МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИИТЕТ
КАФЕДРА ТМС
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к выпускной квалификационной работе по технологии машиностроения на тему:
«Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни»
Автор проекта Васильев С.В.
Специальность 1201 (технология машиностроения)
Обозначение проекта ВКР 2068956-1201-12-02
Группа ТМ-83
Руководитель проекта Гилета В.П.
Новосибирскк 2002г.
Содержание
Раздел 1. Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня
1.1 Введение
1.2 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали
1.2.1 Описание изделия
1.2.2 Материал детали и его свойства
1.2.3 Анализ технологичности детали
1.3 Определение типа производства и формы его организации
1.4 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления
1.5 Разработка маршрута обработки
1.5.1 Маршрут
1.5.2 Сравнение вариантов обработки
1.6.1 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Æ60к6
1.6.2 Размерные цепи
1.7 Выбор режущего инструмента
1.8 Выбор средств измерения
1.9 Выбор оборудования, приспособлений, мерительного инструмента
1.10 Расчет режимов резания и норм времени
1.11 Расчет технической нормы времени
Раздел 2. Проектирование приспособления для фрезерования шпоночных пазов
2.1 Виды и назначения станочных приспособлений
2.2 Выбор оборудования
2.6 Описание работы приспособления
Раздел 3 Разработка мерительного приспособления для контроля отклонения соосности шеек под подшипники
Раздел 1: Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня
1.1 Введение
Отличительной особенностью современного этапа развития машиностроения является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения. Различные разделы математических наук, теоретической механики, физики, химии, материаловедения и многих других наук принимаются в качестве теоретической основы новых направлений технологии машиностроения или используются в качестве аппарата для решения практических технологических вопросов, существенно повышая общий теоретический уровень технологии машиностроения и ее практические возможности. Распространяются применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математическое моделирование процессов механической обработки. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создаются системы автоматизированного проектирования технологических процессов - САПР ТП.
Углубляется разработка проблемы влияния технологии на физико-химическое состояние металла поверхностного слоя обрабатываемых заготовок, его дислокационное строение, размеры кристаллических блоков и на эксплуатационные свойства и надежность деталей машин. Продолжается разработка проблемы технологической наследственности и упрочняющей технологии.
Разрабатываются методы оптимизации технологических процессов по достигаемой точности, производительности и экономичности изготовления при обеспечении высоких эксплуатационных качеств и надежности работы машины. Создаются системы автоматизированного управления ходом технологического процесса с его оптимизацией по всем основным параметрам изготовления и требуемым эксплуатационным качествам.
Развертываются работы по созданию гибких автоматизированных производственных систем на основе использования ЭВМ, автоматизации межоперационного транспорта, робототехники и контроля.
Продолжается совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин и сборки (в особенности в направлениях создания малоотходной технологии, чистовой сборки и автоматизации сборочных работ). Развитие технологии машиностроения на данном этапе должно осуществлять переход к массовому применению высокоэффективных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его основных отраслей.
В данном проекте требуется спроектировать технологический процесс изготовления детали – вал-шестерня, представленного на чертеже.
Основная цель работы – приобретение практических навыков в разработке технологических процессов и в выполнении технологических расчетов.
Исходные данные:
Чертеж вала-шестерни;
Годовая программа выпуска 3700 шт.
1.2 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали.
Исходные данные: объектом проектирования технологического процесса является деталь вал – шестерня. (см. рабочий чертеж) с годовой программой 3700 шт. Детали типа тел вращения широко распространены в машиностроении.
Валы используют для передачи крутящего момента. Обычно валы установлены в корпусе редукторов, в качестве опор используются шейки валов, на которые устанавливаются подшипники. Шейки валов имеют высокую точность. Крутящий момент передаётся посредством зубчатых колёс закрепленных на валу с помощью шпоночных пазов и шпонок либо выполненных заодно с валом.
Функциональным назначением данной детали является передача крутящего момента от шпоночного паза на конусе 1:10 зубчатому венцу Ø 173,72 мм.
Таким образом, исполнительными (рабочими) поверхностями данной детали являются шпоночный паз R9 и зубчатый венец m = 3.5, z = 47. Основными конструкторскими базами являются шейки Ø 60k6; геометрическая ось которых является основной конструкторской базой, и торцы этих шеек, определяющих положение вала в механизме вдоль оси.
Для выхода резца в местах перепада диаметров выполнены проточки или канавки.
Остальные поверхности, в том числе и торцы вала, являются свободными поверхностями. Все поверхности данной детали являются обрабатываемыми.
Основной технологической базой для деталей типа валы является поверхность центровых отверстий, получаемых на одной из первых операциях .
1.2.2 Материал детали и его свойства
Деталь изготавливается из легированной стали 45Х ГОСТ 4543-81. Это конструкционная сталь, цементируемая, с повышенной прочностью по сравнению с обычной конструкционной сталью.
Эта сталь содержит около 0.45 % углерода, примерно 0.8-1.0 % хрома. А также 0,17-0,37 % кремния и 0,45-0,75% марганца.
Применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной поверхностной твердости и повышенной износоустойчивости: втулки, пальцы, зубчатые колеса, толкатели, валики и т.п.
Таким образом, материал детали вал-шестерня полностью отвечает своему назначению: это крупная деталь с зубчатым венцом, работающим на износ при трении.
Указанный материал предполагает включение в технологический маршрут соответствующих операций химико-термической обработки: улучшение после черновой обработки для снятия возникших остаточных напряжениях, что бы в дальнейшем деталь не повело.
1.2.3 Анализ технологичности детали
С точки зрения механической обработки детали типа вал-шестерня вообще не технологичны, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами.
В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции
Конструкция детали представляет собой ступенчатый вал практически с двухсторонним расположением ступеней. Допускаемое наличие центровых отверстий обеспечивает создание основных технологических баз и выполнение почти всей обработки с соблюдением принципа постоянства баз. Зубчатый венец открытый, допускает обработку на проход.
Требования к точности расположения основных поверхностей заданы относительно оси подшипниковых шеек Ø 60 и не представляют сложности при выполнении.
С точки зрения унификации конструкционных элементов можно отличить, что почти все размеры детали (диаметральные) принадлежат нормальному ряду размеров, почти все фаски имеют унифицированный размер 2x45°. Зубчатый венец имеет стандартный модуль.
1.3 Определение типа производства и формы его организации
вал шестерня обработка фрезерование паз
Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К з.о., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.
На данном этапе проектирования нормирование переходов и операций выполняем приближенно.
Основное время:
1. Фрезерно-центровачная:
1.1.Фрезерование торцов:
То = 6l = 6×(50+68)×10-3 = 0,71 мин.
1.2. Сверление центров:
То = 0,52dl = 0,52×2×4×6 = 0,1 мин.
2. Черновое точение за один проход:
То = 0,17dl = 0,17×(42×30 + 39×5 + 60×233 + 75×50 + 173,72×110)×10-3 = 6,51 мин.
3. Чистовое точение по 8-му квалитету: То= 0,17dl =6,51 мин.
4. Тонкое точение по 6-му квалитету:
То = 0,1dl = 0,1×60×61×10-3 = 0,37 мин.
5. Фрезерование шпоночного паза цилиндрической фрезой: