Разработка фланца

1 Описать конструкцию Детали  и условия ее работы в узле.

      Фланец ведущий 50-19-143 предназначен для передачи движения от  редуктора на шестерни для увеличения мощности и дальней шей передачи движения на гусеницы трактора. Конструкция детали: болт 1 вкручивается в пластину стопорную 2 вставляющуюся в фиксатор 3, фиксирующий подшипник 4 прижатый фиксатором и стопорной пластиной 6, которая крепится болтом 7. В подшипник4 вставляется шестерня 8 и затягивается болтом 1. На корпус подшипника 10 одевается прокладка 9, а подшипник 11 вдевается в корпус подшипника 10, на подшипник 10 ставится кольца 12 и 13 на них сверху устанавливается подшипник 14 на него кладется кольцо 15 на которое надевается крышка 16 и все затягивается двумя болтами 18и 19 потом ставятся монжеты 20. В болт 17 вставляется шайба 27 и болт 17 вкручивается во фланец 26 с другой стороны ставится кольца 25 и 24 на них ставится фиксатор 23 и затягивается болтом 22. В отверстие фланца 26 вставляется шестерня 8 по шлецам в собраном состоянии и затягивается гайкой 21.

2  Химический состав  и физико механические свойства исходного материала.

        В данной работе рассмотрена деталь ( Фланец ведущий ). Данная деталь изготовлена из материала: Стали 45.

Таблица 2.1    Химический состав по ГОСТ 1050-88

Таблица 2.2   Механические свойства по ГОСТ 1050-88

Таблица 2.3 Температура критических  точек материала 45

 Сталь применяется для изготовления  нормализуемых, улучшаемых и подвергаемых  поверхностной обработке деталей  повышенной прочности, различных  размеров (коленчатые валы, шатуны, втулки). Вид поставки- сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88.

Технологические свойства

Температура ковки, С⁰; начало 1250, конца 700. Сечение до 400 мм охлаждаются на воздухе.  Свариваемость- трудно свариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием- в горячекатаном  состоянии НВ 170-179 и δв=640 МПа   Кυт.в.опл.=1, Кυб.ст.=1.

Флокеночувствительность- мало чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости- не склонна.

                   Столь 45 ГОСТ 1050-88 конструкционная углеродистая качественная.                               

3 Технологичность конструкции  детали

Технологичность – это  совокупность свойств конструкции  и изделий, определять ее приспособляемость  к достижению оптимальных затрат при производстве , эксплутации и  ремонте для заданных показателей  качества, объемов выпуска и условий  выполнения работ.

3.1 Качественная оценка  технологичности

        Для  расмотрения дана деталь: фланец  ведущий № 50- 19 -143 Сталь 45Х.  Деталь имеет форму шестерни. В центре детали имеется отверстие  Со шлецами для шестеренки, поэтому  с повышенной точностью Н12 с  диаметром 69мм и длинной 82мм. Вокруг центра имеется 3 отверстия  диаметром 49 Н16 расположенных на 120 градусов , а по краям фланца  покругу расположено восемь отверстий  диаметром 17мм и точностью  Н14. Перевернув фланец видно 2 отверстия с резьбой М8 и  точностью Н7 находящиеся напротив  друг друга на растояние 110мм. Общая шероховатость детали,за  исключением перечисленных отверстий  не высокая, поэтому допускается  обработка поверхности за один  проход. Эту деталь можно изготовить  на многорезцовых и гидрокопировальных  станках, многошпиндельных горизонтальных  и вертикальных станках с ЧПУ.  Труднообрабатываемых поверхностей  на детали, кроме зубьев на  внешней поверхности нет.

Вывод: геометрическая форма  и размеры детали обеспечивают жесткость  и устойчивость к деформации при  механической обработке, Что способствует применению Высокопроизводительных методов  обработки. Деталь имеет хорошие  базовые поверхности для первоначальной обработки. В результате этой оценки приходим к выводу, что по качественным показателям деталь технологична.

3.2 Количественная оценка  технологичности.

