройств, манипуляторов, промышленных
роботов, автоматических линий, станков с ЧПУ;
концентрация переходов и операций, применение
специальных и специализированных станков;
применение групповой технологии и высокоэффективной
оснастки;
использование эффективных смазочно-охлаждающих
жидкостей с подводом их в зону резания;
разработка и внедрение высокопроизводительных
конструкций режущего инструмента из твердых сплавов, минераллокерамики,
синтетических сверхтвердых материалов, быстрорежущих сталей повышенной и
высокой производительности;
широкое использование электрофизических и
электрохимических методов обработки, глубинного шлифования;
внедрение новейших методов термической и
химико-термической обработки, нанесение износоустойчивых покрытий;
В настоящее время в технологии машиностроения
происходит ряд коренных преобразований. В частности, внедрение систем
автоматического проектирования (САПР). В этих системах используются мощные ЭВМ,
с помощью которых производятся следующие операции:
вычерчивание рабочего чертежа;
расчет и конструирование инструмента;
распечатка нормативной и технологической документации:
выдача управляющих рабочих программ для станков с ЧПУ;
1. Общетехническая часть
.1 Служебное назначение изделия. Анализ
конструкции и технических требований
Коническая - колесо предназначена для передачи
крутящего момента валов расположенных параллельно в коробке. Главнейшее
значение конической-шестерни заключается в изменении положения оси вращения
переходя от горизонтального расположения валов к вертикальному. Коническая -
шестерня работает в тяжелых условиях, поэтому смазка производится масленым
туманом. Во внутрь конической-шестерни устанавливаются вал с двумя подшипниками
113 ГОСТ 8338-75 которые фиксируются по наружному кольцу подшипника упорным
кольцом В 100 ГОСТ 13943 - 86. На наружную поверхность 120h6 устанавливаются два подшипника
2007124 А ГОСТ 27365-87 фиксируются по внутреннему кольцу подшипника упорным
кольцом Б 120 ГОСТ 13942-87 по наружному кольцу подшипники фиксируются фланцем.
На одной из внутренних поверхностях имеется зубчатый венец который входит в
зацепление с зубчатой муфтой. Данная муфта отвечает за реверс.
Основные элементы конической-шестерни представлены на
рис. 1.1, а их назначение указано в таблице 1.1.
Рисунок 1.1 Коническая шестерня
Таблица 1.1 Анализ конструкции детали
№ поверхности
|
Наименование поверхности,
номинальное значение размера, мм
|
Назначение поверхности
|
Точность (обозначение поля
допуска)
|
Шероховатость Rа-,
Мкм
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
2
|
Коническая наружная
поверхность под зубчатый венец угол Исполнительнаяh6
|
2,5
|
|
|
3
|
Внутренняя коническая
поверхность зубчатого венца
|
Исполнительная
|
h10
|
3,2
|
4
|
Коническая наружная
поверхность уголВспомогательнаяh103,2
|
|
|
|
5
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
6
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
7
|
Наружная цилиндрическая
поверхность ø130
|
Вспомогательная
конструкторская
|
h10
|
3,2
|
8
|
Торец
|
Вспомогательная
конструкторская
|
IT14 2
|
10,0
|
9
|
Наружная цилиндрическая
поверхность ø120
|
Основная конструкторская
|
h6
|
2,5
|
10
|
Канавка ø115
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
11
|
Фаска 1,5 х 45°
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
12
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
13
|
Фаска 1,5 х 45°
|
Свободная
|
I T14 2
|
10,0
|
14
|
Внутренняя Канавка ø103,5
|
Свободная
|
Н 14
|
10,0
|
15
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность ø100
|
Вспомогательная
конструкторская
|
Js 7
|
1,25
|
16
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
17
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность ø90
|
Вспомогательная
конструкторская
|
Н 14
|
10,0
|
18
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
19
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность ø100
|
Вспомогательная
конструкторская
|
Н 14
|
10,0
|
20
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
21
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность ø120
|
Вспомогательная
конструкторская
|
Н 14
|
10,0
|
22,23
|
Внутренняя Зубчатый венец Ø105
|
Исполнительная
|
Н 11
|
2,5
|
24
|
Коническая внутренняя
поверхность
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
25
|
Торец
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
26
|
Фаска 1,5 х 45°
|
Свободная
|
IT14 2
|
10,0
|
.2 Анализ технологичности изделия
конический шестерня затраты сталь
Оценка технологичности конструкции детали является
важным этапом технологической подготовки производства. Конструкция детали
является технологичной, если при ее изготовлении и эксплуатации затраты
материала, времени и средств минимальны. Оценка технологичности проводится
качественно и количественно с расчетом показателей технологичности по ГОСТ
14.201-83. Качественная оценка "хорошо", "плохо"
предшествует количественной. В проекте проводим только качественную оценку
технологичности.
