Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Технология машиностроения. Часть 1. Технология производства машин - файл Лекции ред..doc


Лекции - Технология машиностроения. Часть 1. Технология производства машин
скачать (3882.3 kb.)

Доступные файлы (36):

Лекции ред..doc294kb.27.05.2010 19:40скачать
р2.12-2.14.doc90kb.06.09.2001 07:39скачать
р.2.1-2.2.doc1554kb.09.10.2007 14:51скачать
р2.15-2.16.doc77kb.06.09.2001 10:28скачать
р2.17-2.19.doc132kb.06.09.2001 09:46скачать
р2.20-2.21.doc55kb.06.09.2001 09:50скачать
р2.22-2.23.doc102kb.16.10.2007 22:36скачать
р2.24-2.29.doc94kb.16.10.2007 23:20скачать
р2.30-2.35.doc126kb.06.09.2001 10:32скачать
р.2.3-2.7.doc129kb.04.09.2001 22:26скачать
р2.36.doc73kb.21.09.2001 14:12скачать
р2.37-2.39.doc69kb.21.09.2001 14:17скачать
р2.40-2.43.doc70kb.21.09.2001 14:52скачать
р2.44-2.48.doc94kb.21.09.2001 14:55скачать
р2.49-2.50.doc90kb.21.09.2001 15:11скачать
р2.51-2.52.doc71kb.25.09.2001 18:29скачать
р2.53-2.58.doc107kb.25.09.2001 18:41скачать
р2.59-2.61.doc69kb.25.09.2001 18:46скачать
р2.62-2.64.doc73kb.30.10.2007 18:23скачать
р2.65-2.67.doc71kb.25.09.2001 18:56скачать
р2.68-2.73.doc62kb.25.09.2001 19:09скачать
р2.74-2.75.doc59kb.25.09.2001 19:11скачать
р.2.8-2.11.doc62kb.06.09.2001 07:10скачать
р.Строгальный станок.doc1973kb.23.10.2007 15:22скачать
р2.100-2.106.doc77kb.19.11.2001 19:53скачать
р2.107-2.114.doc57kb.26.11.2001 21:34скачать
р2.76-2.77.doc79kb.25.09.2001 19:18скачать
р2.78-2.80.doc61kb.25.09.2001 19:25скачать
р2.81-2.85.doc102kb.29.10.2001 11:34скачать
р2.86-2.87.doc51kb.31.10.2001 19:11скачать
р2.88-2.93.doc83kb.10.11.2006 14:29скачать
р2.94-2.99.doc70kb.10.11.2006 15:07скачать
Таб.2.1.doc37kb.22.09.2006 16:00скачать
Таб.2.2.doc39kb.23.10.2007 18:05скачать
Таб.2.3.doc37kb.21.09.2001 12:01скачать
Таб.2.4.doc44kb.26.11.2001 21:31скачать

содержание
Загрузка...

Лекции ред..doc

  1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»


А.М.Антимонов


ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Часть 1
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МАШИН
Конспект лекций


Научный редактор – доц., канд. техн. наук В.Н. Ашихмин


Екатеринбург

2007
  1. Предмет дисциплины



Изучение типовых технологических процессов механической обработки и сборки изделий в машиностроительном производстве. В результате изучения дисциплины студент обязан:

  • знать типовые технологические процессы при механической обработке и сборке изделий в машиностроительном производстве

  • уметь использовать эти процессы в качестве аналогов при технологическом проектировании

  • знать современные средства технологического оснащения машиностроительного производства (металлорежущие станки, инструменты и приспособления для металлорежущих станков),

  • владеть техникой оформления результатов технологического проектирования в стандартных технологических документах




  1. Типовые технологические процессы механической обработки деталей машин




    1. Технология изготовления корпусных деталей


2.1.1. Служебное назначение, требования и конструктивное исполнение
Корпусные детали в сборочных единицах являются базовыми или несущими элементами, предназначенными для монтажа на них других деталей и сборочных единиц. Конструкция этих деталей должна обеспечивать необходимую точность взаимного расположения установленных на них элементов, как в статическом состоянии, так и при эксплуатации под нагрузкой. Таким образом, при конструировании и изготовлении корпусных деталей необходимо обеспечить требуемую точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также прочность, жесткость, виброустойчивость, сопротивление температурным деформациям, герметичность, технологичность и удобство монтажа конструкции.

В конструктивном отношении корпусные детали можно разделить пять основных групп (рис. 2.1):

^ Первая группа – корпусные детали коробчатой формы в виде параллелепипедов, габариты которых имеют одинаковый порядок. К этой группе относятся корпуса редукторов, коробок скоростей металлорежущих станков, шпиндельных бабок и пр., отверстия в которых предназначены для установки подшипниковых узлов (рис. 2.1, а).

^ Вторая группа – корпусные детали с отверстиями, длина отверстий в которых значительно меньше диаметра. К этой группе относятся блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, корпуса пневмо- и гидроаппаратуры: цилиндров, золотников и пр. (рис. 2.1, б). Отверстия в этих деталях являются направляющими для поршня или плунжера.

