Технология изготовления крышки редуктора

ВВЕДЕНИЕ

Быстрый рост машиностроения - важнейшей отрасли промышленности - определяет темпы переоснащения народного хозяйства новой техникой и вызывает необходимость дальнейшего совершенствования технологии машиностроения.

Первоочередной задачей остается ускорение научно-технического процесса. Технический прогресс требует непрерывного совершенствования, разработки новых типов машин. При подготовки производства к выпуску новых машин ставятся требования максимального сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства.

Новые станки по сравнению с морально устаревшими моделями являются более сложными и точными по конструкции и поэтому обеспечивают повышение качества выпуска машин. Основной задачей при подготовке производства к выпуску новых машин являются разработка и внедрение более прогрессивных способов проектирования и изготовления технологической отрасли.

Проектирование и изготовление технологической оснастки могут составлять до 80 °/о трудоемкости и 90 °/о длительности технологической подготовки производства к выпуску новых машин. Затраты на оснастку составляют 10- 15 °/о себестоимости машин. Наиболее значительными являются затраты на станочные приспособления. Опыт передовых машиностроительных заводов показывает, что стандартизация и нормализация элементов приспособлений позволяют резко сократить сроки проектирования и изготовления станочных приспособлений.

Важным мероприятием по внедрению новых эффективных методов проектирования и изготовления станочных приспособлений является решение Государственного комитета стандартов о разработки и утверждении единой системы технологической подготовки производства (ECT1llI) изделий машиностроения, приборостроения и средств автоматики. Эта система устанавливает единый порядок разработки технологической документации и типовые технологические процессы, а также стандартную технологическую оснастку. При внедрении ЕСТПП предусматривается использование оборудования, технологической оснастки на основе их комплексной стандартизации.

В связи с изменением методов проектирования и структуры технологической оснастки широкое применение получит оснастка многократного использования.

Основное требование к современному производству - дать как можно больше продукции лучшего качества и с наименьшей стоимостью - относится, прежде всего, к машиностроению, призванному обеспечить технический прогресс всех отраслей народного хозяйства. Выполнение этого требования обеспечивается не только за счет простого количественного роста производства (нового капитального строительства, увеличение рабочей силы, модернизации устаревшего оборудования и создания нового), но и путем лучшего использования имеющейся техники, хорошей организации труда, внедрения передовой технологии, распространения передового опыта и применения прогрессивной оснастки.

В настоящее время в области конструирования и эксплуатации приспособлений накоплен большой опыт, как в отечественной, так и в зарубежной машиностроительной промышленности. Созданы типовые конструкции высокопроизводительных приспособлений обеспечивающие высокую точность и экономичность изготовления деталей.

Технолгическая Часть

Служебное назначение дипломного проектирования

Цель проектирования технологического процесса изготовления крышки редуктора 0000000 – является разработка прогрессивной технологии изготовления редукторов в условиях серийного производства с применением высокопроизводительного и экономически выгодного оборудования, приспособлений и инструмента, работающих при прогрессивных режимах резания, обеспечивающих как производительность, так и требуемую точность и качество производимой продукции.

1.1 Анализ исходных данных.

1.1 Служебное назначение детали

Крышка редуктора 0000000 предназначена для обеспечения герметизации корпуса редуктора, предотвращения вытекания масла и попадания в корпус абразивных частиц, а также фиксации наружного кольца подшипкника. Крышка редуктора я является корпусной деталью. Корпусные детали служат в большинстве случаев как базовые изделия. Они должны обеспечивать заданную точность относительно расположения деталей и сборочных единиц, устанавливаемых внутри или снаружи. В отдельных случаях корпусные детали должны обеспечивать точность относительного перемещения сопрягаемых деталей или сборочных единиц, а также обеспечивать при эксплуатации плавность работы, достаточную жёсткость, износостойкость, герметичность, препятствовать вибрации и т.п.

Корпусные детали в машиностроении достаточно разнообразны по конструкции и размерам, что определяется их служебным назначением. Основными базами этих деталей могут быть три плоскости, образующие координатный угол;  плоскость и два технологических отверстия; плоскость и цилиндрические отверстия ( наружная цилиндрическая поверхность).

Поверхности главных отверстий совместно с торцовыми поверхностями образуют комплекты вспомогательных баз. Обычно это основные исполнительные поверхности, предназначенные для установки различных валов, шпинделей, пинолей и т.п. В отверстии могут быть установлены непосредственно подшипниками скольжения, качения или стаканы, несущие такие опоры.

Корпусная деталь может содержать одно отверстие, (опору), например как у ведущей ступени конического редуктора, или несколько соостно расположенных отверстий (опор), как у ведомой степени конического редуктора. Иногда корпусная деталь может содержать внутренние точно обрабатываемые отверстия как у двигателя внутреннего сгорания или  поршневого компрессора, которые служат для непосредственной установки гильз.

Корпусные детали могут иметь вспомогательные отверстия, которые служат для установки механизмов переключения зубчатых передач, муфт и т.п. Кроме того они имеют крепёжные отверстия: глухие и сквозные, резьбовые и гладкие. Эти отверстия служат для крепления корпусной детали к другой базовой детали, а также крепление других изделий (механизмов переключения передач, муфт, крышек, смотровых люков и т.п.)

Габаритные размеры и форма корпусных деталей, наличие обрабатываемых поверхностей и требования по точности и шероховатости во многом определяют структуру и содержание проектируемого технологического процесса. В справочной литературе приводится достаточно много типовых технологических маршрутов механической обработки корпусных деталей, структура которых зависит от их конструкции. Поэтому всё многообразие корпусных деталей условно делят на несколько групп.

Корпусные детали имеют, как правило, сложную форму, поэтому изготавливают литьём, в редких случаях методом сварки ( при единичном и мелкосерийном производстве). Наиболее распространённым металлом для литых корпусов является чугун (например СЧ 20), при необходимости уменьшить массу лёгкий сплав ( например силумин).

Корпусная деталь состоит из стенок, бобышек, фланцев, рёбер и других элементов, соединенных в единое целое. Корпуса современных редукторов очерчены плоскими поверхностями, выступающие элементы (например бобышки подшипниковых гнёзд, рёбра жёсткости) устранены с наружных поверхностей и введены внутрь корпуса, лампы под болты крепления редуктора к плите (раме ) не выступают за габариты корпуса, проушины для подъёма и транспортировки редуктора отлиты за одно целое с корпусом. Для удобства сборки корпус выполняют разъёмным. Плоскость разъёма проходит через оси валов. Нижнюю часть называют корпусом, а верхнюю крышкой корпуса. Плоскость разъёма для удобства обработки располагают параллельно плоскости основания. Верхнюю поверхность крышки, служащею технологической базой для обработки плоскости разъёма также выполняют горизонтально. Для соединения корпуса и крышки редуктора по всему контуру  плоскости разъёма  выполняют фланца. На коротких боковых сторонах фланцы расположены внутрь от стенки. Чтобы скрыть несовпадение контуров крышки и корпуса из за погрешности изготовления, можно крышку корпуса выполнить с некоторым напуском. На продольных длинных сторонах фланцы располагают внутрь от стенки, а фланцы крышки наружу. Фланцы соединены с приливами ( бабашками) для подшипников.

1.1.2 Определение типа производства и режима работы.

Зависимость типа производства от объёма выпуска(шт.) и массы детали.

Тип производства при годовой программе выпуска 4200 средне-серийной.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенкулатурой изделий, изготовляемых переодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объёмом выпуска, чем в единичном типе

производства. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дефференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках. При серийном производстве обычно применяют универсальные, специализированные, огрегатные и другие металорежущие станки. При выборе технологического оборудования специального или специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчеты затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Таблица 1–Зависимость типа производства от объема выпуска (шт.) и массы детали.

