Разработка технологичного процесса изготовления вала ступенчатого (стр. 1 из 5)
1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1 Анализ служебного назначения детали
Вал ступенчатый предназначен для передачи крутящего момента с шестерни на колесо посредством шпонки. Данный вал работает в редукторе крана для привода лебедки.
Нагрузки – неравномерные.
Условия смазки - удовлетворительные.
Условия работы – полевые.
1.2 Физико-механические характеристики материала
Деталь изготовлена из стали 45 по ГОСТ 1050-74 и обладает следующими характеристиками
Химический состав:
| Марка стали | С | Si | Mn | Cr | Ni |
| Содержание элементов в % | |||||
| 45 | 0,42-0,50 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | ≤0,25 | ≤0,25 |
Такая сталь обладает следующими механическими свойствами:
- временное сопротивление при растяжении увр=598 МПа,
- предел текучести ут=363 МПа,
- относительное удлинение д=16 %,
- ударная вязкость ан=49 Дж/м2,
- среднее значение плотности:
- дельная теплопроводность: 680 Вт/(
)- коэффициент линейного расширения б=11,649*106 1/Сє
Сталь 45 среднеуглеродистая сталь конструкционная сталь, подвергаемая закалке и последующему высокотемпературному отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки. Такие стали обладают небольшой прокаливаемостью (до 10 мм), поэтому механические свойства с увеличением сечения изделия понижаются. Для вала требуется более высокая поверхностная твердость, следовательно, после закалки его подвергают отпуску.
1.3 Классификация поверхностей детали
| Вид поверхности | № поверхности |
| Исполнительные поверхности | 14, 16 |
| Основные конструкторские базы | 2, 8, 12 |
| Вспомогательные конструкторские базы | 3, 5, 6, 9, 13, 14, 16 |
| Свободные поверхности | 1, 4, 7, 10, 11, 15, 17 |
1.4 Анализ технологичности детали
| №поверхности | Вид поверхности | JТ | Ra, мкм | ТТТехническиеусловия |
| 1 | Плоская | h  | 12,5 | |
| 2 | Плоская | h7 | 1,25 | |
| 3 | Плоская | h8 | 2,5 | |
| 4 | Плоская | h | 12,5 | |
| 5 | Плоская | h7 | 1,25 | |
| 6 | Плоская | h8 | 2,5 | |
| 7 | Плоская | h | 12,5 | |
| 8 | Цилиндрическая | k6 | 0,63 | |
| 9 | Цилиндрическая | n7 | 1,25 | |
| 10 | Цилиндрическая | h | 12,5 | |
| 11 | Цилиндрическая | h | 12,5 | |
| 12 | Цилиндрическая | k6 | 0,63 | |
| 13 | Цилиндрическая | n7 | 1,25 | |
| 14 | Плоская | N9 | 3,2 | |
| 15, 17 | Плоская | h | 6,3 | |
| 16 | Плоская | N9 | 3,2 |
1.4.1Качественная оценка технологичности
а) Показатель технологичности заготовки.
Коэффициент обрабатываемости материала резанием Коб=1
б) Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку.
в) Габаритные размеры детали и ее использование позволяет использовать рациональные методы получения заготовки, такие как: прокат, штамповка, литье.
г) С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно.
д) Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.
е) Данная сталь способна легко подвергается ТО.
1.4.2 Показатели технологичности конструкции детали в целом
1. Материал не является дефицитным, стоимость приемлема.
2. Конфигурация детали простая.
а) Конструкционные элементы детали универсальны
б) Размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости.
в) Конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления.
г) Возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется:
д) С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно. Невозможна обработка на проход.
е) Конструкция обеспечивает высокую жесткость детали.
ж) Технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.
1.4.3 Показатели технологичности базирования и закрепления
а) Заготовка устанавливается удобно для обработки
б) Во время механической обработки единство баз соблюдается.
1.4.4 Количественная оценка технологичности
а) Коэффициент точности обработки
КТО=1-
,где
-cредний квалитет поверхностей детали. 
,где ni – количество поверхностей с i квалитетом;
JTi – квалитет.
А=
.КТО=1-
= 0,901 .б) Коэффициент средней шероховатости поверхности детали
КТШ=1-
, 
= 
, 
=5,456.КТШ=1-
=0,817.2. ВЫБОР ТИПА ПРОИЗВОДСТВА И ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ
2.1 Рассчитаем массу данной детали
q=
, 
V=789700 мм3
m=789700·7814·10-9=6,170 кг.
2.2 Анализ исходных данных
- масса данной детали составляет 6,170 кг.;
- объем выпуска изделий 1100 дет/год;
- режим работы предприятия изготовителя – двухсменный;
- тип производства – среднесерийный.
Основные характеристики типа производства
- объем выпуска изделий - средний;
- номенклатура – средняя;
- оборудование – универсальное;
- оснастка – универсальная, специализированная;
- степень механизации и автоматизации – средняя;
- квалификация рабочих – средняя;
- форма организации технологического процесса – групповая переменно-поточная;
- расстановка оборудования – по типам станков, предметно-замкнутые участки;
- виды технологических процессов – единичные, типовые, групповые, операционные;
- коэффициент закрепления операции
10<KЗ<20 (на одном рабочем месте)
Объем партий, запуск деталей
а – периодичность запуска деталей
254- число ходов
- метод определения операционных размеров – расчетно-аналитический;
- метод обеспечения точности – оборудование, настроенное по пробным деталям.
3. ВЫБОР МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ И ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
3.1 Получение заготовки литьем в оболочковые формы
1) Исходя из требований ГОСТ 26.645-85, назначаем припуски и допуски на размеры детали и сводим эти данные в таблицу 1.
В зависимости от выбранного метода принимаем:
- класс точности размеров и масс – 10
- ряд припусков – 4.
Припуски на размеры даны на сторону. Класс точности размеров, масс и ряд припусков выбираем по таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].
Таблица №1
| Размеры,мм | Допуски, мм | Припуски,мм | Расчет размеров заготовки, мм | Окончательн. размеры, мм |
| Ш55 | ±2,4 | 3,8 | Ш55+(2.3,8)±2,4= Ш62,6±2,4 | Ш63±2,4 |
| Ш65 | ±2,8 | 4,2 | Ш65+(2.4,2)±2,8= Ш73,4±2,8 | Ш73±2,8 |
| Ш75 | ±2,8 | 4,2 | Ш75+(2.4,2)±2,8= Ш83,4±2,8 | Ш83±2,8 |
| 15 | ±1,8 | 3,4 | 15+(2.3,4)±1,8= 21,8±1,8 | 22±1,8 |
| 70 | ±2,8 | 4,2 | 70+4,2±2,8= 74,2±2,8 | 74±2,8 |
| 275 | ± 4 | 5 | 275+2.5±4=285±4 | 285±4 |
2) Литейные уклоны назначаем согласно ГОСТ 26.645-8, исходя из конструктивных особенностей заготовки. Согласно рекомендации, для упрощения изготовления литейной модели принимаем их одинаковыми и величиной 3°.
3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=3 мм.
Литейные радиусы закруглений внутренних углов определяем по формуле R=0,4∙h.
R1= R2= R3=0,4∙10 мм=4 мм
4) Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:
где m – масса детали, кг;
M – масса заготовки, кг.
Рассчитаем массу заготовки:
, кг