Курсовая работа: Размерный анализ технологических процессов изготовления вала-шестерни
Курсовая работа: Размерный анализ технологических процессов изготовления вала-шестерни
Министерство образования и науки Российской Федерации
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Технология машиностроения»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Технология машиностроения»
на тему
«Размерный анализ технологических процессов изготовления
вала-шестерни»
Выполнил:
Группа:
Преподаватель: Михайлов А.В.
Тольятти, 2005
УДК 621.965.015.22
Аннотация
Зарипов М.Р. размерный анализ
технологического процесса изготовления детали вал-шестерня.
К.р. – Тольятти.: ТГУ, 2005.
Выполнен размерный анализ
технологического процесса изготовления детали вал-шестерня в продольном и
радиальном направлении. Рассчитаны припуски и операционные размеры. Проведено
сравнение результатов операционных диаметральных размеров, полученных
расчетно-аналитическим способом и методом размерного анализа с использованием
операционных размерных цепей.
Расчетно-пояснительная записка на 23стр.
Графическая часть – 4 чертежей.
1.
Чертеж детали – А3.
2.
Размерная схема в осевом направлении – А2.
3.
Размерная схема в диаметральном направлении – А2.
4.
Размерная схема в диаметральном направлении продолжение – А3.
Содержание
1.
Технологический маршрут и план изготовления детали
1.1.
Технологический маршрут и его обоснование
1.2.
План изготовления детали
1.3.
Обоснование выбора технологических баз, классификация технологических
баз
1.4.
Обоснование простановки операционных размеров
1.5.
Назначение операционных требований
2.
Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении
2.1.
Размерные цепи и их уравнения
2.2.
Проверка условий точности изготовления детали
2.3.
Расчет припусков продольных размеров
2.4.
Расчет операционных размеров
3.
Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении
3.1.
Радиальные размерные цепи и их уравнения
3.2.
Проверка условий точности изготовления детали
3.3.
Расчет припусков радиальных размеров
3.4.
Расчет операционных диаметральных размеров
4.
Сравнительный анализ результатов расчетов операционных размеров
4.1.
Расчет диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом
4.2.
Сравнение результатов расчета
Литература
Приложения
1.
Технологический маршрут и план изготовления детали
1.1.
Технологический маршрут и его обоснование
В данном разделе опишем основные
положения, использованные при формировании технологического маршрута детали.
Тип производства – среднесерийный.
Способ получения заготовки – штамповка
на ГКШП.
При разработке технологического
маршрута используем следующие положения:
· Обработку
разделяем на черновую и чистовую, повышая производительность (снятие больших
припусков на черновых операциях) и обеспечивая заданную точность (обработка на
чистовых операциях)
· Черновая
обработка связана со снятием больших припусков, что ведет к износу станка и
снижению его точности, поэтому черновую и чистовую обработку будем вести на
разных операциях с применением различного оборудования
· Для
обеспечения требуемой твердости детали введем ТО (закалка и высокий отпуск,
шейки под подшипники - цементация)
· Лезвийную
обработку, нарезку зубьев и шпоночного паза произведем перед ТО, а после ТО
абразивная обработка
· Для
обеспечения требуемой точности создаем искусственные технологические базы,
используемые на последующих операциях – центровые отверстия
· Более
точные поверхности будем обрабатывать в конце ТП
· Для
обеспечения точности размеров детали будем использовать специализированные и
универсальные станки, станки с ЧПУ, нормализованные и специальные режущие
инструменты и приспособления
Для простоты составления плана
изготовления закодируем поверхности рис.1.1 и размеры детали и приведем
сведения о требуемой точности размеров:
ТА2 = 0,039(–0,039)
Т2Б = 0,016()
Т2В = 0,1(+0,1)
Т2Г = 0,74(+0,74)
Т2Д = 0,74(+0,74)
Т2Е = 0,016()
ТЖ = 1,15(–1,15)
ТИ = 0,43(–0,43)
ТК = 0,22(–0,22)
ТЛ = 0,43(–0,43)
ТМ = 0,52(–0,52)
ТН = 0,036()
ТП = 0,2(-0,2)
Рис. 1.1
Технологический маршрут оформим в виде
таблицы:
Таблица
1.1
Технологический
маршрут изготовления детали
№ операции |
Наименование
операции
|
Оборудование (тип, модель) |
Содержание операции |
000 |
Заготовительная |
ГКШП |
Штамповать заготовку |
010 |
Фрезерно-центровальная |
Фрезерно-центровальный
МР-71М
|
Фрезеровать торцы 1,4;
сверлить центровальные отверстия |
020 |
Токарная |
Токарный п/а 1719 |
Точить поверхности
2, 5, 6, 7; 8, 3
|
030 |
Токарная с ЧПУ |
Токарный с ЧПУ 1719ф3 |
Точить поверхности 2, 5,
6; 3, 8 |
040 |
Шпоночно-фрезерная |
Шпоночно-фрезерный
6Д91 |
Фрезеровать паз 9, 10 |
050 |
Зубофрезерная |
Зубофрезерный 5В370 |
Фрезеровать зубья 11, 12 |
060 |
Зубофасочная |
Зубофасочный СТ 1481 |
Снять фаску с зубьев |
070 |
Зубошевинговальная |
Зубошевинговальный
5701 |
Шевинговать зубья 12 |
075 |
ТО |
|
Закалка, высокий отпуск,
правка, цементация |
080 |
Центродоводочная |
Центродоводочный 3922 |
Зачистиь центровочные
отверстия |
090 |
Круглошлифовальная |
Круглошлифовальный
3М163ф2Н1В |
Шлифовать поверхности 5,
6, 8 |
100 |
Торцекруглошлифовальная |
Торцекруглошлифовальный
3М166ф2Н1В |
Шлифовать поверхности
2, 6; 3, 8 |
110 |
Зубошлифовальная |
Зубошлифовальный 5А830 |
Шлифовать зубья
12
|
1.2.
План изготовления детали
Приведем в виде таблицы 1.2 план
изготовления детали, оформленный в соответствие с требованиями [5]:
Таблица 1.2
План изготовления детали вал-шестерня
1.3.
Обоснование выбора технологических баз, классификация технологических
баз
На фрезерно-центровальной операции в
качестве черновых технологических баз выбираем общую ось шеек 6 и 8, и торец 3 –
как будущими основными конструкторскими базами.
На черновом точении за технологические
базы принимаем полученную на предыдущей операции ось 13 (используем центры) и
обработанные на предыдущей операции торцы 1 и 4.
При чистовом точении используем в
качестве технологических баз ось 13, а опорная точка лежит на поверхности
центровых отверстий – используем принцип постоянства баз и исключаем
погрешность неперпендикулярности, как составляющую погрешности выполнения
осевого размера.
Таблица
1.3
Технологические
базы
№ операции |
№ опорных точек |
Наименование базы |
Характер проявления |
Реализация
|
№ обрабатываемых
поверхностей |
Операционные размеры |
Единство баз |
Постоянство баз |
Явная
|
скрытая |
Естественная
|
Искусственная
|
Станочные
приспособления |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
010 |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
|
13
1
4-
|
|
|
|
020-А |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
Жесткий и плавающий центры,
поводковый патрон
|
5
6
7
2
-
|
2А
2Б
2Г
Т
-
|
+
+
+
+
-
|
-
-
-
-
-
|
020-Б |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
8
3
-
|
2Е
У
-
|
+
-
-
|
+
-
-
|
030-А |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
-
+
|
+
+
-
|
5
6
2
-
|
2А
2Б
Ф
-
|
+
+
-
-
|
+
+
-
-
|
030-Б |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
-
+
|
+
+
-
|
8
3
-
|
2Е
Х
-
|
+
-
-
|
+
-
-
|
040 |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
|
10
9
-
|
П
Н
Ц
-
|
+
+
+
-
|
+
-
-
-
|
050 |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
|
11
12
-
-
|
2Д
2В
-
-
|
+
+
-
-
|
+
+
-
-
|
070 |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
|
12
-
-
|
2В
-
-
|
+
-
-
|
+
-
-
|
090-А |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
-
+
|
+
+
-
|
|
5
6
-
-
|
2А
2Б
-
-
|
+
+
-
-
|
+
+
-
-
|
090-Б |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
-
+
|
+
+
-
|
8
-
-
|
2Е
-
-
|
+
-
-
|
+
-
-
|
100-А |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
-
+
|
+
+
-
|
|
6
2
-
|
2Б
Ф
-
|
+
-
-
|
+
+
-
|
100-Б |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
-
+
|
+
+
-
|
8
3
-
|
2Е
Х
-
|
+
-
-
|
+
+
-
|
110 |
1- 4
5
6
|
ДН
О
О
|
-
+
+
|
+
-
-
|
-
+
+
|
+
-
-
|
|
12
-
-
|
2В
-
-
|
+
-
-
|
+
-
-
|
На зубообрабатывающих операциях
используем ось 13 и опорную точку на центровом отверстии, соблюдая принцип
постоянства баз (относительно шеек подшипников), ибо, являясь исполнительной
поверхностью, зубчатый венец должен быть точно выполнен относительно шеек
подшипников.
Для фрезерования шпоночного паза в
качестве технологических баз используем ось 13 и торец 2.
В сводной таблице приводим классификацию
технологических баз, указываем их целевую принадлежность, выполнение правила
единства и постоянства баз.
1.4.
Обоснование простановки операционных размеров
Способ простановки размеров зависит в
первую очередь от метода достижения точности. Так как размерный анализ имеет
большую трудоемкость выполнения, то применять его целесообразно при
использовании метода достижения точности размеров с помощью настроенного
оборудования.
Особую важность представляет способ
простановки продольных размеров (осевых для тел вращения).
На черновой токарной операции мы можем
применить схемы простановки размеров «а» и «б» рис.4.1[1].
На чистовой токарной и шлифовальных
операциях применяем схему «г» рис.4.1[1].
1.5.
Назначение операционных технических требований
Операционные технические требования
назначаем по методике [5]. Технические требования на изготовление заготовки
(допуски на размеры, смещение штампа) назначаем по ГОСТ 7505-89. Допуски на
размеры определяем по приложению 1 [1], шероховатость – по приложению 4 [1], величины
пространственных отклонений (отклонения от соосности и перпендикулярности) – по
приложению 2 [1].
Для заготовки отклонения от соосности
определим по методике [1].
Определим средний диаметр вала
, (1.1)
где di
– диаметр i-ой ступени вала;
li – длина i-ой ступени вала;
l – общая
длина вала.
dср=38,5мм.
По приложению 5[1] определим рк – удельная величина изогнутости.
Величины изогнутости оси вала для различных участков определим по следующей
формуле:
, (1.2)
где Li
– расстояние наиболее удаленной точки i-ой поверхности
до измерительной базы;
L – длина
детали, мм;
Δmax=0,5·рк·L – максимальный прогиб оси вала в результате коробления;
– радиус кривизны детали, мм; (1.3)
Аналогично рассчитываем отклонения от
соосности при термообработке. Данные для их определения также приведены в
приложении 5[1].
После расчетов получаем
2.
Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении
2.1.
Размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения размерных цепей в
виде уравнений номиналов.
2.2.
Проверка условий точности изготовления детали
Проверку условий точности выполняем,
чтоб убедиться в обеспечении требуемой точности размеров. Условие точности ТАчерт≥ω[А],
где ТАчерт – допуск по
чертежу размера;
ω[А] – погрешность этого же
параметра возникающая в ходе выполнения технологического процесса.
Погрешность замыкающего звена найдем
по уравнению (2.1)
Из расчетов видно, что погрешность
размер К больше допуска. А это значит, что мы должны корректировать план
изготовления.
Для обеспечения точности размера [К]:
на 100-ой операции обработаем с одного
установа поверхности 2 и 3, тем самым уберем из размерной цепи размера [К]
звенья С10, Ж10 и Р10, «заменив» их на звено Ч100(ωЧ=0,10).
После внесения в план изготовления
данных коррективов, получаем следующие уравнения размерных цепей, погрешность
которых равна:
В итоге получаем 100% качество
2.3.
Расчет припусков продольных размеров
Расчет припусков продольных размеров
будем вести в следующем порядке.
Напишем уравнения размерных цепей,
замыкающим размером которых будут припуски. Посчитаем минимальный припуск на
обработку по формуле
, (2.2)
где - суммарная погрешность
пространственных отклонений поверхности на предыдущем переходе;
- высоты неровностей и дефектный
слой, образовавшиеся на поверхности при предыдущей обработке.
Рассчитаем величины колебаний
операционных припусков по уравнениям погрешностей
замыкающих звеньев-припусков
(2.1)
(2.2)
Расчет ведут по формуле (2.2) если
количество составляющих звеньев припуска больше четырех.
Находим значения максимальных и
средних припусков по соответствующим формулам
, (2.3)
(2.4)
результаты занесем в таблицу 2.1
2.4.
Расчет операционных размеров
Определим величины номинальных и
предельных значений операционных размеров в осевом направлении по методу
средних значений
Исходя из уравнений, составленных в
пунктах 2.2 и 2.3, найдем средние значения операционных размеров
запишем значения в удобной для
производства форме
3.
Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении
3.1.
Радиальные размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения размерных цепей с
замыкающими звеньями-припусками, т.к. почти все размеры в радиальном
направлении получаются явно (см. п.3.2)
3.2.
Проверка условий точности изготовления детали
Получаем 100% качество.
3.3.
Расчет припусков радиальных размеров
Расчет припусков радиальных размеров
будем вести аналогично расчету припусков продольных размеров, но расчет
минимальных припусков будем вести по следующей формуле
(3.1)
Результаты заносим в таблицу 3.1
3.4.
Расчет операционных диаметральных размеров
Определим величины номинальных и
предельных значений операционных размеров в радиальном направлении по методу
координат средин полей допусков.
Исходя из уравнений, составленных в
пунктах 3.1 и 3.2, найдем средние значения операционных размеров
Определим координату средин полей
допусков искомых звеньев по формуле
(3.2)
Сложив полученные величины с половиной
допуска, запишем значения в удобной для производства форме
4.
Сравнительный анализ результатов расчетов операционных размеров
4.1.
Расчет диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом
Рассчитаем припуски для поверхности 8
по методике В.М. Кована [7].
Полученные результаты заносим в
таблицу 4.1
4.2.
Сравнение результатов расчета
Посчитаем общие припуски по формулам
(4.1)
(4.2)
Посчитаем номинальный припуск для вала
(4.3)
Результаты расчетов номинальных припусков
сводим в таблицу 4.2
Таблица 4.2
Сравнение общих припусков
Метод расчета |
z0min
|
z0max
|
z0ном
|
Расчетно-аналитический |
2,780 |
5,174 |
3,977 |
Расчет операционных цепей |
1,426 |
8,958 |
7,387 |
Найдем
данные по изменению припусков
(4.4)
Мы
получили разницу припусков в 86%, вследствие неучета при расчете методом Кована
следующих моментов: особенностей простановки размеров на операции, погрешности
выполняемых размеров, влияющих на величину погрешности припуска и др.
Литература
1.
Размерный анализ
технологических процессов изготовления деталей машин: Методические указания к
выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория Технологии»/ Михайлов А.В. –
Тольятти,: ТолПИ, 2001. 34с.
2.
Размерный анализ
технологических процессов/ В.В. Матвеев, М. М. Тверской, Ф. И. Бойков и др. –
М.: Машиностроение, 1982. – 264 с.
3.
Специальные
металлорежущие станки общемашиностроительного применения: Справочник/ В.Б.
Дьячков, Н.Ф. Кабатов, М.У. Носинов. – М.: Машиностроение. 1983. – 288 с., ил.
4.
Допуски и
посадки. Справочник. В 2-х ч./ В. Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романов, В.А.
Брагинский. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние
, 1983. Ч. 2. 448 с., ил.
5.
Михайлов А.В.
План изготовления детали: Методические указания к выполнению курсовых и
дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 22с.
6.
Михайлов А.В.
Базирование и технологические базы: Методические указания к выполнению курсовых
и дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 30с.
7.
Справочник
технолога-машиностроителя. Т.1/под. ред А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. –
М.:Машиностроение, 1985. – 656с.
|