Розробка технологічного процесу виготовлення деталі - Корпус редуктора
Міністерство освіти і науки України
Житомирський державний технологічний університет
Кафедра ТМ і КТС
Курсовий проект з дисципліни:
"Технологія машинобудування"
на тему: "Розробка технологічного процесу виготовлення деталі – Корпус редуктора"
Житомир
1. Вступ
В курсовому проекті я буду працювати над такою деталлю, корпус редуктора. Сам редуктор є складовою частиною зерно загрузочної машини ЗМ-60А. На машині встановлено два таких редуктора, які призначені для передачі крутного моменту від коробки швидкостей (редуктора ходу) до правого та лівого скребкових ланцюгів. Редуктор конічний і є універсальним виробом, який приміняється на багатьох інших сільгосп. машинах. Переваги виробу: низька собівартість, низький рівень шуму, змащення всіх пар тертя, великий ресурс, легкість та доступність обробки, кришкою редуктора є каркас машини.
2. Загальні положення
2.1 Призначення, хімічний склад та механічні властивості матеріалу деталі
Корпусні деталі представляють собою базові деталі. На них встановлюють різні деталі та складальні одиниці, точність відносного положення яких повинна забезпечуватись як в статиці, так і процесі роботи машини під навантаженням. У відповідності з цим корпусні деталі повинні мати потрібну точність, бути достатньо жорсткими і вібростійкими, що забезпечує потрібне відносне положення з’єднувальних деталей і вузлів, правильність роботи механізмів і відсутність вібрації.
Для виготовлення деталі "Корпус" використовується сірий чавун марки СЧ 20 ГОСТ 1412-79.
СЧ 20 ГОСТ 1412-79 —сірий чавун, що застосовується для виготовлення на машинобудівних заводах фасонних виливок, деталей типу станини, корпуси, задніх і передніх бабок – жорстких деталей великої маси та габаритів.
Сірий чавун, він є основним конструктивним матеріалом для виготовлення корпусних деталей. При відносно невисокій вартості він має добрі ливарні властивості, що дозволяє отримувати виливки складної конфігурації. Сірий чавун добре обробляється і має непогані фізико-механічні властивості, які можна змінювати у потрібному напрямку за допомогою модифікації чавуну і термічної обробки. Виливки з сірого чавуну мають високу циклічну в’язкість, що сприяє демпфіруванню коливань. Чавуни – залізовуглецеві сплави з вмістом вуглецю від 2,14% до 6,67%. Особливості мікроструктури сірого чавуну, яка визначає його фізично – механічні і експлуатаційні властивості є наявність вуглецю у вигляді графіту пластинчатої форми. Пластинчатий графіт порушує однорідність металічної основи сплаву і тому сірий чавун має відносно невисокі значення тимчасового опору розриву при розтягуванні і низьку пластичність. Але, завдяки пластинчатому графіту в сірому чавуні поєднуються добрі антифрикційні властивості, висока зносостійкість, мала чутливість до концентраторів напружень. Сірий чавун добре гасить вібрації і резонансні коливання. Сірий чавун марки СЧ 20 – технологічний матеріал. Його розплав має добру рідкоплинність, малу схильність до утворення усадочних ефектів, порівняно з іншими типами чавуну. З сірого чавуну можна виготовляти виливки дуже складної конфігурації з товщиною стінки від 2 до 500 мм. Даний матеріал добре оброблюється, завдяки включенням графіту. Характер номенклатури деталей показує, що з сірого чавуну виготовляють найбільш важливі деталі, що визначають довговічність і експлуатаційну надійність машин і апаратів. Сірі чавуни, крім заліза і вуглецю містять в собі домішки кремнію, марганцю, сірки і фосфору. Кремній допомагає графітизації чавуна. Марганець – навпаки зменшує графітизацію. Сірка – шкідливий домішок, так як вона відбілює чавун, знижує міцність та рідкоплинність. Фосфор збільшує рідкоплинність (при вмісті до 0,8%), але і збільшує крихкість.
