Технологический процесс изготовления детали пример

Подробно процессы изготовления деталей различными методами рассматриваются в курсе "Технология машиностроения": выбор методов базирования детали, оборудования, инструмента, режимов обработки. Приведенные далее примеры взяты из работы [8]. Материалы необходимы для формирования общего представления о методах и логике построения ТП изготовления тех или иных деталей.

Изготовление деталей типа тел вращения (ступенчатый вал)

В конструкциях машин и механизмов основными деталями для передачи вращательного движения и момента являются валы, которые различны по служебному назначению, форме, размерам и материалу. В машиностроении встречаются валы ступенчатые и бесступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы-шестерни, а также комбинированные. При их изготовлении целесообразно использовать типовые процессы, разработанные на основе классификации.

Материалы и способы получения заготовок валов

Валы изготовляют из сталей 35,40,45,40Х, 40Г и др. Заготовки для них получают из горячекатаного и калиброванного проката. В единичном и мелкосерийном производстве, как правило, заготовки из проката получают путем его разрезки с последующей механической обработкой. Заготовки валов массой более 15 кг целесообразно получать методом свободной ковки (без штампов).

Заготовки валов изготовляют в заготовительных цехах, в которых кроме кузнечно-прессового оборудования устанавливают правильно-калибровочные, отрезные, фрезерно-центровальные, центровальные, токарно-обдирочные и другие станки. На этом оборудовании выполняют рубку проката и его ковку для получения поковок и штамповок (кузпечно-прессовое оборудование); правку па правильно- калибровочных станках с целью устранения местной и общей кривизны; разрезку после правки.

Разрезку выполняют па отрезных станках, работающих дисковыми сегментными пилами, абразивными кругами на вулканитовой связке и ножовочными полотнами. Выбор методов разрезки проката зависит от типа производства, диаметра заготовки и твердости материала. Наиболее производительным методом получения штучных заготовок является рубка на прессах. При надлежащей организации производства он может быть использован во всех типах. Обработку торцов и сверление центровых отверстий на валах в серийном производстве выполняют на фрезерно-центровальных станках-полуавтоматах МР77 и МР78 барабанного типа.

Широко используют раздельное фрезерование торцов и сверление центровых отверстий. Эти операции проводят на фрезерных станках и на одно- и двусторонних центровальных станках 73С1 и др. В единичном и мелкосерийном производстве обработку торцов и сверление центровых отверстий осуществляют на токарно-винторезных станках с двух установов.

Технические требования

К валам, устанавливаемым в коробках скоростей, редукторах и других механизмах станков нормальной точности, предъявляют следующие требования:

  • 1) точность шеек под подшипники качения и зубчатые колеса в пределах 6-го квалитета (посадки h6, js6, к6 и др.); шероховатость Rа = 0,8÷0,4 мкм;
  • 2) допуск цилиндричности и круглости шеек под подшипники примерно 0,25–0,5 допуска на изготовление;
  • 3) допуск радиального биения шеек под подшипники 0,01–0,03 мм;
  • 4) допуск соосности шеек под подшипники 0,01–0,02 мм;
  • 5) допуск симметричности боковых сторон шпоночных канавок и зубьев шлицевых поверхностей относительно общей оси подшипниковых шеек 0,03–0,05 мм.

Методы обеспечения технических требований

Точность диаметров шеек 6-го квалитета и шероховатость Ra = 0,8÷0,4 мкм достигаются шлифованием в центрах на круглошлифовальных станках класса H. Эту операцию выполняют после чистового точения. Жесткий допуск на отклонение от цилиндричности и круглости обеспечивается при шлифовании кругами, подвергнутыми точному уравновешиванию, и правке, исключающей вибрации.

Стол следует установить так, чтобы направление его продольного перемещения с большой точностью совпало с направлением оси центров вала. Для этой цели на круглошлифовальных станках имеется механизм поворота стола с заготовкой с микронной точностью. Для исключения радиального биения и обеспечения соосности шлифование шеек нужно выполнять с одного установа. Однако ввиду того, что центры на круглошлифовальных станках не вращаются, его выполняют за два и более установов, обеспечивая высокую степень соосности и, следовательно, допуск на радиальное биение.

Читайте также:  Газовая горелка насадка на баллон с газом

Симметричность боковых сторон шпоночных канавок относительно оси вала в партии деталей обеспечивается использованием приспособлений с базированием вала на призме при фрезеровании канавки. В этом случае при наладке фрезерного станка следует добиться совпадения осей фрезы и вала по первой детали. Симметричность боковых сторон зубьев шлицевых поверхностей достигается на шлицефрезерных и шлицешлифовальных станках правильным взаимным расположением инструмента и оси вала при наладке.

Контроль точности элементов валов. В среднесерийном производстве контроль осуществляется универсальным измерительным инструментом и калибрами. Шейки точностью 6-го и 7-го квалитегов измеряют рычажными скобами или микрометрами с ценой деления рычажной шкалы 0,002 мм и калибрами-скобами или же определяют допуск цилиндричности и круглости.

Шейки 8–9-го квалитетов измеряют микрометрами с ценой деления 0,01 мм, 10-го квалитета и грубее – штангенциркулем с ценой деления нониуса 0,1–0,05 мм.

Радиальное биение и отклонение от соосности шеек измеряют в приспособлении с центрами или на призмах с помощью индикатора с ценой деления 0,01–0,002 мм в зависимости от заданного допуска, симметричность боковых сторон шпоночной канавки и шлицевой поверхности проверяют комплексными калибрами-кольцами и др.

Основные технологические задачи. Задачи, которые стоят при изготовлении валов, следующие: получить наружную поверхность вращения с требуемой степенью точности; образовать глубокие центральные отверстия, концентричные наружной поверхности в пустотелых валах; выполнить шпоночные канавки и шлицы, параллельные оси вала; получить резьбы, соосные с наружными или внутренними точеными цилиндрическими отверстиями. Технологические решения зависят от конфигурации валов, их размеров и объема выпуска.

Рассмотрим процесс получения ступенчатого вала, чертеж которого с указанием размеров и допусков изображен на рис. 20.9. Материал вала – сталь 45. Производство – среднесерийное.

Рис. 20.9. Схема ступенчатого шлицевого вала

Технологический процесс – часть процесса производства, направленная на придание изделию требуемых размеров, форм, свойств, характеристик и т.д. Технологический процесс содержит в себе совокупность всей необходимой информации для придания продукции конечного вида. В нем содержатся операции и переходы, последовательность их выполнения, необходимые режимы и параметры обработки и т.д.

Виды техпроцессов

В зависимости от степени обобщенности выделяют единичный, типовой и групповой технологические процесс.

Типовые технологические процессы определяют операции для получения группы деталей, имеющих схожую конструкцию. Принцип работы по типовым технологическим процессам характерен, в основном для крупных производств.

Групповой технологический процесс – процесс изготовления группы деталей, имеющих разную конструкцию, но близкие технологические свойства.

Оформление техпроцесса

Технологический процесс оформляется на специальных бланках стандартизованной ГОСТом формы. Технологическая документация – документов, достаточных для выполнения технологических процессов или операций. Существуют документы общего назначения и документы специального назначения.

Титульный лист (ТЛ) – первый лист комплекта технологических документов. Оформляется в соответствиями с требованиями ГОСТ 3.1105-84.

Карта эскизов (КЭ) – графические изображения и таблицы для конкретизации выполняемой операции. Оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1105-84.

Технологическая инструкция (ТИ) – свод методов, правил и описаний действий для изготовления конечных изделий, предназначенный для сокращения объема технологической документации (ТД).

Маршрутная карта (МК) – описание маршрута движения изготавливаемого продукта внутри цеха.

Операционная карта (ОП) – описание переходов, применяемого инструмента и оснастки.