^ Третья группа –детали сложной формы для формирования потоков жидкости и газа, которые являются корпусами паровых и газовых турбин или арматурой водо- и газопроводов: вентилей, тройников, коллекторов и пр. (рис. 2.1, в).

^ Четвертая группа – корпусные детали с направляющими поверхностями. К этой группе относятся столы, каретки, суппорты, ползуны, которые в процессе работы совершают возвратно-поступательное или вращательное движения (рис. 2.1, г).

^ Пятая группа – корпусные детали типа кронштейнов, угольников, стоек и пр., которые применяются в качестве опорных элементов(рис. 2.1, д).

Элементами корпусных деталей являются плоские, цилиндрические, фасонные, и другие поверхности, которые обрабатываются или остаются без обработки. Обработанные плоские поверхности служат для присоединения по ним деталей и сборочных единиц. Поэтому они называются присоединительными. При механической обработке эти поверхности используют в качестве технологических баз. Фасонные поверхности, как правило, не обрабатываются. Конфигурация этих поверхностей определена их служебным назначением.

Отверстия в корпусных деталях делятся на основные и вспомогательные отверстия. Диаметр основных отверстий значительно больше диаметра вспомогательных отверстий. Основные отверстия используются как гнезда подшипников и в качестве направляющих поршней и плунжеров. Вспомогательные отверстия предназначены для монтажа болтов, масленок, маслоуказателей и могут быть гладкими и резьбовыми. Эти отверстия также служат базами при механической обработке.
^ 2.1.2. Требования к точности

В зависимости от назначения и конструктивного исполнения к корпусным деталям предъявляют следующие нормы точности.

1. Точность геометрической формы плоских поверхностей регламентируется

отклонениями от прямолинейности и плоскостности поверхности на заданной длине или в пределах ее габаритов.

2. Точность относительного расположения плоских поверхностей регламентируется отклонениями от параллельности, перпендикулярности и отклонением наклона.

3. Точность диаметральных размеров регламентируется квалитетами

4. Точность геометрической формы отверстий регламентируется отклонениями от цилиндричности, круглости и профиля продольного сечения: конусообразности, бочкообразности и седлообразности.

5. Точность расположения осей отвер­стий регламентируется отклонениями от соосности, параллельности и перпендикулярности осей.

6. Шероховатость поверх­ностей регламентируется высотой неровностей профиля по десяти точкам и средним арифметическим отклонением профиля.

Требования к точности корпусных деталей определяются конструкцией, назначением и условиями эксплуатации этих изделий. Нормы точности для поверхностей устанавливаются конструктором отдельно в каждом конкретном случае.
^ 2.1.3. Методы получения заготовок и материалы

Основными методами получения заготовок для корпусных деталей являются литьё и сварка. Стальные заготовки небольших размеров можно получать ковкой и штамповкой. Литые заготовки получают литьем в песчанно-глинистые формы, в кокиль, под давлением, в оболочковые формы, по выплавляемым и газифицируемиым моделям. Выбор метода литья зависит от условий производства, точности отливки, ее размеров, материала и пр. Материалом для отливок является в основном серый чугун. Применяют также ковкий, высокопрочный, жаростойкий, антифрикционный чугуны, сталь, цветные металлы: бронзу, литейную латунь, алюминиевые и магниевые сплавы.

Сварные заготовки для корпусных деталей применяют в мелкосерийном производстве, когда использование литья из-за высокой стоимости оснастки нецелесообразно. Кроме того, рекомендуется применять сварные конструкции для деталей, на которые действуют ударные нагрузки. Материалом для сварных заготовок является листовая малоуглеродистая сталь марки Ст. 3.
2.1.4. Базирование корпусных деталей при механической обработке

На первых операциях базирование осуществляется по необработанным (черным) поверхностям, которые называются черновыми базами. Поверхности, обработанные на этих операциях, используются затем как чистовые базы. Поверхности для базирования необходимо выбирать так, чтобы соблюдались принципы совмещения, постоянства и последовательности перемены баз.

Первый принцип заключается в совмещении при механической обработке технологической и измерительной баз, что позволяет исключить погрешность базирования. Суть второго принципа состоит в использовании одних и тех же баз на всех или большинстве операций технологического процесса, что повышает точность относительного расположения обработанных поверхностей. Максимальная точность обеспечивается при обработке заготовок за один установ. Третий принцип следует использовать тогда, когда при механической обработке, необходимо многократно менять положение заготовки с установкой на разные базы. В этом случае необходимо обрабатывать поверхности в порядке повышения точности их размеров.

Базирование корпусных деталей осуществляется различными способами.

Детали в форме параллелепипеда (коробчатой формы) базируют по трем взаимно перпендикулярным поверхностям (рис. 2.2, а). Базы в этом случае могут быть как чистовыми так и черновыми.

Два следующих примера являются способами базирования деталей по чистовым базам.

