Типовые технологические процессы в машиностроении

Типовые технологические процессы в машиностроении

А.Г. ТКАЧЕВ, И.Н. ШУБИН

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Типовые технологические процессы в машиностроении

Министерство образования и науки Российской Федерации

А.Г. ТКАЧЕВ, И.Н. ШУБИН

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Издание второе, стереотипное

Тамбов Издательство ТГТУ

Главный инженер ОАО "Тамбовский завод «Комсомолец» имени Н.С. Артемова", кандидат технических наук

Доктор технических наук, профессор ТГТУ

Т484 Типовые технологические процессы изготовления деталей машин : учебное пособие / А.Г. Ткачев, И.Н. Шубин. – 2-е

изд., стер. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – 112 с. – 100 экз. – ISBN 5-8265-0601-6 (978-5-8265-0601-1).

Приведены описание типовых технологических процессов изготовления деталей машин, схемы типовых маршрутов изготовления, схемы базирования, используемая технологическая оснастка.

Предназначено для студентов технических вузов специальностей 170500 и 060800 дневной, заочной и дистанционной форм обучения.

ISBN 5-8265-0601-6 ГОУ ВПО "Тамбовский государственный (978-5-8265-0601-1) технический университет" (ТГТУ), 2007

ТКАЧЕВ Алексей Григорьевич, ШУБИН Игорь Николаевич

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Редактор Т.М. Глинкина Компьютерное макетирование Е.В. Кораблевой

Подписано в печать 24.05.07 Формат 60 × 84/16. 6,51 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 373

Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета,

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

1 Технология изготовления валов ………………………….

1.1 Характеристика валов ……………………………….. 4

Материалы и заготовки валов ……………………….

Основные схемы базирования ………………………

Методы обработки наружных цилиндрических по-

1.5 Методы повышения качества поверхностного слоя деталей ……………………………………………….. 26

1.6 Обработка на валах элементов типовых сопряже-

Типовые маршруты изготовления валов ………….

2 Технология изготовления втулок ………………………..

2.2 Методы обработки внутренних цилиндрических

Типовые маршруты изготовления втулок ………….

Технология изготовления дисков и фланцев …………..

Типовой маршрут изготовления дисков и фланцев

Технология изготовления корпусных деталей ……….

Типовые маршруты изготовления корпусных дета-

Технология изготовления зубчатых колес ……………..

5.1 Основные методы формообразования зубьев зубча-

Типовой маршрут изготовления зубчатых колес ….

6 Технология изготовления рычагов …………………..…

Типовой маршрут изготовления рычагов …………..

Курс "Технология машиностроения" является завершающей частью комплекса инженерно-технологических дисциплин и базируется на ранее изученных предметах – "Инженерная графика", "Материаловедение", "Основы проектирования и конструирования", "Детали машин", "Машины и оборудование".

Технология машиностроения – наука о производстве машин – изучает технологические процессы, применяемые на машиностроительных предприятиях при изготовлении машин требуемого качества, в установленном программой количестве и при наименьшей себестоимости.

Технология машиностроения рассматривает методы разработки и построения рациональных технологических процессов, выбор способа получения заготовки, технологического оборудования, инструмента и приспособлений, назначение режимов резания и установление технически обоснованных норм времени.

Основное содержание данного учебного пособия составляют разделы, посвященные разработке технологических процессов изготовления валов, втулок, корпусных деталей, зубчатых колес и рычагов, изложенные по единому плану в соответствии со стандартами разработки и постановки изделий на производство.

За основу приняты типовые технологические процессы, прошедшие апробацию в промышленности и базирующиеся на результатах научных исследований и прогрессивном опыте машиностроительных заводов.

Типовые технологические процессы в машиностроении

1 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛОВ

1.1 Характеристика валов

В технологии машиностроения в понятие валы принято включать собственно валы, оси, пальцы, штоки, колонны и другие подобные детали машин, образованные наружными поверхностями вращения при значительном преобладании длины над диаметром. Конструктивное разнообразие валов вызывается различным сочетанием цилиндрических, конических, а также зубчатых (шлицевых), резьбовых поверхностей. Валы могут иметь шпоночные пазы, лыски, осевые и радиальные отверстия (рис. 1).

Рис. 1 Классификация валов

Технологические задачи формулируют в соответствии с рекомендациями и охватывают требованиям к точности детали по всем ее параметрам (рис. 2).

Точность размеров. Точными поверхностями валов являются, как правило, его опорные шейки, поверхности под детали, передающие крутящий момент. Обычно они выполняются по 6. 7-му квалитетам.

Точность формы. Наиболее точно регламентируется форма в продольном и поперечном сечениях у опорных шеек под подшипники качения. Отклонения от круглости и профиля в продольном сечении не должны превышать 0,25. 0,5 допуска на диаметр в зависимости от типа и класса точности подшипника.

Точность взаимного расположения поверхностей. Для большинства валов главным является обеспечение соосности рабочих поверхностей, а также перпендикулярности рабочих торцов базовым поверхностям. Как правило, эти величины выбираются по V – VII степеням точности.

Рис. 2 Эскиз вала с типовыми техническими требованиями

Типовые технологические процессы в машиностроении

Качество поверхностного слоя. Шероховатость базовых поверхностей обычно составляет Rа = 3,2. 0,4 мкм, рабочих торцов Rа = 3,2. 1,6 мкм, остальных несоответственных поверхностей Rа = 12,5. 6,3 мкм. Валы могут быть сырыми и термообработанными. Твердость поверхностных слоев, способ термообработки могут быть весьма разнообразными в зависимости от конструктивного назначения валов. Если значение твердости не превышает НВ 200. 230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твердость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твердость НRС 48. 55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7. 1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способом можно достичь твердости НRС 55. 60.

Так, например, для вала, представленного на рис. 3, технологические задачи формулируются следующим образом:

− точность размеров основных поверхностей находится в пределах 6. 8-го квалитетов, а размеры с неуказанными отклонениями выполняются по 14-му квалитету;

Рис. 3 Эскиз вала

− точность формы регламентируется для опорных шеек допусками круглости и профиля в продольном сечении – 0,006 мм, а у остальных поверхностей погрешности формы не должны превышать определенной части поля допуска на соответствующий размер (например, для нормальной геометрической точности 60 % от поля допуска);

− точность взаимного расположения задается допусками радиального и торцового биений (соответственно 0,02 мм и 0,016 мм) относительно базы;

− шероховатость сопрягаемых цилиндрических поверхностей ограничивается значениями Rа = 0,8 мкм, а торцовых – Rа = 1,6 мкм; шероховатость несопрягаемых поверхностей – Rа = 6,3 мкм; шлицевый участок подвергается термообработке ТВЧ НRС 50. 55.

Некоторые требования к технологичности валов

К технологичности валов предъявляются некоторые специфические требования.

1 Перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными. Это позволяет уменьшить объем механической обработки при их изготовлении и сократить отходы металла. По этой причине конструкция вала с канавками и пружинными кольцами технологичнее конструкции вала с буртами.

2 Длины ступеней валов желательно проектировать равными или кратными длине короткой ступени, если токарная обработка валов будет осуществляться на многорезцовых станках. Такая конструкция позволяет упростить настройку резцов и сократитьиххолостые перемещения.

3 Шлицевые и резьбовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки на валу необходимо задавать одной ширины, что позволит прорезать их одним резцом.

4 Валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий резко снижает технологичность вала. В таких случаях следует заметно удлинять заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.

Типовые технологические процессы в машиностроении

1.2 Материалы и заготовки валов

Валы, в основном, изготовляют из конструкционных и легированных сталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений, а также повышенной износостойкости. Этим требованиям, в определенной степени, отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Г, 40ХН и др. Достаточно редко валы отливают из чугуна.

В технических требованиях на изготовление валов, прежде всего, указывается твердость материала или необходимость соответствующей термической обработки. Если значение твердости не превышает НВ 200. 230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твердость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твердость HRС 48. 55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7. 1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способом можно достичь твердости НRС 55. 60.

Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, ее материалов, размера и конфигурации, а также от характера производства. Заготовки получают отрезкой от горячекатаных или холодно-тянутых нормальных прутков и непосредственно подвергают механической обработке.

Прокат круглого сечения поступает на машиностроительные заводы в виде многометровых прутков, из которых в заготовительных цехах нарезаются заготовки необходимой длины.

В наибольшей мере указанным требованиям отвечают отрезные круглопильные станки, применяемые в серийном и массовом производствах. В качестве режущего инструмента в них применяются пильные диски, оснащенные сегментами из быстрорежущей стали. Таким диском можно разрезать прокат диаметром до 240 мм или пакет прутков меньшего диаметра. Торцы заготовок после отрезки имеют шероховатость Rа = 25 мкм.

Читайте также:  Что такое дроссель в автомобиле

В мелкосерийном и единичном производствах применяются более простые, но менее производительные отрезные ножовочные станки. Тонкие ножовочные полотна дают узкий пропил, но вследствие малой жесткости не обеспечивают высокой перпендикулярности торцов заготовок.

Резка прутков и труб из высокотвердых, закаленных сталей наиболее эффективна на абразивно-отрезных станках, оснащенных тонкими, толщиной 3. 6 мм абразивными кругами на бакелитовой или вулканитовой связках. Благодаря высокой скорости вращения, достигающей 80 м/с, круги быстро разрезают пруток, образуя ровный срез с шероховатостью Rа = 3,1. 6,3 мкм. Во избежание пережога торцов зона резания обильно поливается охлаждающей жидкостью.

Читайте также:

  1. B. Формулярный процесс
  2. C. Экстраординарный процесс
  3. ES-моделирование для процессов с большим числом факторов, включающих также и качественные факторы.
  4. HTX и сопроцессорные соединения
  5. I. Групповой процесс (формы и способы взаимодействия внутри группы)
  6. I. Процесс социализации
  7. I. Этапы процесса принятия решения
  8. If используется для разветвления процесса обработки данных на два направления.
  9. II. Процесс реализации стратегии.
  10. II. ПРОЦЕСС СЖАТИЯ
  11. III. Внутренняя структура политического процесса с позиций отношений субъект объект, или субъект – субъект, изучался поведенческим подходом.
  12. III. Процессы в информационной системе и их автоматизация

2.1 Технологический процесс

2.2 Элементы технологического процесса

2.3 Технологическое оборудование и технологическая оснастка

2.4 Виды технологического планирования

В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 «Процессы технологические. Основные термины и определения» технологический процесс – это часть производственного процесса, включающая действия по изменению и последующему определению состояния предмета труда (заготовок, деталей, машины). Изменения качественного состояния касаются изменения формы, размеров, шероховатости поверхности заготовок, их свойств; относительного положения деталей, внешнего вида машины.

Таким образом, технологический процесс обработки данной детали – это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств заготовки с целью получения готовой детали. Изменение физических свойств детали происходит в процессе термической обработки, старения и т.д.

Выделение технологического процесса из общего процесса производства чисто условно. Во время установки, закрепления, измерения детали, снятия крупной детали со станка выполняется тоже часть технологического процесса.

А транспортировка деталей по цеху относится к производственному процессу (т.к. здесь выполняют работу вспомогательный рабочий и транспортный рабочий).

Для выполнения технологического процесса должно быть организованно и оборудовано рабочее место.

Рабочее место – часть площади цеха, которая предназначена для выполнения работы одним рабочим или группой рабочих, на которой размещено технологическое оборудование, инструмент, приспособления, стеллажи для заготовок, деталей и сборочных единиц, подъемно-транспортное оборудование.

Элементы технологического процесса.Для каждого рабочего места должна быть указана последовательность обработки детали. В связи с этим весь процесс механической обработки детали расчленяется на отдельные составные части: технологическая операция, установ, позиция, технологический переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход.

Технологическая операция – законченная часть (рабочая часть) технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (на одном станке). Выполнять ее могут один или несколько рабочих. Операция характеризуется неизменностью объекта обработки (детали), оборудования (рабочего места) и рабочих исполнителей.

Операции являются основными элементами, на которые расчленяется технологический процесс при его проектировании, калькуляции затрат на изготовление и планирование. Название операций, связанных с механической обработкой обычно дается по названию станка, на котором производят обработку (токарная, фрезерная операция и т.д.). В свою очередь, технологическая операция также состоит из ряда элементов: технологических и вспомогательных переходов, установа, позиций, рабочего хода.

При выполнении технологической операции часто необходимо изменять относительное положение заготовки и инструмента (рабочих органов станка).

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении одной или нескольких обрабатываемых заготовок.

Например, при обработке на токарном станке детали типа втулка должно быть два установа (рисунок 2).

Установ А
1 Установить заготовку 2 Точить торец 1 3 Расточить отверстие 4 Расточить фаску 2
Установ Б
5 Установить заготовку 6 Точить поверхность 3 7 Точить торец 4 8 Расточить фаску 5

Типовые технологические процессы в машиностроении

Установ А Установ Б

При выполнении некоторых технологических операций установленная и закрепленная заготовка должна занимать ряд последовательных положений относительно рабочих органов оборудования с помощью поворотных или перемещающихся устройств, т.е. занимать различные позиции. Понятие «позиция» применяется при использовании многоместных поворотных приспособлений, при обработке на многошпиндельных станках.

Позиция – это фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижных частей оборудования при выполнении определенной части операции.

Отличие установа и позиции – на каждом новом установе объект производства меняет свое положения относительно приспособления, стола, станка, рабочего места, а при смене позиции объект производства сохраняет положение относительно приспособления, в котором он установлен и закреплен.

Основными технологическими элементами, из которых формируется и на которые делиться операция, является переход.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных обрабатываемых поверхностях, технологических режимах и установке.

1 Установить заготовку 2 Точить торец 1 начерно 3 Точить торец 1 начисто 4 Сверлить отверстие 5 Расточить отверстие 6 Расточить фаску 2

Типовые технологические процессы в машиностроении

Для многоинструментных станков последовательное точение резцом сначала одной ступени вала, а затем другой будет состоять из двух технологических переходов; если же выполнять обточку этих ступеней одновременно двумя резцами (рисунок 4), то это будет обтачивание в один переход.

Типовые технологические процессы в машиностроении

Обработка одной и той же поверхности заготовки на черновом, а затем чистовом режиме будет состоять из двух технологических переходов, так как изменяется режим резания.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которое не сопровождается изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей, но необходимых для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка и снятие заготовки перед обработкой, смена инструмента и др.).

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки. За каждый рабочий ход снимается один слой металла заданной толщины при неизменном режиме обработки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, необходимого для подготовки рабочего хода. Таким образом, вспомогательный ход не связан с изменением формы, размеров, шероховатости или свойств заготовки. (Например, перемещение суппорта токарного станка в исходное положение после выполнения обтачки).

Операциям и переходам в технологической документации присваиваются порядковые номера (00, 05, 10, 15 …, чтобы оставить резерв номеров для совершенствования технологического процесса).

Наименование операций определяется типом станка независимо от характера выполняемой работы. Операции формулируются коротко по виду станка: например, токарная, фрезерная, зубофрезерная и т.д. Правило записи и переходов устанавливает ГОСТ 3.1702-79 «Правило записи операций и переходов. Обработка резанием».

Нумерация основных и вспомогательных переходов должна быть сквозной, последовательной в пределах одной операции. Переходы записывают кратко в повелительном наклонении. Допускается полная или сокращенная запись содержания переходов при обработке резанием.

Полную запись следует выполнять при необходимости перечисления всех выдерживаемых размеров. Данная запись характерна для промежуточных переходов, не имеющих графических иллюстраций. В этом случае в записи содержания перехода следует указывать исполнительные размеры с их предельными отклонениями.

Сокращенную запись следует выполнять при условии ссылки на условное обозначение конструктивного элемента обрабатываемого изделия. Данная запись выполняется при достаточной графической информации.

Пример оформления записи представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Запись содержания переходов при обработке резанием

ЭскизЗапись перехода полнаяЭскизЗапись перехода сокращенная
Типовые технологические процессы в машиностроенииТочить (шлифо-вать, притереть, полировать и т.п.) поверхность, выдерживая размеры 1 и 2 Типовые технологические процессы в машиностроенииТочить (шли-фовать, при-тереть, поли-ровать и т.п.) поверхность 1

Запись содержания операций следует выполнять в форме маршрутного или операционного описания.

Маршрутное описание содержания операций следует применять в единичном и опытном производстве на соответствующих формах маршрутных карт (МК).

Операционное описание содержания операции следует применять в серийном и массовом производстве.

Читайте также:  Что такое черная металлургия определение

В содержании операции должны быть отражены все необходимые действия, выполняемые в технологической последовательности исполнителем или исполнителями, по обработке изделия или его составных частей на одном рабочем месте. В случае выполнения на данном рабочем месте прочих видов работ (кроме обработки резанием), выполняемых другими исполнителями, их действия также следует отражать в содержании операции. (например, «Контроль ОТК», «Проверить выполнение перехода 2» и т.п.).

Таблица 2 – Примерная запись содержания операций

Маршрутное описаниеОперационное описание
000 Заготовительная Штамповать заготовку 005 Токарная Точить торцы, расточить отверстие и фаски 010 Протяжная Протянуть шлицевое отверстие 015 Токарная Обработать наружные поверхности000 Заготовительная Штамповать заготовку 005 Токарная Установ А 1 Установить заготовку 2 Точить торец 1 начерно 3 Точить торец 1 начисто 4 Сверлить отверстие 5 Расточить отверстие 6 Расточить фаску 2 Установ Б 7 Установить заготовку 8 Точить торец 3 начерно 9 Точить торец 3 начисто 10 Расточить фаску 4 и т.д. * На картах эскизов выполняют эскиз детали с указанием размеров и шероховатости обрабатываемых поверхностей, указывают режимы резания

В содержание операции (перехода) должно быть включено:

– ключевое слово, характеризующее метод обработки, выраженное глаголом в неопределенной форме (точить, сверлить, фрезеровать и т.п.);

– наименование обрабатываемой поверхности или ее условное обозначение;

– информация по размерам или их условным обозначениям;

– дополнительная информация, характеризующая количество одновременно или последовательно обрабатываемых поверхностей, характер обработки (например, предварительно, одновременно, по копиру и т.д.).

Технологическое оборудование и технологическая оснастка служат орудиями производства при выполнении технологических процессов.

К технологическому оборудованию относятся металлорежущие станки, прессы, разметочные плиты, испытательные стенды и т.д.

Понятие технологической оснастки включает различные инструменты (режущие, измерительные, вспомогательные, штамповые) и приспособления.

Приспособление – часть технологической оснастки, предназначенной для установки или направления заготовки или инструмента при выполнении технологической операции.

Подготовка технологического оборудования и оснастки к выполнению определенной технологической операции называется наладкой.

Виды технологического планирования.Проектирование технологических процессов обработки деталей для массового и крупносерийного производства можно вести двумя принципиально различными путями. Можно создать технологический процесс обработки детали, содержащий относительно небольшое количество операций и соответственно этому небольшое число типов станков. В противоположность этому возможно создать процесс, состоящий из относительно большого числа, но простых операций и возрастает число станков.

По первому принципу технологический процесс предусматривает концепцию операций, выполняемых на многошпиндельных автоматах, полуавтоматах, агрегатных, многопозиционных, многорезцовых станках, отдельно на каждом станке или на автоматизированных станках, связанных в одну линию. Подобные станки все шире внедряются в производство, особенно широкое применение они получили в автомобиле и тракторостроении.

Метод концентрации операций подразделяется на последовательную концентрацию, параллельную и параллельно–последовательную:

– последовательная концентрация предусматривает обработку поверхностей детали за несколько установов, используют в единичном производстве;

– параллельная концентрация предусматривает одновременную обработку нескольких поверхностей детали;

– параллельно–последовательная концентрация предусматривает одновременную обработку нескольких поверхностей детали за несколько установов.

Параллельная и параллельно–последовательная концентрации применяются для массового и крупносерийного производства, что значительно уменьшает затраты времени обработки деталей. Метод концентрации операций требует применения высокопроизводительных станков специального назначения, что оправдано с экономической стороны лишь при достаточно большом масштабе производства.

Применение принципа концентрации операций позволяет осуществлять большой объем работ и выпуск большего количества продукции при использовании малых производственных площадей и при небольшом числе рабочих.

По второму принципу технологический процесс дифференцируется (расчленяется) на элементарные операции с примерно одинаковым временем исполнения (тактом) или кратным такту. В связи с этим станки здесь применяются специальные и узкоспециализированные. Принцип дифференциации операций требует рабочих более низкой квалификации, чем при принципе концентрации операций.

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 10889 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Технология изготовления валов. Методы обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Типовой маршрут изготовления дисков и фланцев. Основные методы формообразования зубьев зубчатых колес. Технология изготовления рычагов и корпусных деталей.

РубрикаПроизводство и технологии
Видучебное пособие
Языкрусский
Дата добавления29.10.2017
Размер файла4,0 M

Типовые технологические процессы в машиностроении

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Курс "Технология машиностроения" является завершающей частью комплекса инженерно — технологических дисциплин и базируется на ранее изученных предметах — "Инженерная графика", "Материаловедение", "Основы проектирования и конструирования", "Детали машин", "Машины и оборудование".

Технология машиностроения — наука о производстве машин — изучает технологические процессы, применяемые на машиностроительных предприятиях при изготовлении машин требуемого качества, в установленном программой количестве и при наименьшей себестоимости.

Технология машиностроения рассматривает методы разработки и построения рациональных технологических процессов, выбор способа получения заготовки, технологического оборудования, инструмента и приспособлений, назначение режимов резания и установление технически обоснованных норм времени.

Основное содержание данного учебного пособия составляют разделы, посвященные разработке технологических процессов изготовления валов, втулок, корпусных деталей, зубчатых колес и рычагов, изложены по единому плану в соответствии со стандартами разработки и постановки изделий на производство.

За основу приняты типовые технологические процессы, прошедшие апробацию в промышленности и базирующиеся на результатах научных исследований и прогрессивном опыте машиностроительных заводов.

1. Технология изготовления валов

1.1 Характеристика валов

вал зубчатый колесо рычаг

В технологии машиностроения в понятие валы принято включать собственно валы, оси, пальцы, штоки, колонны и др. подобные детали машин, образованные наружными поверхностями вращения при значительном преобладании длины над диаметром. Конструктивное разнообразие валов вызывается различным сочетанием цилиндрических, конических, а также зубчатых (шлицевых), резьбовых поверхностей. Валы могут иметь шпоночные пазы, лыски, осевые и радиальные отверстия (рис. 1.).

Рис. 1 Классификация валов

Технологические задачи. Технологические задачи формулируются в соответствии с рекомендациями и охватывают требованиями к точности детали по всем их параметрам (рис.2).

Точность размеров. Точными поверхностями валов являются, как правило, его опорные шейки, поверхности под детали, передающие крутящий момент. Обычно они выполняются по 6. 7-му квалитетам.

Точность формы. Наиболее точно регламентируется форма в продольном и поперечном сечениях у опорных шеек под подшипники качения. Отклонения от круглости и профиля в продольном сечении не должен превышать 0,25. 0,5 допуска на диаметр в зависимости от типа и класса точности подшипника.

Точность взаимного расположения поверхностей. Для большинства валов главным является обеспечение соосности рабочих поверхностей, а также перпендикулярности рабочих торцов базовым поверхностям. Как правило, эти величины выбираются по V. VII степеням точности.

Рис. 2 Эскиз вала с типовыми техническими требованиями

Качество поверхностного слоя. Шероховатость базовых поверхностей обычно составляет Rа=3,2. 0,4 мкм, рабочих торцов Rа=3,2. 1,6 мкм, остальных несоответственных поверхностей Rа=12,5. 6,3 мкм. Валы могут быть сырыми и термообработанными. Твердость поверхностных слоев, способ термообработки могут быть весьма разнообразными в зависимости от конструктивного назначения валов. Если значение твёрдости не превышает НВ 200. 230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твёрдость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твёрдость НRС 48. 55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7. 1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способом можно достичь твердости НRС 55. 60.

Так, например, для вала, представленного на рис. 3 технологические задачи формулируются следующим образом.

точность размеров основных поверхностей находится в пределах 6. 8-го квалитетов, а размеры с неуказанными отклонениями выполняются по 14-му квалитету;

точность формы регламентируется для опорных шеек допусками круглости и профиля в продольном сечении — 0,006 мм, а у остальных поверхностей погрешности формы не должны превышать определенной части поля допуска на соответствующий размер (например, для нормальной геометрической точности 60 % от поля допуска);

точность взаимного расположения задается допусками радиального и торцового биений (соответственно 0,02 мм и 0,016 мм) относительно базы;

шероховатость сопрягаемых цилиндрических поверхностей ограничивается значениями Rа = 0,8 мкм, а торцовых — Rа = 1,6 мкм; шероховатость несопрягаемых поверхностей — Rа = 6,3 мкм; шлицевый участок подвергается термообработке ТВЧ НRС 50. 55.

Читайте также:  Оборудование для производства керамзитобетонных блоков

Некоторые требования к технологичности валов.

К технологичности валов предъявляются некоторые специфические требования.

1. Перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными. Это позволяет уменьшить объём механической обработки при их изготовлении и сократить отходы металла. По этой причине конструкция вала с канавками и пружинными кольцами более технологична конструкции вала с буртами.

2. Длины ступеней валов желательно проектировать равными или кратными длине короткой ступени, если токарная обработка валов будет осуществляться на многорезцовых станках. Такая конструкция позволяет упростить настройку резцов и сократить их холостые перемещения.

3. Шлицевые и резьбовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки на валу необходимо задавать одной ширины, что позволит прорезать их одним резцом.

4. Валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий резко снижает технологичность вала. В таких случаях заметно удлинять заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.

Рис. 3 Эскиз вала

1.2 Материалы и заготовки валов

Валы, в основном, изготовляют из конструкционных и легированных сталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений, а также повышенной износостойкости. Этим требованиям, в определенной степени, отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Г, 40ХН и др. Достаточно редко валы отливают из чугуна.

В технических требованиях на изготовление валов, прежде всего, указываются твёрдость материала или необходимость соответствующей термической обработки. Если значение твёрдости не превышает НВ 200. 230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твёрдость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твёрдость HRС 48. 55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7. 1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способом можно достичь твердости НRС 55. 60.

Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, ее материалов, размера и конфигурации, а также от характера производства. Заготовки получают отрезкой от горячекатаных или холодно-тянутых нормальных прутков и непосредственно подвергают механической обработке.

Прокат круглого сечения поступает на машиностроительные заводы в виде многометровых прутков, из которых в заготовительных цехах нарезаются заготовки необходимой длины.

В наибольшей мере указанным требованиям отвечают отрезные круглопильные станки, применяемые в серийном и массовом производствах. В качестве режущего инструмента в них применяются пильные диски, оснащённые сегментами из быстрорежущей стали. Таким диском можно разрезать прокат диаметром до 240 мм или пакет прутков меньшего диаметра. Торцы заготовок после отрезки имеют шероховатость Rа = 25 мкм.

В мелкосерийном и единичном производствах применяются более простые, но менее производительные отрезные ножовочные станки. Тонкие ножовочные полотна дают узкий пропил, но вследствие малой жёсткости не обеспечивают высокой перпендикулярности торцов заготовок.

Резка прутков и труб из высокотвёрдых, закалённых сталей наиболее эффективна на абразивно-отрезных станках, оснащённых тонкими, толщиной 3. 6 мм абразивными кругами на бакелитовой или вулканитовой связках. Благодаря высокой скорости вращения, достигающей 80 м/с, круги быстро разрезают пруток, образуя ровный срез с шероховатостью Rа = 3,1. 6,3 мкм. Во избежание пережога торцов зона резания обильно поливается охлаждающей жидкостью. В сравнении с перечисленными другие методы резки применяются реже. К ним относятся резка на токарно-отрезных станках отрезными резцами, на фрезерных станках прорезными фрезами, резка фрикционными пилами. Фрикционная пила представляет собой тонкий стальной диск, которому сообщается скорость вращения выше 100 м/с. В месте контакта с заготовкой выделяющаяся вследствие трения теплота расплавляет металл прутка, что обеспечивает высокую производительность процесса. Однако оплавление торцов заготовок снижает их качество. К наиболее производительным методам относятся рубка прутков на прессах и резка ножницами. Существенным недостатком этих методов, ограничивающим их применение, является смятие концов заготовок.

На машиностроительные заводы прокат поступает с заметными отклонениями от прямолинейности оси. Для устранения кривизны прутки перед резкой подвергают правке. Для этой цели служат правильно-калибровочные станки. Нарезанные заготовки перед началом обработки, а иногда и в процессе дальнейшей обработки также приходится подвергать правке. Такую правку обычно проводят на прессах.

Рис. 4 Схема правильно-рихтовочного устройства станка

1 — пруток; 2 — ролик

Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также при изготовлении валов с небольшим количеством ступеней и незначительными перепадами их диаметров. В производстве с более значительным масштабом выпуска, а также при изготовлении валов более сложной конфигурации с большим количеством ступеней, значительно различающихся по диаметру, заготовки целесообразно получать методом пластической деформации. Эти методы (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка) позволяют получать заготовки, по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали (рис.5), что значительно повышает производительность механической обработки и снижает металлоемкость изделия.

Рис. 5 Заготовки полученные различными методами:

а — штамповкой в штампах; б — штамповкой на горизонтально-ковочной машине; в — поперечно-винтовой прокаткой.

Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учетом технико-экономической целесообразности. С увеличением масштабов выпуска особое значение приобретают эффективность использования металлов и сокращение трудоемкости механической обработки. Поэтому в крупносерийном и массовом производстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металлов от 0,7 и выше (отношение массы детали к норме расхода металла), доходящего в отдельных случаях до 0,95. Полые валы целесообразно изготавливать из труб.

1.3 Основные схемы базирования

Основными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно, особенно при условии сохранения единства баз. Поэтому при большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на постоянных базах с установкой его в центрах.

При этом может возникать погрешность базирования, влияющая на точность взаимного расположения шеек, равная величине несовпадения оси центровых отверстий и общей оси опорных шеек.

Для исключения погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве технологической базы использовать торец заготовки. С этой целью заготовку устанавливают на плавающий передний центр.

Форма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Существует несколько типов центровых отверстий, из которых для валов чаще всего применяются три (табл. 1).

Рабочими участками являются конуса, которыми вал опирается на центры станка в процессе обработки. Цилиндрические участки диаметром d необходимы для предотвращения контакта вершин станочных центров с заготовкой. При обработке крупных, тяжёлых валов применяют усиленные станочные центры с углом конуса 75° или 90°. С соответствующими углами конусов выполняют и центровые отверстия валов. Предохранительный конус с углом 120° позволяет избежать случайных забоин на рабочем конусе в процессе межоперационного транспортирования вала. Валы с предохранительными конусами более ремонтопригодны.

Использование центров в качестве установочных элементов предусматривает применение того или иного поводкового устройства, передающего крутящий момент заготовке.

Такими устройствами являются поводковые патроны, хомутики и т. п. (табл. 2-5).

Основные способы установки валов приведены на рис. 6. 9.

Рис. 6. Установка вала в патроне (L/D 10)

Рис. 9. Установка вала в центрах с люнетом (7 10)

1.4 Методы обработки наружных цилиндрических поверхностей

Наружные и внутренние цилиндрические поверхности и прилегающие к ним торцы образуют детали типа тел вращения. Детали — тела вращения делят на три типа в зависимости от соотношения длины детали L к наибольшему наружному диаметру D. При L/D > 1 это валы оси, шпиндели, штоки, шестерни, гильзы, стержни и т. п.; при 2 > L/D > 0,5 включительно — втулки, стаканы, пальцы, барабаны и др.; при L/D

© 2000 — 2018, ООО «Олбест» Все права защищены