Количественный метод.

Определить уровень унификации

К_у=Q_y/Q=2/8=0,25

Q_y- количество Унифицированных поверхностей детали

Q- общее количество поверхностей детали

Q_y=2

Q=8

K_y = 0,25 менее 0,6 деталь технологична

Коэфицент точности обработки

К_т=1-1/А_ср

А_ср- средний квалитет точности

n- число деталей соответствующей точности

А_ср=374+450+100+88+82+90+50+20+8+69/8

По условию К_ср

Деталь технологична

Коэфицент шероховатости

К_ш=1/Б_ср

Б_ср- средняя шероховатость по параметру R_a

Б_ср=3,07

К_ш= 1/3,07=0,32

По условию К_ш<0,32

Деталь технологична

Вывод: по всем показателям  деталь считается технологичной.

4. Выбор типа производства.

Тип производства – классификационная  категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции.

В машиностроение различают единичное, серийное и массовое производство. Главными признаками их является количество и степень повторяемости изготовляемых  деталей.

Таблица 4.1

В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска продукции различают  три основных типа производства:

   1. массовое;

   2. серийное;

   3. единичное.

      Массовое производство  характеризуется большим объёмом  выпуска изделий, непрерывностью  высокопроизводительным оборудованием,  применением многолезвийного инструмента,  средствами автоматизации, низкой  квалификации рабочего и последовательностью  выполнения операций технологического  процесса.

      Серийное производство  характеризуется изготовлением  деталей партия ми или сериями.  Серии бывают: крупносерийные, среднесерийные, мелкосерийные. Также характеризуется  переналадкой оборудования, применением  специальных универсальных приспособлений, специального режущего, контрольного  и мерительного инструмента и  средней квалификации рабочего.

      Единичное производство  характеризуется малым объёмом  выпуска, изделиями не повторяющими  технологический процесс, высокой  квалификации рабочего, универсальным  технологическим оборудованием,  унифицированной технологической  оснасткой, стандартным режущим  инструментом и универсальным  мерительным инструментом.

 Учитывая, что годовой выпуск  детали Nr = 22000 штук, то тип машиностроительного производства будет являться крупносерийным. В серийном производстве изготовление деталей осуществляется партиями (сериями).  Количество деталей в партии приближено можно опредилить о следующей формуле:

n=(N*k)/Fд

                      где n-количество деталей в партии, шт.

n=10000

где N-годовая программа выпуска деталей, шт.

        k-число дней, на которое необходимо иметь запас деталей на складе. Для   крупных деталей 2-3 дня, для мелких деталей 5-10 дней.

        Fд-число рабочих дней в году.

        Fд=253 дня.

         n=(10000*5)/253=197шт.                    

 Серийное производство характеризуется  ограниченной номенклатурой изделий,  изготовляемых периодически повторяющимися  партиями, и сравнительно большим  объёмом выпуска, чем в единичном  производстве. При серийном производстве  используют универсальные станки, оснащённые как специализированным, так и универсальным оборудованием.  В серийном производстве технологический  процесс изготовления преимущественно  дифференцирован, то есть, расчленён  на отдельные самостоятельные  операции, выполняемые на определённых  станках.

      Тип производства  для детали фланца ведущего  – серийное. Годовая программа  выпуска- легкие (от 500 – 5000шт.). Её  масса равна 15,200кг. Поэтомугодовая  программа выпуска составляет 1000шт.

5 Технико- экономическое  обоснование выбора способа получения  заготовки

 Определить способ получения заготовки

В данной работе рассмотрена деталь ( Фланец ведущий ). Данная деталь изготовлена из материала: Стали 45.