Детали, которые имеют плоскость с отверстиями, базируют по этой плоскости и двум отверстиям на ней (рис. 2.2, а; б). При установке заготовки на станке в отверстия вставляют пальцы: один цилиндрический, другой ромбический (срезанный) (рис. 2.2, в). Применение срезанного пальца позволяет устанавливать заготовки, у которых допуск на межцентровое расстояние отверстий больше допуска на межцентровое расстояние для пальцев, что позволяет снизить требования к точности данного размера у заготовки.

Детали с фланцами базируют по торцу фланца, центральному основному и вспомогательному отверстиям на фланце, в которые вставляют соответственно короткий цилиндрический и срезанный пальцы.(рис. 2.2, в).

Детали с соосными отверстиями, у которых при растачивании на предварительно настроенных станках необходимо обеспечить равномерное снятие припуска, рекомендуется базировать по этим отверстиям, используя их как черновые базы. Для этого в отверстия до растачивания вставляют конические оправки и обрабатывают поверхности, которые используют затем как чистовые базы (рис. 2.3, а). Чтобы исключить вращение заготовки вокруг осей отверстий, в качестве еще одной базы при обработке используют боковую плоскость заготовки. Таким образом образуется размерная цепь между основными отверстиями и чистовыми базами. Аналогичная размерная цепь организована настройкой станка между его борштангой и установочными элементами на столе. При установке заготовки эти размерные цепи совмещаются, что уменьшает отклонение от соосности отверстий и борштанги при растачивании отверстий на предварительно настроенном станке и обеспечивает более равномерное снятие припуска.

Детали, у которых при растачивании отверстий на предварительно настроенном станке необходимо обеспечить одинаковое расстояние от осей этих отверстий до внутренних стенок корпуса, рекомендуется базировать по внутренним поверхностям стенок корпуса. При этом используют самоцентрирующие устройства (рис. 2.3, б). Базированием по этим поверхностям также обеспечивается одинаковая толщина противоположных стенок корпуса при одновременной обработке их снаружи на предварительно настроенном станке.

Если конфигурация корпусной детали не позволяет надежно ее установить и закрепить, то обработку целесообразно вести в приспособлении – спутнике. Конструкция приспособления обеспечивает удобство его установки вместе с заготовкой на станке. В этом случае базами являются поверхности приспособления. Заготовка с одной операции на другую перемещается вместе с приспособлением, причем она обрабатывается на различных операциях при постоянной ее установке в приспособлении, в то время как положение приспособления на разных операциях может изменятся.
2.1.5. Структура технологического процесса при обработке корпусных деталей

Структура технологического процесса обработки корпусной детали зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы, метода получения заготовки, технических требований к ней, оснащенности производства, его типа и методов работы.

Однако, несмотря на многочисленные особенности конструкции и условий производства, технологический процесс обработки корпусных деталей включает следу­ющие основные операции:

  • черновая и чистовая обработка поверхностей, которые используются в дальнейшем в ка­честве технологических баз (подготовка баз);

  • черновая и чистовая обработка плоских поверхностей;

  • черновая и чистовая обработка основных отверстий;

  • обработка вспомогательных отверстий – гладких и резьбовых;

  • отделочная обработка плоских поверхностей и основных от­верстий;

  • контроль точности обработанной детали.

Кроме того, между этапами черновой и чистовой обработки может быть предусмотрено естественное или искусственное старение для снятия внутренних напряжений.
^ 2.1.6. Обработка плоских поверхностей корпусных деталей

Плоские поверхности обрабатываются фрезерованием, строганием, точением, протягиванием и шлифованием.

Фрезерование является наиболее распространенным методом обработки и применяется при любом типе производства. Обработка ведется цилиндрическими или торцевыми фрезами (рис. 2.4, а; г) на универсально-фрезерных станках с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя, многошпиндельных продольно-фрезерных, карусельно- и барабанно-фрезерных станках.

Универсально-фрезерные станки используют для обработки заготовок небольших размеров в единичном и мелкосерийном производстве. Для повышения производительности за счет совмещения рабочих и вспомогательных ходов, обработку выполняют по схеме маятникового (челночного) фрезерования (рис. 2.5). Для этого на столе станка имеются две позиции. Пока очередная заготовка обрабатывается в одной позиции, в другой производится съем и установка следующей заготовки.

^ Многошпиндельные продольно-фрезерные станки используют для обработки крупногабаритных корпусных деталей или для групповой обработки деталей средних размеров в серийном производстве (рис. 2.6). Ход стола этих станков достигает восьми метров. Эти станки оснащены несколькими шпиндельными бабками, что позволяет обрабатывать одновременно несколько поверхностей. При групповой обработке заготовки устанавливаются на рабочем столе в один или два ряда и фрезеруют у них одни и те же поверхности (рис. 2.7, а; б). Однако можно вести обработку разных плоскостей фрезерованием в перекладку (рис. 2.7, в). При этом методе в позиции 1 идет фрезерование поверхностей К, Л. В позиции 2 производится фрезерование поверхностей М, Н. После рабочего хода заготовки из первой позиции перекладываются во вторую, а в первую позицию устанавливаются новые заготовки. Фрезерование в перекладку является разновидностью маятникового фрезерования.

При обработке на четырехшпиндельных продольно-фрезерных станках заготовок корпусных деталей с направляющими - каре­ток, столов, ползунов возможно применение набора фрез, которые устанавливают на общей оправке. Профиль набора фрез соответствует контуру направляющих (рис.2.8). Таким образом, за один рабочий ход обрабатывается полный профиль направляющих. Недостатком является сложность комплектования набора фрез.

^ Карусельно- и барабанно-фрезерные станки приме­няют для обработки корпусных деталей небольших размеров в крупносерийном производстве. Карусельно-фрезер­ные станки с круглым вращающимся столом имеют несколько

шпинделей, которые расположены вертикально. Заготовки устанавливают в приспособлениях, расположенных по окружности стола. Установка и съем детали осуществляется при непрерывном вращении стола, что позволяет получить высокую произ­водительность (рис.2.9,а). Диаметр фрез должен быть больше размера обрабатываемых поверхностей. На первой позиции ведут предварительную обработку. В последней позиции заготовку обрабатывают окончательно. Диаметр фрез по ходу технологического процесса увеличивается, что повышает скорость резания и уменьшает шероховатость поверхности..

На барабанно-фрезерном станке производят одновременную обработку в размер двух параллельных поверхностей (рис.2.9,б). В остальном схема работы этих станков аналогична карусельно-фрезерным. Барабан, вращается вокруг горизонтальной оси и имеет от четырех до восьми позиций, на которых в при­способлениях закреплены заготовки. Общее число фрезерных головок с горизонтальным расположением шпин­делей может составлять от двух до восьми. Это позволяет удалять за один оборот барабана большой припуск и совмещать черновую и чистовую обработку.

Строгание приме­няют для обработки наружных плоскостей корпусных деталей в мелкосерийном производстве. Обработку ведут на поперечно-строгальных и продольно-строгальных станках с вертикальными и горизонтальными суппортами. Производительность строгания ниже фрезерования из-за малых скоростей резания и обратного холостого хода стола. Производи­тельность повышается применением групповой обработки заготовок, последовательно установленных в один или два ряда на столе станка, а также за счет многорезцовой обработки (рис. 2.10,а). Возможна параллельная обработка горизонтальных и вертикальных поверхностей заготовок с исполь­зованием одновременно вертикальных и боковых суппортов станка (рис. 2.10,б).

Строгальные резцы представляют собой прочный, простой и дешевый инструмент. Глубина резания за один рабочий ход может составлять 15 - 20 мм. Строганием обеспечивается высокая точность по прямолинейности обработанных поверхностей из-за высокой жесткости стро­гальных суппортов и от­носительно малых температурных деформаций системы ДИПС в процессе резания. Поэтому строгание применяют при обработке заготовок корпусных деталей с направляющими — столов, кареток и ползунов. Кроме того, при обработке пазов и канавок производи­тельность строгания выше, чем фрезерования концевыми и дисковыми фрезами малого диаметра.

Точение осуществляют на токарно-карусельных станках при обработке крупных деталей типа тел вращения диаметром до 20000 мм, таких как корпуса паровых турбин, компрессоров, центробежных насосов, крупных электродвигателей, генераторов, крупногабаритных вентилей, а также планшайб станков. В условиях серийного производства на карусельно-токарных станках применяют групповую обработку деталей с плоскими поверхностями установленных по периметру стола. При этом обеспечиваются достаточно высокие требования к плоскостности и параллельности обрабатываемых поверхностей.

Протя­гивание применяют для обработки наружных поверхностей кор­пусных деталей. Этот метод обеспечивает большую производительность, а также высокую точность размеров и отно­сительного расположения плоских поверхностей. Скорость протягивания составляет 60 м/мин. На мощных протяжных станках с усилием протягивания до 500 кН за один ход снимается при­пуск 3 - 5 мм. Длина протяжек со вставными зубьями достигает 2 - 3,5 м.

В массовом производстве протягивание наружных плоскостей корпусных деталей вы­полняют на специализированных про­тяжных станках горизонтального и вертикального типа (рис. 2.11). Высокая производительность обеспечивается применением станков непрерывного действия различной конструкции. Станки с цепным приводом имеют цепь, которая перемещает закрепленные на ней детали относительно протяжки, установленной сверху (рис. 2.11,б). На карусельно – и барабанно-протяжных станках детали размещаются по периметру стола или барабана, вращением которых осуществляется резание металла (рис. 2.12).

Протягивание наружных поверхностей осуществляется по двум схемам: прогрессивной и простой. Протяжки, работающие по прогрессивной схеме, имеют зубья одинаковые по высоте, но разные по ширине (рис. 2.13,а). Поэтому глубина резания для каждого зуба одинакова и равна припуску на механическую обработку, а по ширине каждый зуб обрабатывает свой участок заготовки. В этой связи износ рабочих участков является одинаковым для всех зубьев. Недостатком этих протяжек является малый припуск, удаляемый за один рабочий ход.

