Колесо зубчатое. Технологический процесс механической обработки

Министерство общего и профессионального образования

    Российской Федерации

Допускаю к защите

                                                                                                                Руководитель работы

                                                                                                  ________ /Кашмин А.О./

  КОЛЕСО ЗУБЧАТОЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

      Пояснительная записка

Курсовая работа

по дисциплине

«Технология машиностроения»

Разработал студент группы 1881 __________ / Олешов Е.А. /

Руководитель                                                                         __________ /Кашмин А.О./

Работа защищена с оценкой «_________» «___»  ___________ 

                                                                           2012 г.

Содержание

Введение.                                                                                                                                   2

1       Анализ требований к точности  и шереховатости обрабаты-

ваемых поверхностей детали  и методы их обеспечения.                                 3

2  Эскиз заготовки и описание метода её получения.                                         4

3  Выбор черновых и чистовых баз.                                                                           4

4  Описание технологического процесса обработки детали и

технологических баз для каждой операции.                                                             5

5  Выбор припусков на обрабатываемые поверхности.                   7

6  Разработка технологического процесса механической

обработки.                                                                                                                                                  9

7 Операционное описание для операции 120 – токарная.                    9

8  Режимы резания, потребная мощность и нарма основного

времени для перехода 2 операции 120 – токарная.                                                11

         9  Схема наладки на операцию 120 – токарная.                                               14

    Заключение.                                                                                                                                   15

                                               ВВЕДЕНИЕ

              Технология машиностроения – наука изучающая способы обработки

деталей при их изготовлении в заданном количестве с заданной точностью при

минимальной себистоимости и при последующей сборке из этих деталей узлов

и машины в целом.

Выполнение курсовой работы по дисциплине «Технология машиностро-

ения» - самостоятельная творческая работа студента, в ходе которой установли-

вается последовательность выполнения работы, правильность выбора принятых технологических операций, режимов резания и всего технологического процеса

в целом.

                  В курсовом работе необходимо разработать технологический процесс

механической обработки дитали – колесо зубчатое. Для этого необходимо про-

анализировать требования к точности и шероховатости обрабатываемых поверх-

ностей, оформить маршрутную карту, карты эскизов, операционную карту на

выбранную операцию. Заполнить контрольную карту и описать схему наладки.

              Целью работы является разработка наиболее эффективной обработки

детали с экономической и технологической точек зрения. Полученная деталь

должна быть дешёвой,  простой в изготовлении с наименьшим затратом

времени.

Анализ требований к точности  и шереховатости обрабаты-

ваемых поверхностей детали  и методы их обеспечения

              Поверхность 15Н7 – отверстие является рабочей, а также, будет ис-

пользоваться в качестве чистовой и технологической баз, поэтому к ней

предъявляются повышенные требования. При предварительной обработке

квалитет точности выбирается Н13-Н9, а класс точности Rz40 мкм –Rz20 мкм.

Метод обеспечения – токарная обработка. При окончательной обработке Н7,

Ra1,25 мкм. Метод обеспечения – шлифование.

              Поверхность 18H14– отверстие не является рабочей и не будет исполь-

зоваться в качестве технологической базы, поэтому её можно обработать по

Н14, Rz40 мкм. Метод обеспечения – токарная обработка.

              Линейный размер 2js14 – не является рабочей поверхностью и не будет

использоваться в качестве технологической базы, поэтому её можно обра-

ботать по js14, Rz40 мкм. Метод обеспечения – токарная обработка.

              Линейный размер 12h14 – охватываемый не является рабочей поверхностью,

поэтому её можно обработать по h14. При выборе шероховатости надо учесть

то, что один торец у этого размера будет использоваться в качестве чистовой

базы, поэтому примем для Ra = 2,5 мкм. Метод обеспечения – шлифование. К

второму торцу не предъявляется особых требований, поэтому примем Rz40

мкм. Метод обеспечения – токарная обработка.

