Розробка електронної моделі підготовки виробництва триступеневого співвісного редуктора МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ Німецький технічний факультет Кафедра "СПУіМ" БАКАЛАВРСЬКА РОБОТА Тема роботи: Розробка електронної моделі підготовки виробництва триступеневого співвісного редуктора Виконавець Студент групи Володько О.Ю. Керівник Сулейманов С.Л. Нормоконтроль Горобець І.О. ДОНЕЦЬК – 2008 Записка пояснювальна: 101 стор., 22 рис., 24 табл., 3 додатка, 14 джерел. Об'єкт проектування – триступеневий співвісний редуктор, калібр-скоба, автоматична лінія обробки вала-вихідного. Мета роботи – підвищення ефективності конструкторсько-технологічної підготовки виробництва. Спроектовано конструкцію редуктора з усіма необхідними розрахунками його елементів. Розрахований калібр-скоба для контролю точності поверхні вала. Наведено аналіз технологічності конструкції деталі типу вал-вихідний, обгрунтовано спосіб отримання заготівки, розроблено маршрут обробки деталі, проведено вибір металоріжучого обладнання, ріжучого і вимірювального інструментів, розраховані режими різання. Проведено нормування розробленого технологічного процесу. Розроблено необхідний комплект технологічної документаціїї, до складу якої входять маршрутні, операційні карти ескізів, та карти наладок. Спроектовано автоматичну лінію обробки вала-вихідного. Розроблена динамічна модель окремого зубчатого зачеплення. МАРШРУТ, НОРМУВАНННЯ, КОМПЛЕКТ ДОКУМЕНТАЦІЇ, АВТОМАТИЧНА ЛІНІЯ, ДИНАМІЧНА МОДЕЛЬ Зм iст Вступ 1. Конструкторська підготовка виробництва 1.1 Визначення навантажувально-кінематичних параметрів приводу 1.2 Вибір двигуна 1.3 Вихідні дані для розрахунку передач приводу 1.4 Проектування передач приводу 1.5 Уточнення розрахункового навантаження 1.6 Уточнення граничних і допустимих напружень 1.7 Геометричні та конструктивні параметри циліндричних прямозубих коліс 1.8 Визначення крутних та згинальних моментів 1.9 Розрахунок вала на опір втомі 1.10 Вибір муфт 2. Метрологічна підготовка виробництва 2.1 Контроль розмірів деталей 2.2 Розрахунок розмірів калібрів для гладкого циліндричного з’єднання 2.3 Контроль точності зубчастої шестерні 3. Технологічна підготовка виробництва 3.1 Аналіз технологічності конструкції деталі 3.2 Вибір метода отримання заготівлі 3.3 Розробка маршрутного технологічного процесу 3.4 Вибір металообробного обладнання, різального та вимірювального інструменту 3.5 Визначення операційних припусків на механічну обробку 3.6 Розрахунок режимів різання 3.7 Нормування технологічного процесу 4. Автоматизація підготовки виробництва 4.1 Розрахунок технологічної продуктивності технологічного процесу 4.2 Аналіз базового операційного процесу за крітерієм забезпечення заданої змінної продуктивності 4.3 Уточнений розрахунок продуктивності автоматичної лінії 4.4 Опис роботи спроектованої автоматичної лінії 5. Динамічний аналіз об’єкту виробництва 5.1 Загальні положення про динаміку зубчастої передачі 5.2 Вихідні дані зубчастої передачі 5.3 Динамічна модель зубчастої передачі з двома ступенями свободи 5.4 Реалізація динамічної моделі в SIMULINK 5.5 Аналіз отриманих результатів Висновки Перелік використаних джерел Вступ Рівень розвитку машинобудування – один з найзначніших чинників технічного прогресу, оскільки корінні перетворення в будь-якій сфері виробництва можливі лише в результаті створення досконаліших машин і розробки принципово нових технологій. Розвиток і вдосконалення технології виробництва сьогодні тісно пов'язані з автоматизацією, створенням робототехнічних комплексів, широким використанням обчислювальної техніки, вживанням устаткування з числовим програмним управлінням. Функціонування цієї системи забезпечується за допомогою сучасних САПР, тісно пов’язаних одна з одною - взаємодія CAD-,CAM- та CAE-систем. В умовах сучасного виробництво виникає завдання понизити терміни і витрати на виготовлення продукції. Причому зниження тривалості і витрат виробництва повинне здійснюватися не лише на етапі виготовлення, але і значною мірою на етапі проектування і розробки технічної документації. Це можна здійснити з використанням сучасних САПР. У даній бакалаврській роботі підготовка технічної документації здійснювалася за допомогою пакетів програм компанії АСКОН – САПР "ВЕРТИКАЛЬ" і "КОМПАС 3d". Використання даного інструменту дозволяє сучасному інженерові скоротити етап підготовки виробництва у декілька разів. Комп’ютерна технологія покликана не тільки автоматизувати традиційно існуючі технологічні ланки, а принципово змінити саму технологію проектування та виробництва продукції на основі настроюваних багатоваріантних систем прийняття технічних рішень. Тільки в цьому випадку можна очікувати скорочення строків створення виробів, зниження витрат на весь життєвий цикл виробу, покращення якості виробів. При створенні високотехнологічних виробів, в основі організації комп’ютерної технології знаходиться створення повної електронної моделі виробу на основі створення тримірних електронних моделей, це відкриває ширші можливості для створення більш якісної продукції та в більш стислі строки. Крім цього, необхідно забезпечити комплексну оцінку усіх створюваних даних електронної моделі та налагодження стратегії виконання конкретних етапів проектування. Основою цієї системи є електрона модель підготовки виробництва, яка включає до свого складу 3D-моделі виробу, збірних одиниць та окремих деталей, усі необхідні креслення з технічними вимогами, необхідний комплект технологічної документації, а також засоби метрологічного контролю. Якість виготовляємої продукції істотно підвищується лише при використанні єдиного підходу проектування підготовки виробництва, а саме поєднання конструкторської і технологічної частин проектування. У сучасних умовах проектування даний підхід стає максимально здійсненним завдяки створенню та використанню CAD, CAM і CAE систем, що дозволяє повністю автоматизувати процес проектування, істотно підвищує продуктивність праці, а також знижує собівартість продукції. 