Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет»
Факультет «Современные технологии и автомобили»
Кафедра «Технология роботизированного производства»
Н.К. Блинов, А.В. Булдакова
ОСНОВЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Методические указания к выполнению
курсовой работы по дисциплине
«Основы технологии машиностроения»
Ижевск 2006
УДК 621.658.512(075.8)
Основы технологической подготовки механосборочного производства:
Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Основы технологии машиностроения» (ОТМ) для студентов факультета СТиА специальности 151001 «Технология машиностроения» очной и заочной форм обучения.
Утверждены на заседании кафедры «ТРП»
Составители: Н.К. Блинов, кандидат технических наук, доцент
А.В. Булдакова, студентка гр. 1016 (набор текста, оформление рисунков, чертежей и примера выполнения курсовой работы).
Рецензент: В.Г. Осетров, доктор технических наук, профессор.
Указания разработаны в дополнение к учебно–методической литературе, необходимой для самостоятельной работы студентов при выполнении курсовой работы по дисциплине ОТМ. В них изложены цель, задачи, содержание, объем работы и краткие методические рекомендации.
© ИжГТУ, 2006 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
[1] 1 Содержание и объем курсовой работы [2] Титульный лист и задание [3] Оглавление [4] Введение [5] Основные исходные данные [6] 1.5 Мероприятия по отработке изделия на технологичность и краткое описание предлагаемой конструкции [7] Размерный анализ изделия [8] Технология изготовления детали (технология сборки изделия) [9] Расчеты межоперационных размеров, припусков и допусков [10] Заключение [11] Список литературы [12] 2 Пояснительная записка [13] 3 Методические рекомендации по выполнению работы [14] 3.1 Постановка задач, решаемых в курсовой работе [15] 3.2 Мероприятия по улучшению технологичности конструкции изделия [16] 3.3 Размерный анализ изделия [17] Список рекомендуемой литературы [18] Приложение А [19] Приложение Б [20] Пример выполнения графической части курсовой работы |
Курсовая работа по дисциплине ОТМ завершает общетехническое образование будущих инженеров путем формирования у них конструкторско-технологических знаний, умений и навыков в области технологической подготовки механосборочных производств машиностроения. Важность этого образования подтверждается тем, что предмет данного курса изучается во всех учебных заведениях машиностроительного профиля.
Цель курсовой работы состоит в том, что будущий выпускник специальности 151001 должен овладеть научными основами технологической подготовки производства механосборочных производств для изготовления типовых изделий машиностроения.
Для достижения указанной цели студенту выдается типовое задание на курсовую работу. Оно, как правило, представляет собой технический проект какого–либо механизма, выполненного в виде сборочного чертежа, на котором даны некоторые основные размеры и спецификация. Там же имеются краткие сведения о служебном назначении данного изделия. На основе подобных данных студенту необходимо решить в курсовой работе следующий комплекс конструкторско–технологических задач:
В курсовой работе, посвященной теме «Технологическая подготовка сборочного производства» решаются практически те же задачи, но более подробно разрабатываются:
Студенты, которые учатся по индивидуальным планам или по направлениям от промышленных предприятий, а также те, кто активно занимаются научной работой на кафедре, могут выполнять курсовые работы по другой тематике.
Курсовая работа должна содержать графическую часть, выполненную на чертежной бумаге общим объемом 2–3 листа формата А1 и пояснительную записку объемом 20…30 страниц. Чертежи и записка могут быть выполнены как вручную, так и средствами машинописи и машинной графики.
Основу графической части составляют исходный чертеж, выданный студенту, и сборочный чертеж новой конструкции изделия. На сборочном чертеже, согласно требованиям ЕСКД, должны быть указаны все необходимые размеры, допуски и посадки. Кроме того, для наглядности на сборочном чертеже необходимо нанести основные размерные цепи изделия (желательно цветными линиями), а также представить в форме сводной таблицы результаты их расчета. Наконец, сборочный чертеж должен содержать основные технические требования, нормы точности сборки и техническую характеристику изделия.
В состав графической части входит также рабочий чертеж детали, выбранной для дальнейшего технологического проектирования. Его необходимо оформить в полном соответствии с требованиями стандартов ЕСКД, регламентирующих содержание чертежей, относящихся к категории «Рабочая документация». Это означает, что в чертеже должны быть проставлены все необходимые размеры детали, их допуски и предельные отклонения, а также все необходимые допуски формы, расположения и шероховатости ее поверхностей. Если деталь имеет стандартные зубчатые поверхности, то в чертеже должны быть представлены соответствующие им стандартные таблицы параметров. Обязательно должны быть заполнены все графы основной надписи и указаны необходимые сведения: о твердости, о термообработке; о допусках «свободных» размеров и другие технические требования.
На листе формата А1 представляется технологический маршрут изготовления деталей для одного из типов производства: единичного, мелкосерийного, серийного, крупносерийного или массового.
Технологический маршрут должен содержать нумерацию и наименование всех основных и вспомогательных технологических операций. Все основные операции следует представить в виде операционных эскизов, которые должны быть оформлены на каждый установ данной операции.
На операционных эскизах условными знаками должны быть показаны технологические базы и силы зажима. Места обработки необходимо выделить более жирными линиями (возможно выделение цветом). Все параметры геометрии детали (окончательные или промежуточные), возникающие на данной операции, необходимо представить на операционных эскизах с допусками и предельными отклонениями.
Графическая часть курсовых работ, посвященных подготовке сборочных производств, может быть представлена, кроме сборочного чертежа изделия, технологической схемой сборки и маршрутной технологией сборки, выполненной в форме операционных эскизов собираемых соединений и узлов изделия.
В пояснительной записке необходимо представить следующие разделы:
Название темы и номер изделия на титульном листе должны совпадать с аналогичными данными задания кафедры. Титульный лист должен быть оформлен и подписан по образцу, утвержденному кафедрой.
Оглавление оформляется обычным образом с перечислением всех разделов и подразделов (без применения знаков §) и соответствующих им страниц пояснительной записки.
Во введении сначала дается краткая характеристика области, в которой используется заданное изделие, задачи, решенные в ходе выполнения курсовой работы, а также принятые допущения и другие необходимые пояснения, облегчающие чтение пояснительной записки.
Размер введения – не более 1–й страницы.
Здесь необходимо кратко описать служебное назначение и существующую конструкцию, назначить основные параметры технической характеристики, обосновать необходимые нормы точности сборки и выбрать соответствующий тип производства заданного изделия.
В этом разделе необходимо четко сформулировать недостатки, которые существуют в заданной конструкции изделия, и мероприятия по их устранению. Для сравнения и объективной оценки предлагаемых мероприятий здесь полезно привести численные значения некоторых показателей технологичности, таких, например, как коэффициент унификации, стандартизации, взаимозаменяемости, точности и др.
Здесь на основе назначенных ранее норм точности сборки изделия должны быть четко сформулированы задачи, которые решаются при помощи размерных цепей. По всем цепям должны быть даны краткие пояснения, приведены все расчеты с необходимыми проверками и представлены сводные результаты расчета. Последние необходимо представить в виде общей таблицы, которая должна быть помещена на сборочном чертеже изделия и в пояснительной записке.
В этом разделе дается краткое обоснование и описание предлагаемого маршрута изготовления детали или сборки изделия. Здесь же указываются методы, которые гарантируют автоматическое обеспечение основных параметров точности детали. Если при изготовлении детали некоторые ее размеры заменяются технологическими, то даются соответствующие обоснования, пояснения и расчеты.
В конце раздела даются краткие пояснения по схеме сборки изделия.
В этом последнем разделе на 2…3 самых точных размера детали, которые по маршруту изготовления возникают окончательно в результате выполнения нескольких технологических операций, необходимо привести схемы их получения через промежуточные (межоперационные) размеры, припуски и допуски. Дать по ним необходимые пояснения и расчеты.
В заключении формулируются главные выводы, показывающие достигнутый уровень решения основных задач курсовой работы. Объем заключения составляет обычно не более 1-й страницы.
В список включается только та литература, которая действительно была использована автором курсовой работы. Оформляется список с учетом рекомендаций [9].
Если пояснительная записка печатается на принтере, то гарнитура Times, размер шрифта не менее 14–ти пунктов. Текст печатается на листах писчей бумаги формата А4 через полуторный интервал.
Стиль изложения должен быть академическим, без риторических вопросов, многоточий, обращений к читателю и лирических отступлений. Речь должна идти от третьего лица. Не следует писать, например, так: «Я получил… или я предлагаю…» и т. д. Необходимо писать: «Были получены следующие результаты…» и т. п.
Заголовки таблиц, схем допускается печатать через одинарный интервал. Текст печатается на одной стороне листа и имеет поля следующих размеров:
Абзацный отступ равен – 1,25 см. Разделы, подразделы основной части пояснительной записки должны иметь заголовки. Пункты, как правило, заголовков не имеют. Заголовки должны четко и кратко отражать содержание разделов, подразделов. Заголовки следует печатать с прописной буквы после номера раздела, подраздела. Точка в конце заголовка не ставится. Переносы слов в заголовках не допускаются. Текст печатается строчными буквами. Заглавными буквами печатаются аббревиатуры. Математические формулы должны быть набраны в Microsoft Equation.
Нумерация разделов и подразделов выполняется арабскими цифрами, которые отделяются от названия точкой. Номер подраздела включает номер раздела и порядковый номер подраздела, разделенные точкой. Например: 1.1, 1.2, 1.3 и т. д.
Каждый новый раздел начинается с новой страницы. Страницы нумеруются от титульного листа и до последнего, цифра 1 на титульном листе не ставится. Порядковый номер печатается в центре нижней части поля страницы без каких-либо дополнительных знаков (тире, точка) [9].
Задание, оформленное на специальном бланке кафедры, подвешивается последним документом в разделе «Приложения».
Пояснительная записка должна быть заключена в папку для деловых бумаг.
Качество любой работы, в первую очередь, зависит от ритмичности и последовательности ее выполнения. Поэтому, после получения задания, не дожидаясь соответствующих лекционных разъяснений, целесообразно сразу приступить к выполнению работы. Для облегчения самостоятельной работы студентов ниже приведены некоторые рекомендации. Они посвящены наиболее сложным этапам работы и нацелены на обязательное использование студентами рекомендуемой литературы, ссылки на которую сделаны обычным способом.
На установочной консультации совместно с преподавателем необходимо четко установить и сформировать все необходимые исходные данные. К ним относятся: служебное назначение, условия технического обслуживания и ремонта изделия; основные параметры технической характеристики; нормы точности сборки и тип производства изделия.
На многие изделия машиностроения основные технические характеристики и нормы точности их сборки приведены в соответствующих государственных стандартах. Например, для зубчатых редукторов общемашиностроительного применения (согласно ГОСТ Р 50891–96. Редукторы общемашиностроительного применения. Общие технические условия.) рекомендуются следующие технические характеристики:
1. Номинальное передаточное число, Uн;
2. Фактическое передаточное число, Uф;
3. Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Н·м;
4. Номинальная радиальная консольная нагрузка на тихоходном валу, Н;
5. Номинальная частота вращения быстроходного вала, об/мин;
6. КПД, ;
7. Объем заливаемого масла, л.
