Проектирование червячного вала

Содержание

 

Введение

1. Проектирование  технологического процесса изготовления  “Вала червячного”

1.1 Анализ  исходных данных

1.1.1 Анализ  чертежа детали

1.1.2 Характеристики  металла, применяемого для изготовления  детали

1.1.3 Определение  объема выпуска

1.1.4 Анализ  технологичности детали

1.1.5 Формулировка  основных технологических задач

1.2 Выбор  заготовки и технико-экономическое  обоснование метода ее получения

1.3 Проектирование  маршрута изготовления детали

1.3.1 Выбор  типового технологического процесса

1.3.2 Особенности  обработки деталей на станках  с ЧПУ

1.3.3 Выявление  комплектов основных и вспомогательных  баз

1.3.4 Выбор  технологических баз

1.3.5 Выбор  оборудования

1.3.6 Маршрут  обработки детали

1.3.7 Окончательный  выбор средств технологического  оснащения

1.3.8 Расчет  режимов резания

1.3.9 Нормирование  операций

2. Проектирование  приспособлений

2.1 Технологическое  приспособление - люнет

2.1.1 Обоснование  применения

2.1.2 Устройство  и способ использования люнета

2.1.3 Необходимые  расчеты

2.2 Измерительное  приспособление - скоба двухконтактная

2.2.1 Общие  положения

2.2.2 Схемы  установки приборов активного  контроля на универсальных круглошлифовальных станках

2.2.3 Конструкция  и принцип работы прибора активного  контроля

2.2.4 Погрешности  обработки при активном контроле

2.2.4.1 Температурные  деформации деталей

2.2.4.2 Погрешности  размеров деталей, зависящие от  запаздывания отвода шлифовального круга

2.2.4.3 Погрешность  размеров деталей, связанная с  формой обрабатываемых поверхностей

2.2.4.4 Расчет  погрешности обработки при активном  контроле

2.2.5 Расчет  пружины растяжения

2.3 Контрольное  приспособление

2.3.1 Выбор  универсальных средств измерения

2.3.2 Обоснование  выбора схемы контрольного приспособления

2.3.3 Необходимые  точностные и прочностные расчеты

3. Технико  - экономическое обоснование проекта

3.1 Комплексный  анализ эффективности базового  и разрабатываемого вариантов технологического процесса

3.2 Определение  капитальных вложений

3.3 Определение  текущих издержек

3.4 Расчет  экономического эффекта

4. Обеспечение  безопасности жизнедеятельности  при изготовлении детали “Вал червячный”.

4.1 Введение

4.2 Требования безопасности к технологическим процессам

4.3 Анализ  опасных и вредных факторов, возникающих  при механической обработке резанием

4.4 Требования  к материалам, производственному  оборудованию, организации рабочих мест

4.5 Промышленная  санитария

4.5.1 Микроклимат  на рабочем месте

4.5.2 Производственное  освещение

4.5.3 Производственный  шум

4.5.4 Вибрации  на рабочем месте

4.6 Электробезопасность

4.7 Пожарная  безопасность

4.8 Обучение  работающих безопасности труда

Литература

 

Введение

 

Задачей дипломного проекта является проектирование технологического процесса вала червячного и разработка приспособлений для обеспечения высокой точности изготовления червяка. Червячный вал  предназначен для передачи крутящего  момента на червячное колесо в  делительной цепи коробки передач  зубообрабатывающего станка.

В настоящее время червячные  передачи, состоящие из червячного колеса и цилиндрического червяка, широко применяются в делительных механизмах зуборезных станков, подъемных механизмах. По сравнению с другими видами передач, червячные передачи могут передавать крутящие моменты с большим передаточным числом при небольших габаритах. Точно изготовленная червячная передача имеет высокую равномерность вращения, а высокий коэффициент скольжения при зацеплении зубьев обеспечивает передаче бесшумную и плавную работу. К недостаткам червячной передачи относятся: высокая затрата мощности на преодоление трения в зацеплении, достаточно высокий нагрев, быстрый износ зубьев и сравнительно низкий КПД (50-90%). Для уменьшения потери мощности необходимо выбирать соответствующий материал для изготовления червяков и червячных колес, использовать определенный смазочный материал; поверхность профиля зубьев должна быть гладкой. Особое внимание следует уделять точности изготовления элементов зубчатого зацепления червячной передачи, что и решается в представленном дипломном проекте.

Тема дипломного проекта является актуальной, так как продиктована производственной необходимостью и  посвящена изготовлению необходимых  в производстве червячных валов  для делительной цепи зубообрабатывающих станков.

 

1. Проектирование технологического  процесса изготовления «Вала  червячного»

1.1 Анализ исходных данных

1.1.1 Анализ чертежа  детали

Для проектирования технологических  процессов механической обработки  необходимы следующие основные исходные данные:

1. Сборочный чертеж с кратким описанием служебного назначения и технических условий приемки изделия.

2. Рабочие чертежи, определяющие материал, конструктивные формы и размеры деталей, точность и качество обработанных поверхностей, особые требования (твердость и структура материала, покрытия, термообработка, балансировка и т.п.).

3. Объем выпуска изделий, в состав которых входят изготавливаемые детали, с учетом выпуска запасных частей.

Кроме базовых исходных данных используют руководящую и справочную технико-экономическую информацию: стандарты ЕСТПП и ЕСТД; типовые технологические процессы и операции, каталоги прогрессивного технологического оборудования и оснастки; материалы по выбору режимов резания, припусков, расчетам точности и надежности технологических процессов.

Деталь представляет собой многоступенчатый червячный вал длиной 577 мм и максимальным диаметром Ø68 мм. Червяк делительный  предназначен для передачи крутящего  момента с цилиндрического червяка диаметром Ø68 мм и модулем m=3 мм, выполненным по 6-ой степени точности, на червячное колесо в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего станка. Червячный вал изготовлен из легированной стали 18ХГТ ГОСТ 4543-71 и проходит термическую обработку (отжиг, цементация, отпуск и др.) в процессе механической обработки для улучшения обрабатываемости и снятия остаточных внутренних напряжений.

Анализируя рабочий чертеж детали, можно сделать следующие выводы:

• чертеж в достаточной мере информативен, имеет необходимые проекции, разрезы и сечения;
• на чертеже указаны все необходимые размеры с допусками, требования к точности формы и взаимного расположения, а также требования к качеству поверхности, обеспечивающие разработку технологического процесса, проектирование и изготовление детали;
• указаны требования к материалу, физико-механическому состоянию детали;
• допуски формы, взаимного расположения поверхностей, параметры шероховатости соответствуют стандартным значениям (ГОСТ 2.308-79, ГОСТ 2.309.77).

1.1.2 Характеристики материала, применяемого для изготовления детали

Для изготовления детали применяется  сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-71. Из данной стали  изготавливаются улучшаемые или  цементируемые детали ответственного назначения, от которых требуется  повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная  твердость, работающая под действием  ударных нагрузок: оси, валы, валы-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Вид поставки данной стали - сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Химический состав стали 18ХГТ приведен в таблице 1.1.

Механические свойства указаны  в таблицах 1.2. – 1.4.

Технологические свойства стали 18ХГТ  приведены в таблице 1.5.

 

Таблица 1.1

Хим. состав стали 18ХГТ, % (ГОСТ 4543-71)

Химический  элемент	Процентное  содержание, %
Кремний (Si)	0.17-0.37
Марганец (Mn)	0.80-1.10
Медь (Cu), не более	0.30
Никель (Ni), не более	0.30
Сера (S), не более	0.035
Титан (Ti)	0.03-0.09
Углерод (C)	0.17-0.23
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	1.00-1.30

 

Таблица 1.2

Механические свойства при повышенных температурах

Температура отпуска, °С	0,2, МПа	B, МПа	5, %	%
900	54	95	55	96
1000	50	78	58	100
1100	25	43	61	100
1200	13	25	56	100

 

Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 50 мм/мин. Скорость деформации 0,03 1/с.

 

Таблица 1.3.

Механические свойства в зависимости  от температуры отпуска

Темп. отп., °С	0,2, МПа	B, МПа	5, %	, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 1000 °С, масло.
200	1150	1370	11	57	98	41
300	1150	1330	10	57	78	41
400	1150	1210	9	57	78	40
450	950	940	15	66	144	32
475	720	780	20	73	216	22
500	1150	1370	11	57	98	41
550	1150	1330	10	57	78	41
600	1150	1210	9	57	78	40

 

Таблица 1.4.

Механические свойства в зависимости  от сечения

Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HRCэ
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, воздух.
5	1320	1520	12	50	72
15	930	1180	13	50	78	38
20	730	980	15	55	113	30
25	690	980	19	50	93	28

 

Таблица 1.5

Технологические свойства стали 18ХГТ

Температура ковки

Начала 1250, конца 800.

Свариваемость

Хорошая свариваемость  всеми способами сварки.

Обрабатываемость  резанием

В нормализованном  состоянии при НВ 156-159, sB = 540 МПа Ku тв.спл. = 1.0, Ku б.ст. = 0.9.

1.1.3 Определение  объема выпуска

Тип производства – это классификационная  категория производства, выделяемая по признакам номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска изделий.

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент  закрепления операций, представляющий собой отношение числа всех различных  технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.

В проектных условиях можно полагать, что коэффициент закрепления  операций определяет число операций такой же трудоемкости, как и рассматриваемая, которое можно было бы закрепить за одним рабочим местом для полной его загрузки в течении месяца.

Тогда коэффициент закрепления  операций: