Описание конструкции детали и ее технологический анализ

Введение

 

Развитие и формирование учебной дисциплины «Технология машиностроение» как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий. Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, а следовательно, и научное их обобщение с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Производственные процессы в древние времена были примитивными. Оружие затачивали с помощью камней, обладающих абразивными свойствами; вначале режущий инструмент удерживали в рабочем положении рукой, а в дальнейшем прикрепляли к рукоятке прутьями деревьев или сухожилиями животных. Одним из достижений того времени явилось использование вращающего камня - прообраза заточного станка. В дальнейшем вращательное движение применили для изготовления керамических изделий и изделий цилиндрической формы из дерева, костей животных и, наконец, из металла.

Наряду с устройствами, сообщающими движение режущему инструменту, появились приспособления, передающие движение обрабатываемой заготовке. Прообразом примитивного токарного станка оказался лук, вращающий изделие с помощью тетивы; кремневый резец держали вручную. Постепенно был создан простейший тип токарного станка с конным приводом и по-прежнему ручным удерживанием режущего инструмента.

История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что уже в Х в. русские мастера-ремесленники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов домашнего обихода и т. п. Еще в ХΙΙ в. русские оружейники применяли сверлильные и токарные устройства с ручным приводом и вращательным движением инструмента или обрабатываемой заготовки. В ХΙV-ХVΙ вв. для изготовления оружия пользовались токарными и сверлильными станками с приводами от водяной мельницы.

В ХVΙ в. в селе Павлово на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность, основанная на использовании местной железной руды. Однако наиболее значительное развитие эта отрасль получила во времена Петра Ι. Ремесленные мастерские превращались в фабрики и заводы, оборудованные машинами. В этот период (1718 - 1725) русский механик А. Нартов изобрел для токарного станка механический суппорт, который с помощью зубчатого колеса и рейки перемещался вдоль обрабатываемой детали. А. Нартов также создал ряд других станков оригинальной конструкции (винторезный, зуборезный, пилонасекательный и др.). Одним из выдающихся русских механиков был М. Сидоров, создавший в 1714 г. на Тульском оружейном заводе «вододействующие машины» для сверления оружейных стволов. Тогда же солдат Я. Батищев построил станки для одновременного сверления 24 ружейных стволов, станки для «обтирания» (зачистки) напильниками наружных и внутренних поверхностей орудийных стволов с помощью «водил» от мельничных приводов и др.

Работы М. Сидорова и Я. Батищева продолжали мастера-механики ХVΙΙΙ и начала ХΙХ в. А. Сурин, Я. Леонтьев, Л. Собакин, П. Захава и др.

М.В. Ломоносов в 1711-1765 годах построил лоботокарный, сферотокарный, шлифовальный станки. Изобретатель И.И. Ползунов (1728-1764) построил специальный цилиндрорасточной и другие станки. Механик И.П. Кулибин (1735-1818) создал специальные станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов.

Начало изучения технологических процессов, т. е. способов обработки заготовок, в результате которых получается готовое изделие, соответствующее по размерам, форме и качеству поверхности требованиям, предъявляемым к его работе, относится к первым годам прошлого столетия.

Ведущее место в дальнейшем росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения, которые обеспечивают материальную основу технического прогресса всех отраслей народного хозяйства. В настоящее время машиностроение располагает мощной производственной базой.

Наука технология машиностроения изучает и устанавливает закономерности протекания процессов обработки и параметры, воздействия на которые наиболее эффективно сказывается на интенсификации процессов и повышении их точности. Предметом изучения в технологии машиностроения является изготовление изделий заданного качества, в установленной программой выпуска количестве при наименьших затратах материалов минимальной себестоимости и высокой производительности труда. Процесс изготовления машин или механизмов состоит из комплекса работ, необходимых для производства заготовок, их обработки, сборки из готовых деталей составных частей (сборочных единиц) и, наконец, сборки из сборочных единиц и отдельных деталей готовых машин.

Совокупность всех действий людей и орудий производства, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, сборочные единицы и готовые изделия на данном предприятии, называется производственным процессом. В производственный процесс входят не только процессы, непосредственно связанные с изменением формы и свойств материала изготовляемых деталей и сборки из них машин и механизмов, но и все вспомогательные процессы - транспортирование, изготовление и заточка инструмента, ремонт оборудования, технический контроль и т. д.