Согласно этому стандарту в редукторах (категория точности 2) с цилиндрическими зубчатыми передачами, работающими при окружных скоростях до 5 м/с, по ГОСТ 1643-81 рекомендуется степень точности СТ 10-9-7-В. Такие же четкие рекомендации в нем даны и по нормам точности для конических и червячных передач редукторов.
Если в изделии используются подшипники качения регулируемых типов, например, конические роликовые, то нормы точности их монтажа можно назначить по рекомендациям справочника [1], с. 159…185.
Изучив служебное назначение и условия эксплуатации изделия, можно воспользоваться известными методами проектирования машиностроительных конструкций и на их основе попытаться найти и предложить новые конструктивные решения.
Метод совмещения функций позволяет существенно уменьшить количество деталей и упростить конструкцию некоторых машин и механизмов.
Классическим примером являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС). В них, как известно, маховики, устанавливаемые на концах коленчатых валов, являются одновременно и приводными зубчатыми колесами, входящими в зацепление с ведущими шестернями пусковых устройств двигателей. Точно также во всех эксцентриковых кузнечнопрессовых машинах маховики обычно являются одновременно и приводными шкивами клиноременных передач.
Метод инверсии состоит в том, что необходимую степень подвижности узла, например, можно перенести с одного соединения на другое. Типичным примером здесь также могут служить ДВС, в некоторых из которых необходимая степень свободы шатунов обеспечивается подвижным соединением их с поршневыми пальцами, а в других (например, во всех ДВС автомобилей «Жигули») – подвижными соединениями поршневых пальцев с отверстиями в бобышках поршней.
Метод совмещения симметрий. Сущность метода состоит в том, что любое изделие только тогда эффективно работает, когда его симметрия соответствует симметрии выполняемой им функции. Это требование очень актуально, например, для редукторов общемашиностроительного применения. Они выпускаются на неизвестного заранее потребителя и поэтому могут попасть в машины и механизмы с реверсивным или односторонним режимами вращения. При этом, если редуктор, попавший в привод с реверсивным режимом вращения, работает обеими сторонами зубьев, то редуктор, установленный в привод с односторонним вращением, работает только одними сторонами зубьев. Поэтому внешняя геометрия любого редуктора общего назначения должна иметь симметрию поворотной оси второго порядка. Это означает, что редуктор должен иметь не только двухконцевые входные и выходные валы, но и соответствующие установочные и крепежные элементы, обеспечивающие возможность его переустановки.
Полезные рекомендации по совершенствованию изделий можно найти в конструкторских справочниках [7, 8, 10-12].
На основе назначенных норм точности и предлагаемых мероприятий по модернизации конструкции окончательно формулируются технические требования, предъявляемые к изделию.
Например, для одноступенчатого цилиндрического редуктора типа 1ЦУ-160, быстроходный и тихоходный валы которого установлены на конических роликовых подшипниках и оснащены цилиндрическими концами, общие технические требования, включая и нормы точности, будут следующими:
1. * Размеры для справок.
2. Редуктор должен соотвествовать требованиям ГОСТ Р 50891-96. Категория точности 2.
3. После сборки проверить вручную плавность вращения валов. Заедание, скрежет, скрип и другие дефекты не допускаются.
4. В цилиндрической зубчатой передаче согласно СТ 10-9-7-В по ГОСТ 1643-81 обеспечить:
4.1 Межосевое расстояние (aw=160) в пределах fa (± ) (цепь А);
4.2 Межосевой угол по параллельности осей в пределах fх/bw (± ) (цепь );
4.3 Межосевой угол по перекосу осей в пределах fу/bw (цепь β);
5. В подшипниках быстроходного и тихоходного валов обеспечить осевую игру в пределах 0,05…0,1 мм и 0,1…0,15 мм соответственно. Величины зазоров обеспечить подрезкой колец-компенсаторов (цепи Б и В).
6. Обеспечить выступание упорных буртиков на концах валов относительно крышек не менее 1 мм (цепи Г и Д).
7. Стык корпуса и крышки уплотнить герметиком «УНИГЕРМ–1» ТУ 6-01-2-345-73.
Таким образом, в данном изделии существует не менее семи различных цепей, которые необходимо выявить, изобразить на сборочном чертеже редуктора и рассчитать согласно принятым методам сборки.
При этом цепи А, и β могут быть объективно обеспечены только методом неполной взаимозаменяемости. Что касается цепей Б и В, то они должны быть обеспечены при сборке методом пригонки, а цепи Г и Д – методами полной или неполной взаимозаменяемости.
Более подробные рекомендации по расчету размерных цепей приведены в справочниках [4, 6] и ниже, в «Приложении А».
При оформлении рабочих чертежей на детали изделия могут быть полезными рекомендации, приведенные в учебном пособии [2]. Наконец, общие требования к оформлению работы можно найти на стендах и в учебно-наглядных пособиях кафедры.
1. Бейзельман, Р. Д., Цыпкин Б. В., Перель Л. Я. Подшипники качения: справочник. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1975. – 572 с.
2. Блинов, Н. К. Размерные связи поверхностей деталей машин: учеб. пособие. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. – 20 с.
3. Допуски и посадки: справочник: в 2-х ч. / под ред. В. Д. Мягкова. – Л.: Машиностроение, 1982. – Ч. 1. – 543 с.
4. Допуски и посадки: справочник: в 2-х ч. / под ред. В. Д. Мягкова. – Л.: Машиностроение, 1982. – Ч. 2. – 448 с.
5. Допуски и посадки: справочник : в 2 ч. / ред. совет: М. А. Палей и др. – СПб.: Политехника, 2001. – Ч. 1 / под ред. М. А. Палей, А. Б. Романова, В. А. Брагинского. – 576 с.
