4. Рекомендации по конструированию узлов и деталей машин

   1. Обеспечение технологичности проектируемых конструкций

Конструкторские разработки дипломных проектов проектируются, как правило, для единичного или мелкосерийного изготовления в условиях ремонтно-технических предприятий, мастерских небольших организаций. В этой связи следует максимально использовать стандартные узлы и детали (шкивы, шестерни, корпуса, крышки и т.п.).

В случае разработки новых деталей надо учитывать реальные возможности применяемого оборудования, инструментов, технологических процессов. В качестве заготовок предпочтительны прокат (круглый, листовой, шестигранник и т.п.) или небольшие заготовки, получаемые свободной ковкой. Крупногабаритные, сложные детали (барабаны, рычаги, кронштейны) следует проектировать сварными из материалов хорошей и удовлетворительной свариваемости.

Допускаемые отклонения размеров готовых деталей и параметры шероховатости должны назначаться с учетом возможности их обработки на имеющемся в наличии оборудовании (таблица 6.1, приложение Л).

Таблица 6.1 Шероховатость поверхности и квалитеты точности при различных видах обработки деталей резанием

Вид обработки		Шероховатость Ra	Квалитеты
			Экономичное	Достижимое
1		2	3	4
Отрезка на станках	механич. пилой резцом, фрез.	25...100	15...17	-
		25...50	14...17	-
Подрезание торцов	резцом	3,2...12,5	11...13	9
Строгание	черновое	12,5...25	12...14	-
	чистовое	3,2...6,3	11...13	10
Долбление	черновое	25...50	14,15	-
	чистовое	3,2...12,5	12,13	11
Фрезерование	черновое	25...50	12...14	11
цилиндрическое	чистовое	3,2...6,3	11	10
Фрезерование	черновое	6,3...12,5	12...14	11
торцевое	чистовое	3,2...6,3	11	10
Обтачивание продольной подачей	черновое	12,5...25	12...14	-
	чистовое	1,6...3,2	8,9	7
Обтачивание поперечной подачей	черновое	12,5...25	14,15	-
	чистовое	3,2	11...13	9
Растачивание	черновое	12,5...25	12...14	-
	чистовое	1,6...3,2	8,9	7
Сверление	до 15 мм	6,3...25	12...14	10...11
	св. 15 мм	12,5...25	12...14	-
Зенкерование	черновое	12,5...25	12...14	-
	чистовое	3,2...6,3	10...11	9
Развертывание	получистовое	6,3...12,5	9,10	8
	чистовое	1,6...3,2	7,8	-
Протягивание	получистовое	6,3	8,9	-
	чистовое	1,25...3,2	7,8	-
Шлифование круглое	получистовое	3,2...6,3	8...11	-
	чистовое	0,8...1,6	6...8	-
Шлифование плоское	получистовое	3,2	8...1	-
	чистовое	0,8...1,6	6...8	-

Продолжение таблицы 6.1

1	2	3	4	5
Притирка	чистовая	0,4...3,2	6...7	-
	тонкая	0,1...1,6	5	-
Полирование	обычное	0,2...1,6	6	-
	тонкое	0,05...0,1	5	-
Хонингование	цилиндрическое	0,05...0,2	7	6
Суперфиниширование	цилиндрическое	0,1...0,4	5	-
Шабрение	грубое	1,6...6,3	11	-
	тонкое	0,4...0,8	8,9	6,7

2. Выбор материала детали

Для неответственных деталей, не требующих термической обработки (распорные втулки, упорные фланцы), следует использовать углеродистую сталь обыкновенного качества Ст 2, Ст 3 или автоматную сталь А12. Автоматная сталь хорошо обрабатывается, но склонна к красноломкости.

Марганцевые стали (15Г-70Г) в состоянии проката или после нормализации имеют повышенную прочность и упругость, они относительно дешевы и пригодны для изготовления деталей, которые должны иметь повышенную прочность, вязкость и сопротивляемость износу (пружины, диски трения, торсионные валы).

Ответственные детали, подвергаемые термической обработке, изготовляют в основном из сталей марок: 40Х, 45, 50. 65Г, У7, У8, 20, 18ХГТ. Закалке могут подвергаться также отливки из стали марки 45Л. Для деталей, закаливаемых в воде, следует применять стали марок не ниже 40-45. Сталь 35 закаливается слабо.

Следует учитывать, что легированные термически обработанные стали обладают более высоким комплексом механических свойств, чем углеродистые. При закалке эти стали охлаждаются в масле, что значительно уменьшает опасность образования закалочных трещин и коробления детали. Поэтому детали сложной конфигурации (двойные и блочные шестерни, шестерни с длинными ступицами, валы с фланцами, шлицевые валы и пр.) следует изготовлять из стали марок 65Г и 40Х.

Для получения шестерен и валов с мягкой сердцевиной применяют малоуглеродистые стали марок 20,20Х, 18ХГТ с последующей цементацией и закалкой. Стали 20 применяют только для неответственных деталей, допускающих закалку в воде. Детали из стали марки 18ХГТ после цементации и закалки в масле имеют более прочную и твердую сердцевину, чем из стали марок 20 и 20Х. Эту сталь применяют для тяжело нагруженных шестерен и других деталей.

В сварочных конструкциях следует применять углеродистые стали марок Ст 0, Ст 3, Ст 5, Ст 6, 15, 35, 45, 50Г. Сварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образования в ней хрупких структур.

3. Применение системы допусков и посадок

Посадки могут быть назначены в системе отверстия или в системе вала. Обесистемы равноправны. Однако система отверстия применяется чаще по рядутехнологических и других причин; главнейшей из них уменьшение потребностейпроизводства в размерном и режущем инструменте для обработки отверстий.