Не менее важен и технологический процесс, как часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологический процесс непосредственно связан с изменением размеров, формы или свойств материала обрабатываемой заготовки, выполняемым в определенной последовательности.

Начало изучения технологических процессов относится к первым годам прошлого столетия. Первым капитальным трудом, посвященным технологии металлообработки, является работа по исследованию науки резания металлов, и получили применение и развитие. Одно из главных направлений работы по ускорению технологического процесса - это повышение транспортирования, изготовления и заточки инструмента, ремонта оборудования, технологического контроля. Ведущее место в росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения.

Тема моей курсовой работы Проектирование технологического процесса изготовления детали - Звездочка на небосклоне, в количестве - 25000 штук.

 

Расчеты, выбор оборудования

 

Выбор оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. Для изготовления детали «Звездочка» можно использовать современное автоматическое оборудование, автоматические линии или простое и надежное оборудование.

Расчет припусков

Припуском называют слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Размер припуска определяют разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу; припуск задается на сторону.

Припуски подразделяются на общие, т.е. удаляемые в течение всего процесса обработки данной поверхности и межоперационные, удаляемые при выполнении отдельных операций. Межоперационный припуск определяется разностью размеров, полученных на предыдущих операциях.

Обозначая общий припуск на обработку Z0, размер заготовки άз и размер готовой детали άd, получаем:

для наружных поверхностей Z0 = αз - αd;

- для внутренних поверхностей Z0 = αd - αз.

Обозначив припуск на данной операции Zм, размер, полученный на предшествующей операции α и размер, который получен на данной операции β, определим межоперационный припуск:

для наружных поверхностей: Zм = α - β;

- для внутренних поверхностей: Zм = β - α;

Общий припуск на обработку равен сумме межоперационных припусков по всем технологическим операциям от заготовки до размеров детали по рабочему чертежу: Z0 = ∑ Zм.

Для наружных поверхностей значение разности размеров, получаемых на предшествующей и последующей операциях, является положительной величиной, а для внутренних - отрицательной.

Припуск для D = 40 мм:

) Токарная операция.= 118,8 - 117,3 = 1,5 мм.

) Шлифовальная операция.= 117,3 - 116,8 = 0,5 мм.

) общий припускоб. = 118,8 - 116,8 = 2 мм.

Проверка: 1,5 + 0,5 = 2 мм.об. = 2 мм.

Практически для назначения операционных припусков и допусков пользуются таблицами нормалей, разрабатываемых применительно к условиям данного производства.

Выбор баз и их обоснование

 

В зависимости от служебного назначения все поверхности детали по ГОСТ 21495-76 подразделяются на основные, вспомогательные, исполнительные и свободные. Под основными поверхностями понимают поверхности, с помощью которых определяют положение данной детали в изделии. Вспомогательными называют поверхности детали, определяющие положение всех присоединяемых деталей относительно данной. Исполнительные поверхности - это поверхности, выполняющие служебные назначения. Свободной поверхностью называют поверхность, не соприкасающуюся с поверхностями других деталей и предназначенную для соединения основных, вспомогательных и исполнительных поверхностей между собой с образованием совместно необходимой для конструкции формы детали.

Базой называют поверхность, заменяющую ее совокупность поверхностей, ось, точку детали или сборочной единицы, по отношению к которым ориентируются другие детали изделий, или поверхности детали, обрабатываемые или собираемые на данной операции. Независимо от назначения базы могут различаться по числу оптимальных от базируемой детали или сборочные единицы степеней свободы на:

. Установочной - называется база, лишающая деталь или сборочную единицу трех степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей;

. Направляющая - называется база, лишающая деталь или сборочную единицу двух степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси;

. Опорной - называется база, лишающая деталь или сборочную единицу одной степени свободы - перемещение вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси;

. Двойной направляющей базой - называют базу, лишающую деталь или сборочную единицу четырех степеней свободы - двух перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих же осей;

. Двойной опорной - называется база, лишающая деталь или сборочную единицу двух степеней свободы - перемещения двух координатных осей;

. К скрытым базам относятся - мысленно проводимая плоскость, ось или точка, используемые в качестве одной из баз.

 

Список используемой литературы

 

1. Справочник технолога-машиностроителя / Под редакцией А.М.Дальского, А.Г.Суслова, А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001.

. Обработка металлов резанием /Монахов В.В. 2-е изд., - М.: Машиностроение, 2004.

. Пачевский В.М. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие., - Воронеж: ВГТУ, 2004.

. Пачевский В.М., Янцов Э.М. Режущий инструмент: Учебное пособие.

Воронеж: ВГТУ, 2003.

. Данилевский В.В. Технология машиностроения. 6-е изд., перераб. и доп.

М.: Машиностроение, 2004.

. Балакшин Б.С. Основы машиностроения. - М.: Машиностроение, 2003.

. Митрофанов С.Н. Научные основы технологической подготовки производства. - М.: Машиностроение, 2002.

. Корсаков В.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 2000.

. Клепиков В.В., Бодров А.Н. Технология машиностроения: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М. 2004.

Введение

 

Развитие и формирование учебной дисциплины «Технология машиностроение» как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий. Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, а следовательно, и научное их обобщение с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Производственные процессы в древние времена были примитивными. Оружие затачивали с помощью камней, обладающих абразивными свойствами; вначале режущий инструмент удерживали в рабочем положении рукой, а в дальнейшем прикрепляли к рукоятке прутьями деревьев или сухожилиями животных. Одним из достижений того времени явилось использование вращающего камня - прообраза заточного станка. В дальнейшем вращательное движение применили для изготовления керамических изделий и изделий цилиндрической формы из дерева, костей животных и, наконец, из металла.

Наряду с устройствами, сообщающими движение режущему инструменту, появились приспособления, передающие движение обрабатываемой заготовке. Прообразом примитивного токарного станка оказался лук, вращающий изделие с помощью тетивы; кремневый резец держали вручную. Постепенно был создан простейший тип токарного станка с конным приводом и по-прежнему ручным удерживанием режущего инструмента.

История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что уже в Х в. русские мастера-ремесленники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов домашнего обихода и т. п. Еще в ХΙΙ в. русские оружейники применяли сверлильные и токарные устройства с ручным приводом и вращательным движением инструмента или обрабатываемой заготовки. В ХΙV-ХVΙ вв. для изготовления оружия пользовались токарными и сверлильными станками с приводами от водяной мельницы.

В ХVΙ в. в селе Павлово на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность, основанная на использовании местной железной руды. Однако наиболее значительное развитие эта отрасль получила во времена Петра Ι. Ремесленные мастерские превращались в фабрики и заводы, оборудованные машинами. В этот период (1718 - 1725) русский механик А. Нартов изобрел для токарного станка механический суппорт, который с помощью зубчатого колеса и рейки перемещался вдоль обрабатываемой детали. А. Нартов также создал ряд других станков оригинальной конструкции (винторезный, зуборезный, пилонасекательный и др.). Одним из выдающихся русских механиков был М. Сидоров, создавший в 1714 г. на Тульском оружейном заводе «вододействующие машины» для сверления оружейных стволов. Тогда же солдат Я. Батищев построил станки для одновременного сверления 24 ружейных стволов, станки для «обтирания» (зачистки) напильниками наружных и внутренних поверхностей орудийных стволов с помощью «водил» от мельничных приводов и др.

Работы М. Сидорова и Я. Батищева продолжали мастера-механики ХVΙΙΙ и начала ХΙХ в. А. Сурин, Я. Леонтьев, Л. Собакин, П. Захава и др.

М.В. Ломоносов в 1711-1765 годах построил лоботокарный, сферотокарный, шлифовальный станки. Изобретатель И.И. Ползунов (1728-1764) построил специальный цилиндрорасточной и другие станки. Механик И.П. Кулибин (1735-1818) создал специальные станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов.

Начало изучения технологических процессов, т. е. способов обработки заготовок, в результате которых получается готовое изделие, соответствующее по размерам, форме и качеству поверхности требованиям, предъявляемым к его работе, относится к первым годам прошлого столетия.