Соответствии с массой детали и годовой программой принимаем среднесерийное производства.

1.1.3 Конструкторский контроль чертежа.

Конструкторский контроль чертежа производим исходя из требований ЕСКД и ГОСТов на разработку и оформление конструкторской чертежной документации. На чертеже представлено достаточное количество проекций, разрезов и сечений, которые дают полное представление о конструкции детали и её отдельных элементах. На чертеже представлены все необходимые размеры с определенной степенью точности, проставлены посадки с указанием числовых величин, предельных отклонений, проставлена  шероховатость поверхностей одним высотным параметром Rа, проставлены все необходимые обозначения, представлены технические требования, которые должны выполняться в процессе механической обработки. Все свободные и сопряженные размеры проставлены в соответствии с ГОСТ 25346-82 обоснованы заданные требования к точности размеров и формы детали, точности взаимного расположения поверхности .

По группам технологических задач требования на изготовление наиболее ответственные:

• отливку отжечь,
• обработку размеров в [ ] выполнить совместно с корпусом; обработку мест под головки болтов (гаек) выполнить до чистой поверхности,
• неуказанные предельные отклонения размеров : охватываемых – h14, охватывающих – H14 остальных ±0,5IT14.

При технологическом контроле чертежа, выевлены требования к точности формы и взаимного расположения:

Допуск параллельности не более 0,04 мм на ширину 174 мм отностительно базовой поверхности  А

Допуск параллельности не более 0,08 мм на ширину 174 мм отностильно базовой поверхности А (отверстие Ø 85мм )  - несоблюдение даных требований может превести к перекосу осей валов.

Допуск круглости и цилиндричности отверстия Ø 72H7 мм не более 0,008 мм – базовое отверстие А

Допуск круглости и цилиндричности отверстия Ø 85H7 мм не более 0,009 мм – базовое отверстие Б – не будет обеспечено правильное положение подшипников в корпусе.

Допуск перпендикулярности не более 0,040 мм отностильно базовой поверхности А

Допуск перпендикулярности не более 0,045 мм отностильно базовой поверхности Б – не соблюдение данных требований приведёт к не к плотному прилиганию крышек и корпуса редуктора.

Допуск поскостности не более 0,020 мм (поперечное сечение)

Допуск соостности, заданный в диаметральном выражении, не болие0,004 отностильно базовой оси Х 

Допуск соостности, заданный в диаметральном выражении, не болие0,005 отностильно базовой оси У – данные требование обеспечивают совподение оси симметрии отверстия и оси симметрии подшипников.

Требования к качеству поверхности обеспечиваються технологически.

 В целом чертеж детали выполнен  в полном соответствии с современными требованиями ЕСКД и ГОСТов.

1.3 Анализ технологичности детали.

Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса её изготовления, соответствием этого процесса и его результатов установленным требованиям. В машиностроении показатели качества тесно связаны с точностью обработки деталей машин. Полученные при обработке размер, форма и расположение элементарных поверхностей определяет фактические зазоры и натяги в соединениям деталей машин, а следовательно, технические параметры продукции влияющие на её качество, надежность и экономические показатели производства и эксплуатации. Конструктивные допуски и технические требования на изготовление деталей машин назначают с учетом работы детали, конструктивных особенностей узла и дизеля в целом. В конструкции детали все поверхности расположены под прямым углом, что позволяет производить их обработку проходными инструментами, некоторые из них непроходные.  Межосевые расстояния отверстий по своей величине достаточны и позволяют при необходимости обрабатывать их на многошпиндельных станках. Все основные отверстия сквозные, что облегчает их обработку. Конструкция детали обеспечивает свободный доступ режущих инструментов к  обрабатываемым элементам. Деталь обладает достаточной жесткостью, что позволяет производить обработку на достаточно высоких режимах резания с выполнением заданной точности и шероховатости поверхностей. В конструкции детали имеются достаточные по размерам, точности и шероховатости поверхности, которые можно использовать в качестве установочных баз. Конструкция детали позволяет получать заготовку несколькими методами литья в зависимости от заданной годовой программы. Основные рабочие сопрягаемые размеры выполнены по 7, 10, 11квалитетам точности и шероховатостью  Rа  2,5 мкм, что соответствует назначению этих поверхностей при работе в узле.

Производим количественный анализ технологичности по следующим показателям:

Коэффициент использования материала

Км = Мд / Мз = 18/23 ≈0,6

где Мд - масса детали, кг;

      Мз  - масса заготовки, кг.

Коэффициент точности обработки детали:

Ктч = 1- 1/ Аср = 1 – Еni /  ЕAni;

Аср = ЕТni / Еni = n1+2n2 + 3n3 + … / n1+n2 + n3 + … ,

где Аср – средний квалитет точности детали;

      ni – число размеров детали соответствующего квалитета точности;

Аср = 7 · 1 +10 · 1+ 11·1+14 · 76 / 79 = 13,8

Ктч = 1- 1/ 13,8 ≈ 0,92

Коэффициент шероховатости:

Кш = 1 – 1 / ш ср = Е niш / Е шср · ni ш ;

шср = Ешср · niш / Е niш = n1+2n2 +… 14n14 / n1+n2 +… n14 ,

где шср  - средний класс шероховатости;

       niш  - число основных поверхностей соответствующей шероховатости;

       1-14 – соответствующее  значение шероховатости;

шср = 1,25·1+2,5·2+3,2·20+12,5·48 / 71 ≈9,4

Кш = 1 – 1 / 9,4 = 0,9

Коэффициент унификации

Кэу = Qуэ / Qэ = 21 / 30 =0,7 ,

где Qуэ –число унифицированных конструктивных элементов ( фасок, отверстий, резьб, галтелей, шпоночных пазов и т.д.);

          Qэ – число конструктивных элементов детали.

Полученные коэффициенты сводим в таблицу, сравним их с нормативными коэффициентами и сделаем вывод по технологической детали:

Таблица 2.Коэффициенты технологичности

            i=n

            Eki φi

Kтех =   i = 1   =  0.7·0.7+0.93·0.6+0.86·0.6+0.6·1   =  0.75

             i = n                  0.7+0.6+0.6+1.0

             E φi

             i = 1

Расчетный коэффициент сопоставим со средним нормативным показателем по ГОСТ 14.201-73;  деталь технологична.

1.3 Выбор заготовки.

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски и припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей, усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие  заготовки требуют последующей трудоемкой  обработки и повышенного расхода материала. Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска. Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости. Материал и конструкция детали однозначно определяет заготовку – отливку. Литейное производство, являясь одной из важнейших отраслей машиностроения, определяет уровень его развития. Литейное производство основано на получении заготовок или готовых деталей путем заливки жидкого металла в литейные формы. Вес отливки может быть разнообразным: от нескольких граммов до сотен тонн. Методом литья можно получить фасонные детали сложной конфигурации, которые с помощью других  видов производства (ковки, штамповки и сварки) изготовить невозможно. Чугун является  наиболее распространенным материалом для изготовления отливок. Высокие литейные свойства чугуна и его сравнительная дешевизна, малая чувствительность к  надрезам, высокая динамическая вязкость, относительно высокое сопротивление износу и коррозии, высокий предел прочности и хорошие литейные свойства способствуют широкому применению отливок из чугуна в машиностроении.

Среди отливок до 80% по массе занимают детали, изготовленные литьем в песчаные формы. Метод является универсальным применительно к литейным материалам, а также к массе и габаритам отливок. Специальные способы литья значительно повышают стоимость отливок, но позволяют получать отливки повышенного качества с минимальным объемом механической обработки. На базовом заводе отливку – заготовку получают методом литья в земляную форму с применением деревянной модели ручной формовкой.  Литьем в песчаные формы из песчано-смоляных смесей производятся отливки с повышенной точностью размеров и улучшенной чистотой поверхностей из чугуна, стали и цветных сплавов. Этим методом изготавливают преимущественно сложные и ответственные мелкие и средние отливки весом до 25-30 кг. В отливках, получаемых литьем в песчаные формы, объем механической обработки может быть сокращен на 30-50%, а вес снижен на 10-15%. В процессе работы корпус подвергается высоким нагрузкам, что определяет правильность выбора материала – чугун серый СЧ 20 ГОСТ 1412-85.

Таблица 3 Химический состав.

Таблица 4:Механические свойства отливок серого чугуна

Исходя из назначения, конструкции детали, материала, серийности выпуска и экономичности принимаем заготовку литье в песчаную форму по металлической модели в песчаную форму.

Радиусы закругления на отливках, не проставленные на чертеже, выполнить размером 3…5 мм. Отливки должны быть освобождены от стержней каркасов и формовочных шпилек. Прибыли, литники, выпоры, наросты и другие неровности должны быть удалены, а места их расположения зачищены. Отливки не должны иметь неровностей высотой более 0,5 мм, переход от выступов или впадин к остальным поверхностям должен быть плавным и не ухудшать внешний вид. После обрубки и очистки поверхность отливок должна грунтоваться или бакелитироваться.

По данным базового завода вес готовой детали Gд = 18 кг.

Вес заготовки Gз = 23кг.

Коэффициент использования материала:

Ки = Gд / Gз = 18 / 23 = 0,7

Назначенный метод позволяет снизить на 20-25% себестоимость получения заготовки

Вес проектной заготовки Gз = 22,5 кг.

Стоимость литой заготовки по формуле [1, стр. 140].

Sзаг = C /1000 · Qзаг · kт· kn· kв · kc · kм,   руб.,

где С – стоимость одной тонны отливок 2-го класса точности из серого чугуна, руб.;

      С

Qзаг  - вес заготовки, кг;

      kт  - коэффициент в зависимости от точности отливок; kт =1,03;

      kn  - коэффициент в зависимости от годовой программы; kn = 1,35;

      kв  - коэффициент в зависимости от веса заготовки; kв  = 1,0;

        kc - коэффициент в зависимости от сложности заготовки;        kc = 1,35;

     kм   - коэффициент в зависимости от марки чугуна; kм = 1,0

Sзаг =82000 /1000 · 23 · 1,03· 1,35· 1,0 · 1,35 · 1,0 = 3463 руб

1.3 Выбор аналога технологического процесса.

За аналог технологического процесса принимаем технологический процесс базового завода, анализируя который можно сделать следующие выводы:

1. методы получения заготовки является отливка в земляную форму с применением деревянной модели. Для существующей на базовом заводе  годовой программы этот метод получения заготовки является экономически целесообразным, не смотря на низкое качество структуры и высокую шероховатость поверхностей, что повышает трудоемкость операций по подготовке поверхностей под окрашивание;
2. применяемое оборудование соответствует требованиям технологического процесса и позволяет выполнять все технические требования чертежа;

оборудование на фрезерных операциях универсальное с ручным управлением, физически и морально устаревшее;

3. режимы резания не являются прогрессивными, что объясняется применением устаревшего оборудования и организационными причинами;
4. все операции выполняются в универсальных и специальных приспособлениях с применением универсальных и специальных режущих и измерительных инструментов;
5. соблюдение технологической дисциплины обеспечивает качество изготовления деталей. Брак в основном происходит по металлургическому производству, по техническим причинам и из-за грубых ошибок исполнителей.

На основании этих выводов можно сделать заключение, что существующий технологический процесс базового завода позволяет изготавливать качественные детали, но может быть усовершенствован за счет применения новой техники, усовершенствованной технологической оснастки и расчетных режимов резания.

1.4 Выбор технологических баз.  

По назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные. В механической обработке с каждой последующей операцией повышается точность формы, размеров и взаиморасположения поверхностей детали.

Таким образом, между чистовыми и черновыми операциями может иметься ряд промежуточных операций, постепенно изменяющих форму детали. В данном технологическом процессе для всех этих операций использовать те же базы, что и для финишных, однако это практически не всегда возможно. В связи с этим имееться промежуточная база. Нужно иметь в виду, что смена баз всегда приводит к изменению взаимного расположения поверхностей, обработанных от различных баз. Поэтому надо изыскивать такие поверхности для промежуточных баз, которые можно было бы использовать если не для всех промежуточных операций, то хотя бы для большинства из них. На операциях рекомендуется совмещать технологические базы с конструкторскими посадочными поверхностями. Совмещение установочной, измерительной и сборочной баз при обработке выбранной базы в значительной степени облегчает решение сложных технологических задач, возникающих при обработке любых деталей.  На первой операции заготовку устанавливают на необработанную поверхность для получения правильного положения обрабатываемой базовой поверхности относительно необрабатываемых поверхностей и правильное распределение припусков на базовых поверхностей, обрабатываемых в последующих операциях. На первой операции в качестве базы принимается наружная необработанная поверхность торцы крышки. На второй операции в качестве базы принимается обработанная наружная поверхность крышки длиной 416 мм и 3отверстия Ø10 мм.

1.5 Технологический  процесс изготовления крышки  редуктора

Операция 005. Заготовительная

Операция 010. Термическая

Операция015. Покрасочная

Операция020. Фрезерная

Установ А

 Черновое  фрезерование торцев 1,2, выдерживая размер 174 мм

База: Необработанная поверхность длиной 416

• Оборудование: Фрезерный широкоуниверсальный станок 6Т12.

• Приспособление: специальное.

• Режущий инструмент: Фреза концевая Р6М5 ГОСТ 17026-71; d = 40мм;

• Слесарный инструмент : Штангенциркуль 1-125-0,1 ГОСТ 166-89

Установ Б

Черновое фрезерование поверхности крышки редуктора длиной 416 мм и шириной 174мм

Чистовое фрезерование поверхности крышки редуктора длиной 416 мм и шириной 174 мм

База:1. Обработанные торцы крышки.

• Оборудование: Вертикально фрезерный станок 6Т12.

• Приспособление: Тиски
• Режущий инструмент: Фреза торцевая 2214-0135 ВК8 ГОСТ 9473-80 d = 200
• Слесарный инструмент : Штангенциркуль 1-125-0,1 ГОСТ 166-89

Операция 025. Слесарная

Сборка крышки с корпусом

Операция 030. Фрезерно – расточная

Чистовое фрезерование торцев, Фрезеровать плоскость смотрового люка

Черновое растачивание отверстий Ø72мм, Ø 85мм,

Чистовое растачивание отверстий Ø72мм, Ø 85мм

Базы: наружная обработанная поверхность дилиной 416

• Приспособление:Пальцы.

• Режущий инструмент: резец расточный ВК6 ГОСТ 18883-73

• Фреза концевая Р6М5 ГОСТ 17026-71; d = 40мм;

Операция 035. Фрезерно – сверлильная программная.

Сверление отверстий Ø 10 мм, сверление отверстий Ø 14 мм, сверление конусных отверстий Ø 8 мм,  сверление отверстий Ø 12 мм, сверление отверстий Ø 6мм цекование площадок Ø 18 мм, цекование площадок Ø 26 мм, цекование площадок Ø 32 мм, нарезание резьбы М6, нарезание резьбы М12.

Базы: наружная обработанная поверхность дилиной 416

• Приспособление:Пальцы.
• Режущий инструмент:   фреза концевая Р6М5 ГОСТ 17026-71; d =40мм;
• зенкер Ø 48 мм специальный;
• фреза  Ø 50 мм специальная;
• Сверла Р6М5 ГОСТ 10902-77;
• Сверла Р6М5 ГОСТ 14953-80; __900;
• метчик Р6М5 ГОСТ 3266-81;