Разработка технологического процесса изготовления "Вала" (стр. 1 из 11)
Введение
Машиностроение является одной из важнейших отраслей в промышленном комплексе нашей страны. Для народного хозяйства необходимо увеличение выпуска продукции машиностроения и повышение её качества. Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывном совершенствованием технологии их производства. Важно качественно, экономично и в заданные сроки с минимальными затратами живого и овеществлённого труда изготовить любую машину или деталь.
Развитие новых прогрессивных технологических процессов обработки способствует конструированию более современных машин и механизмов, и снижению их себестоимости. Актуальна задача повышения качества машин и, в первую очередь, их точности. В машиностроении точность имеет особо важное значение для повышения эксплуатационного качества машин. Обеспечение заданной точности при наименьших затратах – основная задача при разработке технологических процессов.
Основные задачи в области машиностроения и перспективы её развития:
приближение формы заготовки к форме готового изделия за счёт применения методов пластической деформации, порошковой металлургии, специального профильного проката и других прогрессивных видов заготовок;
автоматизация технологических процессов за счет применения автоматических загрузочных устройств, манипуляторов, промышленных роботов, автоматических линий, станков с ЧПУ;
концентрация переходов и операций, применение специальных и специализированных станков;
применение групповой технологии и высокоэффективной оснастки;
использование эффективных смазочно-охлаждающих жидкостей с подводом их в зону резания;
разработка и внедрение высокопроизводительных конструкций режущего инструмента из твёрдых сплавов, минералокерамики, синтетических сверхтвёрдых материалов, быстрорежущих сталей повышенной и высокой производительности;
широкое использование электрофизических и электрохимических методов обработки, нанесение износоустойчивых покрытий.
В курсовом проекте согласно заданию предусматривается разработка технологического процесса изготовления «Вала», который является одной из важнейших деталей механизма для передачи вращения при заданном передаточном отношении.
1. Общетехническая часть
1.1 Служебное назначение изделия. Анализ конструкции и технических требований
Вал относится к классу валов. Вал предназначен для передачи вращения при заданном передаточном отношении.
На поверхности 3 имеется шпоночная канавка под призматическую шпонку для крепления сопрягаемой детали. В торце 1 имеется резьбовое отверстие М8–7Н для крепления детали предотвращающее осевое смещения детали с поверхности 3. На поверхности 15 расположены прямобочные шлицы, предназначенные для крепления сопрягаемой детали. Канавки 5, 9, 14 – являются технологическими и служат для выхода режущего инструмента. Канавка 17 предназначена для установки стопорного кольца.
Таблица 1.1 Технические требования
| № п\п | Наименование поверхности, номинальное значение, мм | Назначение поверхности | Точность | Шероховатость Ra, мкм |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1,19 | Торцевая L=290 мм  | Вспомогательная конструкторская база | 12 | 10 |
| 2, 6, 10, 12, 18 | Фаска 1Ч45є | Свободная | 12 | 10 |
| 3 | Наружная цилиндрическая Ш 25 мм | Вспомогательная конструкторская база | 6 | 0,63 |
| 22 | Шпоночный паз 40х8х4 | 8 | 5 | |
| 4 | Торцевая L=50 мм | Вспомогательная конструкторская база | 12 | 10 |
| 5 | Наружная цилиндрическая Ш 24,5 мм | Свободная | 12 | 10 |
| 7 | Наружная цилиндрическая Ш 30 мм | Основная конструкторская база | 6 | 0,63 |
| 8 | Торцевая L=53 мм | Вспомогательная | 12 | 10 |
| 9,14 | Наружная цилиндрическая Ш 29,5 мм | Свободная | 12 | 10 |
| 11 | Наружная цилиндрическая Ш 40 мм | Свободная | 12 | 10 |
| 13 | Торцевая L=81 мм | Вспомогательная конструкторская база | 12 | 2,5 |
| 15 | Наружная цилиндрическая Ш 30 мм | Основная конструкторская база | 6 | 0,63 |
| Шлицы прямобочные | Вспомогательная конструкторская база | 11 | 2,5 | |
| 16 | Торцевая L=87 мм | Свободная | 12 | 10 |
| 17 | Наружная цилиндрическая Ш 28,5 мм | Свободная | 12 | 10 |
| 20 | Фаска 1,6Ч45є | Свободная | 12 | 10 |
| 21 | Внутренняя цилиндрическая М8 на L=18 мм | Вспомогательная конструкторская база | 7Н | 10 |
1.2 Анализ технологичности детали
Вал относится к деталям типа «вал».
