2 Технологический раздел

1. Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции - это совокупность свойств конструкции, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации, технологическом обеспечении и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Самые высокие требования по точности размеров предъявляются к по­верхности ∅17 мм и ∅20 мм по 6-му квалитету точности. Заданную чертежом точность, возможно, обеспечить на серийно-выпускаемом оборудовании нормальной точности.

К конструкции детали предъявлены требования по точности формы и расположения, а именно отклонения от соосности, цилиндричности, перпен­дикулярности, параллельности и симметричности. Заданные требования обеспечиваются на станках нормальной точности.

Самые высокие требования по качеству предъявляются к поверхностям ∅17мм, ∅20мм по Ra = 0,8мкм. Заданную шероховатость, воз­можно, обеспечить серийно-выпускаемыми инструментами.

Допускаемое отклонение размеров, шероховатость, отклонение геометрической формы и взаимного расположения увязаны с геометрическими погрешностями выбираемого оборудования. Конструкция детали жесткая, так как отношение длины к диаметру менее 10

Следовательно, при механической обработке не требуется дополнитель­ных устройств. Жесткость вала допускает получение высокой точности обработки.

Конструкция детали предусматривает глухие отверстия. Ко всем обраба­тываемым поверхностям имеется свободный доступ режущего инструмента.

Все поверхности детали «Вал-шестерня» можно обработать проходными

резцами. Диаметральные размеры шеек вала убывают к концам. Закрытый

шпоноч­ный паз, возможно, заменить открытым. Конструкция детали «Вал-шестерня» характеризуется следующими признаками: сложной конфигурацией наруж­ного контура детали, так как наиболее технологичными являются зубчатые колеса без выступающих ступиц; правильной формой и размерами канавок для выхода инструментов; невозможность многорезцовой обработки, так как имеются большие перепады диаметральных размеров.

Деталь «Вал-шестерня» имеет прямое направления зубьев, для изготовле­ния которых требуется специальное приспособление. Следовательно, опера­ция изготовления зубьев достаточно сложная.

Таблица 2.1 - Конструкторский анализ детали по поверхностям.

Наименование поверхности	Количест- во поверх- ностей	Количество унифицированных поверхностей	IT	Ra
Гладкие цилиндрические поверхности 2,3,4,5,6	5	5	IT6-3 IT14-2	Ra 0,8-3 Ra 6,3-2
Зубчатая поверхность 1	1	1	IT12	Ra 0,8
Шпоночный паз	1	1	IT9	Ra 3,2
Канавки 7,8,9	3	-	IT14	Ra 6,3
Фаски 14,15	2	2	IT12	Ra 6,3
Торцы 10,11	2	2	IT14	Ra 12,5
Коническая поверхность 17,18	2	2	IT14	Ra 6,3
Центровые отверстия 12,13	2	2	IT14	Ra 6,3
Торцевые поверхности 19,20	2	2	IT12	Ra 1,6

Итого: Q = 20 Qуэ = 17

Масса детали 0,89 кг, изготавливается из стали 35ХМ ГОСТ 4543-71.

Коэффициент унификации конструктивных элементов

Ку = Qуэ / Qобщ,

где Qуэ - количество унифицированных элементов,

Qобщ - общее количество всех элементов.

Ку = 17/20=0,85,

По этому показателю конструкция детали технологична, так как выпол­няется условие Ку > 0,6.

Коэффициент использования металла

Ким = mд / mз,

где mд - масса детали, кг

mз - масса заготовки, кг

Ким = 0,89/1,13= 0,79

По этому показателю конструкция детали технологична, так как выпол­няется условие Ким > 0,7.

Коэффициент точности обработки

Ктч = 1 – 1/Аср,

где Аср - средний квалитете точности:

Аср = (n₁+ 2n₂+ 3n₃+...+ 19n₁₉) / Σn_i ,

где n_i - число поверхностей детали точностью соответственно по 1... 19-му квалитету.

Аср = (6×3+9×1+ 12×1+8×14) / 13 = 11,62,

Ктч = 1 -1/11,62 = 0,914,

По этому показателю конструкция детали технологична, так как выпол­няется условие Ктч >0,8.

Коэффициент шероховатости поверхности

Кш = 1 /Бср,

где Бср - средняя шероховатость поверхности, определяемая в значениях па­раметра Ra:

Бср = (0,01n₁ + 0,02п₂ + 40 п₁₃ +80п₁₄) / ,

где n_1, n₂…n₁₄ - количество поверхностей, имеющих шероховатость, со­ответствующую данному числовому значению параметру Ra.

Бср = (0,8×4+1,6×1+3,2×1+6,3×6+12,5×1)/13=4,49

Кш =1/4,49 = 0,22

По этому показателю конструкция детали технологична, так как выпол­няется условие Кш <0,32

Исходя из количественного и качественного анализа на технологичность можно считать, что конструкция детали достаточно технологична.

2. Выбор вида заготовки и ее конструирование

В данной детали в условиях серийного производства в качестве заготовки применяется штамповка. В данном разделе производится определение условно-оптимального способа ГОШ на базе системы бальных оценок.

По известной годовой программе выпуска изделий N=6000 штук определяется тип производства. Поскольку N=6000 штук и масса детали 0,89 кг, следовательно, тип производства мелкосерийный. Классификационный индекс – МС.

Сталь 35ХМ ГОСТ 4543-71 определяется хорошей ковкостью (К_ψ > 2,0), следовательно, классификационный индекс М1.

Массу проектируемой поковки можно определить по формуле:

,

где Gg – масса детали, кг;

Ким – усредненный коэффициент весовой точности для поковок, применяется 0,62

По таблице 1.5 масса поковки находится в пределах от 1 до 6,3, следовательно, классификационный индекс – G2 .

Степень сложности поковок определяют путем вычисления отношения массы поковки Gп к массе Gф геометрический фигуры минимального объема, в которую вписывается фигура поковки:

,

где Gп – масса поковки, кг;

Gф – масса геометрический фигуры, кг.

,

где ρ – плотность материала заготовки, г/см³

,

Степень сложности находится в пределах >0,63, отсюда классификационный индекс – С1.

Классификация по конструктивной форме. Классификационный индекс по конфигурации – К2.

Производим выбор наиболее оптимальных способов штамповки:

1. Штамповка на ГКМ

2. Штамповка на винтовых прессах

Определяем суммарное количество баллов по каждому способу штамповки:

,

где а – весовой коэффициент;

Б – количество баллов (1-10) в зависимости от исходного параметра и классификационного индекса.

Для штамповки на ГКМ:

Для штамповки на винтовых прессах:

Окончательный суммарный балл, по каждому способу штамповки учитывая относительную производительность способов и технологическую себестоимость, определяется по формуле:

,

где Бсум – суммарное количество баллов по каждому способу штамповки;

П – относительная производительность способа;

Ст- относительная себестоимость.

Для штамповки на ГКМ:

Для штамповки на винтовых прессах:

Так как Бсум для штамповки на ГКМ больше чем Бсум штамповки на винтовых прессах, следовательно, выбираем штамповку на ГКМ.