Федеральное агентство по образованию и науки РФ

                    Омский государственный технический университет            

                                                       
        
        
                                           Курсовая работа

         по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении»

тема:

«Определение размеров заготовки детали

«Коронная шестерня»

                                                                           Выполнил: студент гр. ЗТ– 219  

                         Голованов А.Л.

                                                                                        Дата _______ Подпись __________

                                              

                         Руководитель:

                                       

                                                                       Дата _______ Подпись __________
                                                         Омск  2010 г.
                                                 Содержание

Введение…………………………………………………………………….2

1. Постановка задачи и исходные данные………………………………..5

2. Обоснование допусков на диаметральные размеры обработанных

    цилиндрических  поверхностей………………………………………..10

3. Проектирование заготовок……………………………………………..12

    3.1.Определение диаметральных размеров заготовки……………….12

    3.2.Определение линейных размеров заготовки на основе чертежа

              детали и технологии ее последующей обработки на металлоре-

              жущих станках………………………………………………..……..23

    3.3. Проектирование чертежа заготовки………………………………27

Список литературы………………………………………………………..30
Введение

 Технологическая операция является частью технологического процесса, выполняемой на одном рабочем месте (то есть на одном станке). Технологическая операция включает установки, переходы и проходы. Установкой называют каждое изменение положения детали на металлорежущем станке, переходом – получение каждой новой поверхности одним режущим инструментом, проходом – часть перехода, на которой снимается один слой материала заготовки.

      Совокупность технологических операций над однородными или аналогичными изделиями (деталями) с указанием их последовательности выполнения представляет собой технологический процесс.

Маршрутная технология – оформление технологических операций, при котором в упрощенной технологической карте (маршрутной карте) указываются лишь последовательность обработки детали (маршрут). Маршрутная технология применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

К важнейшим исходным данным для разработки чертежа и технологии обработки заготовки относится чертеж детали. На чертеже детали указываются марка и механические характеристики материала, допуски на линейные и диаметральные размеры, шероховатости поверхностей.

Деталь получается в результате обработки заготовки в соответствии с принятой технологией. Размеры заготовки существенно отличаются от размеров детали.

Толщину слоя материала, удаляемую с заготовки в процессе ее обработки резанием (или иными методами, например, методами физико-технической обработки) называют припуском.

Размер припуска определяется высотой микронеровностей, полученных на предшествующих переходах, толщиной дефектного поверхностного слоя заготовки, погрешностями  формы и положения ее взаимосвязанных поверхностей, погрешностями установки заготовки и инструмента, погрешностями станка, размерным износом инструмента, изменениями размеров инструмента и заготовки, вызванными изменениями температуры,  выбором конструкторских, технологических и установочных баз, простановкой размеров и другими факторами.
1. Постановка задачи и исходные данные

Рассмотрим разработку технологического процесса и проектирование заготовки детали «Коронная шестерня» (см. рис.1.1).

Целью курсовой работы является получение навыка в проектировании заготовок деталей.

Задача курсовой работы –определение линейных и диаметральных размеров заготовки детали «Коронная шестерня», расчёт припусков.

Размеры детали приведены в таблице 1.1.

        

                     

Рис. 1.1. Чертеж детали «Коронная шестерня»
                                                                                             Таблица 1.1.           

Исх. вариант
Мин.размер	Обозначение размера	Минимальный размер, мм	Максимальный размер, мм	Допуск на размер, мм
310,9	D1	145,9	146,9	1,0
251,1	D2	91,4	92,1	0,7
229,4	D3	69,7	69,72	0,02
231	D4	71,3	71,9	0,6
255,553	D5	95,9	95,918	0,018
214	D6	54,3	54,374	0,074
253	D8	93,3	93,9	0,6
252,2	D9	92,5	93,1	0,6
224.85	L1,5	174,5	175,4	0,9
35	L1,3	25,3	25,55	0,25
5,8	L3,4	4	4,14	0,14
12,9	L2,4	9	9,42	0,42

Эскиз заготовки «Коронная шестерня» приведён на рисунке 1.2.



