Технология сборки подвижных пар и зубчатых колес
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
Заочный факультет
Кафедра производства и ремонта автомобилей и дорожных машин.
Курсовая работа
по дисциплине «ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ»
Вариант 5
___________
Москва
2015 год
Содержание:
Введение…………………………………………………………
- Объем выпуска продукции, производственная
партия и производственный цикл……………………………………………………………………
……….3 - Тепловые деформации технологической системы………………………….7
- Технология сборки подвижных пар и зубчатых колес……………………..9
- Практический раздел. Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал»………………………………………...………..17
Заключение…………………………………………...…
Список литературы……………………………………………………
Приложения……………………………………………………
Введение.
Машиностроение является одной из важнейших и ведущих отраслей народного хозяйства. Именно машиностроение в значительной степени определяет материальную основу технического прогресса и темпы развития всех других отраслей промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта.
Для того чтобы постоянно удовлетворять растущие потребности производства, машиностроение на базе новейших достижений науки и техники должно не только улучшать конструкции различных технических устройств, но и непрерывно совершенствовать технологии их производства.
Быстрое развитие машиностроительного производства требовало научного разрешения вопросов, связанных с изготовлением машин, что привело к возникновению науки о технологии машиностроения.
Предметом технологии машиностроения является изучение закономерностей, действующих в процессе изготовления машин заданного качества в установленном программой выпуска количестве, в заданные сроки и при наименьшей себестоимости.
Учение о технологии машиностроения развивалось от простой систематизации производственного опыта механической обработки заготовок и сборки машин, до создания научно обоснованных положений, разработанных на базе теоретических исследований и обобщения передового опыта машиностроительных заводов.
В настоящее время учеными и работниками производства большое внимание уделяется разработке и внедрению новых высокоэффективных технологических процессов, новых материалов, в том числе и неметаллических, снижению металлоемкости изделий, экономии топливно-энергетических и трудовых ресурсов, повышению надежности и долговечности машин. В решении этих задач важное место занимает технология машиностроения.
Технология машиностроения как прикладная наука имеет большое значение в подготовке специалистов для различных отраслей машиностроительного комплекса. Она вооружает их знаниями, позволяющими разрабатывать новые прогрессивные технологии и создавать машины, отвечающие современному уровню развития науки и техники.
1. Объем выпуска продукции, производственная партия и производственный цикл.
Объем выпуска продукции характеризуется числом изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени.
Партия деталей — это число одинаковых деталей,
которые непосредственно обрабатываются
в производстве с однократной затратой
подготовительно-
Размер партии существенно влияет на экономические показатели производства, в том числе на себестоимость изделия, производительность труда, длительность производственного цикла, оборачиваемость оборотных средств, рентабельность продукции. Поэтому при расчете размера партии деталей должны учитываться положительные и отрицательные экономические последствия.
Положительные экономические последствия увеличения партии:
– сокращение затрат на переналадки (заработная плата наладчиков и основных рабочих);
– увеличение фонда времени оперативной работы оборудования (сокращение потерь времени на переналадки);
– повышение производительности труда рабочих (за счет уменьшения потерь времени и роста навыка);
– упрощение планирования и сокращение учетных операций.
Отрицательные экономические последствия увеличения партии:
– увеличение запасов изделий (деталей, заготовок) на складах и, как следствие, увеличение размеров складских площадей, затрат на хранение изделий (деталей, заготовок) и оборотных средств;
– увеличение длительности производственного цикла в цехах.
Расчет минимального размера партии (nmin) основан на экономически рациональном использовании оборудования. Расчет ведется по формуле
где tпз – время на переналадку оборудования по ведущей операции (т.е. по операции с наиболее сложной и трудоемкой переналадкой оборудования), мин; tшт — штучное время по той же ведущей операции, мин/шт.; а — коэффициент допустимых потерь времени на переналадку оборудования.
Значения коэффициента находятся в пределах 0,02—0,12 и зависят от себестоимости единицы продукции и типа производства: крупносерийное 0,02—0,05; среднесерийное 0,03—0,08; мелкосерийное 0,05—0,12.
С точки зрения производительности труда целесообразна работа большими партиями, так как уменьшается подготовительно-заключительное время, приходящееся на одну деталь. Однако увеличение партии ведет к увеличению производственного цикла и росту незавершенного производства. Поэтому нахождение оптимальной партии сводится к установлению такого числа деталей, при котором минимальны затраты на одну деталь (рис.1). При упрощенном методе размер партии определяется по формуле
Рис.1. Зависимость затрат производства от размера партии:
1 – потери от связывания оборотных средств (затраты на хранение одной детали); 2 – затраты на переналадку; 3 – сумма затрат и потерь; no – величина оптимальной партии
Расчет оптимального размера партии (nопт) основан на суммарных минимальных затратах и осуществляется по формуле
где Nг— годовой выпуск деталей, шт.; Sнал — затраты на наладку оборудования и другие работы по подготовке к запуску деталей, руб./шт.; Sд — себестоимость детали, руб./шт.; кн — нормативный коэффициент, учитывающий затраты на хранение (представляет долю от себестоимости изделия).
Произведение Sд на кн представляет затраты на хранение единицы продукции Sxp, руб./шт.
Размер ориентировочной партии учитывает лишь допустимые потери от связывания оборотных средств и пригоден для предварительных расчетов:
nор = φ • Nг,
где φ — коэффициент, определяющий максимальное отношение размера партии к годовой программе выпуска, принимается от 0,05 (для мелкосерийного производства) до 0,02 (для крупносерийного).
Определение оптимального размера
партии – сложная задача оперативно-календарного
планирования. При увеличении размера
партии сокращается доля подготовительно-
От величины партии зависят удельные затраты времени на переналадку оборудования и степень производительного его использования; величина партии влияет на производительность труда станочников и наладчиков, на себестоимость обработки и т.д
Интервал времени от начала до окончания производственного процесса изготовления или ремонта изделия называют производственным циклом.
Производственным циклом изготовления той или иной машины или ее отдельного узла (детали) называется календарный период времени, в течение которого этот предмет труда проходит все стадии производственного процесса от первой производственной операции до сдачи (приемки) готового продукта включительно. Сокращение цикла дает возможность каждому производственному подразделению (цеху, участку) выполнить заданную программу с меньшим объемом незавершенного производства. Это значит, что предприятие получает возможность ускорить оборачиваемость оборотных средств, выполнить установленный план с меньшими затратами этих средств, высвободить часть оборотных средств.
Производственный цикл состоит из двух частей: из рабочего периода, т. е. периода, в течение которого предмет труда находится непосредственно в процессе изготовления, и из времени перерывов в этом процессе.
Рабочий период состоит из времени выполнения технологических и нетехнологических операций; к числу последних относятся все контрольные и транспортные операции с момента выполнения первой производственной операции и до момента сдачи законченной продукции.
Структура производственного цикла (соотношение образующих его частей) в различных отраслях машиностроения и на разных предприятиях неодинакова. Она определяется характером производимой продукции, технологическим процессом, уровнем техники и организации производства.
2. Тепловые деформации технологической системы.
Основными источниками образования теплоты в технологической системе является механическая работа, затрачиваемая на резание, и работа, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в стыках движущихся деталей станка. К этому добавляется теплота, образующаяся в гидравлических и электрических системах и поступающая из окружающей среды.
Распределение теплоты резания между стружкой, деталью и инструментом зависит от метода обработки, условий резания, материала обрабатываемой детали и инструмента. При обработке точением материалов с высокой теплопроводностью (углеродистые стали) распределение теплоты таково: стружка - 60 – 90 % ; инструмент - 2 – 5 % ; 2 – 3 % остается в заготовке. При такой же обработке материалов с низкой теплопроводностью (жаропрочные, титановые сплавы) 34 – 45 % всей теплоты резания переходит в деталь, 20 – 40 % - в резец. Наибольшее количество теплоты переходит в деталь при шлифовании (до 60 – 85 % и сверлении - до 60 % ).
Теплота, образующаяся от работы трения в станке, изменяет температуру его деталей и их относительное положение. Изменение температуры детали, инструмента и элементов станка приводит к упругой деформации технологической системы и появлению погрешностей размеров, формы обрабатываемой поверхности, а также погрешности взаимного положения поверхностей.
Погрешность обработки за счет температурных деформаций технологической системы обозначается ΔТ. В настоящее время делаются попытки теоретического расчета температурных погрешностей технологической системы, но пока еще эти решения не получены.
Погрешность ΔТ определяется экспериментально или используются опытно-статистические данные. Так например, для операций с жесткими допусками при обработке лезвийным инструментом ΔТ = (0,1-0,15) · δв, а при шлифовальной обработке – (0,3-0,4) ·δв.
Температурные деформации могут быть существенно уменьшены, если проводить определенные конструкторские, технологические и эксплуатационные мероприятия. Важнейшими из них являются:
- обеспечение постоянства
температурного поля в зоне
установки станка; поддержание в
цехе определенного
- уменьшение неравномерного
нагрева станков в результате
вынесения внутренних
- применение систем для
поддержания определенной
- применение искусственного
охлаждения. Увеличение скорости
резания при обработке
- правильная настройка
технологической системы с
- обработка точных деталей
после достижения станком
3. Технология сборки подвижных пар и зубчатых колес.
Процесс сборки нельзя рассматривать как чисто механическое соединение деталей, так как при его выполнении на детали и узлы действуют силовые, тепловые и другие факторы, а точность изделия достигается с помощью технологических размерных цепей, возникающих в процессе сборки. Механизм образования погрешностей при сборке рассмотрен в [1]. Погрешности на замыкающих звеньях технологических размерных цепей возникают вследствие многочисленных причин. На точность изделия оказывают большое влияние погрешности деталей, поступающих на сборку, деформации деталей, возникающие вследствие действия сил и их моментов, погрешности регулирования, пригонок и контроля, а также ошибки, допускаемые рабочими. В машиностроении накоплен большой опыт достижения требуемой точности при сборке типовых сборочных единиц изделий.
Монтаж валов.
В машинах валы предназначены
для базирования вращающихся
деталей, для установки заготовок
изготавливаемых деталей или
инструментов (шпиндели), для передачи
крутящих моментов и
Монтаж валов на опорах скольжения.
Одним из основных
условий, определяющих качество
работы вала в машине, является
обеспечение гарантированного
В общем случае при монтаже валов возможны следующие погрешности подшипников и опорных шеек вала, которые могут привести к нарушению допустимого зазора: отклонение формы поверхностей шеек вала и подшипника в осевом и поперечном сечениях, отклонение от соосности и скрещивание в пространстве осей отверстий подшипников и осей опорных шеек вала. Перечисленные погрешности ограничиваются допусками, которые согласуются с зазорами. Отклонение этих показателей от заданных может вызвать заклинивание или появление тугого хода вала при вращении.
Особое внимание при сборке валов в опорах скольжения уделяется радиальному биению вала. Основными причинами радиального биения поверхностей валов являются отклонения от соосности с поверхностями опорных шеек и погрешности формы опорных шеек валов и отверстий подшипников в поперечном сечении. Рассмотрим пример монтажа вала на двух опорах. В этом случае радиальное биение любой его поверхности необходимо рассматривать как результат биения вала относительно каждой опоры.
Осевое перемещение валов, собранных на опорах скольжения, возникает из- за зазоров между торцами опор и вала, а также вследствие отклонений от перпендикулярности торцовых поверхностей опор и вала к оси вращения вала. У большинства машин требуемые зазоры между торцами опор и вала обеспечиваются при сборке методом регулирования. Что же касается отклонений от перпендикулярности торцовых поверхностей, то здесь необходимо учитывать следующие особенности:
- осевое перемещение
вала возможно только в том
случае, если каждая из сопрягающихся
торцовых поверхностей имеет
отклонения от
- из отклонений от
Уменьшение осевого перемещения вала может быть достигнуто:
- уменьшением допуска
на отклонение от
- сокращением числа пар соприкасающихся поверхностей;
- применением при сборке шабрения.
Подшипники скольжения
могут быть цельными и
Запрессовка цельных
втулок в корпус обычно
В единичном и мелкосерийном производствах, а также при изготовлении тяжелых машин, имеющих подшипники больших размеров, для устранения погрешностей применяют шабрение. Шабрение ведут до получения равномерного распределения пятен краски на 80% обрабатываемой поверхности втулки. При высоких требованиях, предъявляемых к работе вала, в дополнение к шабрению производят притирку поверхностей сопряжения вала и втулок. Сначала отверстия притирают по специальному притиру – "ложному" валу, а заканчивают эту операцию по рабочему валу.
Разъемные подшипники, состоящие из вкладышей, подразделяются на невзаимозаменяемые и взаимозаменяемые. В первых подшипниках антифрикционный слой обрабатывают после установки вкладышей в корпус одним из рассмотренных выше методом, исправляя тем самым погрешности изготовления и монтажа вкладышей. Если же вкладыши взаимозаменяемые, то на сборку они поступают окончательно обработанными и качество монтажа играет решающую роль в достижении требуемой точности подшипника.
Для правильной работы подшипника необходимо, чтобы его вкладыши полностью прилегали наружной поверхностью к основанию и крышке подшипника. При неправильном прилегании вкладыша под действием сил, возникающих в процессе работы, будет изменяться геометрическая форма, что приведет к нарушению нормального контакта вала с подшипником. Неплотное прилегание вкладыша к корпусу или крышке приводит к нарушению теплопередачи от вкладыша к корпусу, температура вкладыша повышается и создается опасность оплавления подшипника.
При установке невзаимозаменяемых вкладышей плотность их соприкосновения с основанием и крышкой достигается увеличенными натягами (0,05…0,1 мм). Посадочные гнезда под взаимозаменяемые вкладыши обрабатывают с повышенной точностью, а диаметральный натяг создают меньшим, не влияющим на точность рабочих поверхностей. Для этого вкладыши подбирают по гнездам с таким расчетом, чтобы после прижатия к поверхностям гнезд их края выступали над плоскостью стыка крышки на 0,05…0,1 мм. После затяжки болтов, крепящих крышку за счет этих выступов, создается посадка с натягом вкладышей в гнездах.
Монтаж валов на опорах качения.
Задачи, которые решались при сборке валов на опорах скольжения пригонкой, не могут быть решены тем же методом при сборке валов на опорах качения. Подшипники качения пригонке не поддаются, и сборка валов на подшипниках качения производится методами взаимозаменяемости и регулирования. Для легкого вращения вала в опорах качения в подшипниках должен быть обеспечен радиальный зазор. Подшипники средних размеров изготовляют с радиальным зазором 5…15 мкм. Подшипники качения соединяют с корпусом и валом обычно посредством неподвижных посадок. Значительные трудности при монтаже валов на опорах качения вызывает уменьшение радиального биения валов. В отличие от валов на опорах скольжения в образовании радиального биения участвует большее число звеньев; добавляется собственное биение подшипников.
Как и при опорах скольжения, расстояние между подшипниками, а также положение сечения вала относительно переднего и заднего подшипников влияют на радиальное биение вала в рассматриваемом сечении. Радиальное биение какой-либо поверхности вала можно уменьшить приданием определенного направления эксцентриситетам поверхностей вала и внутреннего кольца подшипника.
В общем случае для уменьшения радиального биения поверхностей вала методом регулирования для каждой из опор необходимо:
- подобрать подшипники таким образом, чтобы эксцентриситеты отверстий внутренних колец по отношению к беговым дорожкам наружных колец были равны эксцентриситетам соответствующих опорных шеек вала по отношению к рассматриваемой поверхности или чтобы их разность была меньше допуска на биение вала в каждой опоре;
- смонтировать опоры и
вал так, чтобы эксцентриситеты
взаимно компенсировались; для этого
эксцентриситеты должны
Сборку подшипника с валом, как правило, выполняют термическим методом. Подшипник нагревают в масляной ванне до 70…800С, устанавливают на вал и доводят до места механическим методом. При установке подшипника в корпус его охлаждают с помощью твердой углекислоты, аммиака или жидкого воздуха (-190 0С). При монтаже подшипников качения механическим методом применяют ручные, пневматические и гидравлические прессы. Сила запрессовки определяется по формуле: Р = f×p×D×L×p, (3.3 ) где f – коэффициент трения при запрессовке, который зависит от материала детали, шероховатости поверхности, смазки и т.п.; D – диаметр сопряжения; L – длина сопряжения; р – напряжение сжатия на сопрягаемых поверхностях. Направление подшипнику при запрессовке задают специальными приспособлениями.
Монтаж конических роликовых подшипников осуществляется следующим образом. Внутреннее кольцо с роликами и сепаратором напрессовывают на вал, а наружное кольцо – в корпус. Радиальный зазор в коническом роликоподшипнике регулируют осевым смещением наружного кольца с помощью подвижных компенсирующих устройств (установочных гаек, регулировочных винтов) или неподвижных компенсаторов (колец, прокладок). Регулирование радиального зазора в конических подшипниках является ответственной операцией. Неправильно установленный зазор служит основной причиной преждевременного износа подшипника. При недостаточном зазоре ролики защемляются кольцами и усиленно изнашиваются со стороны большего диаметра; при больших зазорах ролики воспринимают повышенные динамические нагрузки и изнашиваются главным образом со стороны меньшего диаметра.
При монтаже валов на опорах качения следует следить за тем, чтобы отклонение от параллельности оси вращения вала основным базам корпусной детали в двух координатных плоскостях не превышало установленных допусков.
Основными причинами таких отклонений могут быть:
- отклонения от параллельности
отверстий под опоры вала в
корпусной детали основным
- эксцентричность поверхностей
наружных колец подшипников
- подобрать подшипник так, чтобы его наружное кольцо имело эксцентриситет e1, равный wmax;
- установить (отметить) радиальную плоскость, в которой wmax располагается у корпусной детали, со стороны, противоположной наибольшему смещению оси отверстия;
- найти у наружного
кольца радиальную плоскость, в
которой располагается
- смонтировать подшипник
так, чтобы погрешность
При монтаже второй опоры все перечисленные операции повторяют.
Для правильной работы
и надежного сопряжения