Фланец ведущий

Штамповочное оборудование (пресс)

1 Исходные данные по  детали: материал сталь 45Х по  ГОСТ 7505-89

1.2 Масса детали  18.8 кг

2. Исходныеданные для  расчета

2.1 Масса поковки 24.4 (расчетная)  расчетный коэфицент К.р=1.3; 18,8*1.3=24.4

2.2 Класс точности Т4

2.3 Группа стали М1, среднее  содержание углерода в стали  0,36%

2.4 Степень сложности С3

Отношени толшщины полотна  к диаметральному размеру

21/(380-126)=0,09

2.5 Конфигурация поверхности  разъема штампа П (плоская)

2.6 Исходный индекс 18

3. Припуски и кузнечные  напуски и основные припуски  на размеры

3.4-диаметр 450мм и чистота  поверхности 12,5

3.3-диаметр 88мм и чистота поверхности 1,25

3.5-толщина 82мм и чистота  поверхности  1,6

2.2-толщина 15 и чистота  поверхности 12,2

3.2 Дополнительные припуски  учитывающие: отклонение от плоскости  0,8мм.

Смещение по линии разъема  штампа не более 1,7мм.

4 Размеры поковки и  их допускаемые отклонения.

4.1 Размеры поковки в  мм,

Диаметр 450=(3,4+0,8+1,7)*2=461,8принятый 462мм

Диаметр 88+(3,3+0,8+1,7)*2= 99.6 принятый 100мм

Толшина 82+3,5+0,8+1,7)*2=94 принятый 94мм

Толщина 15+(2,2+0,8+1,7)*2=24,4принятый 24мм

4.2 Радиус закруглениянаружных  углов 2.0мм (минимальный) принимается  3.0 мм

4.3 Допускаемые отклонения  размеров

Диаметр 462_-2.4^+4.7

Диаметр 100^+3,0_-1,5

Толщина 94^+3,3_-1,7

Толщина 24^+2,7_-1,3

4.4 Неуказанные предельлные  отклонения размеров –

4.5 Допускаемая величина  заусенца не более 2,2мм

4.6 Допускаемая величина  смещения по поверхности разъема  штампа 1.7мм

4.7 Неуказанные допуски  радиусов закругления R3

4.8 Допускаемая величина  остаточного облоя 2,0мм

4.9 Допускаемое отклонение  от плоскости и прямолинейности  0,5.

6 Расчет операционных  припусков, размером и допусков.

7 Выбор технологических  баз

     При анализе схем  базирования детали, при обработке  необходимо выявить какие поверхности  детали являются технологическими  базами, и установить их виды  по  степеням лешения свободы   ГОСТ 21.495-76.

     Следует рассмотреть,  соблюдается ли основные принципы  базирования, постоянства и совмещение  баз.

     Чем техническая база  не совмещается с измерительной,  то необходимо определить ее  с допуском на выполняемый  размер.

      Результаты анализа  базирования детали и возникающих  при базировании погрешностей  занести в таблицу.

     Базирование детали  при обработки.

8 Разработка маршрута  обработки детали

9 Выполнение схем обработки

10 Расчет режимов резания  и норм штучного времени 

      На вертикально-сверлильном  станке 13А788 сверлят 8 сквозных отверстия  D=17Н12(^0,52) на глубину I=10.5мм. Материал заготовки – сталь 45 с пределом прочности ơ_в=640 МПа ( кгс/мм²), заготовка – штамповка. Охлаждение- эмульсией.

1 Выбор сверла

      Сверло  диаметром D=17мм  ГОСТ10903-77, с коническим хвостовиком: нормальным,L=140-515мм,  I₀=60-260мм, материал режущей части- быстрорежущая сталь Р18.

      Геометрические  элементы: форма заточки- двойная  заточка сверл диаметром свыше  12до80мм.

D-диаметр, L-общая длина, I₀-длина рабочей части.

(Принимаем по справочнику):

Табл.10.1

   Заточка: угла между  режущими лезвиями 2φ=1183°; угла наклона поперечной кромки ψ для сверл диаметром св.2,95 до 80мм составляет 40-60°. Дополнительный угол 2φ₀=705°. Ширина фаски f_n=0,20,4мм, угол подточки а₁=68°.

Табл.10.2  Геометрические параметры сверл из быстрорежущей  стали в зависимости от обрабатываемого  материала

2 Назначаем режим резания

1 Для сверления стали  с ơ_в кгс/мм² и диаметре сверла 20-25мм, подача S₀=0,39-0,47=0,8 мм/об.