                     Рис. 1.2. Эскиз заготовки «Коронная шестерня»

Припуски на обработку в ряде случаев увеличиваются за счет назначения напусков, то есть некоторого объема металла на кованой, штампованной заготовке или отливке предусмотренного для облегчения (упрощения) изготовления изделия. В некоторых случаях напуски  могут остаться в детали на необрабатываемых поверхностях в виде штамповочных уклонов, радиусов закругления поверхностей и т.п.

Для удобства все обрабатываемые цилиндрические, конические,  торцовые и другие (если они имеются) поверхности нумеруются (рис. 1.1)

 Для простоты рассмотрим только часть маршрутного технологического процесса, касающуюся токарной обработки (см. табл. 1.2).

Таблица 1.2. 

Маршрутная технология токарной обработки детали «Коронная шестерня»:



2. Обоснование допусков на диаметральные размеры обработанных цилиндрических  поверхностей
Важным элементом проектирования технологии и определения размеров заготовки является обоснование допусков на размеры обработанных цилиндрических поверхностей.

Суммарное радиальное смещение D инструмента относительно детали можно представить в виде:

,                                                                      (1)

где - смещение под действием силы Р_у, соответствующей максимальной глубине резания, К_н - доля смещения , компенсируемая путем настройки инструмента на размер (например, К_н=0,5),  - смещение, соответствующее радиальному износу инструмента,  - смещение инструмента относительно детали, учитывающее погрешность установки инструмента на размер, погрешность установки самой детали, погрешности базирования детали в приспособлениях. Сюда же может быть отнесено, как правило, незначительное смещение, связанное с точностью станка (биение шпинделя, погрешности направляющих и т.д.). 

Смещения инструмента относительно детали под действием сил резания найдем, зная жесткость J технологической системы «станок-приспособление-инструмент-деталь» и значения силы Р_у, min, а также    колебания этой силы   DP_y. 

Для металлорежущих станков нормальной и повышенной точности регламентируемая отечественными стандартами жесткость находится обычно в пределах от 10 до 40 кН/мм. В каждом конкретном случае жесткость может быть определена делением приращения DP_y расчетной силы Р_у на фактическое измеренное отклонение радиального  размера обработанной поверхности при обработке ступенчатой поверхности.



а)



б)

Рис. 2.1. Минимальные и максимальные значения силы Р_у (а) и смещения (б)
3. Проектирование заготовок

3.1. Определение диаметральных размеров заготовки

Припуск на получистовую и чистовую обработку и его колебания зависят от допуска на размеры обрабатываемой поверхности, достигнутого на предыдущих проходах, а также от глубины дефектного слоя и погрешностей базирования, установки и закрепления детали. 

Минимальный припуск на получистовой проход должен быть несколько больше глубины дефектного слоя и других  возможных погрешностей, связанных с переустановкой детали. Кроме того, необходимо иметь в виду, что точная обработка  стальных деталей с весьма малыми припусками (менее 0,1 мм) возможна только на весьма жестких станках повышенной точности. Это связано с тем, что небольшой натяг, создаваемый силой Р_у, благоприятно сказывается на ликвидации зазоров в упругой системе и повышает ее динамическую устойчивость. В связи с этим при обработке пов.5 на операции 30 примем минимальный припуск равным 0,2 мм. С учетом допуска на диаметр 0,7 мм максимальный припуск равен 0,55 мм.

 Для получистовых проходов целесообразно применять резцы с положительными передними углами и стружкозавивающими лунками (канавками). Такую форму передней поверхности, как правило, имеют сменные многогранные твердосплавные режущие пластины, механически закрепляемые в державке резца.

Расчеты на ЭВМ показали, что с увеличением подачи от 0,2 до 0,8 мм/об сила Р_у увеличивается примерно вдвое: от 0,5 до 0,9 кН. Соответственно, смещение на сторону при жесткости j=25 кН/мм будет около 0,03 мм. При поднайстройке резца через Dhз= 0,3 мм (или при предварительном притупле-нии до h_о=0,3 мм) отклонение на сторону вследствие размерного износа будет около 0,04 мм. Таким образом, суммарное отклонение диаметра обработанной поверхности  при  увеличении подачи от 0,2 до 0,8 мм будет находится в пределах от 0,12 до 0,16 мм. В частности, при подаче s=0,4 мм/об погрешность обработки составит 0,14 мм на диаметр.

По аналогичной методике проверяется погрешность обработки на чистовом проходе. Сам металлорежущий станок (т.е. жесткость его узлов, геометрическая точность), режим резания на этом проходе и геометрические параметры чистового резца выбираются таким образом, чтобы обеспечить допуск 0,047 мм. Если это невозможно, то вводится дополнительный проход.

Для проектирования заготовки ограничимся рассмотрением размеров только тех цилиндрических поверхностей детали и заготовки, которые связаны между собой (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Диаметральные  размеры детали D_i  и заготовки C_i

Обозна-чение размера	Минимальный размер, мм	Максималь- ный Размер, мм	Допуск на диаметр, мм
D1	145,9	146,9	1,0
D2	91,4	92,1	0,7
D3	69,7	69,72	0,02
D5	95,9	95,918	0,018
D6	54,3	54,374	0,074
C1			6
C2			6
C3			6
C5			6
C6			6

Размеры заготовки C_i связаны с размерами детали D_i  и припусками Z_i, (рис.3.1) которые в свою очередь должны быть не менее суммы радиальных биений , характеризующих погрешности оборудования, включая погрешности установки детали,  погрешностей   обработки поверхности, зависящие от износа режущего инструмента, его смещения относительно детали под действием сил резания, а также глубины дефектного слоя h_i:

                            .                               (2)

3.2. Определение линейных размеров заготовки на основе чертежа детали и технологии ее последующей обработки на металлорежущих станках
Обозначим торцовые поверхности заготовки детали «Коронная шестерня» цифрами 1, 2, 3, 4, 5. Из совокупности линейных размеров детали выберем только те размеры, которые связаны с линейными размерами проектируемой заготовки (табл.3.8).

Таблица 3.8

Линейные размеры детали L_i,j  и связанные с ними размеры заготовки H_i,j 





Линейные размеры заготовки обозначим буквами H_i,j  с индексами, соответствующими поверхностям, между которыми указывается размер заготовки (рис. 1.2). Размеры заготовки H_i,j  связаны с линейными размерами детали L_i,j  и припусками Z_i на обработку соответствующих торцовых поверхностей. Для наглядности проиллюстрируем эту связь с помощью графа (рис. 3.3.)

Учитывая принятую технологию механической обработки заготовки «Ко-ронная шестерня» (табл.1.2) первой из торцовых поверхностей будет обраба-тываться пов. 4. Поскольку обработка пов. 4 производится на универсальном токарном станке с ручной поднастройкой, припуск на обработку может быть принят минимальным.

Согласно нормам точности  допуск на поковки весом 25 –40 кг размерами 260-360 мм составляет 5 мм (+3, -2).  Смещение поверхностей штампа и ра-диальное биение цилиндрических поверхностей для размеров нормальной точности – 1,2 мм. Минимальный односторонний припуск поковок весом 40 –100 кг включает шероховатость R_Z = 320 мкм, глубину дефектного слоя h=350 мкм, погрешность установки и погрешность закрепления.



Рис.3.3. Граф линейных размеров заготовки и детали «Коронная шестерня»
 Таким образом, для рассматриваемой детали «Коронная шестерня» можно принять минимальный односторонний припуск при однократной черновой обработке  равным 2 мм. При обработке с двумя установками детали припуск  следует увеличить на 0,3 мм, с тремя – еще на 0,1 мм. Таким образом, примем:

                   ,                      (9)

Максимальный припуск на пов.4 должен быть больше минимального на величину, равную сумме погрешностей, вызванных размерным износом инструмента, колебаниями припуска заготовки и допуском на установку инструмента. Как показывают расчеты, выполненные в п. 5.4, допуск на черновую обработку должен быть не менее 0,35-0,4 мм. Поскольку это меньше допуска на размер L_2,4, примем его равным этому допуску, т.е. 0,52 мм:

                                                             (10)

Из графа (рис.3.3) следует:

                                                                                          (11)    

и, в частности,

                                                                                   (12)

откуда

          .                                 (13)

Размер больше размера на величину допуска мм: 

                     .                                        (14)

Итого

Максимальный припуск на торцовую поверхность 2

.                                           (15)

Выберем следующий подходящий контур из графа, (рис.3.3) включающий только один новый размер и припуск: :

                                                                                 (16)

 и, в частности,

                                                                        (17)

откуда

. Принимаем 35 мм.              