Для анализа технологичности конической шестерни
рассмотрим следующие показатели: возможность рационального метода получения
заготовки; использование типовых технологических процессов; наличие
поверхностей, труднодоступных для обработки и т.п.
С точки зрения рационального выбора заготовки коническая
шестерня относится к не достаточно технологичным изделиям; прокат как наиболее
дешевый вид заготовки использовать в качестве заготовки не рационально, даже в
условиях мелкосерийного производства.
По своей конструкции коническую шестерню можно отнести
к деталям типа "шестерня".
Показатели точности и конструкция шестерни позволяет
использовать типовые этапы обработки деталей типа "шестерня" для
большинства поверхностей и элементов.
Шероховатости находятся в экономических пределах и не
высокие (7 квалитет точности, шероховатость Ra= 1,25 мкм); не требуется применения отделочных методов
обработки: доводки, полирования и т. п.
Возможна реализация принципа постоянства баз на
основных операциях, но для этого необходимы специальные оправки, что усложняет
техпроцесс изготовления.
На основных операциях возможно применение стандартного
режущего, мерительного инструментов и оснастки.
Проведенный анализ позволяет оценить технологичность
конструкции шестерни конической как высоко технологичную.
.3 Определение типа производства и
его характеристики
Для определения типа производства используем заданный
годовой объем выпуска изделий и массу изделия.
Годовой объем выпуска конической шестерни составляет
800 шт.; масса шестерни - 10 кг.
Используя эти данные, устанавливаем тип производства -
мелкосерийное
[1, стр. 24, табл. 3.1]
При серийном производстве используются универсальные
станки, оснащенные как специальными, так и универсальными приспособлениями.
Также применяются станки с ЧПУ, так как имеется возможность быстро переналадить
их на выпуск нового изделия.
В серийном производстве технологический процесс
изготовления изделий преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на
отдельные операции, выполняемые на определенных станках.
Количество изделий в партии для одновременного запуска
определяем по формуле:
[2, стр. 22] (1.3)
где
N - годовой объем выпуска изделий, шт.
a - число дней,
на которое необходимо иметь запас изделий
F - число
рабочих дней в году.
В
нашем случае:
N = 800 шт.
a = 10 дней
F = 250 дней
Принимаем:
.4
Материал изделия и его свойства
Конической
шестерня изготовлена из стали 40 Х ГОСТ 4543 - 81. Сталь 40 Х относится к
группе конструкционных легированных сталей.
Сталь
40 Х предназначена для изготовления зубчатых колес, тормозных дисков, муфт,
кожухов, опорных катков, звездочек и других деталей, к которым предъявляются
требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающих
под действием статических и динамических нагрузок.
Таблица 1.2
Химический состав и механические свойства стали
Марка стали
|
C %
|
Si %
|
Cr %
|
Mn %
|
HB
|
sв
|
|
|
|
|
|
|
МПа
|
Кг/мм²
|
40 Х
|
0,85- 0,95
|
1,2 - 1,6
|
0,95- 1,25
|
0,3- 0,6
|
241
|
870
|
87
|
Таблица 1.3
Физико - механические свойства
Марка материала
|
Плотность Р, кг/м 3
|
Твёрдость НВ
|
Предел прочности МПа
|
Предел текучести
|
Относ. удлинение %
|
Другие характеристики
|
Сталь 40 Х
|
7,85
|
207
|
780
|
|
|
|
Таблица 1.4
Режимы термообработки
Марка стали
|
Температура закалки ºС.
|
Температура отпуска ºС.
|
Твёрдость после т/о HRCэ
|
40 Х
|
830 - 850
|
160 - 180
|
30 - 40
|
2. Технологическая часть
.1 Выбор технологических баз, и
предварительное определение последовательности обработки поверхностей заготовки
Основные элементы конической шестерни представлены на
рис. 1.1
Технологические схемы обработки назначаем с учётом
требуемой точности размеров и шероховатости поверхностей. При этом используем
рабочий чертёж.
Таблица 2.1
Технологические схемы обработки поверхностей
№ поверхн.
|
Наименование поверхности
|
Номинальные размеры
|
Требуемые параметры, мкм
|
Переходы (операции)
|
Достигаемые параметры
|
|
|
|
|
|
Квалитет
|
Ra
|
1
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
2, 3
|
Коническая наружная
поверхность под зубчатый венец угол
|
|
|
Точение черновое Точение
чистовое Фрезерование Зубострогание черновое Зубострогание чистовое
Зубошлифование предварительное Зубошлифование окончательное
|
12 10 10 9 7 6
|
6,3 3,2 3,2 2,5 1,6 1,25
|
|
4
|
Коническая наружная
поверхность угол
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое Точение
чистовое
|
14
|
10
|
|
5
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
6
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
7
|
Наружная цилиндрическая
поверхность
|
ø130
|
h10
|
3,2
|
Точение черновое Точение
чистовое
|
1210
|
6,3 3,2
|
8
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
9
|
Наружная цилиндрическая
поверхность
|
ø120
|
h6
|
1,25
|
Точение черновое Точение
чистовое Шлифование предварительное Шлифование окончательное
|
12 10 8 6
|
6,3 3,2 1,6 1,25
|
10
|
Канавка
|
ø115
|
h14
|
10
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
11
|
Фаска
|
1,5х 45°
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
12
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
13
|
Фаска 1,5х 45°
|
1,5х 45°
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
14
|
Внутренняя Канавка
|
ø103,5
|
H14
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
15
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность
|
ø100
|
Js7
|
1,25
|
Точение черновое Точение
чистовое Шлифование предварительное Шлифование окончательное
|
12 10 9 7
|
6,3 3,2 1,6 1,25
|
16
|
Торец
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
17
|
Внутренняя цилиндрическая поверхность
|
ø90
|
h10
|
3,2
|
Точение черновое Точение
чистовое
|
12 10
|
6,3 3,2
|
18
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
19
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность
|
ø100
|
h10
|
3,2
|
Точение черновое Точение
чистовое
|
12 10
|
6,3 3,2
|
20
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
21
|
Внутренняя цилиндрическая
поверхность
|
ø120
|
h10
|
3,2
|
Точение черновое Точение
чистовое
|
12 10
|
6,3 3,2
|
22, 23
|
Внутренняя Зубчатый венец
|
Ø105
|
H11
|
2,5
|
Точение черновое Точение
чистовое Зубодолбление Зубозакругление
|
14 11
|
6,3 2,5
|
24
|
Коническая внутренняя
поверхность
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
25
|
Торец
|
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
26
|
Фаска
|
1,5х 45°
|
IT14 2
|
10,0
|
Точение черновое
|
14
|
10
|
.2 Размерный анализ технологического
процесса
Производим размерный анализ технологического процесса
изготовления конической шестерни и сводим результат в виде схемы обработки
изделия представленной на чертеже.
Составляем уравнения:
.3
Выбор необходимой оснастки и режущего инструмента
При разработке технологических операций особое
внимание уделяем выбору баз, так как от их правильного выбора зависит точность
обработки и выполнение технических требований чертежа.
При выборе баз необходимо стремиться к соблюдению
основных базирования-постоянства и совмещения баз.
Принцип постоянства баз заключается в том, что при
разработке техпроцесса необходимо стремиться к использованию одной и той же
технологической базы, не допуская без особой необходимости смены баз, не считая
смены черновой базы.
Принцип совмещения баз предусматривает, чтобы в
качестве технологической базы по возможности использовать поверхность,
являющуюся измерительной базой или конструкторской.