 I10,55 Принимаем среднее значение диапазона S°=0,4 мм/об.

S₀=S_{0 табл}K_Is

Корректируем подачу по паспортным данным станка: S₀=0,4 мм/об.

    Проверяем принятую  подачу по осевой составляющей  силы резания, допускаемой прочностью  механизма подачи станка.

₀₌C_PD^qpS₀^yPK_P

Табл.10.3 Значения коэффициентов  и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении 

Поправочный коэффициент  на осевую составляющую силы резания  К_Р=К_Мр

К_Мр=^_np;

np=0,75;  

К_Мр=^0,75=0,85^0,75=0,87

 В единицах СИ Р₀. Необходимо выполнить условие Р_0Рmax ,

где Р_max-максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи станка.

Р₀= Р_max;    Р_max=9,81 C_PD^qpS₀^yPK_P;

Р₀=9,8168^0,79,81686250 Н. По паспортным данным станка 13А788  Р_max=15000 Н. Так как 625015000, то назначается подача S₀=0,4 мм/об вполне допустима.

2  Назначит период стойкости  сверла

Для сверла диаметром D=17мм при обработке конструкционной стали сверлом из быстрорежущей стали рекомендуется период стойкости Т=50мин.Допустимый износ сверла h_з=0,8…1,0 мм.

Табл.10.4  Средние значения периода стойкости Т сверл

Табл.10.5 Величины допускаемого износа h_з режущей части сверл, в мм

3 Скорость (м/мин) главного  движения резания

υ_И=^K_υ

Табл.10.6  Значения коэффициентов  и показателей степени в формуле  скорости резания при сверлении

Общий поправочный коэффициент  на скорость резания К_υ=К_МυК_иυК_Iυ , К_Мυ- коэффициент на качество обрабатываемого материала;  К_иυ- коэффициент на инструментальный материал; К_Iυ- коэффициент, учитывающий глубину просверливаемого отверстия

К_Мυ=С_м()^nυ;

С_м=1;  n_υ=0,9;

К_Мυ=1()^0,9=1,07^0,9=1,15;  К_иυ=1;

Так как  , то К_Iυ=0,85

К_υ=1,15;

υ_И=

4 Частота вращения шпинделя

n= мин^-1;  n= мин^-1

Корректируем частоту  вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения: n_д=250 или : n_д=355 мин^-1

5 Действительная скорость (м/мин) главного движениярезания

υ_д=

υ_д=

υ_д==18,94

3 Основное время

Т₀= При двойной заточке сверла врезание (мм) у=0,4D;

 у=0,4. Перебег сверла

Тогда L=10,5+9.6+2=22,1 мм;

Т₀=

Т₀=

11 Описание  и расчет мерительного инструмента участка

1. Определяем  размеры калибр пробки для  отверстия D=17мм с полем допуска H12. По ГОСТ 25347-82 находим предельные отклонения, отверстия они равны +25мкм и 0. Следовательно, D_max=170.25мм; Dmin=17,00мм. По ГОСТ 24853-81 находим допуски и предельные отклонения калибров для IT42 в интервале от 10 до 20, Н=5мкм; Z=4; у=3мкм. Наибольший размер новой проходной калибр пробки ПРmax=Dmin+Z+=17.00+0.004+=17.0065мм. Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, при допуске на изготовление Н=5мкм равен 17,005_-0,005. Исполнительные размеры наибольший 17,0065мм, наименьший 17,0015мм.

Наименьший  размер изношенной проходной калибр-пробки при допуске на износ у=3мкм  равен ПРизн=Dmin-y=16.997мм. Наибольший размер новой непроходной калибр-пробки НЕmax=Dmax+=17.25+=17.2525мм.

Размер калибра  НЕ, проставляемый на чертеже, равен 17,2525_0,005. Исполнительные размеры : наибольший 17,2525мм; наименьший 17,2475мм.