6. Допуски и посадки: справочник : в 2 ч. / ред. совет: М. А. Палей и др. – СПб.: Политехника, 2001. – Ч. 2 / под ред. М. А. Палей, А. Б. Романова, В. А. Брагинского. – 608 с.
7. Основы конструирования: справочно–методическое пособие: в 2 т. / под ред. П. И. Орлова, П. Н. Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. – Т. 1. – 560 с.
8. Основы конструирования: справочно–методическое пособие: в 2 т. / под ред. П. И. Орлова, П. Н. Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. – Т. 2. – 544 с.
9. Сивцев, Н. С. Требования нормоконтроля в курсовом и дипломном проектировании по направлению 151000 Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств: учебно-методическое пособие. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2006. – 80 с.
10. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / под ред. В. И. Анурьева. – М.: Машиностроение, 1992. – Т. 1. – 816 с.
11. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / под ред. В. И. Анурьева. – М.: Машиностроение, 1992. – Т. 2. – 784 с.
12. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / под ред. В. И. Анурьева. – М.: Машиностроение, 1992. – Т. 3. – 720 с.
13. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1. – 665 с.
14. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 2. – 496 с.
(справочное)
Пример выполнения пояснительной записки к курсовой работе
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет»
Факультет «Современные технологии и автомобили»
Кафедра «Технология роботизированного производства»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по курсу ОТМ на тему:
«Основы технологической подготовки механосборочного производства изделия «Редуктор 02.020»
Выполнил:
студент гр. 1016 Булдакова А.В.
Проверил:
к.т.н., доцент кафедры ТРП Блинов Н.К.
Ижевск 2006
Оглавление
Введение….…………………………………………………………….. …..21
1 Общая часть……………………………………………………………....22
1.1 Служебное назначение, техническая характеристика
и описание объекта производства………………………………………....22
1.2 Объем выпуска и обоснование типа производства………….……….23
1.3 Основные исходные данные…………………………………………...23
2 Конструкторская часть…………………………………………………...24
2.1 Мероприятия по отработке изделия на технологичность
и краткое описание предлагаемой конструкции………………………….24
2.2 Размерный анализ изделия……………………………………………..25
3 Технологическая часть…………………………………………………...35
3.1 Технология изготовления детали……………………………………...35
3.2 Расчет межоперационных размеров, допусков и припусков………...37
3.3 Краткие пояснения к технологической схеме сборки………………..38
Заключение………………………………………………………………….40
Список литературы…………………………………………………………41
Введение
Данная курсовая работа посвящена решению основных конструкторско-технологических задач, связанных с технологической подготовкой механосборочного производства изделия «Редуктор 02.020».
В соответствии с техническим заданием в курсовой работе решены следующие задачи:
– на основе изучения служебного назначения составлена техническая характеристика, сформулированы технические требования и назначены необходимые нормы точности изделия;
– в существующую конструкцию редуктора внесены некоторые изменения по улучшению технологичности изделия;
– разработан сборочный чертеж предлагаемой конструкции изделия;
– выполнен размерный анализ предлагаемой конструкции (тихоходной ступени) и на его основе разработан рабочий чертеж заданной детали изделия «Вал тихоходный»;
– разработан технологический процесс изготовления указанной детали для условий серийного производства;
– разработана схема сборки новой конструкции редуктора.
1 Общая часть
1.1 Служебное назначение, техническая характеристика и описание объекта производства
Согласно заданию 02.020 представлен технический проект соосного цилиндрического двухступенчатого редуктора. Данное изделие относится к редукторной технике общемашиностроительного применения и предназначено для уменьшения угловой скорости при передаче вращения от двигателя к рабочим органам машины. Редуктор представляет собой две зубчатые цилиндрические передачи, вмонтированные в корпус 1 (номера позиции здесь и далее по исходному сборочному чертежу). Вращение с вала электродвигателя передается клиновым ремнем на шкив 8, который закреплен на быстроходном валу-шестерне 11 шпонкой 26. С вала-шестерни 11 вращение передается через зубчатое колесо 3 на промежуточный вал-шестерню 2, а с него – через зубчатое колесо 16 на тихоходный вал 18. На конце вала 18 установлена звездочка 17, которая передает вращение рабочему органу машины.
Опорами валов служат шарикоподшипники 30, 31, 32. Манжеты 33, 34 предохраняют редуктор от попадания пыли и вытекания масла. Масло в редуктор заливается через верхнее отверстие в корпусе, закрываемое пробкой 13. Отработанное масло сливается через нижнее отверстие в корпусе, закрываемое пробкой 4. В основании корпуса имеются четыре отверстия для крепления редуктора к станине машины.
Согласно межосевому расстоянию (aw=50 мм) первой и второй ступеней и размерам концевых участков валов данный редуктор имеет следующую техническую характеристику:
1. Номинальное передаточное число, Uн – 6,3
2. Фактическое передаточное число, Uф – 6,41
3. Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Н·м – 100
4. Номинальная радиальная консольная нагрузка
на тихоходном валу, Н – 2500
5. Номинальная частота вращения
быстроходного вала, об/мин – 1500
6. Коэффициент полезного действия, – 0,97
7. Объем заливаемого масла, л – 0,6
Согласно ГОСТ Р 50891–96 в редукторах (категория точности 2) с цилиндрическими зубчатыми передачами, работающими при окружных скоростях до 5 м/с, по ГОСТ 1643–81 рекомендуется степень точности СТ 10–9–7–В. Исходя из этого, при монтаже зубчатой передачи (тихоходная ступень) необходимо обеспечить:
1. Межосевое расстояние (aw=50 мм) в пределах ±fa (±0,06);
2. Межосевой угол (0º) по параллельности осей в пределах ±fх (±0,011/bw);
3. Межосевой угол (0º) по перекосу осей в пределах ±fу (±0,0056/bw);
где bw – ширина зубчатого венца колеса тихоходной ступени.
