Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

‹‹Санкт – Петербургский государственный политехнический университет››

Механико – машиностроительный факультет

Кафедра ‹‹Технология машиностроения››

К У Р С О В О Й  П Р О Е К Т

Дисциплина: Технология машиностроения

                                                                                   «      »                       2011г.»

Санкт-Петербург

2011

РЕФЕРАТ

Листов – 31                                Рисунков – 16                                Таблиц – 6

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД СПИД ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ БАЗИРОВАНИЕ

Разработан технологический процесс сборки редуктора и его сборочных единиц. Составлен маршрут изготовления зубчатого колеса и его структуры. Выбран маршрут обработки наружной цилиндрической поверхности стакана для подшипников. Рассчитан процент годных и негодных деталей по теореме теории вероятности Ляпунова. Произведены расчеты точности технологических операций. Выбраны конструкторские основные и вспомогательные базы. Разработаны схемы базирования.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................. 4

ЗАДАНИЕ №1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ И ИХ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ……………………………………... 5

ЗАДАНИЕ №2. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА………..7

ЗАДАНИЕ №3. РАЗРАБОТКА МАРШРУТОВ ОБРАБОТКИ ОТДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ………………………………………………………………...13

ЗАДАНИЕ №4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТИ……………………………………………………………………...16

ЗАДАНИЕ №5. РАСЧЕТ ТОНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ.19

ЗАДАНИЕ №6. ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ. СТАНДАРТЫ ПО БАЗИРОВАНИЮ И УСТАНОВОЧНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ……………………26

ПРИЛОЖЕНИЕ А……………………………………………………………….32

ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………………………..41

Приложение В……………………………………………………………………43

ВВЕДЕНИЕ

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу.

Назначение редуктора — понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренчатый масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

ЗАДАНИЕ №1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ И ИХ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ

Технологические схемы сборки

Сборка — образование соединений составных частей изделия. Со-
единения могут быть разъемные и неразъемные (свинчивание, запрес-
совка, сварка, склеивание и др.).

Сборка является заключительным этапом изготовления машин. В за-
висимости от типа производства затраты времени на сборку от общей
трудоемкости машин составляют, %: в массовом и крупносерийном
производствах — 20...30; в серийном производстве — 25...35; в еди-
ничном и мелкосерийном — 35...40.

В зависимости от условий, типа и организации производства сборка
имеет различные организационные формы (поточную и непоточную,
стационарную и подвижную, узловую и общую).

Технологический процесс сборки представляет собой часть произ-
водственного процесса, содержащего действия по установке и образо-
ванию соединений, составных частей изделия (ГОСТ 23887 — 79).

Технологический процесс сборки обычно разрабатывают поэтапно:

1. В зависимости от объема выпуска (заданной программы) устанав-
ливается целесообразная организационная форма сборки, определяются
ее такт и ритм;

2. Осуществляется технологический анализ сборочных чертежей для
отработки конструкции на технологичность;

3. Производятся размерный анализ конструкций, расчет размерных
цепей и разрабатываются методы достижения точности сборки (полная,
неполная, групповая взаимозаменяемость, регулировка и пригонка);

4. Определяется целесообразная степень дифференциации или кон-
центрации сборочных операций;

5. Устанавливается последовательность соединения всех сборочных
единиц и деталей изделия и составляются технологические схемы узло-
вой и общей сборки;

6. Разрабатываются (или выбираются) наиболее производительные,
экономичные и технически обоснованные способы сборки, способы
контроля и испытаний;

7. Разрабатывается (или выбирается) необходимое технологическое
или вспомогательное оборудование и технологическая оснастка (при-
способления, режущий инструмент, монтажное и контрольное оборудо-
вание);

8. Производятся техническое нормирование сборочных работ и оп-
ределение экономических показателей;

9. Разрабатывается планировка оборудования, рабочих мест и
оформляется техническая документация на сборку.

После изучения машины, отдельных ее агрегатов и сборочных еди-
ниц, анализа технических условий на их изготовление и сборку произ-
водят расчленение изделия на составные части, учитывая следующее:

— изделие необходимо расчленять так, чтобы его конструкция по-
зволяла осуществлять сборку с наибольшим числом сборочных единиц;

— сборочная единица должна состоять из небольшого числа деталей
или сопряжений.

Последовательность сборки в основном определяется конструкцией
изделия, компоновкой деталей и методами достижения требуемой точ-
ности. Последовательность сборки представляется в виде технологических
схем узловой и общей сборок.

