1.6 Відпрацювання конструкції вала на технологічність

Розробці технологічних процесів виготовлення машин повинно передувати вивчення її службового призначення і аналіз відповідності технічних вимог і норм точності всіх складових частин машини: складальних одиниць різного рівня, деталей і виконавчих поверхонь.

Під службовим призначенням розуміють максимально уточнену і чітко сформульовану задачу для вирішення якої призначена машина. Кожна конструкція складається з окремих складальних одиниць і деталей, службове призначення яких підпорядковується службовому призначенню машини в цілому.

Якісна оцінка характеризує технологічність конструкції виробу (ТКВ) узагальнено на основі досвіду виконання. Якісна зрівнювальна оцінка варіантів конструкції допустима на всіх стадіях проектування, коли здійснюється вибір кращого конструктивного рішення та не вимагається визначення ступеня відмінності технологічності зрівнювальних варіантів.

Відпрацювання конструкції виробу на технологічність здійснюється комплексно: на рівні деталей, збірних одиниць і виробу в цілому.

Неодмінною умовою забезпечення ТКВ являється виконання ряду вимог, основні положення яких зводяться к наявності в конструкції наступних властивостей:

1) Раціональність розчленування, компоновки виробів та їх складальних частин, а також вибору типа застосованих заготівель.

2) Широке застосування принципів конструктивної і технологічної спадкоємності, уніфікації, стандартизації і симпліфікації.

Рисунок 1.1 — Ескіз деталі з технічними вимогами та нумерацією поверхонь, що обробляються

3) Раціональне обмеження кількості марок та сортаментів застосованих матеріалів.

4) Більш широке застосування недефіцитних матеріалів, обробка яких не визиває складності.

5) Раціональне призначення допусків і параметрів шорсткості обробляючих поверхонь.

6) Доцільна простановка розмірів з обліком особливостей обробки деталей на визначених видах технологічного устаткування.

7) Забезпечення зручності базування деталей при їх обробці та по можливості, досягнення достатньої жорсткості конструкції.

8) Дотримання умов взаємозамінності деталей, спрощення складальних робіт і можливості їх механізації.

9) Створення деталей таких конструктивних форм, які позволяють застосовувати найбільш продуктивні методи механічної обробки і застосовувати високопродуктивне устаткування.

10) Забезпечення умов врізання та і виходу ріжучого інструменту, та також легкого доступу для обробки і здійснення замірів поверхонь деталей.

11) Максимально можливе спрощення конструкції складальних одиниць і деталей.

12) Зручність технічного обслуговування, ремонту в процесі експлуатації, що може зажадати внесення в конструкцію визначених елементів.

Ці найбільш загальні вимоги до ТКВ конкретизуються і уточнюються с обліком особливостей визначених видів робіт (штамповка, відливка, механічна обробка, збірка і т.д.).

Початкові дані для аналізу ТКВ: робоче креслення деталі; спосіб обробки; тип виробництва. Починається аналіз з вивчення робочого креслення.

Вимоги до форми деталі. Вимоги до конструктивних формам деталі в багатому визначаються можливостями технологічного устаткування та конкретними вимогами виробництва (типом виробництва, наявність верстатів з ЧПУ та ін.).

Основними критеріями технологічності деталей, що піддається механічній обробці, являється трудомісткість, точність і стабільність отримання геометричних розмірів і шорсткості поверхні.

Трудомісткість механічної обробки тим вище, чім більше число поверхонь піддають обробці, чим складніше ці поверхні по формі, чим більше їх протяжність і чим віще вимога по точності і шорсткості. Тому при конструюванні деталей необхідно мати на увазі наступне:

1) В конструкції деталі слідує передбачати можливо більше число необроблених поверхонь, а поверхні, що вимагають обробки, повинні мати мінімально допустимі розміри і припуски.

2) Найбільш продуктивно і точно можуть бути оброблені поверхні, отримувані при простих відносного руху інструмента і заготівлі, наприклад,

прямолінійному, поступальному і обертальному русі (обробка площин, циліндричних, конічних і гвинтових поверхонь).

Деталі класу валів та осей призначені для розміщенні на них частин, що обертаються (зубчатих коліс, шківів, кулачків, важелів і т.д.). Основними показниками якості являються точність їх геометричних форм у поперечному та подовжньому перерізах. Відповідальні деталі проходять балансування. Осі завжди прямі, вали можуть бути також колінчатими.

Основною конструктивною і технологічною базою валів являється їх геометрична вісь. Виходячи їх експлуатаційного призначення деталей класу, що розглядається визначаються основні вимоги до них: прямолінійність геометричної вісі, концентричність зовнішніх (внутрішніх) поверхонь відносно геометричної вісі, точне розташування шпонкових пазів, шліців, різьб, як відносно вісі, так і по поперечним перерізам деталей.