1.2 Объем выпуска и обоснование типа производства
Как было указано выше, рассматриваемое в курсовой работе изделие относится к редукторной технике общемашиностроительного применения и используется в различных подъемно–транспортных и грузовых механизмах. Но данный редуктор не является изделием массового спроса. Поэтому, обычно такие изделия выпускают путем организации серийных производств.
1.3 Основные исходные данные
С учетом вышеизложенного, к исходным данным для курсовой работы относятся базовый чертеж редуктора, его техническая характеристика, а также выбранный объем и условия производства (серийное производство). Редуктор работает при температуре окружающего воздуха 50 С, но внутренний тепловой режим не отличается большими тепловыделениями. Поэтому никаких особых требований к его сборке не предъявляется.
2 Конструкторская часть
2.1 Мероприятия по отработке изделия на технологичность и краткое описание предлагаемой конструкции
Согласно сборочному чертежу в исходной конструкции изделия выявлены некоторые недостатки и предложены мероприятия по их устранению.
Наиболее существенным недостатком исходной конструкции является повышенная трудность сборки, связанная с геометрией корпуса и его вертикальным разъемом. В предлагаемом варианте редуктора для обеспечения удобства сборки была изменена геометрия корпуса 1(здесь и далее номера позиций по сборочному чертежу предлагаемой конструкции редуктора). Разъем корпуса выполнен по осям валов 3, 5. При таком исполнении изделия некоторые элементы стали излишними, например втулка.
В новой конструкции установлены закладные крышки 8 и 10, которые не требуют крепления к корпусу резьбовыми деталями. Кроме того, с целью унификации шарикоподшипники разных типоразмеров (200 ГОСТ 8338-75 и 202 ГОСТ 8338-75) заменены на два одинаковых подшипника (7000103 ГОСТ 8338-75).
В базовой конструкции не предусмотрена осевая фиксация манжет. Для устранения данного недостатка в предлагаемом варианте на валах 3, 5 установлены упорные пружинные кольца 19, 20 [4].
Устаревшие средства для герметизации крышек (прокладки), используемые в исходной конструкции, заменены жидким герметиком.
Наконец, в новом варианте исполнения редуктора тихоходная зубчатая пара выполнена узковенцовой bw=26 мм.
Все вышеизложенные изменения позволили уменьшить осевые габариты редуктора и разбить конструкцию на отдельные модули: валы в сборе, крышки в сборе собираются отдельно, а затем устанавливаются в корпус.
2.2 Размерный анализ изделия
На сборочном чертеже предлагаемой конструкции редуктора показаны основные размерные цепи этого изделия. В технических требованиях сборочного чертежа четко сформулированы пять пунктов, выполнение которых при сборке этого узла может быть гарантировано путем расчета соответствующих размерных цепей.
Согласно СТ 10–9–7–В ГОСТ 1643–81 при монтаже цилиндрических зубчатых передач (m 1 мм) необходимо обеспечить три параметра точности:
1. Межосевое расстояние (aw=50 мм) в пределах ±fa (±0,06);
2. Межосевой угол (0º) по параллельности осей в пределах ±fх (±0,011/26);
3. Межосевой угол (0º) по перекосу осей в пределах ±fу (±0,0056/26);
Эти параметры являются замыкающими звеньями соответствующих размерных цепей А, α, и β. Таким образом, при модуле m=1,5 мм, передаточном числе Uн=6,3, межосевом расстоянии aw=50 мм и ширине зубчатого колеса bw=26 мм они имеют следующие значения:
АΣ=50fa (0,06) [3], табл. 5.39;
αΣ=0º±fх/bw (0,011/26);
βΣ=0º±fу/bw (0,0056/26).
Все эти параметры объективно можно обеспечить только методом неполной взаимозаменяемости (МНВ). Поэтому расчет соответствующих цепей производят вероятностным методом [1, 3].
Цепь А определяет отклонение межосевого расстояния (МОР) цилиндрической зубчатой передачи.
В состав данной цепи входят следующие звенья:
А1=0Fr/2 (0,05) – MOP делительной поверхности вала–шестерни 31 и его подшипниковых шеек 15k6; отклонения этого звена обусловлены радиальным биением зубчатого венца вала-шестерни, где Fr=0,1 – допуск радиального биения (3, табл. 5.7);
А2=0(Ri+Ra)/2 (0,015) – MOP подшипниковых шеек вала–шестерни 15k6 и подшипниковых расточек корпуса ØØ35Js7; отклонения этого звена обусловлены радиальными биениями дорожек качения внутренних и наружных колец подшипников, где Ri=0,010, Ra=0,020 – допуски радиальных биений дорожек качения (3, табл. 4.82; 4.83);
А3=50JT9/2 (0,031) – MOP подшипниковых расточек корпуса ØØ35Js7 и ØØ47Js7, где JT9/2 – по рекомендациям ([3], с.364) и ([2], табл. 1.8);
А4=0(Ri+Ra)/2 (0,0165) – MOP подшипниковых шеек тихоходного вала и подшипниковых расточек корпуса ØØ47Js7; отклонения этого звена (как и у А2) обусловлены радиальными биениями подшипников тихоходного вала, где Ri=0,013, Ra=0,020 – допуски радиальных биений дорожек качения (3, табл. 4.82; 4.83);
А5=0Т/2 (0,0125) – МОР посадочной поверхности Ø22r6 и подшипниковых шеек ØØ20k6 тихоходного вала; отклонения этого звена обусловлены несоосностью поверхности Ø22r6 относительно подшипниковых шеек вала, где Т=0,025 – допуск соосности поверхности Ø22r6 ([2], табл. 2.40);
А6=0Fr/2 (0,05) – МОР делительной поверхности зубчатого колеса и его посадочного отверстия Ø22Н7; отклонения этого звена обусловлены радиальным биением зубчатого венца колеса, где Fr=0,1 – допуск радиального биения ([3], табл. 5.7).
