Операционная технология механической обработки детали «Колесо червячное»

Введение

Одним из важнейших шагов  на пути к экономическому росту является подготовка специалистов, которые имели бы не строго ограниченные рамками своей профессии знания, а могли комплексно оценить выполняемую ими работу и ее результат.

Целью данного курсового проекта является ознакомление, непосредственно с процессом производства, а также оценка и сравнение его эффективности не только с экономической, но и с технологической точек зрения.

В данной работе разработана операционная технология механической обработки детали «Колесо червячное» для серийного производства. На начальной стадии разработки техпроцесса проектируется заготовка, отвечающая требованиям данного вида производства. Размеры заготовки определяются предварительно по виду изготовления, в данном случае литье в кокиль. Далее разрабатывается технологический процесс, который должен обеспечивать выполнение всех требований чертежа. Также в проекте производится анализ технологичности конструкции детали по качественным и количественным характеристикам. Производится подробный расчет режимов резания и норм времени на три операции. На все остальные операции режимы резания и расчет норм времени назначается табличным методом по справочникам.

Производство изделия, его сущность и методы оказывают наиболее весомое влияние на технологические, эксплуатационные, эргономические, и, конечно, функциональные характеристики этой продукции, а следовательно, на его себестоимость, от которой в прямой зависимости находятся цена изделия, спрос на него со стороны потребителей, объемы продаж, прибыль от реализации, а, следовательно, все экономические показатели, которые и определяют финансовую устойчивость предприятия, его рентабельность, долю рынка и т.д. Таким образом, то, как изготовляется продукция, оказывает влияние на весь жизненный цикл товара.

Итак, проектирование технологического процесса является важнейшим этапом производства продукции, который влияет на весь жизненный цикл товара и  способен стать определяющим при  принятии решения о производстве того или иного продукта.

 

1. Назначение детали, описание работы детали в узле, анализ химического состава материала детали и его механических свойств.

Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, элементы которой скользят относительно друг друга.

Состоит передача из червяка  и червячного колеса. Ведущим звеном обычно является червяк. Рис. 1.

 

Рис. 1

Червячные передачи применяют  при необходимости передачи движения между перекрещивающимися (как правило, взаимно перпендикулярными) валами. При вращении червяка (он является ведущим) его витки плавно входят в зацепление с зубьями колеса (ведомым) и приводят его во вращение. Червячные передачи используют в станках, автомобилях, подъемно-транспортных и других машинах.

• Недостатки:
• Сравнительно низкий КПД.
• Большие потери на трение (тепловыделение).
• Повышенный износ и склонность к заеданию.
• Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки
• Достоинства.
• Плавность работы.
• Бесшумность.
• Большое передаточное отношение в одной паре.
• Самоторможение.

Изготовление и червяка  и колеса из твердых материалов не обеспечивает достаточной износостойкости и сопротивления заеданию. Поэтому одну из деталей передачи выполняют из антифрикционного материала, хорошо сопротивляющегося заеданию. Для червяка характерны относительно малый диаметр и значительное расстояние между опорами, его жесткость и прочность обеспечивают за счет изготовления его из стали. Поскольку при приработке на червяк возлагается роль формообразующего элемента, его прочность и твердость поверхности должны быть выше соответствующих свойств колеса.

Наиболее применяемый материал червяка – сталь 18ХГТ, твердость поверхности после цементации и закалки 56…63 HRC. Используют также стали 40Х, 40ХН, 35ХГСА с поверхностной закалкой до твердости 45…55HRCэ. Во всех этих случаях необходимы шлифование и полирование червяка. Применение азотируемых сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю позволяет исключить шлифование червяка.

Червячное колесо обычно выполняют  составным: венец – из антифрикционных, относительно дорогих материалов, центр – из стали, при небольших нагрузках – из чугуна.

Так как это учебная работа и  задание было обговорено с преподавателем, мы не будем уделять конструктивным особенностям червячного колеса. Поэтому колесо будет выполнено цельным.

Далее в нашей курсовой работе все  данные и расчеты будут касаться только червячного колеса.

Допускается изготовление червячных  колес из серого чугуна марок СЧ 20, СЧ 25 и др. при скорости скольжения до 2 м/с. Лит 8

Материал для колеса выбираем СЧ 30 по ГОСТ 1412-85. ЧУГУН С ПЛАСТИНЧАТЫМ ГРАФИТОМ ДЛЯ ОТЛИВОК.

Ниже приведена таблица 1, в которой отображаются общие сведения для стали СЧ 30.

Таблица 1.   Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом

Марка чугуна	Плотность r, кг/м3	Линейная усадка, e, %	Модуль упругости при растяжении, Е×10-2 МПа	Удельная теплоемкость при температуре от 20 до 200°С, G, Дж(кг×К)	Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200°С, a 1/°С	Теплопроводность при 20°С, l, Вт(м×К)
СЧ10	6,8×103	1,0	От 700 до 1100	460	8,0×10-6	60
СЧ15	7,0×103	1,1	» 700 » 1100	460	9,0×10-6	59
СЧ20	7,1×103	1,2	» 850 » 1100	480	9,5×10-6	54
СЧ25	7,2×103	1,2	» 900 » 1100	500	10,0×10-6	50
СЧ30	7,3×103	1,3	» 1200 » 1450	525	10,5×10-6	46
СЧ35	7,4×103	1,3	» 1300 » 1550	545	11,0×10-6	42

 

Таблица 2.     Химический состав серого чугуна СЧ30.

Марка чугуна	Массовая доля элементов, %
	Углерод	Кремний	Марганец	Фосфор	Сера
				Не более
СЧ10	3,5 - 3,7	2,2 - 2,6	0,5 - 0,8	0,3	0,15
СЧ15	3,5 - 3,7	2,0 - 2,4	0,5 - 0,8	0,2	0,15
СЧ20	3,3 - 3,5	1,4 - 2,4	0,7 - 1,0	0,2	0,15
СЧ25	3,2 - 3,4	1,4 - 2,2	0,7 - 1,0	0,2	0,15
СЧ30	3,0 - 3,2	1,3 - 1,9	0,7 - 1,0	0,2	0,12
СЧ35	2,9 - 3,0	1,2 - 1,5	0,7 - 1,1	0,2	0,12

Примечание. Допускается низкое легирование чугуна различными элементами (хромом, никелем, медью, фосфором и др.).

 

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 К_УЭ;

- коэффициент точности К_т;

- коэффициент шероховатости К_ш;

- коэффициент использования  материалов К_им.

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

Качественная оценка.

1. Деталь состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов: отверстий, фасок, канавок и т.д.
2. Деталь имеет точность и шероховатость, которые можно получить стандартными, унифицированными инструментами.
3. Деталь простой формы, конструкция которой позволяет свободный подвод режущего инструмента при обработке.
4. Материал детали СЧ 30 по ГОСТ 1412 – 85 хорошо обрабатывается резанием и имеет хорошие литейные свойства, например текучесть.

По вышеизложенным результатам  можно считать деталь технологичной.

Рис. 2

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.

1. Масса детали составляет 3,37 кг., что говорит о небольших габаритных размерах.
2. Коэффициент использования материала

,

.

Для исходной заготовки литье в кокиль КИМ составляет 0,57.

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

3. Коэффициент точности обработки К_т.

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 Т_ср – средний квалитет точности обработки поверхности изделия определяется по формуле:

,

.

где T_i – квалитет точности обрабатываемых поверхностей;

Т_ср – среднее значение этого параметра;

n_i – число размеров или поверхностей для каждого квалитета.

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

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

4. Коэффициент шероховатости поверхностей К_ш.

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 К_ш определяется по ГОСТ 14202 – 73 и принимается в пределах от 0 до 1.

,

при этом

, (1.4)

где Ra_i – значения шероховатости обрабатываемых поверхностей;

Ra_ср – среднее значение;

n_i – число размеров или поверхностей для каждого значения шероховатости.

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

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

5. Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости.

Деталь – колесо червячное (рис 2) – изготовлена литьем в металлические формы из серого чугуна СЧ 30 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.