Введение
Задачей курсовой работыявляется разработка технологического процесса сборки шпиндельной бабки итехнологического процесса изготовления шлицевого вала. Необходимо провестирасчёты, связанные с объемом выпуска и на основе этих расчетов определить типпроизводства.
Далее сформулироватьслужебное назначение и проанализировать технические требования на шпиндельнуюбабку. Разработать схему сборки шпиндельной бабки. Произвести выбор сборочногооборудования технологической оснастки. Прономеровать сборочные операции.
На втором этапенеобходимо разработать технологический процесс изготовления шлицевого вала. Дляэтого необходимо сформулировать её служебное назначение и провести анализтехнический требований и технологичности конструкции шлицевого вала.
Из разработанноготехпроцесса изготовления вала выбрать одну операцию и произвести расчёт режимовобработки.
В результате разработкитехнологического процесса необходимо обеспечить выпуск продукции требуемогокачества, определяемого служебным назначением шпиндельной бабки.
Производственнаяпрограмма в год составляет 750 штук.
Заданную программувыпуска необходимо выполнить при достижении минимальных денежных и материальныхзатрат и выполнении всех требований охраны труда.
1. Расчёт техническихтребований
1.1 Описание работы ислужебное назначение изготавливаемого изделия
Шпиндельная бабка служитдля передачи крутящего момента с электродвигателя к обрабатываемому изделию.Шпиндельная бабка обладает тремя скоростями, что позволяет вращаться патрону вопределённом интервале частот ( об./мин.).
Принцип работы
Электродвигатель передаеткрутящий момент через клиновые ремни на шкив. Через него начинает вращатьсявходной шлицевый вал, который базируется в радиально – упорных подшипниках.Дальше крутящий момент передаётся через одно из трёх зубчатых зацеплений нашпиндель, который базируется в радиально – упорных роликовых и радиально – шариковыхподшипниках. Эти зацепления обеспечивают 3 рабочих скорости станка.
Шпиндель приводит вовращение патрон и патрон приводит во вращение обрабатываемое изделие. Крутящиймомент передаётся на зубчатое колесо 1 через шлицевое соединение, затем через шпоночноесоединение на зубчатое колесо 2. Далее через зубчатое соединение между зубчатымколесом 2 и зубчатое колесо 3, затем через шпоночное соединение на шпиндель.
1.1.1 Расчёты, связанные с годовойпрограммой или объёмом выпуска
P=750 шт.
N=750 шт./год
/>год
/> мин./шт.
/> шт./кв.
/> шт./мес.
/> шт./нед.
/> шт./сут.
Исходя из того, что T=145,6 шт./мин. и N=750 шт./год следует, что нам нужнопринять мелкосерийный тип производства.
1.2 Анализ техническихтребований на изготавливаемое изделие
1) Межосевое расстояние вшпиндельной бабке (/>= 240/>0,42 мм.).
2) Пятно контакта должнобыть не менее 0 – 75% по высоте зуба и 30 – 95% по длине зуба в зависимости отстепени зубчатого колеса.
3) Относительная массашпиндельной бабки не должна превышать 130 кг.
4) Допускперпендикулярности оси вращения тихоходного вала относительно неокрашеннойопорной поверхности корпуса по 10 степени точности ГОСТ 24643.
5) Обеспечитькинематическую точность 45% цилиндрической передачи.
6) Совпадение делительнойокружности цилиндрической зубчатой передачи.
2. Технологическийпроцесс изготовления детали
2.1 Выбор методадостижения точности
/>
/> - соосность оси отверстия вкорпусе и оси внешнего кольца подшипника.
/> — соосность оси внешнего кольцаподшипника и оси внутреннего кольца подшипника.
/> — соосность оси внутреннего кольцаподшипника и оси наружной посадочной поверхности диаметра 50k6
/> — соосность оси наружнойпосадочной поверхности диаметра 50k6 и оси посадочной поверхности шлицевого вала
/> — соосность оси посадочнойповерхности шлицевого вала и оси базового отверстия цилиндрического зубчатогоколеса со ступицей
/> — соосность оси базового отверстияцилиндрического зубчатого колеса со ступицей и оси базового отверстияцилиндрического зубчатого колеса
/> — соосность оси базового отверстияцилиндрического зубчатого колеса и оси делительной окружности другого зубчатогоколеса
/> — расстояние от оси делительнойокружности цилиндрического зубчатого колеса до образующей делительнойокружности
/> — расстояние от оси делительнойокружности цилиндрического зубчатого колеса
/> — соосность оси базового отверстияцилиндрического зубчатого колеса и оси делительной окружности зубчатого колесас диаметром 66
/> — соосность ос базового отверстияцилиндрического зубчатого колеса и оси посадочной поверхности шпинделя сдиаметром 130k6
/> — соосность оси посадочнойповерхности шпинделя с диаметром 130k6 и оси подшипника
/> — соосность оси базового отверстияцилиндрического зубчатого колеса и оси делительной окружности зубчатого колесас диаметром 66
Выбор метода:
/>=+0,42; />=-0,42; />;
/>;
/>; />; />,
где /> — коэффициентотносительного рассеяния размеров составных звеньев.
