Зубчатое колесо

                                               Вступ

В процесі механічної обробки  деталей машин виникає велика кількість проблемних питань які  пов’язані  із необхідністю виконання  технічних вимог, що поставлені конструкторами перед виробництвом.  Також, процес механічної обробки пов’язаний    з експлуатацією складного обладнання – металорізальних  верстатів, тому трудомісткість та собівартість механічної обробки більші, ніж на інших етапах виготовлення деталей машин.

     Переоцінка  наявних методів проектування  була викликана   такими чинниками,  як комплексна механізація та  автоматизація виробничих процесів, переоснащення машинобудівних  підприємств  сучасними металообробними верстатами, типізація та стандартизація  технологічних процесів, повсюдне  впровадження  в практику технологічного  проектування електронних обчислювальних  машин.

     Отже, сучасне  технологічне проектування –  це комплексна система взаємодії  засобів  і методів, що зумовлюють  створення високоякісної технологічної  документації на основі широкого  використання стандартних технологічних рішень.

      Особливістю  автоматизації в дрібносерійному  виробництві є потреба у створенні  гнучких виробничих систем, які  здатні автоматично переходити  з обробки деталей одного типорозміру  на інший. У вирішенні цих  задач провідну роль відіграють  верстати з ЧПК та багатоцільові  верстати. Адже використання одного  такого верстата дозволяє замінити  декілька фрезерних, свердлильних  та розточних верстатів, при  цьому значно підвищується продуктивність (в 2...3 рази) внаслідок скорочення  допоміжного часу ( в результаті  автоматизації циклу обробки  та автоматичної заміни інструменту).

В умовах реально діючих підприємств під час виготовлення деталей для зменшення можливого  браку на окремих операціях можуть призначатися завищені значення припусків. В першу чергу це поясняється  використанням застарілого обладнання. Наслідком цього є підвищення вартості заготівок, а також збільшення вартості механічної обробки.

      Тому при  розробці технологічного процесу в даному дипломному проекті була зроблена спроба використовувати сучасні методи обробки та високопродуктивне обладнання. Рішення приймались з урахуванням рекомендацій ДОСТів.

     Внаслідок   дипломного проекту були отриманні практичні знання та навички, що потрібні не тільки при виконанні дипломного проекту , але і при робот і на виробництві.Мета даного дипломного проекту з технології машинобудування  розробка технологічного процесу механічної обробки деталі типу «Зубчасте колесо».

 

1. Загальна частина.

1.1.Службове призначення, аналіз конструкції та технологічності деталі.

       Задана  деталь «Зубчасте колесо» застосовується у механізмі кріплення візка для перевозення металу у доменному виробництві.

         Конструктивні основні елементи деталі «Зубчастого колеса», які забезпечують виконання деталлю свого службового призначення:

• Паз слугує для фиксації положення втулки у механізмі кріплення візка;
• Поверхня Ø44 слугує для фиксації втулки відносно валика або пальца;
• 2 поверхні Ø60h8 – для установлення муфт;
• 6 фасок 0,5х45° слугують для полегшання процесу збірки у механізмі кріплення візка;
• Лиски на Ø50h8 – для установлення втулки у механізмі кріплення візка;
• Радіуси закруглень (R=1,5) виключають виникнення тріщин й виникнення напруг у небезбечних перетинах.

Описання  технологічності деталі

Технологічність конструкції виробу — сукупність властивостей конструкції виробу, що визначають її приздатність до досягнення оптимальних витрат при виробництві, експлуатації і ремонті для заданих показників якості, обсягу випуску і умов виконання робіт (ДСТУ 14.205-83, ЕСТПП).

Технологічність конструкції деталі аналізують з врахуванням умов її виробництва, розглядаючи особливості конструкції і вимоги якості як технологічні задачі виготовлення. Виявляють можливі труднощі забеспечення параметрів шорсткості, розмірів форм і розташування поверхонь, роблять ув'язку з можливостями методів остаточної обробки, можливостями устаткування і метерологічних засобів. Аналізують можливість тих або інших змін, що не впливають на параметри якості деталі, але  що полегшують виготовлення її, відкривають можливості вживання високопродуктивних технологічних методів і режимів обробки.

Уніфікують елементарні  поверхні деталей: фаски, галтелі, канавки, різьблення отвору тощо. Зміни, направлені на вдосконалення і підвищення технологічності конструкції, заносять у креслення деталі. ДСТУ 14.201-83 встановлює основні положення, систему показників, послідовність і вміст робіт по забезпеченню технологічності. Згідно цьому стандарту обов'язковими показниками технологічності є: трудомісткість виготовлення виробу, технологічна собівартість і коефіціент використання матеріалу.  

 

 

       

   На робочому кресленні деталі «Зубчасте колесо» приведені наступні вимоги:

1. Клеймо СТК.

• На деталі ставиться клеймо СТК. Це вказує на те, що деталь виконана відповідно усіх вимог, які пред’являються на кресленні.

2. Гострі кромки притупити до 0,5 мм.

• Гострі кромки притупляються для полегшання збірки деталі у вузлі.

3. Дозволяється зачистка чорноти на діаметрі 74,5 глибиною не більше 0,5 мм, довжиною не більше 30 мм.

• На діаметрі 74,5 робиться зачистка чорноти під люнет.

4. Невказані придільні відхилення розмірів, охоплюючих – по Н14; охоплюємих – по h14; інших -

• Ця технічна вимога вказує величини допусків і поля граничних відхилень розмірів деталі, для яких ці допуски на кресленні не вказані. Це вільні (несопрягаємі) розміри, а також лінійні розміри. Виконання таких розмірів з вказаною точністю не вплине на виконання деталлю свого службового призначення

5. Цементація Ø44 h=1,5 – 2,0 мм HRC≥50°.

- Для вимірювання твердості є кілька шкал (методів виміру):

Метод Брінелля - твердість визначається за діаметром відбитка, що залишається металевою кулькою, вдавлюють у поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, прикладеного до кульки, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини сфери, а не як площа кола (твердість за Мейеру)); розмірність одиниць твердості за Бринеллем Па (кг-с/мм ²). Число твердості по Бринеллю за ДОСТ 9012-59 записують без одиниць виміру. Твердість, визначена за цим методом, позначається HB, де H = hardness (твердість, англ.), B - Брінеллю;

Метод Роквелла - твердість визначається за відносною глибиною вдавлення металевої кульки чи алмазного конуса в поверхню тестованого матеріалу. Твердість, визначена за цим методом, є безрозмірною і позначається HR, HRB, HRC і HRA; твердість обчислюється за формулою HR = 100 - kd, де d - глибина втискування наконечника після зняття основного навантаження, а k - коефіцієнт. Таким чином, максимальна твердість по Роквеллу відповідає HR 100.

Метод Віккерса - твердість визначається за площею відбитка, що залишається чотиригранною алмазною пірамідкою, яку вдавлюють у поверхню. Твердість обчислюється як відношення навантаження, прикладеного пірамідкою, до площі відбитка (при чому площа відбитка береться як площа частини поверхні піраміди, а не як площа ромба); розмірність одиниць твердості за Віккерсом кг-с/мм ². Твердість, визначена за цим методом, позначається HV;

    Дана технічна вимога вказує мікротвердість поверхні готової деталі. Для отримання заданої мікротвердості поверхні деталь спочатку необхідно піддати термообробці - виконати перший етап цементації - коксування поверхневого шару h = 1,5 ... 2,0 мм. Після наступної обробки проводиться другий етап цементації - об'ємне загартування HRC ≥ 50°.

       

1.2. Визначення  типу виробництва

      Типи виробництв та відповідні їм форми організації праці визначають характер технологічних процесів та їх побудова. Тому перед початком технологічного проектування встановлюють тип виробництва - одиничне, серійне чи масове. Тип виробництва визначається номенклатурою та обсягами випуску виробів (річний виробничою програмою), їх масою і габаритними розмірами, а також іншими характерними ознаками.

      Масове виробництво характеризується вузькою номенклатурою і великим обсягом випуску виробів, що безперервно виготовляються або ремонтованих протягом тривалого часу. На кожному робочому місці виконують, як правило, по одній закріпленою за робітником операції.

Таке виробництво оснащують  переважно спеціальним і спеціалізованим  устаткуванням, розташованим в порядку виконання технологічних операцій, у формі потокових ліній. Застосовують високопродуктивні спеціальні інструменти і пристосування. Широко упроваджуються засоби механізації і автоматизації: конвеєра роторні і автоматичні лінії, у тому числі змінно-потокові автоматичні лінії, складені з робототехнічних комплексів, керованих ЕОМ, тощо. Характерний високий рівень організації праці і ритмічність випуску виробів з фіксованим тактом, хв.:

                                                                      ₍₁₎

де _{— дійсний річн}ий фонд виробничого часу устаткування, ліній та робочих місць, год;

N — річна програма випуску виробів,  шт.  У залежності від режиму й організації робіт у підрозділі (у цеху, на дільниці) ориентировочно приймають при роботі: в одну зміну Р_а = 2008 ч, у дві зміни Р_а = 4015 ч,  й при тризмінній роботі _{= 6022 ч. Більш точні відомості на}водяться у літературі. У масовому виробництві тривалість окремих операцій (штучний час ) повинна бути рівною або кратною такту при одночасному дотриманні нерівності:

                                                                              (2)

Добовий випуск виробів при  роботі з двома вихідними днями на тиждень, шт:

 

Добова продуктивність потокової  лінії, шт:

 

де _{— добовий фонд часу праці} обладнання, хв.;

— нормативный коефіціент завантаження обладнання;

— середня трудомісткість основних операцій, хв.

При виконні п основних операцій зі штучним часом кожний  1-й, рівним  ,

                                                                         ( 3)

      

На даному етапі визначають ориєнтировочні значення .

Нормативне завантаження устаткування (верстата) в масовому виробництві повинне знаходитися  в межах_знх  = 0,65-0,75. Якщо фактичний n_зф>0,75, треба на даній операції збільшувати кількість верстатів, але вони можуть залишитися недовантаженими. Тож відбувається, якщо  t_в>t_ш. Наприклад, якщо при потоковій формі організації праці t_в = 5 мин., а t_ш=2мін., то верстат після виконання кожної чергової операції простоюватиме по 3 хв. і тому подібне. У таких випадках роботу лінії, ділянки або цеху організовують по принципам, властивим серійному виробництву.

Серійне виробництво характеризується обмеженою номенклатурою виробів, що виготовляються або ремонтуються партіями, що періодично повторюються, і порівняно великим обсягом випуску, причому розмір партії, шт.

                                   п= а N/254 ,                                         (4)

де а — періодичність запуску (необхідність запасу деталей на складах), дні. Для проектних розрахувань рекомендуєтся приймати при виготовленні великих деталей 3-6, средніх 6-12 і для дрібних деталей а = 12-25 днів.

Организація й оснащення крупносерійного виробництва близькі до масового. Серійне і дрібносерійне виробництво оснащують переважно універсальним і стандартним обладнанням, пристосуваннями і інструментами. Широко використовуються верстати з ЧПК. Наряду с груповими змінно-поточними лініями практикують організацію предметно-замкнених дільниць. Після обробки партії деталей Р₁ верстати перебудовують на обробку партії Р₂ інших деталей. Верстати не простоюють. Для серійного виробництва нормативний коефіціент завантаження обладнання = 0,75-0,85. Більш високі значення можуть бути досягнуті при многономенклатурному запуску виробів в умовах дрібносерійного і одиничного виробництва.

Для визначення типу виробництва частіш за все користуються співвідношеннями (1), (2) і рекомендаціями  ( Єгоров М.Е. Основи проектування машинобудівних заводів / М.Е. Єгоров. – М.: вища школа, 1969), дозволяючими встановлювати його у залежності від габаритних розмірів, маси і річного об’єму випуску деталей, користуючись даними таблиць 1 і 2 або 3.