Протяжки, работающие по простой схеме, имеют зубья одинаковой ширины, которая равна ширине обрабатываемой поверхности (рис 2.13,б). Высота зубьев постепенно увеличивается от начала протяжки к ее концу. В процессе обработки каждый зуб снимает слой металла, составляющий часть припуска. Поэтому первые зубья простых протяжек, которые работают по корке после литья, быстро изнашиваются. Неравномерность износа зубьев является недостатком этих протяжек.

Общими недостатками протягивания являются высокая стоимость режущего инструмента, а также значительные силы резания, что исключает возможность обработки нежестких деталей.

Шлифование наружных плоскостей корпусных деталей при­меняется для черновой и чистовой обработки. При чистовом шлифовании обеспечиваются повышенные требования к шероховатости и точ­ности. Черновым шлифованием обрабатывают литые деталей с дефектами поверхностного слоя, когда лезвийный инструмент значительно изнашивается. Припуск, снимаемый за рабочий ход при черновой обработке, может достигать 4 мм. Шлифование применяют также при обработке прерывистых поверхностей чу­гунных деталей. Обработка лезвийным инструментом приводит к выкрашиванию кромок таких поверхностей. Для исключения перегрева металла шлифование ведут с использованием СОЖ. Шли­фование выполняют на плоскошлифовальных станках с прямо­угольным или круглым столом (рис. 2.14, а;б). Шлифование ведут перифе­рией плоского круга, торцом чашечного круга или торцовой по­верхностью составного сегментного круга (рис. 2.14, б;в;г).

Данные о точности, получаемой при различных методах обработки пло­ских поверхностей, приведены в таблице 2.1.
^ 2.1.7. Обработка основных отверстий

Обработку основных отверстий выполняют на горизонтально-расточных, координатно-расточных, сверлильных, агрегатных и многоцелевых станках. При обработке используют различный режущий инструмент: сверла, развертки, зенкера, резцы, расточные головки, расточные пластины.

Сверление применяют для получения отверстий в сплошном материале. Отверстия диаметром более 25 мм получают рассверливанием. Сверлением и рассверливанием отверстий обеспечивается точность диаметра по 11, 12 квалитету. Шероховатость поверхности составляет12- 40 мкм.

Зенкерование применяют для обработки отверстий, полученных сверлением, а также отверстий в литых заготовках диаметром до 170 мм. Зенкеры по конструкции делятся на цельные и насадные (рис. 2.15,а;б). Зенкерованием исправляют погрешности формы и расположения отверстий, полученных сверлением. Зенкерованием обеспечивается точность диаметра по 10 квалитету. Шероховатость поверхности составляет 2,5 – 5 мкм.

Развертывание является основным методом чистовой обработки, которым обеспечивается 6-9 квалитет. Шероховатость поверхности составляет 0,63-1,25 мкм. Развертывание применяют после сверления, зенкерования или растачивания. Развертки могут быть цельными или насадными с пластинами из быстрорежущей стали или твердого сплава (рис. 2.15, ж). Высокая точность обеспечивается только при совмещении осей развертки и отверстия. Для этого используют плавающие патроны и оправки (рис. 2.16, а). Для отверстий диаметром более 25 мм применяются самоцентрирующиеся развертки с плавающими пластинами (рис. 2.16, б).

В серийном производстве широко применяют комбинированный инструмент (рис. 2.17). При этом осуществляются различные виды черновой и чистовой обработки одной или нескольких поверхностей: сверление, зенкерования, развертывание, растачивание, подрезка торцов. Это повышает производительность, точность обработки и сокращает номенклатуру режущего инструмента.

Растачивание применяют для черновой и чистовой обработки. Расточные резцы оснащают твердосплавными пластинами. Достоинством резцов является их простота и универсальность. За счет регулировки вылета резца на оправке – борштанге можно получать отверстия разного диаметра, что важно в условиях мелкосерийного производства, когда не всегда имеется мерный инструмент. Для получения точных отверстий используют регулировку вылета резца с помощью микрометрических винтов (рис. 2.15, в). Растачивание резцами лучше, чем любой другой метод обеспечивает прямолинейность оси и соосность отверстий. Чистовым растачиванием обеспечивается точность диаметра по 9 квалитету. Шероховатость поверхности составляет 2,5 – 5 мкм. Растачивание можно выполнять двумя резцами одновременно (рис. 2.15,г). При этом уменьшается изгиб борштанги, т.к. радиальные силы резания направлены навстречу друг другу.

Для черновой обработки отверстий в литых заготовках диаметром более 100 мм применяют многорезцовые расточные головки с твердосплавными пластинами. Перестановкой пластин можно изменять диаметр отверстия на10 – 20 мм. Головки могут быть цельными или разъемными (рис. 2.15, д; е ). Последние можно перемещать вдоль борштанги и и закреплять в любом месте.

Для чистовой обработки отверстий применяют расточные блоки с плавающими пластинами из быстрорежущей стали или с напайками из твердого сплава. Блок свободно устанавливается в паз оправки с возможностью перемещения в радиальном направлении и самоценрируется по отверстию аналогично пластинам развертки на рис. 2.16, б.

Горизонтально-расточные станки являются основным оборудованием для обработки отверстий. Компоновка этого станка представлена на рис. 2.18. Движение подачи по координате Z осуществляется шпиндельной бабкой 1, которая имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении вдоль стойки 3 по координате Y. Поворотный стол 2 имеет перемещение в поперечном направлении по координате X. На этих станках можно выполнять различные виды обработки, в том числе фрезерование (рис. 2.19).

Точность расположения основных отверстий относительно технологических баз и точность межосевых расстояний при растачивании основных отверстий на горизонтально-расточных станках достигается одним из следующих способов: по разметке, методом пробных ходов, координатным методом и с помощью кондукторов.

При обработке по разметке кернением намечают центр и циркулем проводят окружность. Затем совмещают ось шпинделя с центром будущего отверстия, которое затем обрабатывается различным инструментом. Указанным методом обеспечивается точность межосевого расстояния в пределах 0,05 мм.

При обработке методом пробных ходов отверстия размечают и предварительно обрабатывают по 7 квалитету с некоторым припуском по диаметру. В отверстия вставляют оправки-калибры и измеряют положение отверстий относительно базы, а также межосевые расстояния. Затем отверстия растачивают снова, учитывая результаты замеров в виде поправок в положение шпинделя. Повторное растачивание производится в размер или с припуском для следующей корректировки положения отверстий с помощью оправок-калибров. Точность положения отверстий достигает 0,02 мм.

При координатном методе обработки отверстий выбирают систему координат, которая совпадает с технологическими базами. При настройке станка ось шпинделя совмещают с началом системы координат. Затем шпиндель устанавливают в нужное положение перемещением стола станка и шпиндельной бабки с помощью лимбов станка (рис. 2.20). Точность установки по лимбам составляет 0,08-0,2 мм.

Для повышения точности обработки в пределах цены деления лимба станка установку стола и шпиндельной бабки производят по индикатору. В данном случае стол и бабку в необходимое положение предварительно устанавливают по лимбу. Затем на специальную опору кладут концевую меру для контакта между столом и наконечником индикатора и по индикатору выводят стол и бабку на более точную позицию (рис. 2.20). Это позволяет повысить точность позиционирования шпинделя до 0,04 – 0,06 мм. Вышеуказанные методы достаточно трудоемки и применяются в мелкосерийном производстве.

При обработке отверстий в серийном и массовом производстве широко применяются кондукторы. Простейшим кондуктором является листовой металлический шаблон толщиной 10-12 мм, который накладывают на корпусную деталь или устанавливают перед ней на столе станка. При обработке ось шпинделя станка совмещают с осями отверстий в шаблоне. Точность линейных размеров при этом методе достигает 0,08 – 0,2 мм. Такие кондукторы используются в среднесерийном производстве.

В крупносерийном производстве используют более сложные кондукторы в виде специальных приспособлений. Эти кондукторы имеют точно расположенные отверстия в виде кондукторных втулок, установленных на опорах. Кондуктор закрепляется на столе станка. Кондукторные втулки могут устанавливаться до отверстия, за ним, до и после отверстия или создавать двойное переднее направление борштанги (рис. 2.21). В двух первых случаях (рис. 2.21, а; б) необходимо обеспечить соосность шпинделя и кондукторной втулки, а борштанга должна быть жестко соединена со шпинделем. В третьем и четвертом варианте (рис. 2.21, в; г) допускается несовпадение осей борштанги и втулки в пределах 1 – 2 мм. При этом борштанга шарнирно соединяется со шпинделем. При таком соединении точность расположения отверстий не зависит от точности станка, а определяется точностью приспособления. Точность линейных размеров при обработке по кондукторам достигает 0,08 – 0,2 мм.

Современные горизонтально-расточные станки оснащены оптическими системами отсчета перемещений с ценой деления 0,01 мм, что позволяет быстро устанавливать шпиндель станка в требуемое положение.

В настоящее время в широко используются станки с числовым программным управлением (ЧПУ), в которых установка шпинделя и стола осуществляется за счет управления электроприводом по программе, записанной на бумажном или магнитном носителе. Точность установки составляет ± 0,02 мм.

Большое распространение получили станки с автоматической сменой инструмента (рис. 2.22). Магазины этих станков содержат большой набор разнообразных инструментов (до 100 штук). Такие станки работают в автоматическом режиме. Извлечение необходимого инструмента из магазина, снятие и закрепление его в шпинделе, а также перемещение стола и бабки в рабочую позицию на этих станках осуществляется без участия обслуживающего персонала.

^ Координатно-расточные станки используются для получения отверстий, к точности расположения которых предъявляются повышенные требования. Отечественная промышленность выпускает координатно-расточные станки с вертикальной осью шпинделя. На этих станках можно выполнять те же операции, как и на горизонтально-расточных. Станки можно использовать в качестве измерительных машин для контроля линейных и угловых размеров, а также производить разметку поверхностей. Станки оснащены оптическими системами отсчета перемещений с точностью позиционирования в пределах 1 мкм.

