1. Общая часть

       1.1 Описание детали, материал детали  и его свойства

       Данная  деталь блок шестерен служит для передачи вращения от одного вала к другому в электронасосе. Блок шестерен относится к деталям типа зубчатых колёс.

       Блок  шестерен имеет два  цилиндрических прямозубых венца с различными модулями (1,75 и 1,25), различным числом зубьев (16 и 54), различным делительным диаметром (28 и 67,5). В качестве конструкторской базы применяется поверхность отверстия Æ13^+0,018 А; относительно нее радиальное биение зубьев венца в допуске 0,045 мм. Между венцами имеется проточка шириной 5мм, необходимая для обработки малой шестерни (перебег инструмента при обработке зубьев). Имеется отверстие и две фаски для удобства посадки на вал. На ступице диаметром 23 мм, как и на самих зубьях, также есть фаска , предусмотренная в целях безопасности.

       Рабочие поверхности зубьев, посадочное отверстие Æ13^+0,018 выполнены с шероховатостью Ra1,6 мкм для обеспечения точности зацепления, уменьшения износа зубьев при работе и выдержки допуска на биение 0,045 мм относительно базы А. Остальные поверхности имеют шероховатость Ra6,3 мкм и имеют общие допуски по ГОСТ 30893.1; Н14; h 14;  ± JТ14/2.

       Материал  детали и его свойства.

       Блок  шестерен изготовлен из  конструкционной, легированной высококачественной стали марки 40Х ГОСТ 4543 - 71. Химический состав стали 40Х приведен в таблице 1.1 [5].

  Таблица 1.1 - Химический состав стали 40Х.         Содержание в %

      Механические  свойства  вышеуказанной  стали,  представлены в таблице 1.2 [17]

 
 
 
 
 

Таблица 1.2 - Механический свойства стали 40Х.

       1.2 Количественный анализ  технологичности  конструкции детали

      Количественный  анализ технологичности конструкции детали осуществляется по показателям: коэффициент использования материала Ким, коэффициент унификации конструкторских элементов Куэ, коэффициент точности Кту, коэффициент шероховатости Кш.

 Таблица 1.3 – Показатели ТКИ

 

      Коэффициент использования материала  рассчитывается по формуле 1.1

       

       

         (1.1) 

       Мдет - масса детали, равная 0,279 кг;

       Мзаг - масса заготовки, равная 0,507 кг.

       

      Коэффициент унификации конструкторских  элементов рассчитывается по формуле 1.2

      

       (1.2) 

      Qу.э  - числа унифицированных  элементов, равные 11;

      Qэ  - общие количество  элементов, равное 16.

      

      Коэффициент точности рассчитывается по формуле 1.3

      

            (1.3) 

      Аср - средний квалитет

      Аср=(14*13+11*4+8*2+7)/16 = 12

      

       Коэффициент шероховатости формула 1.4

      (1.4) 

       Бср - средняя шероховатость

       Бср=(6,3*13+3,2+1,6*2)/16 = 5,5

       

       Вывод: конструкция детали блок шестерни технологична по показателям Кту, Куэ и нетехнологична по показателям Кш, Ким.

       1.3 Расчет массы детали

       Для расчёта массы  детали определяется объём фигуры Vфигуры. Т.к. фигура сложная, то она разбивается на простейшие, и определяется объём простейших фигур Vпр.ф.: V1, V2, V3, V4, V5.

         Объём простейших фигур рассчитывается по формуле 1.5

       

       (1.5) 

       где d - диаметр, мм;

            l - длина, мм;

       

 
Рисунок 1.1 Блок шестерен 
 

       V₁ = (3,14*2,8²)/4 *1 = 6,15 см ³

       V₂= (3,14*6,75²)/4 *0,8 = 28,61 см ³

       V₃= (3,14*2,3²)/4 *0,5 = 2,07 см ³

       V₄= (3,14*2,3²)/4 *0,7 = 2,9 см ³

       V₅= (3,14*1,3²)/4 *3 = 3,97 см ³

        Общий объём фигуры рассчитывается по формуле 1.6

      Vобщ=(V₁+V₂+V₃+V₄)-V₅ ,  (1.6)

