Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Чашка дифференциала заднего моста

Введение

Основная задача машиностроения – повышение качества машин, их технического уровня, производительности и надёжности работы. Для решения этой задачи необходимо предусматривать экономию металла, сокращение трудовых затрат, применение норм техники безопасности, экологии и использование отходов.

В данном проекте рассматриваются проблемы изготовления деталей типа "Чашка дифференциала заднего моста". При разработке технологических процессов обработки деталей решены следующие задачи:

- повышение технологичности деталей;

- повышение точности и качества заготовок;

- создание технологии малоотходного производства, снижающей стоимость заготовок и расход металла;

- разработка новых типов и конструкций режущих инструментов и - приспособлений, обеспечивающих высокое качество обработки;

- автоматизация процессов обработки;

Автоматизация является эффективным средством повышения производительности и качества выпускаемых изделий. Это объясняется уменьшением вспомогательного времени при загрузке – выгрузке и уменьшением задержек между отдельными операциями.

При создании автоматизированных участков решаются вопросы компоновки, надёжности и стоимости станков, транспортёров и другого оборудования.

Одной из важнейших задач автоматизации производства является разработка и создание комплексных автоматизированных линий, в которых получение заготовок и механическая обработка деталей осуществлялись бы при минимальном использовании ручного труда.

Технология машиностроительного производства представляет собой совокупность различных технологических процессов: литья, ковки, штамповки, термической обработки и т.д.

Технология машиностроения охватывает заключительные стадии машиностроительного производства – превращение заготовки в готовые детали и обработку, т.е. изготовления машин.

Эффективность производства, технический прогресс, качество выпускаемой продукции зависит от развития производства нового оборудования, станков, инструментов и экономически эффективных технологических и конструкторский разработок.

1. Техническое задание

1.1. Общая характеристика объекта проектирования

Чашка дифференциала - является деталью, входящей в сборочную единицу –дифференциала заднего моста, со следующими характеристиками:

Материал – ВЧ 50 ГОСТ 7293-85

dв = 610 МПа

НВ =180…260

1.1.1. Объем выпуска и тип производства

Объем выпуска детали «Чашки дифференциала заднего моста» в соответствии с заданием, составляет 40000 штук в год.

Точная программа определяется по формуле:

, где

А = 39978 шт. – годовое количество изделий;

а = 1 – количество деталей на одно изделие;

d = 10% - процент запасных частей;

b = 0 – процент неизбежных технологических потерь.

Программа выпуска проектируемого участка представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Перечень деталей, обрабатываемых на проектируемом участке.

Наименование Детали	Обозначение	Годовая Программа
Чашка дифференциала заднего моста	66-2401	40000
Чашка дифференциала заднего моста	66-2402	40000
Чашка дифференциала заднего моста	66-2403	40000
Чашка дифференциала заднего моста	66-2404	40000

Таблица 1.2 Организация производства по массе и объему выпуска продукции

Масса Детали, Кг	Тип производства
Масса Детали, Кг	Е	Мс	С	Кс	М
<1,0	<10	10-2000	2000-60000	60000-200000	>200000
1,0-2,5	<10	10-1000	1000-50000	50000-100000	>100000
2,5-5,0	<10	10-500	500-35000	35000-75000	>75000
5,0-10,0	<10	10-300	300-25000	25000-50000	>50000
>10	<10	10-200	200-10000	10000-25000	>25000

Тип производства определяем ориентировочно, в зависимости от объема выпуска и массы деталей. Таким образом, тип производства – крупносерийный.

1.1.2. Режим работы и фонды времени

Учитывая крупносерийный тип производства принимаем двухсменный режим работы.

Данные сведены в таблицу 1.3

Таблица 1.3 Режимы работы и фонды времени

Количество рабочих

Смен в сутки

Действительный годовой фонд

Рабочего времени

Оборудования

Рабочего

4055

1820

Данные приведены с учетом, что продолжительность рабочей недели составляет 40 час, продолжительность основного отпуска – 24 дней.

2. Технологическая часть

2.1. Основные направления проектирования технологических процессов изготовления деталей

Тип производства – крупносерийный следовательно предприятие обладает узкой номенклатурой обрабатываемых деталей, большим объемом их выпуска и непрерывным изготовлением в течение года.

Оборудование в ОАО «ГАЗ» имеет большое количество станков (токарные, сверлильные, протяжные, хонинговальные и зуборезные). Время выполнения отдельных операций не всегда кратно, и у станков наблюдается скопление деталей, но есть поточная обработка. Станки расположены в линии, что обеспечивает свободный вывоз станка с участка, а так же доступ к ним для обслуживания. Рядом со станками предусмотрены резервные площадки для резервного складирования деталей. Размещение оборудования обеспечивает последовательное выполнение технологических операций.

В зарубежных странах с развитым производством автомобилестроения носит не массовый характер, а изделия выпускаются средними или малыми сериями, так как в противном случае сложно удержать устойчивое положение при быстроменяющейся конъюнктуре рынка. Поэтому производство современных автомобильных заводов ориентировано на эксплуатацию переналаживаемых автоматических линий и гибких производственных систем. И соответственно обработка организована с применением типовых и групповых техпроцессов.

В качестве мер по увеличению производительности, облегчения условий работы на металлорежущих станках и расширения возможностей многостаночного обслуживания применяются различные меры:

- повышение точности заготовок;

- нанесение на режущий инструмент износостойких покрытий, повышающих их стой- кость в 2-10 раз и более раз и позволяющих вести обработку с повышенными скоростями резания;

- автоматизация техпроцессов, а именно создание комплексных автоматических линий, цехов и заводов с непрерывным потоком, полностью исключающим применение ручного труда.

2.2. Служебное назначение детали

Представленная деталь - чашка дифференциала является частью дифференциала повышенного трения, предназначенная для повышения проходимости автомобиля на заднем и переднем мостах, которые состоят из двух чашек центрируемых по поверхностям 24,25 и окончательно установленных по поверхностям 25 и закрепляемых болтами через отверстие 2. При вращении сепаратора сухари, упираясь концами в кулачки звездочек, передают им вращение. Расположение кулачков и сухарей в шахматном порядке (установленных в отверстия 6,8,10) исключает возможность такого взаимного расположения звездочек, при котором сухари начали бы совершать воз-

вратно-поступательное движение, а звездочки при перемещении сепаратора остались бы неподвижными. Если наружная звездочка будет испытывать большее сопротивление, чем внутренняя, то она будет вращаться медленнее сепаратора.

В этом случае наружная звездочка будет толкать своими кулачками сухари в сторону внутренней звездочки; при этом сухари, нажимая на кулачки внутренней звездочки, будут ускорять ее вращение. Аналогично происходит ускорение вращения наружной звездочки в случае замедления вращения внутренней звездочки.

Такие взаимодействия деталей дифференциала происходят при повороте автомобиля и при буксовании одного из колес автомобиля. При вращении одной из звездочек относительно другой (при торможении) возникают значительные силы трения между сухарями и кулачками. Эти силы на отстающей звездочке направлены в сторону вращения, поэтому крутящий момент на ней, на ее полуоси и на отстающем колесе значительно увеличивается. В результате этого при буксовании одного из колес автомобиля, имеющего данный дифференциал, другое колесо (отстающее), если у него хорошее сцепление с грунтом, передает значительно большее тяговое усилие, чем в случае буксования колеса шестеренчатым дифференциалом.

Испытания показали, что при буксовании одного из колес, тяговое усилие автомобиля с кулачковым дифференциалом примерно в два раза больше, чем у автомобиля с шестеренчатым дифференциалом.

Рассматриваемая деталь 66-2403 относится к деталям типа «тел вращения».

Основными поверхностями являются: НЦП: 4,12,17,24,25;

ВЦП: 18,19 и отверстия:6,8,10

Вычертим эскиз детали и пронумеруем все поверхности (см. рис.2.1).

рис.2.1 Эскиз детали.

2.3. Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью детали понимается особенности конструкции детали, которые обуславливают изготовление детали, технологическое обслуживание детали, ее эксплуатацию, ремонт или взаимозаменяемость с другими деталями. От условий, в которых изготавливается деталь (тип производства, его организации и специализации, программы и т.п.) зависят возможности обработки технологичности детали, направленные на снижение трудоемкости и себестоимости обработки.

Чашка дифференциала представляет собой деталь типа тела вращения, состоящую из цилиндрических и конусной наружных поверхностей, пазов и отверстий.

1. Выбор материала для данной детали технологичен, т.к. применяемый материал – высокопрочный чугун ВЧ50 соответствует всем требованиям технологического процесса литейного производства. Также этот материал по своим механическим характеристикам вполне удовлетворяет условиям работы данной детали и предъявляемым к ней характеристикам прочности.

