Расчет технологических размерных цепей торцевых поверхностей детали

Выявление и расчет технологических размерных цепей начинают с двухзвенных цепей. А затем в такой последовательности, чтобы в каждой цепи имелось только одно неизвестное звено. Остальные звенья уже определены расчетом предыдущих размерных цепей. Для выполнения этого условия необходимо начинать выявление и расчет цепей в последовательности, обратной выполнению операций в технологическом процессе изготовления шестерни.

Любой замкнутый контур на размерной схеме, включающий в себя только один конструкторский размер или один припуск, образует технологическую размерную цепь.

Значения минимальных припусков Zi-jmin на формообразующие операции принимаем из расчета операционных размеров-координат нормативным методом и заносим в табл. 7.2. Определив Zi-jmin составляем исходные уравнения размерных цепей относительно Zi-jmin:

 

 

где Хr min – наименьший предельный размер увеличивающего звена размерной цепи;

 Хq max – наибольший предельный размер уменьшающего звена размерной цепи;

nr – число увеличивающих звеньев;

nq – число уменьшающих звеньев.

Обозначим определяемый операционный размер ХХ, тогда если искомый размер является уменьшающим звеном, получаем:

 

А если искомый размер является увеличивающим звеном, то:

 

 

Определив величины XX max, XX min на размеры ХХ, устанавливаем допуск на операционный размер дХ.

Полученные расчетные уравнения и значения операционных размеров заносим в таблицу 7.2. Далее по заранее составленным уравнениям рассчитываем номинальные размеры и предельные отклонения операционных припусков. Вычисленные значения вносим в табл. 7.2.

 

 

Замыкающий размер	Исходное уравнение	Расчетный размер, мм	T, мм	Принятый размер, мм	Предельное значение припуска, мм
A2=60+0.3	A2=S10	60	+0.09	60+0.09
A4=65+0.3	A4=S9	65	+0.3	65+0.3
A1=150-0.3	A1=S8	115	-0.08	115-0.08
A3=22-0.21	A3=S8-S10-S7	A3min=S8min-S10max-S7max; S7max=S8min-S10max-A3min=114,92-60-21,79=33,13	+0.04	33,+0.04	A3=115-0,08-600,009-330,04=22-0,21
Z2min=0.31	Z2min=S6-S8	Z2min=S6min-S8min; S6min=Z2min+S8max=0,31+115=115,31	-0.35	115,7-0.35	Z2=115,7-0.35-115-0.08=0.7-0.35+0.08
Z4min =0.2	Z4=S10+Z2-S5	Z4min=S10min+Z2min-S5max; S5max=S10min+Z2min-Z4min=59,91+0,31-0,2=60,02	+0.046	59,9+0.046	Z4=60+0.09+0.7-0.35+0.08-59,9+0.046= =0,8-0,504+0.08
Z6min=0.2	Z6=S9+Z2-S4	Z6min=S9min+Z2min-S4max; S4max=S9min+Z2min-Z6min=64,7+0,31-0,2=64,81	+0.3	64,5+0.3	Z6=65+0.3+0.7-0.35+0.08-64.5+0.3=   =1.2-0.95+0.08
Z9min=0.31	Z9=S8+Z2 - S3	Z9min=S8min+Z2min-S3max; S3max=Z2min+S8min+Z9min=114.92+0.31-0.31=114.92	+0.3	114.7+0.3	Z9=114,92-0.08+0.70.08-0.35-114.7+0.3= =0.92-0.43+0.08
Z1min=0.71	Z1=S1–S3	Z1min=S1min-S3max; S1min=Z1min+S3max=0.71+114.92=115.63	-0.3	116,3-0.3	Z1=116,3-0.3–114.9+0.3= =1.4-0.6
Z7min=0.2	Z7=S7+Z9-S2	Z7min=S7min+Z9min-S2max; S2max=S7min+Z9min-Z7min=33.09+0.31-0.2=33.2	+0.21	32.9+0.21	Z7=33+0.04+0.92-0.43+0.08- -32.9+0.21=1,02-0.64+0.12
Z5min=0.65	Z5=S4+Z1-H4	Z5min=S4min+Z1min-H4max; H4max=S4min+Z1min-Z5min=64.81+0.71-0.65=64.87	+1.3 -0.7	63.3-0.7+1.3	Z5=64.5+0.3+1.4-0.6- -63.3-0.7+1.3=2.6-1.9+1.0
Z3min=0.65	Z3=S5+Z1-H2	Z3min=S5min+Z1min-H2max; H2max=S5min+Z1min-Z3min=60.02+0.71-0.65=60.08	+1.3 -0.7	58.8-0.7+1.3	Z3=59.9+0.046+1.4-0.6-58.8-0.7+1.3= =2.6-1.9+0.746
Z10min=0.71	Z10=S1–H1	Z10min=S1min-H1max; H1max=S1min-Z10min=115.93-0.71=115.22	+1.3 -0.7	114-0.7+1.3	Z10=116,3-0.3-114-0.7+1.3= =2.3-1.6+0.7
Z8min=0.71	Z8=H3+S2+S5-S3-Z3	Z8min=H3min+S2min+S5min-S3max-Z3max H3min=S3max+Z8min+Z3max-S2min-S5min= =114.92+0.71+0.65-32.99-59.974=23.316	+1.3 -0.7	25-07+1.3	Z8=25-0.7+1.3+32,9+0.21+59.9+0.046- -114.7+0.3+3.346-1.9+0.746=4.515-3.09+5.85

Метод выполнения заготовки для деталей машин определяется назначением и конструктивными особенностями детали, материалом, технологическими требованиями. Выбор заготовки определяет метод ее получения и припуски на ее изготовление. Припуск представляет собой слой металла, подлежащий в процессе обработки удалению, чем обеспечиваются необходимые размеры, класс точности и величины шероховатости поверхности. Установление оптимальных припусков является важнейшим технологическим показателем.

Для разработки чертежа поковки и операции штамповки используются следующие исходные данные:

1. Материал детали: сталь 20Х;

2. Точность изготовления поковки: поскольку производство серийное, то возникает необходимость удешевления стоимости изготовления, уменьшения времени на выполнение операции и увеличения стойкости инструмента, поэтому принимаем II класс точности заготовки;

3. Группа стали – М1, поскольку поковка изготавливается из низколегированной стали с содержанием легирующих элементов менее 2% [12, с. 4].;

4. Конфигурация поверхности разъема штампа – плоская ( П );

5. Степень сложности – С2 [12, с. 5].

Степень сложности определяем по отношению объема поковки GП к объему геометрической фигуры, в которую вписывается поковка.

Заготовку получаем штамповкой на ковочном молоте. Допуски на размеры и штамповочные уклоны приняты по ГОСТу 7505-55.

 

8 . Оформление конечного варианта плана технологического процесса изготовления шестерни

 

Наиболее существенное влияние на последовательность обработки поверхностей детали оказывает характер размерной связи. Анализируя форму детали и проставленные на рабочем чертеже размеры, можно установить, что основными технологическими базами могут служить:

1. Торцы детали – в качестве опорной базы, лишающей заготовку одной степени свободы.

2. Наружные поверхности в качестве направляющих баз.

3. Внутренние поверхности, лишающие заготовку четырех степеней свободы.

При обработке желательно свести к минимуму погрешность установки, чтобы обеспечить требования к точности и шероховатости поверхностей. Этого можно добиться, предварительно подготовив базы – торец и отверстие заготовки.

На чертеже детали в качестве конструкторской базы для диаметральных размеров принята ось детали, однако, исходя из невозможности использования оси в качестве технологической базы, в качестве установочных используем внешние и внутренние цилиндрические поверхности.

Анализируя чертеж детали, можно сказать, что для обеспечения наибольшей точности получаемых линейных размеров целесообразнее всего в качестве установочных баз использовать торцы 1, 7, поскольку с ними связано наибольшее количество размеров.

Первый этап технологического процесса – заготовительный – предполагает получение заготовки детали. Для данного способа (штамповка на кривошипном горячештамповочном прессе) точность получаемых размеров на уровне 16 квалитета, а шероховатость RZ = 160мкм.

На втором этапе проводим черновую обработку детали, которая включает в себя черновую обработку основных технологических баз, снятие корки, образовавшейся в процессе штамповки.

Следующим этапом технологического процесса является получистовая обработка поверхностей. На этом этапе выполняются формообразующие операции такие как: точение наружных и внутренних цилиндрических поверхностей вращения, сверление радиальных отверстий, точение фасок и галтелей, фрезерование пазов.

Материал детали – сталь 30ХМА. Для создания благоприятного распределения внутренних напряжений и формирования необходимой структуры материала, а также физико-механических свойств проводится химико-термическая обработка – нитроцементация с последующей закалкой и отпуском.

Чистовая обработка детали производится на шлифовальных операциях для придания поверхностям вращения шестерни заданной точности и шероховатости.

В конце технологического процесса проводятся операции окончательного контроля и консервации детали, предназначенные для контроля всех геометрических параметров детали и предохранения ее от внешних воздействий.

 

Заключение

 

В результате выполнения данного курсового проекта в соответствии с общими правилами разработки технологических процессов был решён комплекс задач размерного анализа: построена оптимальная размерная структура техпроцесса, определена рациональная последовательность операций, рассчитаны припуски, операционные размеры и допуски. Предшествовали этому такие важнейшие этапы, как выбор вида исходной заготовки, метода её изготовления, определение технологических баз, разработка вариантов технологического маршрута обработки. Это позволило обоснованно подходить к размерным расчётам с учётом всех особенностей конкретного технологического процесса

Перед разработкой технологического процесса изготовления детали – вала-шестерни был детально проанализирован чертеж детали на вопрос ее технологичности.

Разработка технологического процесса начина­лась с составления плана его этапов, в котором предварительно была наме­чена последовательность обработки различных поверхностей.

Последовательность операций обработки детали приняли согласно предварительно разработанному плану этапов технологического процесса.

При разработке переходов операций были учтены правила теории базирования в целях получения кондиционных размеров без ужесточения технологических допусков, точности приспособлений, что в конечном итоге удешевляет производство и повышает его экономические показатели.

Также были рассчитаны припуски на обработку и операционные размеры поверхностей вращения и плоских торцевых поверхностей вала нормативным и расчетно-аналитическим методом. После сравнения результатов были найдены оптимальные варианты значений припусков.

По результатам расчета припусков на диаметральные поверхности и торцевые поверхности был спроектирован чертеж заготовки.

Список используемой литературы

1. Сорокин В.Г. и др. Марочник сталей и сплавов. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.– 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 656 с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.– 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил.

4. Методы обработки поверхностей. Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ. А. Ф. Горбачев, А.М. Мунгиев, С.В. Худяков, С.В. Яценко. Харьков, ХАИ – 46 с.

5. Якушев А.И., Воронцов Л. Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: “Машиностроение”, 1987г.

6. Проектирование поковок, оснастки и технологических процессов горячей объемной штамповки/ В. К. Борисевич, Ю.И. Чебанов. – Учеб. пособие по курсовой работе «Обработка металлов давлением». – Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1992. – 66 с.

7. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. Учебное пособие для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1975. 408 с. с ил.