Выбор метода достижения качества

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 5

Раздел 1. Общая часть………………………………………………………….

1.1 Определение типа производства………………………………………….

Раздел 2. Расчёт по программе………………………………………………...

2.1 Определение календарно-плановых  нормативов……………………….

Раздел 3. Разработка технологического процесса сборки узла…………….

3.1 Служебное назначение узла………………………………………………

3.2 Обоснование технических условий  на узел…………………………….

3.3 Выбор метода сборки узла 

3.3.1 Порядок расчета размерной  цепи

3.4 Разработка схемы сборки узла

3.5 Разработка маршрутной технологии  сборки узла

3.6 Выбор вида и формы организации  сборочного процесса и средств  его оснащения

Раздел 4. Проектирование технологического процесса изготовления червячного колеса.

4.1 Выбор вида и метода получения  заготовки

4.2 Технико-экономическое обоснование  выбора заготовки

4.3 Расчет припусков

4.4 Выбор технологических баз  при механической обработке

4.5

Раздел 5. Выбор режущих инструментов.

5.1 Рекомендации по выбору режущего  инструмента для механической  обработки

5.1.1 Выбор конструкции режущих  инструментов

5.1.2 Выбор типа режущих инструментов

5.1.3 Выбор марки инструментального  материала

5.2 Расчет режимов резания

Раздел 6. Выбор измерительных средств.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.........................................26.

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

Введение

 

Качество продукции зависит  от большого числа взаимосвязанных  и не зависимых друг от друга факторов, имеющих как закономерный, так  и случайный характер. Например, для машиностроительной продукции  к числу таких факторов относят: точность оборудования; жесткость системы  станок-приспособление инструмент-деталь; посторонние включения в материал заготовки; температурные колебания; квалификация обслуживающего персонала; погрешность режущего инструмента; режимы механической обработки; точность соблюдения параметров предварительной термической обработки и др.

В современном машиностроении существует большое разнообразие кинематических схем редукторов, их форм и конструкций.

Редукторы делятся на цилиндрические (оси ведущего и ведомого валов  параллельны), конические (оси валов  пересекаются), червячные (оси валов  перекрещиваются в пространстве).

По числу пар передач редукторы  делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Объектом данной курсовой работы является редуктор червячный одноступенчатый.

Целью курсовой работы является расширение, углубление и закрепление теоретических  знаний, и применение этих знаний для  проектирования технологических процессов  сборки редуктора и технологических  процессов изготовления детали –  червячное колесо

 

 

 

 

Служебное назначение червячного редуктора.

 

Редуктор червячный одноступенчатый  предназначен для передачи и преобразования крутящего момента от электродвигателя к валу рабочей машины.

Технические показатели редуктора:

Ном.крутящий момент: 175…300 H·м.

Диапазон передаточных отношений: 8…80

КПД редуктора: 86…58%

Срок службы редуктора при двухсменной  работе: 4...6 лет.

Редуктор получает вращение от электродвигателя через малоинерционную упругую  муфту. При длительной работе без  перерыва редуктора, температура трущихся деталей (колёс, валов и подшипников) не должна превышать 75°С, температура корпуса – 50°С. В связи с чем червяк редуктора  погружается в масляную ванну. Смазывание подшипников происходит за счёт разбрызгивания

Редуктор способен выдерживать  критические нагрузки независимо от постоянства напряжения и направления  кручения. Благодаря конструктивным особенностям предусмотрена возможность  работы с периодическими остановками  и продолжительностью до 24 часов.

Оптимальная частота вращения вала – 1800 об/мин.

Для передачи движения между пересекающимися  осями не требуется значительное пространство, что определяет компактность агрегата.

Показатели передаточного числа  достигают соотношения 1:80, что свидетельствует  о присущем червячной передаче высоком  потенциале снижения частоты вращения. Крутящийся момент определяет силовую  составляющую редуктора и влияет на значение КПД, составляющее в данном случае 58%.

Бесшумность работы определяется особенностями  зацепления, что вкупе с плавностью хода представляет собой уникальную характеристику редуктора.

Для червячной передачи характерно отсутствие обратимости. При отсутствии вращательного момента ведомый  вал блокируется, при этом его  невозможно провернуть вручную.

Недостатками данного червячного редуктора являются: мощностные потери при увеличении скорости вращения; склонность к заеданию при больших нагрузках. 

 

Условия применения редукторов

нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная;

работа с периодическими остановками  и длительная до 24 часов в сутки;

вращение валов в любую сторону;

частота вращения входного вала не более 1800 об/мин;

атмосфера типов I и II по ГОСТ 15150-69 при  запыленности воздуха не более 10 мг/м3;

климатические исполнения У,Т для  категорий размещения 1-3 и климатические  исполнения УХЛ и О для категорий размещения 4 по ГОСТ 15150-6.

 

 

 

Обоснование технических условий на червячный  редуктор

 

Расчёт  показателей качества

 

Для достижения качественной работы передач редуктора необходимо:

Обеспечить кинематическую точность, т.е. согласованность углов поворота ведущего и ведомого колес передачи;

Обеспечить плавность работы, т.е. ограничение циклических погрешностей, многократно повторяющихся за один оборот колеса;

Обеспечить контакт зубьев, т.е. такое прилегание зубьев по длине  и высоте, при котором, нагрузки от одного зуба к другому передаются по контактным линиям, максимально исполняющим всю активную поверхность зуба;

Обеспечить боковой зазор для  устранения заклинивания зубьев при  работе в передаче.

Для достижения поставленных целей  редуктор должен иметь соответствующие  единичные и комплексные показатели качества. Все показатели качества редуктора разрабатываются на такой  стадии жизненного цикла изделия, как  проектирование.

 

 

 

Обоснование назначения допусков, отклонений формы, взаимного расположения поверхностей

 

Точность геометрических параметров деталей характеризуется точностью  не только размеров ее элементов, но и  точностью формы и взаимного  расположения поверхностей. Отклонения (погрешности) формы и расположения поверхностей возникают в процессе обработки деталей из-за неточности и деформации станка, инструмента  и приспособления; деформации обрабатываемого  изделия; неравномерности припуска на обработку; неоднородности материала  заготовки и т. п.

Таким образом, для обеспечения  требуемой точности параметров изделия, его работоспособности и долговечности  в рабочих чертежах деталей необходимо указание не только предельных отклонений размеров, но и в необходимых случаях  допусков формы и расположения поверхностей. Правильное и более полное нормирование точности формы и расположения поверхностей, способствующее повышению точности геометрии деталей при их изготовлении и контроле, является одним из основных факторов повышения качества машин  и приборов.

Назначение допусков формы и  расположения поверхностей должно производиться  на основе государственных стандартов и стандартов СЭВ.

Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности от формы  номинальной поверхности. Под номинальной  понимается идеальная поверхность, номинальная форма которой задана чертежом или другой технической  документацией. Отклонение формы оценивается  по всей поверхности или на нормируемом  участке, если заданы его площадь, длина  или угол сектора. Если расположение нормируемого участка не задано, то его считают любым в пределах всей поверхности или профиля.

Отклонением расположения называется отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от номинального расположения. Под номинальным понимается расположение, определяемое номинальными линейными и угловыми размерами между рассматриваемым элементом и базами.

Допуски формы и расположения поверхностей указываются в чертежах согласно ГОСТ 2.308 – 68.

Запись должна включать: наименование допуска (предельного отклонения), ссылку на буквенное обозначение или  конструктивное наименование нормируемого элемента, числовое значение допуска, которое выбирается согласно классу точности рассматриваемой поверхности  или изделия, указание баз (если нормируется  допуск расположения).

Качество продукции – совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии в ее назначением (ГОСТ 15467-79). В современных условиях качество продукции охватывает не только потребительские, но и технологические свойства, конструкторско-художественные особенности, надежность, уровень стандартизации и унификации деталей и узлов и др.

Поскольку червячное колесо является ответственной деталью, то к точности исполнения размеров предъявляются  повышенные требования. Базой для  проточки сферы и нарезания зубьев является отверстие Ø55 Н7 (+0,03) со шпоночным пазом 12 JS9 (±0,021). Шероховатость поверхности отверстия Ra 0,63. Допуск полного торцевого биения торцов колеса составляет 0,016мм, допуск радиального биения зубчатого венца составляет 0,04 мм а допуск параллельности составляет 0,016 мм. Геометрические размеры колеса соответствуют 7-му классу точности. Шероховатость поверхности торцов и основного отверстия – Ra 1,6 выдерживается после шлифовальной операции, а шероховатость поверхности зубчатого венца – Ra 1,6 после операции зубофрезерования.

В качестве получения заготовки  используется литье по выплавляемым моделям.

 

 

Обеспечение качества изделия при сборке. Выбор  метода достижения качества

 

Обеспечение требуемого качества изделий, в том числе (и прежде всего) показателей  назначения, технологичности и надежности, определяется достижением заданных параметров замыкающих звеньев размерной  цепи.

Именно с этой целью выявлены размерные цепи и их уравнения, устанавливающие  функциональные связи замыкающих и  составляющих звеньев.

Размерные цепи отражают объективные  размерные связи в конструкции  машины, в технологических процессах  изготовления её деталей и сборки, при измерении, возникающие в  соответствии с условиями решаемых задач.

Свойства и закономерности размерных  цепей отражаются системой понятий  и аналитическими зависимостями, позволяющими рассчитывать номинальные размеры  и обеспечивать наиболее экономичным  путем точность изделий при конструировании, изготовлении, ремонте и во время  эксплуатации.

Существует несколько методов  достижения заданной точности исходного  звена: метод полной взаимозаменяемости, вероятностный метод, метод регулирования.

Чтобы червячная передача могла  выполнять свое служебное назначение, в процесс ее изготовления необходимо обеспечить кинематическую точность передачи, заданный боковой зазор в зацеплении червяка с колесом, совпадение средней  плоскости колеса с осью червяка, требуемую точность углов скрещивания осей вращения червяка и червячного колеса.

Расчет размерной цепи методом  регулирования.

Это метод, при котором требуемая  точность замыкающего звена размерной  цепи достигается изменением компенсирующего звена без снятия слоя металла.

Его суть состоит в том, что избыток  поля рассеивания замыкающего звена  устраняют путем подбора компенсатора из некоторого количества компенсаторов, заранее изготовленных с различными размерами.

Смысл расчета заключается в  определении наименьшего количества компенсаторов в комплекте.

   Рассчитаем размерную цепь  совпадения средней плоскости  колеса с осью червяка методом  регулирования. Для этого необходимо определить размеры заготовки компенсатора А5 для размерной цепи, где замыкающее звено должно быть A_Δ=0 ±0,056.

 

1. Определение номинальных размеров  составляющих звеньев.

Номинальные размеры составляющих звеньев, кроме звена А5, определяют непосредственно по чертежу узла.

Для нахождения номинального размера  А5 воспользуемся зависимостью (4.1):

 

2. Определение средней точности  размерной цепи.

По формуле 4.7. найдем значение k:

;

Найденное число единиц допуска  лежит в пределах стандартных  значений k = 10 (6-й квалитет) и k = 16 (7-й квалитет). Отсюда следует, что часть звеньев должна изготавливаться по 6-му квалитету, а часть — по 7-му. При этом следует назначать допуски таким образом, чтобы

допуск звена А5 лежал в пределах между 7-м и 8-м квалитетами либо соответствовал одному из этих квалитетов.

Предельные отклонения на составляющие звенья, кроме , рекомендуется назначать на размеры, относящиеся к валам — по h, относящиеся к отверстиям — по Н; на остальные - ,т.е. симметричные предельные отклонения.

3. Определение наибольшей величины  компенсации. 

По формуле (4.2):

ТΔ = 21 + 30 + 21 + 30 + А5 + 20.

Наибольшая расчетная компенсация  избыточного колебания размера  замыкающего звена:

Т5' = ТΔ - 21 + 30 + 21 + 30 + 20.

;

Т5' = 112 -122; Т9' = -10 мкм.

Следовательно, при самом неблагоприятном  сочетании размеров надо с компенсатора снять слой материала толщиной 10 мм, чтобы замыкающее звено попало в предписанные пределы. Результаты расчетов представлены в табл. 4.6.

Таб С5лица 4.6

Обозначение звена	Номинальный размер, мм	МКМ	Квалитет	Допуск Т	Верхнее отклонение В	Нижнее отклонение H	Середина поля допуска С
				мкм
АΔ	0	—	—	112	+56	-56	0
А1	25	1.31	7	21	+10,5	-10,5	0
А2	73	1.86	7	30	0	-30	-15
А3	23	1.31	7	21	0	-21	-10,5
А4	66	1.86	7	30	+15	-15	0
А5=К	1	0.55	6 - 7	10	+5	-5	0
А6	54	1.86	17	20	+10	-10	0

4. Определение предельных размеров  компенсатора звена А5. Вначале определим координату середины поля допуска звена А5:

0 = С5 - (-15) - (-10,5);

С5= -25,5 мкм;

   ;  

    ; 

5. Определение размера заготовки  компенсатора.

Исполнительный размер заготовки  компенсатора определяется его наибольшей величиной, так как в прочих случаях  он будет подгоняться.

Для изготовления компенсатора на него надо назначить приемлемый допуск, например, по тому же 7-му квалитету (IT7 = 0.07 мм), но так, чтобы его наименьший размер был не менее 1,03 мм:

 

    

 

 

Определение числа ступеней компенсации.

где — сумма допусков всех составляющих звеньев без допуска на компенсатор;

Тк — допуск на отдельный компенсатор в комплекте.

Допуск на отдельный компенсатор  выбирается в пределах: Тк=(0,1…0,3)ТΔ,мкм. Тк=0,15·115; Тк=17,25 мкм. Принимаем Тк = 18 мкм

 

Число ступеней компенсации следует  всегда округлять в большую сторону, так как по формуле (4.10) определяется наименьшее число ступеней.

Принимаем: N= 2.

2. Величина ступени компенсации.

3. Размеры компенсаторов в комплекте.

Количество компенсаторов в  комплекте соответствует числу  ступеней компенсации.

 

 

Выбор вида и формы организации процесса сборки

 

Сборка является одним из заключительных этапов изготовления изделия, в котором  сходятся результаты всей предшествующей работы, проделанной конструкторами и технологами по созданию изделия. Качество изделия и трудоемкость сборки во многом зависят от того, как  понято конструктором и воплощено  в конструкции служебное назначение изделия, как установлены нормы  точности, насколько эффективны выбранные  методы достижения требуемой точности изделия и как отражены эти  методы в технологии изготовления изделия. Технолог, разрабатывающий технологический процесс сборки изделия, должен: отчетливо представлять задачи, для решения которых создается изделие; понимать связи, посредством которых изделие должно выполнять предписанный ему процесс; обеспечить с требуемой точностью все необходимые связи в изделии соответствующим построением технологического процесса его изготовления, предъявив требования сборки к технологии изготовления деталей и контролю их точности.

Решающим фактором выбора вида сборки является количество машин подлежащих изготовлению в единицу времени. По своему объему сборка подразделяется на общую и узловую.

Поточная сборка более производительна, сокращает цикл производства и межоперационные  заделы, повышает специализацию сборщиков. А также возможность механизации  и автоматизации сборочных работ. При поточной сборке  перемещении  от собираемого объекта от одного рабочего места к другому осуществляют:

Вручную

При помощи механических транспортирующих устройств, используемых в основном для многооперационного перемещения  собираемых объектов.

На конвейере периодическим  перемещением (пластинчатый конвейер), тележки, ведомые по рельсовому пути замкнутой цепи, в этом случае сборку проводят на конвейере в периоды  его остановки.

На непрерывно движущемся конвейер, который перемещает изделия с такой скорости, чтобы можно было на определенных участках совершать различные сборочные операции.

Поточную сборку машин больших  габаритных размеров и массы экономичнее  собирать, оставляя их неподвижными и  периодически перемещая бригадой рабочих  от одной машины к другой. Сборка обычно проводится на неподвижных стендах. Такая форма сборки широко используется  в серийном производстве.

С уменьшением количества машин  подлежащих изготовлению, когда поточная сборка становится не экономичной, применяют  не поточную сборку, в мелкосерийном  производстве широко применяется групповая  сборка, которая позволяет использовать технологические и организационные  достоинства крупносерийного производства в части применения поточных методов  работы сокращения трудоемкости и себестоимости  сборки, использования высокопроизводительного  оборудования, средств механизации  и автоматизации. В групповой  поточной линии оборудование располагают  по технологическому маршруту сборки узлов. Группы подбираются по признакам технологической общности и серийности выпуска.

Для группы разрабатывают технологический  процесс и проектируют наладки  оборудования. Может производиться  одновременная групповая сборка всех прикрепленных к данной сборочной  позиции узлов, при ее временной  наладке. При этом применяют специальные  приспособления, в которые устанавливают  все узлы, собираемые на данной операции.

 

Разработка  технологической схемы сборки

 

Перед сборкой внутреннюю полость  корпуса редуктора очищают и  покрывают краской. Сборку производят в соответствии  со сборочным  чертежом редуктора.

Сначала запрессовывают шпонки, затем  надевают колесо и запрессовывают подшипники. В крышки закладывают масло удерживающие кольца.

Собранные валы укладывают в основание  корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса  спиртовым лаком. Устанавливают  закладные крышки. Для центровки  устанавливают крышку на корпус с  помощью двух диагонально расположенных  штифтов и затягивают болты.

Заливают в корпус масло и  закрывают крышку.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде.

Для нормальной работы роликовых подшипников  следует следить, чтобы вращение подвижных элементов (внутренних колец) происходило легко и свободно, с другой стороны, чтобы в подшипниках  не было излишне больших зазоров. Это достигается с помощью  регулировки, для чего применяют  наборы тонких металлических прокладок, устанавливаемые под фланцы крышек подшипников или втулок. Необходимая  толщина набора прокладок может  быть составлена из тонких металлических  колец.

 

 

 

 

 

 

Определение типа производства и его организационной  формы

 

2. Анализ ее технологичности.

В соответствии с ГОСТ 14.205-83 технологичность  – это совокупность свойств конструкции  изделия определяющих ее приспособленность  к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и  ремонте при заданных показателях  качества, объема выпуска и условиях выполнения работ.

Производственная технологичность  конструкции детали – это степень  ее соответствия требованиям наиболее производительного и экономичного изготовления. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления, тем более технологичной является конструкция детали.

Оценка технологичности конструкции  бывает двух видов: качественная и количественная.

Качественная оценка технологичности  является предварительной, обобщенной и характеризуется показаниями: ‘лучше – хуже’, ‘технологично-нетехнологично’ и т.д. Технологичной при качественной оценке следует считать такую геометрическую конфигурацию детали и отдельных ее элементов, при которой учтены возможности минимального расхода материала и использование наиболее производительных и экономичных для определенного типа производства методов изготовления.

Количественная оценка технологичности  выражается показателем, численное  значение которого характеризует степень  удовлетворения требований к технологичности. Согласно ГОСТ 14.202-73 номенклатура показателей  технологичности изделия содержит четыре основных и 31 дополнительный показатель.

К основным показателям относятся:

- коэффициент унификации конструктивных  элементов КУЭ;

- коэффициент точности Кт;

- коэффициент шероховатости Кш;

- коэффициент использования материалов  Ким.

Проведем оценку конструкции детали на ТКИ по ГОСТ 14.201-204 – 83.

Качественная оценка.

Деталь состоит из стандартных  и унифицированных конструктивных элементов: отверстий, фасок, канавок  и т.д.

Деталь имеет точность и шероховатость, которые можно получить стандартными, унифицированными инструментами.

Деталь простой формы, конструкция  которой позволяет свободный  подвод режущего инструмента при  обработке.

Материал детали СЧ 20 по ГОСТ 1412 – 85 хорошо обрабатывается резанием и имеет хорошие литейные свойства, например текучесть.

По вышеизложенным результатам  можно считать деталь технологичной.

 

Количественная оценка.

Так как в задании при курсовом проектировании используется одна деталь, то в качестве количественных показателей  технологичности могут рассматриваться: масса детали; коэффициент использования  материала (КИМ); коэффициент точности обработки; коэффициент шероховатости  поверхностей; уровень технологичности  конструкции по технологической  себестоимости.

Масса детали составляет 3,37 кг., что говорит о небольших габаритных размерах.

Коэффициент использования материала

,

.

Для исходной заготовки литье по выплавляемым моделям КИМ составляет 0,57.

В нашем случае неплохой показатель, но в современном машиностроении этот показатель нужно стремиться доводить как можно ближе к 1.

Коэффициент точности обработки Кт.

Таблица 3

Ti	ni	Ti × ni
14	11	154
11	1	11
9	4	36
8	1	8
6	2	12

 

Расчетная формула коэффициента точности имеет вид

.

где Тср – средний квалитет точности обработки поверхности изделия определяется по формуле:

,

.

где Ti – квалитет точности обрабатываемых поверхностей;

Тср – среднее значение этого параметра;

ni – число размеров или поверхностей для каждого квалитета.

Подставив эти данные в вышестоящие  формулы, получим коэффициент точности КТ = 0,913.

ВЫВОД: коэффициент точности удовлетворяет  нормативному, т.к. Кт = 0,913 > 0,85 (Кт.норм ≥ 0,85).

Коэффициент шероховатости поверхностей Кш.

Таблица 4

Шi	ni	Шi × ni
0,8	3	2,4
1,6	3	4,8
3,2	2	6,4
6,3	9	56,7
12,5	2	25

 

Рассчитываем коэффициент шероховатости  для колеса. Коэффициент шероховатости Кш определяется по ГОСТ 14202 – 73 и принимается в пределах от 0 до 1.

,

при этом

, (1.4)

где Rai – значения шероховатости обрабатываемых поверхностей;

Raср – среднее значение;

ni – число размеров или поверхностей для каждого значения шероховатости.

Подставив эти данные в вышестоящие  формулы, получим коэффициент шероховатости Кш = 0,199.

ВЫВОД: коэффициент точности удовлетворяет  нормативному (Кш.норм £ 0,27), т.к. Кш > Кш.норм.

Таким образом, чертеж детали крышка не подвергается изменениям и пересмотру. В этом случае уровень технологичности  конструкции по этим показателям  равен 1. Это решение, принято исходя из анализа технологичности конструкции  по точности обработки и коэффициенту шероховатости.

Уровень технологичности конструкции  по технологической себестоимости.

Деталь – колесо червячное– изготовлена литьем в металлические формы из серого чугуна СЧ 20 и после проходит термическую обработку, что имеет большое значение в отношении короблений, возможных в процессе литья. Зубчатые колеса в плане обработки можно считать не совсем технологичны, так как нарезание зубьев производиться малопроизводительными методами. А применение специнструмента ведет к удорожанию детали. Поэтому при проектировании таких деталей нужно учитывать повышения производительности зубообработки.

Конструкция колеса имеет плоскую форму без выступающих ступиц и это в свою очередь позволяет обрабатывать одновременно несколько колес.

Симметричное расположение перемычки  между ступицей и венцом положительно сказывается на термообработке, так  как не приводит к искажению формы  колеса.

В целом деталь можно признать достаточно технологичной, потому что позволяет  применять высокопроизводительные режимы механической обработки. Простая по конструкции и имеет простые базовые поверхности.

 

 

 

3. Анализ и обоснование  выбора способа получения заготовки.

При выборе метода получения заготовки  нужно придерживаться таких вариантов, при которых изготовление детали было бы целесообразно и экономически выгодно, т. е. уменьшить время на механическую обработку, а так же снижение материальных затрат.

Оптимальный метод получения заготовки  выбирают, анализируя ряд фактов:

-материал детали,

-технические требования на ее  изготовление,

-объем и серийность выпуска, 

-форму поверхностей и размеры  детали.

Все эти показатели сводятся к одному, получение детали с наименьшей себестоимостью.

Далее мы подробнее рассмотрим на примере изготовления детали «колесо  червячное» выбор заготовок.