2. Заготовкой для данной детали является отливка. Такой вид заготовки хорошо подходит к выбранному материалу и к условиям данного производства. Форма заготовки близко соответствует размерам готовой.Форма заготовки предусматривает простой без затруднений разъем модели.

3. Механическая обработка детали является технологичной. Деталь в основном обладает рациональной формой.

Имеются удобные базирующие поверхности (торцовые поверхности).

К технологичным элементам детали следует отнести:

-небольшой перепад диаметральных размеров чашки дифференциала, что опреде- ляет достаточно высокий коэффициент использования металла;

-технологичной является фаска 1,6х45°,

-технологичными элементами являются центровые отверстия, которые являются конструкторскими, технологическими и измерительными базами, обеспечивающими тем самым принцип единства баз;

-технологичными являются канавки, которые разделяют поверхности разного качества для выхода инструмента, что обеспечивает возможность их раздельной обработки (так например поверхности 4 и 3);

- технологичными являются отверстия 2 и 6,так как оси их перпендикулярны

- технологичными также является и то,что поверхности входа и выхода осевого инструмента перпендикулярны его осям;

К нетехнологичным элементам детали следует отнести:

- отверстия 8 и 10, так как их оси не перпендикулярны поверхностям входа и выхода что приводит к поломке инструмента;

- точность отверстий 15 и 18 является недостаточно технологичной, так как более точная ступень выполнена глухой. Для повышения технологичности этой ступени предусмотрена канавка 28;

- сложный вид поверхности 21 требует криволинейной траектории движения инструмента, а так же применения специального режущего инструмента. Поэтому применение специального режущего инструмента в крупносерийном производстве является экономически оправдано;

- двухстороннее расположение фасок в отверстии 2 вызывает необходимость обработки детали с двух сторон, что нерационально;

В остальном деталь достаточно технологична, проста по конструкции и позволяет применять прогрессивные и высокопроизводительные методы обработки.

Предполагается изготавливать чашка дифференциала из ВЧ 50 ГОСТ 7293-85, с твердостью 180…260 НВ. Чугун ВЧ относиться к высокопрочным чугунам.

Механические свойства чугуна ВЧ50 приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Механические свойства чугуна ВЧ 50

Марка

ГОСТ

Предел

Текучести, dт, МПа

Предел

Прочности,dп, МПа

Твердость

НВ

Чугун

ВЧ 50

7293-85

380

440

180…260

Химический состав чугуна ВЧ50приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Химический состав чугуна ВЧ50

(не более)

3,2…3,6

1,9…2,2

0,5…0,8

0,02

0,1

Литейные свойства чугуна ВЧ50 значительно отличаются от соответствующих

свойств других чугунов. Жидкотекучесть ВЧ выше, чем у стали, благодаря повышенному углеродному эквиваленту, что позволяет отливать из этого чугуна детали с толщиной стенки 3-4 мм со сложной конфигурацией и кроме этого способствует получению отливок с чистой внешней поверхностью. Коррозионная стойкость ВЧ весьма высока; не ниже чем у СЧ. При коррозии чугуна очень быстро образуется поверхностный окисленный слой, который прочно сцеплён с матрицей и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Износостойкость является положительной особенностью ВЧ, поэтому этот чугун часто применяется для изготовления детали, работающих в условиях абразивного износа и трения. Обрабатываемые поверхности доступны для обработки и позволяют применить прогрессивные методы, которые позволяют получить удовлетворяющие чертежу и техническим требованиям точности и шероховатости с небольшими производственными затратами.

Чугун ВЧ50 является предпочтительным материалом, так как обеспечивает необходимую точность при сравнительно низкой стоимости.

На эскизе (см. рис.2.1) можно выделить следующие поверхности:

Наружные цилиндрические поверхности НЦП (1,4,7,11,12,25);

Наружные торцовые поверхности НТП (3,5,14,24);

Радиус скругления (5/);

Внутренняя конусная поверхность Н (23);

Отверстия О (2,6,8,10);

Канавки К (16,29);

Наружные фаски Ф (13,30,31,32);

Коническая поверхность (21);

Фасонная поверхность (9).

Все поверхности можно разделить на основные и не основные. Основными поверхностями являются поверхности, описывающие внешний контур детали, имеющие наивысшие технологические показатели и непосредственно отвечающие за правильную работу детали в узле. К основным поверхностям можно отнести все НЦП, НТП, НКП обработанные по IT9 и точнее, а так же РП.К не основным поверхностям относятся поверхности, не оказывающие существенного влияния на технологическое назначение детали, а являющимися лишь вспомогательными поверхностями для обеспечения удобства механической обработки и сборки детали в узле. К не основным поверхностям можно отнести наружные и внутренние фаски, центровые отверстия и канавки.

2.4. Нормоконтроль и метрологическая экспертиза исходных данных

Нормоконтроль и метрологическая экспертиза исходных данных выполняется после отработки конструкции на технологичность. Нормоконтроль производится согласно требований ГОСТ 2.111-68, метрологическая экспертиза по МИ 226-02 и РМГ 63-2003. Согласно рекомендации государственной системы обеспечения средств измерения (ГСИ), нормоконтроль может быть совмещен с метрологической экспертизой чертежа детали.

Анализ технических требований проводится по чертежу детали 66-2403:

Первый пункт устанавливает овальность и конусообразность поверхности Е Ø65; Технические требования к посадочным поверхностям валов должны быть назначены согласно ГОСТ 3325-85.

Второй пункт регламентирует неуказанные радиусы в литье 3 мм;

Третий пункт оговаривает покрытие в литье. Общие требования к окраске по ГОСТ 7593-59;

Необходимо ввести в технические требования пункт, регламентирующий неуказанные допуски размеров согласно ГОСТ 30893.1.

Анализ выполнения чертежей с точки зрения соответствия требованиям ГОСТ.

Результаты проверки допусков на соответствие их рядам предпочтения и

стандартам приведены в таблице 2.3;

Предельные отклонения размеров представлены в табл.2.3.

Таблица 2.3. Предельные отклонения размеров

Размер	Поле допуска	Предельные отклонения
179	h 14	-1.0
60	Js14	±0.74
62	Js14	±0.74
3	Js14	±0.3
Ø 250	H14	+1.15
Ø 225	H14	+1.15
Ø90	H14	+0.87
Ø67	H14	+0.74

Произведем анализ чертежа на соответствие точности размеров и требований к форме и шероховатости поверхности.

Результаты анализа сведем в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. Анализ соответствия требований к форме и шероховатости допуску размера.

Исполнительный размер

Заданные параметры

Расчетные значения и по ГОСТ

Допуск формы, Тф

Допуск расп. (Тр)

Шерох.

(Rz),

мкм

Допуск формы,

Тфрасч,мкм

Шероховатость

Raрасч,мкм

Ø200 к6

(+0.035+0,004)

(ä 0.05 Д)

1.25

0.3Т=0.3•31=9.3 мкм

Принято Тф=10 мкм

0.05Тр=0.05•31=

=1,55 мкм

Принято Ra=0,8 мкм

Ø180 h7

(-0,04)

(ä 0.05 Д)

2.5

0.3Т=0.3•40=12 мкм

Принято Тф=12мкм

0.05Тр=0.05•40=

=2 мкм

Принято Ra=1,6 мкм

Ø66 H7

(+0,03)

1.25

0.3Т=0.3•30=9 мкм

Принято Тф=10 мкм

0.05Т=0.05•30=

=1.5 мкм

Принято Ra=1.6 мкм

Ø65 m7

(+0.041+0,011)

(ä 0.05 ДТ)

1.25

0.3Т=0.3•30=9 мкм

Принято Тф=10 мкм

0.05Т=0.05•30=

=1.5 мкм

Принято Ra=1.6мкм

Ø152 В12

(+0.80+0,26)

(ä 0.3 ДТ)

0.3Т=0.3•540=162 мкм

Принято Тф=170 мкм

0.05Тр=0.05•540=

=27 мкм

Принято Ra=12,5 мкм

171 D12

(+0.508+0,108)

(ä 0.6 ДТ)

0.3Т=0.3•400=120 мкм

Принято Тф=120 мкм

0.05Тр=0.05•400=

=20 мкм

Принято Ra=12.5 мкм

Ø10 H14

(+0,36)

0.3Т=0.3•360=108 мкм

Принято Тф=110 мкм

0.05Т=0.05•360=

=18 мкм

Принято Ra=12.5 мкм

Ø12 H11

(+0.24+0,12)

0.3Т=0.3•120=36 мкм

Принято Тф=40 мкм

0.05Т=0.05•120=

=6 мкм

Принято Ra=6.3 мкм

Результаты метрологического анализа чертежа сведем в таблицу 2.5.

При рассмотрении чертежа, можно отметить некоторые несоответствия требованиям ЕСКД:

-Шероховатость необходимо приводить в единицах Ra I ряда предпочтительности, поэтому произведём перевод шероховатости, указанной в Rz согласно ГОСТ 2.309 «Обозначение шероховатости поверхностей».

- Устаревшее расположение сечений видов I,II,III необходимо изменить на буквенное обозначение Д,Е,Ж.

Остальные требования чертежа детали соответствуют действующим нормам ЕСКД и ЕСДП.

2.5. Анализ действующего техпроцесса

С точки зрения выполнения годовой программы выпуска деталей, 44000 штук, данный технологический процесс является приемлемым. Применяемое технологическое оборудование позволяет вести выпуск требуемого годового количества деталей в две смены, но при необходимости перевода производства на детали другого типоразмера потребуется вложение больших финансовых и трудовых ресурсов.

Существующий на настоящее время на заводе технологический процесс характеризуется выпуском на одном участке одной номенклатуры изделий. Детали обрабатываются на специальных станках, таким образом, для выпуска вышеупомянутых наименований деталей содержится большой парк оборудования, занимающий большие производственные площади, что отражается на себестоимости деталей.

На токарных операциях применяются токарные полуавтоматы: Т 1283, 1К282, – эти станки являются специальными, предназначены для обработки деталей типа “чашка дифференциала”. Ещё одной особенностью этих станков является то, что для их работы необходимо содержать большую номенклатуру рабочих приспособлений, режущего и крепёжного инструмента.

На предприятии обработка детали ведется по следующему технологическому мар- шруту [табл.2.6].

Таблица 2.6 Действующий технологический маршрут обработки

№ опер.	Наименование и краткое содержание операции	Этап	Тип оборудования	Приспособление	Базы
1	3	2	4	5	6
005	Токарная Установ А Позиция I [загрузочная] Позиция II [15,1] Позиция III [25,20] Позиция IV [22] Позиция V[21,22] Позиция VI [15,18,19,27] Позиция VII[18,22,25,27]	Эчр	Т1283	Патрон, стойка	25,24
010	Токарная Установ А Позиция I [загрузочная] Позиция II [4,14,3] Позиция III [12,4] Позиция IV [1,7] Позиция V[12,7] Позиция VI [4,12,13,3132] Позиция VII [15,4]	Эчр -//- Эп/ч -//- -//- -//-	1К282	Патрон, прижим	24,22
015	Вертикально-сверлильная Установ А Позиция I [загрузочная] Позиция II [2] Позиция III [2]	Эчр Эп/ч	Т2С170С775	Спец. приспособление	1,4
020	Вертикально-сверлильная Установ А Позиция I [загрузочная] Позиция II [33]	Эп/ч	2С150С498	Спец. приспособление	1,4

Продолжение табл.2.6

025

Алмазно-расточная

Установ А

Позиция I [загрузочная]

Позиция II [18]

Позиция III [19]

Эчр

-//-

ОС-857Б

Спец.

приспособление

25,24,

ось отв.2

030

Вертикально-сверлильная

Установ А

Позиция I [загрузочная]

Позиция II [18]

Эп/ч

2Н135

Спец.

приспособление

4,24

035

Вертикально-сверлильная

Установ А

Позиция I [загрузочная]

Позиция II [18]

Эч

2А135

Спец.

приспособление

4,24

040

Торцешлифовальная

Установ А

Позиция I [24]

Эп

3Т161Н755

центра

Ось отв18,15

045

Торцешлифовальная

Установ А

Позиция I [4]

Эп

3Т161АН75

Патрон,

центра

24, Ось отв18

050

Торцешлифовальная

Установ А

Позиция I [12,17]

Эп

3Т161АН79

Патрон,

центра

18,27

055

Торцешлифовальная

Установ А

Позиция I [12,17]

Эв

3Т161АН155

Патрон,

центра

18,27

060

Агрегатная

Установ А

Позиция I [6]

Позиция II [8]

Позиция III [10]

Эчр

-//-

ХА-9524

Спец.

приспособление

27,24

Продолжение табл. 2.6

065

Зачистка

070

Промывочная

Машина

моечная мод.АС-2468

075

Контроль

В базовом технологическом процессе деталь изготавливается также в условиях крупносерийного производства.