В Приложении А представлены чертеж редуктора, спецификации и схемы сборки.

ЗАДАНИЕ №2. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

НАЗНАЧЕНИЕ ДОПУСКОВ И ШЕРОХОВАТОСТЕЙ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

1.      Допуск радиального биения наружного диаметра зубчатого колеса относительно посадочного отверстия  Т=0,012 мм;

Допуск задаётся с целью ограничения возможного дисбаланса.

2.      Допуск торцового биения ТСА = 0,012 мм;

Биение базового торца приводит к погрешностям при обработке и установке колеса в механизме, которые в наибольшей мере отражаются на отклонении направления зубьев.

3.      Допуск параллельности торцов зубчатого колеса ТРА=0,016 мм.

Назначение технического требования – обеспечение качественной работы подшипника.

4.      Шероховатость торцовых поверхностей колеса.

Назначение технического требования – равномерное распределение нагрузки по поверхности торцов и точность положения зубчатого колеса как при нарезании зубчатого венца, так и во время его работы в механизме.

Для левого и правого торца принимаю Ra = 1,6 мкм

5.      Шероховатость поверхности посадочной поверхности зубчатого колеса – Ra = 1,6 мкм.

Назначение технического требования – обеспечение требуемого характера сопряжения.

6.      Шероховатость профилей зубчатого колеса – Ra = 0,8 мкм.

Назначение технического требования – обеспечение необходимых условий работы передачи.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ.

Готовые изделия (детали, сборочные единицы и т.д.) получают из материалов и полуфабрикатов в результате осуществления отдельных процессов, совокупность которых составляет процесс производственный – совокупность всех действий, людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта продукции.

Деталь будет получена при помощи литья в песчано-глинистую форму.

В таблице 2.1 представлен технологический процесс изготовления зубчатого колеса.

Таблица 2.1

Технологический процесс изготовления зубчатого колеса

В Приложении Б представлены структурные схемы маршрута для изготовления зубчатого колеса и его чертёж.

ЗАДАНИЕ №3. РАЗРАБОТКА МАРШРУТОВ ОБРАБОТКИ ОТДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

НАЗНАЧЕНИЕ ДОПУСКОВ И ШЕРОХОВАТОСТЕЙ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТИ СТАКАНА ПОД ПОДШИПНИКИ

1) Допуск параллельности торцов фланца стакана назначаю ТPA=0,012 мм.

Назначение технического требования – обеспечение качественной работы подшипника.

2) Позиционный допуск на отверстия у стакана под крепёжные детали TPP=0,4 мм.

Назначение технического требования – обеспечение собираемости деталей.

3) Допуск формы посадочного отверстия стакана для подшипников качения.

Допуск круглости и допуск профиля продольного сечения TFK=TFP=0,006 мм.

Назначение технического требования – обеспечение качественной работы подшипников качения.

4) Шероховатость посадочной поверхности стакана Ra=1,6 мкм.

Назначение технического требования – обеспечение заданного характера сопряжения.

5) Шероховатость посадочной поверхности под подшипники качения Ra=0,8 мкм.

Назначение технического требования - обеспечение заданного характера сопряжения.

6) Шероховатость торцов фланца стакана Ra=1,6 мкм.

Назначение технического требования – обеспечение требуемой точности положения  торцов фданца.

РАЗРАБОТКА МАРШРУТОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ СТАКАНА ПОД ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ.

Разработка вариантов маршрутов обработки является одним из этапов технологического проектирования, а именно – определением необходимого числа ступеней обработки отдельных поверхностей, назначение точности размеров, допусков формы и взаимного расположения и качество поверхностного слоя.

По заданию необходимо разработать 2 варианта маршрута обработки поверхности стакана под подшипник качения, 7 степени точности.

Данная деталь будет получена методом литья.

В таблицах 3.1 и 3.2 показаны варианты маршрута обработки поверхности стакана под подшипник качения.

Таблица 3.1

1 вариант

Таблица3.2

2 вариант

На рис. 3.1 показана схема формирования вариантов маршрута  обработки поверхности стакана под подшипник качения.

Рис. 3.1

Вывод: при обработке поверхности стакана под подшипники качения предварительные и промежуточные методы одинаковые, отличаются только окончательные методы обработки: в первом варианте – это шлифование предварительное и шлифование окончательное, во втором - это тонкое точение. Применение шлифования в данном случае предпочтительно.

В Приложении В представлен чертеж детали.

ЗАДАНИЕ №4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТИ

Центральная теорема вероятностей Ляпунова даёт теоретическое обоснование тому факту, что при устойчивом процессе обработки заготовок на настроенных станках и при отсутствии изменяющихся во времени систематических погрешностей действительные размеры деталей часто подчиняются закону нормального распределения, так как результирующая погрешность обработки представляет собой сумму большого числа погрешностей, зависящих от станка, приспособления, инструмента и заготовки.

Задание

Построить схему расположения поля рассеивания размеров относительного поля допуска. Необходимо определить процент годных деталей, процент исправимого и неисправимого брака.

Дано:

Определение количества годных деталей:

P=98.19%

Определение процента неисправимого брака:

P=0,485%

Определение процента исправимого брака:

P=1,055%

Рис. 4.1. Схема расположения поля рассеивания размеров относительного поля допуска

Для исключения неисправимого брака необходимо сместить наладочный размер, т. е. среднее значение до .

Тогда количество годных деталей при :

P=95.855%

Процент неисправимого брака:

Определение процента исправимого брака:

P=3,875%

Рис. 4.2. График распределения после смещения наладочного размера

ЗАДАНИЕ №5. РАСЧЕТ ТОНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

Исходные данные

Материал детали – 40X

В = 635 МПа

НВ 260….285 МПа

l=215 мм.

Координаты сечений по длине:

x = (43; 86; 129; 172; 215) мм.

Инструмент – резец.

Материал – Т15К6,

Относительный размерный износ: U0 = 8 мкм/км.

Размеры поперечного сечения:b х h = 16 х 25.

Кр=0,44 (  = 450, λ = 00, γ = 10º, r = 1мм),

Вылет резца: lр=25 мм.

Wc=Wпб=Wзб=0,02 мкм/Н. -  податливость узлов станка.

На рис. 5.1 отображен эскиз детали с разбиением на участки.

Рис. 5.1. Эскиз детали с разбиением на участки

Расчёт силы резания

Скорость резания вычисляется по формуле:

,

где Т – стойкость работы инструмента, мин; t=1 мм – глубина резания;                s=0,25 мм/об – подача, мм/об; Сv - коэффициент, учитывающий условия резания; m, y, x – эмпирические коэффициенты; Kv - корректимрующий коэффициент.

Т – стойкость работы инструмента из твёрдосплавного материала                 Т15К6=45 мин.

Cv = 420; m = 0.2; y = 0.2; x = 0.15 – определяются по справочнику.

Корректимрующий коэффициент Kv определяется по следующей формуле:

Kv=Kmv·Kпv·Kиv·Kφ·Kr

где Кmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;           Кпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;               Киv - коэффициент, учитывающий материал режущей части резца;                    Kφ - коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца;                                 Кr - коэффициент, учитывающий величину радиуса при вершине резца (принимается во внимание только для резцов из быстрорежущей стали). Коэффициент Кmv при обработке рассчитывается по формуле:

Значения показателей nv=1 и коэффициентов Knv=1, Kиv=1,05, Kφ=1, Kr=0,94 берутся из справочника.

Kv = 1,18·1·1,05·1·0,94=1,17

Следует, что скорость резания равна:

м/мин

Нормальная составляющая силы резания Ру:

,

где значения коэффициента, зависящего от материала заготовки и резца      Cр = 243, показателей степени n =-0,3 , y = 0.6, x = 0.9, коэффициента, зависящего от геометрии режущего инструмента KP=1.

Расчет погрешностей, возникающих из-за упругих отжатий станка

Расчёт ведётся по формуле:

Расчет погрешностей, возникающих из-за упругих отжатий обрабатываемого вала

Отжатия yвала, зависящие от метода установки заготовок на станке, рассчитываются по обычным формулам сопротивления материалов.

,

где E – модуль упругости (для стали Е=2 105 Н/мм2); I – момент инерции (для круглого сечения I = 0,05·d4=0,05·364= 83980,8 мм4.

Расчет погрешностей, возникающих из-за размерного износа

При расчёте принимается, что начальный износ равен 0.

Формула для расчёта:

Расчет погрешностей, возникающих из-за тепловых деформаций

Погрешность, возникающая от тепловых деформаций резца при работе без перерывов, рассчитывается по формуле:

,

где удлинение резца в условиях теплового равновесия, мкм; время резания, мин.

,

где С = 4.5 – постоянный коэффициент; lр = 50 мм – вылет резца; F – площадь поперечного сечения державки резца, .

Таким образом, формула будет выглядеть:

Определение суммарной погрешности формы детали в продольном сечении

Складывая погрешности, полученные по расчетам приведенные выше, производится расчет суммарной погрешности в продольном сечении, вызванной отжатиями станка, заготовки, износом и тепловыми деформациями режущего инструмента в зависимости от координаты обработки х:

Погрешность формы в продольном сечении ∆∑=ΔФ.О.=(15,88+67,74)=83,62 мкм, IT10=100 мкм>83,62

Далее представлены графики зависимостей погрешностей от координаты.

Рис. 5.2. График зависимости погрешности, вызванной упругими деформациями станка от координаты.

Рис. 5.3. График зависимости погрешности, вызванной упругими деформациями заготовки от координаты

Рис. 5.4. График зависимости погрешности, вызванной размерным износом инструмента от координаты.

Рис. 5.5. График зависимости погрешности, вызванной тепловой деформацией инструмента от координаты.

Рис. 5.6. График зависимости суммарной погрешности от координаты.

ЗАДАНИЕ №6. ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ. СТАНДАРТЫ ПО БАЗИРОВАНИЮ И УСТАНОВОЧНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ

Задание:

1.      Для одной из деталей сборки в прямоугольной системе координат обозначить ее степени свободы.

2.      Указать конструкторскую основную и вспомогательную базы. Указать, каких степеней свободы деталь лишена в механизме, используя ранее сделанные обозначения.

3.      Указать необходимые требования к точности взаимного расположения поверхностей детали, определить измерительные базы и разработать схему измерения параметров точности взаимного расположения.

4.      Для выбранной детали разработать 3 схемы базирования при выполнении операций.

5.      Указать на схемах базирования условные обозначения установочных и зажимных элементов (по ГОСТ 3.1107-81), применяя для этого другого цвета карандаш или ручку, чем для обозначения опорных точек по ГОСТ 27495-76.   

1. Степени свободы детали в прямоугольной системе координат обозначены на рисунке 6.1.

Рис. 6.1

2. Конструкторская база – база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

Основная база – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения её положения в изделии. Основные базы детали обозначены на рис. 2. Деталь в механизме лишена 5 степеней свободы: Пx, Пу, Пz, Вx, Ву.

Рис. 6.2. Схема базирования и обозначение конструкторских основных баз

3. Требования к точности взаимного расположения поверхности указанны на чертеже детали.

1) Определение значений торцевого биения ступицы относительно оси отверстия.

Колесо на оправке устанавливают в центрах. Наконечник отсчетного устройства приводят в соприкосновение с торцем ступицы колеса, вращая колесо, снимают показания по отсчетному устройству.

Рис. 6.3. Схема измерения торцевого биения ступицы колеса

2) Определение радиального биения зубчатого венца.

Конусный измерительный наконечник прибора, соответствующий модулю поверяемого колеса, вводят во впадину зуба. Поверку проводят по всем впадинам колеса. Наибольшая алгебраическая разность показаний по отсчетному устройству соответствует значению радиального биения зубчатого венца.

     Измерения проводят при двух положениях колеса на оправке, повернутого на 180° вокруг оси.

Схема измерения радиального биения зубчатого венца приведена на           рисунке 4.

Рис. 6.4. Схема измерения радиального биения зубчатого венца

4. В таблице 6.1 представлены операции, по которым на рисунке 5, 6, 7 отображены схемы базирования.

Таблица 6.1

Операция 10. Токарно-винторезная.

Подрезать торцы 2, 3 начерно. Точить поверхность 1 (черновая). Точить фаски. Расточить отверстие 4 напроход начерно.

Рис. 6.5. Схема базирования операции 10

Операция 35. Протяжная.

Протянуть шестишлицевое отверстие D-6×18H12×22H7×5F10.

Технологическая база – торец и отверстие.

Рис. 6.6. Схема базирования операции 35

Операция 65. Зубошлифовальная.

Шлифовать зубья (обеспечивается 7 степень точности).

Технологическая база – отверстие и базовый торец.

Рис. 6.7. Схема базирования операции 65

В Приложении Б представлен чертёж данного зубчатого колеса.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

2