Цель выполнения курсовой работы

 

Целью выполнения курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» является закрепление, углубление и обобщение теоретических знаний студента, полученных во время изучения курса, а также приобретение практических навыков по разработке технологических процессов.

Основными целями выполнения и защиты курсовой работ являются:

- углубление, систематизация и интеграция теоретических знаний и практических навыков;

- развитие умения критически оценивать и обобщать теоретические положения;

- применение полученных знаний при решении прикладных задач;

- стимулирование навыков самостоятельной аналитической работы;

- овладение современными методами научного исследования;

- выяснение подготовленности студентов к практической деятельности в современных условиях;

- презентация навыков публичной дискуссии и защиты научных идей, предложений и рекомендаций (в случае публичной защиты курсовой работы).

 

ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

В качестве изделия, которое анализируется при выполнении курсовой работы применяется редуктор, спроектированный в ходе выполнения курсового проекта по курсу «Детали машин». Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 25-35 страниц, комплекта документации.

В содержание записки должны входить следующие разделы:

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Служебное назначение и принцип работы узла

1.2. Служебное назначение детали

1.3 Анализ технических требований

1.4. Анализ технологичности конструкции изделия

1.5. Определение типа производства

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Размерный анализ изделия

2.2. Описание технологического процесса сборки

2.3. Составление технологической схемы сборки

2.4. Технологические и конструкторские базы

2.5. Технический контроль и его основные цели

2.6. Техническое нормирование сборочных операций

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Графическая часть состоит из сборочного чертежа с размерным анализом (формат А1), анализа схем базирования (формат А2), чертежа детали (формат А3), технологической схемы сборки (формат А3).

 

3.1 Введение

 

Во введении рассматривается общее положение в данной отрасли машиностроения на текущий момент, перспективы и пути дальнейшего его развития, возможности внедрения современного технологического оборудования и новых методов обработки, позволяющих повысить качество изготовления изделий и снизить трудоемкость и себестоимость.

Все это необходимо увязать с важностью и актуальностью выбранной темы работы.

Введение включает в себя:

Актуальность темы работы. Актуальность темы, кратко характеризует современное состояние научной проблемы (вопроса), которой посвящена работа, определяет цель, объект и предмет исследования;

Цель исследования. Под целью формулируются и выдвигаются задачи исследования работы, определяются методы и способы их решения;

Структура работы. Структура работы определена целями и задачами исследования и состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Введение по объему составляет 1-2 страницы.

 

 

 

3.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА

 

3.2.1. Служебное назначение детали и узла, условия работы детали в сборочной единице.
Служебное назначение детали и условия ее работы в сборочной единице описываются после получения чертежа общего вида сборочной единицы (механизма), если чертеж сборочной единицы отсутствует, то студент самостоятельно описывает служебное назначение детали по аналогам. При описании поверхностей следует присвоить им цифровое обозначение, которое наносится на чертеже. Указываются основные и вспомогательные конструкторские базы, исполнительные конструкторские базы, исполнительные поверхности. Описываются воспринимаемые нагрузки, возможности износа, смятия, поломки, виды сопряжений и дается обоснование выбранного материала, необходимость легирующих элементов, обеспечивающих требуемое свойство материала.
Из описания должно быть ясно, какие поверхности и размеры имеют основное, решающее значение для служебного назначения детали и какие - второстепенные.
В этом разделе приводятся сведения о материале детали: химический состав, механические свойства до и после термической обработки.

 

3.3 Анализ технических требований. Анализ технологичности конструкции изделия

Совершенствование конструкции любой машины определяется ее служебным назначением и условиями эксплуатации. Конструкция машины должна быть надежной и удобной в работе, наименее трудоемкой и материалоемкой, а также технологичной при изготовлении. Поэтому четкое определение назначения изделия, конкретизация его функций, а также выяснение области и условий эксплуатации, причин нарушения его работоспособности необходимы для обоснованной постановки задач по разработке технологических процессов изготовления и сборки всех его составных частей. После установления назначения изделия следует проанализировать деталь, заданную руководителем на курсовое проектирование, с точки зрения ее роли в изделии.

Оценка технологичности конструкции детали может быть, как качественной, так и количественной. Качественная оценка предшествует количественной и характеризует технологичность конструкции обобщенно, на основе опыта исполнителя и рекомендаций технической литературы Отработку конструкции детали на технологичность начинают с ее анализа. При анализе учитывается большое количество конструктивных признаков изделия. Их сопоставляют с факторами будущего технологического процесса с целью выявления тех элементов конструкции, которые оказывают наиболее сильное влияние на технологию изготовления детали, в особенности на трудоемкость и себестоимость процесса. В соответствии с этими признаками и выбирают показатели технологичности, используемые для сравнительной оценки конструкций.

Высокий уровень технологичности детали формируется за счет того, что конструктор предусматривает возможность использования при ее изготовлении типовых технологических решений.

Например, стандартизация элементов конструкции канавки для выхода инструмента, радиусов закругления, уклонов и тому подобных элементов приводит к снижению затрат на подготовку соответствующего технологического инструмента и оснастки. Рациональные формы детали и порядок простановки размеров упрощают процесс подготовки программы и обработку заготовок на станках с ЧПУ. Хорошие технологические свойства материала детали определяют возможность применения высокопроизводительных методов обработки, в частности типовых заготовительных операций: литья, штамповки и др.

Общие требования к технологичности конструкции деталей следующие:

1. Конструкция детали должна состоять из стандартизованных и унифицированных элементов или быть стандартизованной в целом.

2. Физико-химические и механические свойства материала детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы упрочнения, коррозионной защиты и прочее), хранения и транспортирования.

3. Требования точности размеров, формы и относительного расположения поверхностей детали, а также шероховатость поверхностей должны быть экономически и конструктивно обоснованными.

4. Конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых технологических процессов.

После качественной оценки технологичности все предложения по изменению конструкции детали, не ухудшающие ее эксплуатационных характеристик, должны быть систематизированы и приведены в расчетно-пояснительной записке.

Технологичность конструкции детали имеет прямую связь с производительностью труда, затратами времени на технологическую подготовку производства, изготовление, технологическое обслуживание и ремонт изделия. Поэтому проектированию технологического процесса должен предшествовать анализ технологичности ее конструкции и, в необходимых случаях, отработка на технологичность.
Виды и показатели технологичности конструкции приведены в ГОСТ 14.205-83, а правила отработки конструкции изделия и перечень обязательных показателей технологичности - ГОСТ 14.201-83, ГОСТ 14.204-83.

Перечень технических требований, их количественные и качественные показатели зависят от служебного назначения детали и условий ее работы в сборочной единице. К ним относятся: 1) точность размеров (квалитеты); 2) точность формы поверхностей и их взаимное положение; 3) шероховатость поверхности; 4) требования к материалу по твердости, химико-термической обработке, отделке, покрытию и т.д.
Анализ технических требований и норм точности должен подтвердить или опровергнуть правильность указанных на чертеже детали величин допусков линейных размеров, допусков углов, допусков формы и расположения поверхностей, величины шероховатости поверхностей.
Допустимые отклонения линейных размеров и форм поверхностей определяются аналитическим путем, расчетом размерных цепей.
Во многих случаях допустимые отклонения регламентируются соответствующими стандартами, например, ГОСТ 1643-72 регламентирует допустимые отклонения на межосевое расстояние и на параллельность осей зубчатых передач и их точность, СТ СЭВ 186-75 регламентирует точность положения осей конических передач и их точность, СТ СЭВ 311-076 -червячных передач и их точность.
Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению детали аналитическим путем рекомендуется производить в следующей последовательности:

1. На основании сборочного чертежа выявить задачу, в решении которой деталь участвует своими размерами, относительными поворотами и формой поверхностей.

2. Выявить замыкающее звено размерной цепи, с помощью которого решается эта задача.

3. Построить схему размерной цепи, с помощью которой достигается точность замыкающего звена.

4. Произвести расчет допусков на составляющие звенья размерной цепи, исходя из допуска на замыкающее звено.

5. Сопоставить технические требование, заданные на чертеже детали, с допуском, полученным в результате расчета, и дать заключение.

3.4 Определение типа производства

Важным этапом в разработке технологического процесса является определение типа производства.

В зависимости от широты номенклатуры, объема годового выпуска и трудоемкости изготовления изделий различают следующие типы производства: единичное, серийное, массовое. В свою очередь, серийное производство условно подразделяется на мелко-, средне- и крупносерийное.

Тип производства во многом определяет выбор заготовки, оборудования и технологической оснастки, метода организации производства и квалификацию производственных рабочих.

В соответствии с ГОСТ 3.1121-84 тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций (К_З.О.):

 

К_З.О. = , (1)

 

где О – суммарное число различных операций, выполняемых на производственном участке за определенный период времени;

Р – суммарное число рабочих мест, на которых выполняются дан-ные операции.

При выполнении курсовой работы тип производства рекомендуется определять приближенно, используя таблицу 1.

Таблица 1. Зависимость типа производства от объема годового выпуска и массы детали

Масса детали, кг	Тип производства
единичное	мелкосерийное	среднесерийное	крупносерийное	массовое
Объем годового выпуска деталей (N), шт.
< 1,0 1,0...2,5 2,5...5,0 5,0...10,0 > 10,0	< 50 < 40 < 30 < 20 < 10	50-500 40-400 30-300 20-200 10-100	500-5000 400-4000 300-3000 200-2000 100-1000	5000-50000 4000-40000 3000-30000 2000-20000 1000-10000	> 50000 > 40000 > 30000 > 20000 > 10000

Для ориентировочного определения типа производства можно использовать и другие таблицы и методики.

Например:

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций
К_з.о. = О/Р,
где О – число различных операций;
Р – число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.
Так как на момент расчета типа производства О и Р могут быть неизвестны, то К_{з.о .} можно определить из выражения:
,
где Ф_Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах;
Q – годовой объем выпуска деталей в штуках;
Т_{шт.к .} – среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям в мин.
Действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования устанавливается с учетом минимально необходимых затрат времени на ремонт оборудования и определяется как
Ф_Д = Ф_Н (1 - К/100),
где Ф_Н – номинальный годовой фонд работы оборудования в часах;
К – коэффициент, учитывающий потери номинального фонда времени на ремонт в %. Этот коэффициент принимается равным для металлорежущих станков до 30 категории сложности – 3,0%, свыше 30 категории – 6%.
Номинальный годовой фонд работы оборудования определяется по формуле:
Ф_Н = (Д_Г – Д_В) 8,2 m,
где Д_Г – число дней в году;
Д_В – число выходных и праздничных дней в году;
m – число рабочих смен.
При 2-х сменной работе Ф_Н = 4140 час, а при 3-х сменной - Ф_Н = 6210 час.
Действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования можно определить и из таблицы 1 в соответствии с нормами технического проектирования предприятий машиностроения и металлообработки.
Таблица 1
Действительный годовой фонд времени работы оборудования
при 41-часовой неделе и 8 праздничных днях в году в часах

Наименование оборудования	Число рабочих смен
две	три
1	2	3
Металлорежущие станки массой, т: свыше 1,0 до 10,0 свыше 10,0 до 100,0 свыше 100,0	4055 3975 3810	6055 5930 5650
Металлорежущие станки с ЧПУ и многоцелевые станки, работающие отдельно и встраиваемые в автоматизированные участки, массой, т: до 10,0 свыше 10,0 до 100,0 свыше 100,0	3935 3850 3725	5835 5715 5525
ГПС	-	5715
Агрегатные станки	4015	5970
Автоматические линии	3725	5465

Примечание. Основным режимом работы оборудования является двухсменный. Трехсменный режим работы оборудования в настоящее время применяется для ликвидации узких мест машиностроительного производства.

Согласно ГОСТ при

К_з.о ≤ 1 – массовое производство;

1 < К_з.о ≤ 10 – крупносерийное производство;

10 < К_з.о ≤ 20 – серийное производство;

20 < К_з.о ≤ 40 – мелкосерийное производство;

К_з.о для единичного производства не регламентируется.
В случае массового и крупносерийного производства целесообразно использовать автоматизированные (полуавтоматические), автоматические и комплексные автоматические линии. Ритмичность и непрерывность работы поточной линии определяется исходя из такта выпуска деталей, который определяется по зависимости:
Т_В = Ф_Д··60 ·К_З / Q,
где К_З = 0,75-0,96 – планируемый нормативный коэффициент загрузки оборудования, учитывающий простой по организационно-техническим причинам и регламентирующий перерывы на отдых (меньшее значение К_З соответствует массовому производству).
При серийном типе производства определяется величина партии деталей, одновременно запускаемых в производство
n = Q · f / F,
где f = 3, 6, 12, 24 – периодичность запуска партии деталей в днях;
F = 253 – число рабочих дней в году.
Размер запускаемой партии деталей должен быть скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства (его целесообразно принимать не менее сменной выработки). Корректировка размера партии деталей состоит в определении расчетного числа смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах
,
где 476 – действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;
0,8 – нормативный коэффициент загрузки станка в серийном производстве.
Расчетное число смен округляется до принятого целого числа С_ПР. Затем определяется число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен

.

Размерный анализ изделия

 

Размерной цепью называется замкнутая цепь размеров, опре­деляющих точность относительного расположения осей и поверхнос­тей одной детали или нескольких деталей в сборочном соединении [1]. Размерная цепь, определяющая точность относительного распо­ложения осей и поверхностей одной детали, называется подеталь­ной размерной цепью. Размерная цепь, определяющая точ­ность относительного положения осей и поверхностей нескольких деталей в сборочном соединении, называется сборочной размерной цепью. Подетальные и сборочные размерные цепи называются конструк­торскими размерными цепями, так как они образуются в результате конструирования деталей и сборочных соединений. Каждая размерная цепь содержит одно звено, которое носит название исходного или замыкающего. Все остальные звенья цепи в этом случае носят название составляющих. В сборочных размерных цепях замыкающим звеном может быть зазор, линейный или угловой размер, точность которого оговаривается в технических требованиях к изделию.

При конструировании изделий требуемая точность замыкающего звена обычно устанавливается из условий эксплуатации изделия и его служебного назначении. Для достижения требуемой точности замыкающего звена размерной цепи существует пять методов [1]:

а) полной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемая точность за­мыкающего звена достигается на сборке без какого-либо выбора, подбора или дополнительной обработки деталей, размеры которых включаются в сборочную размерную цепь. Точность замыкающего звена рассчитывают по методу максимума и минимума. Основными преимуществами этого метода являются простота процесса сборки, сводящегося к выполнению различных соедине­ний без пригоночных и регулировочных работ, обеспечение предпо­сылок для организации поточной сборки и ее автоматизации и про­стое решение вопроса об обеспечении изделия запасными частями. Этот метод достижения точности замыкающего звена используется тогда, когда допуск на его размер установлен достаточно широким, что позволяет назначать на составляющие звенья размерной цепи выполнимые в производственных условиях допуски;

б) неполной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемую точность за­мыкающего звена размерной цепи достигают на сборке не для всех собираемых объектов: некоторый процент объектов, величина ко­торого устанавливается заранее, не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется либо замена некоторых деталей, либо их дополнительная обработка. Метод неполной взаимозаменяемости обеспечивается расчетом размерных цепей по методу, основанному на теории вероятностен. Достоинством этого метода является то, что использование его позволяет значительно расширить допуски на составляющие звенья размерной цепи по сравнению с методом полной взаимозаменя­емости. Недостатком метода следует считать, что некоторый процент изделий не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется замена части деталей или их дополнительная обработка. Однако этот процент бывает настолько мал, обычно не более 0,27%, что затраты на дополнительную обработку деталей часто с избытком окупаются экономией, получаемой от сокращения трудоемкости механической обработки деталей за счет расширения допусков на их размеры;

в) групповой взаимозаменяемости. Метод заключается в том, что при конструировании изделия тре­буемая точность замыкающего звена обеспечивается по методу пол­ной взаимозаменяемости, но вследствие трудности выполнения по­лученных расчетом допусков на размеры составляющих звеньев, которые могут выходить за пределы первого класса точности, они заменяются производственными или технологическими допусками, превышающими расчетные конструкторские допуски в несколько раз. Для обеспечения требуемой точности замыкающего звена не­посредственно на сборке изделия производят сортировку сопрягае­мых деталей на группы по их действительным размерам, а затем берут сопрягаемые детали из тех групп, в результате сборки кото­рых получается допуск замыкающего звена, равный допуску, уста­новленному конструктором, т. е. обеспечивается требуемая точ­ность сборочного соединения. Сортировка деталей по размерам на группы оказывается воз­можной потому, что действительные размеры деталей являются случайными величинами и имеют рассеяние своих значений в пре­делах допуска. Сборка по методу групповой взаимозаменяемости носит название селективной сборки. Метод групповой взаимозаменяемости имеет ограниченное при­менение и используется главным образом для размерных цепей, состоящих из трех составляющих звеньев: для сборочных соеди­нений, которые в процессе эксплуатации изделия не подвергаются разборке и сборке, а заменяются комплектно, например, плунжер­ные пары, подшипники качения и т. д.

г) пригонки. Метод заключается в том, что в размерную цепь включается так называемое компенсирующее звено за счет введения в конструкцию специальной детали – неподвижного компенсатора. При расчете такой размерной цепи на все ее составляющие звенья назначаются легкодостижимые допуски. Требуемая точность замыкающего звена достигается за счет дополнительной обработки (пригонки) не­подвижного компенсатора на сборке. В качестве неподвижного компенсатора обычно используется прокладка, простановочное кольцо или одна из деталей сборочного соединения. Достоинством этого метода является то, что он позволяет при высоких требованиях к точности замыкающего звена назначать расширенные допуски па составляющие звенья размерной цепи, благодаря чему упрощается механическая обработка деталей и сокращается трудоемкость их обработки. Недостатком метода является то, что в процессе сборки иногда приходится производить предва­рительную сборку, затем разборку и повторную сборку для под­гонки компенсатора, что приводит к увеличению трудоемкости сборки.

д) регулирования. Метод заключается в том, что в конструкцию изделия вводится специальная деталь, называемая подвижным компенсатором. В ка­честве подвижного компенсатора используют: винтовую пару, клин, набор прокладок, зазор в сопряжении типа вал – отверстие и т. п. На все звенья размерной цепи назначаются легко выполнимые до­пуски, а требуемая точность замыкающего звена достигается на сборке за счет перемещения подвижного компенсатора на необхо­димую величину. Этот метод по сравнению с методом пригонки име­ет ряд преимуществ: 1) отпадает необходимость в повторной сбор­ке и разборке; 2) в процессе эксплуатации изделия можно восстановить требуемую точность замыкающего звена, например, в связи с износом некоторых деталей сборочного соединения; 3) создаются предпосылки для организации поточной сборки. Расчет размерной цепи при использовании метода регулирования сводится по сущест­ву к расчету подвижного компенсатора.

В соответствии с принятыми методами достижения точности за­мыкающего звена различают и пять методов сборки, которые носят аналогичные названия.

При расчетах размерных цепей рекомендуется пользоваться специальной литературой [1], [2].