Ведущее место в дальнейшем росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения, которые обеспечивают материальную основу технического прогресса всех отраслей народного хозяйства. В настоящее время машиностроение располагает мощной производственной базой.

Наука технология машиностроения изучает и устанавливает закономерности протекания процессов обработки и параметры, воздействия на которые наиболее эффективно сказывается на интенсификации процессов и повышении их точности. Предметом изучения в технологии машиностроения является изготовление изделий заданного качества, в установленной программой выпуска количестве при наименьших затратах материалов минимальной себестоимости и высокой производительности труда. Процесс изготовления машин или механизмов состоит из комплекса работ, необходимых для производства заготовок, их обработки, сборки из готовых деталей составных частей (сборочных единиц) и, наконец, сборки из сборочных единиц и отдельных деталей готовых машин.

Совокупность всех действий людей и орудий производства, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, сборочные единицы и готовые изделия на данном предприятии, называется производственным процессом. В производственный процесс входят не только процессы, непосредственно связанные с изменением формы и свойств материала изготовляемых деталей и сборки из них машин и механизмов, но и все вспомогательные процессы - транспортирование, изготовление и заточка инструмента, ремонт оборудования, технический контроль и т. д.

Не менее важен и технологический процесс, как часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологический процесс непосредственно связан с изменением размеров, формы или свойств материала обрабатываемой заготовки, выполняемым в определенной последовательности.

Начало изучения технологических процессов относится к первым годам прошлого столетия. Первым капитальным трудом, посвященным технологии металлообработки, является работа по исследованию науки резания металлов, и получили применение и развитие. Одно из главных направлений работы по ускорению технологического процесса - это повышение транспортирования, изготовления и заточки инструмента, ремонта оборудования, технологического контроля. Ведущее место в росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения.

Тема моей курсовой работы Проектирование технологического процесса изготовления детали - Звездочка на небосклоне, в количестве - 25000 штук.

 

Описание конструкции детали и ее технологический анализ

 

Технологичность конструкции изделия оценивается качественно, посредством системы показателей, охватывающих технологическую рациональность конструктивных решений и преемственность конструкций или пригодность к использованию в составе других изделий. При проведении обработки конструкции на технологичность учитываются базовые показатели конструкции - представители группы изделий, обладающих общими конструктивными признаками.

Разработку конструкции изделия на технологичность проводят на всех стадиях конструкторской документации. Начинают разработку документации от эскизного проекта и до разработки рабочей документации (для серийного или массового производства). Исполнителями обработки конструкции на технологичность являются разработки конструкторской и технологической документации. Они также осуществляют технологический контроль и подготовку внесения изменений в технологическую документацию. Они также осуществляют технологический контроль и подготовку внесения изменений в технологическую документацию.

Технологический процесс изготовления зубчатого колеса должен обеспечивать получение детали, соответствующей условиям эксплуатации и требованиям точности при наименьших затратах. Основными факторами, влияющими на выбор технологического процесса втулки, являются: - вид заготовки; - материал; - требования производства.

Деталь класса «звездочка» имеет центральное сквозное отверстие, цилиндрическую окружность. В большинстве случаях центральная окружность является основной базой.

Отверстие может быть гладким, ступенчатым, а также может иметь поверхность фасонную. Частично поверхность может быть конусная и гладкая. Может иметь внутреннюю поверхность сложной конфигурации.

Внутреннее отверстие является базовой поверхностью, служащей для посадки на ведущий вал коробки переменных передач токарно-винторезного станка модели 16К20Н1. Посадка осуществляется с помощью шпоночного паза. На наружном диаметре зубчатого колеса нарезаются зубья количеством Z - 16, шагом - (t) - 19,05.

После механической обработки зубчатое колесо подвергается химико-термической обработки, цементации или нитроцементации.

 

3. Схематический план обработки детали шестерня

 

На промышленном предприятии зубчатые колеса, шестерни обрабатывают из конструкции, которая регламентирована государственными, республиканскими, или отраслевыми стандартами.

Производственные особенности конкретного предприятия часто свои условия. Исполнителями при обработке конструкции изделия на технологичность являются разработчики конструкторской и технологической документации.

Рекомендуется проектировать цилиндрические зубчатые колеса с нечетным числом зубьев, что позволит использовать двухзаходные фрезы, а следовательно, повысить производительность процесса зубофрезерования. При проектировании зубчатого колеса надо стремиться к тому, чтобы число поверхностей, подлежащих обработке, было минимальным, а конструкция зубчатого колеса имела простые, открытые для обработки, геометрические формы и удобно расположенные для применения производственного инструмента. Надо стремиться и к тому, чтобы сечения зубчатого колеса не имели значительной разности по толщине стенок, а их форма и жесткость и расположение не требовали применения специальных приспособлений для обработки на станках.

На предприятии вместо зубошлифования, при котором возможны прижоги и трещины, применяют более производительный и лишенный этих недостатков процесс зубошевингования.

На предприятии заготовки получают с помощью холодно-тепловой штамповки, поперечно-клиновой прокатки, штамповки в многопозиционных горячевысадочных автоматах, горячей накаткой и штамповкой с формированием зубьев или методом порошковой металлургии. Все зависит от размеров и области применения зубчатого колеса.

Марка материала для изготовления зубчатого колеса зависит от условий эксплуатации колес, передаваемых нагрузок, скоростей вращения, требований к долговечности, износу, прочности, обрабатываемости, короблению при термической обработке, стойкости против питтинга (усталостного выкрашивания) и конечно стоимости. Целесообразно использовать более дорогие легированные стали, подвергающие последующей химико-термической обработке (азотированию, цементации и нитро-цементации). При производстве зубчатых колес применяют следующие марки стали; углеродистые стали - 40, 45, 50; хромистые - 20Х, 35Х, 40Х; средне- и высоко-легированные стали - 18ХГ, 18ХГТ, 30ХГС, 25ХГТ, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 20ХН, 40ХН, 18ХНМА, 20ХМ, 25ХГНМ, 18Х2Н4МА, 25ХГНМТ, 38ХМЮА, 38Х2МЮА, 38ХЮАС, 35ХНЮА, 38ХВФЮ и др. Подавляющее большинство зубчатых колес изготовляют из стали. Чугун применяют для изготовления крупногабаритных колес тихоходных открытых передач. Пластмассовое зубчатое колесо применяют обычно в качестве одного из пары сопрягаемых колес в малонагруженных передачах. Такие колеса обеспечивают бесшумность, менее чувствительны к неточностям сборки и легко прирабатываются. Применение чугунных и пластмассовых зубчатых колес в машиностроении ограничено.

Не нашли широкого применения в машиностроении и углеродистые стали из-за их низкой прочности и значительного коробления после химико-термического упрочнения. Легирование хромом, никелем, молибденом сталей с содержанием углерода от 0,15 до 0,25% при их цементации позволяет добиться лучшего качества зубчатых колес. Цементация на глубину до 1…2 мм и последующая закалка обеспечивают высокую твердость рабочих поверхностей зубьев колес.

Для большинства зубчатых стальных колес массового и серийного производства исходными заготовками являются поковки, полученные горячей штамповкой. Для получения заготовок с формированным зубом применяется метод накатывания зубьев цилиндрических колес за счет пластической деформации металла заготовки (в условиях массового и крупносерийного производства). После горячего накатывания радиальное биение, колебания длины общей нормали и другие точностные характеристики зубчатых колес колеблются в пределах (0,5…1,0 мм), а припуск составляет примерно 2 мм на сторону зуба.

При обработке зубчатых колес и звездочек устанавливают на оправке без зазора, чтобы исключить погрешность базирования. Широко распространены при обработке зубчатых колес метод копирования и обкатки (обката). Фрезерование зубьев зубчатых колес по методу обкатки обеспечивает образование заданного профиля, как со снятием, так и без снятия материала. Метод копирования осуществляется на горизонтально-, вертикально- и универсально-фрезерных и протяжных станках.

Первая технологическая операция заключается в подготовке центрального отверстия под протягивание и создание базы для последующей операции. Вторая операция - протягивание - выполняется от созданной торцевой базы и сводится к образованию профиля отверстия, например шлицевого. Третья и четвертая операции являются заключительными для первого этапа и сводятся к чистовой обработке зубчатого колеса под нарезание зубьев. Пятая операция - предварительное и чистовое нарезание зубьев - выполняется на зубофрезерном станке.