2. Анализ технологичности конструкции детали типа “Шкив”

Совокупность свойств изделия определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляет собой технологичность конструкции изделия.

Лишь незначительное число деталей машин и механизмов, а также инструментов в процессе их изготовления не подвергаются обработке резанием: точению, сверлению, фрезерованию, шлифованию. Особо необходима обработка резанием для придания деталям их конечной формы и требуемой чистоты поверхности, поэтому с учетом экономичности и технологичности всего процесса изготовления вопросам обрабатываемости резанием придается большое значение. На технологичность конструкции детали, подвергаемой обработке резанием, влияют как технические факторы (обрабатываемость материала, выбор баз и размерных связей, форма и размеры детали, требования по точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей) так и организационные (серийность производства).

Обрабатываемость резанием следует рассматривать как меру сопротивления материала обработке резанием. При этом обрабатываемость резанием следует оценивать обязательно с учетом режимов резания, а также свойств применяемого для изготовления материала инструмента, поскольку эти факторы очень важны при учете влияния сил трения.

Применительно к задаче обеспечения технологичности конструкции детали наибольший интерес представляет определение относительного уровня скоростей резания, при котором целесообразно производить обработку данного материала, а также возможность получения требуемой шероховатости обрабатываемых поверхностей на чистовых и отделочных операциях. Уровень целесообразных скоростей резания оценивается специальным коэффициентом KJ, который выражает относительную скорость резания, соответствующую 60-минутной стойкости резцов, определяемую сравниванием с эталонной сталью.

Состав стали 45 приведены в таблице 2.1, а её механические свойства приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.1

Химический состав (Сталь 10)
Химический элемент	%
Содержание углерода С,%	0,07-0,14
Кремний (Si)	0,17-0,34
Медь (Cu), не более	0,25
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	0,35-0,65
Никель (Ni), не более	0,25
Фосфор (Р), не более	0,035
Хром (Cr) не более	0,15
Сера (S), не более	0,04

Механические свойства (Сталь 10)
Марка стали	Термическая обработка заготовок	Предел текучести (σт)	Временное сопротивление разрыву (σВ)	Относительное удлинение (δ5)	Относительное сужение (ψ)	Ударная вязкость (ан)
		МПа		%		кгс-м/см2
		не менее
10	Нормали-зация	36	450	31	40	4

Таблица 2.2

Анализируя данные приведенные выше можно сказать, что сталь 10 качественная, так как содержание вредных примесей (фосфора и серы) не превышает 0,035 %. В общем, фосфор ухудшает механические свойства сталей, повышает их твердость и прочность, но иногда фосфор вводят в материалы умышленно. Это делается, когда нужно, чтобы при затвердевании металл немного расширился и точно воспринял очертания формы. А также этот элемент облегчает обработку стали режущими инструментами, т.к. способствует образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности. В присутствии меди фосфор повышает сопротивление коррозии.

Невысокое содержание серы (0,04%) придает материалу склонность к хрупкому разрушению и понижает его предел выносливости. Присутствие в стали марганца (0,3-0,65%) ослабляет вредное воздействие серы, так как они образуют сульфид марганца, который является пластичным и деформируется при горячей обработке. Так же марганец предотвращает образование сульфидов железа, повышенное количество которых является причиной хрупкости стали при обработке. Единственным положительным фактором серы является то, что она облегчает обработку стали резанием.

Наличие кремния (0,17-0,34%) в стали улучшает её свойства. Он повышает плотность слитка и сильно повышает предел текучести. Но это снижает способность стали к вытяжке и холодной высадке.

За счет сочетания хрома и никеля рассматриваемая сталь имеет хорошие механические свойства, хром обеспечивает прочность данной стали, а никель – жаростойкость, сочетание хрома и никеля придает повышенную твердость материалу, но сохраняет его пластичность.

Именно то, что работа детали типа «Крышка» проходит не при высоких удельных давлениях и удельных нагрузках и является малонагруженной деталью машин, определяет выбор материала сталь 10.

Данная сталь подвергается термическому улучшению, закалке и отпуску, обеспечивающему получение структуры сорбит отпуска.

Шероховатость поверхности стальных деталей зависит от структуры стали. По влиянию на эту характеристику структурные составляющие располагаются следующим образом: тоостосорбит – сорбит – перлит – феррит. Чем больше в стали свободного феррита, тем больше высота микронеровностей, полученных при обработке резанием. А количество феррита напрямую связано с содержанием углерода. Соответственно в стали 10 количество ферта намного больше, чем перлита.

Так как в качестве баз используются габаритные поверхности детали, но их состояние в процессе обработки не улучшается, то на первых операциях сразу создаю базовые поверхности требуемого качества.

Анализируя данную деталь с точки зрения технологичности ее изготовления можно отметить ряд положительных факторов:

1. Большая часть размеров и точности обработки (Ra6,3, Ra2,5) поверхностей обеспечиваются возможностями станков;

2. Обработка детали является неточной, по 11-14 квалитету;

3. Конструкция детали позволяет обеспечивать свободный подвод и отвод режущего инструмента;

4. Материал (Сталь 10) хорошо поддается механической обработке;

5. Конфигурация детали достаточно жёсткая.

Отрицательными с точки зрения технологичности следует считать следующие факторы

1. Сложность механообработки и получения качественных поверхностей, так как деталь имеет маленькие размеры (D=178_-1, l=25_-0,52);

2. Малые габариты детали (D=178_-1, l=25_-0,52), затрудняют закрепление и снятие готовой детали;

3. Сложная форма детали, требующая большого количества операций и частых переустановов.