Назначение и конструкция обрабатываемой детали

                              1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 

1. Назначение  и конструкция  обрабатываемой детали    

 

Рассматриваемая деталь “Вал-шестерня”  применяется в сборочных единицах для передачи крутящего момента, например, от двигателя к шпинделю. Данная деталь применяется в приводах сверлильных, фрезерных, расточных бабках агрегатных станков. Общий вид детали показан на рисунке 1 и представляет собой конструкцию деталей типа вал. Деталь устанавливается в корпус привода с помощью подшипников качения. 

 
 

          Рисунок 1- Конструкция детали “Вал-шестерня”. 

Чтобы установить функциональную роль каждого  элемента и поверхности детали, следует  иметь ввиду, что, с конструкторской точки зрения различают исполнительные, вспомогательные и свободные поверхности, основные и вспомогательные базы.

        В данной детали к исполнительным (функциональным) относятся поверхности  7 и 16 к которым предъявляются особые требования, которыe вытекают из функционального назначения и условий работы детали в сборочной единице, так как на эти поверхности устанавливают подшипники качения. К исполнительным относятся также поверхности 3,6,11, так как на шлицевую поверхность 6 насаживают зубчатое колесо, которое вместе с боковыми поверхностями зубьев 11 передают крутящий момент на следующую ступень привода бабки. Резьбовая поверхность 3 служит для завинчивания гайки и удержания ею зубчатого колеса на шлицах.

        К вспомогательным относятся  поверхности 8 и 15 которые выполняют  вспомогательные функции. Они  используются для упора распорных или маслоудерживающих колец, которые устанавливают перед подшипниками.

        Свободные поверхности не выполняют  никаких рабочих функций, предусмотренных  рабочим назначением детали, и  не сопрягаются с другими поверхностями  других деталей в сборочной единице. К ним относятся следующие поверхности: 1,4,5,9,10,13,14,17,18,19.

        Основные базы определяют положение  рассматриваемой детали в сборочной  единице, а вспомогательные базы  определяют положение присоединяемых  к ним других деталей. Основными базами будут поверхности 7 и 16,так как на них насаживают подшипники качения, а поверхность 6 будет вспомогательной ,так как на нее насаживают зубчатое колесо.

       В конструкции детали имеется  шпоночный паз на шейке вала  в который вставляют шпонку, которая фиксирует гайку и препятствует ее отвинчиванию. Центровые отверстия в детали и резьба в них служат для механической и термической обработки. Технологические канавки служат для выхода шлифовального круга. Фаски служат для лучшей установки на вал деталей.

      Деталь “вал-шестерня” изготавливается из стали 40Х, имеющей  химический состав и механические свойства указанные в таблицах  1 и 2. 

 Таблица 1- Химический состав стали 40Х  (ГОСТ 4543-71).

 
 

           Таблица 2- Механические свойства  стали 40Х

           
 

 

  1.2Анализ технологичности конструкции детали.

 

Анализ конструкции  детали на технологичность- это комплекс мероприя-тий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции

изделия по установленным показателям.                                                                                                 

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение  технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса   

Он направлен на повышение производительности труда, снижения затрат и сокращения времени на изготовление детали при обеспечении необходимого его качества. Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной.

 

           

    1.2.1 Качественный анализ технологичности 

      Качественная оценка характеризует  технологичность конструкции обобщённо  на основании опыта исполнителя  и допускается на всех стадиях  проектирования как предварительная.

      На  основании условий работы детали можно сделать вывод, что замена на сварную или сборную конструкцию не целесообразна, так как если изготавливать вал и шестерню отдельно, то слишком мало расстояние от впадины зубьев до отверстия шестерни и при термической обработке возникнут односторонние искажения. Зубчатый венец уменьшится в размерах и вызовет сжатие венца с одной стороны. Таким образом отверстие приобретёт коническую форму. Следовательно при запрессовке шестерни на вал будет неправильное зацепление её с другим зубчатым колесом при передаче крутящего момента, а следовательно это вызовет износ колёс.

      Обрабатываемые поверхности являются  простыми по конструктивной форме,  так как от этого зависит  точность и стабильность обработке. Нарезание шлицев на валу не технологично, так как если на них насаживают зубчатое колесо, то при работе детали возникает шум, увеличиваются зазоры между шлицевыми поверхностями. Целесообразнее будет замена шлицев на шпоночный паз. В результате чего уменьшится шум и это будет производительнее и дешевле. Но так как на вал действует большая нагрузка и шпонка может не выдержать напряжений, действующих на неё. Тогда надо будет увеличивать размеры вала, что с конструкторской точки зрения не возможно.

            Для выхода шлифовального круга  в конструкции детали предусмотрены  технологические канавки, которые  требуют применения специального  режущего инструмента, что накладывает дополнительные расходы по изготовлению и наладке инструмента и оборудования.

      Рациональным методом получения  заготовки является штамповка  на горизонтально-ковочной машине, так как уменьшатся припуски  на обработку и время, а также  конфигурация заготовки будет  сходна по форме с готовой  деталью и, следовательно, будет выше коэффициент использования материала. А получение детали на молоте, как в базовом технологическом процессе, не рационально, так как коэффициент использования материала равен 0,424, следовательно, около 58% материала уходит в стружку. 
 

      

       1.2.2  Количественный анализ технологичности 

       В качестве количественных показателей  технологичности могут рассматриваться:  масса детали, коэффициент точности, коэффициент шероховатости, коэффициент  использования материала, уровень  технологичности конструкции по технологической себестоимости и т.д.

      При оценке детали на технологичность  обязательными являются следующие  показатели:  

       Коэффициент точности: 

     Кт = 1-( ∑ni / åTi ·ni )=1-(20/12·10+11·2+10·2+8·2+6·4) = 0,9>0,8      

      Таблица 3- Квалитеты обрабатываемых поверхностей

                    

      Коэффициент шероховатости:                          

     Кш = åni / åшi·ni = 20/10·2+6,3·10+5·2+2,5·2+1,25·4=0,2<0,32

              

  Таблица 4- Значения шероховатостей поверхностей