/>.
1) Метод полнойвзаимозаменяемости
Рассчитаем уравнениеравных допусков на все размеры составляющих звеньев:
/>=/>=/>/>
Вывод: нецелесообразноприменять метод полной взаимозаменяемости, т.к. получаются высокие допуски,ведущие к большим затратам и дорогим деталям. Перейдём к методу неполной взаимозаменяемости.
2) Метод неполнойвзаимозаменяемости
/>
Вывод: согласно расчёту,целесообразно применять данный метод.
Сущность метода:требуемая точность замыкающего звена достигается не у всех объектов, а узаранее условленной части, путем включения в размерную цепь составляющихзвеньев без выбора, без подбора, без изменения значений размеров составляющихзвеньев.
Преимущества: расширенныедопуски на размеры составляющих звеньев, что позволяет сделать экономичнымпроцесс изготовления отдельных деталей.
Недостатки: необходимость100% контроля изделий, с целью выявления брака; разбор бракованных изделий иповторная сборка; дополнительные затраты.
Область применения:серийное производство, многозвенные размерные цепи, чем больше звеньев вразмерной цепи, тем больше степень расширений допусков на размеры составляющихзвеньев.
1. />;
/>;
240=-0-0-0-0-0-0-0+/>+0+0+0+0;
240=-0-0-0-0-0-0-0+122+118+0+0+0+0;
/>; />
2. />;
/>;
0,84=2,57*/>*/>;
0,98=/>;
0,96=/>.
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
3. />
/>
/>
Запишем звенья в видетаблицы:
Составляющие
звенья
/>, мм.
Допуски
составляющих
звеньев
/>, мм.
Координаты середины
допуска
/>
Верхний предел допуска
/>, мм.
Нижний предел
допуска
/>, мм.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Проверка:
/>=
=0-2,57*/>*/>-0,42
/>=
=0+2,57*/>=+0,42
2.2 Служебноеназначение изготавливаемой детали
Шлицевый вал предназначендля закрепления зубчатого колеса, благодаря которому осуществляетсяпереключение скоростей с помощью поступательного движения на этом валу. Такжешлицевый вал передаёт крутящий момент со шкива на шпиндельную бабку.
Общая длина вала 682мм. Нлевой крайней цилиндрической поверхности диаметром 70мм расположен шпоночныйпаз для крепления со шкивом. Также в левой торцевой части вала расположенорезьбовое отверстие М16 для закрепления крышки с помощью винта, которая служитбоковой опорой для шкива. Цилиндрическая поверхность с диаметром 75 ишероховатостью 2,5 служит для закрепления подшипника. Дальше идёт шлицеваяцилиндрическая часть вала с диаметром 68 и высотой шлицов 7 и количеством 6штук. Справа расположена цилиндрическая часть с диаметром 55 для закрепленияподшипника.
Шлицевые соединения валовпредставляют собой многошпоночные соединения, у которых шпонки, называемыешлицами, или зубьями, выполнены за одно целое с валом и служат для передачивращательного движения и крутящих моментов. Шлицы, или зубья, выполненные свалами за одно целое, повышают жесткость вала и обеспечивают требуемоенаправление и легкость перемещений монтируемых на нем зубчатых колес.
/>
2.3 Анализ техническихтребований на деталь
1) />– допуск круглостинаружных цилиндрических поверхностей вала с диаметрами 75 и 55 не более 0,02мм.
Отклонение от круглостидиаметра 0,02мм. Не соблюдение данного требования привелет к тому, чтоподшипники будут не плотно прилегать к поверхности, что приведет к биениюподшипников.
2) /> – допуск торцовогобиения торцевой поверхности вала не более 0,02мм.
Не соблюдение данноготребования приведет к тому, что подшипники будут не плотно прилегать к торцамвала, что приведет к смещению подшипников.
3) /> – допуск симметричностибоковых поверхностей шпоночного паза относительно базы Е не более 0,1мм.
Не соблюдение приведет ктому, что крутящий момент со шкива через шпонку будет передаваться с потерей
4) /> – допуск параллельностибоковых поверхностей шпоночного паза относительно базы Е на длине 100мм. неболее 0,1мм.