Выбранные базы указываем условно по ГОСТ 3.1107 - 81
на эскизах обработки.
При выборе приспособлений учитываем тип производства и
форму зажимаемой поверхности, вид обработки и требуемую точность. Применяем
приспособления с пневмозажимом с использованием нормализованных деталей и
узлов.
Выбор вспомогательного инструмента зависит от типа
станка и конструкции режущего инструмента; выбор производим по справочникам и
соответствующим ГОСТам.
Конструкция и размеры режущего инструмента
предопределяются видом обработки, размерами обрабатываемой поверхности,
свойствами материала заготовки, требуемой точностью и шероховатостью обработки.
При выборе контрольно - измерительных средств
учитываем точность измеряемой поверхности, ее формы и размеры; используем, в
основном, стандартный измерительный; инструмент и стандартные контрольные
приспособления для проверки биения.
Выбранные оснастку, инструмент и средства контроля
сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 Технологические базы, оборудование и оснастка.
№ операции
|
Наименование операции
|
Операционный эскиз
|
Оборудование
|
Приспособления
|
Режущий инструмент
|
Средства контроля
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
005
|
Заготовительная
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
010
|
Заготовительная
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
015
|
Дробемётная
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
020
|
Термическая
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
025
|
Токарная с ЧПУ
|
|
Станок токарный с ЧПУ мод.
16М 30Ф 3
|
Патрон 6152-0164 ГОСТ
2675-88
|
Резец токарный проходной Т
15К 6 2100-1809 ГОСТ 26611-75; Оправка расточная цеховая;
|
ШЦ-III-250-630-0,1 ГОСТ
166-89 Штангенциркуль; ШЦ-II-125-0,1 ГОСТ 166-89 - Штангенциркуль
|
030
|
Токарная с ЧПУ
|
|
Станок токарный с ЧПУ мод.
16М 30Ф 3
|
7100-0011 Патрон ГОСТ
2675-80 тип 1, исп.1, D.
|
Резец токарный проходной Т
15К 6 2100-1809 ГОСТ 26611-75; Оправка расточная цеховая;
|
ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89 -
Штангенциркуль; ШЦ-II-125-0,1 ГОСТ 166-89 - Штангенциркуль
|
035 Токарная с ЧПУ Станок токарный с ЧПУ мод. 16К 20Т 1 7100-0011
Патрон ГОСТ 2675-80 тип 1, исп.1, D. Резец токарный проходной Т
15К 6 2100-1809 ГОСТ 26611-75; Резец канавочный Н;
Резец канавочный цеховой Н
Оправка расточная цеховая;Калибр-пробка 81360021Js7
ГОСТ 14815-69;
Микрометр МК 125-1 ГОСТ
6507-90;
|
|
|
040
|
Токарная с ЧПУ
|
|
Станок токарный с ЧПУ мод.
16К 20Т 1
|
7100-0011 Патрон ГОСТ
2675-80 тип 1, исп.1, D.
|
Резец токарный проходной Т
15К 6 2100-1809 ГОСТ 26611-75; Оправка расточная цеховая;
|
ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89 -
Штангенциркуль; Калибр-пробка 8140-0002А 4 ГОСТ 14820-69; МВМ 250-275 ГОСТ
4380-86
|
045
|
Зубодолбёжная
|
|
Станок зубодолбёжный мод.
5122
|
Оправка УГБ.03.88Д/П 3;
|
тип I кл. В ГОСТ 9323-79
Долбяк;
|
Ш 4.03.06.002/М 1 Калибр
ДОН; 1ВСМ.03.01.065/ПК-1 оправка для поверки соосности; Индикатор часового
типа ИЧ 10кл 1 Шаблон специальный
|
050
|
Зубозакругляю-щая
|
|
Станок зубозакругляющий
мод. 5582
|
УГБ.03.88Д/П 3
приспособление;
|
Фреза зубозакругляющая
цеховая
|
Шаблон радиусный
|
055
|
Зубопрорезная
|
|
Станок зубопрорезной мод.
