Проектирование детали приводного вала

1. Анализ исходных  данных

Тип производства - мелкосерийный.

 Кроме мелкосерийного типа производства бывает такие типы как:

- массовое производство;

- крупносерийное производство;

- среднесерийное производство;

- серийное производство;

Мелкосерийный тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска.   

Используется универсальное и специализированное и частично специальное оборудование. Широко применяются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, а также гибкие автоматизированные системы на основе станков с ЧПУ, связанных транспортирующими устройствами, управляемыми от ЭВМ. Оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха, по предметно-замкнутым участкам. В качестве исходных заготовок используется горячий и холодный прокат, литье в землю и под давлением, точное литье, поковки и точные штамповки. Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных проходов с частичным применением разметки для сложных корпусных деталей. 
        Квалификация рабочих выше, чем в массовом производстве, но ниже чем в единичном. Наряду с рабочими универсальщиками и наладчиками, работающими на сложном универсальном оборудовании, используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках.

Применяемый режущий инструмент - универсальный и специальный. Измерительный инструмент - калибры, специальный измерительный инструмент.В мелкосерийном производстве технологический процесс преимущественно дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за отдельными определенными станками. Станки применяются универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегаты. Мелкосерийное производство значительно экономичнее, чем единичное производство, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себестоимости продукции.

 

Фактор	Мелкосерийное производство
Номенклатура	Ограничена сериями
Повторяемость выпуска	Периодически повторяется
Применяемое оборудование	Универсальное, частично специальное
Расположение оборудования	Групповое и цепное
Разработка технологического процесса	Подетальная
Применяемый инструмент	Универсальный и специальный
Закрепление деталей и операций за станками	Определенные детали и операции закреплены за станками
Квалификация рабочих	Средняя
Взаимозаменяемость	Неполная
Себестоимостьединицы изделия	Средняя

 

 

 
1.2. Анализ служебного  назначения детали

Назначение поршневого компрессора - снабжение сжатым воздухом пневматических машин и механизмов во всех отраслях промышленности. Поршневые компрессоры являются оборудованием специального назначения и широко используются во многих отраслях. Основной задачей компрессора является сжатие воздуха. Сжатый воздух от компрессора, может быть использован как источник энергии для исполнительных механизмов, так и для проведения каких либо технологических работ, связанных с применением сжатого воздуха.

В корпусе насоса находится коленчатый вал. К нему крепится поршень, который является основным рабочим органом. Когда поршень опускается, в цилиндре образуется свободное пространство, и в результате перепада давления открывается впускной клапан, через который воздух всасывается в камеру сжатия. Затем, когда поршень проходит точку поворота, соответствующую наибольшему объему камеры сжатия, впускной клапан закрывается, и давление воздуха начинает возрастать. По мере сокращения объема камеры сжатия давление воздуха увеличивается. Когда давление в камере достигает заданных параметров, открывается нагнетательный клапан, и сжатый воздух покидает камеру сжатия.

Многообразие металлообрабатывающих станков в основном обусловлено конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых деталей, все разнообразие которых условно можно разделить на три типа: валы, диски и корпусные детали.

Выбранная для курсового проекта деталь является приводной вал.

Вал – это деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенная для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек и т.д., и для передачи вращающего момента. Вал служит для передачи крутящего момента от муфты к поршню,  с какой- то определенной угловой скоростью.

 

Данная деталь – коленчатый вал компрессора – изготавливается из конструкционной углеродистой качественной Стали 45, из проката или горячей штамповкой, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей.

 

Деталь достаточно технологична, допускает  применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности  для первоначальных операций и довольна, проста по конструкции.

 

Марка 45 означает, что в стали содержится 0,45% углерода, а остальные примеси крайне незначительны.

 

 

 

Химический состав в % стали 45

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,25	до 0,04	до 0,035	до 0,25	до 0,25	до 0,08

 

 

Механические свойства стали 45

 

 

Технологические свойства стали 45 
Удельный вес: 7826 кг/м3 
Твердость материала: HB 10 -1 = 170 МПа 
Свариваемость материала: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка. 
Флокеночувствительность: малочувствительна. 
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Обозначения:

sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]

sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d5- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

y- Относительное сужение, [ % ]

KCU- Ударная вязкость, [ кДж / м2]

    HB- Твердость по Бринеллю

 

0,1,2-ОКБ; 3-ВКБ;4,5,6-ИП

 

 

 

1.3 Технические требования к  детали

Номер поверхности	Признаки поверхности
	Тип	Назначение	Точность	Качество поверхности
1	Наружная цилиндрическая	Прилагаемая	0,07	Ra 1.25
2	Фаска		0,11	Rz40
3	Торец	Сопрягаемая	0,016	Ra 2.5
4	Резьба	исполняемая	0.190	Rz40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          Таблица 2. Технические требования к детали

№ п/п	Техническое требование	Назначение технического требования и способов его обеспечения	Схема контроля
1	Точность размера	Конструктивные допуски и технические требования на изготовление деталей назначают с учетом условий работы детали в машине.	Диапазон измерений 0-25мм Точность 1мкм
2	Точность формы поверхности   0,07	ГОСТ 24643-81 устанавливает числовые значения допусков, которые должны применяться для сборочных единиц в машиностроении.	Принципиальная схема измерения цилиндричности    Кругломер “Roundtest-2000”  Точность измерения 0,003 мм.
3	Точность взаимного расположения поверхностей 0,016	В процессе обработки происходит механическое воздействие на материал, что приводит к геометрическим изменениям, заложенным в конструкции изделия, которые могут отличаться от номинальных параметров. Перпендикулярность является одним из основных показателей в деталях с повышенными требованиями к точности.	Схема контроля отклонений от перпендикулярности       Индикатор часового типа ИЧ 50    Пределы допускаемой погрешности, от ± 10 до ± 40 мкм.
4	Качество поверхности (шероховатость , физико-химические свойства)	Качество поверхности детали машины определяется совокупностью характеристик шероховатости и волнистости, физико-механических, химических свойств и микроструктуры поверхностного слоя.	Профилограф-профилометр БВ-7669  Диапазон измерений (R), мкм 0,05 ÷ 120  Измеряемые параметры шероховатости по ГОСТ 2789, ГОСТ 25142, ИСО 4287

 

 

 

 

Таблица 3.Технологичные и нетехнологичные элементы детали.

 

 

Технологично			Нетехнологично
№	Элемент	Пояснение	№	Элемент	Пояснение
1	2	3	4	5	6
2	Фаска	Выполнена по ГОСТу, поэтому  проста в изготовлении.. Фаска необходима для удобства сборки деталей т.к. служит направляющей.	1	Отсутствие проточек	Проточки нужны для устранения недореза резьбы либо обрабатываемой поверхности за счет уменьшения диаметра стержня,  обеспечивающий выход безопасный выход инструмента.
3	Канавка для выхода инструмента	Для того, чтобы обрабатывающий иструмент не работал “в упор”т.к.  вся стружка должна быть снята .