При проектуванні деталей цього класу потрібно враховувати наступні особливості.

1) Точні вали і вісі доцільно обробляти в центрах, причому центрові отвори бажано оставляти в готовій деталі, на випадок перешліфовки при ремонті, а також для спрощення контролю і т.д. форми. Розміри центрових отворів і області їх застосування регламентуються ГОСТ 14034-74.

2) Ступінчаті вали і осі повинні мати невеликі перепади діаметрів, ступені бажано передбачати однаковими або кратними по довжині. Перепади по можливості повинні бути однакові. Це позволяє вести їх обробку на багаторізцевих станках.

3) Ступінчаті поверхні повинні розміщатись по можливості таким чином, щоб їх діаметри від одного кінця вала до іншого або зростали, або зменшувалися, інакше ускладнюється його обробка.

4) При конструюванні валів й осей зі шпонковими пазами слід віддавати перевагу пазам, утворюваних дисковою (а не пальцьовою) фрезою, це підвищує продуктивність обробки.

Кількісна оцінка технологічності. Вона вимагає наявності спеціальної системи показників, методів їх розрахунку і рекомендованої області застосування.

В дипломному проекті унаслідок відсутності усього комплексу необхідних даних для кількісної оцінки технологічності конструкції валу використані наступні основні і допоміжні показники.

1) Абсолютний техніко-економічний показник – трудомісткість виготовлення деталі , хв. Рівень ТКВ по трудомісткості визначають за формулою:

(1.3)

де – трудомісткість базового виробу (на базовому виробництві).

Деталь технологічна при

2) Технологічна собівартість деталі , грн.. Рівень ТКВ при цьому визначають за формулою:

(1.4)

де – технологічна собівартість базового виробу (на базовому виробництві).

Деталь технологічна при

3) Коефіцієнт уніфікації конструктивних елементів деталі визначають за формулою:

(1.5)

де – кількість уніфікованих елементів деталі (різьби, фаски, отвори, шпонки, і т.д.); – загальна кількість елементів деталі.

Таким чином, при розрахунку по робочому кресленню деталі установлюють всі уніфіковані типорозміри (ряди нормальних діаметрів, різьб, зубцїв, шліців, фасок, конусів і т.д.) і їх кількість ділять на загальну кількість розмірів, проставлених на кресленні.

Деталь технологічна при

4) Коефіцієнт використання матеріалу визначають за формулою:

(1.6)

де – відповідно маса деталі і заготовки.

Деталь технологічна при

5) Коефіцієнт точності.

(1.7)

де – середній квалітет, визначений за формулою:

(1.8)

де – число поверхонь деталі, що розглядається.

Деталь технологічна, якщо .

6) Коефіцієнт шорсткості поверхні визначають за формулою:

(1.9)

де – середня шорсткість поверхні (по критерію ).

. (1.10)

де – число поверхонь деталі що розглядається.

Деталь технологічна, якщо .

7) Коефіцієнт оброблюваності матеріалу різанням.

Єдиною універсальною характеристики оброблюваності немає. Матеріал, який володіє хорошою оброблюваністю с точки зору рівня швидкості, може не забезпечувати потрібної шорсткості або зумовлює великі значення складових сили різання і т.д.

Для спрощення вирішимо це питання, наприклад, шляхом використання поправочного коефіцієнту на швидкість різання у порівнянні з його значення для сталі 40Х ( , базовий варіант).

Тобто маємо, що:

(1.11)

Оскільки для сталі 45 =1, можна записати, що . У свою чергу:

(1.12)

де - коефіцієнт, який характеризує групу сталі за оброблювальністю різанням,

- показник ступеню.

Деталь технологічна при

Результати розрахунку кількісних показників технологічності зводимо до табл. 1.5.

Аналізуючи дані цієї таблиці робимо висновок, що нашу деталь в цілому можна вважати технологічною.

Таблиця 1.5 – Розрахункові показники технологічності вала

№ з/п	Показник	Результати розрахунку	Висновок щодо технологічності деталі
1	Коефіцієнт використання матеріалу		Технологічна
2	Оброблюваність матеріалу різанням	KMV=1∙(750/960)0,9=0,79	Не технологічна
3	Трудомісткість виготовлення деталі		Не технологічна
4	Технологічна собівартість деталі		Не технологічна
5	Коефіцієнт уніфікації конструктивних елементів деталі	Kу.е=Qу.е/Qе=7/12=0,58	Не технологічна
6	Коефіцієнт точності	Kт.ч=1-(1/ITср)= =1-(1/11)=0,91	Технологічна
7	Коефіцієнт шорсткості	Kш=1/Raср=1/11,91=0,084	Технологічна