Введение

В настоящее время для экономики нашей страны приоритетным направлением развития является машиностроительный комплекс. Сейчас перед Украиной стоит задача технического переоснащения как индустриального, так и аграрного секторов. Требуется новое машины, оборудование, которые производили бы конкурентно способную продукцию.

Главная задача, стоящая перед машиностроителями – производство качественной и дешёвой продукции.

Огромную роль в формировании себестоимости продукции играет технологический процесс её изготовления. Выбор путей и последовательности достижения качественных характеристик детали (точностных параметров, требуемой шероховатости и допусков взаимного расположения поверхностей детали); выбор оборудования, оснастки, инструмента; нормирование времени и расчёт режимов резания, расчёт экономических показателей – вот неполный список работы технологов (инженеров-машиностроителей). От профессионализма выполнения этой работы зависит успех всего предприятия в целом.

Однако не нужно забывать, что эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа.

В предлагаемом дипломном проекте рассматривается технологические вопросы производства деталей для промышленных машин.

При выполнении данной работы особое внимание уделяется принятиям решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчётов, что даёт возможность предложить оптимальный вариант.

Кроме этого дипломный проект предусматривает решение вопросов организационного характера.

В проекте также решаются вопросы охраны труда, т.к. они являются неотъемлемой частью любой отрасли.

1 Общий раздел

1.1 Назначение и техническая характеристика детали

Заданная деталь, вал, длиной 880 мм относится к классу валов (чертеж 3403.10.12.401). Масса детали Mg = 95,65 кг.

Так как сборочный чертеж узла отсутствует невозможно точно определить, в какой механизм входит данная деталь, вал служит для передачи крутящего момента от входного вала редуктора посредствам цилиндрических зубчатых передач, деталь имеет закрытые шпоночные пазы под призматическую шпонку, посредствам одного из которых на поверхность Ø120s7 садится полумуфта, передающая крутящий момент от электродвигателя валу, а на поверхность Ø180u8 монтируется зубчатое колесо, передающее крутящий момент на промежуточный вал.

Основными опорными поверхностями вала являются поверхности Ø130m6-подшипниковые шейки. Поверхности Ø130h9 предназначены для посадки на них уплотнений и крышек подшипниковых для фиксации вала в корпусе редуктора.

Поверхность Ø180 является свободной, предназначена для предотвращения осевого сдвига колеса в процессе эксплуатации редуктора. С этой же целью на поверхность Ø140е8 монтируется дистанционная втулка, регулирующая положение подшипника.

Для уменьшения концентрации напряжений на переходах цилиндрических поверхностей выполнены галтели R1, R2 и R4 .

Фаски предназначены для облегчения процесса сборки сопрягаемых деталей.

В процессе эксплуатации вал испытывает на себе действие окружной силы, радиальной (распорной) и нормальной, а подшипники, устанавливаемые, на поверхности Ø130m6 воспринимают одновременно радиальные и осевые нагрузки, передавая их на вал.

Таким образом, в работе редуктора вал является тяжело нагруженной деталью.

1.2 Материал детали

Чертежом предусмотрено изготовление детали из конструкционной легированной стали 40ХН ГОСТ 4543-71. Данные о химическом составе, механических и технологических свойствах материала заносим в таблицы 1.1, 1.2 и 1.3 из соответствующих справочников

Таблица 1 – Химический состав стали 40ХН ГОСТ 4543-71

Химический состав в %
С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	не более			Fe
						S	P
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	1-1,4	≤0,30	0,035	0,035		осталь-ное

Таблица 2 – Механические свойства стали 40ХН ГОСТ 4543-71

Предел прочности при растяжении, в (МПа)	Предел прочности при изгибе, т (МПа)	Относительное удлинение,  %	Относительное сужение , %	Твердость НВ
1000	800	10	45	≤ 217

Таблица 3 – Технологические свойства стали 40ХН ГОСТ 4543-71

Обрабатываемость резанием	Обрабатываемость давлением	Свариваемость	Термическая обработка
1	2	3	4
В горячекатаном состоянии Кv=1.20 (твердый сплав) Кv=0.95 (быстрорежущая сталь)	Максимальная температура нагрева металла перед ковкой 1250 ºС	Трудносвариваемая Способы сварки – РДС, ЭШС – необходим подогрев и пос-ледующая ТО. КТС- необходима последующая ТО	Закалка с 850ºС в масле, отпуск при 500º С

Основная область применение - оси, валы, шатуны, зубчатые колёса, валы экскаваторы, муфты, валы – шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Учитывая назначение вала, химический состав, механические и технологические свойства стали 40Х ГОСТ 4543 – 71 видим, что она пригодна для изготовления заданной детали.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологической конструкции заданной детали производим двумя методами: качественным и количественным.

Производим качественную оценку технологичности конструкции вала.

Рассматривая деталь, представляем собой тело вращения, состоящее из шести концентрично расположенных цилиндрических поверхностей.