Система вала применяется:

• когда детали изготовлены из пруткового калиброванного материала без обработки резанием его поверхности (шпонки, длинные валы машин);

• при наличии валов и осей, когда на отдельных их участках одинакового размера необходимо поместить разные посадки (поршневой палец);

• в случае применения стандартных деталей и узлов, выполненных по системе вала; например, сопряжение наружное кольцо подшипника – корпус.

Первые два случая являются причиной широкого применения системы вала в сельхозмашинах (уборочных, зерноочистительных). При этом используются двухрядные сферические подшипники на конусных разрезных втулках.

Посадки выбирают после расчетов необходимых зазоров и натягов или, ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны.

Посадки типа «скользящие» H7/h6_; H8/h7, H8/h8, H9/h9 рекомендуются для съемных и сменных деталей типа шестерен, фланцев, ползунов, вкладышей. Переходные посадки H7/js6, H7/k6, H7/m6, H8/js7, Js7/h6, K7/h6 применяются для втулок и шестерен редукторов и при установке деталей на выходных валах двигателей. Посадки с натягом Н7/р6, Н7/n6, Н7/r6, N7/h6, P7/h6 - для неподвижных креплений втулок подшипников скольжения, поворотных втулок ступиц и т.п.

На чертежах сборочных единиц указывают посадки основных сопряжений, определяющих работоспособность узла. Указывается номинальный размер и условное обозначение полей допусков отверстия (в числителе) и вала (в знаменателе): Ø40H7/f6 (или Ø40H7/f-6, или 40 Н7/f6)

На рабочих чертежах деталей указывают номинальный размер и числовое значение предельных отклонений. Допускается указывать и условное обозначение, и числовое значение допуска (в скобках):

Ø20^+0,033 или Ø24Н8(^+0,033)

Ø80_-0,019 или Ø80h8 (_-0.019)

Ø24или Ø24d9

Предельные отклонения низкой точности (от 12-го квалитета и грубее) могут указываться общей записью. Например, «неуказанные предельные отклонениа размеров: отверстии Н14, валов h14, остальных Js14».

Допуски и посадки подшипников качения указывают в сопряжениях и с валами, и с корпусными деталями. Основные размеры шариковых и роликовых подшипников и их предельные отклонения (наружного и внутреннего колец и по ширине) указаны в соответствующих стандартах. В общем сельхозмашиностроении предпочтителен нулевой класс точности подшипников. Их посадка назначается в зависимости от вида и характера нагружения.

4. Технологические карты на изготовление детали

Технологические разделы дипломного проекта (маршрутная карта, карта эскизов, операционные карты, технологическая инструкция и ведомость оснастки) оформляются с соблюдением требований соответствующих ГОСТ (таблица 6.2).

Таблица 6.2 Технологические документы дипломного проекта

Вид документа	ГОСТ
Маршрутная карта	3.1105-74, формы 2, 2а
Карта эскизов	3.110574-74, формы 5, 5а
Операционные карты - механической обработки - слесарных, слесарно-сборочных и электромонтажных работ - термической обработки - дуговой сварки - электродуговой наплавки	3,1404-74, формы 1, 1а 3.1407-74, формы 2, 2а 3.1405-74, формы 1, 1а 3.1406-74, формы 1, 1а РТМ 70, 0001, 026-74, формы 3
Технологическая инструкция	3.1405-74, формы 6, 6а
Ведомость оснастки	3.1405-74, формы 9, 9а

Карта эскизов разрабатывается для операций и переходов. Рекомендуется оформлять эскиз для каждой установки. Необходимое количество изображений, видов, разрезов, сечений и выносных элементов принимается из условий обеспечения наглядности и ясности изображения обрабатываемых поверхностей. Эскизы выполняются без соблюдения масштаба.

На операционном эскизе деталь показывается в таком положении, как ее видит рабочий в конце обработки. Опоры и зажимы обозначаются в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1107-73. Обрабатываемые поверхности следует обводить сплошной линией толщиной равной (2S- 3S). Для них указываются получаемые после обработки размеры, предельные отклонения, обозначения шероховатости и т.д.

На эскизе, все размеры условно нумеруются арабскими цифрами. Номер размера обрабатываемой поверхности проставляют в кружке диаметром (6-8 мм) и соединяют с размерной линией. Нумерацию следует проводить в направлении движения часовой стрелки.

Таблицы, схемы и технологические требования следует размещать на свободном поле карты эскизов справа от изображения.

Допускается на одной карте эскизов выполнять несколько эскизов к нескольким операциям. В этом случае в соответствующей графе проставляются номера тех операций, для которых выполнены эскизы. Операции и переходы нумеруются арабскими цифрами в последовательности их выполнения.

При оформлении технологических карт и технологических инструкций необходимо соблюдать требования ГОСТ 3.1104-74. При рукописном способе заполнения документов цифры и буквы следует писать четко, черной тушью при высоте не менее 2,5 мм. Рекомендуется применять краткую форму наименования операций, например, «Токарная» вместо «Токарная операция». Допускается указывать характер обработки (предварительная, окончательная).

В содержании операции (перехода) должно быть включено:

• наименование метода обработки, выраженное глаголом в повелительной форме, например, «точить», «сверлить» и т.п.;

• наименование обрабатываемой поверхности (например, «цилиндр», «торец», «галтель», «отверстие» и др.);

• номера размеров, по которым выполняется переход, например, «проточить канавку 3,5» и т.п.

• указание о количестве одновременно обрабатываемых поверхностей (например, «сверлить 5 отверстий», «нагреть 6 заготовок» и т.п.).