              Диаметр вершин зубьев 33h9 – охватаваемая поверхность. При пред-

варительной обработке будет использоваться в качестве технологической ба-

зы, но не требует высокой точности и шереховатости, поэтому эту поверх-

ность можно обработать по h13-h11, Rz40 мкм -Rz20 мкм. Метод обеспечения –

–        токарная обработка. При окончательной обработке надо учесть степень

точности 8-7-7Ва по ГОСТ 1643-81 при нарезании зубьев, а также то, что эта

поверхность будет технологической базой для окончательной обработки дру-

гих поверхностей, поэтому примем h9, Ra2,5 мкм. Метод обеспечения – то-

карная обработка.

Рабочая поверхность зубьев. Степень точности 8-7-7Ва обеспечивается

по ГОСТ 1643-81 при нарезании зубьев. При предварительной обработке

можно обеспечить шероховатость Rz20 мкм, метод обеспечения – зубодол-

бление, а при окончательной Ra1,25 мкм, метод обеспечения – зубошевин-

гование.

              Поверхность диаметра впадин. Степень точности 8-7-7Ва обеспечива-

ется по ГОСТ 1643-81 при нарезании зубьев. Эта поверхность не является

рабочей, поэтому шероховатость можно принять Rz20 мкм при предваритель-

ной и окончательной обработке. Метод обеспечения – зубодолбление, зубо-шевингование.

                 Фаски. Эти поверхности  не являются рабочими, поэтому точность и

шероховатость обеспечивается инструментом.

              Выбор параметров производился в соответствии / 1 /.

              2  Эскиз заготовки и описание метода её получения 

Учитывая то, что получаемая деталь относится к коротким цилиндричес-

ким деталям (дискам) и имеет небольшие габаритные размеры, а также, для

удешевления детали целесообразно использовать в качестве заготовки стан-

дартный прокат сортового профиля  общего назначения – круглый (ГОСТ

2590-71). Из стандартных значений диаметров круглого проката с учётом

припусков на обработку выбираем 38.  

              3  Выбор черновых и чистовых баз

              Черновые базы

              Так как в качестве заготовки для изготовления детали используется

стандартный круглый прокат, то для черновой обработки не предъявляются

особых требований при базировании, поэтому используется самоцентри-

рующийся трёхкулачковый патрон и подвижную опору (рисунок 1).   

Чистовые базы

              Так как окончательная обработка детали связана с окончательной об-

работкой зубьев, то в качестве чистовых баз используются две неподвижные

опоры, прижим и цилиндрическая оправка, которые фиксируют обрабаты-

ваемую деталь в шести степенях свободы, что необходимо для качествен-

ной обработки (рисунок 2).  

4  Описание технологического процесса обработки детали и технологических баз для каждой операции

              Номера операций соответствует номерам принятой в маршрутной карте Комплекта документов.

              Номера поверхностей соответствуют номерам принятым в картах эскизов Комплекта документов.

              Материал для изготовления детали выбран с учётом требований прочности и твёрдости 220...240НВ – Сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71 / 2 /.

Для всех токарных операций выбран станок токарно-револьверный

1Г340 с учётом диаметра заготовки и применяемых режимов резания / 1 /.

100      – токарная

На этой операции производится черновая обработка детали с боль-

шим снятием металла, так как твёрдость заготовки небольшая.

-         центрование отверстия 4 сверлом большего диаметра, чем само от-

верстие, для того чтобы при сверлении отверстия инструмент неперекаши-вало и неуводило;

-         сверление отверстия 4;

-         подрезание торца 2;

-         точение наружного диаметра 3;

-         отрезание заготовки (обработка торца 1).

Этой операции соответствуют черновые базы , рассмотренные выше.

110 – термическая

220...240НВ

              Эта операция производится для получения требуемой твёрдости за-готовки, а также, чтобы обеспечить требуемую шереховатость при дальней-

шей обработке.

