Описание конструкции детали «Вал- шестерня»

Описание конструкции детали «Вал- шестерня»

Зубчатые колеса в форме вала (вал-шестерня) в большинстве случаев имеют центровые отверстия, которые используют в качестве технологических баз. Однако при малой жесткости деталей или при большой длине вала при нарезании зубьев в качестве технологической базы используют посадочные поверхности под подшипники.

Материал вала-шестерни определяется требованиями, предъявляемыми к детали, из условия надежности и долговечности. Он должен быть равномерным по структуре, не допускать прижогов при шлифовании и короблений при термической обработке. Кроме того, материал не должен быть чувствительным кпоявлению микротрещин и остаточных термических напряжений. Наиболее распространены в этом качестве стальные сплавы, стали или цветные сплавы.

Заготовки получают в основном штамповкой, иногда литьем. Зубчатые колеса, изготовленные из заготовок, полученных методами пластической деформации, являются более надежными в эксплуатации, так как имеют улучшенную структуру материала.

Точность зубчатых колес нормируют по ГОСТ 1643—81, согласно которому для цилиндрических зубчатых колес установлено 12 степеней точности. Так как зубчатые колеса в процессе работы взаимодействуют одно с другим, то к ним предъявляются требования по кинематической точности, по величине и расположению пятна контакта между сопрягаемыми зубчатыми колесами, по величине бокового зазора и др.

Материал детали – Сталь12ХН3А ГОСТ 4543-71 конструкционная легированная хромоникелевая. Применяется для изготовления валов, зубчатых колес, шпинделей, коленчатых и распределительных валов, стоек, колонн, рычагов, траверс и других деталей.

Химический состав стали показан в таблице 1, а ее механические свойства – в таблице 2.

Таблица 1 – Химический состав 12ХН3А ГОСТ4543-71 [22]

C, %	Mn, %	Si, %	Cr, %	Ni, %	Cu, %	P	S
% не более
0, 09-0, 16	0, 3-0, 6	0, 17-0, 37	0, 6-0, 9	2, 75-3, 15	До 0, 3	0, 035	0, 040

Таблица 2 – Механические свойства 12ХН3А ГОСТ4543-71[22]

s_т, МПа	s_в, МПа	d, %	y, %	KCU, Дж/см²	Твердость HB, не более
не менее

s_в - Предел кратковременной прочности, [МПа]

s_Т - Предел текучести, [МПа]

s_{0, 2} - Предел пропорциональности (допуск на остаточную деформацию - 0, 2%), [МПа]

d₅ - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

y - Относительное сужение, [ % ]

KCU - Ударная вязкость, [ кДж / м²]

HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

HV - Твердость по Виккерсу, [МПа]

HSh - Твердость по Шору, [МПа]

Проектирование специального станочного приспособления

Современные механосборочные цехи располагают большим парком приспособлений. Наиболее значительную их долю (80–90% общего парка приспособлений) составляют станочные приспособления, предназначенные для установки заготовок, а в ряде случаев и направления режущих инструментов при выполнении технологических операций механической обработки на металлорежущих станках.

В зависимости от типа станка станочные приспособления подразделяют на токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и др. С их помощью совместно с приспособлениями для базирования и закрепления режущих инструментов осуществляется наладка технологической системы " станок – приспособление – инструмент – деталь" (СПИД) для обеспечения оптимальных условий выполнения технологических операций.Применение станочных приспособлений позволяет:

• устранить разметку заготовок перед обработкой;

• повысить точность обработки;

• увеличить производительность труда на операции;

• снизить трудоемкость изготовления деталей;

• облегчить условия работы на операции и обеспечить ее безопасность;

• расширить технологические возможности оборудования;

• организовать многостаночное обслуживание;

• применить технически обоснованные нормы времени;

• сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Конструкции станочных приспособлений совершенствуются неразрывно с развитием технологии и методов организации производства, появлением принципиально новых видов технологического оборудования (станков с ЧПУ, многоцелевых станков), внедрением автоматических и переналаживаемых линий.

Одноместные приспособления заменяются многоместными; на фрезерных, шлифовальных, агрегатных станках широко применяют приспособления для непрерывной обработки; ручные зажимные устройства станочных приспособлений уступают место механизированным и автоматизированным.

При разработке технологического процесса механической обработки детали «Вал -шестерня» в условиях среднесерийного производства возникла необходимость проектирование зажимного приспособления для фрезерно-центровальной операции при одновременном фрезеровании и центровании торцов. В процессе работы сконструировано специальное приспособление на основе станочных тисков. Для зажима используется гидравлический привод, заготовка базируется на опорном ноже и зажимается призматическими губками.

Проектирование специального измерительного инструмента

Расчет исполнительных размеров контрольных калибров для калибров-скоб

Ø 40 d9()D_max=39.920 мм Dmin=39.858 мм

1) наибольшие предельные размеры гладких контрольных пробок для проходного калибра-скобы определяют по формуле для предельных калибров-скоб до 180 мм м 180 … 500 мм;

К - ПР = D_max- ∆ _в+ H_p/ 2, (23)

где Н_р– допуск на изготовление контрольного калибра для скобы, мкм.

2) исполнительные предельные размеры гладких контрольных пробок для непроходного калибра-скобы определяют по формулам;

до 180 мм

К – НЕ = D_min+ H_к/ 2; (24)

180 … 500 мм

К – НЕ = D_max+ α _к1+ H_p/ 2. (25)

3) Исполнительные размеры контрольных калибров для калибров-скоб гладкой контрольной пробки для контроля износа проходного калибра-скобы определяют по формулам:

до 180 мм

К – И = D_max+ у_в1+ H_p/ 2, (26)

180 … 50 мм

К – И = D_max+ у_в1– α _к1 + Н_р / 2. (27)

ПР_min=39.920-0.05- =39, 867мм

НЕ _max=39.858-0.003=39.855мм

_maxи.к=39, 920-0, 004=39, 916мм

_max К-ПР=39, 920-0, 05- =39, 869мм

_max К-НЕ=39, 858+0, 00125=39, 859мм

_max Кис=39, 920+0, 004+0, 00125=39, 905мм

При подсчете исполнительных размеров калибров (наибольших для отверстий и наименьших для валов) пользуются правилами округления:

· размеры рабочих калибров для изделий квалитетов 15 … 17 следует округлять до целого микрометра;

· размеры рабочих квалитетов для изделий квалитетов 6 … 14 и всех контрольных калибров следует округлять до величин, кратных 0, 5 мкм, при этом допуск сохраняется;

· размеры, оканчивающиеся на 0, 25 и 0, 75 мкм, следует округлять до величин, кратных 0, 5 мкм в сторону сокращения производственного допуска изделия.

ЭКОНОМИЧЕСКая часть

Определение потребного количества оборудования

Таблица 10 – Сводная ведомость стоимости оборудования до внедрения

Наименование оборудования	Количество принятого оборудования	Стоимость оборудования, руб.
единицы оборудования	общая, с учетом монтажа (20%)
Фрезерно-центровальный 2А931
Токарно-винторезный 16К20
Зубофрезерный полуавтомат 5К310
Круглошлифовальный 3Д4230
ИТОГО

Таблица 11 – Сводная ведомость стоимости оборудования после внедрения

Наименование оборудования	Количество принятого оборудования	Стоимость оборудования, руб.
единицы оборудования	общая, с учетом монтажа (20%)
Фрезерно-центровальный 2А931
Токарный с ЧПУ CTXalpha-300
Зубофрезерный полуавтомат 5К310
Круглошлифовальный 3Д4230
ИТОГО

* Общая стоимость с учетом транспортировки и монтажа определяется в зависимости от расстояния транспортировки и сложности монтажа и рассчитывается как произведение стоимости единицы оборудования на количество принятых единиц оборудования на коэффициент 1, 2.

Общая площадь, занимаемая оборудованием, в м², определяется по формуле

Sобщ = nобор × S, (28)

где nобор – количество оборудования, шт;

S – средняя площадь оборудования 15 м².

Общую площадь под оборудованием скорректировать на коэффициент 1, 2 с учетом переходов и подъездов к рабочим местам.

До внедрения организационно технических мероприятий:

Sобщ = 21 × 15× 1, 2 =378 м².

После внедрения организационно технических мероприятий:

Sобщ = 18 × 15× 1, 2 =198 м².

ОХРАНА ТРУДА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Меры пожарной безопасности

Пожарная безопасность предусматривает такое состояние объекта производства (цеха, участка), при котором полностью исключается возникновение пожара, а в случае его возникновения, предотвращается его воздействие на людей, и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожар на производстве может возникнуть по разным причинам:

· от случайной искры, попавшей на горючие материалы;

· от короткого замыкания токоведущих проводов;

· от самовозгорания отходов или горючих материалов при неправильном их хранении;

· от иного грубого нарушения правил пожарной безопасности.

Для предупреждения пожара необходимо строго соблюдать правила пожарной безопасности, Машиностроительное производство является пожароопасным по всей территории:

· в механических цехах существует опасность возгорания магниевой стружки и пыли;

· в сборочных цехах участки промывки деталей содержат горючие промывочные жидкости;

· в испытательных цехах имеется топливо и другие горюче-смазочные жидкости;

· скопление обтирочного промасленного материала способно к самовозгоранию в любом помещении.