2 Определяем  размеры калибр-скоб для вала  диаметром d=17мм с полем допуска h12. По ГОСТ 25347-82 находим предельные отклонения вала; они равны О_u=-19мкм. Следовательно, d_max=17.000; d_min16.981.

По ГОСТ 24853-81 находим допуски другие данные для  расчета калибров и контр калибров: Н₁=5мкм; Z=4мкм; у₁=3мкм; Н_р=2мкм. По этим данным строим схему расположения полей допуска калибр-скоб.

Наименьший  размер проходной новой калибр-скоб. ПРmin=d_max-Z₁-=17.00-0.004 -=16.9935мм. Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, при допуске на изготовление Н₁=5мкм равен 16,9935^+0,005. Исполнительные размеры: наименьший 16,9935мм; наибольший 16,9985мм. Наибольший размер изношенной калибр скобы при допуске на износ у₁=3мкм равен:

ПРизн=d_max+ y₁=17.000+0.003=17.003мм. Наименьший размер непроходной калибр-скобы HE_min=d_min- =16.981-=16.9785мм. Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже, 17,9785^+0,005. Исполнительные размеры: наименьший 17,9785мм; наибольший 17,9825мм

3 Определяем  размеры контрольных калибров  к скобам:

а) для контроля проходной стороны скобы (К-ПР)_max=d_max-z₁+=17.000-0.004+=16.997мм. Размер калибра К-ПР, проставляемый на чертеже, равен 17,997_-0,002мм.

б) для контроля непроходной стороны скобы(К-НЕ)_max=d_min=17.981+=17.982мм. Размер калибра К-НЕ, проставляемый на чертеже, равен 17,982_0,002мм;

в) для контроля износа проходной стороны скобы (К-И)_max=d_max+y₁+=17.000+0.003+=17.004мм. Размер калибра К-И, проставляемый на чертеже, равен 17,004_-0,002мм.

4. Намечаем  содержание маркировки калибров. На калибр наносят номинальный  размер детали, для которой предназначен  калибр, буквенное обозначение поля  допуска (квалитет) изделия, значения  предельных отклонений размера  в миллиметрах, тип калибра(ПР,НЕ,К-И)  и товарный знак завода изготовителя. На рисунке, показан пример  маркировки калибр пробки и  калибр скобы.

5. По итогам  расчета, нужно изготовить рабочие  чертежи калибров в полном  соответствии  с правилами ЕСКД; привести на них основные технические   условия и схему расположения  полей допусков.

12 Описание  и расчет металлорежущего инструмента

 На операции 010 используются инструмент:

  Сверло  диаметром D=17,25мм  ГОСТ10903-77.

 Деталь  изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-88 конструкционная углеродистая качественная.  Сверло предназначено для сверления отверстия в сплошном материале и увеличивать диаметр ранее просверленного отверстия. Применяют для сверления чугуна, закаленной стали, пластмассы, стекла, мрамора, особенно в тех случаях, когда сверление производится на высоких скоростях с небольшими по величине подачами. Главное движение при сверлении- вращательное, движение подачи – поступательное.

    Режущая  часть сверла изготовлена из  материала быстрорежущая сталь  Р18.  Крепежную часть сверла  изготовим из стали 45Х ГОСТ 4543-71.

Расчитать и сконструировать сверло спиральное из быстрорежущей стали  с коническим хвостовиком для  обработки сквозного отверстия  D17 и длиной L=10,5 в заготовке из стали 40Х с пределом прочности Ϭ_р=640мПа

1 Определить диаметр сверла  по ГОСТ 10903-77 находим необходимый  диаметр сверла. Диаметр сверла  должен быть 17,25 по ГОСТ 10903-77 указанный  диаметр имеется.

2 Берем из пункта 10(курсового  проекта) режим резания, принемаем  подачу-0,8мм/об, тамже берем скорость  резания V=37,6м/мин

3 Осевая сила Р_х=9,81С_рD^xрs^ypКмр

По таблице 31 стр 436 нахрдим:

Км_р=^0.75=^0.75=0.6^0.75=0.682