Проведения анализа точности обработки шлицев детали

Содержание

Введение 6

1 Анализ объекта производства детали 8

1.1 Назначение  детали и ее отдельных поверхностей 8

1.2 Выбор заготовки 16

1.3 Используемый  материал заготовки 17

1.4 Анализ  технологичности детали 20

1.4.1 Оценка  обрабатываемости материала детали  резанием (К_То) 20

1.4.2 Оценка  технологичности формы детали (К_тф) 23

1.4.3 Оценка  удобства базирования заготовки  К_тб 23

1.4.4 Оценка  показателя К_ТС 24

2 Определение максимального прогиба вала от вертикальной силы резания при обработке шлицов червячной фрезой 29

2.1 Определение  прогиба вала 29

2.2 Определение  момента инерции сечения заготовки 30

3 Определение составляющей максимальной вертикальной силы резания 33

3.1 Характер  износа червячных зуборезных  фрез 33

3.2 Рациональная  схема резания червячных зуборезных  фрез 34

3.3 Определение  максимальной вертикальной силы  резания 39

3.5 Определение  отношения между тангенциальной  и вертикальной силами резания 48

4 Оценка точности обработки шлицев на ведомом валу червячной фрезой 52

4.1 Точность  обработки шлицев червячной фрезой 52

4.2 Расчет  точности обработки шлицев 58

Заключение 62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Одной из актуальных проблем  современной технологии машиностроения является точность обработки деталей. Точность большинства изделий машиностроения и приборостроения считается важнейшей характеристикой их качества. Современные мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать при недостаточной точности их изготовления в связи с возникновением дополнительных динамических нагрузок и вибраций, нарушающих нормальную работу машин и вызывающих их разрушение.

Повышение точности изготовления деталей и сборки узлов увеличивает  долговечность и надежность эксплуатации механизмов и машин. Этим объясняется  непрерывное ужесточение требований к точности изготовления деталей  и машин в целом.

С точки зрения технологии обработки деталей их точность достигается в такой последовательности: чистота обработки поверхности, точность формы, взаимного положения поверхности, размеров между обработанными поверхностями.

В работах [1], [5], [11], и другого  установлено, что на точность обработки влияет множество различных факторов и что влияние большинства из них не обнаруживает видимой закономерности и пока не поддает определению путем расчета. До сих пор удалось установить основы для расчетного определения влияния лишь упругих деформации технологической системы под воздействием усилий резания.

Влияние этого фактора (упругости  технологической системы) считается важнейшим. Действительно, как показали экспериментальные исследования [11], неточность формы детали вследствие упругих деформаций технологической системы под воздействием усилий резания составляет 60 – 90% суммарной (полной) одноименной  неточности обработки.

Целью данной работы бакалавра  является проведения анализа точности обработки шлицев детали  «Вал ведомой» 77.30.122-6 и разбора оптимального способа их обработки с самой высокой точностью. Для выполнения работы, была предоставлена, что заданная точность обработки заготовки достигнута методом автоматического получения размеров на настроенных станках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Анализ объекта производства детали

 

1.1 Назначение детали и ее отдельных поверхностей

 

«Ведомый вал» 77.30.122-6, показывающийся на рисунке 1.1 с номером 21, устанавливается в реверс-редукторе, который предназначен для передачи и изменения направления и значения крутящего момента от двигателя трактора ДТ-75В, выпускаемого в Волгоградском Тракторном Заводе (ВгТЗ).

Рисунок 1.1 – Реверс-редуктор трактора ДТ – 75

 

Реверс-редуктор позволяет получать полный диапазон скоростей как при  переднем, так и при заднем ходе. Такие тракторы, оснащены реверс-редуктором, называют реверсивными. Реверс-редуктор обычно оборудует трансмиссии трактора ДТ-75В, и он установлен на переднюю плоскость корпуса трансмиссии. Эскиз детали представлен на рисунке 1.2.

Реверс-редуктор имеет прямую передачу (передаточное число 1, переднюю передачу с передаточным числом 1,67 и заднюю передачу с передаточным числом 1,35, что дает возможность с сочетанием со скоростями коробки передач получать 7 пониженных технологических скоростей переднего хода и 7 повышенных на 25% (с сравнением с пониженными) скоростей  заднего хода [12].

На отдельном листе представлена нумерация поверхностей детали (рисунок 1.4).

На участке поверхности длинных шлицев установлена шестерня ведомого вала. А на участке поверхности коротких шлицев установлена муфта соединительная .

В настоящее время в машиностроении преимущественно применяют шлицевые соединения. Шлицевые соединения имеют значительные преимущества перед шпоночными по прочности, технологичности и точности. Повышенная прочность шлицевых соединений обусловлена следующими:

 Элементы, передающие крутящий момент (выступы на валу и в отверстии), выполнены гак одно целое соответственно с валом и со стенками отверстия; число элементов, передающих крутящий момент, больше, а силы, действующие на элементы, соответственно меньше; концентрация напряжений у основания шлицев меньше, чем в пазах шпоночного соединения. Шпонки обычно нуждаются в индивидуальной подгонке из-за неточности изготовления пазов. Изготовление шлицевых соединений, будучи чисто машинной операцией, производительнее и, несмотря на необходимость применения специального инструмента, в конечном счете дешевле.Современные методы обработки внутренних шлицев (протягивание; шлифование центрирующих поверхностей) и наружных шлицев (фрезерование червячными фрезами и строгание долбяками по методу обката; наружное протягивание; шлифование центрирующих поверхностей и рабочих граней шлицев) обеспечивает высокую точность и взаимозаменяемость шлицевых деталей.

Рисунок 1.2 – Эскиз детали

Шлицевые соединения на этом валу – эвольвентные. Эвольвентные шлицы (рисунок 1.3) представляют собой зубья эвольвентного профиля, характеризуемые моделем m, числом зубьев z и углом зацепления α. Центрирование - обычно по боковым граням. Посадка может быть с натягом, зазором или переходная. Реже применяют центрирование по наружному диаметру шлицев.

 

 

а – исходный контур; б – центрирование по наружному диаметру;

в – центрирование по боковым поверхностям;  г – центрирование по

внутреннему диаметру

 

Рисунок 1.3 – Эвольвентные соединения

 

Это объясняется тем, что  центрирование по боковым граням в тракторах и автомобилях обеспечивает высокую нагрузочную способность соединения при передаче больших крутящих моментов, особенно в условиях динамического или реверсивного нагружения.

Эвольвентные шлицы обладают следующими преимуществами перед прямобочными:

а) прочность эвольвентиых шлицев выше: на изгиб - благодаря утолшению  профиля зуба у основания, на смятие - благодаря увеличенному числу зубьев по окружности, и наличию закругления у основания, что снижает концентрации;

б) эвольвентные шлицы обрабатываются с высокой точностью на стандартном зуборежущем оборудовании методом обкатывания с помошью червячных фрез или (на коротких валах) с помощью долбяков;

в) в противоположность  прямобочным зубьям, для изготовления которых требуются отдельные  червячные фрезы для каждого  размера соединения, эвольвентные шлицы  одинакового модуля нарезают одной  фрезой (или долбяком);

г) тип посадки по боковым  граням (с натягом, переходная или  с зазором) можно в известных  пределах менять смещением режущего инструмента относительно вала;

д) при переходных посадках по боковым граням шлицы в значительной мере разгружены от изгиба стесненный изгиб); соединение работает преимущественно на срез по основанию шлицев;

е) эвольвентные шлицы можно  подвергать улучшению (за счет смещения исходных контуров, изменения коэффициента высоты зуба) с целью повышения  прочности и получения требуемых наружных диаметров соединения;

ж) эвольвентные шлицы на валах можно подвергать доводочной обработке (шевингованию для улучшенных или нормализованных сталей, шлифованию для закаленных и химико-термически обработанных сталей), а также упрочняющему обкатыванию зубчатыми накатниками;

з) в соединениях, работающих с перекосами (компенсирующие соединения), путем шевингования или шлифования на качающемся столе шлицам можно  придать бочкообразную форму, обеспечивающую свободу перекоса.

Входные кромки шлицев как на валу, так и во втулке должны иметь фаски для облегчения монтажа во избежание концентрации силы на кромках, а также с целью предупреждения случайного забоя шлицев при монтаже, демонтаже и транспортировке.

При анализе функций, выполняемых  деталью, необходимо определить функции  её поверхностей. Среди поверхностей детали целесообразно выделить важнейшие: исполнительные поверхности, конструкторские  базы (основные и вспомогательные), свободные поверхности.

К исполнительным относят  поверхности, при помощи которых  деталь выполняет свои важнейшие  функции.

К основным конструкторским  базам (ОКБ) относят поверхности данной детали или сборочной единицы, определяющие положение этой детали или сборочной единицы в изделии.

К вспомогательным конструкторским  базам (ВКБ) относят поверхности данной детали или сборочной единицы, определяющие положения присоединяемого к ним изделия (сборочной единицы или детали).

К свободным относят поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей и не являющиеся исполнительными.

 

 

 

Рисунок 1.4 - Нумерация поверхностей детали

В таблице 1.1 приведена классификация  поверхностей детали.

Таблица 1.1 – Классификация поверхностей детали

Вид поверхностей	Номер поверхностей
Исполнительные	23,24,25
ОКБ	2,12,17,21
ВКБ	4,5,7,8,12,15,20,22,26,27,28
Свободные	Остальные

 

 

 

 

1.2 Выбор заготовки

 

 Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Часто применяют заготовки  из проката и поковки, штампованные заготовки и отливки.

Заготовки из пpоката используют в тех случаях, когда фоpма детали наиболее близко соответствует фоpме какого-либо соpтового матеpиала, нет значительной pазницы в попеpечных сечениях детали и можно для получения окончательной ее фоpмы.

Повкой получают заготовки  для последующей механической обработки. Ковка является единственно возможным способом изготовления поковок типа валов. Хотя штамповка имеет ряд преимуществ перед ковкой, в мелкосерийном производстве ковка обычно экономически более целесообразна.

Штамповка изготовляют заготовки для ответственных деталей автомобилей, самолетов, станков. Производительность штамповки значительно большая. Но ей требует дорогостоящий инструмент – штамп. В связи с этим штамповка предназначена для изготовления больших партий деталей.

Отливки применяются в  литейном производстве. Но литьем получают изделия из материалов с большей  литейностью (чугун, литейные сплавыалюминия,…). Недостатками литья являются: шероховатость поверхности, размерная неточность и значительные припуски на механическую обработку. Поэтому литье не предназначено для ответственных деталей и оно не является экономическим методом получения заготовок, повергающиеся следующими механическим обработками.

Из условия обработки, конструкции  и назначения вала, вид материала заготовки следует, что метод получения заготовки не изменялся, так и в данном технологическом процессом, то есть заготовку получит в виде поковки с профилем Æ96х194,5 мм  с массой 2,305 кг.

 

1.3 Используемый материал заготовки

 

Одним из способов избежать поломок является верный выбор материала  заготовки и изменения состояния  структуры путем термических  и химико-термических обработок, которые придадут материалу особенные  и необходимые свойства.

Изготовление  любой детали начинается с заготовки, которая в процессе механической обработки доводится до размеров и качества готовой детали. Общая  себестоимость и качество детали складываются из себестоимости и  качества заготовки и себестоимости  и качества её обработки, поэтому  необходимо комплексно рассматривать  процесс изготовления детали, включая  процесс производства заготовки  и процесс ее обработки. Заготовку  можно получить различными способами: отливки из чугуна, стали, цветных  металлов; поковки из стали; сортовой материал в виде проката; сварные  и комбинированные заготовки  из стали.

Материалом данной заготовки является конструкционная легированная сталь 25ХГТ. Она обладает высокой конструкционной прочностью и уровнем механических свойств (твердость, износостойкость, вязкость), глубиной прокаливаемости, то есть  увеличивается возможность изготовления деталей большего диаметра. Конструкционная легированная сталь применяется для ответственных деталей машин и металлических конструкций. Конструкционная легированная сталь 25ХГТ которая применяется для нагруженных деталей, в которых необходимо иметь высокую твердость поверхностного слоя и достаточно прочную сердцевину.

- Обозначение:  25ХГТ ГОСТ 4543 – 71.

- Химический состав представим  в таблице 1.2.