1.3.1 Выбор типового технологического процесса

При разработке технологического процесса изготовления любой детали в машиностроительном производстве возникает задача - выбрать из нескольких вариантов разработки один, обеспечивающий наиболее экономичное решение. Поэтому с целью экономии труда и времени технологической подготовки производства необходимо использовать типовые процессы обработки деталей и типовых поверхностей деталей. Типовой технологический процесс обработки червяков и колес червячных передач состоит из следующих основных этапов:

1. Обработка заготовки резанием для получения необходимых геометрических форм, а также основных базовых поверхностей.

2. Повторная обработка резанием и дополнительное формообразование детали.

3. Черновое зубонарезание для червяков и колес.

4. Термическая обработка.

5. Обработка монтажных и базовых поверхностей после термической обработки.

6. Окончательная обработка и отделка зубьев червяков после термической обработки.

Кроме получения точных размеров и формы червяка и червячного колеса в делительной передаче необходимо, чтобы технологический процесс их изготовления обеспечивал длительное сохранение полученных размеров и формы. Эта задача решается в результате придания материалам червяка и колеса нужной структуры, твердости и равновесия внутренних напряжений, соответствующими способами получения заготовок, режимами термической обработки и распределением съема припусков между последовательными операциями механической обработки. Соответственно в технологический процесс необходимо включить металлографический контроль заготовок, определение твердости и проверка отсутствия трещин.

Таким образом, учитывая особенности изготовления, укрупненный технологический маршрут обработки делительного червяка из цементуемой стали выглядит следующим образом:

– ковка заготовки;

– отжиг поковки;

– черновое обтачивание поковки;

– высокий отпуск;

– предварительная механическая обработка;

– высокий отпуск;

– цементация;

– нормализация и высокий отпуск;

– промежуточная механическая обработка для снятия цементационного слоя;

– закалка и низкий отпуск;

– первое получистовое шлифование;

– стабилизирующий отпуск;

– второе получистовое шлифование;

– стабилизирующее старение;

– окончательное шлифование.

Схема распределения припусков по различным операциям в процессе механической обработки витков делительного червяка показана на рис.1.

Предварительная механическая обработка заканчивается шлифованием витков (рис.1) для выравнивания припуска и толщины цементованного слоя. При предварительном точении снимается припуск 1,0-1,5 мм по толщине витка, а при предварительном шлифовании - 0,15- 0,20 мм. При первом получистовом шлифовании витков снимается наибольший припуск (55-60%) для устранения деформаций и черноты поверхности, полученных при термической обработке. Для обеспечения одинаковой толщины цементованного слоя необходимо уделять особое внимание равномерности съема припуска с обеих сторон витка. Уже на этом этапе осуществляется согласование толщины витка червяка с толщиной витка шевера.

Рис.1.3.1 Распределение припусков при обработке однозаходного червяка по операциям:

1 - черновая прорезка; 2 - предварительная проточка; 3 - предварительное шлифование;

4 - 1-ое получистовое шлифование; 5 - 2-ое получистовое; 6 - чистовое шлифование

Достигаемая точность обработки червяка определяется в основном последними операциями шлифования профиля. Второе получистовое шлифование производится уже с высокой точностью на червячно- или резьбошлифовальных станках классов точности А и С, причем используется станок, на котором шлифовался шевер, предназначенный для нарезания колеса, сопрягаемого с данным червяком (соблюдаются условия идентичности их винтовых поверхностей). Наиболее подходят для этой цели станки мод. 5822 и МВ-107. При чистовом шлифовании витков обеспечивают требуемую чертежом шероховатость поверхности, толщину витка и идентичность винтовой поверхности с режущей поверхностью шевера. При этом снимается припуск по толщине, равный 0,10-0,15 мм, причем за номинал принимается фактическая толщина витка шевера, уменьшенная на величину бокового зазора в паре.

Центровые отверстия червяка являются постоянными технологическими и измерительными базами. Поэтому после каждой операции термической обработки производится их восстановление притиркой чугунными или твердосплавными притирами на токарных станках или шлифованием на специальных станках. Требования к шероховатости, прилеганию центровых отверстий и величины биения базовой поверхности после соответствующего этапа механической обработки приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7

Наша деталь отличается от детали, типовой маршрут изготовления которой рассмотрен выше. Рассмотрим отличия:

1. Операция 2-ого получистового шлифования поверхности червяка и стабилизирующее старение исключается из процесса обработки, поскольку данная операция производится для делительных червяков 3-4-ой степени точности. В данном случае для обеспечения выполнения требований к качеству поверхностного слоя червяка достаточно одной операции получистового шлифования.

