2. Анализ чертежа и конструкции детали

Данную деталь можно отнести к классу «Валы». Детали, принадлежащие данному классу характеризуется удлиненной формой с соотношением длинны (L) к среднему диаметру (D) свыше 5. Валы разделяются на жесткие L/D<12 и нежесткие L/D>12. Так как длина детали существенно превышает ее средний диаметр, то данный вал можно считать нежестким.

Валы - один из самых многочисленных классов. К нему относятся простые валы, валы шлицевые, валы-шестерни, шпиндели, ходовые винты и т.п.

Данная деталь является шлицевым валом. Наиболее трудоемкими являются ступенчатые валы, имеющие шейки под подшипники, шлицы, шпоночные пазы, эксцентрики и др. Наиболее технологичными являются валы, конструкция которых предусматривает возрастание диаметра ступеней к середине или к одному из краев вала.

«Вал шлицевый» является телом вращения, имеющим: два центровых отверстия, данные отверстия имеют различную конфигурацию (длину и профиль), одно из них предназначено для обеспечения соединения левого конца шлицевого вала с муфтой, также оба центровые отверстия играют роль технологических баз в процессе изготовления детали; две точные цилиндрические шейки под подшипники, необходимые для установки и базирования вала в корпусе узла; точную шейку, предназначенную для контактирования с сальниковой набивкой, т.е. обеспечения герметичности соединения при установке вала в редуктор; точную цилиндрическую поверхность, предназначенную для базирования и посадки муфты, на которую устанавливается червяк; две точные шлицевые поверхности, одна из которых предназначена для соединения шлицевого вала с муфтой, т.е. снятия шлицевым валом крутящего момента с муфты, другая – для передачи крутящего момента на втулку, имеющую жесткое соединение с червяком редуктора; два параллельных пазоа, предусмотренных в левой шлицевой поверхности, предназначенных для закрепления соединения вала и муфты; две неточные шейки, являющиеся промежуточными между рабочими элементами его поверхностей; четыре канавки выполненных по ГОСТу, которые применяются для технологических целей; трех фасок, облегчающих установку данной детали в изделии и установку других деталей на данную; торцовых поверхностей, которые являются конструкторскими базами для установки и базирования детали в изделии.

Исходя из требований, указанных в чертеже особое внимание при изготовлении следует уделить поверхностям, обеспечивающим рабочие характеристики изделия в целом:

По точности: изготовлению двух точных цилиндрических поверхностей d=35k6 мм и d=22u8 мм, цилиндрической поверхности d=34h9 мм, цилиндрической поверхности, служащей для посадки втулки d=25f9 мм, а также двух шлицевых поверхностей – D6 x 34d11 x 7b12, то есть соблюдению, указанных в конструкторском чертеже допусков на данные размеры, а также обеспечению допуска по радиальному биению в пределах 0,06 мм цилиндрических поверхностей d=35k6 мм и d=20u8 мм по отношению к оси центров. К остальным элементам поверхностей данной детали в конструкторском чертеже особых требований и ограничений не предъявляется. Следовательно, допуски на размеры должны быть выдержаны в соответствии с требованиями на чертеже: для отверстий по H14, для валов по h14, для остальных IT14/2.

По шероховатости в конструкторском чертеже особо выделены: поверхности шеек под подшипники d=35k6 мм и d=22u8 мм , для них шероховатость составляет R_a=2,5 мкм, цилиндрические поверхности d=34h9 мм и d=25f9 мм, для них шероховатость также составляет R_a=2,5 мкм, поверхности зубьев шлицев, для которых шероховатость составляет R_a=2,5…3,2 мкм. К остальным элементам данной детали особые требования не предъявляются, их шероховатость колеблется в пределах R_a=6,3…12,5 мкм.