1 . Конструкторська підготовка виробництва 1.1 Визначення навантажувально-кінематичних параметрів приводу Вихідні данні: Тягове зусилля ланцюга Швидкість руху ланцюга Крок ланцюга Число зубців зірочки Строк праці приводу роки; Добова тривалість експлуатації зміни; Коефіцієнт використання ; Тип виробництва – масове. Рисунок 1.1 – Кінематична схема приводу. Рисунок 1.2 – Схема роботи двигуна. Для визначення навантажувально-кінематичних параметрів електродвигуна треба знати передатне число і загальний коефіцієнт корисної дії (ККД) приводу. Визначаємо потужність на виході: (1.1) де – вихідна потужність; - вихідна сила; – швидкість елемента обертання; (1.2) Передатне число приводу Uпр дорівнює добутку передатних чисел Uі окремих ступенів: (1.3) де k – число ступенів передач у приводі. Оскільки на даному етапі неможливо знати точні значення передаточного числа кожної передачі, визначається діапазон можливих значень передатного числа приводу. Діапазон значень Uі для окремих передач, якщо виходити з обмежень по габаритах, приймають за даними. [2] Оскільки у схемі всі колеса прямозубі циліндричні – для всіх передач Для всього приводу в моєму випадку: (1.4) Загальне передаточне число приводу: Отримуємо: . Загальний коефіцієнт корисної дії приводу дорівнює добутку ККД його окремих елементів, в яких мають місце втрати механічної енергії: (1.5) Значення ККД окремих елементів приводу взято [1]: Визначаємо частоту обертання вихідного вала: (1.6) де t – крок елементів зачеплення; z – кількість елементів зачеплення; D – діаметр елементу обертання; звідси частота обертання елементу: (1.7) Визначаємо діапазон можливих значень швидкостей обертання вихідного елементу: (1.8) Отримаємо: ; . Визначаємо максимальне значення потужності приводу на валу електродвигуна: (1.9) де Рд max – максимальна потужність на валу електродвигуна. (1.10) 1.2 Вибір двигуна Найбільш розповсюдженні в промисловості трифазні асинхронні електродвигуни з коротко замкнутим ротором. Ці двигуни мають найбільш просту конструкцію, найменшу вартість і мінімальні потреби в обслуговуванні. Важливою перевагою асинхронних двигунів є можливість їх включення у електричну мережу перемінного струму без проміжних перетворювачів. Виходячи з умов експлуатації приводу виберемо двигун серії 4А, асинхронних двигунів загального використання з чавунним корпусом (ГОСТ 19523-81) для кліматичних умов типу У (номінальні – сухе, чисте опалюване приміщення) категорії 3. Конструктивно електродвигуни виконуються з кріпленням на лапах. За отриманим значенням Рдн з урахуванням умов експлуатації привода по табличним даним [1] вибираємо найближчу більшу номінальну потужність електродвигуна Р дном. . Повинна виконуватись умова: (1.11) Обираю двигун 4А160S2У3, Рдном = 15 кВт; = 1,4; nдв = 2940 . 1.3 Вихідні дані для розрахунку передач приводу Визначимо час експлуатації приводу за формулою: (1.12) де Kрок =5 – тривалість експлуатації (років); Кдн =300 кількість робочих днів за рік; Kзмін =1 – кількість змін на за добу; Kвик =0,5 – коефіцієнт використання приводу протягом зміни. Визначаємо кількість циклів навантаження на всіх ступенях редуктора: ;(1.13) де об/хв; (1.14) де N4 =Nmin , мінімальне число циклів, оскільки , 5292000>5000, де N=50000 циклів, це розрахункові обертаючі моменти по першій ступені діаграми навантаження. Останні розрахункові вихідні дані, для розрахунку передач приводу заносимо в таблицю 1.1. Таблиця 1.1 - Результати розрахунку вихідних даних для розрахунків передач приводу Ступінь Швидкохідна передача Тихохідна передача Відкрита Передаточне число 3,55 3,55 3,55 Тип передачі редуктора Прямозуба Прямозуба Прямозуба Режим роботи приводу Нереверсивний Вимоги до габаритів редуктору Жорсткі Виробництво Великосерійне Навантажувально-кінематичні параметри приводу Вал Потужність,кВт Частота обертання валу, хв.-1 Обертаючій момент, Нм Розрахунковий Номінальний 1 13,97 2940 45 63,5 2 12,49 828 144 201,6 3 10,7 233 439 614,5 4 8,84 66 1285 1800 1.4 Проектування передач приводу Для виготовлення зубчастих коліс всіх передач призначимо: Матеріал – сталь 40Х ГОСТ 1050-88; Термообробка – об’ємне гартування; Твердість-поверхні 45...50 HRC; серцевини 150...200 НВ; Границя контактної витривалості МПа [3]; Границя згинальної витривалості σF lim =500 МПа; Визначаємо допустимі напруження при розрахунку на контактну міцність: (1.15) де - границя контактної витривалості; - допустимий коефіцієнт запасу міцності по контактним напруженням. У нашому випадку: вид ТО – гартування, структура матеріалу неоднорідна, таким чином ; Розрахунок зубчатої передачі будемо виконувати в наступному порядку, оскільки між осьова відстань залишається незмінною для всіх передач. Спершу розраховуємо модуль і між осьову відстань третьої передачі, і приймаємо ці данні для всіх передач. Для прямозубої передачі доцільно використовувати наступні числа зубців колеса: Z=17…25. В моєму випадку призначаю одинакові числа зубців для шестерень, і одинакові числа зубців для коліс Z1 =Z3 =Z5 =20, Z2 =Z4 =Z6 =71. Тоді, як колеса с твердістю робочих поверхонь більше, ніж 350НВ, тому розрахунок передач робимо за визначенням модуля передачі: (1.16) Для прямозубих передач β=0; Yf1 =Yf3 =Yf5 =4,12 для 20 зубців з нульовим коефіцієнтом зміщення; Yf2 =Yf4 =Yf6 =3,73 для 71 зубців з нульовим коефіцієнтом зміщення. Щоб визначити, дані якого колеса підставляти в формулу для розрахунку модуля (шестерні або колеса), треба виконати перевірку: (1.17) тому дані будемо підставляти в формулу (1.16) дані 6,4,2 колеса. Приймаємо наступні значення [3]: Kf =1,5, приймаємо попередньо; Ψbd =0,6, прийнято з умови найгіршого навантаження на колесо, звідси: (1.18) Приймаємо з першого ряду стандартних модулів mn =6 мм. В моєму випадку mnІ = mnІІ = mnІІІ =6 мм. Визначаємо основні параметри зубчастих коліс за формулами. Діаметр ділильного кола: (1.19) Діаметр западин: (1.20) Діаметр вершин: (1.21) Визначаємо між осьову відстань: (1.22) приймаємо aw =280 зі стандартного ряду, доцільно буде перерахувати радіус ділильного кола за новим значенням міжосьової відстані, перераховані дані заносимо до таблиці 1.2. Таблиця 1.2 - Основні розміри коліс передач: Параметри: I II III Z1 20 20 20 Z2 71 71 71 mn , мм 6 6 6 aw , мм 280 280 280 d(Ш), мм 120 120 120 d(К), мм 440 440 440 da (Ш), мм 132 132 132 da (К), мм 452 452 452 df (Ш), мм 105 105 105 df (К), мм 425 425 425 U 3,55 bw (Ш), мм 25 25 80 bw (К), мм 20 20 75 Визначаємо приблизні значення діаметрів валів: (1.23) де TН – максимальне значення скрутного моменту на валу, [ ] – приблизне значення допустимих напружень при крученні. Попередньо можна прийняти [ ]=20 МПа. Визначаємо колову швидкість на валах: (1.24) За приблизними даними обираємо ступінь точності передач і заносимо всі параметри в таблицю 1.3. Таблиця 1.3 - Вихідні дані для етапу "Технічний проект. № з/п Параметр Ступінь редуктора та елемент Бистрохідна Проміжна Тихохідна Шестерня Колесо Шестерня Колесо Шестерня Колесо TН , Н·мм Обертаючий момент 63,5 201,6 201,6 614,5 614,5 1800 U Передаточне число 3,55 3,55 3,55 aw , мм Межосьова відстань 280 280 280 Диаметри: d, мм Ділильного кола 120 440 120 440 120 440 da , мм виступів 132 452 132 452 132 452 bw , мм ширина колеса 25 20 25 20 80 75 ψbd коэффіціент ширини 0,208 0,0454 0,208 0,045 0,666 0,17 V, м/с Колова швидкість 3,48 1,44 1,44 0,59 0,59 0,24 Ступінь точності за ГОСТ 1643-81 8 8 9 9 9 9 Клас шорсткості за ГОСТ 2789-73 6 6 5 5 5 5 1.5 Уточнення розрахункового навантаження Розрахункові навантаження на зубчасті колеса складаються з: - корисного або номінального навантаження в розрахунку, що воно розподіляється по довжині зубців рівномірно; - додаткові навантаження, пов’язані з нерівномірністю розповсюдження номінального навантаження, тому-що має місце похибка виготовлення і деформації деталей передач. Додаткові навантаження враховуються коефіцієнтом нерівномірності розподілення навантаження по ширині зубців при розрахунку на сталість згину: (1.25) і при розрахунку на контактну сталість: (1.26) де Kfβ , Khβ – коефіцієнти нерівномірності розподілу навантаження по ширині зубчастого вінця; Kfv , Khv – коефіцієнти динамічності [3]. Перевірочний розрахунок фактичних згинальних напружень будемо здійснювати за формулою: (1.27) де , величина колового зусилля. Розрахунок фактичних контактних напружень будемо здійснювати за формулою: (1.28) Всі розрахунки заносимо до таблиці 1.4. Таблиця 1.4 - Розрахункові параметри для згинальних і контактних напружень Зачеплення вид колесу Ft, Н Gf , МПа Zk Gh , МПа І Шестерня 1058 33 0,81 251 І Колесо 916 30 0,75 122 ІІ Шестерня 3360 101 0,81 446 ІІ Колесо 2793 90 0,75 215 ІІІ Шестерня 10242 96 0,81 436 ІІІ Колесо 8178 70 0,75 190 Перевірка допустимих напружень заданого матеріалу: (1.29) (1.30) . 1.6 Уточнення граничних і допустимих напружень Необхідна границя витривалості при згині: (1.31) де SF =1,7 - допустимий коефіцієнт запасу міцності по згинальним напруженням. У нашому випадку вид ТО – гартування СВЧ, таким чином маємо [S]F =1,7; YN – коефіцієнт довговічності, враховуючий зміну [σF ], якщо . (1.32) де qF =6 гартування структури матеріалу; - базове число циклів навантажень; - еквівалентне число циклів навантажень: (1.33) де n – частота обертання, хв.-1 ; Lh – строк служби, годин; KFE – коефіцієнт еквівалентності навантаження: (1.34) де - відносний час дії моменту Ті за розрахунковий термін служби Lh . Lі – число годин роботи передачі при обертовому моменті Ті . Всі розраховані параметри заносимо до таблиці 1.5. Таблиця 1.5 - Розрахункові параметрів при уточненні згинальних напружень Зачеплення вид колесу Nfe , циклів Yn Yr Yx Gflim , МПа І Шестерня 245736761 0,5 1,05 1,035 605 І Колесо 69221623 0,62 1,05 0,995 552 ІІ Шестерня 69221623 0,62 1 1,035 557 ІІ Колесо 19499049 0,77 1 0,995 469 ІІІ Шестерня 19499049 0,77 1 1,035 451 ІІІ Колесо 5492690 0,95 1 0,995 380 Необхідна границя контактної витривалості: (1.35) де Sh =1,2 (дивись 1.3); - коефіцієнт довговічності, що враховує підвищення граничних напружень при числі циклів навантаження, більших базового (дивись NFE ): (1.36) де - базове число циклів навантаження. - еквівалентне число циклів навантажень; (1.37) KHE – коефіцієнт еквівалентності навантаження: (1.38) Всі розраховані параметри заносимо до таблиці 1.6. Таблиця 1.6 - Розрахункові параметрів при уточненні контактних напружень Зачеплення вид колесу Nhe, циклів Zn Z Ghlim, МПа І Шестерня 325616760 0,48 0,95 661 І Колесо 91723031 0,59 0,95 260 ІІ Шестерня 91723031 0,59 0,9 1003 ІІ Колесо 25837474 0,73 0,9 391 ІІІ Шестерня 25837474 0,73 0,9 792 ІІІ Колесо 7278162 0,91 0,9 279 Вибір матеріалу зубчастих передач виконуємо за розрахованими даними з таблиць 3.4, 3.5 [3, с 35]. Обираємо: Сталь 45, загартування СВЧ: Ghlim =1050 МПа, Gflim =600 МПа, HRC=48…53, серцевини HB=170…210, σв =700 МПа, στ =480 МПа. 1.7 Геометричні та конструктивні параметри циліндричних прямозубих коліс Виходячи з рекомендації, якщо [2], то колеса виконують у виді дисків шестерні 1,3,5 виконуємо окремо від вала, тому що . Згідно рекомендаціям [2], якщо , колеса виконують з дисками полегшеної форми. В таких колесах товщину диску колеса виготовляють значно меншу ширини зубчастого вінця, крім цього, в дисках роблять отвори для полегшення транспортування. Всі прийняті і розраховані параметри наведені у таблиці 1.7, їх розшифрування наведено у [2]. Таблиця 1.7 - Основні розміри циліндричних прямозубих коліс. Параметр Одиниця величини Ступінь редуктора Швидкохідна Проміжна Тихохідна Ш К Ш К Ш К Начальний модуль mn мм 6 6 6 6 6 6 Число зубців Z 20 71 20 71 20 71 Діаметр виступів da мм 132 452 132 452 132 452 Діаметр западин df мм 105 425 105 425 105 425 Діаметр ділильного кола d мм 120 440 120 440 120 440 Діаметр валу dв (розрахункове значення) мм 22,61 33,23 33,23 48,18 48,18 68,92 Діаметр валу dв (прийняте значення) мм 25 35 35 50 50 80 Конструктивні розміри: Ширина зубчастого вінця bw мм 25 20 25 20 80 75 Діаметр ступиці dст (розрахункове) мм 42,5 59,5 59,5 85 85 136 Діаметр ступиці dст (прийняте) мм 42 134 60 134 85 140 Довжина посадкового отвору lст (с) мм 27,5 38,5 38,5 55 55 88 Довжина посадкового отвору lст (прийняте) мм 30 40 40 55 80 90 Виточка на торцях K мм 2 2 2 Ширина торців зубчастого вінца S мм 15 15 15 Фаска на торцях зубчатого вінця f (розахункове) мм 4,2 4,2 4,2 Фаска на торцях зубчатого вінця f(прийняте) мм 4 4 4 4 4 4 мм 15 15 15 15 15 15 С мм 18 18 30 (розрахункове) мм 395 395 395 (прийняте) мм 400 400 400 (розрахункове) мм 267 267 270 (прийняте) мм 276 276 270 d0(розрахункове) мм 66,5 66,5 65 d0(прийняте) мм 85 85 65 R мм 6 6 6 Ступінь точності передачі за ГОСТ 1643-81 8 8 9 9 9 9 Клас шорсткості поверхні зубців за ГОСТ 2789-73 6 6 5 5 5 5 Визначення діаметрів посадкових поверхонь валу: Діаметри валів у місцях посадки зубчастих і черв’ячних коліс орієнтовно визначені при розрахунку зубчастих коліс та округленні по стандартному ряду нормальних лінійних розмірів за ГОСТ 6636–69 з ряду . Діаметри шипів валів можна приймати: (1.39) Згідно з розрахованими діаметрами шипів попередньо проводимо вибір підшипників кочення середньої серії. Перший вал - роликові радіальні сферичні дворядні. Другий вал – роликові радіальні сферичні дворядні. Для двовінцових блоків приймаємо – роликові радіальні сферичні (ігольчаті). Таблиця 1.8 - Вибір підшипників. Вал Діаметри шипів Підшипники Ширина внутрішнього кільця мм. Діаметр зовнішнього кільця мм. 1 3509 23 85 2 3509 23 85 3 3609 36 100 4 3615 55 160 блок 4074110 30 80 1.8 Визначення крутних та згинальних моментів Матеріал валу приймаємо сталь 40Х ГОСТ 1050-88; Термообробка – поліпшення 220...260 HB; Границя міцності σв =780...980 МПа, приймемо σв =800 МПа; Границя витривалості при згині σ-1 =370 МПа; Границя витривалості при крутінні t-1 =215 МПа; Визначимо координати розташування рівнодіючих реакцій опор: Основними навантаженнями, що діють на вали редукторів, є зусилля в зубчастих та черв’ячних зачепленнях. Шестерня прямозубої передачі: Колова сила: (1.40) де - крутний момент на шестерні, Нм; - діаметр ділильного кола шестерні, мм; Радіальна сила: (1.41) де - кут зачеплення. розрахункові параметри наведені у таблиці 1.9. Таблиця 1.9 - Сили прикладені до валів Шестерня І Колесо І Шестерня ІІ Колесо ІІ Шестерня ІІІ Колесо ІІІ dw , мм 120 440 120 440 120 440 T, Нм 63,5 201 201 614 614 1799 Ft , Н 1058 916 3359 2793 10242 8178 Fr , Н 385 333 1222 1016 3727 2976 Обидві сили прикладені по ділильному колі на відстані , мм. Визначення напрямку дії сил: Колова сила лежить на дотичній до ділильного кола і спрямована протилежно до напрямку обертання на ведучому елементі передачі, а на веденому елементі – по обертанню. Радіальна сила завжди спрямована від місця прикладення до осі вала по радіусу. Замінимо вал розрахунковою схемою у вигляді балки на двох опорах (А і В), (рис. 1.3) що є статично визначеною. Відповідно до схеми можна скласти 3 рівняння статичної рівноваги, що дозволяють визначити реакції у вертикальній V і горизонтальній H площині. Рисунок 1.3 - Розрахункова схема валу. Зазначимо, що , . Перевірку коректності визначення реакції опор виконуємо по складених рівняннях рівноваги балки у проекціях сил на вісі : ;. На вихідному валу на кінці виникає сила: (1.42) де dw – діаметр ділильного кола вихідної муфти (де розташовані болти), T4 – скрутний момент на вихідному валу. Розрахуємо сумарний згинальний момент: Значення згинальних моментів горизонтальній та вертикальній площин беремо з епюр (рис. 1.4). Максимальний сумарний момент буде дорівнювати: (1.43) Визначимо сумарні реакції опор: Виходячи з цього розраховуємо дійсний діаметр валу: (1.44) де - напруження матеріалу валу - сталь 40Х; Остаточні епюри наведені на рисунку 1.4. Рисунок 1.4 - Епюри моментів. 1.9 Розрахунок вала на опір втомі Для розрахунку вала на опір втоми необхідно проаналізувати місця розташування небезпечних перерізів. Місцями небезпечних перерізів є посадкові поверхні під зубчастими колесами і шестернями, муфтами, шківами, зірочками (перерізи ослаблені шпонковим пазом) перерізи біля галтелей. Як видно з епюр згинаючих моментів, найнебезпечнішим концентратором напруг є посадкове місце під підшипник. Для цього концентратора напруг і будемо вести розрахунок, а розрахунки в інших небезпечних місцях розрахуємо і занесемо в таблицю. Визначення амплітудних , і постійних складових , напруг згину і крутіння для нереверсивного валу. (1.45) де - відповідно згинаючий і крутний моменти в розглянутому перерізі вала, Нм (визначаємо з епюр). Визначення осьових моментів перерізу для кола під підшипник: (1.46) Для визначення запасу опору втоми вала необхідно визначити коефіцієнт запасу опору втоми, як по нормальним, так і по дотичним напруженням: (1.47) де - межі витривалості при згині і крутінні із симетричним циклом зміни напружень [3]. МПа, 215 Мпа; - коефіцієнти, що враховують вплив абсолютних розмірів вала [3]. ; - коефіцієнти концентрації напруг при згині і крутінні з урахуванням впливу шорсткості поверхні: (1.48) (1.49) - коефіцієнти впливу шорсткості поверхні [3]. , - ефективні концентрації напруг [3]. , - коефіцієнти, що характеризують чутливість матеріалу до асиметрії циклу напруг при МПа. [3] - коефіцієнт зміцнення [3] Запас опору втомі для валів із пластичних матеріалів: (1.50) Запас міцності оптимальний для співвісно - циліндричного трьохступінчатого редуктора – раніше прийняті значення діаметрів валів у небезпечних перерізах залишаються незмінними. Всі розраховані параметри наведено у таблиці 1.10. Таблиця 1.10 - Розрахункові параметри для витривалості валу. Параметр/ділянка шпонка підшипник ущільнення хвостовик W нетто, мм3 44027 41417 33674 23146 σE , МПа 41 65 61 67 Me , Нм 1806 2713 2073 1558 a 2 2,5 2 2 Розміри l, мм: 105 55 28 105 dв , мм 80 75 70 65 φ 0,08 0,16 0,12 0,13 b, мм (шпонка) 22 20 t1 , мм (шпонка) 9 7,5 Wк нетто, мм3 94292- 82835- 67348- 50107 Σа , МПа 20- 53,62457 40,59509 0 , МПа 9- 10- 13- 17- 3 2,35 2,35 2,15 2 1,45 1,45 2,1 1 1 1 1,1 1 1 1 1,1 3 2,35 2,35 2,25 2 1,45 1,45 2,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 0,05 β 2,8 2,8 2,8 2,8 370 370 370 370 215 215 215 215 0,68 0,68 0,69 0,7 0,68 0,68 0,69 0,7 11,3116 5,590324 7,493203 - 20,4794 24,39458 20,10715 10,21426 9,901599 5,449074 7,021483 - Виконавши усі необхідні розрахунки конструктивних елементів редуктора, розроблюємо 3D-модель вузла за допомогою сучасної CAD-cистем "КОМПАС 3D" фірми "АСКОН". Також створене складальне складальне креслення та специфікація до нього, яка наведена в додатку А. 1.10 Вибір муфт Для з’єднання вала двигуна з вхідним валом редуктора призначаємо пружну втулочно пальцеву муфту, вона буде пом’якшувати удари та коливання виникаючі при пуску та роботі електродвигуна компенсувати зсув валів. Вибираємо муфту по розрахунковому обертовому моменту Нм, діаметру кінців валів, що з’єднуються мм Матеріал напівмуфт: сталь 35 ГОСТ 1050-88, пальців сталь 45 ГОСТ 1050-88, втулки – спеціальна гума. Розміри її і параметри приведено в таблиці 1.11. Таблиця 1.11 - Параметри муфти пружної втулочно-пальцевої ГОСТ 21424-93 [T], Нм Параметр, мм Кількість пальців Маса, кг d D D1 L l d1 dn lвт c В1 125 40 125 90 125 60 60 14 28 5 42 4 5,60 Для встановлення на вихідному валу вибираємо зубчасту муфту. Вона є самоустановлювальною універсальною муфтою, має невеликі розміри і масу, володіє великою навантажувальною здатністю. Вона компенсуватиме зсуви валів, як осьове та радіальне так і кутове. Для зниження втрат на тертя і збільшення довговічності і збільшення довговічності зубців муфта заповнюється олією. Розміри її і параметри приведено в таблиці 1.12. Таблиця 1.12 - Параметри зубчастої муфти (ГОСТ 5006-94). [Т] Параметр, мм Кількість зубців, z Маса, кг d D D1 D2 A L l m b 4000 65 200 150 95 85 220 105 6,0 20 40 15,2 2 Метрологічна підготовка виробництва 2.1 Контроль розмірів деталей Для контролю розмірів тихохідного валу вибираю універсальні вимірювальні засоби. При вибиранні вимірювальних засобів враховую похибки виміру [5, с.244], що припускається, а також граничну погрішність виміру приладів [5, с.306…311]. При цьому повинна виконуватися умова: (2.1) Вибрані вимірювальні засоби приведені в таблиці 2.1. Таблиця 2.1 - Універсальні вимірювальні засоби Розмір Допуск на розмір, Т мм , мм , мм Межі вимірювання, мм Умовне позначення Ø45k7, Ø50Is7 0,016 0,007 ±0,005 25…50 Калібр-скоба 8118-014-2 ГОСТ 2216-84 Ø80k7, Ø75n7, Ø70k7, Ø65d9 0,019 0,01 ±0,005 50…100 Калібр-скоба 8118-014-2 ГОСТ 2216-84 40h12, 0,520 0,140 ±0,1 0…300 Лінійка 300 ГОСТ 427-75 110h12 0,870 0,140 ±0,1 0…300 Лінійка 300 ГОСТ 427-75 135h12 1,000 0,240 ±0,1 0…300 Лінійка 300 ГОСТ 427-75 190h12 1,150 0,240 ±0,1 0…300 Лінійка 300 ГОСТ 427-75 295h12 1,300 0,240 ±0,1 0…300 Лінійка 300 ГОСТ 427-75 450h12 1,550 0,360 ±0,1 0…500 Лінійка 500 ГОСТ 427-75 2.2 Розрахунок розмірів калібрів для гладкого циліндричного з’єднання В наданім курсовому проекті необхідно розрахувати калібр-пробку і калібр-скобу для отвору і для валу . Для розрахунку розмірів калібрів обираємо за [5, с.266…269] наступні дані: – зміщення поля допуску калібру всередину поля допуску деталі Z (Z 1 ) и a (a1 ); – допустимий вихід розміру зношеного калібру за границю поля допуску калібр-пробки Y і калібр-скоби Y 1 ; – допуск на виготовлення калібр-пробки H і калібр-скоби H 1 ; – допуск на виготовлення контркалібра для пробки Hp . Граничні розміри для отвору : (2.2) За [5, с. 266…269] для IT 7 і інтервалу розмірів 50…80 мм знаходимо данні для розрахунку калібрів Z = 0,004 мм; Y = 0,003 мм; a = 0 мм; H = 0,005мм. Формули для розрахунку розмірів калібрів за [5, с. 270]. Граничні розміри прохідного нового калібру-пробки: (2.3) Виконавчий розмір калібру-пробки ПР 80,0065–0,005 . Найменший розмір зношеного прохідного калібру-пробки: (2.4) Коли калібр ПР матиме цей розмір, його потрібно вилучити з експлуатації. Граничні розміри непрохідного нового калібру-пробки: (2.5) Виконавчий розмір калібру-пробки НЕ 80,0325–0,005 . Граничні розміри для валу : (2.6) По [5, с. 266…269] для IT6 і інтервалу розмірів 50…80 мм знаходимо дані для розрахунку калібрів a1 = 0 мм; Z1 = 0,004 мм; Y1 =0,003 мм; Н1 =0,005 мм; Нр=0,002 мм. Формули для розрахунку розмірів калібрів по [5, с. 270, табл. 2]. Граничні розміри прохідного нового калібру-скоби: (2.7) Виконавчий розмір калібру-скоби ПР 80,145+0,004 . Найбільший розмір зношеного прохідного калібру-скоби: (2.8) Коли калібр ПР матиме цей розмір, його потрібно вилучити з експлуатації. Граничні розміри непрохідного нового калібру-скоби: (2.9) Виконавчий розмір калібру-скоби НЕ 79,9995+0,004 . Граничні розміри прохідного контркалібру: (2.10) Виконавчий розмір контркалібру К–ПР 80,017–0,0015 . Граничні розміри контркалібру для контролю зносу: (2.11) Виконавчий розмір контркалібру К–И 80,024–0,0015 . Граничні розміри непрохідного контркалібру: (2.12) Виконавчий розмір контркалібру К–НЕ 80,001–0,0015 . Розраховані параметрі зображені на малюнку 2.1 і 2.2. Рисунок 2.1- Схеми полів допусків на виготовлення калібру-пробки Рисунок 2.2 - Схеми полів допусків на виготовлення калібру-скоби Отже, враховуючи вище наведені розрахунки отримуємо розроблюємо креслення калібру-скоби для контролю діаметру ø80k7. Ескіз калібру-скоби наведений в додатку Б. 2.3 Контроль точності зубчастої шестерні Контролюю точність циліндричного косозубого колеса з наступними параметрами: mn = 6 мм; z = 71; ; d = 420 мм; Ступінь точності 9-С. Бічний зазор в зубчатій передачі визначається як зазор, що забезпечує вільний поворот зубчатого колеса при нерухомому зубчатому колесі, що сполучається. З метою забезпечення гарантованого бічного зазору здійснюється додатковий зсув початкового контуру зубонарізного інструменту. Бічний зазор можна контролювати хордовим зубоміром шляхом вимірювання товщини зуба по постійній хорді. Визначаю номінальну товщину зуба по постійній хорді [5]: Sc = 1,387· mn = 1,387·6= 8,322 мм. Висота до постійної хорди [2, с.358, табл.5.29]: hc = 0,7476 · mn = 0,7476· 6 = 4,4856 мм. Найменше відхилення товщини зуба по постійній хорді: Ecs = - 0,090 мм. Допуск на товщину зуба по постійній хорді при Fr = 0,105 мм [2]: Тс = 0,080 мм. Найбільше відхилення товщини зуба по постійній хорді: ;(2.13) Таким чином, товщина зуба по постійній хорді, що проставляється в таблиці параметрів на робочому кресленні зубчатого колеса рівна: . В умовах великосерійного виробництва в контрольний комплекс входять: - контроль коливання вимірювальної міжосьової відстані за один оборот колеса ; - контроль коливання довжини загальної нормалі . Визначаю допуск на коливання вимірювальної міжосьової відстані за один оборот колеса [5, с.181, табл.2]: = 0,09 мм. Для контролю коливання вимірювальної міжосьової відстані застосовується межосемер МЦМ-630 [5]. Допуск на коливання довжини загальної нормалі для коліс 8 ступені точності і грубіше не нормується. Для контролю плавності ходу в контрольний комплекс входять: - контроль коливання вимірювальної міжосьової відстані на одному зубі ; - контроль відхилення кроку зачеплення - контроль відхилення кроку Визначаємо допуски на ці величини [5, с.188]: = 0,040 мм; = ± 0,022 мм; = ± 0,040 мм. Для контролю параметрів и застосовується межосемер МЦМ-630. Для контролю параметра використовують шагомір БВ 5043 [5]. Для контролю плавності контакту основним показником повноти контакту зубів є сумарна пляма контакту. Відносні розміри сумарної плями контакту [5]: - по висоті зубів 20 %; - по довжині зубів 25 %. Контроль показників повноти контакту здійснюють на верстаті контрольного обкату при зачепленні із зразковим колесом. Рисунок 2.3 - Схема контролю тангенціальним зубоміром: 1, 2 - вимірювальні губки; 3 — наконечник; 4, 5 — гвинти; 6 — індикатор; 7 — ролик. Рисунок 2.4 — Схема контролю хордовим зубоміром: 1, 2 — шкала и ноніус для установки приладу на розмір hC ; 3, 5 — вимірювальні губки; 4 — упор, установлюваний на вершину зуба; 6, 7 — ноніус і шкала для відліку товщини SC Рисунок 2.5 — Схема вимірювання зубомірним мікрометром Рисунок 2.6 — Схема контролю зубчатого вінця биттеміром: 1 — зубчате колесо; 2 — оправка; 3 — наконечник; 4 — вимірювальний стрижень; 5 — планка; 6 — наконечник індикатора; 7 — напрямна втулка. 3 . Технологічна підготовка виробництва 3.1 Аналіз технологічності конструкції деталі Деталь є вихідним валом триступінчатого циліндрового співвісного редуктора з діаметрами, що зменшуються, від середини до країв деталі. Вона виготовляється із сталі 40Х ГОСТУ 4543-71. Це конструкційна легована сталь, що містить 0,4 % вуглецю, до 1,5% хрому. Ця сталь має погані ливарні якості, тому використовувати як заготівку лиття в піщаних формах не допустимо. На кресленні вказана твердість поверхонь деталі після термообробки HRB 220.260. Як термообробка прийнято поліпшення. Як технологічна і вимірювальна база прийнята вісь центрів деталі, що є технологічним, оскільки не порушується принцип єдності баз. На кресленні деталі є всі види, перетини і розрізи необхідні для того, щоб представити конструкцію деталі. Замінити деталь збірним вузлом представляється недоцільним. Для полегшення установки підшипників на деталі виконані західні фаски. Жорсткість деталі визначимо по формулі: (3.1) де l – довжина деталі, l = 450 мм; - приведений діаметр деталі: (3.2) де , - відповідно, діаметр і довжина i-тої ступені деталі; n – кількість ступній деталі. Тоді Тоді Оскільки жорсткість деталі значна і не перевищує критичного значення, рівного 10, то для обробки деталі не потрібні люнети, а режими різання можуть бути максимально можливими. Всі поверхні деталі доступні для обробки і вимірювань. Можливе використання високопродуктивного устаткування і стандартного технологічного оснащення. Центрування валу і маточини муфти здійснюється ковзаною посадкою, що крутить момент передається за допомогою з'єднання шпони. Це накладає додаткові вимоги до цієї поверхні (шорсткість Ra 1,6 мкм), яка виконана по 9 квалітету. Оскільки обробка цапф передбачає шліфування і полірування, на валу передбачені канавки для виходу шліфувального круга, виконані по зовнішньому циліндру і торцю ГОСТ 8820-69 исп.4. Деталь має хвостовик для з'єднання із зірочкою ланцюгової передачі за допомогою муфти. До поверхонь деталі ø45k7, ø50js7, ø80k7, ø75n7 пред'являються особливі вимоги формою циліндричності і співвісності щодо осі деталі. Його величина не повинна перевищувати 0,08 мм і 0,02 відповідно. При витримці цих вимог виникають технологічні труднощі. Ці поверхні деталі є найбільш точними. Забезпечення цієї точності вимагає обробки абразивним інструментом. Нетехнологічними елементами є: 1. Наявність на поверхні ø80k7 закритого паза шпони, що утруднить його обробку. 2. Призначення канавок для виходу шліфувального круга, приведе до ослаблення перетину деталі і приведе до пониження жорсткості на поверхнях ø45k7, ø50js7, ø80k7, ø75n7. Не дивлячись на вказані недоліки деталь в цілому технологічна. 3.2 Вибір метода отримання заготівлі Метод отримання заготівки деталі, його доцільність і економічна ефективність визначається такими чинниками, як форма деталі, її матеріал, габаритні розміри деталі, річна програма випуску деталі. Виходячи з конструкції деталі, типу виробництва, заготівка може бути отримана одним з методів: литвом, з прокату, куванням або штампуванням. Оскільки матеріал заготівки – сталь 40Х не є придатною для лиття, то метод отримання заготівки з литва неприйнятний. Слід зазначити що сталь 40Х добре деформується. Тому виходячи з величини річної програми випуску деталей, особливості конструкції деталі (змінному поперечному перетину і габаритності) і рекомендацій [1] одним з методів отримання заготівки вибираємо поковку в підкладних штампах. Порівняємо два варіанти отримання заготівки з круглого сортового прокату і поковкою в підкладних штампах. У одиничному і дрібносерійному виробництві раціональне виготовлення куванням дрібних (масою 0,2...20 кг) і середніх (масою 20...350 кг) поковок. Процес кування складається з декількох етапів: нагріву металу; виконання ковальських операцій (як правило, на одному пресі або молоті); первинної термічної обробки поковки (відпал, нормалізація і т. п.). Складні поковки вимагають збільшеного числа операцій, серед яких однойменні можуть повторюватися два і більше разів. Напівфабрикат поковки поступає в піч на додатковий підігрів (один або більше разів, залежно від складності поковки). Кування виконують на кувальних молотах і гідравлічних пресах. Фасонні поковки масою понад 100 кг і прості поковка масою понад 750 кг переважно виготовляти на гідравлічних пресах. Параметр шорсткості поверхні поковок складає R,=320„,80 мкм, а при використанні підкладних штампов-Rz=30...40 мкм. Коефіцієнт вагової точності поковок не перевищує 0,3...0,4, що викликає великий об'єм механічної обробки. Тому в умовах дрібносерійного виробництва рекомендується застосовувати нескладні підкладні штампи, групове або секційне штампування. При партіях поковок одного найменування більше 30...50 штук застосовують відкриті або закриті підкладні штампи. Це дозволяє отримувати поковки щодо складної форми без напуску з припусками і допусками на 15...20 % менше, ніж при куванні універсальним інструментом. Підкладні штампи застосовують для отримання поковок масою до 150 кг, але переважно до 10...15 кг. Розрахуємо розрахункову масу поковки: ,(3.3) де МД – маса деталі; kp – коефіцієнт для орієнтовної розрахункової маси поковки (Табл.20,ГОСТ 7505-89) . Призначаємо припуски на механічну обробку (табл.3.1). Таблиця 3.1 – Вибір припусків и допусків на оброблювальні розміри Розмір, мм Припуск на розмір, мм Допуск на розмір,мм Розрахунок розмірів заготовки, мм 450h14 8,0 458 Æ90h14 8,0 Æ98 Æ50 h14 6,0 Æ56 Визначимо масу поковки по залежності: (3.4) де ρ=7810 - щільність металу, кг/м3; К - коефіцієнт, враховуючий відходи металу; V3- об’єм заготовки, який дорівнює сумі об’ємів заготовки V1+V2 на окремих ділянках поковки, звідси, (3.5) Підставивши числові значення отримаємо: Gз=7810·3,14·(0,03552·0,140+0,0492·0,318) · 1,1= 25,36 кг. Визначимо коефіцієнт використання металу по формулі: (3.6) де Gg- маса деталі, звідси: Після отримання заготівки, останню відпалюють в індукційній печі до твердості НВ 220.260. Спосіб очищення після відпалу заготовки - слюсарний. Технічні вимоги на заготівку: штампувальні ухили повинні бути виконані не більше 10˚, радіуси не більше 5 мм. Граничні відхилення згідно рекомендацій [1]. Рисунок 3.1 – Ескіз поковки вал-вихідний Для остаточного вибору способу отримання заготівки визначимо витрати на отримання заготівки з прокату і поковки. Визначимо вартість заготівки з круглого сортового прокату діаметром 100 мм і завдовжки 460 мм М= Qзп ·S – (Qзп – q )·Sотх,(3.7) де Q – маса заготовки, S - вартість 1 кг матеріалу, q – маса деталі, Sотх - вартість відходів, Qзп- маса заготовки з врахуванням витрат при нарізанні. Довжина прокату для нарізки заготовок Lпр= 5000 мм. Втрати на затиск при нарізці на механічних пилах lзаж= 100 мм. Ширина реза lр= 8 мм, довжина обрізка торця lоб = 0,3.0,5•d ~50 мм. Кількість заготовок, отриманих з прийнятої довжини визничимо за формулою: Х = (Lпр- lзаж – lоб)/(lз + lр),(3.8) Х = (5000 – 100 –50)/(460 + 8) = 10,36, шт Приймаємо х = 10 шт. Залишок довжини: Lнк = 5000 - 100 -50 - (460+8)·10 = 170 мм Загальні втрати матеріалу при нарізці прокату складає в процентному відношенні до довжини прокату: Ппо = (lзаж +lоб + Lнк + lр )·100%/Lпр = (100+50+170+8)·100/5000 = 22,4% Витрата матеріалу на одну деталь з урахуванням всіх технологічних неминучих втрат з урахуванням маси заготівки з прокату, визначеної по формулі (3.7) Qп = 7810·0,230·3,14·0,052 = 14,1 кг Qзп = Qп(100+Ппо)/100 = 14,1· (100+22,4)/100 = 17,26 кг Тоді, знаючи S = 6,2 грн/кг, Sотх= 1,5 грн/кг, q= 33,02 кг, отримаєм: Мпр = 25,36*6,2 – (25,36 – 12,17)·1,5 = 137,447 грн Коефіцієнт використання металу визначимо по залежності: Кипр = 12,17/25,36 = 0,48 Визначимо вартість заготовки, отриманою ковкою: Мпок = Сз·Gз – (Gз – q)·Sотх,(3.9) де Сз =7,5 грн/кг – вартість поковки, Мпок = 7,5·18,26- (18,26-12,17)·1,5 = 127,815 грн. Коефіцієнт використання металу визначимо по залежності: Кипок = 12,17/18,26 = 0,67. Таким чином и Мпок <Мпр і Кипок >Кипр , отже використовувати поковку в підкладних штампах економічно доцільно. Розрахуємо економію при використанні вибраного методу отримання заготівки на всій партії деталей. Э = (Мпр – Мпок )·N = (137,447 – 127,815)·200 = 1 926 грн. 3.3 Розробка маршрутного технологічного процесу Маршрут обробки деталі визначимо виходячи з точності, шорсткості, форми поверхні, матеріалу деталі і технічних вимог до виготовлення. Для цього деталь представимо, як сукупність окремих поверхонь. Тоді, використовуючи рекомендації [5, 6], порядок обробки поверхонь представляємо у вигляді таблиці (см. табл. 3.2.). Таблиця 3.2- Технологічний процес обробки елементарних поверхонь деталі № п/п Конструктивний розмір Якість поверхневого шару Технологічні переходи при обробці елементарної поверхні Досяжний рівень якості Квалітет Шорсткість Rа ,мкм Квалітет Шорсткість Rа ,мкм 1 2 3 4 5 6 7 1 Підрізка торців 14 250 Фрезування 10 6,3 2 Центрові отвори 10 6,3 Свердлування 9 6,3 3 Æ90h10 14 250 Чорнове точіння 12 12,5 4 Æ80k7 10 1,25 Чорнове точіння 12 12,5 Чистове точіння 10 5 Попереднє шліфування 8 3,2 Чистове шліфування 7 1,25 5 Æ75n7 10 5 Чорнове точіння 12 12,5 Чистове точіння 10 5 Попереднє шліфування 8 3,2 Чистове шліфування 7 0,8 6 Æ70k7 10 5 Чорнове точіння 12 12,5 Чистове точіння 10 5 Попереднє шліфування 8 3,2 Чистове шліфування 7 0,8 Полірування 7 0,32 7 Æ65d9 10 5 Чорнове точіння 12 12,5 Чистове точіння 10 5 Попереднє шліфування 9 3,2 Чистове шліфування 9 1,6 8 Æ50js7 14 250 Чорнове точіння 12 12,5 Чистове точіння 10 5 Попереднє шліфування 8 3,2 Чистове шліфування 7 0,8 9 Æ45k7 10 5 Чорнове точіння 12 12,5 Чистове точіння 10 5 Попереднє шліфування 8 3,2 Чистове шліфування 7 0,8 10 Канавки під вихід шліфувального круга, фаски. Однократне точіння 10 11 Канавки під вихід шліфувального круга, фаски Однократне точіння 10 12 Канавки під вихід шліфувального круга, фаски Однократне точіння 10 13 Канавки під вихід шліфувального круга, фаски Однократне точіння 10 14 Канавки під вихід шліфувального круга, фаски круга, фаски Однократне точіння 10 15 Канавки під вихід шліфувального круга, фаски Однократне точіння 10 16 Точіння фаски 14 250 Однократне точіння 10 17 Точіння фаски 14 250 Однократне точіння 10 18 Точіння фаски 14 250 Однократне точіння 10 19 Точіння фаски 14 250 Однократне точіння 10 20 Точіння фаски 14 250 Однократне точіння 10 21 Точіння фаски 14 250 Однократне точіння 10 22 Точіння фаски 12 12,5 Однократне точіння 10 5 23 Точіння фаски 12 12,5 Однократне точіння 10 5 24 Шпонковий паз 9 6,3 Фрезування 9 6,3 25 Шпонковий паз 9 6,3 Фрезування 9 6,3 У зв'язку з цим операції механічної обробки валу можна розташувати в наступному порядку: I. Фрезерна – центрувальна. На цій операції проводять фрезерування торців валу і свердлення центрових отворів. II. Токарна чорнова. Проводять точіння всіх поверхонь заготівки з переустановом і залишаючи припуск під чистову обробку. III. Токарна чистова Роблять точіння ø45k7, ø50js7, ø80k7, ø75n7, ø70k7, ø65d9, ø90h12, з припуском під шліфування, а також проводять точіння всіх фасок і канавок. IV. Вертикально-фрезерна Проводять фрезерування відкритого і закритого паза шпони 20N9 і 22N9. VI. Круглошліфувальна Проводять попереднє і остаточне шліфування ø80k7, ø75n7, ø70k7, ø65d9. VI. Круглошліфувальна Проводять попереднє і остаточне шліфування ø45k7, ø50js7. Порядок і складений маршрут технологічного процесу обробки заготівки внесені до маршрутних карт і приведені в додатку В. 3.4 Вибір металообробного обладнання, різального та вимірювального інструменту Вибір обладнання для механічної обробки вала-шестерні проведемо на основі серійного типу виробництва, габаритів деталі, маршруту обробки заготівки. Для цих параметрів, які характеризують виробництво та кінцевий виріб, економічно доцільно застосовувати високопродуктивне універсальне обладнання, а для точного нарізання зубчастого вінця шестерні – зубофрезерний напівавтомат. Зробимо вибір металообробного обладнання з урахуванням розробленого маршруту обробки заготівки. Дані по вибору верстатного обладнання для механічної обробки зведемо у таблицю 4.3. Таблиця 3.3 - Результати по вибору обладнання для механічної обробки деталі Вид операцій Тип верстата Марка верстата Потужність електродвигуна N, кВт Фрезерно-центрувальний Фрезерно-центрувальний напівавтомат МР-73 10 Токарна (чорнова) Токарно-гвинторізний 16К20 11 Токарна (чистова) Токарно-гвинторізний 16К20 11 Вертикально-фрезерна Консольний вертикально-фрезерний верстат 6Р12 5,5 Круглошліфувальна (попередня) Круглошліфувальний ЗМ151 10 Круглошліфувальна (остаточна) Круглошліфувальний ЗМ151 10 Для здійснення розробленого технологічного процесу на обраному металообробному обладнанні потрібно зробити вибір різального та вимірювального інструменту. Для вибору використовуємо бібліотеки нормалізованого інструменту та приладдя, а також рекомендовані режимами обробки та потрібну якістю оброблюваних поверхонь. Вибір вимірювального інструменту базується на вимірювальних можливостях інструменту, зокрема мінімальній дискретності інструменту. Вибір допоміжного приладдя залежить головним чином від технології обробки, схем базувань та типу виробництва. Тому для технологічного оснащення за умов серійного виробництва широко застосовується спеціальне приладдя. Результати вибору різального та вимірювального інструменту, а також допоміжного приладдя заносимо до таблиці 3.4. Таблиця 3.4 – Результати вибору різального та вимірювального інструменту та допоміжного приладдя Найменування операцій Приладдя Різальний інструмент Вимірювальний інструмент 1 2 3 4 Фрезерно- центрувальна Приладдя спеціальне Фреза торцева 2214-0003 Т15К6 ГОСТ 24359-80 Фреза торцева 2214-0004 Т15К6 ГОСТ 24359-80 Сверло центрувальне 2317-0020 ГОСТ 14952-75 Лінійка 1000 ГОСТ 427-75 Штангенциркуль ШЦ-III-250-0,05 ГОСТ 166-89 Токарно-гвинторізна (чорнова) Центр обертовий А-1-5-У ГОСТ 8742-75 Центр повідковий 7108-0055 ГОСТ 2572-21 Хомутик 7107-0045 ГОСТ 2578-78 Різець PTTNL 2525M22 Т15К6 ТУ 2-035-892-82 Різець 2112-0005 ВК6 ГОСТ 18880-73 Штангенциркуль ШЦ-III-250-0,05 ГОСТ 166-89 Лінійка 300 ГОСТ 427-75 Токарно-гвинторізна (чистова) Центр обертовий А-1-5-У ГОСТ 8742-75 Центр спеціальний Патрон повідковий 7108-0055 ГОСТ 2572-21 Хомутик 7107-0045 ГОСТ 2578-78 Різець PTTNL 2525M22 Т15К6 ТУ 2-035-892-82 Різець 2112-0005 ВК6 ГОСТ 18880-73 Штангенциркуль ШЦ-III-250-0,05 ГОСТ 166-89 Шаблон цеховий Вертикально- фрезерна Приладдя спеціальне Фреза 2234-0385 Р6М5 ГОСТ 9140-78 Фреза 2234-0387 Р6М5 ГОСТ 9140-78 Штангенциркуль ШЦ-III-250-0,05 ГОСТ 166-80 Круглошлі- фувальна Центр 7032-0120 ГОСТ 2575-79 Патрон повідковий 7108-0055 ГОСТ 2572-21 Хомутик 7107-0045 ГОСТ 2578-78 Круг ПП 200х32х76 92А 25-П СТ К 35м/с А 1 кл. ГОСТ 2424-83 Круг ПП 200х40х1 92А 25-П СТ К 35м/с А 1 кл. ГОСТ 2424-83 Калібр-скоба 8118-014-2 ГОСТ 2216-84 3.5 Визначення операційних припусків на механічну обробку Міжопераційні припуски на механічну обробку поверхонь деталі визначимо, виходячи з рекомендацій [9] та розробленого маршруту обробки. Визначимо загальний припуск на механічну обробку поверхонь вала. Розподіл на операційні припуски, згідно рекомендацій [2], будемо виконувати з останніх операцій. Для визначення міжопераційних розмірів деталі скористуємося схемами розташування полів припусків і допусків. Призначимо припуски та допуски на розмір Ø75k6. Загальний припуск на обробку поверхні: , (3.10) де - загальний номінальний припуск на механічну обробку поверхні деталі; - номінальні припуски під чорнове та чистове точіння; - номінальні припуски на попереднє та остаточне шліфування. Величину припусків на токарну обробку поверхонь та шліфування визначимо, виходячи з рекомендацій [9]: 2ZMIN ТОЧ.ЧИСТ. = 0,4 мм 2ZMIN ШЛ.ПРЕДВ. = 0,13 мм 2ZMIN ШЛ.ЧИСТ. = 0,063 мм Припуск на чорнове точіння отримаємо відніманням мінімально допустимого розміру заготівки після чорнового точіння з мінімально допустимого розміру після поковки: Величину допусків на операційні розміри визначаємо виходячи з рекомендацій [3]: ТТОЧ.ЧЕРН. = 0,35 мм ТТОЧ.ЧИСТ. = 0,14 мм ТШЛ.ПРЕДВ. = 0,054 мм ТШЛ.ОКОНЧ. = 0,030 мм Допуск на заготівку визначимо з рекомендацій [9]: Схема полів допусків для обраного маршруту обробки поверхонь наведена на рисунку 3.2. Результати розрахунку заносимо до таблиці 3.5. Таблиця 3.5 – Результати визначення операційних розмірів       Поверхня деталі Технологічні переходи при обробці поверхні Операційний допуск Т, мкм Мінімальний припуск 2Zmin, мкм Номінальний операційний розмір, мм Ø80k7 Точіння чорнове Точіння чистове Шліфування попер. Шлифование остат. 350 140 54 30 15538 300 100 60 81,05 80,4 80,146 80 Ø75n7 Точіння чорнове Точіння чистове Шліфування попер. Шлифование остат. 300 120 46 30 4822 300 100 60 76 75,4 75,156 75 Ø70k7 Точіння чорнове Точіння чистове Шліфування попер. Шлифование остат. 300 120 46 30 4718 300 100 60 70,95 70,35 70,138 70 Ø65k7 Точіння чорнове Точіння чистове Шліфування попер. 300 120 74 4934 300 100 65,7 65,1 65 Ø90h12 Точіння чорнове 350 6350 90 ø50js7 Точіння чорнове Точіння чистове Шліфування попер. Шлифование остат. 250 100 39 24 16502 350 100 60