Проверим номинальные размеры звеньев по формуле:
А=i Ai, (1)
где i – передаточное отношение звена.
А=50–(0+0+0+0+0)=50 мм.
Поскольку средние отклонения всех звеньев цепи равны нулю, среднее отклонение замыкающего звена также будет равно нулю.
Найдем вероятностную погрешность на замыкающем звене по формуле:
, (2)
где t – коэффициент, зависящий от процента риска ([3], табл. 3.8.);
Ti – допуск составляющего звена цепи, мм;
i – коэффициент относительного рассеяния.
В данной цепи имеем i=1. Кроме того, примем t=3 (p=0,27%); i=1/3 (закон Гаусса).
После подстановки всех известных значений получаем:
мм.
Так как >TΣ, оценим процент риска с учетом формулы (2):
.
По табл. 3.8 [3] находим процент риска р≈3%. Это значение приемлемо при производстве обычной редукторной техники. Межосевое расстояние в цилиндрической передаче выдерживается.
Цепи и определяют соответственно отклонения от параллельности и перекос осей делительных поверхностей зубчатых колес тихоходной пары.
В состав данных цепей входят следующие звенья:
1=1=0F/bw (0,011/38) – межосевой угол (МОУ) делительной поверхности зубчатого венца вала–шестерни и его подшипниковых шеек; отклонения этих звеньев обусловлены погрешностью направления зуба вала–шестерни 4, где F=0,011 – допуск направления зуба ([3], табл. 5.10); bw=38 – ширина зубчатого венца вала–шестерни 4;
2=2=0(Ri+Ra)/l2 (0,03/100) – MOУ подшипниковых шеек вала-шестерни 15k6 и подшипниковых расточек корпуса ØØ35Js7; отклонения обусловлены радиальными биениями внутренних и наружных колец подшипников, где Ri=0,010, Ra=0,020 – допуски радиальных биений дорожек качения (3, табл. 4.82; 4.83); l2 – расстояние между центрами подшипников 23;
3=0(Т/l3); 3=0(Т/l3) – проекции МОУ подшипниковых расточек корпуса соответственно на параллельную и перпендикулярную осям валов плоскости; Т– допуск параллельности (перекоса) осей расточек корпуса, l3=120 – ширина корпуса;
4=4=0(Ri+Ra)/l4 (0,033/50) – MOУ подшипниковых шеек тихоходного вала 20k6 и подшипниковых расточек корпуса 47Js7; отклонения этих звеньев обусловлены (как и у 2=2) радиальными биениями подшипников тихоходного вала, где Ri=0,013, Ra=0,020 – допуски радиальных биений дорожек качения (3, табл. 4.82; 4.83); l4 – расстояние между центрами подшипников 25;
5=5=0(Т/2)/l5 (0,0125/32) – MOУ поверхности Ø22r6 и подшипниковых шеек тихоходного вала 20k6; отклонения этих звеньев обусловлены несоосностью поверхности Ø22r6 относительно подшипниковых шеек 20k6, где Т=0,025 – допуск соосности поверхности Ø22r6 ([2], табл. 2.40); l5 – длина посадочной поверхности Ø22r6 вала 3;
6=6=0F/bw (0,011/26) – МОУ делительной поверхности зубчатого венца вала 3 и его посадочного отверстия Ø22Н7; отклонения этих звеньев обусловлены погрешностью направления зуба зубчатого колеса, где F=0,011 – допуск направления зуба колеса 6 ([3], табл. 5.10);
В этих цепях у всех звеньев i=0 и i=0, поэтому равенство номиналов выполняется автоматически. Также автоматически выполняется равенство средних отклонений, так как в обеих цепях у всех звеньев ci=0.
По рекомендациям [3], с.364 найдем допуски на звенья 3 и 3.
, (3)
где Т3 –параллельность осей передачи, мм.
мм.
Аналогично по формуле (3) находим допуск на перекос осей:
мм.
После округления окончательно назначаем стандартные допуски по табл. 2.28 [2]:
3=00,04/120;
3=00,016/120.
Находим передаточные отношения 1 составляющих звеньев по формуле:
. (4)
Получаем следующие передаточные отношения:
;
;
;
;
;
.
В этих цепях все звенья можно считать увеличивающими звеньями, так как отклонения углов являются симметричными.
По формуле (2) находим вероятностную погрешность замыкающих звеньев и :
=0,06/26 мм/мм.
Поскольку >TΣ, оценим процент риска.
.
По табл. 3.8 [3] находим процент риска р≈32%.
Аналогично, найдем ожидаемую величину перекоса осей передачи:
=0,055/26 мм/мм.
Поскольку >TΣ, оценим процент риска.
.
По табл. 3.8 [3] находим процент риска р≈32%. Это показывает, что перекосы и параллельность осей зубчатых передач выдержать в заданных допусках при производстве обычной редукторной техники практически невозможно.
Цепь Б обеспечивает выполнение пункта 5 технических требований сборочного чертежа. Учитывая, что данная цепь содержит более пяти звеньев, применим МНВ. Замыкающим звеном в этой цепи является сборочный зазор между крышкой 8 и подшипником 25, обозначенный Б. Согласно условию сборки имеем: Б0. Поэтому, Б=0, нижнее отклонение замыкающего звена J =0.
По сборочному чертежу, а также учитывая виды размеров, назначим на них номинальные размеры и предельные отклонения.
Б1=Б4=14-0,12 – ширина подшипников 25 № 204;
Б2=4h12(-0,12) – длина ступеньки вала 3;
Б3=33h11(-0,16) – ширина ступицы колеса 6;
Б5=70h12(-0,3) – размер, принадлежащий корпусу 1;
Б6=5h11(-0,075) – размер, принадлежащий крышке 8.
Проверим номинальные размеры звеньев по формуле (1):
Б=70-(14+4+33+14+5)=0.
Размеры назначены верно.
По формуле (2) найдем вероятностную погрешность замыкающего звена:
мм.
Найдем нижнее отклонение замыкающего звена по формуле:
, (5)
где сΣ – середина поля допуска замыкающего звена, мм.
Середина поля допуска замыкающего звена определяется по формуле:
, (6)
где – сумма середин допусков увеличивающих звеньев цепи, мм;
– сумма середин допусков уменьшающих звеньев цепи, мм.
мм.
мм.
По условию задачи J =0. Чтобы добиться необходимого условия, нужно произвести корректировку предельных отклонений у одного из звеньев. В качестве такого звена примем размер Б2.
Используя формулу (5), получаем:
,
мм.
Вычислим новые предельные отклонения звена Б2 по следующим формулам:
, (7)
где – верхнее отклонение i–го звена.
, (8)
где – нижнее отклонение i–го звена.
мм.
мм.
.
Найдем верхнее отклонение замыкающего звена по формуле:
, (9)
мм.
Проверим правильность решения цепи по формуле:
, (10)
мм.
Замыкающее звено: Б=0+0,4.
Цепь В обеспечивает выполнение пункта 6 технических требований сборочного чертежа. Данную цепь рассчитываем аналогично цепи Б.
Замыкающим звеном в данной цепи является выступание буртика вала 3 относительно крышки 8, обозначенное В. По условию сборки имеем: В1. Следовательно, В=1, J =0.
Согласно сборочному чертежу, а также, учитывая виды размеров, назначим на них номинальные размеры и предельные отклонения.
В1 =11JT12/2(0,09) – размер, принадлежащий крышке 8.
В2=70h12(-0,3) – размер, принадлежащий корпусу 1;
В3=14-0,12 – ширина подшипника 25 № 204;
В4=33h11(-0,16) – ширина ступицы колеса 6;
В5=35h11(-0,16) – размер, принадлежащий валу 3.
Проверим номинальные размеры звеньев по формуле (1):
В=35+33+14-70-11=1.
Размеры назначены верно.
По формуле (2) находим вероятностную погрешность замыкающего звена:
мм.
Найдем нижнее отклонение замыкающего звена по формуле (5):
мм.
По условию задачи J=0. Чтобы добиться необходимого условия, нужно произвести корректировку предельных отклонений у одного из звеньев. В качестве такого звена примем размер В5.
Используя формулу (5), получаем:
,
мм.
По формулам (7), (8) определяем новые предельные отклонения звена В5:
мм.
мм.
.
Найдем верхнее отклонение замыкающего звена по формуле (9):
мм.
Проверим правильность решения цепи по формуле (10):
мм.
Замыкающее звено: ВΣ=0+0,43.
Результаты размерного анализа заносим в сводную таблицу 1:
Таблица 1 – Результаты размерного анализа
|
Цепь А |
МНВ |
Цепь α |
МНВ |
Цепь β |
МНВ |
Цепь Б |
МНВ |
Цепь В |
МНВ |
|
А1 |
α1 |
β1 |
Б1 |
14-0,12 |
В1 |
||||
|
А2 |
α2 |
β2 |
Б2 |
В2 |
70h12(-0,3) |
||||
|
А3 |
α3 |
β3 |
Б3 |
33h11(-0,16) |
В3 |
14-0,12 |
|||
|
А4 |
α4 |
β4 |
Б4 |
14-0,12 |
В4 |
33h11(-0,16) |
|||
|
А5 |
α5 |
β5 |
Б5 |
70h12(-0,3) |
В5 |
||||
|
А6 |
α6 |
β6 |
Б6 |
5h11(-0,075) |
ВΣ |
1+0,43 |
|||
|
АΣ |
50±fa(±0,06) |
αΣ |
βΣ |
БΣ |
0+0,4 |
3 Технологическая часть
3.1 Технология изготовления детали
Технологический маршрут изготовления тихоходного вала 3 разработан для среднесерийного производства. Так как нет больших перепадов диаметров ступеней вала, для изготовления заготовок используется круглый сортовой прокат Ø26 мм ГОСТ 2590–71. Диаметр заготовки выбран согласно рекомендациям (5, стр. 584).
Для изготовления вала применяются следующие станки: пресс, фрезерно–центровальный, токарный с ЧПУ, круглошлифовальный, шпоночно–фрезерный.
На первой операции выполняется правка прутка. Затем его отрезают и подвергают термообработке (нормализации). После этого подготавливают чистовые базы: обрабатывают торцы и центровые отверстия на фрезерно–центровальном станке, которые в дальнейшем будут использованы как технологические базы. Используя метод единства баз, вал обрабатывается с базированием на центры на операциях 025, 030, 035, 040. Кроме того, на токарных операциях с ЧПУ 025 и 030 использован метод совместного получения размеров.
После токарной операции 030 выполняется круглошлифовальная операция 035, на которой обрабатываются наиболее ответственные поверхности вала (основные и вспомогательные базы). На операции 045, следующей после круглошлифовальной, при обработке шпоночных пазов используется метод совмещения баз, то есть в качестве технологических баз детали используются ее конструкторские базы.