83400Б
|
Ш 4.03.08.001/П 1
-приспособление станочное;
|
Ш 1.03.066/Р 1 фреза
прорезная цеховая;
|
М 1 АВ ГОСТ 4446-81 Зубомер
смещения
|
060
|
Зубострогальная
|
|
Станок зубострогальный
мод. 5А 250
|
Ш 4.03.08.001/П 2
приспособление станочное;
|
2550-0051 ГОСТ 5392-80
Резец;
|
ШЗН-18 ТУ 2.031-773-89
Штангензубомер;
|
065
|
Контрольно-обкатная
|
×
|
Станок контрольно-обкатной
мод. 5А 725
|
Ш 4.03.13.001/ПК/ оправка;
Д 8 52 60 10 Втулка шлицевая; Ш 4.03.08.001/П 102 Оправка;
|
7858-0144 1Н 12 ГОСТ
25726-83 Клейма цифровые; 7850-0101 Ц 15.хр ГОСТ 2310-77 Молоток.
|
×
|
070
|
Слесарная
|
×
|
Верстак
|
7827-0259 ГОСТ 4045-75
Тиски;
|
2820-0023 ГОСТ 1465-80
Напильник
|
×
|
075
|
Термическая
|
×
|
Печь ТВЧ
|
×
|
×
|
×
|
080
|
Шлифовальная с ЧПУ
|
|
3М 151Ф 2
|
7108-0022 Патрон ГОСТ
2571-71 D=200, испол.2; 7107-0065 Хомутик ГОСТ 16488-70 dнаим.=25; dнаи;
А-1-3-Н Центр ГОСТ 8742-75 Морзе 3,серия-н
|
1 400х 40х 203 14А 40-П СТ
К 35м/с А 1кл. Круг ГОСТ 2424-83
|
Шаблон специальный
|
085
|
Внутришлифовальная
|
|
3К 228
|
7102-0029 Патрон ГОСТ
24351-80 Тип А; исп.2; D.
|
5 63х 50х 20-40,7 24А 40-П
С 1 К 35м/с А 1кл. Круг ГОСТ 2424-83
|
Шаблон специальный
|
090
|
Зубошлифовальная
|
|
Станок зубошлифовальный
мод. 58П 70В
|
1ВСМ.03.02.013/П 2 Оправка;
|
1400 40 127 14А 40-П СТЗ 7
К 35 м/с А 1кл. ГОСТ 2424-83 Круг шлифовальный;
|
КИМ-1000
|
095
|
Контрольная
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
Литература
. А.Ф. Горбацевич. Курсовое проектирование по технологии
машиностроения, -Мн.: Высш. школа, 1983 - 256 с.
. П.А. Руденко. Проектирование и производство заготовок в
машиностроении. -К.: Высш. школа, 1991 - 247 с.
. В.В. Бабук. Проектирование технологических процессов
механической обработки в машиностроении. - Мн.: Высш. школа, 1987 - 255 с.
. А.Г. Косилова. Справочник технолога-машиностроителя. -М.:
Машиностроение, 1972 - 694 с.
. А.Н. Балабанов. Краткий справочник
технолога-машиностроителя. -М.: Издательство стандартов, 1992 - 464 с.
. Л.А. Руденко. Проектирование технологических процессов в
машиностроении. - М.: Высш. Школа, 1985 - 255 с.
. В.Д. Мягков. Справочник технолога-машиностроителя. М.:
Машиностроение. 1978 - 544 с.
. А.Г. Косилова. Справочник технолога - машиностроителя. -
М.: Машиностроение. 1972 - 694 .
. А.К. Горошкин. Приспособления для металлорежущих станков. -
М.Машиностроение. 1979-303 с.
. Н.С. Агеркана. Справочник металлиста. - М.: Машиностроение.
1966 - 811с.
. А.А. Панова. Обработка металлов резанием. - М.: Машиностроение.
1988 - 736 с.
. Сергеев И.В. Экономика предприятия - М.: Финансы и
статистика, 2002.
. Куракова Л.П. Экономика - М.: Гелиос, 1998.
. Еремин В.Г. Безопасность жизнедеятельности в машиностроении
- М.: Высш. шк., 2002. - 310 с.: ил.
. Белов С.В. Охрана окружающей среды.- М.: Высш. шк.,2002. -
264с.