Свободные концы цилиндров ограничены фасками.

Произведём проверку жёсткости детали из условия:

(1.1)

где - общая длина детали, мм;

- средний диаметр детали, мм.

Средний диаметр детали

(1.2)

где - диаметр ступени детали, мм;

- диаметр ступени детали, мм;

- общая длина детали, мм. =855мм;

= мм

/ = < 10…12

Следовательно, вал является жёсткой деталью, это значит, что при механической обработке не требуется применение дополнительных приспособлений (люнетов и др.) увеличивающих жёсткость системы СПИД.

Чертёж детали имеет минимальное, но достаточное количество изображений, полностью раскрывающих форму детали, необходимые размеры с их предельными отклонениями, требования к шероховатости всех поверхностей, обозначения предельных отклонений формы и расположения поверхностей, а так же сведения о материале и термической обработке.

Количество размеров на чертеже минимальное, но достаточное для изготовления и контроля. На чертеже отсутствуют повторение одного и того же элемента на разных изображениях. Основная надпись выполнена согласно ГОСТ 2.104 – 78.

В чертеж следует внести такие изменения:

• заменить устаревшие обозначения шероховатости новыми, соответствующими требованиям ГОСТ;

• скорректировать простановку размеров шпоночных пазов: на сечении Б-Б размер 138 _-0,3 заменить 12, который можно измерить в закрытом шпоночном пазу; аналогично на сечении А-А: размер 109 _-0,3 заменить 11;

• обозначить сечение А-А буквой К, т. к. А – это ось детали.

Конструктивная форма и материл детали, позволяют применить малоотходный метод получения заготовки (поковки) по ГОСТ 7505 – 80.

Деталь имеет перепады диаметров ступеней с убыванием диаметров от середины к концам вала.

Все поверхности детали легко доступны в процессе механической обработки.

В качестве нетехнологичных элементов следует отметить наличие закрытых шпоночных пазов.

В конструктивном плане вал отвечает типовым деталям этого класса, её конструкция соответствует служебному назначению.

Конструкция детали позволяет положительно решить вопрос выбора технологических установочных баз на всех операциях технологического процесса, соблюдая при этом принцип постоянства баз.

Произведём анализ технологических требований предъявляемых к детали и сведём в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Анализ технических требований

п/п	Содержание технического требования	Когда, каким методом и средством можно выполнить требование	Когда, каким методом и средством можно проверить выполнение требования
1	ТВЧ h 0,8…1,2 мм, калить HRC 43…48	На термической операции при помощи индуктора	Контроль ОТК, прибор Роквелла
2	Допуск овальности и конусообразности поверхностей И и Д - 0,013 мм; Е и З – 0,005, Ж – 0,031 мм	На отделочной операции (шлифование), абразивным кругом	Контроль ОТК, индикаторы со стойкой
3	Радиальное биение поверхностей И и Д относительно оси А не более 0,1 мм, поверхностей Ж, З и Е не более 0.05 мм	На отделочной операции (шлифование), абразивным кругом	Контроль ОТК, индикатор со стойкой
4	Торцевое биение поверхности L25 относительно оси А не более-0,04мм	На отделочной операции (шлифование), абразивным кругом	Контроль ОТК, индикаторы со стойкой
5	Допуск симметричности сторон шпоночного паза не более-0,124мм. Допуск параллельности сторон шпоночного паза не более-0,031мм	Выполняется на шпоночно-фрезерной операции шпоночной фрезой	ОТК при помощи пазового калибра пазового

Неуказанные предельные отклонения размеров валов - h14, отверстий - Н14, остальных – +-IT14/2 - это требование относится к информационным и говорит, что поверхности, точность выполнения которых не указана на чертеже рядом с размером, следует выполнить с данной точностью; это позволит не загромождать чертёж, его будет легче читать.

Анализ технологичности конструкции детали методом количественной оценки произведём по следующим показателям (ГОСТ 14.201 – 83):

а) по коэффициенту унификации элементов:

≥0,6, (1.3)

где - количество унифицированных элементов;

= 12

- количество элементов (поверхностей)

=25

<0,6

Следовательно, деталь по этому показателю нетехнологична

б) по коэффициенту точности:

К_т = 1 – 1/Т_ср≥0,8, (1.4)

где Т_ср – средняя точность

Т_ср = , (1.5)

где Т_і – квалитет точности

n – количество поверхностей данного квалитета

Т_ср =

К_т = 1- = > 0,8

Значит, по этому показателю деталь технологична

в) по коэффициенту шероховатости:

К_ш = 1/R_ср,≤ 0,32 , (1.6)

где R_ср – средняя шероховатость

R_ср = , (1.7)

где R_і – шероховатость на ступени

n – число ступеней

R_ср =

К_ш = 1/

Значит, по этому показателю деталь технологична

Вывод: в целом деталь является технологичной и возможна обработка на станках нормальной точности, а также применение высоких режимов резания.