Механічні властивості сірого чавуну в основному визначаються кількістю, формою та розмірами вкраплень графіту. Чим більше графіту в чавуні і більші пластини графіту, тим нижчі механічні властивості. Для одержання невеликих, завихрених частинок графіту застосовують модифікацію – добавлення в рідкий чавун перед розливанням – ферросиліція або сілікація.
Таблиця 1 Хімічний склад СЧ 20 ГОСТ 1412-79
| Марка матеріалу | Вміст елементів,% | ||||
| Вуглець (С),% | Кремній (Si),% | Марганець (Мп),% | Сірка (S),% | Фосфор (Р),% | |
| СЧ 20 | 3,3ч3,5 | 1,4ч2,2 | 0,7ч1,0 | Не більше 0,15 | Не більше 0,2 |
Таблиця 2 Механічні властивості СЧ 20 ГОСТ 1412-79
| НВ | Gp | Gu | ||
| МПа | МПа | кгс/мм2 | МПа | кгс/мм2 |
| 170 | 196 | 19,6 | 396 | 39,6 |
Отже, даний чавун придатний для виготовлення деталі "Корпус" за хімічним складом та механічними властивостями.
3. Технологічний розділ
3.1 Аналіз технологічності деталі
Мета забезпечення технологічності конструкції деталі – підвищення продуктивності праці та якості виробу при максимальному зниженні затрат часу та засобів на розробку, технологічну підготовку виробництва, виготовлення, експлуатацію та ремонт.
Даний "корпус" - коробчастого типу суцільний. В деталі є досить точні поверхні − 3 отвори Ǿ72Н7, що призначені для встановлення підшипників, а також: не співвісність отворів В відносно Б не більше 0,3 мм, не пересічення вісей отворів Б,В,Г не більше 0,3 мм.
Найбільш ефективним способом отримання заготовки даної конфігурації з сірого чавуна СЧ 20 є лиття, такі як лиття в пісчано-глиняні форми, лиття в металеві форми та ін.
Конструкція виливки достатньо проста і дозволяє забезпечити вийняття її з форми.
З точки зору механічної обробки слід відмітити такі моменти: чавуни мають добру оброблюваність, допускають обробку на високих швидкостях різання. Сили, що виникають при цьому невеликі. При обробці швидкість зношування інструмента низька, в процесі різання утворюється стружка, що легко видаляється. Найбільша стійкість досягається у інструментів з вольфрамових сплавів. Всі поверхні деталей доступні для обробки на верстатах і безпосереднього вимірювання. В деталі забезпечена технологічна ув'язка розмірів та величин шорсткості. В основному конструкція деталі і вимоги, які до неї ставляться дають можливість використання стандартного різального та вимірювального інструменту. У цілому деталь по якісним показникам технологічна.
3.2 Обґрунтування вибору виду та форми заготовки
Для раціонального вибору методу виготовлення заготовки для деталі "Корпус" необхідно порівняти декілька можливих методів її отримання.
Так як матеріал деталі – сірий чавун, тому найбільш раціонально виготовити заготовку методом литва. Відомі наступні способи литва: литво в пісчано-глиняні форми з ручним формуванням по дерев’яним моделям, литво в пісчано-глиняні форми з машинним формуванням по металічним моделям, литво в оболонкові форми, по моделям які виплавляються та в металічні форми. Три останні способи дозволяють отримати найбільш якісні відливки, ніж литво в пісчано-глиняні форми, але вони потребують більших витрат на виготовлення оснастки для литва та організацію дільниці і є більш складнішими. Тому для деталі "Корпус" найбільш підходять два перших способи литва. Литво в пісчано-глиняні форми з ручним формуванням по дерев'яним моделям застосовується в заводському варіанті виготовлення заготовки. Литво в пісчано-глиняні форми з машинним формуванням по металічним моделям дозволить зменшити припуск на обробку, так як точність розмірів відливки збільшиться, і, отже, зменшаться витрати на виготовлення заготовки, так як маса заготовки зменшиться.
