Разработка средств технологического оснащения производственно-технологического комплекса изготовления механизма рулевого управления грузовых автомобилей

• Введение
• 1. Общие вопросы проекта
• 1.1 Служебное назначение узла и его деталей
• 1.2 Устройство и работа гидроусилителя
• 1.3 Определение типа производства и расчет такта выпуска
• 2. Техпроцесс механической обработки вала сошки
• 2.1 Отработка конструкции изделий и детали на технологичность
• 2.2 Анализ технических условий на деталь
• 2.3 Анализ технологических свойств материала заготовки
• 2.4 Выбор метода получения заготовки
• 2.5 Выбор и обоснование технологических баз
• 2.5.1 Расчет погрешности базирования
• 2.6 Обоснование и разработка технологического маршрута
• 3. Разработка технологических операций
• 3.1 Расчет припусков на механическую обработку
• 3.2 Расчет режимов резания, основного и штучного времени
• 4. Специальные средства технологического оснащения
• 4.1 Зажимное приспособление
• 4.1.1 Назначение, устройство и работа
• 4.1.2 Расчет радиальной силы закрепления детали цангой
• 4.1.3 Расчет осевой силы тяги на цанге
• 4.1.4 Выбор размеров тарельчатых пружин
• 4.1.5 Определение диаметра пневмоцилиндра
• 4.2 Контрольное приспособление
• 4.2.1 Назначение, устройство и работа
• 4.2.2 Расчет погрешности измерения
• 4.3 Загрузочное устройство
• 4.3.1 Назначение, устройство и работа
• 4.3.2 Расчет усилия удержания детали в схвате
• 5. Организация вспомогательных систем
• 5.2 Система контроля
• 5.3 Система обеспечения участка инструментом
• 5.4 Система удаления отходов
• 6. Выбор оптимального метода зубообработки вала сошки
• Вывод
• Список используемых источников

Данный дипломный проект направлен на разработку средств технологического оснащения производственно-технологического комплекса изготовления механизма рулевого управления грузовых автомобилей и, в частности, на разработку технологического комплекса изготовления вала сошки рулевого управления.

Целью дипломного проекта является повышение производительности и улучшение условий труда, повышения качества выпускаемой продукции и снижения её себестоимости.

Вал сошки относится в детали типа «вал-шестерня» и объединяет в себе требования, предъявляемые к технологии обработки валов и технологии нарезания зубьев. В процессе эксплуатации вал сошки подвержен воздействию ударов и знакопеременных крутящих моментов. Эти условия учтены при выборе материала и метода получения заготовки.

Анализ, действующего производства, показал, что в процессе изготовления вала сошки на позициях загрузки преобладает ручной труд. Для снижения использования ручного труда в проекте предлагается автоматизировать загрузку оборудования на отдельных рабочих позициях.

Для повышения производительности труда в проекте предлагается применение технологии нарезания зубьев сектора вала сошки методом кругового протягивания. При данном методе формирования профиля впадин зубьев наряду с повышением производительности труда достигается экономичность обработки и улучшение характеристик, определяющих точность требуемой формы зубьев. Формообразование зубьев является очень сложным и трудоемким этапом механической обработки зубчатых колес. Традиционный зуборезный инструмент имеет сложную кинематическую схему резания и сравнительно низкую стойкость. Такой инструмент не может обеспечить высокую точность обработки и достаточную производительность труда, поскольку это связано с частой под наладкой и заменой инструмента. Создание и внедрение новых прогрессивных конструкции режущего инструмента и высокопроизводительного оборудования является актуальной задачей развития научно-технического прогресса.

1. Общие вопросы проекта

1.1 Служебное назначение узла и его деталей

Механизм рулевого управления автомобиля ЗиЛ 4331 и его модификаций предназначен для обеспечения движения автомобиля по заданному водителем направлению. Механизм рулевого управления сошкой связан с рулевым приводом. Конструкция рулевого механизма и рулевого привода должна обеспечивать точность управления автомобилем, не требовать от водителя больших физических усилий и не передавать на рулевое колесо толчки, воспринимаемые колесами автомобиля.

Вал рулевого механизма, установленный в шариковых подшипниках, соосно соединен с винтом. По винту свободно перемещается шариковая гайка, закрепленная в рейке-поршне. При повороте рулевого вала шариковая гайка вместе с рейкой-поршнем перемещается вдоль оси винта. Рейка-поршень, имеющая на наружной поверхности зубья, вызывает поворот зубчатого сектора вала сошки. Закрепленная на валу сошка своим нижним концом через рычаг рулевого привода поворачивает передние колеса автомобиля.

Применение шариковой винтовой пары вместо обычного винта и гайки облегчает поворот рулевого колеса, так как вместо трения скольжения в передаче присутствует трение качения. В гайке и на винте выполнены полукруглые винтовые канавки, по которым при повороте винта свободно перекатываются шарики. Возврат шариков происходит по замкнутому жёлобу на наружной поверхности гайки.

рулевое управление автомобиль сошка

1.2 Устройство и работа гидроусилителя

Для облегчения управления автомобиль ЗИЛ 4331 оборудован гидроусилителем, который встроен в рулевой механизм между валом и винтом.

Вал рулевого механизма в гидроусилители жестко связан только с торсионом и ротором. Торсион передает движение от вала рулевого механизма непосредственно на винт, а ротор, при скручивании торсиона под нагрузкой, поворачивается на некоторый угол внутри гильзы, запрессованной в винт. В роторе и гильзе имеются каналы, соединяющие полости картера с насосом и сливным бачком. Давление рабочей жидкости в гидроусилителе создается лопастным насосом, приводимым в движение от двигателя автомобиля.

При движении автомобиля по прямой, когда рулевое управление находится в нейтральном положении, обе полости картера рулевого механизма справа и слева от поршня-рейки соединены с насосом и сливным бачком одновременно. Циркулирующая в гидросистеме рабочая жидкость не влияет на положение поршня-рейки.

При повороте рулевого колеса (например, вправо) торсион скручивается, испытывая реактивный момент от колес, и ротор поворачивается внутри гильзы. Ротор перекрывает канал, соединяющий правую полость картера с линией слива, увеличивая при этом проходное сочетание канала, соединяющего правую полость картера с напорной линией. Одновременно ротор перекрывает канал, соединяющий левую полость картера с напорной линией, увеличивая при этом проходное сечение канала, соединяющего левую полость картера с линией слива. Рабочая жидкость, поступающая от насоса, давит на поршень-рейку с правой стороны, создавая дополнительное усилие для поворота колес. Рейка-поршень, перемещаясь по винту влево, поворачивает зубчатый сектор на валу сошки, и колеса поворачиваются направо.

При повороте рулевого колеса в левую сторону, давление создается в левой полости картера, а правая полость соединяется со сливной линией. Гидроусилитель создает дополнительное усилие для поворота колес в левую сторону.

Водитель ощущает действие гидроусилителя руля в том случай, когда сопротивление колес автомобиля повороту руля создает в торсионе такое реактивный момент, при котором ротор гидроусилителя начинает перекрывать каналы, соединяющие полости картера с насосом и сливным бачком. Это дает возможность водителю всегда ощущать «чувство дороги». При этом, чем больше сопротивление колес повороту руля, тем больше угол закручивания торсиона и ротора и тем больше дополнительное усилие для поворота колес создает гидроусилитель.

Если насос по каким-либо причинам не подает жидкость под давлением в систему гидроусилителя, то рулевой механизм работает обычным образом, но водитель при этом должен затратить большее усилие для управления автомобилем.

Рисунок 1 — Механизм рулевого управления автомобилем.

1.3 Определение типа производства и расчет такта выпуска

Исходные данные: годовая программа выпуска N=160 000 шт.

Процент запасных частей b= 13,85%

Годовая программа выпуска: N=N шт. (2.3.1)

N=160 000=182160 шт.

Для выпуска заданного числа деталей в проектируемом цехе будет двухсменный режим работы, действительный годовой фонд времени работы технологического оборудования составит: =4015 часов.

Такт выпуска деталей: = (мин/шт.) (2.3.2)

==1,32 (мин/шт.)

В соответствии с ГОСТом 3.1119−83 тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций:

(2.3.3)

где О — число различных операций технологического процесса;

Р — число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в одну смену.

Число рабочих, обслуживающих каждый станок, рассчитывается следующим образом:

(2.3.4)

где — принятые значения коэффициента загрузки станка,

Число рабочих на участке будет равно =0,7714=10,78

Число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течении месяца будет:

= (12 106, (2.3.5)

где =182 160/ (122) =7590 шт.

= (12 106

Общее число операций будет равно:

n, (2.3.6)

где n — количество станков

11 = 10,67 11

Окончательно получаем:

= 11/11=1

Отсюда следует, что тип производства — массовый.

2. Техпроцесс механической обработки вала сошки

2.1 Отработка конструкции изделий и детали на технологичность

Технологичность конструкции детали или изделия является главнейшим фактором организации массового производства. Обычно технологический процесс механической обработки детали определяется в зависимости от конструкции, конфигурации, размеров, веса детали, метода получения заготовки и предъявляемых к детали требований точности, чистоты обработки, термообработки.

Вал сошки рулевого управления имеет оригинальную геометрическую форму, сочетающую в себе все элементы вала и зубчатого колеса.

Деталь имеет достаточную жесткость, что позволяет, вести многоинструментальную обработку. Не возникает трудностей в непосредственном измерении заданных размеров, в получении размеров в пределах заданных допусков, а также в получении требуемой чистоты поверхности. Это не относится к поверхности зубчатого сектора, так как при изготовлении ее по базовой технологии — нарезание червячными фрезами, получается характерный профиль впадины с радиусом закругления в нижней его части, что увеличивает погрешность при измерении. Так же этот метод малопроизводителен и трудоемок.

Не смотря на это, конструкция детали, благодаря малому весу и характерной форме, позволяет применение высокопроизводительного и более точного оборудования.

Можно сказать, что конструкция детали вала сошки отвечает требованиям технологичности с точки зрения массового производства, учитывая технологические особенности ее изготовления.

Принцип технологичности конструкции состоит в том, что при разработке узла в целом и его деталей в равной степени, учитываются эксплуатационные требования и требования рационального экономического изготовления.

Основными критериями оценки технологичности конструкции детали являются трудоемкость и себестоимость ее изготовления.

Наиболее рациональным способом получения заготовки детали является метод штамповки из проката повышенной точности.

При механической обработке всех обрабатываемых поверхностей, конструкция обеспечивает удобную установку в рабочие приспособления.

Точность и чистота обработки поверхностей обусловлены техническими требованиями и назначением детали.

На основании выше сказанного, определены главные черты технологического процесса механообработки детали, обеспечивающие достижение требуемого качества отдельно детали и всего изделия.

При механической обработке в качестве технологических баз используются, в основном, центровые отверстия вала сошки. Обработку поверхностей со стороны торцов вала сошки предусмотрено производить с одной установки на горизонтально-сверлильном станке, чтобы исключить погрешности базирования. Обработка отверстия и канавки в торце детали производится без снятия ее на трехпозиционном вертикально-сверлильном полуавтомате. Нарезание зубьев с переменным профилем производится методом кругового протягивания на специальном станке для кругового протягивания, что сможет обеспечить высокую производительность при высокой точности обработки. Требуемая чистота поверхностей шеек вала сошки достигается за счет одновременной шлифовки их на специальном 2-х круговом шлифовальном станке до, и после термообработки.

Применение средств статического и активного контроля обеспечивает стабильность качества обрабатываемой детали.

Расчет коэффициентов технологичности

1. Коэффициент унификации

(3.1.1)

— количество унифицированных элементов;

— общее количество элементов детали.

2. Коэффициент использования материала

где (3.1.2)

— масса детали;

— масса заготовки.

3. Коэффициент точности обработки

где (3.1.3)

(3.1.4)

4. Коэффициент шероховатости

(3.1.5)

2.2 Анализ технических условий на деталь

Вал сошки может быть отнесен к классу деталей типа «круглые стержни» .

Специфичным требованием к конструкции вала сошки является выдерживание точного угла наклона исходного контура на зубчатом секторе с переменным профилем зубьев, равного 7°30'.

Зубчатый сектор является одной из наиболее ответственных поверхностей детали, поэтому все следующие параметры (по среднему сечению, перпендикулярному к оси вращения сектора) должны обеспечиваться технологией:

высота головки зуба 6,12;

полная высота зуба 14,9;

толщина зуба по дуге делительной окружности 13,8;

толщина зуба по хорде делительной окружности 13,77;

высота головки зуба до хорды при номинальном наружном радиусе 6,45.

Также, смещение исходного контура рассматривается, как переменное и

учитывается ряд следующих отклонений:

при зацеплении без зазора с мерительной рейкой, имеющей толщину зуба по делительной окружности линии в сечении, сопрягающемся с сечением сектора, указанного выше, равную 11,33 и высоту головки зуба 5,4, отклонение расстояния между центром вала и рейкой по отношению к номиналу в среднем положении сектора ±0,15.

отклонение межцентрового расстояния при повороте на 72° не более 0,08;

профильный угол исходного контура 22°30';

диаметр делительной окружности 120;

чистота рабочей поверхности зуба Ra=2,5.

Требования по точности размеров: наиболее точные размеры наружных диаметров вала сошки Ш, .

Линейный размер на длину вала сошки 235,7−236,3. угол наклона шлицевой поверхности 1: 16; угол наклона фаски между шейками 75°.

Погрешности взаимного расположения шеек Ш ограничены допуском радиального биения (0,035). Погрешности взаимного расположения канавки Ш и торцевого отверстия Ш ограничены допуском радиального биения (0,2). Ось среднего зуба сектора и вершины впадины шлица должны быть в диаметральной плоскости с точностью 30'.

Качество поверхностного слоя регламентировано твердостью НКС_э=56−62 на длине 181, твердостью шлицевой и резьбовой поверхности НКС_э =25−35 на длине 33. Шероховатость по среднему арифметическому отклонению профиля в диапазоне от Rz=80 до Ra=l, 0. Твердость сердцевины зуба НКС_э =35−45; твердость сердцевины вала сошки НКС_э =30−45. Участок длиной 38±6 от торца со стороны длинной шейки предохранять от цементации.

Неуказанные штамповочные радиусы R=3 мм.

Исходя из назначения детали и технических требований к ней, можно заключить, что наиболее ответственными являются поверхность зубчатого сектора, шлицевая поверхность, наружная поверхность Ш и размер Ш от донышка этого отверстия до канавки Ш шириной 1,7 мм.

Важно выдержать полное радиальное биение шеек Ш не более 0,035. При этом несовпадение торца на длине 28 от торца детали со стороны длинной шейки и конусного калибра не должно превышать 0,4 мм.

2.3 Анализ технологических свойств материала заготовки

Вал сошки, входящий в состав гидроусилителя рулевого механизма сочетает в себе требования, предъявляемые к технологии обработки валов, с одной стороны, и зубчатых колес с другой.

В качестве материала для изготовления вала сошки рулевого механизма управления принимается сталь 20Х2Н4А, которая сочетает в себе следующие качества:

высокую прочность

пластичность, вязкость и твердость при хорошей прокаливаемости;

Все это позволяет валу сошки хорошо сопротивляться действию статической нагрузки, ударам, изгибу и кручению и иметь достаточную выносливость при переменных нагрузках.

Таблица 3.3.1 — Химический состав стали 20Х2Н4А в процентном соотношении

Хром, находящийся в составе стали, увеличивает прокаливаемость. Карбиды способствуют высокой износостойкости. Марганец — относительно дешевый элемент, устраняет вредное действие серы и сильно увеличивает прокаливаемость стали, что видно из следующего сравнения:

Действие 1% марганца равноценно 4% никеля, который является дефицитным материалом.

Твердость по Бринеллю, не более: НВ 269.

Сталь 20Х2Н4А подвергается нитроцементации с последующей закалкой и отпуском, дает твердость HRC 56−62.

Эта сталь хорошо обрабатывается и штампуется, а это очень важно учесть при выборе получения заготовки.

Сталь 20Х2Н4А отвечает всем тем высоким требованиям, которые предъявляются к изготовлению вала сошки гидроусилителя руля.

Таблица 3.3.2 — Режимы Термообработки стали 20Х2Н4А

Относительное удлинение =9%

Относительное сужение при разрыве =45%

Ударная вязкость при подрезке оси образца равна =8

2.4 Выбор метода получения заготовки

Выбор вида заготовки и метода ее получения зависит от конструктивных форм детали и от ее назначения.

Исходя из назначения вала сошки, и его формы и размеров, а также годовой программы выпуска, в проекте принят способ получения заготовки методом штамповки на горизонтально-ковочной машине в закрытых штампах (с предварительным разогревом) с тремя ручьями, высадкой и обрубкой.

Этот метод обеспечивает возможность изготовления деталей сложной конфигурации со сравнительно высокой точностью и малыми припусками на механическую обработку, дает экономию металла и улучшает его структуру.

1. В заготовительном цехе на пресс ножницах производиться резка заготовок из стали 20Х2Н4А, диаметром мм и длиной мм.

Технические условия:

1) заусенец не более 4 мм;

2) косина среза до 3 мм.

2. Далее заготовка поступает в кузнечный корпус, где производиться:

а) нагрев заготовки в камерной печи при температуре 1230−1260°С;

б) высадка в трех ручьях с упором в клещи на горизонтально-ковочной машине:

Технические условия:

1) смещение по разъему не более 1 мм;

2) температура конца высадки не менее 1000 °C.

в) нормализация;

Технические условия:

1) температура печи 930−950°С;

2) время пребывания в печи 200 мин;

3) охлаждающая среда — воздух.

г) отпуск;

Технические условия:

1) температура печи 630−660°С;

2) время пребывания в печи 560±20 мин;

3) охлаждающая среда — воздух.

д) заточка площадки для замера твердости на пресс — Бринеле, d=4,0.4,8 мм;

е) обрезка заусенца в холодном состоянии на обрезном прессе, заусенец не более 1 мм;

ж) очистка от окалины дробью в дробометном барабане;

з) холодная правка стержня в правочном штампе на падающем молоте;

Технические условия:

1) кривизна стержня не более 1 мм;

2) внешние дефекты допускаются глубиной не более 1 мм;

3) заусенец не более 1 мм, кроме мест, оговоренных в чертеже.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах применяется для получения поковок путем высадки из пруткового материала в штампах с разъемными матрицами.

Этот метод характеризуется высокой производительностью, экономией металла в связи с ничтожными потерями на заусенец (не более 8−9-го класса). Исходным материалом для получения поковок обычно служит круглый прокат повышенной точности. Повышение точности проката необходимо для того, чтобы избежать защемления его в плоскости разъема матриц.

Правильность выбранного метода получения заготовки определяется:

а) коэффициентом использования материала, который определяется отношением чистого веса детали к весу заготовки:

(3.4.1)

По базовой технологии 2,68/4,54=0,59

По проекту 2,68/3,85=0,7,

где — чистый вес детали, кг;

— вес заготовки по базовой технологии, кг;

— вес заготовки по проекту.

б) себестоимостью заготовки:

Стоимость 1 кг заготовки определяется по формуле:

(3.4.2)

где С_мт — стоимость горячей штамповки на ГКМ (18 000 руб. за т.),

К_п — поправочный коэффициент, зависящий от программы выпуска, равен 0,8;

К_в — поправочный коэффициент, зависящий от веса штамповки, равен 1,0; К_с — поправочный коэффициент, зависящий от сложности штамповки, равен 1,0;

К_м — поправочный коэффициент, зависящий от материала штамповки, равен 1,03.

руб. /кг.

Стоимость заготовки по базовому ТП:

(3.4.3)

руб.

Стоимость заготовки по проекту:

(3.4.4)

руб.

Годовая экономия металла:

а) в килограммах

(3.4.5)

б) в рублях

(3.4.6)

.

При штамповке с заусенцем, расчетное усилие определяем по формуле:

Р=5 (1 — 0,001 D_n) (D_n+10) ²; (3.4.7)

D_n = l, 15== l, 15= 1,1572,48 = 83,35 мм.

F_n=5253 мм² — площадь поковки в плоскости штамповки.

=11,8 кг/мм² — предел прочности материала при температуре окончания штамповки (t=1000°C).

P = 5 (l-0,183,35) (83,35+10) ²l 1,8=471 285,63 кг.

Принимаем ГКМ модели В1138 с усилием 630 тонн.

2.5 Выбор и обоснование технологических баз

Механическую обработку вала сошки можно подразделить на следующие стадии:

1) обработка шеек вала; (10, 15, 20, 25, 35, 110 операции).

2) обработка торцевого отверстия; (005, 40 операции).

3) обработка зубчатого сектора; (10, 30, 50, 55, 115 операции).

4) обработка шлицев и резьбы; (60, 70 операции).

Шейки вала обрабатывают точением и шлифованием.

Шейки обтачивают на токарном станке с ЧПУ. Этот способ обтачивания получает все более широкое применение.

Три шейки вала сошки шлифуют на двухкруговом круглошлифовальном станке.

Обтачивание и шлифовальное цилиндрических поверхностей вала производят в центрах. Центровые отверстия вала сошки являются технологическими базами, которые совпадают с конструкторской базой и формируются на первой операции механической обработки, где в качестве черновых баз используются шейки вала и внутренний торец сектора.

Торцевое отверстие со стороны короткой шейки детали окончательно обрабатывают на 3-х шпиндельном вертикально-сверлильном полуавтомате. Базирование заготовки производят по цилиндрической поверхности со стороны длинной шейки и по внутреннему торцу сектора.

Заготовку устанавливают во втулку с зазором, поэтому погрешность базирования на смещение оси обрабатываемого отверстия относительно оси вращения детали определяется, как половина величины зазора, что не выходит за поле допуска на диаметр отверстия.

Обработка зубчатого сектора включает обработку наружных поверхностей и обработку профиля зубьев.

Четыре плоские поверхности обрабатывают на двухрамном вертикальном протяжном полуавтомате. Деталь устанавливают в призмы с упором торца короткой шейки вала и с упором криволинейной боковой поверхности сектора. Шейки вала являются технологическими базами, а торец короткой шейки и криволинейная боковая поверхность сектора вспомогательными технологическими базами.

При обработке профиля зубьев зубчатого сектора в дипломном проекте предложен метод кругового протягивания с последующим шлифованием. Этот метод по сравнению с базовым методом нарезания зубьев червячными фрезами, полностью исключает погрешности базирования и обработки.

Заготовку устанавливают на центр со стороны длинной шейки и в цанговый патрон короткой шейкой с упором наружным торцем сектора и с упором плоской боковой поверхности зуба сектора. Таким образом, центровое отверстие и поверхность короткой шейки являются технологическими базами для обработки зубчатого сектора, а наружный торец сектора и плоская боковая поверхность зуба сектора — вспомогательными технологическими базами.

Эти базы позволяют обработать деталь с наибольшей точностью, так как все основные размеры по техническим чертежам заданы относительно оси детали.

Обработку шлицев производят на шлицефрезерном полуавтомате в центрах с дополнительным базированием по среднему зубу сектора. Этим достигается необходимая точность расположения впадины шлица относительно оси среднего зуба сектора. Технологическими базами являются центровые отверстия, вспомогательной базой — средний зуб сектора. Они совпадают с конструкторской базой и позволяют проводить точную механообработку.

Обработку резьбы производят на резьбонакатном полуавтомате. Заготовку устанавливают в призмы с упором в торец сектора. Шейки вала являются технологическими базами, а торец сектора — вспомогательной технологической базой.

Обработанные поверхности контролируют по тем же технологическим базам, по которым обрабатывают заготовки. Технологические базы совпадают с измерительными базами, что обеспечивает наибольшую точность обработки и измерений.

2.5.1 Расчет погрешности базирования

На операции 040 зенкеровально-расточная (см. чертежи наладок) вал сошки устанавливается в приспособление длинной шейкой Ш42,8 с зазором. Базирование производится по наружной цилиндрической поверхности шейки. Конструкторской базой в этом случае будет ось детали. Технологическая база не совпадает с конструкторской, при этом возникает погрешность в виде несовпадения оси детали и обработанного отверстия. Эта погрешность будет равна:

для

E₆=T_d/2 (3.5.1.1)

E₆=T_d/2=0,25,

где T_d=0,5 и является допуском на диаметр шейки участвующей в базировании. Погрешность обработки диаметральных размеров на операции 040 будет 0,25 мм.

При цековании дна отверстия может возникать погрешность на размер 20,5±0,2 из-за погрешности расположения торцевой поверхности зубчатого сектора относительно торцевой поверхности вала размер 78 и погрешность этого размера находится в пределах допуска на размер 20,5.

На операции 070, резьбонакатная, деталь устанавливается в призму, при этом конструкторская и технологическая базы не совпадают.

E₆=T_d /2 (l + (l//2)), (3.5.1.2)

для размера Ш30±0,1; угол призмы — 120°.

E₆=0,2/2 (l+ (l/sin60°)) =0,l2,l54=0,215 мм.

Таблица 2.5.1.1 — Таблица баз

2.6 Обоснование и разработка технологического маршрута

При разработке технологического маршрута определяются методы обработки поверхностей детали, последовательность технологических переходов и составляется маршрут обработки детали.

На стадиях изготовления вала сошки, заготовка подвергается механической обработке снятием стружки лезвийным и абразивным инструментом, а также термообработке.

Для составления элементарного маршрута, на рисунке 3.6.1 приведены поверхности детали, подвергаемые механической обработке.

Рисунок 3.6.1 — Поверхности детали, подвергаемые механической обработке

Таблица 3.6.1 — Технологический процесс механической обработки вала сошки механизма рулевого управления.

Требуемая производительность технологического оборудования определяется по формуле:

(3.6.1)

где, — годовая программа выпуска; =182 160 шт. /год.

— сменный фонд времени; = 8 часов.

— годовой фонд времени работы технологического оборудования; = 4015 часов.

— количество параллельных потоков линии; =1.

Получаем:

шт. /смена Если оборудование последней (n-ой) операции при своей работе имеет коэффициент выхода годных деталей, то для того, чтобы обеспечить требуемый выпуск годной продукции, предшествующие операции должны иметь более высокую производительность продукции.

Наиболее высокую производительность должно иметь оборудование на первой операции технологической линии.

Принимаем коэффициент выхода годных изделий =97%.

373 шт. /смена.

Требуемый такт выпуска линии определяется:

мин. /шт. (3.6.2)

Определяем потребность в оборудовании:

(3.6.3)

Где — расчетное количество станков на i-ой операции;

— принятое количество станков на i-ой операции;

— время цикла на i-ой операции;

— требуемый такт выпуска изделий.

Таблица 3.6.1

3. Разработка технологических операций

3.1 Расчет припусков на механическую обработку

1. Исходные данные:

Материал: сталь 20Х2Н4А

Программа выпуска: N=182 160 (шт. /год)

Масса детали: 2,68 кг.

Поверхность: D = 42,775 мм.

Шероховатость: R=1.25 мкм.

2. Исходя из назначения вала сошки, его формы и размеров, а также годовой программы выпуска, в проекте принят способ получения заготовки методом штамповки на горизонтально — ковочной машине в закрытых штампах (с предварительным разогревом) с тремя ручьями, высадкой и обрубкой.

3. Рассчитываем припуск на обработку диаметра D= 42,775. Для достижения заданной шероховатости и в соответствии с точностью размеров по чертежу, обработку указанной поверхности следует производить в четыре этапа:

1) Черновое обтачивание;

2) Чистовое обтачивание;

3) Предварительное шлифование;

4) Чистовое шлифование.

4. Следуя принципа единства баз, в качестве одной из технологических баз, принята ось вала сошки. Это позволяет выдержать допуски взаимного расположения поверхностей. Реально ось детали, как база, воплощается посредством центровых отверстий, которые являются искусственными технологическими базами. Центровые отверстия сохраняются на большинстве операции, используются при базировании.

Установочной базой для обработки заготовки выбираем центровые отверстия и один и торцов.

