Технологический процесс изготовления детали конический редуктор/колесо коническое

Введение

Машиностроение, поставляющее новую технику всем отраслям народного хозяйства, определяет технический прогресс страны и оказывает решающее влияние на создание материальной базы нового общества. В связи с этим его развитию всегда придавалось и придается первостепенное значение.
Зубчатые передачи применяют в различных механизмах, машинах и при¬борах для передачи вращательного движения между параллельными, пересе¬кающимися и скрещивающимися осями валов, а также для преобразования вращательного движения в поступательное. Высокий КПД, компактность кон¬струкции, плавность работы, высокая точность, возможность передавать силы практически под любым углом, с большим диапазоном скоростей и передаточ¬ных чисел способствовали широкому распространению зубчатых передач в ав¬томобилях, тракторах, металлорежущих станках, при¬борах и т.д.
Производство зубчатых колес является трудоемким и сложным процес-сом. Высокое качество зубчатого колеса и экономичность его изготовления формируется на всех этапах производства, начиная с проектирования и закан¬чивая его изготовлением.
Решение задачи повышения эффективности и качества изготовления зуб-чатых колес предусматривает внедрение в производство технологии малоот-ходного производства заготовок, внедрение новых высокопроизводительных процессов механической и термической обработки, станков, режущего инстру¬мента и зажимных приспособлений на базе достижений новой техники и пере¬дового опыта предприятий.
Основными направлениями развития машиностроения являются:
переход от прерывистых технологических процессов к непрерывным,
эффективное использование машин и оборудования.
внедрение безотходных технологий,
создание гибких производственных систем, широкое использование роботов и робототизированных технологических комплексов.
Курсовая работа помогает закрепить, углубить и обобщить знания полученные студентом во время лекционных и практических занятий. Курсовая работа должна научить студента сочетать справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения курса.
При выполнении курсовой работы принятие решений по выбору вариантов технологического процесса, оборудования, оснастки, методов получения заготовки производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант технологического процесса изготовления детали.
Целью данной курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления детали «Колесо коническое», составление комплекта технологической документации, расчет экономической эффективности предложенного варианта технологического процесса.

















1. Назначение и принцип действия изделия

Конический редуктор — это самостоятельный механизм, который при помощи муфт или открытых передач соединяется с электродвигателем и рабочей машиной. Выполняется в виде агрегата, предназначенного для передачи мощности от двигателя к остальным рабочим механизмам. Схема привода может также включать как открытые зубчатые передачи, так и ременную или цепную передачи, закрепленные на валы, которые опираются на подшипники в гнездах корпуса. Основным предназначением прибора является повышение вращающего момента ведомого вала при одновременном снижении угловой скорости.














Рисунок 1 — Конический редуктор
Конический редуктор имеет следующие параметры: невысокая окружная скорость, средний уровень надежности, точности и металлоемкости, сравнительно низкая себестоимость и трудоемкость. Кроме того, в зависимости от вида передач, расположения осей валового механизма и числа ступеней конические редукторы подразделяются на соосные механизмы, параллельные приспособления, скрещивающиеся и пересекающиеся устройства, могут иметь горизонтальное или вертикальное расположение осей валового механизма и крепиться либо на плиточной основе, либо на приставных опорных лапах. Также ось выходного валового механизма может находиться сбоку, сверху или снизу, относительно плоскости основания.

2. Служебное назначение, технические характеристики и технологичность детали

Зубчатая передача является механизмом, который с помощью зуб-чатого зацепления передает или преобразует движение с измене¬нием угловых скоростей и моментов.
Для передачи вращения между параллельными валами используют цилиндрические зубчатые колеса (рис. 2, а,в). Для преобразования и передачи вращения между валами с пересекающимися осями ис¬пользуют конические зубчатые колеса (рис. 2, б), а между перекре¬щивающимися осями — червячные и зубчатовинтовые (рис. 2, г).

Рисунок 2 - Зубчатые передачи
Зубчатые передачи имеют су¬щественные преимущества: малые габаритные размеры, надежность в работе, долговечность, высокий КПД, постоянное передаточное отно¬шение, большой передаваемый крутящий момент, широкий диапазон скоростей и моментов.
К недостаткам можно отнести шум, ступенчатость регулирования ско-ростей, невозможность переключать скорости на ходу.
Колесо коническое работает в условиях действия радиальной знакопере¬мен¬ной со¬средоточенной нагрузки и крутящего момента со стороны ведущего вала. Зубья зубчатого венца испытывают действие изгиба-ющего усилия, контакт¬ного давления и сил трения. Под дейст¬вием последних происходит нагрев и изна¬шивание зубьев.
Материал – сталь конструкционная углеродистая 40 ГОСТ1050-2013 [1].
Вид поставки – сортовой прокат , поковки и кованные заготовки [1].
Назначение – валы - шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Таблица 1 - Химический состав стали 40
В процентах
C Mn Si Cr P S Cu Ni
Не более
0,38…
0,45 0,50…
0,80 0,17…
0,37 0,25 0,035 0,04 0,25 0,25

Таблица 2 - Механические свойства стали 40
в, МПа НВ т, МПа ,% ,%
620 187…229 396 17 45

где т - условный предел текучести стали 40;
в - временное сопротивление разрыву стали 40;
5 - относительное удлинение стали 40;
 - относительное сужение стали 40;
НВ—твердость стали 40.
Коэффициенты обрабатываемости данной стали при обработке инстру¬ментом из быстрорежущей стали Ко=1,2, при обработке инструментом из твер¬дого сплава Ко=1,3 достаточно высоки.
Заготовку детали «Колесо коническое» можно получить как из проката, так и обработкой давлением – штамповкой. В обоих случаях форма заготовки и ее элементов простая.




















Рисунок 3 — Нумерация поверхностей

Качественные показатели технологичности конструкции детали
По конструктивной форме:
- в детали применены стандартные и унифицированные элементы – пазы; фаски, сквозные отверстия;
- размеры отверстий стандартные, что позволяет применить высокопроизводительную обработку;
- жесткость детали характеризуется соотношением L/D = 0,2, что говорит о высокой жесткости колеса.
По размерам детали:
- требования предъявляемые к поверхностям детали по точности обоснованы: снижение точности приведет к не выполнению колеса своего служебного назначения, повышение точности приведет к необоснованному удорожанию его изготовления;
- простановка размеров на чертеже детали выполнена с учетом особенностей настройки технологического оборудования на размер;
- требования по взаимному расположению поверхностей детали обоснованны: задано радиальное биение относительно конструкторской базы, что позволит исключить вибрации при работе детали.
По процессу изготовления деталей:
- в качестве технологических баз используются наружные и внутренние цилиндрические поверхности, что обеспечит единство баз на всех операциях;
- поверхности детали имеют достаточную протяженность, что обеспечит удобство ее установки при обработке;
- конструкция детали предусматривает возможность одновременной обработки нескольких поверхностей на токарной операции;
- конструкция детали предусматривает возможность применения стандартной и нормализованной технологической оснастки.
По материалу детали:
- уровень обрабатываемости резанием – удовлетворительная;
- обеспечение шероховатости обрабатываемых поверхностей – без особых затруднений.
- способность подвергаться упрочняющей термообработке – имеется склонность к возникновению внутренних напряжений, ведущих к потере формы деталей.
В целом по качественным показателям деталь можно считать технологичной.
Количественные показатели технологичности конструкции детали
Коэффициент обрабатываемости резанием

Кv = V_"\6\0" /V_э"\6\0" (1)

где V60 – скорость резания при стойкости инструмента Т=60 мин и определенных условиях резания;
VЭ 60 – то же для эталонного материала.
Обрабатываемость резанием - в горячекатанном состоянии при 163…168 НВ Кv.тв.сп=1,2, Кv.б.ст=0,95.
Коэффициент средней точности

К_Т=1-(∑▒n_i )/(∑▒〖n_i⋅〖"IT" 〗_i 〗)≥0,8 (2)
где ni  Iti – сумма произведений числа поверхностей на соответствующий квалитет

К_Т=1-"\1\3"/(1*7+1*8+1*9+"\1\0"*"\1\4" )=0,"\9\1"

Поскольку Кт › 0,8 [3], то деталь по этому показателю является технологичной.
Средняя точность обработки 12 кв.
Коэффициент средней шероховатости

"\К\ш"=(∑▒n_i )/(∑▒〖n_i⋅〖"Ra" 〗_i 〗)≤0,"\3\2" (3)

где ni  Rai – сумма произведений числа поверхностей на соответствующую шероховатость

"\К\ш"="\1\3"/(2*1,"\6"+2*3,2+"\1\0"*6,3)=0,"\1\8"

По этому показателю деталь технологична, так как Кш ‹ 0,32 [3].
Средняя шероховатость Ra = 5,6 мкм.
В целом по количественным показателям деталь можно считать технологичной.

3. Анализ существующего технологического процесса изготовления детали

В процессе анализа базовой технологии необходимо ответить на следующие вопросы:
1. Правильно ли выбрано количество ступеней обработки основных поверхностей;
2. Правильно ли выбраны установочные базы на формообразующих размерных поверхностях;
3. Обеспечивается ли точность всех геометрических параметров в соответствии с рабочим чертежом детали;
4. Обеспечивается ли качество обрабатываемых поверхностей на всех ступенях обработки заготовки.
Маршрутная технология базового варианта технологического процесса изготовления колеса конического приведена в таблице 3.


Таблица 3 - Базовая маршрутная технология
№оп
Наименование операции
№пер
Содержание перехода

010
Токарная
1 Сверлить пов.10
2 Точить пов.6,7,8,9
3 Точить пов.1,3,4,5
4 Снять фаску пов. 2
5 Расточить пов.10
015 Долбежная 1 Долбить шпоночный паз пов.13
020 Сверлильная 1 Сверлить отверстия пов. 11
025 Зубострогальная 1 Нарезать зубья пов. 12
030 Внутришлифовальная 1
Шлифовать отверстие пов.10
035 Моечная
040 Контрольная

При анализе базового технологического процесса выявился ряд недостатков:
- высокая трудоемкость технологического процесса из-за низкой производительности;
- низкий коэффициент использования материала из-за получения заготовки из проката.
Для устранения выявленных недостатков предлагаются следующие из¬менения:
- токарную операцию выполнять на станке с ЧПУ;
- долбежную 015 операцию заменить на протяжную.


4. Определение типа производства и размера партии деталей

Для определения типа производства используется годовой объем выпуска и масса заготовки. По таблице зависимости типа производства от годового объема выпуска N = 6 000 шт/год и массы детали m = 6,7 кг принимается среднесерийное производство [2,c.24,табл.3.1].
Количество деталей в партии

n = Na/254 (шт) (4)

где а=6 – периодичность запуска

n = 60006/254 = 142 (шт.)

Таблица 4 – Выбор стратегии разработки технологического процесса
№ Критерий выбора Характеристика
1 Форма организации технологического процесса Переменно-поточная (партиями с переменной трудоемкостью)
2 Повторяемость выпуска изделий Периодическая повторяемость партий
3 Унификация технологического процесса Разработка специальных технологических процессов на базе типовых
4 Заготовка Прокат, штамповка
5 Припуски Подробный по переходам на одну поверхность, на остальные табличным
6 Оборудование Универсальное
7 Загрузка оборудования Периодическая смена деталей
8 Расстановка оборудования По группам
9 Настройка станков По измерительным инструментам
10 Оснастка Универсальная и специальная
11 Подробность разработки технологического процесса Маршрутная карта на все операции,операционные карты
12 Нормирование По-операционно


5. Обоснование выбора метода и способа получения заготовки

На выбор заготовок влияют следующие факторы: конфигурация, размеры и вес деталей, технические требования на готовые детали, объем и серийность выпуска деталей, материал деталей.
Главным критерием, определяющим выбор способа получения заготовок, является его технико-экономическая целесообразность (точность, качество по-верхности, производительность, коэффициент использования материала, себе-стоимость и др.)
Произведем технико-экономическое сравнение двух методов получения заготовки:
прокат - базовый вариант;
штамповка в открытом штампе на КГШП - проектный вариант.
Расчет заготовки, полученной методом штамповки на КГШП [4].
Штамповочное оборудование: КГШП.
Нагрев заготовки: индукционный.
Материал детали - сталь 40.
Масса детали — mд=6,7 кг.
Определяем массу штамповки:
М=mдКр, (5)
где Кр=1,7 - расчетный коэффициент;
М = 6,71,7=11,4 кг
Класс точности - Т4.
Группа стали - М1.
Степень сложности - С1.
Конфигурация разъема штампа П - плоская.
Исходный индекс - 12.
Размеры поковки и их допускаемые отклонения.
Допускаемые отклонения размеров:
Диаметр 〖_(-1,1)^(+2,1)〗
Диаметр 〖_(-1,0)^(+1,8)〗
Диаметр 〖_(-0,9)^(+1,6)〗
Диаметр 〖_(-0,7)^(+1,3)〗
Длина 14〖_(-0,7)^(+1,3)〗
Длина 36〖_(-0,7)^(+1,3)〗
Длина 13 〖_(-0,7)^(+1,3)〗
Длина 60 〖_(-0,8)^(+1,4)〗

Штамповочный уклон:
на наружной поверхности - не более 5°;
на внутренней поверхности - не более 7°. Определяем массу штамповки

Мз = 7,"\8\5"× кг