Министерство образования и науки Российской Федерации
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Технология машиностроения»КУРСОВАЯ РАБОТАпо дисциплине«Технология машиностроения»
на тему
«Размерный анализ технологических процессов изготовлениявала-шестерни»
Выполнил:
Группа:
Преподаватель: Михайлов А.В.Тольятти, 2005
УДК 621.965.015.22
Аннотация
Зарипов М.Р. размерный анализтехнологического процесса изготовления детали вал-шестерня.
К.р. – Тольятти.: ТГУ, 2005.
Выполнен размерный анализтехнологического процесса изготовления детали вал-шестерня в продольном ирадиальном направлении. Рассчитаны припуски и операционные размеры. Проведеносравнение результатов операционных диаметральных размеров, полученныхрасчетно-аналитическим способом и методом размерного анализа с использованиемоперационных 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 технологическихбаз
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 основныеположения, использованные при формировании технологического маршрута детали.
Тип производства – среднесерийный.
Способ получения заготовки – штамповкана ГКШП.
При разработке технологическогомаршрута используем следующие положения:
· Обработкуразделяем на черновую и чистовую, повышая производительность (снятие большихприпусков на черновых операциях) и обеспечивая заданную точность (обработка начистовых операциях)
· Черноваяобработка связана со снятием больших припусков, что ведет к износу станка иснижению его точности, поэтому черновую и чистовую обработку будем вести наразных операциях с применением различного оборудования
· Дляобеспечения требуемой твердости детали введем ТО (закалка и высокий отпуск,шейки под подшипники — цементация)
· Лезвийнуюобработку, нарезку зубьев и шпоночного паза произведем перед ТО, а после ТОабразивная обработка
· Дляобеспечения требуемой точности создаем искусственные технологические базы,используемые на последующих операциях – центровые отверстия
· Болееточные поверхности будем обрабатывать в конце ТП
· Дляобеспечения точности размеров детали будем использовать специализированные иуниверсальные станки, станки с ЧПУ, нормализованные и специальные режущиеинструменты и приспособления
Для простоты составления планаизготовления закодируем поверхности рис.1.1 и размеры детали и приведемсведения 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 видетаблицы:
Таблица1.1
Технологическиймаршрут 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 планизготовления детали, оформленный в соответствие с требованиями [5]:
Таблица 1.2
План изготовления детали вал-шестерня
/>
/>/>
/>
/>
/>
1.3. Обоснование выбора технологических баз, классификация технологическихбаз
На фрезерно-центровальной операции вкачестве черновых технологических баз выбираем общую ось шеек 6 и 8, и торец 3 –как будущими основными конструкторскими базами.
На черновом точении за технологическиебазы принимаем полученную на предыдущей операции ось 13 (используем центры) иобработанные на предыдущей операции торцы 1 и 4.
При чистовом точении используем вкачестве технологических баз ось 13, а опорная точка лежит на поверхностицентровых отверстий – используем принцип постоянства баз и исключаемпогрешность неперпендикулярности, как составляющую погрешности выполненияосевого размера.
Таблица1.3
Технологическиебазы№ 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 операцияхиспользуем ось 13 и опорную точку на центровом отверстии, соблюдая принциппостоянства баз (относительно шеек подшипников), ибо, являясь исполнительнойповерхностью, зубчатый венец должен быть точно выполнен относительно шеекподшипников.
Для фрезерования шпоночного паза вкачестве технологических баз используем ось 13 и торец 2.
В сводной таблице приводим классификациютехнологических баз, указываем их целевую принадлежность, выполнение правилаединства и постоянства баз.
1.4. Обоснование простановки операционных размеров
Способ простановки размеров зависит впервую очередь от метода достижения точности. Так как размерный анализ имеетбольшую трудоемкость выполнения, то применять его целесообразно прииспользовании метода достижения точности размеров с помощью настроенногооборудования.
Особую важность представляет способпростановки продольных размеров (осевых для тел вращения).
На черновой токарной операции мы можемприменить схемы простановки размеров «а» и «б» рис.4.1[1].
На чистовой токарной и шлифовальныхоперациях применяем схему «г» рис.4.1[1].
1.5. Назначение операционных технических требований
Операционные технические требованияназначаем по методике [5]. Технические требования на изготовление заготовки(допуски на размеры, смещение штампа) назначаем по ГОСТ 7505-89. Допуски наразмеры определяем по приложению 1 [1], шероховатость – по приложению 4 [1], величиныпространственных отклонений (отклонения от соосности и перпендикулярности) – поприложению 2 [1].
Для заготовки отклонения от соосностиопределим по методике [1].
Определим средний диаметр вала
/>, (1.1)
где di– диаметр i-ой ступени вала;
li – длина i-ой ступени вала;
l – общаядлина вала.
dср=38,5мм.По приложению 5[1] определим рк – удельная величина изогнутости.Величины изогнутости оси вала для различных участков определим по следующейформуле:
/>, (1.2)
где Li– расстояние наиболее удаленной точки i-ой поверхностидо измерительной базы;
L – длинадетали, мм;
Δmax=0,5·рк·L – максимальный прогиб оси вала в результате коробления;
/>– радиус кривизны детали, мм; (1.3)
Аналогично рассчитываем отклонения отсоосности при термообработке. Данные для их определения также приведены вприложении 5[1].
После расчетов получаем
/>
2. Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении
2.1. Размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения размерных цепей ввиде 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 почертежу размера;
ω[А] – погрешность этого жепараметра возникающая в ходе выполнения технологического процесса.
Погрешность замыкающего звена найдемпо уравнению /> (2.1)
/>
Из расчетов видно, что погрешностьразмер К больше допуска. А это значит, что мы должны корректировать планизготовления.
Для обеспечения точности размера [К]:
на 100-ой операции обработаем с одногоустанова 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 изготовленияданных коррективов, получаем следующие уравнения размерных цепей, погрешностькоторых равна:
/>/>
В итоге получаем 100% качество
2.3. Расчет припусков продольных размеров
Расчет припусков продольных размеровбудем вести в следующем порядке.
Напишем уравнения размерных цепей,замыкающим размером которых будут припуски. Посчитаем минимальный припуск наобработку по формуле
/>, (2.2)
где /> – суммарная погрешностьпространственных отклонений поверхности на предыдущем переходе;
/> – высоты неровностей и дефектныйслой, образовавшиеся на поверхности при предыдущей обработке.
Рассчитаем величины колебанийоперационных припусков /> по уравнениям погрешностейзамыкающих звеньев-припусков
/> (2.1)
/> (2.2)
Расчет ведут по формуле (2.2) есликоличество составляющих звеньев припуска больше четырех.
Находим значения максимальных исредних припусков по соответствующим формулам
/>, (2.3)
/> (2.4)
результаты занесем в таблицу 2.1
2.4. Расчет операционных размеров
Определим величины номинальных ипредельных значений операционных размеров в осевом направлении по методусредних значений
Исходя из уравнений, составленных впунктах 2.2 и 2.3, найдем средние значения операционных размеров
/>
запишем значения в удобной дляпроизводства форме
/> />
3. Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении
3.1. Радиальные размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения размерных цепей сзамыкающими звеньями-припусками, т.к. почти все размеры в радиальномнаправлении 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 размеровбудем вести аналогично расчету припусков продольных размеров, но расчетминимальных припусков будем вести по следующей формуле
/> (3.1)
Результаты заносим в таблицу 3.1
3.4. Расчет операционных диаметральных размеров
Определим величины номинальных ипредельных значений операционных размеров в радиальном направлении по методукоординат средин полей допусков.
Исходя из уравнений, составленных впунктах 3.1 и 3.2, найдем средние значения операционных размеров
/>
Определим координату средин полейдопусков искомых звеньев по формуле
/> (3.2)
/>
Сложив полученные величины с половинойдопуска, 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 8по методике В.М. Кована [7].
Полученные результаты заносим втаблицу 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 припусковсводим в таблицу 4.2
Таблица 4.2
Сравнение общих припусковМетод расчета
z0min
z0max
z0ном Расчетно-аналитический 2,780 5,174 3,977 Расчет операционных цепей 1,426 8,958 7,387
Найдемданные по изменению припусков
/> (4.4)
Мыполучили разницу припусков в 86%, вследствие неучета при расчете методом Кованаследующих моментов: особенностей простановки размеров на операции, погрешностивыполняемых размеров, влияющих на величину погрешности припуска и др.
Литература
1. Размерный анализтехнологических процессов изготовления деталей машин: Методические указания квыполнению курсовой работы по дисциплине «Теория Технологии»/ Михайлов А.В. –Тольятти,: ТолПИ, 2001. 34с.
2. Размерный анализтехнологических процессов/ В.В. Матвеев, М. М. Тверской, Ф. И. Бойков и др. –М.: Машиностроение, 1982. – 264 с.
3. Специальныеметаллорежущие станки общемашиностроительного применения: Справочник/ В.Б.Дьячков, Н.Ф. Кабатов, М.У. Носинов. – М.: Машиностроение. 1983. – 288 с., ил.
4. Допуски ипосадки. 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 идипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 22с.
6. Михайлов А.В.Базирование и технологические базы: Методические указания к выполнению курсовыхи дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 30с.
7. Справочниктехнолога-машиностроителя. Т.1/под. ред А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. –М.: Машиностроение, 1985. – 656с.