Виходячи з цього вибираємо спосіб литва: в пісчано-глиняні форми з машинним формуванням по металічним моделям.
3.2.1 Вибір загальних припусків. Визначення розмірів виливки з допусками
Для отримання заготівки використовуємо в пісчано-глиняні форми з машинним формуванням по металічним моделям.
Клас точності розмірів – 9т
Ряди припусків – 3
Розраховані значення розмірів відливки зводимо у таблицю.
Таблиця 3
| Номіналь-ний розмір | Квалі-тет | Клас точності розмірів відливки | Ряд припусків | Допуски розмірів відливки, мм | Загальний припуск, мм | Розмір відливки з відхиленням, мм |
|
164 198 120 Ш72Н7 Ш88 Ш64 Ш40 |
14 14 14 7 14 14 14 |
9т | 3 |
2,5 2,5 2,4 2,2 2,0 2 2 |
2 2 2 1,8 1,6 1,6 1,6 |
166±1,2 200±1,2 122± 1,2 68,4± 0,7 92± 0,8 60,8± 1,1 36,8± 0,5 |
3.3 Розробка технологічного маршруту обробки деталі "Корпус"
Технологічний процес обробки деталі "стійка крайня" представлено в табл. 4.
Таблиця 4
| Номер операції | Найменування та зміст операції | Обладнання | Інструмент |
| 005 | Лиття | ||
| 010 |
Вертикально-фрезерна. Встановити на столі верстата. Виміряти. Закріпити. Фрезерувати поверхню в розмір 80+1.5. |
Вертикально-фрезерний верстат мод. 6М13 |
Торцева фреза ВК8 |
| 015 |
Свердлильна. Встановити на столі верстата. Виміряти. Закріпити. Свердлити 4 отв. Ш11на прохід витримуючи розміри: 106+1,0, 98±1,5,105±1.5,160±1,0, 203±0,1. Свердлити 2 отв.Ш10,5+0,36 Зенкерувати 2 отв. Ш10,5+0,36 |
Радіально-свердлильний верстат мод. 2Л53У |
Свердло Ш11; Ш10,5 Зенкер |
| 020 |
Розточна. Встановити. Закріпити Зенкерувати отв Ш40. Повернути пристосування на1800. Повторити перехід. Змінити інструмент Підрізати торець Ш88, витримавши розмір 31мм. Повернути пристосування на 1800. Повторити перехід. Повернути пристосування на 900. Підрізати торець Ш88, витримавши розмір 24±0,3. Змінити оправку. Розточити отвір Ш70 в розмір 24. Повернути пристрій на 900. Повторити перехід. Повернути пристрій на 1800. Повторити перехід Зенкерувати отвір Ш71,8 в розмір 24, витримавши R1,5. Повернути пристрій на 1800. Повторити перехід. Повернути пристрій на 900. Повторити перехід. Розвернути отвір Ш71,9 в розмір 24, витримавши R1,5. Повернути пристрій на 900. Повторити перехід. Провернути пристрій на 1800. Повторити перехід. Розвернути отвір Ш72 витримавши розмір 24 та R1,5. Повернути пристрій на 1800 повторити перехід. Повернути пристрій на 900. Повторити перехід. Розточити фаску 1х450. Повернути пристрій на 900 Повторити перехід три рази. |
Горизонтально-розточний верстат мод. 2615 |
Зенкер Ш40, Ш71,8 Торцева фреза Ш100 Токарно розточний різець з кутом в плані φ=900 Розвертка Ш71,9; Ш72 Прохідний різець |
| 025 |
Вертикально- свердлильна Свердлити отвір Ш14,3 на прохід. Цековати бобишку витримуючи розмір 2,2. Зенкувати фаску 1,6х450. Нарізати різь М16х1,5 |