Вал изготовлена из стали 45 (ГОСТ 1050–88), которая сравнительно хорошо обрабатывается резанием.
С точки зрения рационального выбора заготовки вал-шестерня относится к достаточно технологичным деталям. В качестве заготовки можно использовать прокат как наиболее дешёвый вид заготовки.
Геометрическая форма детали состоит из поверхностей, которые образованны вращением образующих относительно оси и торцов.
Поверхности открыты для подвода и перемещения режущего инструмента. Конфигурация детали не позволяет выполнить её полную обработку за один установ. Поэтому маршрут обработки будет складываться из ряда последовательных операций и переходов.
Конфигурация детали обеспечивает нормальный вход и выход инструмента.
Конструкция вала позволяет использовать типовые этапы обработки для большинства поверхностей.
Показатели точности и шероховатости находятся в экономических пределах: 6 квалитет точности и шероховатость Rа 0,63 мкм.
Возможна реализация принципа постоянства баз на основных операциях. Выбранные базы обеспечивают простое, удобное и надежное закрепление. Это позволяет применять сравнительно простые и дешевые приспособления.
Деталь обрабатывается в центрах и имеет достаточную жесткость, т.к. l/d < 10 (294/42 < 10).
Конструкция детали обеспечивает безударную обработку.
На основных операциях возможность применения стандартного режущего и мерительного инструментов и оснастки (резец проходной, резец контурный, резец канавочный, фреза червячная, фреза шпоночная, сверло центровочное, фреза торцевая, центра, линейка, штангенциркуль).
Конструктивные элементы не вызывают деформацию инструмента на входе и выходе.
В результате вышеизложенного деталь технологична.
1.3 Материал, его состав и его свойства. Режимы термообработки
Вал изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050–88. Сталь 45 относится к группе углеродистых качественных конструкционных сталей. Это улучшаемая сталь с нормальным содержанием марганца. [1.17]
Таблица 1.2 Химический состав стали
| Группа | Марка стали | С, % | Si, % | Mn, % | S, % | P, % | Cr, % | Ni, % |
| Не более | ||||||||
| М 2 | 45 | 0,42–0,50 | 0,17–0,37 | 0,50–0,80 | 0,045 | 0,04 | 0,3 | 0,3 |
Таблица 1.3 Физико-механические свойства стали
| Плотность с, кг/см3 | Предел прочности увр, МПа | Предел текучести ут, МПа | Относительное удлинение д, % | Абсолютное удлинение  , % | Твёрдость | ан, кг/см2 |
| 0,00785 | 610 | 360 | 16 | 40 | 111…217 НВ | 5 |
Таблица 1.4 Виды и режимы термообработки
| Марка стали | Отжиг | Закалка | Отпуск | ||
Температура нагрева,  | Температура нагрева, | Среда охлаждения | Температура нагрева, | Твёрдость HRCэ | |
| Сталь 45 | 680 | 810…840 | Вода | 500…600 | 31…27 |
1.4 Определение массы изделия
Масса изделия определяется расчетным путем и корректируется по чертежу. Для этого конструкцию детали разбивают на простые геометрические фигуры и определяют их объём по формуле: [1.24]
для цилиндра:
. (1.1)Затем путём алгебраического сложения определяется общий объём. Масса детали вычисляется по формуле:
. (1.2)Определяем объём детали:
см3. 
см3. 
см3. 
см3.Определяем общий объём изделия.
(1.3) 
(1.4)Определяем массу детали:
кг. 
Рис. 1.2 Объем детали
1.5 Определение типа производства и партии запуска
Для предварительного определения типа производства используем заданный объём выпуска изделия и его массу.