МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМ. М. И. ТУГАН-БАРАНОВСКОГО

Кафедра оборудования пищевых производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ЗВЕЗДОЧКИ ПРИВОДНОЙ РОЛИКОВОЙ ЦЕПИ

По дисциплине

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ОБ 000.000.014 ПЗ

Выполнил Маковий Д.В.

Проверил Кудрявцев В.Н.

Донецк 2009

Введение

Данный курсовой проект подводит итог в изучении дисциплины «Технологические основы машиностроения», которая является необходимой составляющей в подготовке инженеров-механиков. Данная дисциплина определяет качество, точность и порядок процесса изготовления деталей оборудования и точность его сборки. Значительная часть решения этого задания принадлежит курсовому проектированию. Курсовой проект систематизирует и укрепляет знания, полученных в процессе изучения теоретического материала и на практических занятиях, развивает у студентов навыки самостоятельного подхода к решению поставленных задач.

В данном курсовом проекте производится разработка технологического процесса обработки звездочки приводной роликовой цепи. Звездочка используется для передачи крутящего момента между двумя зубчатыми колесами-звездочками, сидящими на параллельных валах, и связывающей их роликовой цепью. Это осуществляется при помощи приводной роликовой цепи и вала, на который она устанавливается при помощи шпонки и шпоночной канавки.

Звездочка приводной роликовой цепи изготовляется цельно из стали 40Х ГОСТ 2510-88 и состоит из ступицы, зубьев, отверстия под вал, шпоночной канавки, облегчающих отверстий. Профиль звездочки рассчитан и построен по ГОСТ 591-69.

1. Общая часть

1.1 Анализ технологичности конструкции детали

Деталь – звездочка приводной роликовой цепи – изготовлена из легированной стали 40Х. Деталь не проходит термическую обработку, что благоприятно отображается на имеющейся перемычке между ступицей и венцом, так как не будет происходить ее искажения и искажения звездочки. Следствие - нет необходимости в конструктивном изменении перемычки. Также отсутствие термообработки предотвращает отпускную хрупкость заготовки.

При конструировании детали должны учитываться вопросы повышения производительности зубообработки, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводственными методами.

При изготовлении детали должно выполняться следующее техническое требование. Отклонение от параллельности и от симметричности сторон шпоночного паза центрального отверстия не должно превышать 0,028 мм и 0,072 мм, соответственно по основной базе. Невыполнения данного технического требования может привести к неравномерной нагрузке на шпоночный паз при передаче крутящего момента, чрезмерному торцевому биению звездочки, ускоренному износу приводной цепи.

Разработку детали производим для крупносерийного производства, что указано в задании.

Определим максимальное количество деталей в партии для одновременной обработки.

,

где N – годовая программа выпуска в шт.;

α – необходимый запас деталей на складе;

F – число рабочих дней в году.

, шт.

1.2 Проектирование заготовки

Заготовками для изготовления деталей машин могут служить:

1. отливки чугунные, стальные, из цветных металлов, из пластмасс;

2. поковки и штамповки;

3. прокат стали (горячекатаной и холоднотянутой) и цветных металлов.

Исходя из необходимости максимального приближения формы и размеров заготовки к параметрам готовой детали, следует применять прогрессивные методы и способы получения заготовок, такие как литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы, штамповка в закрытых штампах.

Проведем сравнение величины приведенных затрат по вариантам получения заготовки по [2, табл. 46-50] и [3].

Величина приведенных затрат определяется по формуле:

П_{З Д} = М_ЗЦ_З - М_ОЦ_О + П_{З Ч}Т_ШТ,

где М_З – масса заготовки, кг;

Ц_З - приведенная цена заготовки, грн/кг;

М_О - масса отходов, кг;

Ц_О - приведенная цена отходов, грн/кг;

П_{З Ч} - норматив приведенных затрат, приходящийся на час времени грн/ч;

Т_ШТ - норма штучного времени, ч.

Используя прейскуранты оптовых цен и справочник нормативов приведенных затрат, определим приведенные затраты и полученные результаты занесем в таблицу.

Таблица 1.1 Сравнение величины приведенных затрат по вариантам получения заготовки

Показатель	Значение показателя
	Литье по выплавляемым моделям	Литье в оболочковые формы	Штамповка в закрытых штампах
Масса заготовки, МЗ, кг Приведенная цена заготовки, ЦЗ, грн/кг Масса отходов, МО, кг Приведенная цена отходов, ЦО, грн/кг Норматив приведенных затрат ПЗ, грн/ч Норма штучного времени ТШТ, ч Приведенные затраты, ПЗ, грн	13,2 3,6 3,3 0,65 15,4 1,22 58,88	12,8 3,7 2,56 0,65 15,4 1,04 61,71	11,12 3,2 2,32 0,65 15,4 0,78 46,09

Учитывая крупносерийность производства изделия, для автоматизации непрерывного процесса изготовления применим штамповку. Это объясняется простой геометрической формой заготовки, прочностью получаемой детали, однородностью структуры металла заготовки. Данное решение также объясняется производственной программой, так как для изготовления заготовок необходимы дорогостоящие штампы, себестоимость которых в этом случае раскладывается на большое количество заготовок. Так как заготовка имеет переменную площадь поперечного сечения по длине, то применим штамповку в закрытом штампе на кривошипном горячештамповочном прессе ГОСТ 6809-70 усилием 6,3 МН. Данный метод объясняется тем, что припуски на обработку у деталей, полученных на прессе, меньше, чем у молотовых деталей; штамповочные уклоны отсутствуют, отсутствует облой, в целом расход металла значительно ниже, а производительность намного выше, чем на молотах. В связи с этим при крупносерийном и массовом производстве однотипных деталей (типа колец, болтов, гаек и т. п.) целесообразно проектировать выполнение технологического процесса на прессе.

При штамповочной работе выполняются операции:

1. разрезка прутков на заготовки;

2. подготовка заготовок к нагреву и нагрев их до требуемой температуры;

3. непосредственная штамповка на прессе с соблюдением последовательности переходов, предусмотренных технологическим процессом;

4. просечка отверстия там, где это требуется; передача на пресс для правки; передача от пресса в тару или на площадку для выполнения дальнейших операций.

После штамповки заготовка в зависимости от ее назначения и от требований, предъявляемых к ней, может быть подвергнута термической обработке (отжигу или нормализации), очистке от окалины, правке, калибровке и контролю.

Заготовки должны быть приняты на рабочее место после их осмотра. После установления отсутствия внешних пороков (трещин, плен, косого среза на торцах, большого слоя окалины и др.), заготовку можно загружать в печь для нагрева. Нагрев необходимо вести строго по заданному режиму и в пределах температур, указанных в технологической карте. Перед штамповкой необходимо удалить окалину с поверхности заготовки и из ручья штампа. Удаление окалины из ручья штампа лучше всего осуществлять сжатым воздухом.

При штамповке следует обязательно пользоваться всеми ручьями штампа, предусматриваемыми по технологии. Это условие способствует лучшему формированию заготовки, в меньшей степени изнашивает штамп и обеспечивает высокое качество.

Охлаждение штампа во время его работы лучше всего осуществлять соляным раствором или струей сжатого воздуха. Во время штамповки через каждые 30-50 штамповок необходимо осматривать одну из них для проверки качества и своевременно устранять замеченные дефекты путем переналадки штампов. Также необходимо постоянно следить за прочностью крепления штампов и механизмов пресса и своевременно устранять все неполадки.

Определим размеры заготовки. Для получения изделия будем использовать круг стальной горячекатаный сталь 40Х ГОСТ 2510-88 диаметром 190 мм и шириной 50 мм.

Определим коэффициент использования материала:

,

где - масса готовой детали, кг;

- масса заготовки, кг.

Масса заготовки:

,

где - ширина прутка, мм;

- диаметр прутка, мм;

- плотность стали, мм/кг³.

Данное значение удовлетворяет технологичным требованиям.

2. Технологическая часть

2.1 Определение маршрутной технологии

Согласно эскизу заготовки определим элементарные поверхности с присвоением цифрового индекса для разработки маршрутного технологического процесса.

Центральное отверстие в детали примем за основную базу, так как поверхность отверстия сопрягается с валом, на который насаживается колесо, и, кроме того, при обработке колесо базируется отверстием на оправке, благодаря чему достигается совпадение оси отверстия с осью наружной цилиндрической поверхности и начальной окружности зубьев звездочки, что обеспечивает правильную работу ее в собранном узле.

При получении детали первой выходной операцией, целью которой является создание технологической базы, является обработка базовой поверхности 1 (сверление, зенкерование чистовое, развёртывание чистовое).

На основе необходимой точности и чистоты обработки установим последовательность других операций с созданием таблицы, в которой укажем оборудование, измерительный инструмент, приспособления.

Таблица 2.1 Технологический маршрут заготовки

Опера-ция

№ перехода

Содержание перехода

Оборудование

Инструмент

Применяемая оснастка

Измерительный инструмент

005 заготовительная

Штамповка

Кривошипный горячештамповочный пресс

Безоблойные штампы

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

010 сверлильная

1

Зенковать 4 фаски 2*45О

Вертикально-сверлильный станок 2Н150 N=7.5 кВт n=22…1000 об/мин.

Зенковка цилиндрическая для обработки опорных поверхностей под крепежные детали с коническим хвостовиковм

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

010 сверлильная

2

Рассверлить центральное отверстие Ø35 мм

Вертикально-сверлильный станок 2Н150 N=7.5 кВт n=22…1000 об/мин.

Сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим нормальным хвостовиком ГОСТ 10903-77

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

010 сверлильная

3

Зенкерование центрального отверстия Ø35 мм начисто

Вертикально-сверлильный станок 2Н150 N=7.5 кВт n=22…1000 об/мин.

Зенкер цельный насадный ГОСТ 3231-71

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Калибр пробка

010 сверлильная

4

Развернуть центральное отверстие Ø35 мм начисто

Вертикально-сверлильный станок 2Н150 N=7.5 кВт n=22…1000 об/мин.

Развертка машинная цельная с коническим хвостовиком ГОСТ 1672-80

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Калибр пробка

015 токарная

Черновое обтачивание поверхности 3

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец проходной ГОСТ 18879-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Микрометр

015 токарная

Черновое подрезание поверхности 4

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец подрезной ГОСТ 9795-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

Черновое обтачивание поверхности 5

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец проходной ГОСТ 18879-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

1

Черновое подрезание поверхности 6

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец подрезной ГОСТ 1881-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

2

Черновое подрезание поверхности 7

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец подрезной ГОСТ 1881-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

3

Черновое подрезание поверхности 8

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец подрезной ГОСТ 9795-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

4

Черновое подрезание поверхности 9

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец подрезной ГОСТ 9795-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

5

Черновое точение поверхности 10

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец проходной ГОСТ 18879-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

015 токарная

6

Черновое точение поверхности 11

Токарно-карусельный станок 1512 N=30 кВт, n=5…250об/мин

Резец проходной ГОСТ 18879-73

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенциркуль ГОСТ 166-80

020 зубофре-зерная

Нарезание зубьев

Зубофрезерный полуавтомат для цилиндрических колес 5303 ПТ N=1,1 кВт, n=400…4000об/мин

Червячная фреза типа 2 ГОСТ 9324-80

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангензубомер

025 фрезер-ная

Зубозакругление поверхности 13

Фрезерный широкоуниверсальный станок 6Б75В

Фасонная пальцевая фреза ГОСТ 10996-64

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Радиусомер

030 протяж-ная

Протянуть шпоночную канавку шириной 10 мм начерно с обеспечением необходимой точности

Горизонтально- протяжный станок 7Б58; N=55 кВт

Протяжка шпоночная для внутреннего протягивания из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 18218-80

Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75

Штангенглубиномер ШЦ-1 250-005

2.2 Определение припусков

Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам элементарной поверхности – отверстия Ø35Н7.

Рассчитаем равносторонний припуск по формуле:

,

где Rz - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

- суммарное отклонение расположения поверхности;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

По [1 с.185-190] определяем:

для заготовки Rz = 200 мкм, h = 250 мкм;

для сверления Rz = 50 мкм, h = 70 мкм;

для чистового зенкерования Rz = 40 мкм, h = 40 мкм;

для чистового развертывания Rz = 3,2 мкм, h = 5 мкм;

По [1 с.41] определяем погрешность установки заготовки в патрон: ε = 50 мкм.

Допуски на смещение определяются по ГОСТ 7505-74.

Рассчитаем суммарное отклонение расположения поверхности по формуле:

,

где - изогнутость оси,

- смещение оси.

По [1 с.187] определяем = 30 мкм, = 120 мкм.

мкм.

По [1 с.59] определяем отклонение расположения поверхности при сверлении на вертикально-сверлильном станке = 40 мкм.

Заполним карту расчетов припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам в виде таблицы.

Таблица 2.1 Карта расчета припусков на обработку

Элементарная поверхность детали и технологический маршрут ее обработки	Элементы припуска, мкм				Расчётный припуск 2z min, мкм d max	Расчётный минимальный размер, мм d min	Допуск на изготовление Td, мкм	Принятые (округленные) размеры по переходам, мм		Полученные предельные припуски, мкм
	Rz	h						d max	d min	2z max	2z min
Штамповка	200	370	124	-	-	33,032	620	33,62	33,0	-	-
Рассверливание	50	70	40	50	1388	34,420	250	34,65	34,4	1030	1400
Зенкерование чистовое	40	40	-	-	420	34,840	100	34,9	34,8	250	400
Развертывание чистовое	3,2	5	-	-	160	35,0	25	35,025	35,0	125	200

Проверка расчета: Td _З – Td _Д = 2z o min – 2z o max = 595 = 2000 – 1405. Расчет произведен верно.

Произведем расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам элементарной поверхности – шпоночного паза 10Js9.

Рассчитаем равносторонний припуск по формуле:

,

По [1 с.188, 336] определяем для протягивания чернового Ra = 3,2 мкм, h = 10 мкм.

По [1 с.41] определяем погрешность установки заготовки в патрон: ε = 50 мкм.

Рассчитаем суммарное отклонение расположения поверхности по формуле:

,

где - параллельность сторон,

- симметричность сторон.

По [1 с.187] определяем = 28 мкм, = 72 мкм.

мкм.

По [1 с.59] определяем отклонение расположения поверхности при сверлении на вертикально-сверлильном станке = 40 мкм.

Заполним карту расчетов припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам в виде таблицы.

Таблица 2.2 Карта расчета припусков на обработку

Элементарная поверхность детали и технологический маршрут ее обработки	Элементы припуска, мкм				Расчётный припуск 2z min, мкм	Расчётный минимальный размер, мм	Допуск на изготовление Td, мкм	Принятые (округленные) размеры по переходам, мм		Полученные предельные припуски, мкм
	Rz, Ra	h						d max	d min	2z max	2z min
Штамповка	200	370	124	-	-	8,612	1000	9,0	8,0	-	-
Протягивание черновое	3,2	10	77	50	1388	10,0	43	10,043	10,0	1043	2000

Проверка расчета: Td _З – Td _Д = 2z o min – 2z o max = 957 = 2000 – 1043. Расчет произведен верно.