3.2 Аналіз технологічності конструкції деталі

Аналізуючи конструкцію деталі бачимо що:

- спрощення конструкції не доцільно – деталь не зможе виконувати своє призначенні і якщо замінити на складальну або зварювальну, бо це знизить її механічні властивості;

- у конструкції деталі передбачені зручні і надійні поверхні, по яким вона базується, для установки заготівель у процесі їхньої обробки, мається можливість зручно і надійно закріпити заготівлю на верстаті;.

- деталь має достатню твердість, що зменшує її деформацію від сил різання і закріплення, дозволяє збільшувати режими різання і одночасно застосувати кілька ріжучих інструментів шляхом скорочення переходів обробки;

- у конструкції деталі передбачена можливість зручного підведення інструмента, що ріже, до оброблюваної поверхні;

- для обробки на прохід у деталі мається можливість для виходу інструмента, що ріже, також забезпечується вихід інструмента при обробці більшості поверхонь.

- постановка розмірів на кресленні деталі забезпечує можливість її обробки при дотриманні принципів сполучення і сталості баз;

- постановка розмірів на деталі забезпечує зручність вимірів усіх її розмірів

- конструкція деталі забезпечує можливість застосування простих контрольно-вимірювальних інструментів і пристосувань;

- постановка розмірів на кресленні деталі ув'язана з послідовністю обробки;

- конструктивні елементи деталі уніфіковані по кожному з застосовуваних видів (різьба, пази, конуса, галтелі, фаски, отвору і ін.);

- конструкція деталі дозволяє її обробити з найменшою кількістю перестановок на верстаті;

- квалітети, параметри шорсткості, допуски на форму і розташування оброблюваних поверхонь відповідають їх службовому призначенню і є досяжними при застосуванні верстатів нормальної точності і дотриманні принципів сполучення баз;

- заготовку можна одержати штампуванням на пресах

-. високопродуктивні методи обробки можна застосувати при обробці зовнішніх поверхонь різцями;

- важкодоступні для обробки поверхні відсутні;

- форма і розміри поперечної канавки вала дозволяють виконувати її обробку з поперечного супорта токарного напівавтомата.

Нетехнологічними елементами вала е два закритих шпонкових паза які неможливо замінити на відкриті, не дозволяє службове призначення конструкції деталі.

Розрахуємо жорсткість вала j, мм

, (3.3)

де L = 272 – загальна довжина вала, мм;

d_ср – середній діаметр вала, мм.

d_ср = , (3.4)

де d₁,d₂,…,dі – діаметри 1-ого,2-ого, … , і-ого ступеню вала, мм;

L₁,L₂,...,Li - довжина 1-ого,2-ого, ... , i-ого ступеню вала, мм.

d_cр = = 45,28 мм,

j = .

При j <10 жорсткість вала достатня і допускає одночасну багаторізцеву обробку на токарних автоматах і напівавтоматах.

З огляду на проведений аналіз деталі висновок – деталь «Вал» технологічна.

3.3 Вибір виду і методу отримання заготовки. Економічне обґрунтування вибору заготовки

Враховуючи складності із матеріалами машинобудівні підприємства намагаються широко застосовувати матеріалозберігаючі технології у виробництві. Це дозволяє значно зменшити відходи матеріалів у стружку, підвищити коефіцієнт використання матеріалу.

На вибір методу отримання заготівлі суттєво впливають: тип виробництва; конструкція; розміри і матеріал деталі; наявність необхідного заготівельного обладнання; вартість отримання заготівель чи тім іншім способом та інше.

Враховуючи ці фактори для виготовлення заготовки вала в курсовому проекті пропонуємо два методи отримання заготовки:

1. Прокат круглий;

2. Штампування на кривошипному пресі у відкритих штампах.

Отримання заготовки з прокату - найбільш дешевий спосіб, що широко застосовується на виробництві. Але заготовка має великі припуски на механічну обробку поверхонь 40, 45 що збільшує трудомісткість виготовлення деталі та підвищує її собівартість. Форма заготовки не наближається до форми деталі, низький коефіцієнт використання матеріалу.

Одержання кованок на кривошипному пресі забезпечує мінімальні припуски на механічну обробку, достатньо високий коефіцієнт використання матеріалу, підвищується продуктивність праці, зменшуються витрати на механічну обробку і вартість деталі. Форма заготовки наближається до форми деталі. Отримання кованок на кривошипному пресі є високопродуктивним процесом, однак при цьому збільшується вартість заготовки у зв'язку із виготовленням штампа.

Для залишкового вибору способу отримання заготівлі визначаємо загальні припуски, розраховуємо масу і вартість заготовок.

Розрахунок заготовки з прокату

Згідно з квалітетами та параметрами шорсткості поверхонь визначаємо припуски. За основу розрахунку проміжних припусків приймаємо найбільший діаметр деталі Ø60.

Визначаємо припуски на обробку з зовнішньої поверхні /4/с.26:

- припуск на чорнове обточування 2Zо = 5 мм;

- припуск на довжину прутка 2Zо = 2,5 мм.