120 – токарная   

              На этой операции производится получистовая и чистовая обработка детали.

-         подрезание торца 5;

-         растачивание пов.1 предварительно;     

-         растачивание пов.1 окончательно;

-         растачивание пов.2 с подрезанием торца 4;

-         растачивание фаски 3.

В качестве технологических баз принимаем самоцентрирующийся

трёхкулачковый патрон и упор.

              130 – токарная

              На этой операции производится чистовая обработка детали.

              Уст.А

-         подрезание торца 4;

-         точение пов. 5 предварительно;

-         точение пов. 5 окончательно;

-         растачивание фаски 3;

-         точение фаски 2.

Уст.Б

-         точение фаски 1.

В качестве технологических баз принимаем патрон цанговый и упор.

140 – шлифовальная

Обработка производится на внутришлифовальном станке 3К225А,

выбранном в соответствии с размерами заготовки, типа обрабатываемых

поверхностей и используемых режимов резания.  

На этой операции производится окончательная обработка поверх-

ностей используемых в качестве чистовых баз (одна из этих поверхностей

является рабочей). Поэтому предъявляемые требования к шероховатости и

точности можно обеспечить шлифованием.

-         шлифование торца 2;

-         шлифование пов. 1.

В качестве технологических баз принимаем самоцентрирующийся

трёхкулачковый патрон, упор.

150 – зубодолбёжная

Обработка производится на зубодолбёжном станке 5122 выбранном в

соответствии с размерами заготовки, типа обрабатываемых поверхностей и используемых режимов резания.

              На этой операции производится предварительная обработка зубьев.

-         зубодолбление.

В качестве технологических баз принимаем упор, цилиндрическую

оправку и прижим. 

              160 – зубошевинговальная

Обработка производится на зубошевинговальном станке 5701 выбран-

ном в соответствии с размерами заготовки, типа обрабатываемых поверх-

ностей, используемых режимов резания и предъявляемых требований к сте-

пени точности по ГОСТ 1643-81 8-7-7Ва и шероховатости обрабатываемых поверхностей.

              На этой операции производится окончательная обработка зубьев.

              -  зубошевингование.

              170 – контрольная

              Контроль производится на столе контрольном. Объём контролируемых

размеров зависит от важности использования контролируемых размеров и

от методов получения этих поверхностей.

              Выбранные объёмы контроля размеров и средств его обеспечения при-

ведены в карте контроля Комплекта документов.

5  Выбор припусков на обрабатываемые поверхности

При выборе припусков на обрабатываемые поверхности будем оттал-

киваться от принятых в практике примерных процентных отношений меж-

ду общим припуском и припуском на черновую, получистовую, чистовую и

окончательную обработки / 1 / :

Исходя из этого условия и анализа требований к точности и шерохо-

ватости обрабатываемых поверхностей для удобства все данные сведём в

таблицу.

              Обозначения торцов и фасок принятых в таблице приведены на

рисунке 3.

Таблица. Припуски, точность и шероховатость обрабатываемой детали.

6  Разработка технологического процесса

                     механической обработки

В ходе разработки технологического процесса были оформлены:

-         маршрутная карта;

Указана последовательность выполнения принятых операций, инфор-

мация о содержании операций, а также, перечень использования технологи-

ческой оснастки.

-         карты эскизов на все операции механической обработки резанием;

Карта эскизов содержит эскиз детали, полученной после данного пере-

хода. Изображается схема базирования детали. Выделяются обрабатываемые

поверхности. Проставляются выдерживаемые размеры, допуски, шерохова-

тости.

-         операционная карта окончательного контроля.

Указаны переходы при выполнения контроля, контролирующий ин-

струмент и объём контролируемых параметров.

       7 Операционное описание для операции 120 – токарная

–        разработка операционной карты;

–        подбор оснастки;

–        подбор режущего инструмента;

–        подбор средств измерения;

–        подбор смазочно-охлаждающих средств.

              Операционая карта на данную операцию содержится в Комплекте

документов. Она составлена в соответствии с принятыми технологическими

нормами, рационального выбора режущего инструмента, средств измерения

и режимов резания.

              Номера переходов и обрабатываемых поверхностей соответствуют

номерам принятым в операционной карте на операцию 120 – токарная

Комплекта документов.

              Так как на этой операции производится чистовая и получистовая об-

работка поверхностей, несвязанных с поверхностью наружного диаметра, то

при базировании детали можно использовать самоцентрирующийся трёхку-

лачковый патрон и упор, которые обеспечат неподвижное положение детали

при обработке. Данное базирование используется на всех переходах указан-

ной операции.

1.      Подрезать торец 5.

На этом переходе производится чистовое подрезание торца. В качестве

режущего инструмента используется резец подрезной Т15К6, марка которого

выбрана в соответствии с твёрдостью обрабатываемой детали и требований

к точности и шероховатости у обрабатываемой поверхности. На данном пере-

ходе в качестве средства измерения использовать микрометр.

2.      Расточить пов. 1 предварительно.

На этом переходе производится получистовое растачивание пов. 2. Ре-

жущий инстумент – резец расточной Т15К6 с главным углом в плане  = 45,

марка которого выбрана в соответствии с твёрдостью обрабатываемой детали

и требований к точности и шероховатости у обрабатываемой поверхности.

Также выбор режущего инструмента обусловлен тем, что этот резец может

Быть применёнен также на переходах 3,5, где при его помощи получается

требуемая поверхность. Так как производится предварительная обработка, то

к ней не предъявляются особые требования по точности и шероховатости,

поэтому можно не использовать средсва измерения, а требуемую точность

можно получить наладкой станка и режущего инструмента.

3.      Расточить пов. 1 окончательно.

На этом переходе производится чистовое растачивание пов. 2. Так как

после данного перехода обрабатываемая поверхность будет использоваться

в качестве технологической базы для последующих операций, то при кон-

троле получаемого размера необходимо использовать точные средства изм-

ерения – пробка 14Н7.

              4. Расточить пов. 2 с подрезанием торца 4.

              Так как на этом переходе производится одновременная чистовая обра-

ботка двух поверхностей детали, то для обеспечения точности и шерохова-

тости данных поверхностей требуется другой режущий инструмент – резец

расточной, упорный  ( = 90) Т15К6, марка которого выбрана в соответствии

с твёрдостью обрабатываемой детали и требований к точности и шерохова-

тости у обрабатываемой поверхности.

              В качестве средств измерения примем пробку 18Н14 и шаблон 2js14.

              5. Расточить фаску 3.

              Требуемые размеры обеспечиваются формой принятого резца. Средства

измерения – шаблон 0,945.

Определение параметров производилось согласно / 3 /.

              В качестве смазочно-охлаждающей жидкости примем эмульсию. Этот

выбор связан с тем, что эмульсия обеспечивает хороший отвод тепла из зоны

резания, постоянное нахождение эмульсионной пленки в зоне контакта ин-

струмента и обрабатываемой детали и отвод продуктов резания из зоны реза-

ния. Также эмульсия обеспечивает получение требуемых классов шерохова-

тости, что необходимо на данной операции / 4 /.

  8  Режимы резания, потребная мощность и нарма основного

             времени для перехода 2 операции 120 – токарная

              Исходные данные:

-         материал детали Сталь 30ХГСА;

-         поверхность – отверстие;

-         твёрдость 220...240 HB;

-    квалитет точности Н11;

            -    размер обрабатываемой поверхности 14;

-         резец расточной Т15К6 ( = 45, = 0, r = 0,4 мм);

-         станок токарно-револьверный 1Г340, Pэл.дв = 6 кВт;

-         СОЖ – эмульсия.

Так как на этом переходе производится получистовая обработка, то

слой металла будет сниматься за один ход режущего инструмента, а глубина

резания будет определятся как:

                                                                      t = (D-d)/2,                                                                                    (1)

              где D – диаметр получаемый на данном переходе,

                     d – диаметр получаемый на предшествующем переходе.

                                                                      t = (14-13)/2 = 0,5.

              При определении подачи нужно учитывать то, что производится по-

лучистовая обработка, то есть глубина резания небольшая. Также при по-

лучистовой обработке не требуется большой класс шероховатости, поэтому

выбранному типу резца (r = 0,4 мм) соотвтствует подача Sтаб = 0,35 мм/об.

Так как выбранная сталь имеет в = 1100 МПа, то полученную подачу необ-

ходимо умножить на коэффициент Кs = 1,25, тогда

                                                                      Sраб = Кs Sтаб                                                                      (2)

Sраб = 1,250,35  0,5 мм/об.

              Далее производится расчёт скорости резания:

раб = таб  К ,                                                                      (3)

где К – произведение ряда коэффициентов;

К = КмКпКиK ,                                                        (4)

где Км – поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-

-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

      Кп – поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния

поверхности заготовки на скорость резания;

                    Ки – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инстру-

ментального материала на скорость резания;

      К – коэффициент учитывающий вид обработки.

Для обрабатываемого материала – сталь     

Км = Кг (750 / в)n,                                                        (5)

где Кг – коэффициент учитывающий материал инструмента;

       n – коэффициент учитывающий тип и материал инструмента.

Для обрабатываемого материала – Сталь 30ХГСА и резца из твёрдого

сплава Т15К6

                                                                      Кг = 0,8,

                                                                      n = 1,

                                                                      в = 1100 МПа.             

Тогда                                

                                         Км = 0,8(750/1100)1 = 0,51.

Для проката (поверхность с коркой)

Кп = 0,9.

Для обрабатываемого материала – Сталь 30ХГСА и резца из твёрдого

сплава Т15К6

Ки = 1.

              Для растачивания

                                                                      К = 0,9.

              Тогда

К = 0,510,910,9 = 0,4.

таб – табличное значение скорости.

таб = С/(Tm tx Sy),                                                        (6)

              где Т – период стойкости инструмента

                                                                      T = 60 мин,

                     t – глубина резания

                                                                      t = 0,5 мм,

                     S – подача

S = 0,5 мм/об,

                    С , m, x, y – коэффициенты.

Для данного вида обработки, подачи, СОЖ и материала режущей

части резца.

                                                        С = 292,

                                                        x = 0,3,

                                                        y = 0,15,

                                                        m = 0,18.

              Тогда

таб = 292/(600,18 0,50,3 0,50,15) = 154 м/мин,

раб = 1540,4 = 60 м/мин.

              Далее расчитываем частоту вращения обрабатываемой детали

nрасч = (1000раб)/(d),                                                        (7)

              где d = 14 мм – диаметр обрабатываемой поверхности.

                                                                      nрасч = (100060)/(14) = 1360 об/мин.

              Ближайшее паспортное значение частоты вращения

                                                                      n = 1250 об/мин.

              Расчет мощности резания

                                                                      N = Pzраб /(102060),                                                        (8)

              где Pz – тангенсальная составляющая при растачивании,                                                       

Pz = 10 Сptx Syn Kp ,                                                         (9)

              где Кp – поправочный кэффициент,                                                       

                                                                             Kp = Kмp KpKpKpKrp ,                                          (10)

              где Kмp – поправочный коэфициент, учитывающий влияние качества     

обрабатываемого материала на силовые зависимости,

Kмp = (в/750)n                                                                      (11)

Для стали 30ХГСА

                                                                                n = 0,75. 

              Тогда

                                                                      Kмp = (1100/750)0,75 = 1,4.

                    Kp , Кp , Kp , Krp – поправочные коэффициенты, учитывающие вли-

яние геометрических параметров режущей части инструмента при обработке

стали (зависят соответственно от , , , r)