Материал: Проектирование детали фланец редуктора переднего моста трактора

Проектирование детали фланец редуктора переднего моста трактора

Введение

Технология в значительной степени определяет состояние и развитие производства. От ее уровня зависит производительность труда, экономичность расходования материальных и энергетических ресурсов, качество выпускаемой продукции и другие показатели. Для дальнейшего развития машиностроительной промышленности требуется разработка новых технологических процессов, поиск более эффективных методов обработки.

Преддипломная практика проходила на РУП "Минский тракторный завод".

Целью дипломного проектирования является разработка технологического процесса механической обработки детали, проектирование станочного и контрольного приспособления, разработка средства автоматизации, выполнение необходимых технических и экономических расчетов.

А также приобретение практических навыков решения технологических задач подготовки производства деталей машин и разработки технологической документации. В основу разработки технологического процесса положен базовый техпроцесс изготовления детали, критический анализ и усовершенствование которого необходимо осуществить в рамках дипломного проекта.

В технологическом разделе проекта нами ставится задача уменьшения трудоемкости и металлоемкости, возможность обработки детали высокопроизводительными методами.

Вначале проводим выбор более рационального метода получения заготовки для повышения использования металла, сокращения количества черновых переходов, а, следовательно, и трудоемкости.

При разработке технологии следует стремиться к тому, что бы одним и тем же методом обрабатывать большее количество поверхностей заготовки, для этого необходимо разработать операции с максимальным совмещением обработки отдельных поверхностей, сократить общее количество операций, длительность цикла обработки, повысить производительность.

1. Разработка технологического процесса изготовления детали

.1 Назначение и конструкция детали

Деталь "Фланец" 82-2308017 входит в состав сборочной единицы "Редуктор переднего моста" 72-2308010СБ, который устанавливается на тракторах модели МТЗ-80/82. Данная деталь предназначена для передачи вращения с ведомой шестерни на переднее колесо трактора.

Трактор выполнен по полноприводной схеме, причем в обычном "крейсерском" режиме работает только задний привод. Передний привод трактора включается через раздаточную коробку в случаях резкого повышения нагрузки (перемещение по бездорожью, распашка поля, перемещение тяжелых прицепов и т. д.). Редуктор переднего моста служит для передачи крутящего момента от раздаточной коробки и карданного вала к каждому из колес передней оси.

Материал детали - конструкционная сталь 45 (среднеуглеродистая сталь повышенной прочности). Заменителями могут быть стали марок 40Х, 50, 50Г2. Применяют для изготовления деталей типа: вал-шестерня, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, фланцы, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Таблица 1.1 - Химический состав стали 45 ГОСТ 1050-88

Таблица 1.2 - Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050-88

Сталь 45 вполне пригодна для изготовления данной детали, так как имеет достаточную прочность и твёрдость благодаря повышенному содержанию углерода и марганца. Также достаточное содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую закаливаемость, соответственно высокую твёрдость поверхности и прочность изделия. Данная сталь хорошо подвергается обработке резанием.

Недостатком данной марки стали является снижение модуля упругости и плотности при повышении температуры, что может снизить прочность и твёрдость.

Рисунок 1.1 - Эскиз детали и её основные поверхности

Поверхность 1 имеет размер  и шероховатость Ra 0,63, служит для базирования и установки манжеты. Поверхности 2 и 8 имеют размеры  и , также шероховатость Ra1,25 и служат для базирования подшипников. Поверхность 3 размером  с шероховатостью Rz80 и коническая поверхность 11 шириной 2,5 мм, а также поверхность 13, формирующая размер , служат для базирования шпильки. Поверхности 4, 5, 6 получают по причине конструктивных особенностей детали, а также её работы и назначения в узле. Поверхность 7 предназначена для базирования шестерни. Поверхность 12 размером  с шероховатостью Ra2,5, а также 15 и 16 с размером 2х45°, предназначены для облегчения сборки. Поверхность 17 формирует размер , имеет шероховатость Ra2,5 и предназначена для базирования подшипника. Поверхность 9 предназначена для установки и базирования колеса трактора. Поверхность 10 формирует размер  и имеет шероховатость Rz80. Поверхность 14 с размером предназначена для установки и базирования болта. Поверхность 18 с размером и шероховатостью Ra2,5 предназначена для базирования ведомой шестерни.

Основные конструкторские базы: поверхности 8, 17, 2.

Вспомогательные конструкторские базы: поверхности: 3, 9, 11, 14, 18.

Исполнительные поверхности: поверхности 1, 3, 7.

Свободные поверхности: остальные поверхности.

.2 Анализ технических условий изготовления детали

Исходя из назначения и условий работы детали, наиболее важными и ответственными поверхностями являются: шейка  с шероховатостью Ra 0,63, шейки  и  с шероховатостью Ra 1,25, шлицы, отверстия  и  с шероховатостью Rz80.

Необходимую твёрдость 229…269 НВ деталь получает после улучшения.

Упрочнение ТВЧ на глубину h1,5…3,0 до твердости не менее HRCэ 46,5 шлицев, шеек вала под подшипники  и , а также шейки  необходимо для увеличения их износостойкости и прочности, по причине того, что данные поверхности испытывают большие истирающие и динамические нагрузки, крутильные деформации.

Шейки вала под подшипники  и  выполняют по 6 квалитету. Эти поверхности с параметром шероховатости Ra 1,25 и допуском радиального биения 0,025 мм необходимо точно выдержать, так как от их точности зависит правильность и надежность установки внутренних колец подшипников. От правильности установки подшипников зависит долговечность их работы и уровень шума при движении трактора, а следовательно, время нормальной работы редуктора переднего моста между заменами подшипников, а также величина износа посадочных шеек данного фланца в процессе эксплуатации.

Шейка фланца  выполнена с точностью соответствующей 9 квалитету, радиальным биением относительно оси фланца 0,06 мм и параметром шероховатости Ra 0,63, что соответствует необходимой точности диаметра шейки фланца для посадки манжеты, а также обеспечения надежного уплотнения.

Точность диаметра отверстий под крепежные болты  выполняют по 9 квалитету для обеспечения точного и надежного болтового соединения (работающего под большой нагрузкой) фланца с колесом. Зависимый позиционный допуск расположения отверстий относительно оси фланца  задан с такой точностью для обеспечения центрирования колеса при сборке относительно оси переднего подшипника и, следовательно, правильной и надежной работы всего переднего моста трактора.

Точность резьбы 2 отверстий  и позиционный допуск на их межосевое расстояние обеспечивает правильную установку стопорной шайбы за счёт ввинчивания болтов.

Допуск плоскосности 0,1 и допуск радиального биения 0,4 относительно оси центров необходимы для достаточно хорошего сопряжения и плотного прилегания поверхности колеса и торца фланца.

Наружный диаметр шлицев  выполняется по 7 квалитету с параметром шероховатости Ra 2,5. Эта поверхность задана с такой точностью для правильной посадки, обеспечивающей требуемое центрирование "ведомой шестерни" относительно оси фланца. От соблюдения этих параметров зависит точность работы передачи, уровень шума передачи и износа шлицев в процессе эксплуатации.

.3 Анализ технологичности конструкции детали

Произведем анализ конструкции детали с точки зрения возможности использования рациональных методов получения заготовки.

При получении заготовки горячей объемной штамповкой можно отметить следующие особенности:

материал заготовки сталь 45 имеет хорошую податливость пластической деформации в нагретом состоянии. Такую податливость материал достигает при средних температурах нагрева. Это говорит о том, что не потребуются большие затраты на нагрев заготовки, а также появляется возможность использования более простого оборудования для штамповки;

большая разница наружных диаметров ступеней фланца требует штамповки в несколько переходов, что безусловно негативно сказывается на технологичности;

невозможность получения в заготовке фланцевых отверстий и 2-х отверстий в торце стержневой части;

В целом конструкции детали, с точки зрения получения заготовки, можно дать удовлетворительную оценку, так как при всех недостатках заготовка может быть получена по форме и размерам приближенной к готовой детали, что снижает стоимость механической обработки.

Произведем анализ технологичности конструкции с точки зрения механической обработки. При этом отметим следующие факторы:

обрабатываемость материала сталь 45 хорошая. Это обуславливается средним содержанием углерода в материале и, соответственно, средней твердостью. Коэффициент обрабатываемости при обработке инструментом:

а) из быстрорежущей стали ;

б) с твёрдосплавными пластинами .

несложная геометрическая форма детали, имеются удобные для базирования поверхности, поэтому не требуются специальные дорогостоящие приспособления. Однако требуются большие затраты времени на переустановку заготовки, т. к. имеется большое количество обрабатываемых поверхностей;

доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям не вызывает затруднений, сложные контурные обрабатываемые поверхности также отсутствуют, однако контроль выдерживания требуемых допусков формы и расположения поверхностей требует применения специальных измерительных приспособлений, большинство линейных размеров контролируется калибрами, что характерно для крупносерийного и массового производства;

большинство поверхностей обрабатывается специальным инструментом;

все участки поверхности детали доступны для термообработки;

при окончательной обработке посадочных поверхностей фланца под подшипники и манжету необходимо использовать точное оборудование и методы обработки, что приводит к увеличению трудоёмкости и стоимости изготовления детали. Остальные же элементы можно обработать на станках нормальной точности;

имеется возможность параллельной обработки отверстий во фланце, (при использовании специального агрегатного станка), а также обработки наружных цилиндрических поверхностей (на токарных полуавтоматах), что увеличивает производительность, но приводит к удорожанию производства данной детали;

некоторые из поверхностей не требуют механической обработки, что безусловно является положительным фактором;

присутствуют как сквозные, так и глухие отверстия разных диаметров, на 2-х из них требуется нарезать точную резьбу, и как следствие, необходимо большое количество инструмента различного диаметра;

применение многоинструментальной обработки значительно повышает производительность изготовления детали;

на чертеже указано необходимое минимальное количество размеров для определения положения всех поверхностей детали. Замкнутые размерные цепи отсутствуют.

На основании вышеперечисленного делаем вывод об удовлетворительной технологичности конструкции детали с точки зрения ее механической обработки.

.4 Определение типа производства (по таблице)

Годовой объём выпуска деталей "фланец 82-2308017" равен 30000 шт. Используя массу как меру трудоемкости изготовления детали, по годовому объёму выпуска и ее массе определим предварительно тип производства [].

Масса детали - 7,377 кг.

Годовой выпуск - 30000 шт.

Тип производства - крупносерийное.

В дальнейшем тип производства будет уточнен по коэффициенту закрепления операций (когда последний будет рассчитан).

.5 Анализ базового техпроцесса изготовления детали

Анализ базового технологического процесса обработки детали проведём с точки зрения обеспечения заданного качества детали (точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей, а также технических требований к детали), производительности, обеспечения заданного объёма выпуска.

Положительным моментом при получении заготовки в базовом технологическом процессе (ТП) является использование в качестве оборудования горизонтально-ковочной машины, которая позволяет наиболее точно приблизить форму заготовки к форме готовой детали. Также данное оборудование соответствует выбранному типу производства (крупносерийное).

В исходном техпроцессе комплект баз, используемых в дальнейшем практически на всех операциях, подготавливается на первых 3-х операциях. При этом не соблюдается принцип постоянства баз, что приводит к появлению погрешностей, вызванных переходом от одного комплекта баз к другому, понижению точности дальнейшей обработки, к невозможности получения равномерного припуска. К тому же точность линейных размеров получаемой заготовки примерно соответствует 17 квалитету, и чтобы обработать большинство наружных и торцевых поверхностей детали (кроме посадочных), точность размеров которых находится на уровне 13-14 квалитетов достаточно один, два раза обточить их. В базовом ТП эти поверхности обрабатываются два, три раза: предварительно на 8-шпиндельном вертикальном токарном полуавтомате, а затем на токарном многорезцовом полуавтомате и токарном гидрокопировальном полуавтомате. Исходя из вышесказанного, можно исключить из ТП без потери точности обработки лишние переходы, тем самым отказаться от обработки на многорезцовом полуавтомате, токарном гидрокопировальном полуавтомате и использовать вместо 8-шпиндельного 6-шпиндельный вертикальный полуавтомат.