2. Для обеспечения требований к базовым поверхностям операцию получистового шлифования можно исключить, так как применяется средство активного контроля (двухконтактная скоба) при круглом врезном шлифовании. Данное следящее устройство обеспечит контроль шлифуемого размера непосредственно во время обработки и позволит сократить время обработки базовых поверхностей и количество операций шлифования.

3. Операцию нарезания наружной резьбы (резьбонарезная операция) необходимо выполнить до закалки детали.

Технологический маршрут обработки делительного червяка полностью представлен в п.1.3.6 пояснительной записки.

1.3.2 Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ

Так как деталь “Вал червячный” предназначена для передачи крутящего момента в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего станка, следовательно, к ней предъявляются высокие требования по точности и шероховатости поверхности (подробнее см. раздел 1.1.5). Кроме того, предполагается выпускать 1000 деталей в год (среднесерийное производство). В данном случае применение универсального оборудования нецелесообразно, так как при среднесерийном производстве обработку ведут на предварительно настроенных станках, количество обрабатываемых поверхностей на одной операции (токарный станок) ограничивается четырьмя (2 цилиндра и 2 торца). Ко всему прочему, универсальные станки могут не дать требуемой точности. В результате для обработки детали понадобится большое количество универсальных станков, следовательно, большое число рабочих, наладчиков и т. д. Все эти проблемы будут устранены путем применения оборудования с ЧПУ. Несмотря на более высокую стоимость, данные станки при применении соответствующего инструмента, режимов резания и правильной технологии обладают высокой производительностью и позволяют получить большую точность. Поэтому токарные операции будут выполняться на станках с ЧПУ. Приведем некоторые аспекты и особенности обработки на станках с ЧПУ [10].

Проектирование токарной операции является частью более общей задачи разработки технологического процесса изготовления детали. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точность после обработки. Технологическую разработку токарной операции на станках с ЧПУ начинают с составления эскиза заготовки в том виде, который она принимает после предшествующей обработки с указанием всех размеров и технических требований. Рекомендуется на эскизе тонкими линиями показать контур детали, получаемый после обработки, с указанием допустимых отклонений и качества поверхности.

Несмотря на то, что перед разработкой технологических процессов проводится анализ технологичности детали, при проектировании токарной операции на станках с ЧПУ рекомендуется дополнительно проанализировать ее технологичность. При этом обращается внимание на унификацию элементов детали, упрощение геометрической формы, обеспечение жесткости при обработке.

При применении станков с ЧПУ необходимо наиболее полно использовать технологические возможности этого оборудования. Для каждого станка имеется определенный комплект инструмента. Следует проверить возможность обработки детали с его применением. В случае необходимости разрабатывают предложения по изменению конструкции детали.

Наибольший эффект достигается при использовании станков с ЧПУ для решения наиболее сложных технологических задач, например для обработки деталей сложного профиля, в случае высокой концентрации переходов обработки, исключения слесарных работ и сложных приспособлений. На станках с ЧПУ нецелесообразно обрабатывать детали с числом ступеней меньше трех и детали, время установки и выверки которых велико. Станок с ЧПУ должен быть занят обработкой деталей одного наименования в год в течение 10 - 25 ч. На токарных станках с ЧПУ последовательность переходов обработки следующая:

а) предварительная (черновая) обработка основных участков поверхностей детали: подрезка торцов, центрирование перед сверлением отверстий диаметром до 20 мм, сверление (если используются два сверла, то вначале сверлом большего диаметра), рассверливание отверстий, точение (получистовая обработка) наружных поверхностей, а затем растачивание внутренних поверхностей;

б) обработка дополнительных участков поверхностей детали (кроме канавок для выхода шлифовального круга, резьбы и т.п.); в тех случаях, когда черновая и чистовая обработки внутренних поверхностей проводятся одним резцом, все дополнительные участки обрабатывают после чистовой обработки;

в) окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности детали, сначала внутренних, потом наружных;

г) обработка дополнительных участков поверхностей детали, не требующих черновой обработки: сначала в отверстиях или на торцах, затем на наружной поверхности.

Обработка на токарных станках с ЧПУ характеризуется следующей точностью. Однократная обработка поверхности обеспечивает точность 12-13-го квалитета и параметр шероховатости поверхности Rа 3,2 мкм. Радиус при вершине резца при этом назначают по наименьшему радиусу галтели на детали; в других случаях галтель выполняют по программе. При более высоких требованиях к качеству поверхности (Rа менее 1,6 мкм) на последнем чистовом переходе уменьшают подачу и увеличивают частоту вращения. При более высоких требованиях к точности (7- 9-го квалитета) окончательную обработку осуществляют чистовым резцом с коррекцией на размер. Для обеспечения высокой точности размеров при чистовой обработке резец устанавливают в такой плоскости, чтобы погрешность позиционирования револьверной головки не влияла на точность размера обрабатываемой поверхности.