Читайте также:  Сколько градусов в огне костра

Ведомость оснастки (ВО), Ведомость материалов (ВМ), Ведомость оборудования (ВОБ), Карта наладки (КН) и т.д.

Для внедрения в производство, технологический процесс утверждается уполномоченным лицом, выполняется согласование оборудования, технологической оснастки, обрабатывающего инструмента и т.д.

Примеры оформления

Правила заполнения информационных блоков комплекта ТД регулируются ГОСТом 3.1103-82.

ГОСТ 3.1705-81 регламентирует термины и названия технологических операций, применяемые при создании технологического процесса.

Маршрутная карта

Пример оформления маршрутной карты

Автоматизация проектирования

Для автоматизации и ускорения проектирования технологических процессов существует целый ряд специализированного программного обеспечения – систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). На данный момент существует немало различных программных продуктов для упрощения процессов проектирования ТП, таких как Вертикаль, СПРУТ ТП, Techcard и многие другие. У каждой системы можно выделить свои индивидуальные преимущества и недостатки.

Технологическая сущность систем автоматизированного проектирования технологических процессов – возможность решения самых разнообразных задач. В большинстве случаев такие программы представляют из себя набор инструментов, облегчающий проектирование техпроцесса. В некоторых САПР ТП реализована возможность подключения трехмерной модели детали. С помощью графического интерфейса можно указать поверхности 3D модели, которые следует обработать, программа проведет их анализ и предложит варианты процессов обработки. Выбор инструмента и необходимой оснастки можно вести из базы данных инструмента, если таковая имеется и актуальна на конкретном предприятии. Управление технологическим процессом можно осуществлять лишь в случае доступности информации о характеризующих данный технологический процесс параметрах.

Основные и вспомогательные техпроцессы

Совокупность производственных процессов можно разделить на основные – процессы изготовления изделий, механическая обработка, а так же их сборка, и вспомогательные – операции подготовки сырья, транспортирование, контроль и т.д.

Составные части технологического процесса

Механическая обработка изделий – процесс придания заготовке требуемых размеров и форм путем снятия слоев материала специальным режущим инструментом. Технологический процесс состоит операций, подразделяющихся на переходы, проходы, приемы и установки. От специализации и серийности производства, главным образом, зависит и степень разделения технологических процессов на операции.

Технологическая операция – какая-либо часть технологического процесса, выполняемая непрерывно одним или несколькими рабочими, и на одном рабочем месте.

Переход – процесс обработки одной конкретной поверхности с помощью одного и того же инструмента при одних и тех же параметрах резания (неизменных скорости, подаче и т.д.).

Установка – выполняемая за одно закрепление заготовки часть операции. Для обработки большинства деталей требуется несколько установок. В случае, если заготовку можно обработать за одну установку, эту часть процесса можно назвать операцией. Многократные переустановки заготовки могут привести к существенному снижению размерной точности, поэтому от невостребованных переустановок следует отказаться, используя специальные приспособления.

Прием – направленные на достижение определенных целей действия рабочего, т.е. пуск технологического оборудования, установка технологической оснастки, закрепление детали и т.д.

Общая структура технологического процесса при обработке корпусных деталей приведена в разделе 2.1.5. Пример технологического процесса изготовления корпусной детали, представленной на рис.2.36, приведен в таблице 2.2.

2.2. Технология изготовления ступенчатых валов

2.2.1. Служебное назначение, конструктивное исполнение, требования к точности, методы получения заготовок, материалы, базирование

Валы предназначены для передачи крутящего момента и монтажа на них различных деталей. Конструктивно валы подразделяются на гладкие, ступенчатые, фланцевые и валы-шестерни. Одной из основных характеристик валов является жесткость. Вал считается жестким, если отношение длины к диаметру менее 12-15. При большем отношении вал является нежестким.

Геометрически, валы представляют собой сочетание цилиндрических, конических, резьбовых, зубчатых, шлицевых, шпоночных поверхностей. При переходе от одной ступени к другой предусматриваются канавки или галтели. Обработка галтелей является более сложной операцией, чем обработка канавок. Поэтому для повышения технологичности изготовления поверхности перехода между ступенями рекомендуется оформлять в виде канавок. В то же время, с точки зрения повышения усталостной прочности, применение галтелей более предпочтительно.

Читайте также:  Как подключить кабель интернета к штекеру

Сопрягаемые цилиндрические (посадочные) поверхности валов выполняют по 6 – 8 квалитетам с шероховатостью поверхности 0,63 – 2,5 мкм. Отклонения формы и расположения поверхностей определяются служебным назначением изделия и назначаются при конструировании.

Заготовки для валов получают из проката, ковкой, штамповкой, высадкой на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ), обжатием на ротационно-ковочных машинах, поперечно-винтовой и поперечно-клиновой прокаткой.

Валы изготавливают из углеродистых и легированных сталей: 45, 40Х, 45ХНМ, 38Х2МЮА и пр. В зависимости от назначения валы подвергают различным видам термической и химико-термической обработки: нормализации, улучшению, закалке, цементации, азотированию и пр.

Базами при обработке валов являются центровые отверстия и посадочные поверхности. Для исключения погрешности базирования ступеней вала по длине используют плавающий передний центр. В этом случае базой является торец заготовки, опорой которого является планшайба поводкового патрона.

2.2.2. Структура технологического процесса

Типовой технологический процесс изготовления валов из проката включает в различном сочетании следующие операции: правку, обдирку и резку проката; обработку центровых отверстий; черновое и чистовое точение; сверление и растачивание центрального отверстия; нарезание резьб; фрезерование шлицев, шпоночных пазов и лысок; нарезание зубьев для вал-шестерни; сверление радиальных отверстий; термообработку; черновое и чистовое шлифование шеек, зубьев, шлицев и резьб; отделочную обработку посадочных поверхностей: суперфиниширование, притирку и полирование; контроль размеров.

2.2.3. Правка, резка и обдирка проката

Правка прокатадиаметром свыше 50 мм осуществляется на прессах пластическим знакопеременным изгибом. Прутки меньшего диаметра правят на роликовых машинах с продольной подачей проката без его вращения (рис. 2.37, а) или с винтовой подачей проката (рис. 2.37, б). В последнем случае правка производится роликами глобоидальной формы, которые расположены под углом к оси проката. При вращении роликов заготовка получает поступательное и вращательное (винтовое движение).

Обдирка проката(грубое точение) производится с целью удаления дефектного слоя. Обдирка производится на бесцентрово-токарных станках. Схема станка представлена на рис. 2.38. Станок работает следующим образом. Заготовка без вращения подается роликами 1 в резцовые головки с резцами 2, 4 и сухарями 5, которые исключают прогиб заготовки от силы резания. Головки установлены на планшайбе на входе и на выходе для черновой и чистовой обдирки. Планшайба вращается вместе с зубчатым колесом 3. Процесс резания осуществляется за счет вращения резцов вокруг заготовки.

Резку прокатаосуществляют на приводных ножовках; пилах: дисковых, ленточных, фрикционных, электрофрикционных, с абразивным кругом; на токарно-отрезных станках; ножницах, прессах. Приводные ножовки разрезают прокат ножовочным полотном, которое прижимается режущей частью к прокату и совершает возвратно-поступательные движения от механического привода. Схемы резки проката дисковой и ленточными пилами представлены на рис. 2.39. Ленточная пила представляет собой бесконечную ленту с зубьями, натянутую на диски, один из которых является приводным. Резка фрикционной пилой производится за счет сил трения. Пила представляет собой тонкий стальной диск, который вращается со скоростью до 150 м/сек. При контакте с металлом он от трения нагревается и плавится. Резка электро-фрикционной пилой осуществляется за счет совместного действия трения и вольтовой дуги, которая зажигается при подключении пилы и проката к разным полюсам источника электрического тока. Схема резки проката на токарном сверлильно-отрезном станке представлена на рис. 2.39, г.