Шероховатость наобрабатываемые поверхности
Шероховатость R=2,5мкм на наружную цилиндрическуюповерхность диаметра 75
Шероховатость R=1,25мкм на наружную цилиндрическуюповерхность диаметра 70,1
Шероховатость R=1,25 мкм на внутреннюю поверхностьшлицевого паза
Шероховатость R=20 мкм боковую поверхностьшпоночного паза.
2.4 Разработкатехнологического процесса изготовления детали
2.4.1 Разработкапоследовательности выполнения операций при изготовлении детали
Для изготовления даннойдетали используется легированная сталь 30 ХГСА
1) Химический состав:
Содержание углерода 0,28%,кремния 0,9%, марганец 0,8%, хрома 0,8%
2) Физические имеханические свойства:
Число твердости 229 HB
Температура первойзакалки или нормализации 880/>, среда охлаждения масло.
Температура отпуска 540/>, средаохлаждения вода или масло.
Предел текучести />=835 Н//>.
Относительное удлинение10%.
Относительное сужение45%.
Ударная вязкость 49 Дж//>.
Имеет высокую прочность итрудно подаётся обработке различным режущим инструментом.
Исходя из того, что у насN=750шт/год, мелкосерийный типпроизводства, вид детали вал шестерня, изготавливаемый из легированной стали 30ХГСА принимаем способ получения заготовки прокатом. Мы не можем принять способлитья из за материала. Способ получения заготовки методом ковки и штамповкиэкономически нецелесообразен, т.к. идет высокая трата материала.
Сортовой прокатосуществляется обжатием слитка металла в горячем состоянии между вращающимисявалами прокатного стана. Заготовку для данного вала получают следующим образом:нагрев заготовки до 800-880/>, обжатие заготовки по диаметру 90между вращающимися валами прокатного стана и охлаждение заготовки до 20/>.
Совмещенный эскиззаготовки и детали:
/>
2.4.2 Выбортехнологических баз
1) КЕТБ
/>
/> — технологическая, двойнаянаправляющая, явная (шейки вала)
/> — технологическая, опорная, явная(левый боковой торец)
/> — технологическая, опорная,скрытая (реализуется за счёт закрепления)
КЕТБ используется набольшинстве последующих операций для обработки большинства поверхностей детали.В качестве КЕТБ рекомендуется выбирать поверхности, которые связаны размернымисвязями с большинством поверхностей других деталей, более того эти поверхностисвязаны с другими поверхностями наиболее приоритетными связями и этиповерхности должны отвечать требованиям, предъявляемым к геометрическомуоформлению баз.
Посадочные шейки можнобыло бы использовать с точки зрения точности, но не целесообразно, так какувеличивается число переустановок.
2) КПТБ
/>
1,2,3,4 –технологическая, двойная направляющая, скрытая (наружная цилиндрическаяповерхность диаметром 90)
5 – технологическая,опорная, скрытая (реализуется за счёт закрепления)
6 – технологическая,опорная, скрытая (реализуется за счёт закрепления)
/>
1,2,3,4 –технологическая, двойная направляющая, скрытая (наружная цилиндрическаяповерхность диаметром 90)
5 – технологическая,опорная, скрытая (реализуется за счёт закрепления)
6 – технологическая,опорная, скрытая (реализуется за счёт закрепления)
КПТБ решают 2 задачи: 1)устанавливают размерные связи между обрабатываемыми и неподлежащими обработкеповерхностями детали; 2) происходит распределение припусков междуповерхностями, подлежащими обработке.
2.4.3 Проектированиемаршрутного технологического процесса
2.4.4.1 Разработкапоследовательности выполнения операций при изготовлении детали
/>
Методы обработки№ Характеристика Метод обработки 1 Крепёжное отверстие Сверление, рассверливание, нарезание резьбы 2 Поверхность под шпоночный паз Фрезерование 3,6,8,12,17 Наружные цилиндрические поверхности Обтачивание, шлифование 4,7,9,11,13 Канавки Прорезка 5,14,16 Наружные фаски Обтачивание 15 Центровое отверстие Сверление 18,19,20,21 Торец вала Подрезка 10 Наружная цилиндрическая поверхность Обтачивание, фрезерование
2.4.4.2 Выбортехнологического оборудования
1) Токарно – винторезный станокФТ11
Обрабатываютсяповерхности: под крепёжное отверстие; наружные цилиндрические поверхности,кроме шлицевых поверхностей; под канавки; под наружные фаски; под центровоеотверстие; торцы вала.
Приспособление:трёхкулачковый патрон, центра с поводком, люнет.
Инструмент: проходнойрезец, подрезной резец, сверло спиральное, прорезной резец, метчик.
2) Станок фрезерно –консольный универсальный 6Т82Ш
Обрабатываютсяповерхности: под шпоночный паз, под шлицы.
Приспособление: тискисамоцентрирующиеся, два центра с делительным устройством.
Инструмент: концеваяфреза, дисковая фреза.
3) Круглошлифовальныйстанок 3Б12
Обрабатываютсяповерхности: наружные цилиндрические поверхности.
Приспособление:закрепляют в центрах с поводком.
Инструмент: шлифовальныйкруг.
2.4.5 Проектированиеоперационного технологического процесса
2.4.5.1 Определениечисла переходов
Поверхность Переходы и вид обработки
Наружные цилиндрические поверхности
(6 квалитет)
Черновое обтачивание
Получистовое обтачивание
Чистовое обтачивание
Чистовое шлифование Крепёжное отверстие (14 квалитет) Сверление крепёжного отверстия Торцы вала (14 квалитет)
Черновая подрезка
Получистовая подрезка
Наружные фаски
(14 квалитет) Черновое обтачивание
Канавки
(14 квалитет)
Черновая прорезка
Получистовая прорезка
Поверхность под шпоночный паз
(9 квалитет)
Черновое фрезерование
Получистовое фрезерование
Центровое отверстие
(14 квалитет) Сверление центрового отверстия
Наружная цилиндрическая поверхность
(6 квалитет)
Черновое обтачивание
Получистовое обтачивание
Чистовое шлифование
2.4.5.2 Расчёт режимоврезания
Режим резания дляперехода с размера 57мм до размера 55мм.
/>
Проведем расчёт режимоврезания для данного чистового перехода.
Данная операцияосуществляется на токарно – винторезном станке ФТ11.
Паспортные данные станка:
1) пределы частотывращения шпинделя от 10 об/мин до 2000 об/мин
2) мощность двигателяглавного движения 11 кВт
3) масса станка 3435 кг.
Черновая обработка 75% отобщего припуска, получистовая 15-20% от общего припуска, чистовая 5-10%
Определим общий припуск: />/>
Стружку снимаем заперехода (i=3): />
/>
/>
/>;
/>;
/>;
/>.
/>/>
Рассчитаем режимы резаниядля последнего перехода />
Определим частотувращения шпинделя:
/>
Округляем до стандартнойвеличины паспортных данных станка
/>;
/>;
Определим силу резания:
/>,
где /> - коэффициент,учитывающий условия обработки;
/> - показатели степени;
/> - глубина резания, мм;
/>подача, мм/об;
/>скорость резания, м/мин;
/>обобщенный поправочныйкоэффициент, учитывающий изменение условий по отношению к табличным.
/>
/>, />, />.
/>
/>, />, />, />.
/>
Мощность резаниярассчитывают по формуле:
/>
Проверка:
/>
/>
2.4.5.3 Определениенорм времени
Проведём расчёт нормвремени для последнего перехода
/>, где />основное технологическое илимашинное время – время операции снятия стружки.
/>,
где />длина обрабатываемойповерхности;
/>величина врезания;
/> величина перебега.
/>
/>; />.
Из таблица мы получаем />
Определим основноетехнологическое время:
/>
Список литературы
1. Балакшин Б.С.Основы технологии машиностроения. — М.: Машиностроение, 1969. – 556с.
2. Колесов И.С.Методические указания к выполнению курсового проекта.
- М.: Мосстанкин, 1980,сборка, 45 с., механическая обработка, 64 с.
3. Колесов И.М.Служебное назначение и основы создания машин. — М.: Мосстанкин, 1973, Ч.1,114с., Ч.2, 120 с.
4. Колесов И.М.Основы технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 1997,590 с.
5. Гусев А.А.,Ковальчук Е.Р., Колесов И.М. и др. Технология машиностроения. — М.:Машиностроение 1986.,480 с.
6. Баранчукова И.М.,Гусев А.А., Крамаренко Ю.Б. и др. Проектирование технологии. — М.: Машиностроение, 1990.416 с.
7. Латышев Н.Г.Методическое руководство по курсовому проектированию. — М.:Мосстанкин,1982,-52с.
8. Косиловой А.Г.,Мещеряков Р.К., Справочник технолога-машиностроения. — М.: Машиностроение 1986.-656с.
9. Орлов П.Н.,Скороходов Е.А. Краткий справочник металлиста. — М.: Машиностроение, 1987,-960с.
10.Панов А.А. Обработка Металлов резанием. — М.: Машиностроение.1988.-736 с.
11.Мягков В.Д. Допуски и посадки, справочник. — М.: Машиностроение. 1978.-544с.
12.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчёт допусков размеров. — М.:Машиностроение,1992.-240с.
13.Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металловрезанием. – М.: Машгиз.1962.-1235с.