При реализации данного маршрута обработки вала для того, чтобы получить все размеры вала согласно рабочему чертежу, необходимо выполнить размерный анализ.
Необходимо решить технологическую размерную цепь для того, чтобы назначить отклонения на размер 63, получаемый на токарной операции 025 (рис. 1).
Рисунок 1 – Схема технологической размерной цепи для операции 025
В соответствии с требованиями чертежа на размер 63 необходимо так назначить отклонения, чтобы на операции 030 (токарная с ЧПУ) был выдержан размер 28JT15/2(0,42). Решим размерную цепь методом полной взаимозаменяемости. Замыкающим звеном в рассматриваемой цепи является размер 28JT15/2(0,42).
Допуск замыкающего звена можно определить по формуле:
, (11)
где ТΣ – допуск замыкающего звена, мм.
С учетом зависимости (11), получаем:
мм.
Допуск соответствует 9-му квалитету.
Определим нижнее и верхнее отклонения увеличивающего звена цепи, используя формулы (12) и (13):
, (12)
где Σ – сумма верхних отклонений увеличивающих звеньев, мм;
Σ – сумма нижних отклонений уменьшающих звеньев, мм.
, (13)
где Σ – сумма нижних отклонений увеличивающих звеньев цепи, мм;
Σ – сумма верхних отклонений уменьшающих звеньев, мм.
мм.
мм.
Выполним проверку правильности решения цепи по формуле (11):
Окончательно назначаем размер 63. Его и указываем на операции 025 в маршруте изготовления вала.
3.2 Расчет межоперационных размеров, допусков и припусков
Рациональные по величине припуски являются надежной основой для наиболее экономичной обработки детали. Во–первых они должны быть минимально необходимыми, а, во–вторых они должны быть достаточными, чтобы надежно компенсировать все технологические погрешности. Существует два способа назначения припусков: расчетно–аналитический и табличный.
В данном случае воспользуемся табличным способом и согласно рекомендациям (5, стр. 603) назначим припуски на три самых точных размера.
Согласно маршруту изготовления тихоходного вала, Ø18k6, Ø20k6, Ø22r6–размеры, получаемые после шлифования. Необходимо определить размеры, полученные на токарных операциях 025 и 030. Для определения межоперационных припусков покажем схемы расположения полей допусков (рис. 2).
Рисунок 2 – Схемы расположения полей допусков при определении межоперационных припусков
По рисунку 2 видно, чтобы определить припуск на размер, необходимо к номинальному размеру прибавить нижнее отклонение окончательного размера, его допуск, минимальную величину припуска и допуск на искомый размер, назначенный по определенному квалитету.
Например, размер Ø18,47 получен следующим образом:
Ø18+0,011+0,35+0,11=Ø18,47 мм.
Таким образом, Ø18,47h11, Ø20,55h11, Ø22,57h11–размеры, полученные на токарных операциях. Данные размеры указываем в технологическом маршруте изготовления тихоходного вала на токарных операциях с ЧПУ 025 и 030.
3.3 Краткие пояснения к технологической схеме сборки
Технологическая схема сборки – это графическое изображение в виде условных обозначений последовательности сборки изделия или его составной части.
В графической части данной курсовой работы представлена схема сборки новой конструкции редуктора.
Сборка изделия производится на конвейере. Сначала собираются отдельные модули, входящие в изделие, например, вал тихоходный в сборе, промежуточный вал в сборе, крышка в сборе и т. д., а затем эти модули последовательно устанавливаются в основание корпуса в сборе. После сборки всех подузлов редуктора, на основание корпуса устанавливается крышка в сборе и фиксируется с помощью крепежных деталей: штифтов и болтов. Собранное изделие подвергается контролю: производится взвешивание и внешний осмотр.
Заключение
Проведенный в ходе курсовой работы анализ редуктора показал, что исходное изделие не является технологичным. Предложен модернизированный вариант его исполнения. Основным недостатком исходной конструкции является повышенная трудность сборки. В предложенном варианте редуктора разъем корпуса выполнен по осям быстроходного и тихоходного валов, что облегчает сборку. Модернизированная конструкция позволяет разбить сборку на отдельные модули: валы в сборе собираются отдельно и затем устанавливаются в корпус. Более того, предлагаемая конструкция редуктора имеет меньшие осевые габариты.
Проведен размерный анализ, установлены требования к точности и другим показателям качества данного изделия.
Разработан рабочий чертеж детали «Вал тихоходный» и спроектирован технологический маршрут его изготовления для условий серийного производства. В целях достижения наибольшей точности для выполнения большинства операций обработки детали в качестве технологических баз используются центровые отверстия (принцип единства баз). При обработке шпоночных пазов в качестве технологических баз используются измерительные базы (принцип совмещения баз).
Наконец, для новой конструкции соосного двухступенчатого цилиндрического редуктора была составлена технологическая схема сборки, которая представлена на листе.
Список литературы
1. Блинов, Н. К. Размерные цепи зубчатых передач: учеб. пособие. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. – 21 с.
2. Допуски и посадки: справочник: в 2-х ч. / под ред. В. Д. Мягкова. – Л.: Машиностроение, 1982. – Ч. 1. – 543 с.
3. Допуски и посадки: справочник: в 2-х ч. / под ред. В. Д. Мягкова. – Л.: Машиностроение, 1982. – Ч. 2. – 448 с.
4. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов/ П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986.–416 с.
5. Панов, А. А. Обработка металлов резанием: справочник технолога / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм. – М.: Машиностроение, 1988. – 736 с.
6. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1. – 665 с.
(справочное)
Составители:
Блинов Николай Климентьевич
Булдакова Анна Владимировна
ОСНОВЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Методические указания к выполнению
курсовой работы по дисциплине
«Основы технологии машиностроения»