МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
РАЗДЕЛОВ ПРОЕКТА
Введение
Во введении излагаются общие положения о состоянии, перспективах и основных направлениях развития машиностроения вообще, а также отрасли, к которой относится заданная деталь в свете введения международных стандартов качества продукции. Необходимо указать объект проектирования, поставить задачи проектирования и указать пути их решения и ожидаемые результаты.
Технологическая часть
Анализ исходных данных для разработки
технологического процесса
На данном этапе разработки технологического процесса решаются следующие задачи:
1) предварительное ознакомление с назначением и конструкцией детали и требованиями к её изготовлению и эксплуатации;
2) составление перечня дополнительной справочной информации, необходимой для разработки технологического процесса;
3) подбор справочной информации.
При ознакомлении с конструкцией детали по её рабочему чертежу проверяются достаточность изображений (видов, разрезов, сечений), правильность простановки размеров, требований точности и шероховатости поверхностей, другие технические требования, предъявляемые к детали.
Нередко конструкторы завышают требования к точности и шероховатости поверхностей, что приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса изготовления детали. В других случаях, наоборот, для высоких квалитетов точности размеров поверхностей назначаются низкие параметры шероховатости этих поверхностей, не обеспечивающие получение требуемых посадок. В таких случаях технолог должен предложить соответствующие коррективы и на основе консультаций с конструктором найти правильные решения.
При анализе заданной детали необходимо определить, в какую сборочную единицу она входит и какие функции в ней выполняет. Для этого необходимо изучить сборочный чертеж изделия.
Следует охарактеризовать общую конструкцию детали, форму всех ее элементов и поверхностей и установить функциональную роль каждого элемента и поверхности. При этом следует иметь в виду, что с конструкторской точки зрения различаются исполнительные поверхности, основные и вспомогательные базы и свободные поверхности.
К исполнительным поверхностям, например, относятся рабочие поверх-ности зубьев зубчатых колес, поверхности резьбы в винтовых передачах и т.д. К ним, как правило, предъявляются жесткие требования по точности исполнения, шероховатости поверхности, свойствам поверхностного слоя.
Базы по своему назначению делятся на конструкторские, технологические и измерительные. Конструкторские базы детали, согласно ГОСТ 21495-76, подразделяются на основные и вспомогательные. Основные базы определяют положение данной детали в сборочной единице, вспомогательные - положение сопрягаемых с данной деталью других деталей. Между основными и вспомогательными базами одной детали существуют размерные связи в виде линейных и угловых размеров, определяющие их взаимное расположение.
Свободные поверхности детали не выполняют никаких функций (служат для завершения формы детали) и в некоторых случаях не обрабатываются. Каждой поверхности присваивается свой номер, например отверстие 1 или плоскость 2.
При выявлении условий работы детали необходимо дать общую характеристику среды, в которой работает деталь, выявить лимитирующие с точки зрения долговечности поверхности.
На основании проведенного анализа необходимо определить, какие параметры качества должны быть обеспечены в процессе изготовления детали для достижения требуемого ресурса ее работы. К таким параметрам относятся: характеристики размерной и геометрической точности, качества поверхностей (шероховатость, твердость, остаточные напряжения), физико-механические свойства материала детали.
В данном разделе также приводятся сведения о материале детали (химический состав, механические свойства) и делается заключение о том, в какой мере материал удовлетворяет служебному назначению детали, или о целесообразности его замены. Химический состав и физико-механические свойства материала следует представлять в отдельных таблицах.
Пример представления в таблицах состава и свойств материала детали. Корпус, предназначенный для установки в нем подшипника качения, изготовлен из серого чугуна марки СЧ 15 ГОСТ 1412-89; твердость - НВ 130-241.
Химический состав чугуна СЧ15
| Массовая доля элементов, % | ||||
| Углерод | Кремний | Марганец | Фосфор Сера | |
| Не более | ||||
| СЧ15 | 3,5 - 3,7 | 2,0 - 2,4 | 0,5 - 0,8 | 0,2 0,15 |
Физические свойства чугуна СЧ15
| Марка чугуна | Плотность кг/м3 | Линейная усадка, % | Модуль упругости при растяжении, Ех102 Н/мм2 | Удельная теплоемкость G, Дж(кгхК) | Коэффициент линейного расширения a, 1/°С | Теплопро-водность при 20°С, 1, Вт(мхК) |
| СЧ15 | 7,0 x 103 | 1,1 | От 700 до 1100 | 9,0 x 10 -6 |
Механические свойства для отливок из серого чугуна
| Марка чугуна (ГОСТ 1412-89) | Временное сопротивление σ в | Предел прочности | Предел выносливости | ||||
| При изгибе при изгибе СТШ | при сжатии | при кручении | при изгибе | при кручении | |||
| Н / мм 2 | |||||||
| СЧ15 | |||||||
Пример анализа условий работы и требований, предъявляемых к материалу детали.
Объект анализа - наружное кольцо 409 АК.01 шарикового однорядного подшипника. В наиболее распространённых конструкциях подшипниковых узлов вращается внутреннее кольцо подшипника, сопряжённое с валом, как правило, по посадке с натягом. Наружное кольцо, смонтированное в корпусе, под действием трения качения шариков о поверхность дорожки кольца очень медленно проворачивается в корпусе, «подставляя» под нагрузку новые участки дорожки качения.
Наружное кольцо подшипника имеет в качестве исполнительной поверхности сферическую дорожку качения. Эта же поверхность является вспомогательной конструкторской базой, так как на неё опираются шарики. Основными конструкторскими базами являются наружная цилиндрическая поверхность и одна из торцевых поверхностей, так как они определяют положение подшипника в корпусе. Остальные поверхности - свободные.
Дорожка качения работает при больших контактных напряжениях вследствие точечного контакта шариков и является лимитирующей с точки зрения долговечности кольца. Поверхность дорожки качения в зависимости от условий эксплуатации может подвергаться различным видам разрушения. Вследствие попадания в рабочую зону подшипника абразивных материалов в виде пыли может наблюдаться абразивный износ. Из-за некачественной смазки или попадания влаги может возникать коррозия рабочей поверхности. Вследствие высоких циклических напряжений растяжения и сжатия в поверхностных слоях может происходить усталостное разрушение в виде выкрашивания рабочей поверхности.
Таким образом основными задачами при обработке кольца являются: обеспечение размерной точности, высокой твёрдости и усталостной износостойкости дорожки качения. С этой целью необходимо проведение термообработки до твёрдости не ниже HRCэ 60 и в качестве финишной обработки - полирование с целью создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия.
В связи с неблагоприятным воздействием на кольцо силовых и других факторов к материалу предъявляются следующие требования:
- высокий предел упругости;
- высокий предел усталости;
- пониженная хрупкость;
- однородность структуры и физических свойств.
Подшипниковая сталь ШХ15 удовлетворяет этим требованиям.