Визначаємо зовнішній діаметр з прокату Dзаг, мм:

D_заг = Dдет + 2Zо; (3.5)

D_заг = 60 + 5 = 65.

Визначаємо загальну довжину заготовки Lзаг, мм:

L_заг = L_дет + 2Z_о; (3.6)

L_заг = 272 + 5 = 277.

По розрахунковим даним заготовки обираємо необхідний розмір прокату звичайної точності. Точність прокату призначаємо, виходячи зі службового призначення деталі по ГОСТ 2590.

Приймаємо стандартний діаметр прутка 70 мм.

При зовнішньому діаметрі прутка 70 мм і довжині 272 мм, маса заготовки m_заг = 5,47 кг.

Розрахунок кованки.

Знаходимо вихідні дані для розрахунку припусків по ГОСТ 7505.

Група сталі по таблиці 1 - М2

Основним при визначенні групи сталі є середня масова доля вуглецю та легуючих елементів. Для сталі 45 масова частка вуглецю складає 0,41…0,49%.

Клас точності кованки, в залежності від методу її отримання визначається по додатку 1, таблиця 19.

Клас точності в закритих штампах – Т2.

Попередню масу кованки визначаємо за формулою:

m_к = m_д · К_р , (3.7)

де Кр =1,5 – розрахунковий коефіцієнт, що визначається по додатку 3, таблиця 20;

m_д = 3,43 – маса деталі (за креслеником деталі), кг.

mк = 3,43·1,5 = 5,15 кг.

Ступінь складності кованки визначаємо в залежності від відношення:

, (3.8)

де Mф = 5,47 – маса фігури, в котру вписується деталь.

Оскільки С більше 0,63, то ступінь складності С1.

Вихідний індекс кованки по таблиці 2:

ИН=9.

По таблиці 3 знаходимо основний припуск на сторону.

По таблицям 4 та 5 знаходимо додаткові припуски (зміщення по поверхні роз’єму штампів та припуск на зігнутість та відхилення від прямолінійності та площинності).

По таблиці 8 знаходимо допуски і допустимі відхилення кованки.

Таблиця 3.2 - Припуски на заготовку

Найменування поверхні	Деталь		Заготовка
	Розмір, мм.	Шорсткість Ra, мкм	Припуск, мм	Допустимі відхилення, мм	Розмір, мм
1	2	3	4	5	6
Штампування на КГШП у закритих (безоблойних) штампах
Зовнішня циліндр-рична поверхня	Ø60h14	12,5	2(1,7+0,3+0,3)=4,6	+1,4 -0,8	Ø64,6
Зовнішня циліндр-рична поверхня	Ø45k6	1,25	2(1,7+0,3+0,3)=4,6	+1,4 -0,8	Ø49,6
Зовнішня циліндр-рична поверхня	Ø50h8	2,5	2(1,7+0,3+0,3)=4,6	+1,4 -0,8	Ø54,6
Зовнішня циліндр-рична поверхня	Ø40h9	2,5	2(1,7+0,3+0,3)=4,6	+1,4 -0,8	Ø44,6
Торці	272±0,5	12,5	2(1,7+0,3+0,3)=4,6	+1,3 -0,7	276,6

Продовження таблиці 3.2

1	2	3	4	5	6
Торці	16h14	2,5	2(1,9+0,3+0,3)=5	+1,4 -0,8	21
Розмір	52h14	12,5	1,7+0,3+0,3 =2,3	+0,5 -1,1	54,3
Розмір	146h14	6,3	1,7+0,3+0,3 =2,3	+1,3 -0,7	148,3

Визначаємо масу заготовок рисунок 3.1 за допомогою побудови 3D моделей у програмі "АСКОН КОМПАС-ЗD V10 ".

На рисунку 3.1 зображено ескіз заготовки - пруток.

Визначаємо масу заготовки:

Густина ρ_o = 0,007820 г/мм³;

Маса m = 54701,15766 г;

Площа S = 139863,708389 мм²;

Об’єм V = 69928,712174 мм³;

Центр мас Xc = 138,500000 мм;

Yc = 0,000000 мм;

Zc = 0,000000 мм.

Рисунок 3.1 – Пруток

m = 54701,15766 г

Приймаємо масу заготовки – пруток:

m_від = 5,47 кг

На рисунку 3.2 зображено ескіз заготовки штампування на КГШП у закритих (безоблойних) штампах. Визначаємо масу заготовки:

Приймаємо масу заготовки – штампування на КГШП у закритих (безоблойних) штампах

m_зак = 4,29 кг.

Г устина ρ_o = 0,007820 г/мм³;

Маса m =42901,235901 г;

Площа S = 100521,944131 мм²;

Об’єм V = 50258,697943 мм³;

Центр мас Xc = 125,992849 мм;

Yc = 0,000000 мм;

Zc = 0,000000 мм.

Рисунок 3.2 – Кованка на КГШП у закритих (безоблойних) штампах

К_вм = , (3.9)

де К_вм – коефіцієнт використання матеріалу;

m_д – маса деталі за креслеником , кг;

m_зв – маса заготовки з урахуванням витрат, кг.

m_зв = m_з , (3.10)

де m_з – «чиста» маса заготовки, кг;

П_в- процент технологічних витрат;

П_в1 = 10% для прутка;

П_в1 = 7% для кованки, отриманої безоблойною штамповкою.

Тоді:

- маса прутка з урахуванням технологічних витрат:

m_зв1 = 5,47 = 6,02 кг;

- маса кованки, отриманої безоблойною штамповкою з урахуванням технологічних витрат

m_зв2 = 4,29 = 4,59 кг.

Коефіцієнт використання матеріалу на пруток:

К_{вм 1} = = 0,71.

Коефіцієнт використання матеріалу на заготовку, отриманої безоблойною штамповкою:

К_{вм 2} = = 0,75.

Вартість заготовки з урахуванням витрат, грн:

Вз = m_зв · · ( m_зв - m_д), (3.11)

де Ц_м— ціна матеріалу (штампованого), грн/т.;

Ц_в — ціна відходів, грн/т.

Ціну матеріалів та відходів можна прийняти за даними /1/, с.89:

Ц_{м 1} = 20000 грн/т.;

Ц_{м 2} = 21800 грн/т.;

Ц_в = 800 грн/т.

В_п = 6,02 · (6,02 –3,43) = 119,1 грн.,

В_шт = 4,59 (4,59-3,43) = 118,4 грн.

Економічний ефект від заміни одного способу отримання заготовки іншим:

На одну деталь, грн:

е = В_п — В_шт , (3.12)

е =119,1 – 118,4 = 0,716 грн.

На програму, грн:

Е = е N_зап , (3.13)

Е = 0,716 ^. 24200 = 17327 грн.

Кількість заготовок, що можна 6уде виготовити із зекономленого матеріалу:

n = N_зап , (3.14)

n = 24200 = 7359 шт.

Остаточно приймаємо заготовку, отриману безоблойною штамповкою, тому що собівартість отримання заготовки менша на 0,716 грн. на одну деталь, а коефіцієнт використання матеріалу вище.

Згідно розрахунків припусків проектуємо заготовку.

На рисунку 3.2 зображено заготовку для деталі «Вал»

ХПТК. 713412.011.

3.4 Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі

Деталь відноситься до класу «тіла обертання» типу «вал», для розробки її технологічного процесу можна застосовувати типовий техпроцес обробки валів. До валу подаються вимоги:

- зовнішня циліндрична поверхня Ø45k6, 6 квалітет; поле допуску k6;система отвору має шорсткість Ra1,25;

- допустимі відхилення поверхні Ø45k6:

відхилення поверхні А:

О

0,095

- некруглість не більше 0,0095 мм;



0,095

- нециліндричність не більше 0,0095 мм;

- на поверхні вала не допускається тріщини та розшарування металу.

3.4.1 Вибір і обґрунтування технологічних баз

Від правильного вибору баз у значній мірі залежать: точність розмірів і взаємного розташування поверхонь деталі; ступінь складності верстатних пристосувань і різальних інструментів, продуктивність і собівартість обробки.

При обробці деталі на більшості операції вона повинна бути позбавлена 5 ступенів вільності. Теоретична схема базування зображена на рисунку 3.3.

1,2,3,4 – подвійна направляюча база(позбавляє 4 ступенів вільності);

5 – опорна базова поверхня (позбавляє 1 ступені вільності).

Рисунок 3.3 – Теоретична схема базування деталі.

Для розробки технологічного маршруту вибираємо технологічні бази деталі. За чорнові технологічні бази вала приймаємо зовнішні циліндричні поверхні заготовки Ø49,6 і лівий торець (рисунок 3.4). Встановлюючи деталь на ці поверхні можна обробити чистові технологічні бази. Зовнішні поверхні вала мають достатні розміри для надійної установки і закріплення деталі в пристосуванні, невеликий припуск на механічну обробку. Обрані бази мають чисту поверхню, достатню точність форми.

Рисунок 3.4 - Схема установки деталі на чорнові бази

За чистові бази вала приймаємо його центрові отвори і один з торців (рисунок 3.5). Встановлюючи вал на ці поверхні можна виконати обробку його зовнішніх поверхонь обточуванням і шліфуванням. Достатньо висока точність центрових отворів забезпечує погрішність базування Σб =0 на токарних і шліфувальних операціях.

Для обробки шпонкових пазів необхідні чисті технологічні бази - поверхні Ø45k6 і Ø40h9 та торець вала.

При установці деталі на різних операціях на чистові технологічні бази виконується принцип постійності баз і сполучення баз.

Обрані бази не допускають деформації деталі під дією сил різання і сил затиску.

Рисунок 3.5 – Схема установки деталі на чистові бази