      где V₁ - V₂ - объёмы фигур

      Vобщ=(6,15+28,61+2,07+2,9)-3,97=35,76 см³

      Рассчитывается  масса детали по формуле 1.7

            

      

                                          m = V_общ*r,       (1.7)

     где r - плотность стали, равная 7.8 г/ см ³;

      m = 35,76*7.8 = 278,9 г =0,279 кг 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2 Технологическая  часть

      2.1 Определение типа производства, расчет операционной партии

      При определении типа производства за основу берется масса детали равная 0,275 кг и годовой объем выпуска изделия равный 75000 шт., что соответствует крупносерийному типу производства. Крупносерийный тип производства характеризуется большим объемом выпуска изделия, номенклатура выпуска изделий небольшая, выпуск осуществляется периодически повторяющимися партиями. А также применяется специальное оборудование, полуавтоматы и автоматы; режущий инструмент: специальный, наборный и многолезвийный; приспособление: быстродействующие механические и автоматические; в качестве средства измерения используется предельные мерительные инструменты и приборы. Квалификация рабочих низкая, точность и качество изделий высокая, себестоимость низкая [14].

      Величина  партии рассчитывается по формуле 2.1          

            n = N*t/Фу                                    (2.1)

      где n - операционная партия, шт;

          N - количество деталей одного наименования и размера в годовом объеме выпуска изделий, шт.;

          t - необходимый запас  заготовок на складе (для средних деталей t =5 дн.);

        Фу - число рабочих  дней в году;

      n = (75000*5)/244 = 1537 шт. 

      2.2 Технико-экономическое  обоснование выбора  заготовки [19].

      Поковка    Класс точности Т 3

                   Группа стали М 2

                   Степень сложности С 2

                  Определение исходного  индекса поковки  7

      Припуски  и допуски на поковку  представлены а таблице 2.1

  Таблица 2.1 - Припуски и допуски

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 2.1 Чертёж заготовки 

      При выборе заготовки  необходимо учесть оптимальную  металлоёмкость и себестоимость. В целях рационального использования специализированного оборудования, повышения производительности и качества изделия при максимальном снижении затрат времени и средств на изготовление принимается поковка. Поковка изготавливается на кривошипном горячештамповочном прессе. Заготовка имеет размеры Æ 73 ´ 36 мм. Заводской вариант -прокат, который имеет размеры Æ 80 ´ 35 мм. Выбранная заготовка по форме и размерам максимально приближена к форме и размерам готовой детали.

      Ким для поковки ~0,55;

      Ким для проката 0,20. 

      2.3 Этапы проектирования технологического процесса, выбор баз и предварительный выбор оборудования [4]

      В зависимости от годового объема выпуска изделий  и от типа производства, технологический  процесс строится по принципу дифференцирования, т.е. разделение его на отдельные самостоятельные операции. 

      Операция 005 - Заготовительная;

      Операция 010 - Термообработка;

      

      Операция 015 - Токарно-револьверная: обработка наружных диаметров и отверстия, оборудование -  токарно-револьверный станок модели 1325;

      Операция 020 - Токарно-винторезная: обработка наружного  диаметра, торца и  внутренней фаски, оборудование - токарно-винторезный  станок модели 16К20;

      Операция 025 - Токарно-винторезная: обработка фасонной поверхности, оборудование - токарно-винторезный станок модели 16К20;

      Операция 030 - Токарная многорезцовая: обработка наружных поверхностей, фасок, торцов, оборудование - токарный многорезцовый  горизонтальный полуавтомат  модели 1Н713;

      Операция 035 - Токарно-винторезная: обработка торца  и фаски, оборудование - токарно-винторезный станок модели 16К20;

      Операция 040, 045 - Зубофрезерная: предварительное  и окончательное  фрезерование зубьев, оборудование - зубофрезерный  станок модели 5К310;

      Операция 050 - Зубодолбёжная: долбление  зубьев, оборудование - зубодолбёжный полуавтомат модели 5121;

      Операция 055 - Промывка;

      Операция 060 - Контроль;

      Операция 065 - Антикоррозионное покрытие. 

      2.4 Определяются операционные  припуски, допуски  и размеры заготовки  [14], [10], [11].

      Определяется  число переходов  на обработку

      Определяется  коэффициент ужесточения  по формуле 2.2

        

      (2.2) 

      Тd_з = 0,7- (-0,3) =1 мм = 1000 мкм;

      Тd_д = 0,074 мм =74 мкм;

      

 
 

      Определяется  число переходов

      

              (2.3)

      

       Определяется квалитет размера заготовки

       Кв. 15 = 1000 мкм;

       15 -9 = 4;

       4 = 2+2

       n = 2+2 Þ Кв 15-13-11

       Составляется  план обработки указанной  поверхности

       15 кв. 13 кв. 11 кв.

       

       Заг        Ток.чер       Ток.чист.   

       Ra 25       Ra 12,5         Ra 6,3

       Принимаем n = 2

       Назначается допуск на обработку

       Определяется  расчетный min операционный размер по формуле 2.4

             d_{min pi} = d_{min pi+1} + 2z_{i + 1} (2.4)

       Æ 70 _-0,074

       d_{min расч 3} = 70 - 0,074 = 69,926 мм;

       d_{min расч 2} = 69,926 + 0,3 = 70,226 мм;

       d_{min расч 1}  = 70,226 + 2 = 72,226 мм;

       Определяется принятый операционный max размер по формуле 2.5

             d_{max i} = d_{min pi} + Td_i (2.5)

       Размер  округляется в  меньшую сторону до десятых или сотых долей

       d_{max пр 3} = 69,926 +0,074 = 70 мм;

       d_{max пр 2} =70,226 + 0,46 = 70,6 мм;

       d_{max пр 1} = 70,6 + 1 = 71,6 мм;

       Определяется  принятый операционный min размер по формуле 2.6

             d_{min i} = d_{max i} + Td_i (2.6) 

      d_{min пр 3} = 70 - 0,074 = 69,926 мм;

      d_{min пр 2} = 70,6 - 0,46 = 70,14 мм;

      d_{min пр 1} = 71,6 - 1 = 70,6 мм;

      Определяется  номинальный размер заготовки по формуле 2.7

            d_{з ном max}=d_{max 1}  -es  (2.7)

      d_{з ном max} =71,6-(+0,7)=72,4 мм;

      Принимается по ГОСТ Æ73 мм;

      Уточняется:

            d_{з  max}=d _{з ном}   +es (2.8)

      d_{з  max}= 73 + 0,7 = 73,7 мм;

            d_{з  min}= d _{з ном}   +ei (2.9)

      d_{з  min} = 73 +(-0,3) = 72,7 мм

      Определяется  max операционный припуск по формуле 2.10

            2z _{max пр I} =d_{max I-1}-d_{max I} (2.10)

      2z _{max пр 3} = 70,686 - 70 =0,686 мм;

      2z _{max пр 2} = 73,7 - 70,686 = 3,014 мм;

      Определяется  min операционный припуск по формуле 2.11

            2z _{min пр I} =d_{min I-1}-d_{min I} (2.12)

      2z _{min пр 3} = 70,226 - 69,926 =0,3 мм;

      2z _{min пр 2} = 72,7 - 70,226 =2,474 мм;

      Определяется  общий максимальный припуск на обработку по формуле 2.13

      

             2z _{общ max} =  (2.13)

       2z _{общ max} = 3700 мкм;

       Определяется  общий минимальный припуск на обработку по формуле 2.14

             2z _{общ min} =  (2.14)

       2z _{общ max} =2774 мкм;

       Выполняется проверка по формуле 2.15

       2z _{max I}-2z _{min I} = Td _I-1-Td_i

       686-300 = 460-74

       386 = 386

       

       3014-2474 = 1000-460

       540 = 540

       

             2z _{общ max} -_{2zобщ min} = Td _з-Td_д (2.15)

       3700-2774 = 1000-74

       926 = 926

       Все условия проверки выполняются, значит определенные размеры  и допуски - верны. 
Таблица 2.2 - Карта припусков

 

       Вычерчивается схема расположения припусков, допусков и операционных размеров (рисунок 2.2).

       

       Рисунок 2.2

       Схема расположения припусков, допусков и операционных размеров 

На  остальные поверхности  расчет выполняется  аналогично: данные сводятся в таблицу 2.3

Таблица 2.3 Карта припусков