^ Агрегатные станки являются специальными и создаются для обработки определенного вида заготовок, производимых в большом количестве, поэтому они применяются в крупносерийном и массовом производстве. Эти станки предназначены для одновременной обработки нескольких отверстий в корпусных деталях причем с разных сторон. Станки собирают из унифицированных узлов: силовых головок, столов, стоек и пр. (рис.2.24). Станки могут иметь различные компоновки: с горизонтальным, наклонным или вертикальным расположением шпинделей (рис. 2.23). Столы станков могут быть неподвижными, барабанными или поворотными. На агрегатных станках используют те же методы обработки, что и на горизонтально-расточных станках. Из-за узкой специализации этих их применение требует экономического обоснования.

^ Многоцелевые станки (МЦС) предназначены для выполнения большого количества переходов за одну операцию без переустановки обрабатываемых деталей и широко применяются при любом типе производства. Эти станки оснащены системами с ЧПУ и устройствами для автоматической смены инструмента. На МЦС выполняют те же операции, что и на расточных станках. Однако применение ЧПУ дает возможность вести обработку не только цилиндрических отверстий, но и отверстий с более сложной конфигурацией с применением фрезерования. Использование МЦС обеспечивается точность обработки по 6-7 квалитету. МЦС выпускаются с горизонтальным и вертикальным шпинделем. Общий вид МЦС представлен на рис.2.30. Станок имеет горизонтальный выдвижной шпиндель 1. Шпиндельная бабка 2 перемещается по вертикальным направляющим стойки 3. Продольный стол 4 перемещается в горизонтальном направлении перпендикулярно оси шпинделя. На этом столе имеется круглый поворотный стол 5. В устройство для автоматической смены инструмента входит магазин 6 и автооператор 7. Поворотная платформа 8 служит для установки в приспособлении-спутнике очередной или новой заготовки.



      1. ^ Отделка основных отверстий

Для получения отверстий высокой точности по 6-7 квалитетам и низкой шероховатостью поверхности применяют отделочные операции (отделку отверстий). Методами отделки являются: развертывание, тонкое растачивание, планетарное шлифование, хонингование, раскатка роликами и притирка.

Развертывание является наиболее распространенным методом отделки основных отверстий. Ручное развертывание вообще не требует станочного оборудования. Для обработки соосных отверстий разного диаметра используются комбинированные развертки.

^ Тонкое или алмазное растачивание выполняют на алмазно-расточных станках, которые обладают высокой жесткостью и виброустойчивостью. Растачивание выполняют резцами с пластинками из твердого сплава, режущие кромки которых тщательно доведены на алмазных кругах. Применяются резцы из сверхтвердых материалов (СТМ), к которым относятся, гексанит и эльбор на основе нитрида бора, а также минералокерамика на основе окиси алюминия. Применяются алмазные резцы. Процесс растачивания характеризуется высокими скоростями резания - до 1000 м/мин при частоте вращения шпинделя до 12000 мин -1, малыми подачами - 0,01 – 0,15 мм/об и глубиною резания - 0,05 – 0,3 мм. Отклонения геометрической формы (овальность, конусообразность и пр.) после растачивания составляет 3 – 5 мкм при шероховатости поверхности 0,16 – 0,63 мкм.

^ Внутреннее планетарное шлифование применяют преимущественно для отделки крупных отверстий диаметром свыше 150 мм. Однако есть станки, на которых шлифуются отверстия от 10 мм и выше. Схема планетарного шлифования представлена на рис. 2.25. В процессе обработки шлифовальный круг 1 вращается вокруг своей оси ( движение I ) и совершает планетарное движение относительно оси отверстия ( движение II ). Осевая подача осуществляется возвратно-поступательным перемещением стола с заготовкой 2 (движение III). Припуск удаляется радиальной подачей круга (движение IV). Отклонения геометрической формы после шлифования не более 0,04 мм, шероховатость поверхности составляет 0,16 – 0,32 мкм. На координатно-планетарно-шлифовальных станках обеспечивается точность положения осей до 0,01 мм. Недостатком метода является низкая производительность.

Хонингование применяют для отделки сквозных гладких отверстий диаметром 25 – 500 мм. Сущность хонингования заключается в механической обработке отверстий абразивными брусками, которые вращаются и совершают возвратно-поступательные движения вдоль оси отверстия ( рис. 2.26). Бруски в количестве до девяти штук устанавливаются на хонинговальной головке – хоне (рис. 2.27). Хонинговальная головка состоит из корпуса 3 с брусками 5, штанги 2 с коническим хвостовиком, соединяющим головку со станком, а также штока 1, который перемещается вдоль оси механизмом подачи станка и раздвигает конусами 4 сухари 6, которые прижимают к поверхности отверстия абразивные бруски за счет осевого перемещения штока. Раздвижение брусков производится автоматически по мере снятия припуска. Хонингование осуществляется при интенсивной подаче в зону обработки СОЖ. Отклонения геометрической формы после хонингования находятся в пределах 0,003 – 0,004 мм, шероховатость поверхности составляет 0,004 - 0,16 мкм. Недостатком хонингования является невозможность исправить положение оси отверстия относительно базы.

Раскатка отверстий является методом обработки без снятия стружки. Раскатку выполняют на сверлильных, токарных, расточных или специальных станках. Инструментом являются различные по конструкции роликовые раскатки (рис.2.28). Ролики размещаются в сепараторе и расположены равномерно по периметру. Материалом роликов является закаленная инструментальная сталь твердостью HRC 62 – 64. Производительность раскатки выше, чем хонингования примерно в пять раз. Раскатку применяют для отделки длинных отверстий в стальных корпусах гидроцилиндров, поршневых насосов и пр. Отклонения геометрической формы после раскатки находятся в пределах 0,005 – 0,008 мм, шероховатость поверхности составляет 0,008 - 0,016 мкм. Поверхностный слой при раскатке упрочняется и твердость увеличивается на 20%, что повышает износостойкость изделия. Раскатка также как и хонингование не исправляет положение оси, т.к. инструмент самоустанавливается по отверстию.

Притирка используется в мелкосерийном производстве для уменьшения шероховатости поверхности отверстий. При притирке используются порошки и пасты на основе окиси хрома, например, паста ГОИ. Погрешности формы притиркой не исправляются. Притирку осуществляют головками с чугунными или медными притирами, которые прижимаются к поверхности отверстий пружинами (рис. 2.29). Притирка производится качательным движением головки с перемещением ее вдоль оси отверстия. В качестве СОЖ используется керосин. Шероховатость поверхности после притирки составляет 0,01 – 0,05 мкм.


^ 2.1.9. Обработка вспомогательных отверстий

Вспомогательными отверстиями являются крепежные и другие мелкие отверстия, например, под пробки масло указателей, для подачи смазки, установки штифтов и пр. Эти отверстия обрабатываются на горизонтально-расточных (рис. 2.18), агрегатных (рис. 2.23), многоцелевых (рис. 2.30), вертикально-сверлильных (рис. 2.31), радиально-сверлильных станках (рис. 2.32). При обработке отверстий используют различный инструмент, которым выполняют сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы, зенковку и цековку (рис. 2.33).

Отверстия в заготовках массой до 30 кг обычно обрабатывают на вертикально-сверлильных станках. При большей массе заготовок используют радиально-сверлильные или горизонтально-расточные станки. При единичном произ­водстве сверление отверстий выполняют по разметке.

Для уменьшения отклонения оси отверстия от заданного положения сверление выполняют за два или три перехода. При этом отверстие центруют или сверлят сверлом, диаметр которого в 2 - 3 раза меньше отверстия. Отверстия диаметром более 25 - 30 мм после сверления зенкеруют или растачивание.

Обработку торцов выполняют цековками, фрезами или подрезными резцами с осевой подачей (рис. 2.19, в, III)

Диаметр отверстий под резьбу делают на 0,04 ... 0,1 мм больше внутреннего диаметра резьбы, тем самым учитывают подъем витков, возникающий при нарезании метчиками. Рекомендуемые диаметры сверл под резьбы с различным шагом и диаметром приводятся в нормативных таблицах.

Перед нарезанием резьбы в отверстиях снимают фаску с по­мощью конических зенковок, резцов или сверл большого диаметра. Фаску снимают под углом 90° до наружного диаметра резьбы.

Нарезание резьбы на станках выполняют машинными метчиками. Резьбу с шагом до 3 мм нарезают за один рабочий ход, резьбу с большим шагом нарезают комплектом метчиков за 2 - 3 рабочих хода. Резьбу нарезают с принудительной осевой подачей инструмента, равной шагу резьбы. Для предохранения метчиков от поломки применяют динамометрические патроны, отрегулированные на допустимое предельное значение крутя­щего момента.

В условиях серийного производства мелкие отверстия сверлят с применением кондукторов. Направляющими элементами для инструмента в кондукторах являются кондукторные втулки. Точность расположения отверстий при обработке по кондукторам составляет 0,1 – 0,2 мм.

В серийном производстве для одновременного сверления нескольких отверстий вертикально-сверлильные станки оснащаются многошпиндельными головками с регулируемым межосевым расстоянием. В конструкции головки, представленной на рис. 2.34 передача крутящего момента от ведущего шпинделя к ведомым шпинделям с патронами для крепления сверл осуществляется карданными валами.

Для сокращения вспомогательного времени на смену инструмента используются вертикально-сверлильные станки с револьверной головкой (рис. 2.35).

В крупносерийном и массовом производстве обработку мелких отверстий выполняют на многошпиндельных агрегатных станках различной компоновки (рис. 2.23).
^ 2.1.10. Пример технологического процесса изготовления корпусной детали

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.

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.
  1   2   3



Скачать файл (3882.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru