Предварительная разработка технологического маршрута

Разработка маршрутного технологического процесса механической обработки заготовки является основой всего курсовой работы. От пра­вильности и полноты разработки маршрутного технологического процесса во многом
зависят организация производства.

Разработка маршрутного технологического процесса механической
обработки заготовки рекомендуется проводить по учебному пособию [2].

Для мелкосерийного производства технологический процесс следует разрабатывать по принципу группового метода обработки деталей, дающе­го
возможность эффективно применять на универсальном оборудовании специализированную высокопроизводительную технологическую оснастку и
повышать производительность труда.

В серийном производстве следует проектировать технологический процесс, ориентируясь на использование переменно – поточных линий, ко­гда параллельно изготовляются партии деталей разных наименований.

При выборе соответствующего оборудования необходимо располагать всеми данными, характеризующие технологическое оборудована (паспорта различных моделей оборудования, каталоги и т.п.). Помимо перечисленных критериев при выборе станка учитывается тип производства, для которого
проектируется технологический процесс.

Также при разработке технологического маршрута одновременно с выбором станка необходимо выбрать приспособление и режущие инструменты. В единичном и мелкосерийном производстве широко применяется обработка без приспособлений или с приспособлениями универсального типа. В крупносерийном и массовом производстве применяются специальные приспособления, которые сокращают вспомогательное и основное время больше, чем универсальные, при более высокой точности. Принцип выбора обрабатывающего оборудования и режущего инструмента приведены ниже.

Маршрут строится по принципу обработки сначала более грубых, а затем, более точных поверхностей.

Весь процесс обработки подразделяется на 3 этапа:

– черновая обработка.

– чистовая обработка.

– отделочная обработка.

На первой стадии выполняют операции черновой обработки поверхно­стей, имеющих наибольшие припуски. На этой стадии удаляется основная масса материала, что позволяет выявить поверхностные дефекты заготовок, которые могут быть своевременно устранены (заваркой, наплавлением металла и др.) или станут основанием для прекращения дальнейшей обработки, вследствие не­пригодности заготовки. На этой стадии удаляется 0,65 припуска.

Для выполнения черновых операций выбирают наиболее мощное и менее точное оборудование, а также используют рабочих с низкой квалификацией, чем при выполнении чистовых и отделочных операций.

На второй стадии обработки, при чистовых операциях, устраняются по­грешности, возникающие при черновой обработке, и обеспечивается достиже­ние требуемой точности размеров поверхностей. На данной стадии удаляется 0,25 припуска.

При разработке технологического маршрута необходимо учитывать тре­бования к взаимному расположению поверхностей. Для этого необходимо стремится к осуществлению обработки этих поверхностей в ходе одной опера­ции без переустановки.

Разрабатывая технологический процесс обработки деталей, необхо­димо выполнить следующие условия:

1. Наметить базовые поверхности, которые должны быть обработаны в самом начале технологического процесса;

2. Выполнить операции черновой обработки, при которых снимают наибольшие слои металла, что позволяет сразу выявить дефекты заготовки и освободиться от внутренних напряжений, вызывающих деформации;

2. Обработать вначале те поверхности, которые не снижают жесткость обрабатываемой детали;

3. Первыми следует обрабатывать такие поверхности, которые не тре­буют высокой точности качества;

4. Необходимо учитывать целесообразность концентрации или диф­ференциации операций;

5. При выборе технологических баз следует стремиться к соблюдению основных принципов базирования – совмещения и постоянства баз;

6. Пеобходимо учитывать, на каких стадиях технологического про­цесса целесообразно производить механическую, термическую и другие методы обработки в зависимости от требований чертежа;

7. Отделочные операции следует выносить к концу технологического процесса обработки.

Разработанный технологический маршрут обработки детали представить в виде таблицы 5 или описать весь порядок обработки с указанием обрабатываемых поверхностей и баз.

Таблица 5 – Маршрутная технология обработки детали типа «»

№ операции	Наименование операции, обрабатываемые поверхности	Эскиз, Схема базирования и установки	Применяемое оборудование (наименование, модель)

3.5..1. Типовой технологический процесс обработки
деталей типа «Вал»

Служебное назначение, технические требования, материал и методы получения заготовок

Детали типа «вал» имеют длину, в несколько раз большую диаметра, об­разованы наружной цилиндрической и торцовыми поверхностями, имеющих общую ось вращения. Валы используются для передачи крутящего момента или в качестве опор.

Точными поверхностями валов являются их опорные шейки, сопряженные поверхности под детали, передающие крутящие моменты. Для большинства ва­лов главным критерием качества в процессе изготовления является
соосность рабочих поверхностей, а также перпендикулярность рабочих торцов к базовым поверхностям.

Валы в основном изготавливают из конструкционных и легированных сталей, которые должны иметь высокую прочность, хорошую обрабатывае­мость, малую чувствительность к концентрации напряжений, а для повышения износостойкости должны хорошо воспринимать термическую обработку. Этим требованиям отвечают стали: 35, 40,45,40Х, 50Х, 40Г2 и др.

В единичном и мелкосерийном производстве заготовки валов с неболь­шим числом ступеней и незначительной разницей их диаметров получают от­резкой от горячекатаных или нормальных холоднотянутых прутков. Заготовки валов массой более 15 кг целесообразно получать свободой ковкой для уменьшения расхода материала. В серийном и массовом производстве заготовки целесообразно получать методом пластического деформирования (ковка, штамповка, прокат и т.д.). Эти методы обеспечивают получение заготовок, близких по форме и размерам гото­вой детали, что повышает производительность механической обработки и снижа­ет коэффициент использования металла. Так в крупносерийном и массовом про­изводстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использо­вания металла (отношение массы детали к норме расхода металла) 0,7...0,95.

При изготовлении деталей типа «вал», полученных из прутка или штампо­ванные заготовки, обрабатывают по следующему технологическому
маршруту обработки:

Ø фрезерно – центровальная операция;

Ø токарная операция (черновая);

Ø токарная операция (чистовая);

Ø обработка пазов и шлицев;

Ø нарезание резьбы;

Ø термическая обработка;

Ø шлифование.

При выполнении большинства операций в качестве технологических баз используют поверхности центровых отверстий и левый торец установленного на станке вала. От этого торца удобно обеспечивать точность линейных размеров.

Фрезерно – центровальная операция. Подрезание торцов и сверление центровых отверстий являются первыми технологическими переходами изго­товления ступенчатых и гладких валов, на которых подготавливаются
техноло­гические базы для последующей обработки.

В единичном производстве указанные переходы выполняют на универ­сальных токарных станках. В серийном производстве обработку ведут на фрезерное – центровальных станках с установкой заготовки по наружному диаметру в призмы и в осевом направлении по упору. На горизонтально – или продольно – фрезерных станках выполняют только подрезку торцов, а на одно или двусто­роннем центровальном станке – центрование. В крупносерийном и массовом производстве для фрезерования торцов и центрования применяют фрезерно – центровальные станки барабанного типа, двусторонние торцефрезерные авто­маты и двусторонние центровальные автоматы [15].

Фрезерование осуществляют торцовыми или цилиндрическими фрезами. Центрование заготовок производят двумя инструментами: спиральным сверлом, которое образует цилиндрическое отверстие малого диаметра и зенковкой, которое образует коническую поверхность. В серийном производстве центрование производят комбинированными центровочными сверлами.

Токарные операции. В зависимости от типа производства наружные поверхности валов можно обтачивать на различном оборудовании. В единичном производстве применяются универсальные станки; в крупносерийном и массовом производстве – одно – и многошпиндельные вертикальные полуавтоматы и автома­ты, горизонтальные многорезцовые станки и гидрокопировальные
полуавтоматы.

При обработке на многорезцовом полуавтомате обеспечивается точность обработки 11 – го квалитета, а при правильном выборе наладки и технологиче­ской оснастки точность может быть повышена до 9 – го квалитета [13].

Для обработки ступенчатых валов широко используют одношпиндельные гидрокопировальные полуавтоматы. На этих станках обработку можно вести на более высоких скоростях, чем на многорезцовых станках. При обработке на гидрокопировальном полуавтомате обеспечивается точность, соответствующая 9 – му квалитету, а при соответствующей наладке и правильном выборе режуще­го инструмента точность может быть повышена до 6 – го квалитета.

На многошпиндельном вертикальном полуавтомате непрерывного (па­раллельного) действия выполняют обработку валов в центрах. На этих станках обеспечивается точность 10 – 11 – го квалитета и шероховатость обработанной по­верхности Ra = 2,5 мкм. Точность 6 – 9 – го квалитета может быть обеспечена при применении специального инструмента (плавающих головок). На многошпин­дельном вертикальном полуавтомате последовательного действия при обработ­ке заготовку закрепляют в патроне или специальных приспособлениях. На этих станках достигается точность обработки наружных и внутренних поверхностей 6 – 9 – го квалитета. В серийном производстве для обтачивания валов целесообразно исполь­зовать токарные станки, оснащенные универсальными гидрокопировальными суппортами. Обтачивание на гидрокопировальных станках целесообразно для нежестких валов и для чистового обтачивания валов с длинными шейками. Точность обработки обеспечивается по 8 – 9 – му квалитетам.

В мелко – и среднесерийном производстве эффективно применение стан­ков с ЧПУ для обработки валов, особенно сложных многоступенчатых загото­вок и заготовок с криволинейными поверхностями.

Обработка шлицев и шпоночных пазов на валах. Технологический про­цесс обработки шлицев зависит от метода центрирования шлицевого соедине­ния и термической обработки.

В серийном производстве шлицы нарезают на шлице – или зубофрезерных станках червячной фрезой. Технологическими базами являются поверхности центровых отверстий.

Более производительными методами образования шлицев являются кон­турное шлицестрогание, шлицепротягивание и накатывание. В крупносерийном и массовом производстве эффективно строгание шлицев на шлицестрогальных станках набором фасонных резцов, собранных в головке. Параметр.шерохова­тости обработанной поверхности Ra= 1,25...2,5 мкм. Шлицепротягивание на шлицепротяжных станках выполняются двумя блочными протяжками. Протя­гивать можно сквозные и несквозные шлицы. Накатывание применяется в ос­новном для образования эвольвентных шлиц на валах с твердостью, не выше НВ=220 и модуле шлиц не более 2,5 мм. Накатывание осуществляют роликами или рейками, при котором обеспечивается параметр шероховатости
Ra = 0,63... 0,32 мкм.

У закаливаемых валов, центрируемых по наружной поверхности, шлицы обрабатывают в следующем порядке:

- шлифование наружной поверхности;

- фрезерование шлицев с припуском на шлифование боковых поверхностей;

- термическая обработка;

- наружное шлифование;

- шлифование боковых поверхностей шлицев.

Шпоночные пазы в зависимости от конфигурации обрабатывают либо дисковой фрезой, если паз сквозной или закрытый с одной стороны, либо торцо­вой (пальцевой) фрезой, если паз глухой. Обработку производят на горизонталь­но – и вертикально – фрезерном станках, на шпоночно – фрезерном полуавтомате.

В серийном и массовом производстве для получения глухих шпоночных пазов обработку осуществляют двузубой пальцевой (шпоночной) фрезой на шпоночно – фрезерных полуавтоматах. В качестве технологических баз исполь­зуются поверхности центровых отверстий при установке вала в центрах и на­ружные цилиндрические поверхности вала с установкой вала на призмы. При установке вала в центрах достигается максимальная точность паза, а при уста­новке на призмы возникают погрешности установки. С целью сведения по­грешности к минимуму используют самоцентрирующие тиски.

Нарезание резьбы. В конструкции деталей типа «вал» встречаются
на­ружные и внутренние резьбы.

Внутреннею резьбу на валах нарезают метчиком на сверлильных, револь­верных станках, резьбонарезных, а также на агрегатных станках, полуавтоматах и автоматах. В единичном и мелкосерийном производстве наружные резьбы нарезают на токарно – винторезных станках резьбовыми резцами или гребёнка­ми, обеспечивая 6 – 8 – ю степень точности.

Нарезание резьбы плашками и резьбонарезными головками выполняют на болторезных станках и на токарно – револьверных автоматах. В мелко – и среднесерийном производстве при требовании точности не выше 7 – й степени точности резьбу нарезают плашками. В крупносерийном и массовом производ­стве резьбы нарезают резьбонарезными головками, обеспечивающими 6 – ю сте­пень точности.

Фрезерование резьбы целесообразно применять при достаточно больших партиях деталей в силу своей производительности. Короткие резьбы с мелким шагом фрезеруют гребенчатой групповой фрезой на резьбонарезных станках. Это особенно целесообразно в тех случаях, когда резьба близко расположена к торцу ступени большого диаметра. Фрезерование дисковой фрезой применяет­ся при нарезании резьб с большим шагом и крупным профилем.

Накатывание резьбы резьбонакатными плашками или роликами применяется в крупносерийном и массовом производстве, обеспечивая 6 – ю степень точности. Если шейки вала подвергаются термообработке, то резьбу изготавливают до термообработки. Если вал не подвергался термообработке, то резьбу наре­зают после окончательного шлифования шеек.

Шлифовальные операции. Шлифование является основным методом чис­товой отделки наружных цилиндрических поверхностей. На операциях предва­рительного шлифования достигается точность 6 – 9 – го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 1,2...2,5 мкм, а окончательным шлифованием достигается точность 5 – 6квалитета и шероховатость поверхности Ra = 0,2... 1,2 мкм.

Шлифование валов выполняют на круглошлифовальных и бесцентрово – шлифовальных станках.

Одновременное шлифование шейки и торца уступа выполняют на тор – цешлифовальных станках с наклоном круга. Для шлифования шлиц применяют шлицешлифовальные станки.

Технологический маршрут обработки деталей типа «вал» приведен
в [123].

3.5.2. Типовой технологический процесс обработки деталей типа «Втулка»

Служебное назначение, технические требования, материал и методы
получения

К деталям класса втулок относятся: втулки, гильзы, стаканы, вкладыши, т.е. летали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения.

Главной технологической задачей при обработке втулок является обеспе­чение концентричности внутренних и наружных поверхностей втулок и пер­пендикулярности торцов к оси отверстия.

Материал для втулок применяют самый разнообразный: чугун, сталь, бронза, латунь, специальные сплавы и др. (в зависимости от назначения и
усло­вий работы летали).

Заготовками для втулок с диаметром отверстия до 20 мм служат калибро­ванные или горячекатаные прутки и литые стержни. При диаметре отверстия более 20 мм применяются цельнотянутые трубы, отливки б песчаные или ме­таллические формы, поковки, штамповки. При диаметре отверстия более 30 мм применяют штамповки с прошитым отверстием.

Технология обработки втулок

Задача обеспечения концентричности внутренних и наружных поверхно­стей и перпендикулярности торцовых поверхностей к оси отверстия может быть решена тремя способами:

обработка поверхностей с одной установки заготовки; применяется для обработки деталей из прокатных прутков на токарных, токарно – револьверных станках и автоматах.

обработка сначала наружной поверхности, затем отверстия при уста­новке детали по наружной поверхности; применяется для обработки тяжелых и крупногабаритных деталей на карусельном станке.

обработка сначала отверстия, затем наружной поверхности при уста­новке детали по отверстию.

Наибольшее применение находит третий способ обработки деталей типа «втулка». При этом способе базирование детали осуществляют по отверстию.

Технологический маршрут обработки деталей типа «втулка»:

Ø токарная операция (черновая);

Ø токарная операция (чистовая);

Ø сверлильная операция;

Ø внутришлифовальная операция;

Ø круглошлифовальная операция.

Содержание токарных операций зависит не только от типа производства, но и от способа обработки деталей типа «втулка».

При обработке поверхностей с одной установки первая технологическая операция состоит из следующих переходов:

1) установка прутка до упора;

2) подрезка торца и зацентровка торца под сверление отверстия;

3) сверление отверстия и предварительное обтачивание наружной
по­верхности;

4) растачивание или зенкерование отверстия и окончательное обтачива­ние наружной поверхности со снятием фасок на свободном торце;

5) предварительное развертывание;

6) окончательное развертывание;

7) отрезание детали.

При обработке заготовку устанавливают в патроне с креплением по наруж­ной поверхности прутка. На следующей токарной операции выполняют фаски с противоположного торца втулки на вертикально – сверлильном станке зенковкой, с креплением заготовки в тисках, или на токарном станке резцом, с креплением за­готовки в патроне или на оправке. Снятие фасок на вертикально – сверлильном станке целесообразно в том случае, если должна быть обеспечена шероховатость поверхности Ra > 10 мкм и не ограничивается строгое
расположение оси.

При обработке поверхностей втулок с базированием по отверстию (по третьему способу) процесс обработки начинают с обработки отверстия:

1) Вертикально – сверлильная операция. На этой операции выполняют зен­керование отверстия втулки, снятие фаски и обработку торца комбинирован­ным зенкером на вертикально – сверлильном станке с креплением детали по на­ружной поверхности в самоцентрирующих тисках; при зенкеровании достига­ется точность 11 – 13 – го квалитета и шероховатость поверхности Ra =10...5 мкм.

2) Протягивание отверстия. Выполняют на протяжных полуавтоматах, кото­рые бывают горизонтальные и вертикальные, одно – и многошпиндельные. Уста­новка детали на протяжных станках производится на жесткой опоре, когда торец детали подрезан перпендикулярно оси отверстия, или на шаровой опоре, когда то­рец не обработан. При протягивании достигается точность обработки
7 – 9 – го квали­тета и шероховатость поверхности Ra = 2,5...0,32 мкм.

Если заготовка без отверстия, то на первой операции перед зенкерованием выполняется сверление отверстия в сплошном металле. Отверстия диамет­ром больше 30 мм обычно сверлят двумя сверлами (первое меньшего диаметра, а второе большего диаметра).

В зависимости от объема выпуска чистовую обработку отверстия можно выполнять различными способами. В единичном и мелкосерийном производстве обработку отверстия: осуществляют растачиванием, развертыванием, как на токарных, так и на сверлильных станках. В серийном и массовом производстве целесообразно протягивание отверстия на протяжных полуавтоматах.

Обработав отверстие, приступают к обработке наружной поверхности втулки. Если торцы обработаны, то обработку осуществляют на оправке, зажа­той в центрах или на оправке с креплением в поводковом патроне. Если торец не обработан, то обрабатывают на разжимной оправке.

В зависимости от объема выпуска обработку наружных поверхностей можно выполнять на различном оборудовании. В единичном производстве об­работку осуществляют на универсальных токарных станках, в серийном произ­водстве – токарных, токарно – револьверных станках и станках с ЧПУ, в крупно­серийном и массовом производстве – одно – и многошпиндельных полуавтома­тах и автоматах. Установку детали осуществляют в самоцентрирующем патро­не с базированием по наружной поверхности. Кроме токарных станков для об­работки отверстия широко используются вертикально – и радиально – сверлильные станки с ручным управлением и с ЧПУ.

Порядок выполнения последующих операций технологического маршру­та, в общем, одинаков для обоих способов обработки деталей типа «втулка».
В зависимости от конструктивных особенностей детали в маршрут обработки мо­гут входить и другие операции (сверление смазочных каналов, фрезерование лысок, пазов, уступов и др.).

Обработку отверстия на внутришлифовальных станках производят двумя способами: на проход и врезанием. Способ врезания используется при обработ­ке коротких, фасонных и глухих отверстий, не имеющих канавок для выхода круга. Во всех остальных случаях применяют шлифование на проход, обеспе­чивающее более высокую точность и меньший параметр шероховатости по­верхности. В серийном и массовом производстве на внутришлифовальных станках обеспечивается обработка с точностью 5 – 6 – го квалитета и параметром шероховатости Ra = 0,63...2,5 мкм.

Наиболее распространен способ шлифования отверстия, при котором об­рабатываемая деталь, закреплённая в самоцентрирующем патроне вращается, а шлифовальный круг, вращаясь в противоположную сторону вокруг своей оси с большим числом оборотов, совершает возвратно – поступательное и поперечное движение. Этот способ применяется для шлифования отверстий в закаленных деталях.

Шлифование наружной поверхности втулок на круглошлифовальных стан­ках осуществляется аналогично шлифованию наружной поверхности деталей типа «вал». Обрабатываемую деталь закрепляют на оправке, зажатой
в центрах.

Технологический маршрут обработки деталей типа «втулка»
приведен в [123].

3.5.3.Типовой технологический процесс обработки деталей типа «Зубчатое колесо»

В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Которые служат для сообщения вращательного движения от одного вала кдругому с по­мощью зубчатых колес, а также для преобразования вращательного движения в поступательное.

К зубчатым колесам предъявляются повышенные требования с точки зре­ния их прочности, долговечности, что обязывает изготовлять их с повышенной точностью и бесшумностью в работе.

Точность зубчатых колес зависит от метода нарезания, точности режуще­го инструмента, станка, установки нарезаемой заготовки и режущего инстру­мента, а также степени нагрева нарезаемого колеса в процессе зубонарезания.

В зависимости от способа образования зубьев различают два метода
зу­бонарезания:

- копирование;

- обкатку.

Оба метода используют на различных зубообрабатывающих станках.

Классификация основных методов формообразования зубчатых поверх­ностей и их возможности по обеспечению степеней точности и шероховатости приведены в [123].

Технологический маршрут обработки деталей типа «зубчатое колесо» приведен в [123].

Дата добавления: 2015-06-25