Размер больше размера на величину допуска мм:  

              .                                                     (18)

Максимальный припуск на торцовую поверхность 1

           .                     (19)

Теперь рассмотрим контур графа, включающий припуск :

                                       ,                                                  (20)

                                                                               (21)

               .                       (22)

Размер больше размера на величину допуска мм:  

                    ,                                    (23)

                    .                 (24)

Принимаем

И, наконец, рассмотрим контур, включающий припуск Z₃:

                         ,                                                              (25)

                         ,                                                      (26)

                    ,                  (27)

                         .                                    (28)

3.3. Проектирование чертежа заготовки
Чертеж заготовки проектируется технологом с учетом способа получения заготовки, простановки размеров детали и заготовки и технологии механической обработки.

Эскиз заготовки, размеры которой были получены ранее в результате расчёта, приведён на рисунке 3.4.



Рис. 3.11. Чертеж заготовки
Расчетные и округленные (принятые) линейные размеры заготовки приведены в табл. 3.9. Для сравнения здесь же приведены значения линейных размеров по заводским данным.

Таблица 3.9.

Расчетные и заводские значения линейных  и диаметральных  размеров заготовки «Коронная шестерня»



При получении поковки в открытом штампе необходимо правильно выбрать поверхность (плоскость),  по которой соприкасаются верхняя и нижняя части штампа, т.е. поверхность (плоскость)  разъема. Плоскость разъема желательно выбирать таким образом, чтобы полости частей штампа имели наименьшую глубину и чтобы поковка свободно вынималась из штампа.

Припуски на механическую обработку назначают, главным образом, на сопрягаемые поверхности детали. Припуск зависит от габаритных размеров и массы заготовки, от вида кузнечно-прессового оборудования, от шероховатости обработанной поверхности деталей, а также от технологии обработки заготовки.

Возможные отклонения от номинальных размеров вследствие недоштамповки по высоте, сдвигов частей штампа, их износа  учитываются допусками на штамповку. Их назначают  в соответствии с ГОСТ.

Для облегчения  заполнения полости штампа и извлечения поковки ее боковые поверхности должны иметь штамповочные уклоны. Штамповочные уклоны назначают сверх припуска; они увеличивают вес заготовки и припуски на механическую обработку. В зависимости от глубины и сложности полости, а также от применяемого оборудования штамповочные уклоны задают в пределах 3 - 10°. Для наружных поверхностей поковки штамповочные уклоны принимают меньшими, чем для внутренних.

Пересекающиеся поверхности сопрягаются  по криволинейным (тороидальным) поверхностям, что необходимо для  лучшего заполнения полости штампа и уменьшения его износа или возникновения трещин. Радиусы скругления наружных поверхностей задают в пределах от 1 до 6 мм, а внутренних в  3 – 4 раза больше.

На отдельных участках поковки могут быть сделаны напуски, упрощающие форму. В частности, при диаметрах отверстия меньше 30 мм наметки в поковках не делают.

При штамповке в закрытых штампах  плоскость разъема выбирают по торцовой наибольшей поверхности детали штамповочные уклоны назначают меньшие или их вообще не делают.  
                                     Список литературы
1. Кушнер В.С. Технологические процессы в машиностроении (Часть I): металлургия, литейное производство и обработка резанием: Учеб. для машиностроительных направлений и специальностей технических университетов / В.С. Кушнер, А.С. Верещака, А.Г. Схиртладзе, Д.А. Негров; под. ред. В.С. Кушнера. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 200 с.: ил.
2.  Кушнер В.С.Технологические процессы в машиностроении (Часть II):   

обработка металлов давлением и сварочное производство: Учеб. для машиностроительных направлений и специальностей технических университетов / В.С. Кушнер,      А.С. Верещака, А.Г. Схиртладзе, Д.А. Негров; под. ред. В.С. Кушнера. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 200 с.: ил.
3.     В.С.Кушнер, А.С.Верещака, А.Г.Схиртладзе, А.С.Безнин:        

Технологические процессы в машиностроении: проектирование и производство заготовок: Учеб. пособие для техн. вузов.- Омск: Омский гос.техн.ун., 2004.- 112 с.: ил.