5. Определяем значения R и Т.

6. Определяем значения допусков Т для соответствующих операций. Для окончательной операции значения допуска берутся с чертежа детали.

Таблица 4.1.1

Все детали попадают в интервал свыше 2,5 и до 4 кг. Определяем допуск на заготовку.

По не до штамповке или износу +0,9 — 0,45 мм; по смещению на молотах 0,5 мм; прессах 0,4 мм; по заусенцам:

по периметру среза 1,2 мм;

при безоблойной штамповке 2,5 мм.

Номинальные радиусы закругления внешних узлов 2,0 мм. Размер поковок по габаритам — свыше 180 до 260 мм. Элементы допусков, определяем по размеру поковок в мм:

Допускаемая удельная кривизна поковок типа валов составляет 4,5 мкм на 1 мм длины заготовки.

мм.

Допуск на заготовку =0,9+0,45−1,25 мм.

7. Определяем :

(4.1.1)

мкм. 1150 мкм.,

где — допускаемая погрешность по смещению осей фигур, штампуемых в разных половинах штампов;

=400 = 0,4 мм.

Первая группа точности характерна для массового производства.

Пространственные отклонения для чернового и чистового точения определяются:

(4.1.2)

мкм.

мкм.

На операциях шлифования, пространственные отклонения малы и не учитываются.

8. Определяем расчетные припуски:

Черновое точение:

мкм;

Чистовое точение:

мкм;

Шлифование предварительное мкм;

Шлифование окончательное:

мкм;

9. Определяем расчетные размеры:

=42,75 мм;

=42,75+0,060=42,81 мм;

=42,81+0,182=42,992 мм;

=42,992+0,538=43,53 мм;

=43,53+3,02=46,55 мм.

10. Определяем наименьшие принятые размеры заготовки путем округления в большую сторону соответствующих расчетных размеров.

11. Определяем наибольшие принятые размеры заготовки:

=42,75+0,025=42,775 мм;

=42,81+0,062=42,872 мм;

=42,992+0,1=43,092 мм;

=43,53+0,39=43,92 мм;

=46,55+1,35=47,9 мм.

12. Определяем максимальные предельные значения припусков:

=47,9−43,53=4,37=4370 мкм;

=43,92−42,992=0,928=928 мкм;

=43,092−42,81=0,282=282 мкм;

=42,872−42,75=0,122=122 мкм;

13. Определяем минимальные предельные значения припусков:

=46,55−43,92=2,63=2630 мкм;

=43,53−43,092=0,438=438 мкм;

=42,992−42,872=0,12=120 мкм;

=42,81−42,7750,035=35 мкм;

Вывод: рассчитанные припуски на механическую обработку заготовки имеют небольшие значения, при которых достигаются требуемые геометрические размеры, точность и качество поверхностного слоя детали, а также снижение отхода металла в стружку.

3.2 Расчет режимов резания, основного и штучного времени

Операция 020. Токарная.

Обточить по копиру: фаску 245; шейку Ш29,95; торец на размере 28; сопряжение шейки с торцем радиусом R2; конус 1: 16 длиной 27; шейку до Ш42,55; переходную фаску с углом 75 на расстоянии 91; шейку до Ш43,35; сопряжение шейки со ступицей сектора радиусом R=2 на расстоянии158.

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направлении резания; =158 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента определяется, как — для предварительно обточенной заготовки при точении в упор; =1 мм.

(4.2.1)

мм.

3) дополнительная длина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали =10 мм.

=++ (4.2.2)

=++=158+3+10=171 мм.

2. Определение рекомендуемой подачи S.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А, НВ269, не более;

2) вид инструмента: резец проходной с неперетачиваемой быстросменной пластиной из твердого сплава Т15К6;

3) глубина резания:

t=2z/2 (4.2.3)

t=2z/2=0.269 мм.

Расчет по наибольшей за период работы суппорта суммарной глубине и ширине резания, определяемой по эскизу наладки. Определяем подачу на оборот шпинделя: S=03 мм. /об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =158 мм.

2) Длина рабочего хода =171 мм.

(4.2.4)

Стойкость Т зависит от числа инструментов в наладке и равномерности их загрузки.

Принимаем значение в минутах машинной работы Т=100 мин. При >0,7 принимаем

Т= Т=100 мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А, НВ269, не более;

тип резца: проходной, материал — твердый сплав, Т15К6;

стойкость инструмента Т=100 мин.

V=Vkkk, (4.2.5)

где V — табличное значение скорости;

V=190 м. /мин. (S=03 мм. /об., сталь, твердый сплав)

k — коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,95 (сталь 20Х2Н4А, НВ229)

k — коэффициент, зависящий от группы твердого сплава;

k=1,0 (Т15К10)

k — коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т;

k=0,9 (Т=100 мин.).

V=Vkkk=1901,0 0,950,9=162 м. /мин.

Расчет числа оборотов шпинделя, соответствующего рекомендуемой скорости резания:

n=об. /мин. (4.2.6)

Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

По паспорту станка n = 1200 (об. /мин.).

V= м. /мин. (4.2.7)

5. Расчет основного машинного времени обработки Т в минутах

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =171 мм.;

2) принятая подача (лимитирующая) S=03 мм. /об.;

3) принятое число оборотов шпинделя n=1200 (об. /мин.).

t= мин. (4.2.8)

6. Расчет штучного времени .

Исходные данные:

1) основное машинное время =0,475 мин;

2) вспомогательное время состоит из времени, затрачиваемого на снятие детали и установку новой заготовки:

Время на смену заготовки принято в соответствии с нормативами =0,25 мин;

3) оперативное время t_on= + =0,475+0,25=0,725 мин;

4) время технического обслуживания, отдыха и организационного обслуживания определяется как:

++=0,1=0,073 мин;

Штучное время на операцию определяем по формуле:

= +++ +=1,1 =0,798 мин. (4.2.9)

Вывод: вспомогательное время на данной операции меньше штучного в 1,75 раза, но практически состоит из времени, затрачиваемого на смену заготовки, следовательно, за счет автоматической загрузки его можно снизить.

Операция 040. Зенкеровально-расточная.

Переход 2: Зенкеровать отверстие Ш на глубину 21,5±0,2.

Переход 3: Цековать дно отверстия Ш, выдерживая размер, до внутреннего торца сектора.

Переход 4: Расточить канавку шириной 1,7 до Ш, выдерживая размер Ш до донышка отверстия.

Переход 2

1. Расчет длины рабочего хода. в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направлении резания; =21,5 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента — у при зенкеровании глухого отверстия и при заданном диаметре инструмента Ш30; у=2 мм.

3) дополнительная длина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали =0 мм.

=++=21,5+2=23,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки — зенкерование глухого отверстия, группа подачи II;

2) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

3) вид обработки — окончательное зенкерование;

4) диаметр обработки — зенкеруется отверстие с Шдо Ш;

5) требование к точности обработки — зенкерование по развертыванию;

а) определение подачи по нормативам S₀=0,3 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка S₀=0,25 мм/об;

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =21,5 мм.

2) длина рабочего хода =23,5 мм.

определяем коэффициент времени резания

л=/=21,5/23,5=0,915

л - можно не учитывать, когда л > 0,7 и при Т_РТ_М; принимаем Т_р=100мин;

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки — зенкерование;

3) диаметр обработки D=30 мм;

4) подача So=0,25 мм/об;

5) инструментальный материал — твердый сплав;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р=100мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V_Ta6jI =55 м/мин.

V=Vkkk

где k — коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229 269).

k — коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой;

k=1,1.

k — коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k=1,0 (Т_р=100 мин.).

V=Vkkk=550,81,11,0=48,4 м. /мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n=об. /мин.

Принимаем число оборотов по паспорту станка п=530 (об. /мин).

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м. /мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в мин.

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =23,5 мм;

2) принятая подача So=0,25 мм. /об.;

3) число оборотов шпинделя n=530 об. /мин.;

t= мин.

Переход 3

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измерений в направление резания =0,5 мм;

2) выбор длины подвода, врезания и перебега инструмента — у производится для цекования глухого отверстия Ш30; у=5мм;

3) дополнительная длина хода, = 15 мм.

=++=0,5+5+15=20,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки — цекование дна отверстия (- <5);

2) требование к точности обработки — по 12 квалитету;

3) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

4) диаметр обработки — отверстие Ш30;

а) определение подачи по нормативам So=0,32 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка So=0,32 мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =0,5 мм.

2) длина рабочего хода =20,5 мм.

л=/=0,5/20,5=0,024;

принимаем Т_м=120мин; Т_р = Т_м л =1200,02=2,9мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки — цекование;

3) диаметр обработки D=30 мм.;

4) подача S₀=0,32 мм. /об.;

5) инструментальный материал — твердый сплав Т15К6;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р=2,9 мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V = 17 м. /мин.;

V=Vkkk

где k — коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229 269).

k — коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой; k=1,0

k — коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k=1,5 (Т_р=2,9 мин.).

V=Vkkk=17,811,5 = 20,4 м. /мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n=об. /мин.

Принимаем число оборотов шпинделя n=210 об. /мин.

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м. /мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в мин.

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =20,5 мм;

2) принятые подача So=0,32 мм. /об.

3) число оборотов шпинделя n=210 (об. /мин.)

t= мин.

Переход 4

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направление

резания; =0,9 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента — у определяется для нарезания канавки Ш31; у =2 мм;

3) дополнительная длина хода, =5 мм.

=++= 0,9+2+5=7,9 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки — нарезание канавки в отверстии;

2) требование к точности обработки — по 12 квалитету;

3) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

4) диаметр обработки Ш31мм;

а) определение подачи по нормативам S₀=0,25 мм. /об.;

б) уточнение по паспорту станка S₀=0,25 мм. /об.;

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания = 0,9 мм.

2) длина рабочего хода =7,9 мм.

л=/=0,9/7,9=0,114;

принимаем Т_м=120мин; Т_р = Т_м л =1200,114=13,68 мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя п в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки — нарезание канавки;

3) диаметр обработки D=31,8 мм.;

4) подача S₀=0,25 мм. /об.;

5) инструментальный материал — твердый сплав Т15К6;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р= 13,68 мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V =33 м/мин.

V=Vkkk

где, k — коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229 269).

k — коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой;

k=1,0

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k=1,4 (Т_р=13,68 мин.).

V=Vkkk=330,81,01,4 = 36,96 м. /мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n= об. /мин.

Принимаем число оборотов шпинделя n=370 об. /мин.

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м. /мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в [мин]. Исходные данные:

1) длина рабочего хода =7,9 мм;

2) принятые подача S₀=0,25 мм. /об.;

3) число оборотов шпинделя n =370 об. /мин.;

t= мин.

Расчет штучного времени на операции:

Исходные данные:

1) основное машинное время на операцию будет равно сумме основного машинного времени на каждой позиции, взятого по лимитирующему, т.к. обработка ведется последовательно, без снятия заготовки.

=0,177+0,305+0,085=0,567 мин;

2) вспомогательное время состоит из времени на смену инструмента (подвод нового и отвод использованного, поворот револьверной головки) и времени, затрачиваемого на снятие детали и установку новой заготовки :

= 0,2×3=0,6 мин.;

= 0,35 мин.;

= 0,6+0,35=0,95 мин.

3) оперативное время t_on= + =0,567+0,95=l, 567 мин;

4) время на перерывы, техническое обслуживание и организационное обслуживание определяется как:

++=0,1=0,157 мин.;

5) Штучное время на операцию определяем по формуле:

= +++ +=1,1 =1,724 мин.

Вывод: на данной операции в большое количество времени тратится на поворот револьверной головки, подвод и отвод нового инструмента, поэтому для повышения производительности данного оборудования и снижения времени обработки можно было бы использовать четырех позиционный трех шпиндельный поворотный стол.

4. Специальные средства технологического оснащения

4.1 Зажимное приспособление

4.1.1 Назначение, устройство и работа

Зажимное приспособление предназначено для базирования и закрепления вала сошки на операциях протягивания и шлифования зубчатого сектора.

Приспособление состоит из цангового патрона, установленного в делительную головку и пневмоцилиндра разжима детали. Деталь в приспособлении базируется по короткой шейке, наружному торцу зубчатого сектора и боковой поверхности зубчатого сектора.

Корпус 1 цангового патрона устанавливается в коническое отверстие делительной головки и закрепляется винтами 16. В корпусе 1 расположена цанга 13 и коническая втулка 2. На переднем торце корпуса 1 установлена опорная крышка 3, закрепленная в корпусе 1 винтами 15. Для предохранения от проворота на цанге 13 установлена шпонка 17. Задним концом цанга 13 соединена с тягой 5. На тяге 5 между втулкой 6 и шайбой 8 расположен пакет тарельчатых пружин 12. Для сжатия пружин 12 на тяге 5 предусмотрена гайка 9 и контргайка 10. Упор 7 воспринимает осевое усилие пневмоцилиндра при разжиме цанги 13. Кольцо 11 предназначено для регулирования хода цанги 13 при её разжиме.

Зажим обрабатываемой детали в приспособлении осуществляется пружинами 12, а разжим — пневмоцилиндром.

Для установки детали в приспособление поршень пневмоцилиндра перемещают вперед. Шток пневмоцилиндра нажимает на упор 7 и преодолевая сопротивление пружин 12 сдвигает вперед тягу 5 и цангу 13. Цанга 13 выходит из конического отверстия втулки 2 и разжимается.

Вал сошки устанавливают в отверстие цанги 13 до упора торца сектора в крышку 3 и поджимают центром задней бабки. Поршень пневмоцилиндра перемещают назад, освобождая при этом пружины 12. Под действием пружин 12 тяга 5 и цанга 13 перемещаются назад. Цанга 13 заходит в коническое отверстие втулки 2 и зажимает обрабатываемую деталь.

В процессе резания при возврате протяжки в исходное положение делительная головка поворачивает цанговый патрон на угол 24° для обработки очередной впадины зубчатого сектора.

Рисунок 4.1.1.1 — Силы, возникающие при закреплении вала сошки в цанговом патроне

4.1.2 Расчет радиальной силы закрепления детали цангой

Исходные данные для расчета:

1. Деталь — вал сошки. Материал — сталь 20Х2Н4А.

2. Обработка — чистовое протягивание впадин зубчатого сектора.

3. Подъём на зуб протяжки — 0,013 мм.

4. Максимальное число одновременно работающих зубьев =2.

5. Максимальная ширина обработки В=7 мм.

6. Главная составляющая силы резания при протягивании

Н, (4.1.2.1)

где к=1,0 — коэффициент, учитывающий охлаждение.

Усилие зажима детали определяется с учетом потерь на трение, возникающих по конусу и при контакте лепестков цанги с деталью.

Условие равновесия детали под действием силы резания, согласно расчетной схеме на рисунке 4.1.1.1.

(4.1.2.2)

где k — коэффициент запаса, равен 2,5.

Осевая сила равна:

(4.1.2.3)

где в — угол наклона исходного контура, равен 7,5°.

Силу трения в контакте детали с цангой представим, как сумму сил трения от 4-х сосредоточенных нормальных сил закрепления со стороны лепестков.

(4.1.2.4)

где — коэффициент трения в контакте детали с цангой, равен 0,15.

Сила закрепления одним лепестком.

(4.1.2.5)

4.1.3 Расчет осевой силы тяги на цанге

В соответствии с расчетной схемой на рисунке 5.1.1.1, сила закрепления определяется из уравнения равновесия лепестка цанги с учетом силы N, необходимой для сжатия самого лепестка цанги.

Q'-Q-N=0 (4.1.3.1)

Усилие необходимое для предварительного сжатия лепестков цанги, определяется по формуле:

(4.1.3.2)

где S — половина диаметрального зазора между цангой и деталью, равна 0,3 мм.

Суммарное радиальное усилие для сжатия лепестков цанги при закреплении детали:

Q'=Q+N=2065+173,6=2238,6 Н.

Сила тяги на штоке для одного лепестка цанги:

(4.1.3.3)

где б — половина угла конуса цанги, равна 15,5°.

(ц===5,7° - угол трения на конической поверхности цанги, =0,l — коэффициент трения;

(===10,2° - угол трения на поверхности контакта лепестков цанги с базовой поверхностью детали.

Суммарная сила тяги на штоке:

W=4W'=41 276=5104 Н. (4.1.3.4)

4.1.4 Выбор размеров тарельчатых пружин

Предварительно принимаем W=P₃0,25P_H,

где

Р₃ — усилие пружины при зажиме детали;

Р_н — усилие пружины при наибольшем прогибе.

(4.1.4.1)

Принимаем =21 560 Н (2200 кгс).

Этому усилию соответствует тарельчатая пружина со следующими размерами:

D = 45 мм — наружный диаметр;

d = 25 мм — диаметр отверстия;

S =3 мм — толщина;

f_H = l мм — наибольший прогиб;

=4 мм — высота в свободном состоянии.

Номинальная длина пакета пружин в свободном состоянии L_o=360 мм.

Номинальное количество пружин в пакете n=L₀/h₀=360/4=90 шт.

Прогиб пружины прямопропорционален усилию:

мм. (5.1.4.2)

Деформация пакета из 90 пружин при зажиме детали

мм. (5.1.4.3)

Дополнительная деформация пакета пружин при разжиме цанги ДА=3 мм.

Полная деформация пакета пружин при разжиме цанги

А_Р=А₃+ ДА =21,33+3=24,33 мм. (4.1.4.4)

Усилие пружины при разжиме цанги

(4.1.4.5)

4.1.5 Определение диаметра пневмоцилиндра

Усилие, развиваемое пневмоцилиндром:

(4.1.5.1)

где D — диаметр пневмоцилиндра;

р — давление в пневмосети, р=0,5 МПа;

з — потери на трение в манжетных уплотнителях, з =0,9

м. =128 мм. (4.1.5.2)

принимаем диаметр пневмоцилиндра D=130 мм.

4.2 Контрольное приспособление

4.2.1 Назначение, устройство и работа

После операции шлифования зубьев сектора вала сошки производится контроль отклонения межцентрового расстояния зубчатого зацепления. Проверке по данному параметру подвергаются 10% всех деталей.

Контрольное приспособление представляет собой измерительный прибор, оснащенный индикатором, на котором отображается величина отклонения.

Контрольное приспособление собрано на плите 3. на стойке 4 установлены базовые ролики 43 и каретка 53 с прижимным рычагом 52. Каретка 53 поворачивается на оси 41 и имеет два фиксированных положения (рабочее и отведенное). Рядом со стойкой 4 на плите 3 установлена втулка 9, а на втулке при помощи винта 66 закреплена вставка 8. высота вставки регулируется шайбой 7.

Вставка 8, ролик 43 и рычаг 52 предназначены для установки и закрепления проверяемого вала сошки.

По плите 3 в направляющих планках 47 и 55 в продольном направлении перемещается плита 50. подвижное соединение имеет форму «ласточкин хвост». Планка 47 прижимается к плите 50 винтами 62, распложенными в планке 49. Тем самым регулируется зазор в подвижном соединении. На плите 50 установлена планка 30, а на ней две призмы 14. Между призмами 14 расположена рамка 15, перемещающаяся в поперечном направлении по шарикам 87, заключенным в сепараторы 26. В рамке 15 на оси 45 установлена эталонная рейка 46. поперечное перемещение рамки 15 с эталонной рейкой 46 ограничено винтами 61, установленными в пальцах 44. Снизу на рамке 15 закреплен сухарь 12, а в нем на пальце 11 свободно перемещается ролик 10. Ролик 10 соприкасается с пластинами 13, закрепленными в вилке кулисы 1. Кулиса 1 вращается на оси 23, закрепленной в стойке 4. Кулиса 1 имеет ручку 37, при помощи которой эталонная рейка 46 перемещается в поперечном направлении. Под плитой 50 в отверстии плиты 3 установлен кривошип 22. На кривошип 22 надет ролик 36, перемещающийся в пазу плиты 50. На кривошипе 22 закреплена так же рукоятка 21, с помощью которой плита 50 отводится в крайнее заднее положение. Для возврата плиты 50 в направлении зацепления и для создания измерительного усилия в зацеплении предусмотрена пружина 17. Измерение отклонения межцентрового расстояния зубчатого зацепления от номинальной величины производится индикатором 88, установленным с помощью втулки 34, винта 33 и стойки 19 на плите 50. Измерительный наконечник индикатора 88 во время измерения касается поверхности упора 18, установленного на неподвижной плите 3.

Для предохранения индикатора 88 от поломок на неподвижной плите 3 расположен установ 31, а на подвижной плите 50 — упор 29. В нерабочем положении упор 29 прижимается пружиной 17 к цилиндрической поверхности установа 31. Измерительный наконечник индикатора 88 при этом не касается поверхности упора 18. В рабочем положении установ 31 повернут лыской к упору 29.

Если вал сошки установлен в приспособление, то эталонная рейка упирается в зубчатый сектор и индикатор показывает отклонение проверяемог размера.

Если вал сошки не установлен, то лыска на установе ограничивает перемещение упора 29, а с ним плиты 50 и индикатора 88.

Перед установкой проверяемого вала сошки контрольное приспособление следует подготовить. Ручкой 37 установить эталонную рейку 46 в среднее положение. Рукояткой 21 отвести плиту 50 с эталонной рейкой 46 и индикатором 88 к крайнее заднее положение. Повернуть установ 31 в рабочее положение (лыской к упору 29). Ручкой 25 повернуть каретку 53 с рычагом 52 в отведенное положение.

Установить проверяемый вал сошки отверстием в шейке на вставку 8. Ручкой 25 повернуть каретку 53 с рычагом 52 в рабочее положение, при этом рычаг 52 прижмет вал сошки к базовым роликам 43 на стойке 4. Повернуть вал сошки вокруг своей оси так, чтобы средний зуб сектора оказался напротив средней впадины эталонной рейки 46.

Рукояткой 21 подвести плиту с эталонной рейкой 46 и индикатором 88 к проверяемому валу сошки. Ручкой 37 передвинуть эталонную рейку 46 в одно из крайних положений, а затем в другое крайнее положение, наблюдая при этом за показаниями индикатора 88. Отклонение расстояния между осью вала сошки и осью эталонной рейки при повороте вала сошки на 72° должно быть не более 0,08 мм (настройка индикатора на 0 производится по эталонному валу сошки).

4.2.2 Расчет погрешности измерения

Контрольное приспособление производит измерение с погрешностью, которая рассчитывается по формуле.

(4.2.2.1)

где — погрешность установки детали в приспособление;

^_ погрешность базовой поверхности детали

Е_из — погрешность измерения.

Для данного приспособления рассчитывается следующим образом. Допуск на вертикальный размер 41,95 между осью эталонной рейки и вставкой ±0,01, то есть 20мкм. Так как наклон исходного контура зубчатого сектора равен 7,5°, то погрешность установки будет равна горизонтальной составляющей (меньшему катету) в прямоугольном треугольнике со стороной 20мкм и углом 7,5°.

=20tg7,5°=200,l 317=2,6 мкм.

На измерение этого параметра может сказаться погрешность формы базовой шейки. Величина погрешности формы на чертеже в явном виде не указана, поэтому берем ее, как неуказанное отклонение из справочника. Для детали, неуказанная погрешность формы составляет 5 мкм. Деталь изготовлена по 7 квалитету.

Погрешность измерения соответствует точности индикатора, равной 1 мкм.

=2,6+5+1=8,6 мкм

Погрешность приспособления при измерении отклонения межцентрового расстояния составляет 10,7% от допуска.

4.3 Загрузочное устройство

4.3.1 Назначение, устройство и работа

Загрузочное устройство устанавливается между конвейером деталей и токарным станком с ЧПУ на операции точения шеек вала сошки. Оно предназначено для перемещения необработанных заготовок с конвейера в рабочую зону станка и обработанных деталей со станка на конвейер.

Загрузочное устройство состоит из поворотного манипулятора 1, установленного на неподвижной подставке 2. Манипулятор оснащен двумя питателями, один из которых предназначен для загрузки заготовок, а другой для снятия готовых деталей. На питателях имеются клещевые схваты для удержания заготовок и деталей. Заготовка в схвате зажимается призмами 18, 19, установленными на рычагах 15. Рычаги 15 качаются на втулках 16 и осях 17, установленных в корпусе 4 схвата. Рычаги 15 связаны пластинами 13 с вилкой 11, расположенной на штоке 10 пневмоцилиндра одностороннего действия. Пневмоцилиндр состоит из гильзы 5, крышки 6, втулки 7, поршня 9, возвратной пружины 8 и крепится шпильками 28 к корпусу 4 схвата. Корпус 4 соединен фланцем 3 с питателем. Сжатый воздух к пневмоцилиндру подается по трубам 33 через фланец 3 и отверстие в питателе.

После окончания токарной обработки и остановки вращения детали верхний питатель перемещается вперед и его схват зажимает обработанную деталь. Задний центр отходит от детали и патрон станка разжимается. Верхний питатель с зажатой обработанной деталью возвращается в исходное положение, а нижний питатель с зажатой заготовкой перемещается вперед к патрону станка. Патрон зажимает заготовку, а задний центр поджимает её торец. Схват нижнего питателя освобождает заготовку и питатель отходит в исходное положение. Начинается токарная обработка.

Манипулятор поворачивается на 180° к конвейеру деталей. Верхний питатель перемещается вперед, кладет обработанную деталь на конвейер и возвращается в исходное положение. Конвейер перемещается на один шаг. Нижний питатель перемещается вперед, берет с конвейера заготовку и возвращается в исходное положение. Манипулятор поворачивается на 180° к станку и останавливается в исходном положении.

По окончании токарной обработки детали цикл работы загрузочного устройства повторяется.

4.3.2 Расчет усилия удержания детали в схвате

Для работы автооператора необходимо определить усилие зажима детали в схвате при ее транспортировке. Расчетная схема представляет собой рычажный механизм с плечами и. На конце плеча =52 см имеется призма с углом 90°. Плечо. =30 см шарнирно связано с тягой, создающей исходное усилие.

Таким образом, сила зажима Q будет зависеть от передаточного отношения плеч рычагов и. Так как скорость движения детали спала, то при расчете сил зажима заготовки можно ограничиться учетом только веса заготовки Р. При расчете будем считать, что силы и — равны.

= = (4.3.2.1)

Усилие зажима, создаваемое рычагами и .

(4.3.2.2)

Далее, учитывая коэффициент запаса к=2,5, соотношение плеч рычагов и, потери на трение в шарнирах =0,9 и потери в соединении рычагов с тягой =0,85, определяем исходное усилие W, необходимое для удержания заготовки в схвате автооператора. Оно равно:

= =12,72 кг. (4.3.2.3)

5. Организация вспомогательных систем

Для обеспечения бесперебойного выпуска качественной продукции на участке должны функционировать вспомогательные системы: транспортная, система контроля, система инструментального обеспечения и система удаления отходов.

6.1 Транспортная система

Транспортная система предназначена для обеспечения рабочих мест заготовками и материалами, а также для передачи деталей на участки термообработки и сборки. Складских помещений для хранения заготовок и готовых изделий в цехе нет. Однако на участке предусмотрены площади для складирования заготовок, предназначенных для обработки, и уже готовых деталей, которые, будучи отправлены на склад или другие участки.

Транспортная система цеха делится на две части: система обеспечения участков заготовками и материалами, и система транспортировки заготовок внутри участка. При транспортировке по цеху заготовки и детали укладываются в специальную тару, предохраняющую их от повреждений, и электропогрузчик перевозит их к месту обработки или сборки.

На участке механической обработки вала сошки передача детали с операции на операцию осуществляется подвесным конвейером или напольным транспортером с гибкой связью.

Напольный транспортер с гибкой связью предназначен для передачи заготовок и удобства автоматической загрузки автооператором на позициях с гидрокопировальными токарными полуавтоматами. Транспортер имеет два уровня и, в зависимости от технологической операции, автооператор берет заготовку с одного уровня и соответственно на второй уровень кладет обработанную деталь.

Цепной подвесной конвейер представляет собой замкнутый конур, который проходит между станков, обрабатывающих деталь, охватывает участок обработки закаленной детали, проходит через моечную машину и ОТК. Заготовки, прошедшие термообработку, кладут на верхние полки подвесок конвейера.

Детали перемещаются по конвейеру на подвесках по 50 штук на каждой. После контрольной операции деталь укладывают в специальную тару и отправляют на термообработку. После термообработки закаленные детали доставляются электропогрузчиком в ту же часть участка, их раскладывают на подвески конвейера, по которому они проходят через моечную машину, а потом поступают в ОТК. После ОТК годные детали укладываются в специальную тару и отправляются на участок сборки.

В течение одной смены на участке изготавливается 373 детали. Масса, поступающих на участок, заготовок равна 1436 кг. Масса деталей, отправляемых на термообработку и, естественно, получаемых с термообработки, равна 1045 кг. Масса деталей, отправляемых на участок сборки, равна 1000 кг.

Заготовки поступают на участок два раза в течение смены в таре емкостью 210 штук. Поскольку заготовки поступают на завод с предприятия смежника, то количество тары заранее определено.

Транспортировка деталей на термообработку производиться в специальной таре емкостью 210 штук дважды в течение смены. В связи с этим, для бесперебойной работы на участок механической обработки вала сошки должно приходиться 4 единицы тары.

Отправка вала сошки на сборочный конвейер осуществляется в специальной таре емкостью 60 штук. Для обеспечения равномерной работы участков количество тары принимаем равным 4 шт.

5.2 Система контроля

Система контроля предназначена для проверки качества ОТК. Для контроля продукции в технологическом процессе изготовления вала сошки предусмотрены контрольные операции. Они осуществляются на специальном месте с помощью специальных средств технического контроля. Кроме того, на отдельных операциях применяются приборы активного контроля размера. Контроль за состоянием станков осуществляется наладчиками.

На контрольных операциях осуществляется выборочный контроль. На контрольной операции перед отправкой деталей на термообработку проверяется: визуально — внешний вид детали; отверстие Ш30−30,33 мм; шейки Ш42,238−42,3; две шейки Ш43,038−43,1 мм; размер от донышка отверстия в короткой шейке вала до канавки, 16,3−16,42 мм и т. д.

На контрольной операции перед отправкой вала сошки на участок сборки проверяются: внешний вид детали, шейка Ш41,938−42 мм; 2 шейки Ш42,75−42,775 мм; зацепление вала сошки с рейкой-поршнем.

Выборочным контролем проверяются: отсутствие трещин, резьба M30-l, 5−6g; параметры шлицов; взаимное биение шеек Ш42,75−42,775 мм.

Приборами активного контроля регистрируются диаметр шеек вала при шлифовании.

Оборудование для контроля параметров детали располагается на участке обработки вала сошки. ОТК располагаются по краям участка, так как после контрольных операций детали укладывают в тару и увозят с участка.

Контроль за состоянием режущего инструмента, технологического и вспомогательного оборудования ведется наладчиками. Оборудование для контроля инструмента находится в заточных мастерских.

5.3 Система обеспечения участка инструментом

Система обеспечения участка инструментом. На участке используется мерный свободно-размерный инструмент.

К мерным относятся сверла, зенкеры и протяжки. Они сделаны из быстрорежущей стали и твердых сплавов цельными. На режущую часть нанесено твердое износостойкое покрытие для увеличения стойкости инструмента.

Замена и контроль за состоянием инструмента осуществляется наладчиком. По мере надобности наладчик берет инструмент их инструментальной кладовой. Весь инструмент затачивается и предварительно налаживается в заточных отделениях цеха, после чего устанавливается наладчиком на станке.

Подналадка осуществляется только для свободно-размерного инструмента и зависит от его стойкости. Для резцов замена инструмента производиться через 50−60 минут, а его подналадка производиться через каждые 10−12 минут работы.

5.4 Система удаления отходов

Система удаления отходов. При обработке металлов резанием для повышения режимов резания на станках применяется СОТС. Система подачи СОТС централизована и замкнута. Для многократного использования СОТС применяется специальная система очистки обработанной жидкости.

Система регенерации СОТС располагается в подвальных помещениях цеха. В нее входят отстойные баки для осаждения крупных частиц металла, фильтры для более тщательной очистки жидкости и насосы для подачи СОТС по трубам к работающим станкам.

В процессе обработки заготовки материал припуска снимается в виде стружки. Для удаления стружки на участке применяется автоматизированная система, состоящая из линейных и магистральных конвейеров. По конвейерам стружка попадает в отделение переработки стружки, где ее обезжиривают, сушат, а затем брикетируют и удаляют из цеха.

6. Выбор оптимального метода зубообработки вала сошки

Зубчатый сектор вала-сошки рулевого управления автомобиля ЗИЛ представляет собой сектор коническо-цилиндрического зубчатого венца с зубом переменного по длине профиля. Геометрия этого профиля отличается следующими особенностями: впадина между зубьями расширяется и углубляется к одному из торцев. Боковая поверхность зуба является винтовой поверхностью, при этом правая и левая поверхности зуба являются винтовыми поверхностями с разными направлениями вращения. Зуб нарезаемого венца имеет эвольвентный профиль в торцевом, а не в нормальном сечении. Смещение исходного контура переменное. Важным преимуществом является возможность регулирования бокового зазора без нарушения правильности зацепления.

Даже в производстве обычных зубчатых колес формообразование зубьев является очень сложным и трудоемким этапом механической обработки, для которого в настоящее время широко распространен метод фрезерования зубьев червячными фрезами. Зуборезный инструмент, имеющий сложную кинематическую схему резания и сравнительно низкую стойкость, не может обеспечить высокую производительность и точность обработки, поскольку требует частую подналадку и смену.

Следует считать вполне оправданным изыскание других методов обработки зубьев колес, а также создание новых прогрессивных конструкций режущего инструмента и высокопроизводительного оборудования.

Анализ современных процессов нарезания зубьев колес (зубодолбление фасонным инструментом одновременно всех зубьев, зубопротягивание, зубонарезание «охватывающей» червячной фрезой большого диаметра, имеющей внутренние зубья), позволил установить следующее:

1. Для работы на больших скоростях резания инструменту необходимо придавать вращательное движение.

2. При высокой производительности новый метод должен обеспечивать высокую точность обработки.

3. Операции чернового и чистового нарезания зубьев должны по возможности быть раздельными.

4. Для повышения стойкости инструмента каждый его зуб при нарезании одной впадины должен проходить в металле минимальный путь.

5. Зуборезный инструмент должен быть прост и дешев как в изготовлении, так и в эксплуатации.

6. С целью повышения точности обработки необходимо обеспечить простую кинематику движений рабочих органов станка.

Всем этим требованиям отвечает метод нарезания цилиндрических колес круговым протягиванием.

Нарезание зубьев цилиндрических колес круговыми протяжками по сравнению с применяемыми в настоящее время методами нарезания имеет свои специфические особенности:

1. За один оборот инструмента нарезается полностью одна впадина между зубьями шестерни.

2. При черновом прорезании толщина стружки остается постоянной на всей длине нарезания.

3. За один оборот инструмента время нарезания каждым резцом примерно в 30 раз меньше, чем время остывания резца.

4. Большая жесткость инструмента и системы в целом.

Метод позволяет разделить черновое и чистовое нарезание зубьев шестерни и осуществить его различными резцами одного инструмента.

Вместе с тем, все существующее множество способов нарезания зубчатых колес можно отнести к двум методам: методу копирования и методу обката. На машиностроительных заводах наибольшее распространение получил метод обката. Он заключается в том, что воспроизводится зацепление сопряженных зубчатых колес, одним из которых является режущий инструмент, другим — нарезаемое колесо.

В базовом технологическом проекте для нарезания зубчатого сектора вала-сошки используется фрезерование червячной фрезой. Этот метод обладает существенными недостатками: при фрезеровании зубчатого сектора нагрузки при резании распределяются неравномерно, поэтому в результате не жесткости системы возникает погрешность профиля. При нарезании зубчатого сектора с зубом переменного по длине профиля возникает подрезание, изменяющееся по длине зуба. Кроме этих недостатков способ фрезерования зубчатого сектора малопроизводителен, время нарезания зубчатого сектора вала сошки методом фрезерования составляет 5,56 мин.

Метод копирования еще не получил широкого распространения в массовом и крупносерийном производстве, однако по сравнению с методом обката он позволяет вносить в нарезаемый профиль необходимые модификации без усложнения технологии и увеличения времени обработки. Это обстоятельство является существенным при нарезании зубьев переменного профиля конически-цилиндрических зубчатых венцов. Особенно велико преимущество метода копирования перед методом обката при нарезании зубчатых секторов. Наиболее производительным способом нарезания зубчатых венцов по методу копирования является круговое протягивание. Этот способ используется для нарезания зубчатого сектора вала сошки в разрабатываемом технологическом процессе.

Нарезание зубчатого сектора вала сошки автомобиля ЗИЛ производится в две операции чернового и чистового кругового протягивания. Черновое протягивание впадины производится фиксированным круговым протягиванием. В процессе резания протяжка вращается с постоянной угловой скоростью. Оси инструмента и нарезаемой заготовки неподвижны, продольное перемещение отсутствует. Впадина между зубьями получается вогнутой. По торцам зуба напуск переменного сечения (рис. 6.1). Круговая протяжка представляет собой диск Ш700 мм, на котором расположено 16 резцовых сегментов, изготовленных из быстрорежущей стали Р6М5К5. Резцы работают периферийными режущими кромками и осуществляют протягивание по генераторной схеме резания, то есть каждый последующий зуб протяжки выше предыдущего. При этом высота последнего резца чернового сектора меньше наибольшей высоты зуба на величину припуска на чистовое протягивание.

Рисунок 6.1 — Формы впадины после червячного протягивания

Зуб переменного профиля воспроизводится постепенно в результате работы режущих кромок, срезающих металл концентричными слоями. В связи с тем, что ширина черновых режущих кромок, вступающих первыми, значительна, применяется групповая схема резания.

Резцы 1, 3, 5, 7, 9 резцовых блоков срезают ширину меньшую, чем ширина впадины, а резцы 2, 4, 5, 6, 8, 10 резцовых блоков снимают оставшийся объем металла (рис. 6.2).

Машинное время при черновом протягивании равно 0,6 мин.

Чистовое прорезание впадины осуществляется координированным круговым протягиванием. В процессе резания круговой протяжке сообщается вращательное движение вокруг своей оси с постоянной угловой скоростью и продольное перемещение вдоль линии, направленной под углом к оси нарезаемой заготовки. При чистовом протягивании режим резания следующий: V=l 1 м/мин, =0,5 мм/зуб. Машинное время чистового протягивания составляет 0,8 мин.

При вращении протяжка в зацеплении с заготовкой в одновременной подачей вдоль боковой поверхности образуется поверхность зубьев, глубина которых меняется в пределах от 11,12 до 15,62 мм. После чистового протягивания зубчатый сектор вала сошки имеет следующие точностные характеристики:

· радиальное биение зубчатого венца лежит в пределах от 2 до 64 мкм и не превышает допуска для 8 степени точности;

· колебания длины общей нормали изменяется от 13 до 36 мкм и находится в пределах 7−8 степени точности;

· измерительное межосевое расстояние меняется от 23,25 до 67 мкм и укладывается в допуск для 7 степени точности;

· разность окружных шагов удовлетворяет, но не превышает 8 степени точности;

· шероховатость боковой поверхности нарезанных зубьев Ra 1,5 до 4,5.

Применение чистового кругового протягивания сопряжено с рядом сложностей. При круговом протягивании применяется сложный инструмент, требующий длительной наладки и высокой квалификации наладчика. Профиль резцов зависит от режимов резания, в частности, от скорости вращения протяжки и подачи вдоль оси зуба, поэтому чрезвычайно важно точно выдерживать эти режимы при обработке деталей.

Технологическая производительность Q_T=l/t_p являются количественной характеристикой прогрессивности технологического процесса. Замена фрезерования на круговое протягивание позволяет повысить производительность процесса нарезания зубчатого сектора вала сошки в

раза. (6.1)

Производительность оборудования с учетом внецикловых потерь можно представить в следующем виде:

(6.2)

где t_p — время резания;

t_x — время холостых ходов;

— внецикловые потери по оборудованию и инструменту. При круговом протягивании:

C=t/T, (6.3)

Рисунок 6.2 — Схема съема металла при черновом протягивании.

где t — время простоя станка по вине инструмента;

Т — период стойкости инструмента

Максимальная производительность будет достигнута при условии, что сумма всех составляющих затрат времени будет минимальна. Из исследований, проведенных Алейниковой Г. Р., следует, что времена распределяются следующим образом: __

Таблица 6.1

Из таблицы видно, что наибольшие внецикловые потери приходятся на смену и регулирование инструмента. Для снижения этих потерь и повышения производительности процесса кругового протягивания необходимо увеличивать стойкость инструмента.

Стойкость режущего инструмента является мерой его изнашивания и зависит от тех же параметров, что и износ. Интенсивность износа трущихся поверхностей зависит от следующих факторов: силовых характеристик процесса трения, состояния трущихся поверхностей и температурных условий трения. В зависимости от совокупного действия этих факторов могут иметь место следующие механизмы износа: абразивно-механический, адгезионный, диффузионный и окислительный.

При действии абразивного механизма изнашивания поверхностный слой снимается.

При адгезионном изнашивании большую роль играет способность к схватыванию, которая обусловлена химической активностью инструмента и обрабатываемого материала.

Известно, что при прочих равных условиях, чем меньше отношение твердость материала инструмента к твердости обрабатываемого материала, тем сильнее изнашивается инструмент.

Диффузионный и окислительный износ протекает при высокой температуре в зоне резания.

Износ при круговом протягивании инструментом из БРС имеет, прежде всего, адгезионную природу и поэтому применение твердого износостойкого покрытия существенно снижает интенсивность износа. В качестве покрытия применяется ионное покрытие TIN.

Образование ионно-вакуумного покрытия происходит на атомном или молекулярном уровне, что обеспечивает структурную однородность покрытия. Благодаря высокой энергии осаждающихся частиц, предварительной очистке и активации покрываемых поверхностей бомбардировкой ионами с высоким уровнем энергии, образующиеся покрытия характеризуются высокой адгезией к подложке и высокой износостойкостью. Оптимальная толщина напыления 4−6 мкм.

Применение TIN позволяет увеличить стойкость инструмента в 1,85 раза. Период стойкости инструмента составляет 1800 деталей. Радиальное биение зубьев и погрешность шага нарезанных зубьев не превышает 0,06 мм в конце периода стойкости.

Вывод

Дипломный проект представлен на 12 графических листах и расчетно-пояснительной записки на 69 страницах. В процессе выполнения дипломного проекта был проведен анализ технологичности изделия. Проведены расчеты режимов резания и припусков. Спроектирован процесс механической обработки вала сошки.

В проекте предложен процесс кругового протягивания при нарезании зубьев сектора вала сошки. Этот метод позволяет повысить производительность процесса нарезания зубчатого сектора по сравнению с фрезерованием червячной фрезой. Анализ, действующего производства, показал, что в процессе изготовления вала сошки на позициях загрузки преобладает ручной труд, поэтому в проекте предложена автоматизированная загрузка оборудования на отдельных рабочих позициях.

Для сокращения межоперационного времени и сокращения количества производственных рабочих на участке, на операциях токарной обработки шеек детали, применяется автоматическая загрузка посредством автооператора.

В разделе «Специальные средства технологического оснащения» приведены описание конструкции и расчеты приспособлений, применяемых в технологическом процессе. Для контрольного приспособления, предназначенного для измерения отклонения межцентрового расстояния зубчатого сектора вала сошки, рассчитывается погрешность измерения и определяется, какой процент она составляет от допуска на параметр.

На операции чистового протягивания зубчатого сектора вала сошки для базирования и закрепления заготовки применяется цанговый патрон. Для него рассчитаны силы закрепления и параметры пневмопривода.

Для установки и снятия детали с гидрокопировальных станков на операциях точения шеек вала сошки используются автооператоры. В дипломном проекте приведен расчет усилия захвата для удержания детали.

На основе оценки технологичности конструкции изделия предложены средства автоматизации сборки. Спроектирован технологический процесс сборки рулевого управления грузовых автомобилей. Проведены расчеты штучного времени и параметров сборочных переходов. Также в данном дипломном проекте предлагается изменить оборудование сборочной операции и вместо двух рабочих-сборщиков установить автоматический поворотный стол, установка которого позволит сократить затраты, связанные со сборкой механизма рулевого управления грузовых автомобилей. Рассмотрен вопрос о надежности предлагаемого сборочного оборудования.

Список используемых источников

1. Алейникова Г. Р. «Повышение производительности процесса обработки коническо-цилиндрических колес»

2. Андерс А. А. «Проектирование заводов и механосборочных цехов в автотракторной промышленности», Машиностроение, 1982 г.

3. Анурьев В. И. «Справочник конструктора-машиностоителя», Машиностроение, 1999 г.

4. Барановский Ю. В. «Режимы резания металлов», НИИТавтопром, 1995 г.

5. Васильев А. А. «Повышение производительности чистовой обработки коническо-цилиндрических зубчатых колес»

6. Великанов К. М. «Экономика и организация производства в дипломных проектах», Машиностроение, 1977 г.

7. Кащук В. А. и Верещагин А. Б. «Справочник шлифовальщика», Машиностроение, 1988 г.

8. «Справочник технолога-машиностроителя» под ред. Касиловой А. Г. и Мещеряковой Р. К., Машиностроение, 1985 г., 2 тома

9. Ординарцев И, А., Шевченко А. Н. «Справочник инструментальщика», Машиностроение, 1987 г.

10. Юдин Е. Я. «Охрана труда в машиностроении», Машиностроение, 1983 г.

11.П. Егоров М. Е. «Основы проектирования машиностроительных заводов», М.:

Высшая школа, 1969 г.

12. «Допуски и посадки», Справочник, Машиностроение, 1982 г.

13. И. Соколова Р. А. Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломных проектов, МАМИ, 1990 г.

14. Ламин И. И. Учебное пособие по выполнению технологической части дипломного проекта, «Проектирование технологических процессов сборки изделий автотракторостроения», МАМИ, 2004 г.

15. Мазуркевич В. В., Балашов В. Н. Методические указания к лабораторной работе № 5 Т. «Расчет операционных припусков и определение операционных размеров», МАМИ, 1981 г.

16. Шандров Б. В. и др. Методические указания к выполнению дипломного проекта, «Расчет зажимных механизмов станочных приспособлений», МАМИ, 1987 г.