Технологический процесс изготовления детали

Введение

 

Машиностроение – важнейшая отрасль промышленности. Его продукция – машины различного назначения – поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

Как прикладная наука, технология машиностроения имеет большое значение в подготовке специалистов для машиностроительной промышленности. Она вооружает их знаниями, необходимыми для повседневной и творческой деятельности по разработке прогрессивных технологий и создания конструкции машин, позволяющих  применить при их производстве высокопроизводительные технологические методы.

Одной из главных задач  технологии машиностроения является изучение закономерностей протекания технологических  процессов и выявление тех  параметров, воздействие на которые  наиболее эффективно для интенсификации производства и повышения его точности. При проработке этого курса студенты получают знания, необходимые для повседневной творческой работы в области построения новой прогрессивной технологии, автоматизации производства, а также создания конструкций, позволяющих применить при их изготовлении высокопроизводительные технологические методы.

Технологический процесс  в машиностроении характеризуется  не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. В настоящее  время важно качественно, дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину, применив современные оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависят долговечность и надежность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин. Вместе с тем, развитие новых прогрессивных технологических методов способствует конструированию более совершенных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат труда на их изготовление.

Массовый выпуск машин  стал возможен в связи с развитием  высокопроизводительных методов производства, а дальнейшее повышение быстроходности, точности, мощности, рабочих давлений, температур, коэффициента полезного действия, износостойкости и других показателей работы машин было достигнуто в результате разработки новых технологических методов и процессов.

 

1. Функциональное назначение  и технические характеристики  детали

 

1.1. Назначение и характеристика  изделия (узла)

 

Привод – электросиловое устройство, приводящее в движение машину или механизм. Для привода  определенной машины по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному  числу без указания конкретного  назначения проектируют редуктор. Назначение редуктора – понижение угловой  скорости и, соответственно, повышение  вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор – механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

 

1.2. Функциональное назначение  детали и её отдельных поверхностей

 

Проектируемая деталь –  вал, предназначена для передачи вращающего момента.

 

1.3. Условия функционирования  детали

 

Рассматриваемая деталь «вал» работает в условиях знакопеременных динамических нагрузок в широком диапазоне  температур от -40 до +50°С, так как  условия в кот. может функционировать  редуктор различны. Давление в процессе работы может достигать пиковых  нагрузок в 12 МПа. Продолжительность  рабочей смены в среднем 12 часов  в сутки.

 

1.4. Анализ технологичности  детали

Вал редуктора изготавливают из стали 45 ГОСТ 1050-88. Это качественная конструкционная углеродистая сталь, предназначенная для изготовления валов-шестерней, коленчатых и распределительных валов, шестерней, шпинделей, цилиндров, кулачков и других нормализованных, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется повышенная точность. Твердость материала по Бринеллю составляет не более 187 HB.

Химический состав стали 45 приведен в табл. 1. Углерод находится  в стали, главным образом, в связанном  состоянии в виде цементита. С  увеличением содержания углерода возрастает твердость, прочность и уменьшается  пластичность. Кремний, растворяясь  в феррите, повышает предел текучести  и повышает предел хладноломкости. Марганец образует твердый раствор  с железом и немного повышает твердость и прочность. Остальные  элементы в указанной концентрации не оказывает существенного влияния  на свойства стали. Среди этих элементов  сера и фосфор являются вредными примесями, ухудшающими пластические свойства.  Сера вызывает явление красноломкости, а фосфор – явление хладноломкости.

Таблица 1 Химический состав стали 45,%(ГОСТ 1050-88)

С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			Не более
0,42-0,50	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0.08

 

Литейные свойства стали: температура начала затвердевания  – 1480-1490С.

Технологические свойства стали 45: температура ковки – 1200-750ºС, свариваемость  –ограниченная, склонность к отпускной  хрупкости – не склонна, обрабатываемость резанием характеризуется коэффициентами обрабатываемости и .

Заготовку вала редуктора  получают прецизионной штамповкой. Таким образом, выбранный материал для изготовления вала отвечает требованиям технологичности, то есть обеспечивает ее эксплуатационные свойства, позволяет использовать рациональную заготовку, обладает хорошей обрабатываемостью на операциях механической обработки, является недорогим и недефицитным материалом.

Форма вала редуктора простая, все поверхности доступны для механической обработки. Требования шероховатости могут быть обеспечены обычными методами обработки. Таким образом, конструкцию вала редуктора следует признать технологичной.

 

1.5. Обоснование выбора  к точности размеров, формы, взаимного  расположения и шероховатости  поверхностей детали

Свойства детали характеризуются  различными параметрами: геометрическими, прочностными, параметрами надежности, параметрами шероховатости поверхностей и т. п.

Под геометрическими параметрами  в технологии машиностроения обычно понимают значения таких физических величин как длина, ширина, высота, диаметр элементов детали, расстояние между элементами. К геометрическим параметрам также относят допуски  размеров, формы, расположения поверхностей и др.

Шероховатость поверхностей регламентируется в зависимости  от их назначения, а также квалитета  точности [5, с.346]. Наименьшую шероховатость  Ra=0,8 имеет поверхность ø80h8. Это связано с необходимостью установки подшипников на вал.

Отклонения от формы также  позволяют обеспечить функциональность и качество детали, величина его  напрямую зависит от диаметра поверхности. Остальные поверхности имеют  общие допуски по ГОСТ 30893.3-mK, так как не являются исполнительными поверхностями или конструкторскими базами.

 

2. Проектирование технологического  процесса изготовления детали

 

2.1. Преобразование чертежа  детали и построение схем конструкторских  размерных связей

 

Преобразование чертежа  детали выполняют с целью определения  направлений кодирования информации и проверки корректности задания  конструкторских размерных связей на рабочем чертеже детали. Преобразованный  чертёж детали приведён в приложении 2.

Направление кодирования  обозначается заглавными буквами латинского алфавита. При кодировании размерной  информации у деталей типа тел  вращения выбирают в основном два  направления L и R, которые впоследствии будут являться направлениями размерного анализа. Направление кодирования обозначают короткой стрелкой и соответствующей буквой. Направление стрелки указывает, как расположена линия относительно плоскостей проекции чертежа, на которую производится проецирование геометрических элементов с образованием координатных точек. В направлении, указанном стрелкой, приводится нумерация координатных точек, получаемых на линии проекций. Номера координатных точек (поверхностей детали) на чертеже записывают на полочке выносной линии. В направлении L вертикально, в направлении R горизонтально. Номера координатных точек в направлении R присваивают от периферии к центру. В данном направлении поверхности нумеруются только до главной оси вращения. Осям симметрии отдельные номера не присваивают, а получают по формуле:

,

где n_i – номер образующей поверхности.

На преобразованном чертеже  детали приводят так же схему конструкторских  размерных связей. В верхней части  проводится линия, указывающая направление  координирования, в котором будет  производиться размерный анализ, на ней же в соответствии с направлением анализа проставляются номера координатных точек (НКТ). Шаг между НКТ для удобства принимают одинаковым. Вертикальные линии соответствуют выносным линиям чертежа детали, которые необходимы для нанесения линейных или диаметральных размеров.

В нижней части схемы (сверху вниз) стрелками из двух тонких линий  указывается базовая поверхность  и направление оценки корректности. На вертикальной линии принимающейся  за базовую ставится значок базы. Ниже указываются коды координатных точек (ККТ). Преобразование НКТ в ККТ  для линейных НКТ производится по формуле[1,с.17]:

,

где n – номер координатной точки.

Осям симметрии отдельные  номера не присваивают, а их коды получают по формуле:

,

где К_i – код образующей поверхности.

Справа от схемы приводят кодированные данные о размерных  связях. Для каждой размерной связи  указывают группу, коды границ слева  направо и размерную информацию. Согласно принятой классификации [3, стр.19], размеры , нанесённые на рабочем чертеже  детали, относят к группе 9.

Простановка размерных связей считается корректной, если выполнены  два условия [1, с.21].

1. Количество размерных  связей в выбранном направлении  кодирования меньше чем количество  НКТ в этом направлении на 1.

Для рассматриваемого случая в направлении L количество НКТ равно 14, а количество размерных связей 13 – условие выполняется.

Для рассматриваемого случая в направлении R количество НКТ равно 18, а количество размерных связей 17 – условие выполняется.

2. Каждая координатная  точка в выбранном направлении  кодирования «привязана» единственной  размерной цепью к одной из  координатных точек, принятой  в качестве базы.

Проверка данного условия  приведена для обоих направлений  в приложении 3. Проверку привязок к базе выполняют с использованием нанесенных в нижней части схемы замыкающих звеньев. Анализ показал, что все размерные цепи этих замыкающих звеньев в обоих направлениях замкнуты, и каждое замыкающее звено имеет только одну размерную цепь.

За базовую КТ принимают  точку, к которой больше всего  «привязано» размерных связей.

Таким образом, простановку  размерных связей можно считать  корректной.

 

2.2. Выбор способа получения заготовки и разработка её формы

 

Заготовку поршня гидроцилиндра  будем получать прецизионной штамповкой по следующим причинам:

- деталь, которая будет  получена из данной заготовки,  выполнена из конструкционной  углеродистой качественной стали  45, которая поставляется в виде  сортового проката, кованных и  штампованных заготовок.

- технология получения  валов и прочих тел вращения  штамповкой хорошо отработана  и является экономически оптимальной  для данного типа заготовки

- заготовка должна обладать  повышенными требованиями к точности, прочности и качеству своих  поверхностей.

Определим исходный индекс (ИИ) заготовки по формуле:

_{ИИ=G+M+C+T=1+1+1+0=3},

где G = 1 – коэффициент массы поковки до 1 кг;

М = 1 – коэффициент группы стали [3, стр. 96];

C = 1 – степень сложности поковки [3, стр. 96];

T = 0 – класс точности поковки при прецизионной штамповке.