Черновую обработку со снятием напуска проводят по-разному: если перепад диаметров ступеней больше длины ступени, то обработку ведут с поперечной подачей (в противном случае - с продольной подачей). Современные системы ЧПУ позволяют вести эту обработку по постоянному циклу. При составлении программы задают исходный и требуемый контур. Система ЧПУ автоматически формирует управляющие команды для выполнения обработки. Схемы перемещения инструментов при обработке основных участков поверхности приведены на рис. 18 - 20 [10]. Обычно эти участки обрабатывают черновыми, а затем чистовыми резцами.

На станках с ЧПУ фаски, канавки для выхода инструмента обрабатывают, как указано выше, или тогда, когда это наиболее целесообразно применительно к стойкости инструмента и производительности обработки. При этом учитывают, что работа вершины резца при врезании улучшается, если снята фаска. Если обработка начинается со снятия фасок, то детали будут без заусенцев (по этой же причине канавки выполняют нередко после чистового перехода). Фаски целесообразно снимать серединой режущего лезвия инструмента.

Для уменьшения трудоемкости программирования канавки сложной формы обрабатывают по типовой программе резцами за несколько переходов.

В процессе подготовки программы обработки деталей на токарных станках с ЧПУ согласуют системы координат станка, патрона, детали и режущего инструмента.

В системах управления токарными станками с ЧПУ предусмотрена возможность ввода коррекций на положение инструмента для компенсации упругих деформаций и износа. При этом корректирующие переключатели (блоки коррекции) выбираются программой обработки либо на всю зону обработки одним инструментом, либо на отдельные поверхности. Блоки коррекций не назначают на сверла, развертки и другой осевой мерный инструмент.

По одному блоку коррекции выделяют: на резцы для чистовой обработки основных участков поверхностей; на прорезные и расточные резцы для обработки дополнительных участков поверхностей; на черновой резец для окончательной обработки торца; на черновой резец для обработки наружных и внутренних поверхностей (если остаются незанятые блоки).

Два блока коррекции на один инструмент с разделением кадров программы назначают: при нарезании резьбы (на зачистных ходах блоки чередуются через ход); при обработке мерных канавок немерным прорезным резцом (для чистовой обработки правой и левой сторон канавки); для каждого наладочного режима с остановом и измерением детали (при обработке поверхностей высокой точности).

Три блока коррекции назначают на чистовой резец, формирующий сложный и точный контур детали, например зубчатый венец конического колеса. В этом случае блоки коррекции должны быть "привязаны" к кадрам, обеспечивающим получение наружного диаметра зубчатого колеса, передней и задней конических поверхностей.

1.3.3 Выявление комплектов основных и вспомогательных баз

В типовом маршруте обработки вала конструктором указаны центровые отверстия, которые могут использоваться в качестве технологических баз, т.е. общая ось центровых отверстий, обработка относительно которой обеспечит обработку ступеней вала за два установа и обеспечит требования по соосности поверхностей и точности диаметральных размеров. В результате анализа типового технологического процесса приходим к следующим решениям по выбору баз для обработки червячного вала.

Комплект конструкторских основных баз:

Основной конструкторской базой, определяющей положение детали в изделии, является общая ось базовых опорных шеек под подшипники 1,2. Тем самым лишаем изделие четырех степеней подвижности - двойная направляющая скрытая база (здесь и далее см. рис.1.3.2);

- конструкторская основная опорная явная база - левый торец опорной шейки 2 поверхность 3.

Рис.1.3.2 Положение основных конструкторских и технологических баз

Комплект конструкторских вспомогательных баз:

В качестве комплекта вспомогательных конструкторских баз, определяющих положение присоединяемых деталей, используем следующие поверхности:

· Комплект конструкторских вспомогательных баз для правого и левого подшипников:

- конструкторская вспомогательная двойная опорная скрытая база - для левого подшипника - ось пов. 1 (для правого-ось пов. 2 соответственно);

- конструкторская вспомогательная установочная явная база - для правого подшипника - поверхность торца 3 (для левого подшипника установочной базой является поверхность левого торца втулки , соединяемой с валом по поверхности 1).

· Комплект конструкторских вспомогательных баз для шестерни, сопрягаемой с валом по поверхности 4 со шпоночной канавкой:

-конструкторская вспомогательная двойная направляющая скрытая база-ось поверхности 4;

- конструкторская вспомогательная опорная явная база-поверхность торца 5;

-конструкторская вспомогательная опорная скрытая база-плоскость симметрии шпоночной канавки 6.

Комплект технологических баз.

Поскольку технологические базы необходимо совмещать с конструкторскими, что в данном случае затруднительно, определим комплект технологических вспомогательных баз:

- технологическая вспомогательная двойная направляющая скрытая база - общая ось центровых отверстий;

- технологическая основная опорная явная база - торец 7 (или 8 в зависимости от установки вала в центры станка).

1.3.4 Выбор технологических баз

Одной из важнейших задач при проектировании технологических процессов механической обработки деталей червячных передач является выбор установочных баз, как для первых, так и последующих операций, а также и соблюдение единства баз в процессе всей обработки детали с минимальным количеством перестановок. От правильного решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят: точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; точность размеров, которые должны быть получены при выполнении запроектированной технологической операции; степень сложности и конструкция приспособлений; производительность обработки. Основные принципы, которыми целесообразно руководствоваться при выборе технологических баз:

1) Использовать принцип совмещения баз, когда в качестве технологических баз принимаются основные конструкторские базы, используемые при определении положения детали в изделии.

2) Соблюдать принцип постоянства баз, то есть использовать на всех основных операциях одни и те же базы.

Помимо единства баз при нарезании витков червяка необходимо также обеспечить совпадение монтажных поверхностей червяка в агрегате с технологическими базами, принятыми при нарезании витков. Поэтому при выборе базирующих поверхностей необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1) базирующие поверхности должны быть выбраны так, чтобы при установке на них детали и зажиме ее, деталь не смещалась бы с приданного ей положения и не деформировалась бы в недопустимых пределах под действием сил зажима и сил резания;

2) базирующие поверхности должны быть достаточной протяженности и расположены близко к месту возникновения сил резания;

3) неточность установки детали будет зависеть от неточности размеров и неправильной геометрической формы опорных установочных баз.

В качестве черновой базы на фрезерно-центровальной операции используется двойная направляющая скрытая база - общая ось базовых поверхностей 1 и 2 заготовки (см. рис.1.3.2), чтобы получить технологическую базу для последующих операций - общую ось центровых отверстий. При токарной обработке - точении ступеней вала, общая ось центровых отверстий будет использована как промежуточная база. Использование центров в качестве установочных элементов подразумевает применение того или иного поводкового устройства, передающего крутящий момент детали: поводковые патроны, хомутики и т.п.

В качестве промежуточной базы на шпоночно-фрезерной операции также будет использована двойная направляющая скрытая база-ось поверхности 4 и опорная явная база-торец 5. При такой схеме базирования обеспечивается допуск симметричности относительно общей оси.

При окончательном нарезании витков червяка возникают большие силы резания, поэтому установка детали только в центрах недостаточно жесткая. Наиболее точное и жесткое базирование возможно при применении дополнительной опоры - люнета (разработка которого является частью дипломного проекта), что повысит устойчивость технологической системы и исключит повышенное биение монтажных шеек.

Техническими требованиями чертежа предусмотрена твердость 59-63 HRCэ, то есть, необходима термическая обработка, в данном случае цементация поверхности червяка. В качестве чистовых баз будем использовать те же центровые отверстия, но для их обработки предусмотрим центрошлифовальные операции после каждой операции термообработки на специальном станке, где используется двойная направляющая скрытая база - общая ось базовых поверхностей 1 и 2 детали (базы К и Л) и установочная явная база - тор.

1.3.5 Выбор оборудования

Конкретную модель станка, необходимую для выполнения операции, выбираем исходя из следующих показателей:

· Вид обработки - токарная, фрезерная, сверлильная, шлифовальная и т.п.

· Точность и жёсткость станка.

· Габаритные размеры станка (высота и расстояние между центрами,
размеры стола).

· Мощность станка, частота вращения шпинделя, скорость подачи.

· Возможность механизации и автоматизации выполняемой операции.

· Цена станка.

При среднесерийном производстве станок должен удовлетворять не только всем требованиям данной обработки, но и обеспечивать заданную производительность. С целью экономного расходования электроэнергии, обработку детали планируем на станках возможно меньших размеров, имеющих соответственно менее мощные электродвигатели.

Характеристики оборудования [2], принятого для операций технологического процесса, сведены в таблицы 1.8-1.12.

Таблица 1.8

Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3

Примечание: станок 16К30Ф3 выполнен с двумя управляемыми координатами по программе. Дискретность системы управления при задании размеров: продольных - 0.01 мм; поперечных - 0.005 мм.

Таблица 1.9

Вертикально-фрезерный станок 6Р12

Таблица 1.10

Резьбофрезерный станок 5Б63Г

Примечание: В скобках приведены наибольшие диаметр и шаг нарезаемой резьбы.

Таблица 1.11

Червячно-шлифовальный станок 5887

Таблица 1.12

Круглошлифовальный станок 3М151

1.3.6 Маршрут обработки детали

Рассмотрим операции механической обработки для изготовления делительного червяка с выбором оборудования, которое предполагается использовать в процессе изготовления данной детали по этапам маршрута. Сведем полученные данные в таблицу 1.13. Эскиз детали с нумерацией поверхностей, на которые предусмотрены операции механической обработки, приведен на рис. 1.3.3:

Таблица 1.13

Технологический маршрут обработки вала червячного

Подобные документы

• Проектирование механообрабатывающего цеха для изготовления деталей ЯМЗ с подробной разработкой технологического процесса изготовления шестерни первой передачи и заднего хода

  Анализ базового технологического процесса изготовления детали. Разработка технологического маршрута обработки. Расчет припусков и межпереходных размеров, станочного приспособления и усилия его зажима, площадей цеха и выбор строительных элементов здания.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 30.05.2013
  

• Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого

  Принцип работы ступенчатого вала в редукторе крана для привода лебедки. Проектирование вала, подбор материала и его физико-механические характеристики. Показатели и анализ технологичности конструкции детали, технологический маршрут ее изготовления.
  
  курсовая работа [157,2 K], добавлен 19.07.2009
  

• Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого

  Анализ служебного назначения вала ступенчатого. Физико-механические характеристики стали 45 по ГОСТ 1050–74. Выбор метода получения заготовки и ее проектирование. Разработка технологического маршрута, плана изготовления и схем базирования детали.
  
  курсовая работа [179,2 K], добавлен 13.06.2014
  

• Разработка технологического процесса изготовления детали "Венец"

  Особенности технологического процесса и разработка технологического маршрута изготовления детали "Венец", входящей в состав цилиндро-червячного редуктора. Преобразование чертежа детали. Расчёт размерных цепей по схемам линейных и радиальных размеров.
  
  контрольная работа [376,4 K], добавлен 21.04.2014
  

• Проектирование технологического процесса изготовления валика

  Краткая характеристика детали. Определение размеров заготовки. Выбор технологического маршрута изготовления валика, оборудования и технологической оснастки. Выбор режимов резания и нормирование токарной операции. Проектирование конструкции приспособления.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.01.2015
  

• Разработка технологических процессов изготовления детали "Корпус разъема"

  Проведение анализа технологичности и разработка технологического процесса изготовления детали "Корпус разъема". Обоснование метода получения заготовки и выбор способов обработки поверхностей детали. Расчет технологического маршрута изготовления детали.
  
  курсовая работа [260,6 K], добавлен 05.11.2011
  

• Разработка технологического процесса изготовления детали "Крышка дифференциала"

  Совершенствование базового технологического процесса изготовления детали "Крышка", действующего на предприятии, с целью снижения себестоимости изготовления и повышения качества. Расчёт и проектирование приспособления для контроля радиального биения сферы.
  
  курсовая работа [451,0 K], добавлен 02.10.2014
  

• Разработка технологического процесса изготовления детали сборочного изделия с использованием СNС станков и средств автоматизации

  Выбор спектра используемых в конструкции изделия материалов (для деталей из природного камня, для декоративных деталей из металла). Состав сборочных единиц. Проектирование технологических операций и переходов. Расчет штучного времени изготовления детали.
  
  курсовая работа [3,6 M], добавлен 27.11.2014
  

• Разработка технологического процесса изготовления плунжера

  Описание и конструкторско-технологический анализ детали, анализ требований к геометрическим параметрам поверхностей плунжера. Выбор заготовки и инструментов, разработка маршрута технологического процесса изготовления, проектирование станочных операций.
  
  курсовая работа [117,1 K], добавлен 04.09.2010
  

• Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса

  Анализ служебного назначения детали, физико-механических характеристик материала. Выбор типа производства, формы организации технологического процесса изготовления детали. Разработка технологического маршрута обработки поверхности и изготовления детали.
  
  курсовая работа [76,5 K], добавлен 22.10.2009
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам