Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ИЗУЧЕНИЕ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЕТАЛИ, ЕЕ КОНСТРУКЦИИ И АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Разработке технологического процесса изготовления детали пред­шествует изучение ее служебного назначения и технических требований, заданных конструктором. Изучение служебного назначения детали осу­ществляется на основе анализа процесса, в котором участвует деталь, условий его протекания, чертежей детали и сборочной единицы, в кото­рую входит деталь. Понимание служебного назначения детали необхо­димо для определения соответствия ему конструкции, материала и задан­ных технических требований на деталь.

По результатам анализа в случае необходимости вносят соответст­вующие коррективы в конструкцию детали, простановку размеров, до­пуски и другие технические требования.

Рассмотрим в качестве примера деталь "Шестерня вала коробки от­бора мощности" автомобиля, рабочий чертеж которой приведен на рис. 2.3.1.

Как следует из фрагмента сборочного чертежа коробки отбора мощ­ности (рис. 2.3.2), шестерня / предназначена передавать вращение и кру­тящий момент, а также воспринимать радиальные нагрузки и скручи­вающий момент. В служебном назначении шестерни должны быть отра­жены значения частот вращения, крутящего момента, сил и моментов, воздействующих на шестерню, температурный режим и др.

Б-Б

Рис. 2.3.1. Шестерня вала коробки отбора мощности автомобиля

Все это позволяет оценить, соответствуют ли этим характеристикам ее конструкция, качественные характеристики материала, требования к геометрической точности, качеству поверхностного слоя и др. Например, зная передаваемый крутящий момент и пятно контакта, можно опреде­лить удельное давление на зуб шестерни и установить соответствие ма­териала шестерни и т. д.

Представление детали совокупностью модулей поверхностей (МП) существенно упрощает понимание как конструкции детали, так и техни­ческих требований, в связи с чем на рис. 2.3.3 представлен чертеж шес­терни в модульном исполнении, на котором показано функциональное назначение каждой поверхности, сочетания поверхностей детали, совместно выполняющих соответствующие служебные функции, размерные связи ме­жду поверхностями внутри МП и между МП, конструкторские базы.

Как следует из чертежа, передачу вращения и крутящего момента шестерня осуществляет с помощью зубчатого венца эвольвентного заце­пления, а для ее включения предусмотрены шлицы. В соответствии с

Б-Б

Рис. 2.3.3. Чертеж шестерни вала коробки отбора мощности в модульном исполнении

TOC \o "1-3" \h \z с - ^

^ - > Г 4 - Г' ^

^ ! - Л і і ^

^mtJ3 Ч-ЧуА-

А) 6)

Рис. 2.3.4. Рабочие МП зубчатого венца шестерни:

А - 22Р22; 6 - 24Р22

Этим она имеет четыре рабочих МП: 25Р22, 27Р22 (боковые поверхности шлицев) и 22Р22, 24Р22 на зубчатом венце, представляющих собой набо­ры эвольвентных участков всех зубьев на каждой стороне венца (для вращения в одну и другую сторону). На рис. 2.3.4, aw б показаны модули 22Р22 и 24Р22 зубчатого венца, выделенные толстыми линиями.

Шестерня базируется в коробке отбора мощности (см. рис. 2.3.2) с помошью модуля 1Б311 (см. рис. 2.3.3), образованного правым торцом и двумя цилиндрическими внутренними поясками под игольчатые под­шипники. Таким образом, модуль 1Б311 является комплектом основных баз, лишающим шестерню пяти степеней свободы и оставляющий ей возможность вращения.

Здесь надо отметить, что два внутренних цилиндрических пояска, входящих в состав модуля 1Б311, одновременно являются и рабочими модули 20Р121, 21Р121. как и оба торца 2Р112, 17Р112, так как все они участвуют в процессе вращения шестерни. Поэтому к качеству поверхно­стного слоя поверхностей этих МПР предъявляются дополнительные требования, их твердость должна находиться в пределах 59...63 HRC при твердости сердцевины 37...47 HRC.

На обоих торцах шестерни располагаются модули 5Р21, 16Р21 в ви­де канавок, выполняющих роль каналов для прохода масла.

Все остальные поверхности шестерни образуют связующие модули поверхностей: 6С122, 8С122, 10С122, 11С122, 12С122, 14С122, 15С122; 13С112. 18С112; 4С121, 9С121, 19С121 и группы 23С21 и 26С21 - канав­ки соответственно между зубьями и шлицами, которые совместно с мо­дулями 22Р22, 24Р22 и 25Р22, 27Р22 образуют зубья зубчатых венцов и шлицы.

В соответствии со служебным назначением шестерни и ее МП уста­новим размерные связи в виде координирующих размеров МП, коорди­нирующих размеров поверхностей каждого МП, размеров поверхностей и габаритных размеров (условные обозначения перечисленных размеров приведены в п. 1.4.2).

Габаритными размерами шестерни является линейный размер 67,8; к размерам поверхностей относятся 048; 056,3; 087,41; 058; 064,3; 057,3, а также размеры канавок, фасок, скруглений (см. рис. 2.3.3).

К координирующим размерам поверхностей, составляющих модули поверхностей, относятся следующие:

1. У модуля 1БЗ! 1 - два угловых размера по 90°, определяющих в вертикальной и горизонтальной плоскостях положение торца относи­тельно оси ближайшего цилиндрического пояска 048, а также четыре координирующих размера (два угловых и два линейных), определяющих положение оси левого цилиндрического пояска 048 относительно оси правого цилиндрического пояска тоже в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при этом линейные координирующие размеры имеют номи­нальную величину, равную 0, а угловые размеры - 90°.

2. У модулей 22Р22 и 24Р22 координирующими размерами являют­ся размеры, устанавливающие расстояние между эвольвентными участ­ками зубьев и описываемые группой размерных характеристик в соответ­ствии с положениями теории зацепления; изложенное относится и к мо­дулям шлицев.

Все остальные размеры шестерни относятся к категории координи­рующих размеров МП.

Для определения координирующих размеров МП на основе анализа служебного назначения шестерни и ее МП установим конструкторские базы каждого МП и на этом основании построим граф МП.

Модули 22Р22, 24Р22, 25Р22, 27Р22 должны быть заданы относи­тельно 1Б311, чтобы обеспечить требуемое качество зубчатого зацепле­ния и шлицевого соединения;

- модуль 5Р21 должен быть задан относительно 1Б311, а модуль 16Р21- относительно модуля 18С112, чтобы обеспечить минимальную погрешность глубины канавок;

- модули 9С122, 15С122 должны быть заданы относительно 1Б311 для обеспечения требуемой толщины стенки;

- модуль 2Р112 должен быть задан относительно 1 БЗ 11, так как он входит в линейную размерную цепь, обеспечивающую возможность вращения шестерни;

- модуль 4С121 должен быть расположен концентрично с осью цилиндрических внутренних поясков шестерни и поэтому должен быть задан относительно 1 БЗ 11;

- модули 18С112 и 11С122 должны быть заданы относительно 1 БЗ 11, так как они образуют габаритные размеры шестерни по длине и диаметру;

- модули 10С122, 12С122, 13С112, 23С21 формируют вместе с 22Р22 и 24Р22 зубья большого венца, но поскольку каждый из модулей 22Р22 и 24Р22 заданы относительно 1Б311; условно примем, что пере­численные связующие модули заданы относительно 24Р22;

- модули 8С122, 26С21 и 7Р22 аналогично должны быть заданы относительно 27Р22 малого венца;

- модули ЗС121, 19С121 - фаски и 6С122 должны быть заданы от­носительно модуля 1Б311;

- модуль 14С122 должен быть задан относительно модуля 15С122.

На основании изложенного был построен граф МП (рис. 2.3.5) шестерни.

В соответствии с графом МП на чертеже шестерни (см. рис. 2.3.3) в

Модульном исполнении были проставлены сначала размеры, координи­рующие положение каждого МП относительно МП, являющегося его конструкторской базой. Далее нанесены размеры, координирующие от­носительное положение поверхностей внутри каждого МП, и затем раз­меры поверхностей и габаритные размеры. Чтобы проставить координи­рующие размеры МП, на его поверхностях надо построить координатные системы. В качестве примера на рис. 2.3.6 показаны модули 1Б311, 10С122 с построенными на них координатными системами.

N

Т—

I/

Б)

Рис. 2.3.6. МП с координатными системами:

А - 1Б311: 6- ЮС 122

Зная нагрузки, которые воспринимает деталь, и ее участие в рабочем процессе, можно установить, насколько правильно выбран материал и сформулированы технические требования.

Рассмотрим технические требования, приведенные на заводском чертеже шестерни (см. рис. 2.3.1). К ним относятся допуски на размеры, а также технические требования, заданные в текстовой форме. Как следует из чертежа, в содержание технических требований входят методы и способы достижения этих технических требований, хотя они относятся к технологии изготовления и (строго говоря) на чертежах деталей не должны присутство­вать; их наличие объясняется условностями, принятыми на предприятии.

Примерами изложенного могут служить технические требования в п. п. 1 и 3 пояснений, приведенных на заводском чертеже шестерни (см. рис. 2.3.1). На чертеже указывают не только твердость поверхностей А, Д и £, но и пути ее достижения: "нитроцементировать И = 0,8...1,1 мм; 59...63 HRC. На поверхности А и торцах Д и £ не менее 0,6 мм; сердце­вина 37...47 HRC".

Указываются также в другом пункте не только метод упрочнения зубьев, но и способ контроля: "зубья шестерни упрочить наклепом сталь­ной дробью 0,8...1,2 мм. Интенсивность обработки проверять контроль­ной пластиной типа А со стрелой прогиба 0,62...0,7 мм". В связи с выше­изложенным из технических требований следует исключить все, что свя­зано с технологией изготовления шестерни.

Наличие же чертежа шестерни в модульном исполнении с графом МП позволяет технологу быстро понять конструкцию детали, размерные связи поверхностей и оценить соответствие конструкции и заданных тех­нологических требований ее служебному назначению.