Чертеж детали содержит две главных вида. Главные виды показаны оптимально. Разработчик чертежа дал необходимое количество дополнительных видов и местных разрезов и сечений, что позволяет получить полное представление о конструкции детали. Необходимые элементы канавок вынесены отдельно и показаны в увеличенном масштабе. На чертеже указаны все необходимые размеры, а также допуски на них, для размеров с неуказанными предельными отклонениями допуски приводятся в конструкторских требованиях, по 14 квалитету точности. Для ответственных поверхностей приведены указания шероховатости, для некоторых поверхностей шероховатость допустима в пределах R_a=6,3 мкм, для всех остальных поверхностей шероховатость должна быть в пределах R_a=12,5 мкм.

Чертеж полностью удовлетворяет всем требованиям современных стандартов ЕСКД. Технические условия по неуказанным отклонениям оговорены, оговорены также требования к термической обработке, - закалке токами высокой частоты (ТВЧ) шлицевых поверхностей которая необходима, так как «Вал шлицевый» должен эксплуатироваться в условиях сильных динамических воздействий и знакопеременных нагрузок. Конструктором указана марка материала, применяемого для изготовления детали - 40Х ГОСТ 4543-71.

Материал, из которого изготавливается деталь, определяет три важных момента при проектировании технологического процесса:

1. способ получения заготовки (литье, штамповка, прокат);

2. возможность обработки на интенсивных режимах (обрабатываемость материала, износ и стойкость режущего инструмента);

Наличие тех или иных операций термической обработки для снятия остаточных напряжений, для получения заданной твердости.

Из справочника приведем необходимые физические и химические характеристики данного материала, а также необходимые сведенья о термической обработке в таблицах 1-4.

Таблица 1.

Химический состав легированной конструкционной стали 40Х.

Марка	Содержание элементов, %
	Углерод С	Марганец Mn	Кремний Si	Хром Cr
40 X	0,33-0,45	0,50-0,80	0,17-0,37	0,8-1,0

Таблица 2.

Физико-механические свойства легированной конструкционной стали 40Х.

Марка	Механические свойства стали
	т	в	НВ
	МПа
40 Х	600	800	230

Таблица 3.

Основные области применения легированной конструкционной стали 40Х.

Марка стали.	Область применения.
40Х	Детали с общей повышенной прочностью; работающие при средних скоростях и средних удельных давлениях: зубчатые передачи, червячные валы, шлицевые валы, оси и т.д.

Таблица 4.

Условия термической обработки легированной конструкционной стали 40Х.

Марка	Термическая обработка
	Закалка		Отпуск
	Температура	Среда охлаждения	Температура	Среда охлаждения
40Х	860	масло	550	вода, масло

Так как данная деталь содержит ответственные поверхности, к которым предъявляются высокие требования, как по точности, так и по шероховатости и радиальному биению, то аспекты проектирования технологического процесса ее изготовления для условий среднесерийного типа производства должны быть детально проработаны.

Конструкция детали позволяет использовать для ее изготовления в условиях среднесерийного производства специализированное оборудование (станки с ЧПУ, станки-полуавтоматы, обрабатывающие центры и др.) и приспособления. Для обработки детали достаточно применения стандартных режущих инструментов.

Главной конструкторской базой является скрытая ось центров. Она является одновременно основной и вспомогательной конструкторскими базами. Относительно нее конструктором задаются диаметральные размеры шеек под установку присоединяемых к детали изделий, а также диаметры шеек под установку данной детали в изделие. В качестве технологической данная база проявляет себя при помощи центровых отверстий (присутствие которых обусловлено и в конструкторском чертеже), а также при установке в трехкулачковом самоцентрирующем патроне с поджимом задним центром . Изготовление данных отверстий производится на первой операции. Черновыми базами для получения данных отверстий являются черновые поверхности шеек вала и его торец.

Дополнительными конструкторскими базами являются торцовые поверхности, относительно которых координируется положение изделий устанавливаемых на данную деталь, а также самой детали в изделии. Практическая реализация единства конструкторских и технологических баз достигается за счет использования трехкулачковых самоцентрирующих патронов, а также центров с упором в торец.

В качестве базовых поверхностей на большинстве операций целесообразно применять центровые отверстия, т.к. они присутствуют в конструкторском чертеже и большинство размеров связано с данными базами, т.е. они являются конструкторскими. И применение данных баз в качестве технологических вполне обосновано.