Нормирование точности геометрических параметров изделия «Шпиндельная группа специального станка»

 

Содержание курсовой работы

Введение. Цели и задачи 2

1. Исходные данные по курсовой  работе 3

1.1. Область применения изделия 3

1.2 Сборочный чертеж изделия. Описание  принципа его работы 3

2. Нормирование точности гладких  соединений 5

2.1 Соединение гладких валов и отверстий 5

2.2 Контроль размеров гладкими  калибрами 12

2.3. Допуски и посадки подшипников  качения на вал и корпус 16

2.4. Допуски размеров, входящих в  размерные цепи 22

3. Нормирование точности типовых  соединений сложного профиля 24

3.1 Нормирование точности метрической резьбы 24

3.2 Нормирование точности шпоночных  соединений 27

3.3 Нормирование точности шлицевых  соединений 29

3.4 Нормирование точности  цилиндрических зубчатых передач 33

4. Выбор универсальных средств  измерения 36

Заключение 39

Список использованной литературы 40

Введение. Цели и задачи.

Тема представленной курсовой работы: «Нормирование точности геометрических параметров изделия «Шпиндельная группа специального станка».

Актуальность темы.

Специальные станки в наше время нашли довольно широкое применение. Так, они окупаются только при массовом производстве для изготовления и обработки деталей одного наименования. Это говорит о том, что с увеличением числа стандартных и унифицированных изделий и деталей, растет спрос на специальные станки. Поэтому многие предприятия, занимающиеся массовым производством, имеют в своем станочном парке хотя бы один специальный станок.  Шпиндельная группа является важной частью станка, и поэтому обеспечение точности ее геометрических параметров является важной задачей. Поэтому обеспечение точности шпиндельной группы специального станка актуально для современного машиностроения и данной проблеме посвящена тема представленной курсовой работы.

Цель работы: назначить точность геометрических параметров шпиндельной группы специального станка в соответствии с государственными стандартами и тем самым обеспечить его нормальное функционирование на протяжении срока службы.

Достигнуть поставленной цели можно через решение следующих задач:

1. Назначение посадок на соединения гладких валов и отверстий.

2. Контролирование размеров гладкими калибрами

3. Назначение допусков и посадков подшипников качения на вал и корпус.

4. Назначение допусков размеров, входящих в размерные цепи.

5. Произвести нормирование точности метрической резьбы

6. Произвести нормирование точности шпоночных соединений.

7. Произвести нормирование точности шлицевых соединений.

8. Произвести нормирование точности циллиндрических зубчатых передач.

9. Выбрать универсальные средства  измерения

Объектом представленной работы является точность и взамозаменяемость изделий машиностроения, а предметом – шпиндельная группа специального станка. 

1. Исходные данные по курсовой работе
1. Область применения изделия:

Применение специализированных станков уменьшает долю занятости уникального оборудования.

В зависимости от типа деталей и условий производства, находят применение станки следующих видов:

а) станки специального назначения, способные заменить уникальное оборудование;

б) специальные станки накладного типа для обработки крупных деталей.

Специализированные станки используют для обработки деталей одного наименования, но разных размеров. Для специальных станков характерна быстрая переналадка сменных устройств и приспособлений; они применяются в серийном и крупносерийном производствах.

 

1.2. Сборочный чертеж изделия. Описание принципа его работы.

На рис.2.6 показана шпиндельная группа специального станка. Шпиндель  станка  5  установлен  на  основных  подшипниках  в  гильзе  12. Гайка  11  с  короткой  длиной  свинчивания  регулирует  зазор  в  подшипниках шпинделя. Особый механизм может перемещать гильзу 12 вместе со шпинделем вдоль оси. По  диаметру  D3  необходим  зазор,  предельные  значения  которого  предусмотрены заданием. Зубчатые колеса 2 и 8 должны быть хорошо сцентрированы на валах. На вал 13 по D2 установлено зубчатое колесо 2. Передача вращения обеспечивается призматическими шпонками. Зубчатое колесо 8 установлено на шлицевую втулку 9. Шлицевый хвостовик шпинделя 5 должен свободно перемещаться вдоль оси шлицевой втулки 9. Шлицы в отверстии втулки закаливаются. Зубчатая  передача  скоростная,  испытывает  значительные  нагрузки  и нагревается до +60 єС. Колёса выполняются из стали, а зубчатые венцы закаливаются  и  шлифуются.  Станина  станка  (корпус  1)  выполняется  из  чугуна  и нагревается не более  + 30 єС. Промежуточный корпус 4 подшипника 6 монтируется в гнездо корпуса 1 с точным  центрированием  по  диаметру  D1,  после  чего  окончательно  крепится болтами 7 с нормальной длиной свинчивания.Концы вала 13 опираются на шариковые подшипники 3 и 14. Подшипники имеют перегрузку до 150%, толчки и вибрации умеренные, режим работы нормальный. Между крышкой и подшипником 3 предусмотрен тепловой зазор, величина которого обеспечивается расчетом размерной цепи.

 

Перечислим звенья размерной цепи:

A1и A5  − высота буртиков крышек;

A2 и A4  − толщина прокладок;

A3 – корпусной размер;

A6 и A10 – ширина подшипников;

A7  − длина ступени вала;

A8  − ширина ступицы  зубчатого  колеса;

A9  − высота распорной втулки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Шпиндельная группа специального станка

 

Таблица 1

Числовые значения заданных параметров

№ варианта

Гладкие цилиндрические Соединения

Подшипники качения

Шпоночное соединение

D1

D2

D3

Smax

Smin

Отв ITD1 σтех

№ поз

Условное обозначе- ние

Радиальная нагрузка, кН

D

b

мм

мкм

мм

7

240

65

220

145

50

3.5

3

6-309

25

65

18

№ варианта

Шлицевое соединение

Резьбовое Соединение

Зубчатая передача

Z

d

D

№ поз.

Обозн. резьбы

d2 изм

DРп

Da/2пр

Da/2лев

№ поз.

А

M

Z

V, м/с

мм

Мм

Мкм

мин

Мм

7

10

72

78

7

M8

7.08

20

0

+10

8

225

3

75

15

№ варианта

Размерная цепь, размеры в мм

ADmax

ADmin

A1=A5

A2=A4

A3

A6=A10

A7

A8

A9

7

3.2

0.8

7

1.5

270

25-0.12

125

72

12

2. Нормирование точности гладких соединений.

2.1 Соединение гладких валов и отверстий

Подбор посадки методом подобия

 

Таблица 1.1

Карта исходных данных по D2

Наименования исходных данных	Значения исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D2=65мм
Название деталей, входящих в соединение	Вал 13, зубчатое колесо 2
Требования, предъявляемые к работе соединения(из описания к рисунку)	На вал 13 по D2 установлено зубчатое колесо

 

Выбрать систему посадки

В соединение входит  вал 13 и зубчатое колесо 2. Так как внутренние поверхности более сложны в обработке, то выбираем систему отверстия CH.

 

Определить тип посадки

Переходные посадки обеспечивают точное центрирование, поэтому принимаем переходную напряженную посадку – H/k.

Методом подобия подбираем вид сопряжения, назначаем предпочтительную посадку H7/k6. В соединениях по переходной посадке H7/k6, вероятность получения зазоров и натягов одинакова. При L≤3d зазоры не ощущаются. Она применяется для установки зубчатых колес на валах редукторов, в станках других машинах, передача крутящего момента обеспечивается шпонкой.

 

Определение предельных отклонений сопрягаемых деталей

Для отверстия: D2=65H7; TD=0.03мм; EI=0; ES=0.03 мм.

D2=65H7(+0.03)

Для вала: d2=65k6; Td=0.019мм; ei=0.002мм; es=0.021мм

d2=

Назначена посадка

 

Определение предельных размеров отверстий и валов

Предельные размеры отверстия: =D+ES=65+0.03=65.03мм

=D+EI=65+0=65мм

= +TD/2=65.015мм

Предельные размеры вала: =d+es=65+0.021=65.021мм

=d+ei=65+0.002=65.002мм

= +Td/2=65.0095мм

 

Выполнение расчета характеристик посадки

Определение величины зазоров (натягов).

Максимальный зазор: Smax=Dmax-dmin=65.03-65.002=0.028 мм.

Максимальный натяг: Nmax=dmax-Dmin=65.021-65=0.021 мм.

Средневероятный зазор:  Sm=Dm-dm=65.015-65.0095=0.0055 мм.

Рассчитываем допуск посадки:  TSN=Smax+Nmax=0.028+0.021=0.049 мм.

 

Построим схему расположения полей допусков

Рис 1.2 Схема расположения полей допусков вала и отверстия посадки по D2

 

Назначаем шероховатость и допуск формы поверхностей

Значение шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей определяем методом подобия. Для соответствующих квалитетов при нормальном уровне относительной геометрической точности (А) [1, табл.2.3 и табл.2.4]:

- для отверстия 7-го квалитета Æ65мм: Ra=1, 6 мкм.

- для вала 6-го квалитета Æ65 мм: Ra=0, 4 мкм.

Допуск формы поверхности – цилиндричности (круглости и допуск профиля продольного сечения) назначаем по  [1, табл.2.3];[1, табл.2.9]:

- для отверстия Æ65Н7 рекомендуется   6- я степень, при относительной геометрической точности А допуск формы имеет значение:Тф = 10  мкм;

- для вала Æ65k6 требуется   5- я степень, при относительной геометрической точности А- Тф =  6 мкм

Рис. 1.3. Эскизы: а-вала 13; б-зубчатого колеса 2

 

Таблица 1.2

Назначение посадки расчетным методом

Наименования исходных данных	Значения исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D3=220мм
Название деталей, входящих в соединение	Корпус 1, гильза 12
Заданные характеристики для расченого метода назначения посадок, мкм: Smax(Nmax)	Smax=145 Smin=50

Выбираем систему посадки

 

В соединение входят корпус 1 и гильза 12, так как внутренние поверхности более сложные в обработке и измерении, выбираем систему отверстия СН.

 

Рассчитываем относительную точность посадки и определяем квалитет

 

Рассчитаем допуск посадки: TS=Smax - Smin=145-50=95 мкм.

По номинальному размеру 220 находим единицу допуска

i=2.9 мкм

Средняя точность по числу единиц допуска посадки:as=TS/i=95/2.9=33.

Исходя из того, что as= aD+ ad, принимаем  aD=ad=13, что соответствует 7-му квалитету для обеих деталей.

 

Определить предельные отклонения сопрягаемых деталей

 

Принята система отверстия, следовательно, отверстие - 220H7(+0.046)

Верхнее отклонение по модулю для вала равно минимальному зазору

|es| Smin, что соответствует основному отклонению –f.

|es|=-50, следовательно, вал имеет поле допуска - 220f7.

Нижнее отклонение вала определим по формуле:

ei=(|es|+T7)=-(0.046+0.029)=-0.075мм.

 

Посадка будет в следующем виде   220

 

Расчет характеристик посадки

 

Предельные размеры отверстия:  

 

Dmax= D+ ES= 220+0,029 =220.029 мм