Разработка технологического процесса сборки «червячного редуктора»

Введение.

Выполнение курсового  проекта по курсу «Технология сборки машин», является одним из важнейших этапов практической подготовки специалистов в сфере технологии машиностроения. Практические навыки, приобретенные студентами в период самостоятельной работы над проектом, способствуют закреплению теоретических знаний, полученных в лекционных курсах.

В моем курсовом проекте  разрабатывается технологический  процесс сборки червячного одноступенчатого редуктора. Выполняется расчет основных параметров сборки, таких как зазоры и натяги в сопрягаемых деталях; усилие запрессовки и усилие затяжки резьбовых соединений; выявление и расчет сборочных размерных цепей. Пояснительная записка включает перечень необходимого технологического оборудования, описание испытательного стенда, служащего для контроля работоспособности редуктора и приспособления для запрессовки шпонок при сборке вала. Выполнено нормирование сборочных операций.

Курсовой проект рассчитывается и оформляется в таких современных  программных продуктах как «Компас-3D V8» (графическая часть), «Компас-Автопроект 9.4» (разработка комплекта технологической документации), «Mathcad 11 EE» (математические расчеты), «Microsoft Word» (оформление ПЗ) и «Unigraphics NX3.0» (математическое моделирование червячного редуктора с последующим расчетом размерных цепей).

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание конструкции изделия и условий работы,

технико-экономические  характеристики.

Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов, передаваемых на входной вал. Ведущим звеном является червячное колесо с числом зубьев z=32. Ведомым звеном – червяк с числом заходов, равным 2.

В отлитом из чугуна корпусе  поз.3 расположены все остальные  элементы. У корпуса редуктора имеются лаповые плоскости, в которых позиционируются отверстия, с помощью которых редуктор крепится на раму. Залив и слив масла осуществляется с помощью двух отверстий, уплотненных прокладками поз.12 и закрытых пробками поз.14.

 

Червячный вал поз.8 фиксируется  с помощью двух подшипников поз.20, напрессованных на него. Для предотвращения разбрызгивания масла служат кольца поз.16. На вал одевается втулка поз.13 и шкив поз.7. Фиксация его от поворота осуществляется призматической шпонкой поз. 17. Для надежной фиксации служат гайки поз.28 и поз.29 со стопорными шайбами поз.33 и поз.34.

Технические характеристики:

1. Общее передаточное число………………………………U= 16

2. Число оборотов входного вала, об/мин………………….n_вх= 750

3. Число оборотов выходного вала, об/мин………………..n_вых= 46,9

4. Наибольший крутящий момент на

    выходном валу, Н*м………………………………………660

5. Коэффициент полезного действия……………………….

6. Масса редуктора, кг ………………………………………m= 16,8

7. Габаритные размеры,  мм …………………………………238×197×228

8. Диаметр входного  вала, мм ……………………………...25

 

2. Анализ технологичности  редуктора.

Под технологичностью конструкции изделия понимают совокупность свойств конструкции, позволяющих вести технологическую подготовку производства, изготавливать, эксплуатировать и ремонтировать изделие при наименьших затратах труда, средств, времени и материалов по сравнению с однотипными конструкциями изделий того же назначения при обеспечении установленных показателей качества (ГОСТ 18831-73). Технологичность конструкции сборочной единицы, являющейся составной частью изделия, должна иметь те же свойства и обеспечивать технологичность изделия, в состав которого она входит.

По области проявления технологичности различают производственную технологичность конструкции и  эксплуатационную.

Производственная технологичность проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкторскую подготовку производства (КПП), технологическую подготовку производства (ТПП), процессы изготовления деталей, сборку и испытание;

Эксплуатационная — в сокращении затрат средств и времени на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Технологичность конструкции оценивается качественно и количественно.

К качественным характеристикам  технологичности конструкции относятся:

• взаимозаменяемость — свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающее возможность ее применения вместо другой без дополнительной обработки (подбора или компенсации) с сохранением заданных качеств изделия;
• регулируемость — свойство, обеспечивающее возможность регулирования конструкции при сборке, техническом обслуживании и ремонте для достижения и поддержания работоспособности;
• контролепригодность — свойство, обеспечивающее возможность и надежность контроля конструкции при изготовлении, испытании, техническом обслуживании и ремонте;
• инструментальная доступность — свойство, обеспечивающее доступ инструмента к элементам конструкции при изготовлении, испытании, обслуживании и ремонте.

 

Для количественной оценки технологичности служат следующие  основные показатели:

• трудоемкость изготовления — суммарная трудоемкость технологических процессов изготовления изделия без учета составных частей, являющихся покупными изделиями;
• технологическая себестоимость — себестоимость, выражаемая суммой затрат на осуществление технологических процессов изготовления изделия без учета покупных изделий;
• уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления — отношение достигнутой трудоемкости к базовому показателю;
• уровень технологичности по себестоимости изготовления — отношение достигнутой технологической себестоимости к базовому показателю.

Базовыми показателями при сравнительной оценке технологичности конструкции могут служить показатели передовых образцов однотипных изделий (отечественных или зарубежных), достигнутые в некотором предыдущем периоде времени или найденные теоретическим или практическим путем и утвержденные как отраслевые стандарты.

Кроме указанных имеется  ряд количественных технико-экономических  и технических показателей, которые  характеризуют технологичность  в связи с процессом сборки.

1. Коэффициент сборности Ксб— отношение числа сборочных 
единиц N_e изделия, включая покупные, к общему числу составных 
частей N_Ч с учетом деталей N_Д, не вошедших в состав сборочных 
единиц, но без стандартных крепежных N_Д.К:

 

 

2. Коэффициент эффективности взаимозаменяемости К_вз — 
отношение трудоемкости сборки изделия, осуществляемой по 
принципу полной взаимозаменяемости (без пригонки, подбора 
или регулирования)  Т_вз к общей трудоемкости сборки изделия Т_и:

 

 

3. Коэффициент унификации изделия Ку — отношение числа 
унифицированных сборочных единиц N_e.у изделия и его унифицированных деталей N_д.у, не вошедших в состав сборочных единиц, 
к общему числу составных частей изделия без учета стандартных 
крепежных деталей (к унифицированным составным частям относятся заимствованные, покупные и стандартные непокупные сборочные единицы и детали):

4. Коэффициент стандартизации изделия К_ст — отношение числа стандартных сборочных единиц N_е.ст изделия и его стандартных 
деталей N_д._ст, не вошедших в состав сборочных единиц, к общему числу составных частей изделия без учета стандартных крепежных деталей:

 

 

Указанные коэффициенты могут быть использованы для сравнительной  оценки технологичности конструкции  сборочных единиц, в состав которых  в общем случае входят помимо деталей  покупные изделия и более мелкие сборочные единицы — конструктивно-технологические узлы

Редуктор имеет четко  выраженные базовые детали (корпус и крышки), которые служат основой для процесса сборки.

При сборке имеется свободный  подход простых стандартных инструментов к местам крепления сопрягаемых деталей, представляется полная   возможность   исключения   операций механической подгонки деталей при сборке.

Количество деталей  в сборочном узле доведено до минимума, а стандартных и нормализованных использовано достаточно.

В процессе выполнения сборочных  операций и при окончательной  сборке узла осуществляются методы контроля сборочных параметров и консервации.

 

 

 

 

 

3. Описание  схемы сборки.

Для данного редуктора  предлагается следующая схема сборки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Подбор оборудования, оснастки.

При сборке данного редуктора  используется следующий инструмент:

Подшипник 7205А поз.20 напрессовывается на вал по посадке L0/k6 с усилием запрессовки F_з=5935 H, с помощью оправки 1. В качестве оборудования выбран пресс ч.9П-84-56.

Подшипник 7206А поз.21 напрессовывается на вал по посадке L0/k6 с усилием запрессовки F_з=9440 H, с помощью оправки 2. В качестве оборудования выбран пресс ч.9П-84-56.

Кольцо поз.16 напрессовывается на вал по посадке H7/k6 с усилием запрессовки F_з=1030 H, с помощью оправки 1. В качестве оборудования выбран пресс ч.9П-84-56.

Кольцо поз.15 напрессовывается на вал по посадке H7/k6 с усилием запрессовки F_з=1543 H, с помощью оправки 2. В качестве оборудования выбран пресс ч.9П-84-56.

Втулка поз.2 напрессовывается на вал по посадке H7/k6 с усилием запрессовки F_з=4628 H, с помощью оправки 3. В качестве оборудования выбран пресс ч.9П-84-56.

Шпонка поз.17 устанавливается в оправку 4 и запрессовывается при помощи молотка 7850-0117 ГОСТ 2310-77.

Шпонка поз.18 запрессовывается в вал по посадке H7/r6 с усилием запрессовки F_з=2000 H, с помощью оправки 5. В качестве оборудования выбран пресс.

Шпонка поз.19 запрессовывается в вал по посадке H7/r6 с усилием запрессовки F_з=1274 H, с помощью оправки 6. В качестве оборудования выбран пресс.

Червячное колесо поз.1 напрессовываются на вал по посадке Н7/k6 с усилием запрессовки F_з=9197 H, с помощью оправки 7. В качестве оборудования выбран пресс ч.9П-84-56.

Пробки поз.14 затягиваются ключом  7811-0022 ГОСТ 2839-80;

Винты поз.26 и поз.27 затягиваются отверткой  7811-0253 ГОСТ 2839-80.

Гайка поз.28 затягивается ключом 7811-0042 ГОСТ 2839-80;

Гайка поз.29 затягивается ключом 7811-0044 ГОСТ 2839-80;

Гайка поз.30 затягивается ключом 7811-0045 ГОСТ 2839-80;

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет технологических  параметров сборки.

5.1. Расчет натягов.

1.Внутреннее  кольцо подшипника 7205А. Посадка Ø25L0/k6.

Ø25L0: ES=0  EI=-0.012;  Ø25k6:  es=0.015  ei=0.002;

N_min=ei-ES=0.002-0=0.002; N_max=es-EI=0.015+0.012=0.027;

TD=N_max-N_min=0.027-0.002=0.025.

2.Внутреннее кольцо подшипника 7206А. Посадка Ø30L0/k6.

Ø30L0:  ES=0  EI=-0.012;  Ø30k6:   es=0.015  ei=0.002;

N_min=ei-ES=0.002-0=0.002; N_max=es-EI=0.015+0.012=0.027;

TD=N_max-N_min=0.027-0.002=0.025.

3.Червячное колесо. Посадка Ø32H7/k6.

Ø32H7:  ES=0.025  EI=0;  Ø32k6 :  es=0.018  ei=0.002;

S_max=ES-ei=0.025-0.002=0.023; N_max=es-EI=0.018-0=0.018;

TD=N_max+S_max=0.018+0.023=0.041.

4.Кольцо. Посадка Ø25H7/k6.

Ø25H7:  ES=0.021  EI=0;  Ø25k6 :  es=0.015  ei=0.002;

S_max=ES-ei=0.021-0.002=0.019; N_max=es-EI=0.015-0=0.015;

TD=N_max+S_max=0.015+0.019=0.034.

5.Кольцо. Посадка Ø30H7/k6;

6.Втулка. Посадка Ø30H7/k6.

Ø30H7:  ES=0.021  EI=0;  Ø30k6 :  es=0.015  ei=0.002;

S_max=ES-ei=0.021-0.002=0.019; N_max=es-EI=0.015-0=0.015;

TD=N_max+S_max=0.015+0.019=0.034.

7.Шпонка. Посадка 8H7/r6.

8H7:  ES=0.015  EI=0;  8r6:   es=0.028  ei=0.019;

N_min=ei-ES=0.019-0.015=0.004; N_max=es-EI=0.028-0=0.028;

TD=N_max-N_min=0.028-0.004=0.024.

 

 

5.2. Расчет зазоров наружных колец подшипников.

1.Наружное  кольцо подшипника 7205А. Посадка Ø52H7/l0.

Ø52H7: ES=0.03  EI=0;  Ø52l0:   es=0   ei=-0.013;

S_min=EI-es=0-0=0; S_max=ES-ei=0.03+0.013=0.043;

TD=S_max-S_min=0.043-0=0.043.

2.Наружное кольцо подшипника 7206А. Посадка Ø62H7/l0.

Ø62H7:  ES=0.03  EI=0;  Ø62l0 :  es=0   ei=-0.013;

S_min=EI-es=0-0=0; S_max=ES-ei=0.03+0.013=0.043;

TD=S_max-S_min=0.043-0=0.043.

5.3. Расчет усилия запрессовки.

Посадка подшипников, колец, втулки и червячного колеса  осуществляется с натягами Fz.

Усилие запрессовки  рассчитывается по формуле:

где Nmax – максимальная величина натяга в посадке, конструктивно заданная, [м];

fmax – максимальный коэффициент трения в посадке, определяемый материалами деталей соединения, шероховатостями поверхностей, наличием смазки;

λ1,λ2 - коэффициенты радиальной податливости вала и втулки соответственно;

l – длина посадочного размера [м].