Вертикально-свердлильний верстат мод 2Н.125 |
Свердло Ш14,3 Зенковка Мітчик |
| 030 |
Радіально-свердлильна Свердлувати почергово два отвори Ш6,7, витримуючи розміри 100 і 80. Повернути деталь два рази, повторити перехід два рази |
Радіально-сврлильний верстат мод 2Л53У |
Свердло Ш6,7 |
| 035 |
Свердлильна Зенкувати почергово дві фаски 1х450 Повернути деталь два рази, повторити перехід два рази/. Нарізати різь М8 почергово вдвох отворах на прохід. Повернути деталь два рази, повторити перехід два рази |
Вертикально-свердлильний верстат мод 2Н.125 |
Зенкер Мітчик |
3.4 Розрахунок припусків на обробку отвору Ш72Н7(+0,03)
Припуск – прошарок матеріалу, що знімається з поверхні заготовки з метою досягнення заданих властивостей оброблюваної поверхні деталі. Розрахунковим розміром припуску є мінімальний припуск на обробку, достатній для усунення на виконуваному переході похибок обробки, дефектів поверхневого прошарку, отриманих на попередньому переході, і компенсації похибок, які виникають на виконуваному переході. Для визначення припуску на механічну обробку в машинобудуванні використовують дослідно-статистичний табличний або розрахунково-аналітичний методи. Розрахункова-аналітичний метод використовують в умовах масового, багатосерійного та серійного виробництва, а також в умовах одиничного виробництва при виготовленні складних дорогих деталей важкого машинобудування. Він враховує умови реалізації технологічного процесу, виявляє можливість економії металу та зниження трудомісткості механічної обробки, як на етапі проектування нових, так і аналізуючи існуючі технологічні процеси.
У відповідності із кресленням розробляємо маршрут обробки:
на обробку отвору Ш72Н7(0,03)
розточування чорнове;
розточування напівчистове;
розточування чистове;
Сумарні просторові відхилення для литих заготовок визначаємо по формулі:
– для отвору.
Δк – викривлення поверхні на 1 мм;
Δк = 1 мкм на 1 мм довжини;
l – довжина поверхні, мм;
l = 24 мм;
l = 100 мм для площини основи.
Δкор = ΔкL
Δкор = 1Ч18 = 24 мкмΔсм – зазор між знаком форми та стержнем, мкм;
Δсм = 150 мкм;
Δртб – розміщення отвору відносно технологічних баз;
Δртб = 1,2 … 2,5 мм. Приймаємо Δртб = 2,0 мм.
мкм.
Сумарне просторове відхилення на наступних переходах:
,
де Ку – коефіцієнт уточнення.
Чорнова розточка:
∆r = Ky*∆ε=0,066*2006=132,39 мкм
Напівчистова розточка:
∆r = Ky*∆ε=0,04*132,39 =5,29 мкм
Чистова розточка:
∆r = Ky*∆ε=0,03*5,29 =0,159 мкм
Для попередньої обробки Ку = 0,06; остаточної 0,04; тонкої 0,03.
Мінімальний операційний припуск визначаємо за наступною формулою:
Попереднє
розточування:
=2(200+200+1012)=2824
мкм
Остаточне
розточування:
=2(40+50+120)=420
мкм
Тонке
розточування:
=2(20+40+80)=280
мкм
Розрахункові значення приведені в таблиці 2.5.
Розрахунок найменших розмірів по технологічних переходах починаємо з розміру деталі згідно креслення і робимо у такій послідовності:
72,012-0,024=71,988 мм
71,988-0,3=71,688 мм
71,688-0,5=71,188 мм
71,188-3=68,188 мм
заносимо розміри в таблицю 2.5
Розрахунок найбільших граничних розмірів по переходах робимо у такій послідовності:
72,012-0,28=71,732 мм
71,732-0,42=71,312 мм
71,312-2,824=68,488 мм
Результати заносимо до таблиці
Розрахунок фактичних мінімальних та максимальних припусків робимо в такій послідовності:
Максимальні припуски:
71,988-71,688=0,3 мм
71,688-71,188=0,5 мм
71,188-68,188=3 мм
Мінімальні припуски:
71,012-71,732=0,28 мм
71,732-71,312=0,42 мм
71,312-68,488=2,824 мм
Загальний найбільший припуск Z0max= 0,3+0,5+3=3,8 мм
Загальний найменший припуск Z0min= 0,28+0,42+2,824=3,524 мм
Таблиця 5 Розрахунково-аналітичний метод визначення припусків
| Технологічні операції та переходи | Елементи припуску, мм | Розрахунковий припуск 2Zmin, мкм | Розрахунковий max розмір, мм | Допуск ТД, мкм | Прийняті розміри по переходам, мм | Граничні, значення припусків, мкм | |||||
| Rz | h | Δ | ε | Dmax | Dmin | 2Zmax | 2Zmin | ||||
|
1. Ш72Н7(=0,03) Відливка Попереднє розточуванн Остаточне розточуванн Тонке розточуванн |
200 40 20 5 |
200 50 20 10 |
1012 120 80 60 |
–– 0 0 0 |
2824 420 280 |
68,488 71,312 71,732 72,012 |
3000 500 300 24 |
68,488 71,312 71,732 72,012 |
68,188 71,188 71,688 71,988 |
–– 3 0,5 0,3 3,8 |
–– 2,824 0,42 0,28 3,524 |
3.5 Розрахунок режимів різання та норм часу на виконання операцій
Фрезерувати торцеву поверхню в розмір 80+1,5 мм.
Фрезеруємо торцевою фрезою Dф=250мм, z=18
Режими різання:
1. Глибина різання: t=2 мм
2. Подача: Sz=0,24мм/зуб
3. Швидкість
різання:
К1 – коефіцієнт, який залежить від розмірів обробки;
К2 – коефіцієнт, який залежить від поверхні, що обробляється;
К3 – коефіцієнт, який залежить від стійкості і матеріалу інструменту;
К1 = 1; К2 = 1,1; К3 = 1;
Vт = 80 м/хв.
Отже
4. Частота обертання:
об/хв.
5. Хвилинна
подача:
мм/хв
6. Потужність різання:
К1 – коефіцієнт, що залежить від матеріалу, що обробляється;
К2 – коефіцієнт, що залежить від типу фрези.
К1 = 1,25; К2 = 0,75; Е = 1,3
Норми часу
1. Основний час:
,
хв
L=l+l1 +l2=250+14+5=269 мм
де l – довжина обробки, мм
l1 – врізання фрези, мм.
2. Допоміжний час:
Тд.у=1,9 хв, Тд.оп=0,6+,2=0,8 хв, Тд.вим=0,16 хв.
3. Штучний час;
4. Підготовчо-заключний час,;
Тп.з= Тп.з1+Тп.з2+Тп.з3=(4+2)+(2,5+0,15)+(1+1,5+0,4+5)=16,55хв
Отже норма часу Нч;
Нч= 2,23+ 16,55/1000=2,25хв
Свердлити 4 отвори Ш11 мм.
Свердлимо свердлом Ш11
Режими різання:
1. Подача: група подачі ІІ, Lрез /d = 8/11 = 0,7
отже маємо подачу S0=0,18 мм
2. Швидкість
різання:
К1 – коефіцієнт, який залежить від розмірів обробки;
К2 – коефіцієнт, який залежить від поверхні, що обробляється;
К3 – коефіцієнт, який залежить від стійкості і матеріалу інструменту;
К1 = 1,2; К2 = 1,15; К3 = 1;
Vт=17 м/хв.
Отже
3. Частота обертання:
об/хв.
4. Потужність різання:
Кn – коефіцієнт, що залежить від матеріалу, що обробляється;
Кn = 1; NT = 0.21
Норми часу
1. Основний час:
,
хв
L=l+l1 +l2=8+3+5=16мм.
де l – довжина обробки, мм
l1 – врізання фрези, мм
2. Допоміжний час:
Тд.оп=0,6+,2=0,8 хв, Тд.вим=0,16 хв.
Кд=0,76; атех+аорг+авдп= 8%
3. Штучний час;
4. Підготовчо-заключний час,;
Тп.з= Тп.з1+Тп.з2+Тп.з3=(4+2)+(2,5+0,15)+(1+1,5+0,4+5)=16,55хв
Отже норма часу Нч;
Нч= 1,1+ 16,55/1000=1,12 хв
Свердлити 2 отвори Ш10,5 мм.
Свердлимо свердлом Ш10,5
Режими різання:
1. Подача: група подачі ІІ, Lрез /d = 8/10,5 = 0,76
отже маємо подачу S0=0,18 мм
2. Швидкість
різання:
К1 – коефіцієнт, який залежить від розмірів обробки;
К2 – коефіцієнт, який залежить від поверхні, що обробляється;
К3 – коефіцієнт, який залежить від стійкості і матеріалу інструменту;
К1 = 1,2; К2 = 1,15; К3 = 1;
Vт=17 м/хв.
Отже
3. Частота обертання:
об/хв.
4. Потужність різання:
Кn – коефіцієнт, що залежить від матеріалу, що обробляється;
Кn = 1; NT = 0.21
Норми часу
1. Основний час:
,
хв
L=l+l1 +l2=8+3+5=16мм
де l – довжина обробки, мм
l1 – врізання фрези, мм
Зенкерування Ш40 мм
Глибина різання: t=0,2;
Подача: s=0,8 мм/об (2 табл. 25);
Швидкість різання:
Cv=18,8; q=0,2; x=0,1; y=0,5; m=0,125
Т=45 хв.
Розрахунок крутного момент та осьової сили:
q= -; x=0,75; y=0,8; Kp=KMp=1
Сp=23,5; x=1,2; y=0,4
Потужність різання:
Норми часу
1 .Основний час:
,
хв
L=l+l1 +l2=40+3+5=48мм
де l – довжина обробки, мм
l1 – врізання фрези, мм
Фрезерувати торцеву поверхню в розмір Ш88 мм.
Фрезеруємо торцевою фрезою Dф=100мм, z=10
Режими різання:
1. Глибина різання: t=2 мм
2. Подача: Sz=0,24мм/зуб
3. Швидкість
різання:
К1 – коефіцієнт, який залежить від розмірів обробки;
К2 – коефіцієнт, який залежить від поверхні, що обробляється;
К3 – коефіцієнт, який залежить від стійкості і матеріалу інструменту;
К1 = 1; К2 = 1,1; К3 = 1;
Vт=80 м/хв.
Отже
4. Частота обертання:
об/хв.
5. Хвилинна
подача:
мм/хв
6. Потужність різання:
К1 – коефіцієнт, що залежить від матеріалу, що обробляється;
К2 – коефіцієнт, що залежить від типу фрези.
К1 = 1,25; К2 = 0,75; Е = 1,3
Норми часу
1. Основний час:
,
хв
L=l+l1 +l2=88+14+5=107мм
де l – довжина обробки, мм
l1 – врізання фрези, мм
2. Допоміжний час:
Тд.у=1,9 хв, Тд.оп=0,6+,2=0,8 хв, Тд.вим=0,16 хв.
3. Штучний час;
4. Підготовчо-заключний час;
Тп.з= Тп.з1+Тп.з2+Тп.з3=(4+2)+(2,5+0,15)+(1+1,5+0,4+5)=16,55хв
Отже норма часу Нч;
Нч= 2,4+ 16,55/1000=2,27 хв
Розточування Ш72Н7(+0,03)
Розточування чорнове:
Глибина різання: t=2 мм;
Подача: s=0,35 мм/об;
Швидкість різання:
Cv=292; x=0,15; y=0,2; m=0,2
Т=45 хв.
Розрахунок сили різання:
Сp=92; x=1,0; y=0,75; n=0
Сp=54; x=0,9; y=0,75; n=0
Сp=46; x=1,0; y=0,4; n=0
Потужність різання:
Норми часу
1. Основний час:
,
хв
L=l+l1 +l2=248+3+5=256 мм
де l – довжина обробки, мм
l1 – врізання фрези, мм
Розточування напівчистове:
Глибина різання: t=0,9 мм;
Подача: s=0,3 мм/об;
Швидкість різання:
