Анализ служебного назначения изделия и расчет размерной цепи

СОДЕРЖАНИЕ

 

стр.

 

 

Введение

1. Анализ служебного назначения изделия и расчет размерной цепи
2. Разработка схемы сборки
3. Разработка рабочего чертежа детали
4. Разработка эскиза заготовки
5. Проектирование маршрутного технологического процесса

изготовления вала

6. Проектирование технологической операции фрезерования

шпоночных пазов

Заключение

Список используемых источников

Приложения

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В процессе выполнения данной курсовой работы анализируется предложенный сборочный чертеж, задается тип производства. Производится 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, из которой в последствии будет изготовлена деталь. Сюда не относится составление маршрутного технологического процесса.

Для обработки конкретных поверхностей для одной операции проектируется операционный технологический процесс. Выполняется операционный эскиз обработки заготовки, дается обоснование выбора технологических баз, выбора станочного оборудования.

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.

 

 

 

1. АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ И РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ

1. Анализ служебного назначения

 

Редуктор цилиндрический одноступенчатый с двумя тихоходными  валами предназначен для изменения частоты вращения и крутящего момента в условиях эксплуатации. Валы редуктора установлены в радиальные шариковые подшипники, так как зубчатые колеса прямозубые, а это обусловливает отсутствие осевой нагрузки.

В курсовой работе рассматривается  тихоходный вал.

Для изготовления вала необходимо выбрать материал, обладающий повышенной износостойкостью и высокой твердостью. Для этих целей выбираем легированную конструкционную сталь марки 20Х с последующим упрочнением поверхностного слоя, применив закалку ТВЧ на глубину порядка 2…3 мм. Сердцевина детали, изготовленной из хромистой стали, имеет изначально высокий предел текучести, а закаленный поверхностный слой – высокую твердость.

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. Расчет размерной цепи

 

Рассчитаем размерную цепь, состоящую  из одного увеличивающего и семи уменьшающих звеньев по методике изложенной в /2/.

 

Схема размерной цепи

 

 

 

 

 

Рисунок  1 – Схема размерной  цепи

 

 

где     А₁ А₅ монтажная высота подшипников

А₂ А₄ буртик и распорное кольцо

А₆ А₈  размер по крышке подшипника

А₃ ширина ступицы зубчатого колеса

А₇ размер по корпусу редуктора

 

Замыкающее звено это зазор  в подшипниках необходимый для  нормальной работы его кинематической пары .

 Номинальный размер А_н=0 мм.

Тогда допуск замыкающего звена  с учетом что имеется два подшипника

ТА_Δ=1,2 мм.

Размерную цепь будем решать методом  полной взаимозаменяемости, который  является простым и обеспечивает 100%-ную взаимозаменяемость.

В данном случае необходимо решить прямую задачу; для ее решения применим способ одного квалитета, который используется когда размеры, входящие в размерную цепь, по своей величине значительно отличаются друг от друга.

Номинальные размеры звеньев: А₁=А₅=37 мм; А₂=5 мм А₄ =20 мм;

А₃=120 мм; А₆= А₈ =20 мм;  А₇=259 мм;

Для монтажной высоты Т=37 мм подшипников 315 ГОСТ 8838-75 т.е. ТА₁=ТА₅=0,15 мм.

 

ТА_Δ= ,     (1.1)

 

где а_м – среднее число единиц допуска в размерах цепи;

- сумма единиц допусков составляющих звеньев в цепи;

m – общее количество звеньев в цепи.

 

Для А₂=5 – i=0,73; А₃=120 – i=2,52; А₄=20 – i=1,31; А₆=20– i=1,31;

        А₇=246 – i=2,89,. А₈ – i=1,31

 

a_m=

 

Найденное число единиц допуска  близко к 11 квалитету.

Устанавливаем допуски и назначаем  отклонения для звеньев цепи:

 

А₂=5_-0,075 мм;  А₄ =20_-0,13 мм; А₃=120_-0,25 мм;  А₆=А₈=20_-0,13 мм;

А₇= 259^+0.29 мм

 

 

 

 

Находим допуск замыкающего звена:

 

     (1.3)        [4],

 

где ТА_i - допуск i- го составляющего звена размерной цепи;

       ТА_Δ- допуск замыкающего звена;

         m - общее число звеньев цепи.

 

ТА_Δ= 0,29 +0,075+0,13+0,25+0,13+0,12+0,12+0,13= 1,245 мм.

 

Из вычислений следует, что предельные отклонения не удовлетворяют предъявляемым требованиям, необходимо размер А₇ получать по 10 квалитету:  А₇= 259^+0.185 мм

 

 

 

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СБОРКИ

 

          Схема  сборки определяет взаимную связь  элементов изделия и позволяет  установить последовательность  их комплектования. Схема, являясь первым этапом разработки технологических процессов изготовления машин, наглядно отражает маршрут сборки изделия и его составных частей.

           Последовательность  сборки в основном определяется  конструкцией изделия и его отдельных элементов, а также методами достижения требуемой точности, и может быть представлена в виде схемы сборки, являющейся условным изображением комплектования изделия и узлов при сборке. Схемы сборки значительно упрощают разработку технологических процессов сборки, особенно сложных изделий, облегчают оценку конструкций изделия с точки зрения его технологичности.

           Схема  сборки приведена в приложении  на листе 1.

 

3. 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 20Х. Исходя из габаритов и формы детали (вал) располагаем ее на чертеже горизонтально.

Основной этап: выбираем масштаб построения 1:1 для более точного вычерчивания элементов детали. 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАЗРАБОТКА ЭСКИЗА ЗАГОТОВКИ

 

В данном разделе использована методика, изложенная в /5/.

В нашем случае, как и во многих других, требуется высокая прочность  и плотность заготовки, и так  перепад диаметров невелик, выбираем в качестве заготовки пруток D=84 мм L=350 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА

 

В данном разделе использована методика, описанная в /3,4/.

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.

 

Обрабатываемые поверхности детали

Рисунок 3: обрабатываемые поверхности.

 

Технологический маршрут

Таблица 1.

№ операции	Наименование и краткое содержание операций	Оборудование
000	Заготовительная
005	Фрезерно – центровальная фрезеровать поверхности 1,2 сверлить центровые отверстия	фрезерно – центровальный п/а  МР-71М
010	Токарная с ЧПУ точить поверхности 3,4,5,10 подрезать торцы 6,8	токарный с ЧПУ 16К20Ф3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.

№ операции	Наименование и краткое содержание операций	Оборудование
15	Токарная с ЧПУ точить поверхности 10,11 подрезать торец 9	токарный с ЧПУ 16К20Ф3
020	Фрезерная с ЧПУ фрезеровать два шпоночных паза (поверхности 12,13)	фрезерный с ЧПУ 6Р13РФ3
025	Слесарная	верстак
030	Контрольная	стол контрольный
035	Термическая закалка нагревом ТВЧ	индукционная печь
040	Контрольная	стол контрольный
045	Шлифовальная с ЧПУ шлифовать поверхности 5,11	круглошлифовальный с ЧПУ 3М151Ф2
050	Моечная	машина моечная
055	Контрольная	стол контрольный

 

 

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ШПОНОЧНЫХ ПАЗОВ

1. Расчет режимов резания

 

Расчет ведется одновременно с  заполнением операционных карт технологического процесса: запись данных по оборудованию, способу обработки, характеристики обработки обрабатываемой детали /6/.

 

Определяем расчетную величину скорости резания:

 

Vp= ,  (6.1)    

 

Выбираем значение стойкости инструмента  и значения коэффициентов входящих в формулу: Т=80 мин; Cv=46,7; q=0,45; x=0,5; y=0,5; u=p=0,1; m=0,33; при t=22 мм; В=9 мм; S_z=0,12 мм.

 

    (6.2)

 

 

Kv=0,72·1·1=0,72.

 

Vp= =16,7 м/мин.

 

Определим число оборотов шпинделя:

 

n_р=      (6.3)

 

n_p= =240 об/мин.

 

Станок может обеспечить n=240 об/мин тогда V=16,7 м/мин.

 

=172 мм/мин.

 

Станок может обеспечить такую  минутную подачу.

 

Вычислим величину силы резания:

 

Pz=    (6.4)

 

где C_P=68,2; x=0,86; y=0,72; u=1; q=0,86; w=0;

.

 

Pz= =8974 Н.

 

Мощность резания определяется по формуле:

 

Ne=      (6.5)

 

Ne= =2,4 кВт.

 

Мощность, которую должен обеспечить станок:

 

N_c=N_дв*η,      (6.6)

 

где Nдв – мощность электродвигателя привода главного движения, кВт; η – механический КПД.

 

N_с=7,5*0,75=5,625 кВт.

 

Таким образом Ne < N_c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическое нормирование операций

 

При обработке в условиях среднесерийного  типа производства на станке с ЧПУ, определяется штучно – калькуляционное время (Т_ш-к), состоящее из штучного (Т_шт) и подготовительно – заключительного времени на партию деталей (Т_п-з), которое определяется по зависимости /4/:

 

Т_ш-к=Т_шт+Т_п-з / n_З,    (6.7)

 

где n_З – размер партии деталей, запускаемых в производство, шт.

Норма штучного времени обработки  детали:

 

Т_шт=t_o+t_в+t_обс+t_п,     (6.8)

 

где t_о= - основное время на операцию, мин; t_В – вспомогательное время, мин; t_обс – время обслуживания рабочего места, мин; t_п – время на личные потребности, мин.

Основное время на выполнение j – го перехода:

 

,     (6.9)

 

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм; l – длина врезания и перебега инструмента, мм; i – число рабочих ходов; n – частота вращения шпинделя, об/мин; S – подача, мм/об.

 

 мин.