Технология изготовления и ремонта вал-шестерни

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..4

1  Технология изготовления……………………………………………………5

1.1   Анализ назначения  и технологичности детали ………………………..5

1.2   Выбор маршрута механической обработки…………………………….7

1.3   Расчет и назначение  припусков…………………………………………8

1.4   Расчет режимов  резания ……………………………………………….9

1.5   Выбор оборудования и уточнение режимов резания…………………25

2  Технология ремонта  изделия…………………………………………………27

2.1   Анализ возможных дефектов ………………………………………….27

2.2   Маршрут, оборудование и режимы восстановления…………………27

Заключение………………………………………………………………………29

Список используемых литературных источников…………………………….30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        РЦК-052.00.00.007 ПЗ

 

 

Введение

 

В данной курсовой работе необходимо разработать технологический процесс изготовления и ремонта вала-шестерни с учетом данных, представленных в задании.

Разработка оптимального технологического процесса изготовления и ремонта каждой конкретной детали может нести значительную экономическую выгоду в масштабах целого предприятия. Поэтому такое большое внимание уделяется созданию новых перспективных способов создания изделий.

Технический процесс ведет к  увеличению сложности проектируемых  объектов, повышению их качества, надежности и долговечности, требуя применения новых технологических решений, улучшения качества и сокращения сроков проектных работ. Достичь положительных результатов возможно лишь в случае использования современных средств САПР на всех этапах проектирования, а на этапе конструкторского проектирования заложены возможности использования прогрессивных технологических решений.

В связи с этим, повышаются требования, предъявляемые к конструктору, который  должен обладать широким кругозором в вопросах проектирования, производства и эксплуатации проектируемых объектов.

Целью курсовой работы является закрепление, углубление и обобщение полученных знаний, а так же приобретение практических навыков для разработки технологических процессов изготовления и ремонта деталей с использованием прогрессивных технологий и анализа технологических решений.

 

1 Технология изготовления

 

1.1 Анализ назначения и  технологичности детали

 

Вал-шестерня используется для передачи вращения. Он должен отвечать требованиям по прочности и сопротивлению усталостным напряжениям.

При производстве данной детали необходимо выполнять строгие технологические требования. Ответственной частью вала будут как внутренние, так и внешние поверхности, которые обладают достаточно малой шероховатостью. Деталь данного типа является  ответственной частью сборки и должна выполняться квалифицированными и ответственными рабочими.

Рабочий чертёж детали представлен  в графической части курсовой работы.

Химический состав Стали 45 приведен ниже по ГОСТ 1050-2005

углерод C - 0,40 ... 0,50 %;

кремний Si - 0,17 ... 0,37 %;

марганец Mn - 0,50 ... 0,80 %;

сера S - не более 0,045 %;

фосфор P - не более 0,045 %;

никель Ni - около 0,3 %;

хром Cr - около 0,3 %;

предел текучести s_т = 360 МПа;

предел прочности s_в = 610 МПа;

ударная вязкость a_н = 50 кДж/м²;

относительное удлинение при растяжении d₅ = 16 %;

относительное сужение при  растяжении y = 40 %;

твёрдость поверхности горячекатаного прутка HB 241;

твёрдость поверхности отожжённого  прутка HB 197;

стоимость одной тонны  проката Æ 10 ... 250 мм -  185 ... 136 $.

Рисунок 1.1 - Редуктор

Метод выполнения заготовки для детали определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Деталь изготавливается  из Стали 45  прокатом. В остальном  деталь достаточно технологична, допускает  применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. Поверхности вращения могут быть обработаны на многошпиндельных станках.                                                         

Выбор заготовки

Изготовление  любой детали начинается с заготовки, которая с помощью механической, пластической, термической, химической и (или) иной обработки доводится до формы, размеров и качества готовой детали, заданных конструктором.

Расчёт себестоимости  для конкретных способов получения  заготовок, предполагая, что чистовая механическая обработка для всех вариантов одинакова, можно осуществлять по следующим зависимостям:

заготовка из проката

,                       (1,1)

где m_пр - масса заготовки из проката, кг (m_пр = l m_1пр , где l - длина заготовки с шириной отрезного инструмента (1 ... 10 мм) в метрах; m_1пр - масса одного погонного метра проката данного профиля), m_пр =3,91 кг;

Ц_1пр - цена 1 кг проката , Ц_1пр=0, 18$;

B - минутная зарплата рабочих, производящих черновую механическую обработку заготовок (B » 0,02 ... 0,04 $/мин);

T_шк1 - штучно-калькуляционное время черновой обработки детали, которое ориентировочно определяется по формуле T_шкi = 0,01 l₀ k, мин,       где l₀ - длина обработки, мм; k - количество прох. инструмента T_шкi =3,5 мин;

q - накладные расходы механического цеха в % к основной зарплате (100 ... 200 %), q=2;

2) Отливка:

 

,$

 

где m_от - масса отливки, кг (на 5 ... 15 % больше массы готовой детали), m_от = 3,91 кг;

      Ц_1м - цена 1 кг жидкого металла, Ц_1м = 0,18 $;

      C_л - стоимость литейных работ (C_л = 0,008×m_от,$),

      q_л - накладные расходы литейного цеха, q_л =80%;

      C_мод - стоимость модели (C_мод = m_от , $), C_мод=3,91 $;

      n_мод - количество заготовок, изготавливаемых одной моделью, n_мод=10000;

      q - накладные расходы механического цеха в % к основной зарплате, q =150%

Из расчетов видно, что прокат является более выгодным методом получения заготовки.

 

2. Выбор маршрута механической обработки

 

Эскиз детали с указанием  обрабатываемых поверхностей представлении на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Вал-шестерня

 

 

 

 

Таблица 1.1 – Маршрут  обработки детали

№ операции	Наименование  операции и перехода	Оборудование
005	Фрезерно-центровальная 1 Фрезеровать торцы Ø60мм в размер L=198 мм; 2 Сверлить центровые отверстия Ø4мм, L=7.5мм;	Фрезерно-центровальный станок МР-73
01010	Токарная 1 Подрезать торец Ø60 мм, t=1,5 мм; 2 Обточить наружный диаметр с Ø60 мм до Ø40 мм, L=55 мм, t=5 мм за 2 перехода; 3 Обточить наружный диаметр с Ø40 мм до Ø35,5 мм, L=35 мм, t=2,25 мм; 4 Снять фаску 2,5х45˚ на Ø60мм; 5 Снять фаску 1,85х45˚ на Ø35,5мм;	Токарно-винторезный  станок 16Б04А
01015	Токарная 1 Подрезать торец Ø60 мм, t=1,5 мм; 2 Обточить наружный диаметр с Ø60 мм до Ø40 мм, L=90 мм, t=5 мм за 2 перехода; 3 Обточить наружный диаметр с Ø40 мм до Ø35,5 мм, L=75 мм, t=2,25 мм; 4 Снять фаску 2,5х45˚ на Ø60мм; 5 Снять фаску 1,85х45˚ на Ø35,5мм;	Токарно-винторезный  станок 16Б04А
020	Фрезерная 1 Фрезеровать шпоночный паз на       Ø35,5 мм b=8 мм, h=3 мм на длину         L=50 мм;	Вертикально – фрезерный станок 6Т104
025	Зубофрезерная 1 Фрезеровать зубья на Ø60мм m=4, z=28, L=50мм;	Зубофрезерный станок 5К310
030	Зубошевинговальная 1 Шевинговать поверхность зубьев	Шевинговальный станок 5702В
035	Закалка 1 Закалка ТВЧ зубьев на глубину    1…1,5 мм до 45…50 HRC
025	Шлифовальная 1 Шлифовать с Ø35,5 мм до Ø35k6 мм, L=75 мм; 2 Шлифовать с Ø35,5 мм до Ø35k6 мм, L=35 мм;	Круглошлифоваль- ный станок 3У10В

 

 

 

3. Расчет и назначение припусков

 

На основании выбранного технологического маршрута обработки детали и способа получения заготовки производим расчёт припусков на механическую обработку.

Технологический маршрут обработки  поверхности Ø35k6  состоит из чернового обтачивания и тонкого шлифования.

При обработке поверхности минимальный припуск для каждого i-го перехода можно оценить

 

,           (1,3)   

 

где R_z.(i-1) - шероховатость данной поверхности после обработки на предыдущем переходе (операции), мм;

H_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя от предыдущего перехода, мм;

r_i-1 - величина пространственных отклонений формы данной поверхности после предыдущего перехода, мм;

e_i - погрешность установки заготовки на данной операции, мм.

Минимальный припуск под растачивание:

черновое

чистовое

 

Минимальный припуск  под шлифование

предварительное

окончательное

Расчетный размер d_p рассчитывается начиная с конечного размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

Наибольшие предельные размеры  вычисляем прибавлением допуска  к наименьшему придельному размеру:

Определим придельные значения припусков  и

 

Общий номинальный припуск

 

4. Расчёт режимов резания 

 

Исходными данными  для этого являются принятый маршрут механической обработки детали и назначенные припуски для каждого перехода, что соответствует глубинам резания t_i .

Мы принимаем  материал лезвия инструмента Твёрдосплавная пластина Т15К6 , период стойкости  которой  равен Т=120 мин.

 

         Операция 005 Фрезерно-центровальная:

1   Фрезеровать торцы  в размер L=198 мм

 

В зависимости  от вида обработки назначим подачу инструмента s .В нашем случаи s=0,5 мм/об.

Затем определяется скорость резания v , м/мин.

                                             _{,                  (1,4)}                                         

где C_v - коэффициент скорости резания, определяемый;

T - период стойкости инструмента, мин;   

t - глубина резания, мм;  

s - подача инструмента, мм/об; 

m, x, y - показатели степеней.

 

C_v=500;  Т=120 мин; t=1мм;  s=0,5мм/об; m=0,3; x=0,35; y=0,35

 Частота вращения шпинделя  станка:

,           (1,5)

 

Принимаем   по паспорту станка n=670 мин , 400мм/мин.

Фактическая  скорость   фрезерования:

,м/мин,      (1,6) 

где D– диаметр фрезы;

 м/мин

Фактическая  подача на зуб  фрезы:

, мм/зуб,       (1,7) 

где z– число зубьев фрезы;

 мм/зуб

Основное время определяется по формуле:

,         (1,8)

 где  l – длина обрабатываемой  поверхности, мм;

        l_вр – величина перебега, мм;

       S – минутная подача, мм/мин.

Штучно-калькуляционное  время для операции вычисляется  как сумма:

T_шк = T_о + T_в + T_об + T_ф , мин,       (1,9)

 

где T_в - вспомогательное время, мин;

      T_об - время обслуживания станка, мин;

      T_ф - время на физические надобности рабочего, мин.

 

T_в = (0, 01 ... 0, 2) T_о=0, 09*0, 1875= 0,01687 мин

T_об = (1-6) % T_о=0, 05* 0,1875=0,0093 мин

T_ф = (4-8) %( T_о + T_в) =0, 05*(0, 1875+0, 01687) =0,01 мин

T_шк = 0,1875+0,01687+0,0093+0,01=0,2237 мин

 

 

 

2. Сверлить центровые отверстия Æ4 мм на L =7,5 мм.

 

      В зависимости от вида обработки  назначим подачу инструмента s .В нашем случаи s=1 мм/об.

 

Определим скорость сверления по формуле 1,4:

C_v=100;  Т=120 мин; t=7,5мм;  s=1 мм/об ; m=0,2; x=0,15; y=0,5.

 м/мин;

Частота вращения сверла по формуле 1,5:

 

;

Принимаем  n=1900 мин^-1

Фактическая  скорость по формуле 1,6:

 м/мин