2.2 Анализ материала заготовки

Деталь – "Полумуфта" изготовлена из конструкционной легированной стали 20ХН3А ГОСТ 4543 – 88 и проходит термическую обработку. Заменитель: сталь 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР.

Вид поставки - сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-88, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Назначение: шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, червяки, муфты и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах. Ограниченно свариваемая. Ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом.

Химические и механические свойства стали приведены в таблице 2.1 и 2.2

Таблица 2.1.Химический состав стали 20ХН3А ГОСТ 4543 – 88, %

Ni	Si	Mn	S	P	C	Сu	Cr
			не более
2,75-3,15	0,17-0,37	0,3–0,6	0,035	0,025	0,2	0,3	0,6-0,9

Таблица 2. 2 .Механические свойства стали 20ХН3А ГОСТ 4543– 88,%

Временное сопротивление В , МПа	Предел текучести т, МПа	Относительное удлинение 5, %	Относительное сужение , %	Ударная вязкость KCU ан , Дж/см2	Твёрдость основного металла HB (не менее)
не менее
931	735	10	45	69	294

2.3Технологичность формы

Технологичность – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению определенных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ. Технологичность конструкции является существенной характеристикой изделия и определяет возможность рационального изготовления и эксплуатации детали при определенном организационно-техническом уровне производства. Обеспечение требований технологичности является необходимым условием повышения производительности труда, рационального использования народно-хозяйственных ресурсов, повышения темпов ускорения научно-технического прогресса. Основными направлениями работ, обеспечивающих рост технического уровня производства являются: замена морально устаревшего и физически изношенного оборудования; повышение уровня унификации; модернизация конструкции применяемого технологического оборудования; повышение уровня автоматизации и механизации производственных процессов; внедрение более прогрессивных и совершение действующих технологических процессов; расширение области использования принципов унификации и стандартизации; внедрение мероприятий, способствующих повышению качества выполняемых работ; совершенствование применяемых инструментов и технологической оснастки; внедрение устройств и механизмов для обеспечения техники безопасности и улучшения условий труда. При оценке технологичности детали необходимо решить вопросы применения более технологичного оборудования и методов получения, при которых появляется возможность уменьшения трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для ее служебного назначения.

Жесткость полумуфты позволяет получать высокую точность обработки, так как считается, что для получения 9 квалитета необходимо соотношение длины к диаметру не более 10..12.

Основными конструктивными требованиями к детали данного типа являются точность диаметральных размеров, концентричность наружных и внутренних рабочих поверхностей, параллельность торцов и их перпендикулярность основной геометрической оси детали.

Рациональное выполнение указанных требований возможно после анализа технологичности геометрической формы изготовляемой детали.

Критерием технологичности является трудоемкость получения геометрических размеров и шероховатости поверхности. Трудоемкость механической обработки тем выше, чем выше требования по точности и качеству к обрабатываемым поверхностям.

Рациональный выбор базовых поверхностей во многом зависит от конструкции детали, дает возможность обеспечить правильную работу изделия и повысить ее технологичность.

От простановки размеров в значительной мере зависит наиболее рациональная и экономичная последовательность технологических операций, конструкция приспособлений, средств измерения.

Геометрическая форма полумуфты правой задана на чертеже минимальным количеством размеров, необходимых и достаточных для ее изготовления и контроля, при этом основные размеры увязаны с конструкторскими и технологическими базами детали, что технологично.

В технологическом процессе механической обработки можно предложить следующие изменения, повышающие точность и качество изготовления изделия:

Применять в качестве заготовки штамповку, чем повышается точность получения заготовки, снижается ее масса за счет уменьшения припусков, чем увеличивается коэффициент использования материала, для обработки наружного и внутреннего контуров использовать станки с числовым программным управлением, чем повысится точность и чистота изготовления, также снизится трудоемкость получения изделия. В серийном производству широко применяются универсально – сборные приспособления, поэтому их можно использовать при получении размеров, требующих от рабочих длительного настаивания станка, что учтено в новом технологическом процессе.

В остальном деталь является технологичной, т. к. на каждой ступени имеются технологические канавки для обеспечения сквозного выхода инструмента из зоны резания и направляющие фаски, обеспечивающие совпадение осей сопрягаемых деталей при сборке изделия. Однако при их изготовлении необходимо учесть ряд важных факторов:

1. Материал вала- сталь 20ХН3А. Такая сталь трудно обрабатывается, что необходимо будет учесть при назначении режимов резания, выборе инструмента и СОЖ.

2. При базировании вала в приспособлениях возможны перекосы.

3. Наиболее ответственными и точными поверхностями являются посадочные поверхности.

4. При изготовлении основной технологической базой будет являться ось центрального отверстия, которая будет обеспечиваться благодаря использованию самоцентрирующих патронов и приспособлений, а также благодаря использованию оправок.

5. При изготовлении наружная поверхность по служебному назначению требует шероховатость Ra 1,6. Для получения этой шероховатости потребуется предварительное и чистовое шлифование на круглошлифовальном станке, что автоматически повысит точность размера до 10 мкм.

В остальном, при изготовлении могут быть использованы универсальные станки, унифицированные приспособления и гостированные инструменты.

С точки зрения технологичности полумуфта – достаточно технологична:

• имеет свободный доступ для инструментов;

• имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций;

• возможна обработка высокопроизводительными методами;

• нет в конструкции наклонных осей отверстий, что упрощает конструкцию.

2.4 Анализ баз детали

Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Теоретически базирование детали (изделия и т.п.) связано с лишением ее шести степеней свободы. Придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется путем соприкосновения ее поверхностей с поверхностями детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми ее соединяют. Фиксация достигнутого положения и постоянство контакта обеспечивается силами, в числе которых первым проявляется действие массы самой детали и сил трения. Реальные детали машин ограничены поверхностями, имеющими отклонения формы от своего идеального прототипа. Поэтому базируемая деталь может контактировать с деталями, определяющими ее положение лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта. В общем случае при сопряжении детали по трем поверхностям с деталями, базирующими ее, возникает шесть точек контакта. Базирование детали осуществляется с помощью нескольких ее поверхностей, которые выполняют функцию баз. Базой называется поверхность, или заменяющее ее сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования. Для базирования детали обычно требуется несколько баз, образующих систему координат. Совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки (изделия, детали) называют комплектом баз. При базировании вала в качестве базы используется ось и базирование производим с использованием двусторонних связей. При выборе баз для черновой и чистовой обработки необходимо руководствоваться правилами базирования:

• правило совмещения баз;

• правило постоянства баз.

Итак, при базировании любой детали действует правило «шести точек». Сущность его такова: для определения положения детали необходимо и достаточно лишить ее шести степеней свободы, то есть задать координаты шести точек. При нарушении правила шести точек появляется неопределенность базирования. Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия. Несмотря на разнообразие задач, возникающих при этом, ГОСТом 21495 предусмотрена классификация баз по трем признакам: по решаемым задачам, по числу лишаемых степеней свободы и по конструктивному оформлению.

Исходными данными для выбора баз являются: чертеж детали со всеми необходимыми техническими требованиями; вид и точность заготовки; условия расположения и работы детали в машине.

Равномерность припусков на обрабатываемых поверхностях позволяет более полно использовать возможности режущего инструмента II порядка, повышать производительность и точность обработки. Поэтому, чтобы обеспечить наименьший и равномерный припуск на обрабатываемой поверхности, базирование по этой поверхности применяется не только на первой операции. К таким операциям, например, относятся бесцентровое шлифование, бесцентровое обтачивание, развертывание качающимися развертками, свободное протягивание и т. п.