«ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Учебное пособие по выполнению курсового проекта для бакалавров специальности 150400, для студентов специальности 150405 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010 Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической ...»

6. Оформить чертежи детали и заготовки.

7. На основании выбранного технологического маршрута окончательно составить технологический процесс с учетом всех необходимых дополнительных операций.

8. Выполнить операционные эскизы на картах эскизов и схем (КЭ) для тех операций технологического процесса, где они необходимы.

9. Записать в операционные карты технологического процесса исходные данные для расчетов режимов резания и основного времени.

Режущие инструменты должны быть выбраны перед заполнением технологической карты, так как параметры режущих инструментов, в том числе геометрические, необходимы для расчета режимов резания.

10. Рассчитать по нормативам (таблицам) режимы резания на операции (переходы) технологического процесса и произвести нормирование;

записать значения норм времени и их составляющих в операционные карты.

11. Определить потребное количество оборудования по операциям процесса и вычислить коэффициенты загрузки оборудования, использования по основному времени и по мощности.

12. Произвести, где это необходимо, корректировку режимов и нормирования операций с целью их синхронизации и повышения стойкости режущего инструмента.

13. Установить разряды работы, определить расценки на каждую операцию и записать эти данные в операционные карты.

14. Окончательно оформить операционные карты технологического процесса и заполнить маршрутную карту.

15. По согласованию с консультантом определить для данного технологического процесса станочное или контрольное приспособление, провести анализ существующих конструкций и оформить справку о патентном поиске (в рамках 4 часов дисциплины «Основы научных исследований»), построить схему приспособления и выполнить необходимые точностные или силовые расчеты.

16. Вычертить конструкцию приспособления.

17. Произвести расчет по статьям себестоимости.

18. Окончательно оформить расчетно-пояснительную записку.

2. РАБОЧИЙ ЧЕРТЕЖ ДЕТАЛИ. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ

Основные технологические задачи включают получение – точности размеров: диаметральных, линейных, угловых; - точности формы: для цилиндрических деталей в продольном и поперечном сечениях; для плоскостных деталей (отклонения от плоскостности и прямолинейности); точности взаимного расположения поверхности; - качества поверхностного слоя обработанных поверхностей; - высота микронеровностей профиля (Rz, Ra, tp); - твердость (НRCЭ, НВ) - численные значения, знак и глубина распространения внутренних остаточных напряжений.

Критерии качества поверхностного слоя. Качество поверхности характеризуется шероховатостью и физико-механическими свойствами поверхностного слоя, а также некоторыми другими параметрами, например, волнистостью.

Оно является результатом воздействия на этот слой применяемых технологических методов и определяет эксплуатационные свойства деталей и машин.

Шероховатость - совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.

Стандарт предусматривает следующие основные параметры шероховатости поверхности:

Rа - среднее арифметическое отклонение профиля;

Rz - высота неровности профиля по десяти точкам;

Rmax - наибольшая высота профиля;

Sm - средний шаг неровностей;

S - средний шаг местных выступов профиля;

tp - относительная опорная длина профиля, где р - значение уровня сечения профиля в % от Rmax.

Все параметры шероховатости поверхности определяются на базовой длине. Базовая длина l - это длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Наиболее часто на чертежах приводятся высотные параметры Rа и Rz.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra - среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля у от средней линии в пределах базовой длины l.

или приближенно где n - число выбранных точек профиля на базовой длине.

Параметр Ra является предпочтительным параметром.

Значения величин Ra = 100...0,008 мкм; l = 0,01...25 мм.

Согласно ГОСТу для обеспечения и удешевления внедрения в производство систем стандартизации и контроля шероховатости рекомендуется выбирать значения Ra их следующих предпочтительных значений, мкм:

0,012; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – сумма средних арифметических абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубины пяти наибольших впадин профиля в пределах, базовой длины Rz = 1600...0,025 мкм.

Предпочтительные значения Rz, мкм; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6;

3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200; 400.

Приблизительное соотношение параметров Rz и Ra составляет Rz = 4Ra.

Кроме основных стандарт устанавливает ряд дополнительных параметров, например:

среднее квадратическое отклонение профиля;

средний квадратический наклон профиля;

средний арифметический наклон профиля.

Требования к шероховатости устанавливаются по одному или нескольким параметрам.

При назначении шероховатости стремятся к выбору ее оптимальных значении, т.е. к наименьшим комплексным затратам, связанным с изготовлением деталей машин и ее эксплуатацией. При этом часто пользуются нормативами, выработанными в течение длительного времени для различных условий эксплуатации и методов обработки, приведенными в справочниках технолога.

Влияние технологических факторов на величину шероховатости.

На шероховатость поверхности заготовок и деталей оказывают влияние многие технологические факторы. При обработке резанием величина, форма и направление неровностей зависят от методов, режимов и схемы обработки. Каждому методу соответствует определенный диапазон шероховатостей. Из параметров режимов резания наиболее существенное влияние на величину шероховатости оказывают скорость резания и подача.

Влияние скорости резания на шероховатость зависит от наростообразования на режущей кромке инструмента, а также от захвата и отрыва слоев, расположенных под режущей кромкой (для стали), и хрупкого выламывания частиц материала (для серого чугуна и твердых цветных сплавов).

Зависимость величины шероховатости от скорости резания представлена на рис. 2.1,а, График показывает, что при скоростях порядка 15... 30 м/мин имеет место увеличение шероховатости. Причиной является наростообразование на резце. При скорости резания более 30 м/мин из-за возрастания температуры в зоне резания наростообразование прекращается и величина шероховатости уменьшается. При обработке резанием материалов не склонных к образованию нароста величина шероховатости не зависит от изменения скорости резания.

При шлифовании шероховатость снижается с увеличением скорости круга и уменьшением его подачи во всех трех направлениях.

Рис. 2.1. Влияние технологических факторов на величину микронеровностей: а) – скорости резания; б) – подачи; в) – радиуса закругления резца Влияние подачи на шероховатость при точении можно приближенно определить из сопоставления двух смежных положений резца, смещенных на величину подачи s (рис. 2.1,б,в) по формуле:

При точении и строгании резцами с широкой режущей кромкой, при сверлении, зенкеровании, развертывании величина подачи оказывает малозаметное влияние на шероховатость.

Глубина резания при достаточной жесткости не оказывает существенного влияния на шероховатость. При снятии корки у отливок и наклепанного слоя у стальных заготовок должна быть назначена глубина резания, обеспечивающая полное снятие такого слоя.

Геометрическая форма режущего инструмента оказывает влияние на шероховатость. Передний угол, угол наклона режущей кромки, задний угол мало влияют на величину шероховатости. Большее значение оказывают радиус закругления при вершине, углы в плане - главный и вспомогательный 1. При увеличении радиуса закругления величина шероховатости уменьшается (рис. 2.1,в). С увеличением углов и 1 величина шероховатости увеличивается.

Свойства и структура обрабатываемого материала оказывают влияние на шероховатость поверхности. Более вязкие и пластичные материалы (например, малоуглеродистая сталь), склонные к пластическим деформациям, дают при их обработке резанием большую шероховатость.

При увеличении хрупкости материала величина шероховатости уменьшается. При резании хрупких материалов зависимость Rz = (v) не имеет «горба» и выражается горизонтальной линией. Стали с повышенным содержанием серы (автоматные) и стали с присадкой свинца после обработки резанием имеют меньшую шероховатость, чем углеродистая сталь, обработанная в одинаковых с ними условиях. С увеличением твёрдости обрабатываемого материала величина шероховатости снижается.

Как уже отмечалось, одним из основных параметров качества поверхностного слоя являются физико-механические свойства, которые характеризуются:

твердостью;

структурой;

величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений;

глубиной деформации слоя;

наличием или отсутствием внешних дефектов (микротрещин, ликвации и т.п.).

Физико-механические свойства поверхностного слоя отличаются от исходного материала. Это связано с воздействием силовых и тепловых факторов при изготовлении и обработке заготовок.

Материал поверхностного слоя испытывает упрочнение (наклеп) или разупрочнение; изменяется его структура, микротвердость; образуются остаточные напряжения.

После механической обработки стальной заготовки в поверхностном слое выделяют три зоны (рис. 2.2,а):

Рис. 2.2. Поверхностный слой детали из стали:

а) – структура; б) – напряжения в поверхностном слое после абразивной обработки; в) – напряжения в поверхностном слое после лезвийной обработки.

I – зона резко выраженной деформации; характеризуется большими искажениями кристаллической решетки металла, раздроблением зерен, высокой твердостью;

II – зона деформации; в этой зоне наблюдается вытягивание зерен, наволакивание одних зерен на другие, понижение твердости;

III – переходная зона; в этой зоне состояние слоя постепенно приближается к состоянию исходного материала.

Глубина поверхностного слоя зависит от метода и режимов обработки и составляет от 5 мкм при тонкой обработке, до сотен мкм – при черновой.

Физико-механические свойства поверхностного слоя определяются применяемыми методами и режимами изготовления и обработки заготовок.

При обработке лезвийным инструментом имеет место взаимодействие в основном силовых, а также тепловых факторов. Вследствие этого поверхностный слой имеет, как правило, сжимающие (отрицательные) напряжения (рис. 2.2,в).

Однако при высоких скоростях резания остаточные напряжения могут быть растягивающими.

При шлифовании большее влияние оказывают тепловые факторы, меньшее - силовые. Характерные для шлифования высокие температуры в поверхностном слое вызывают структурную неоднородность и, вследствие этого, поверхностные прижоги, микротрещины, цвета побежалости. В поверхностном слое при шлифовании возникают остаточные напряжения растяжения, т. е. положительные (рис. 2.2,б).

При накатывании обработанных поверхностей роликами и шариками обеспечивается пластическая деформация поверхностного слоя, снижение шероховатости и получение сжимающих напряжений. Чрезмерный наклеп при накатывании приводит к разрушению («шелушению») поверхностного слоя.

Остаточные напряжения распространяются на глубину 0,05…0,15 мм.

Воздействие силовых и тепловых факторов также зависит от варьирования режимами резания и условий обработки.

Уменьшение остаточных напряжений в поверхностном слое может быть достигнуто: снижением интенсивности теплообразования:

уменьшением скорости резания;

уменьшением глубины резания;

применением более «мягких» кругов и выхаживания при шлифовании;

применением обильного охлаждения.

Кроме остаточных напряжений в поверхностном слое обрабатываемой детали образуется наклеп. Он возникает в результате больших перепадов температур и больших деформаций, приводящих поверхностные слои к упрочнению. Интенсивность и глубина распространения наклепа возрастают с увеличением сил и продолжительности их воздействия и с повышением степени пластической деформации металла поверхностного слоя.

Одновременно с упрочнением из-за нагрева зоны резания в металле поверхностного слоя протекает разупрочнение, возвращающее металл в его первоначальное ненаклепанное состояние. Конечное состояние металла поверхностного слоя определяется соотношением скоростей протекания процессов упрочнения и разупрочнения, зависящим от преобладания действий в зоне резания силового или теплового фактора.

Состояние поверхностного слоя существенно влияет на работоспособность поверхности. Наклеп поверхности в несколько раз уменьшает ее износ, способствует созданию сжимающих напряжений, повышающих предел выносливости, прочность деталей. Растягивающие напряжения увеличивают износ, снижают прочность и приводят к появлению микротрещин на рабочих поверхностях. От остаточных напряжений зависит первоначальная и последующая эксплуатационная точность деталей и машин.

Целенаправленное формирование поверхностного слоя заданного качества, исходящего из требований длительной и надежной эксплуатации деталей, обеспечивается путем применения обычных методов, т.е. рационального выбора последовательности режимов и условий обработки, упрочнения поверхностей закалкой, химико-термической обработкой (цементация, азотирование, цианирование, сульфидирование и др.); наплавкой; гальваническими покрытиями (хромирование, никелирование, цинкование и др.), а также применением специальных методов.

К специальным методам повышения качества поверхностей могут быть отнесены упрочняющие методы пластического деформирования без снятия стружки, создающие наклеп и сжимающие напряжение 400... Н/мм2. К ним относятся: вибрационное обкатывание, дробеструйное упрочнение, чеканка, обкатывание и раскатывание роликами и шариками, дорнование и калибрование, алмазное выглаживаниа, электромеханическое упрочнение, электрохимическая обработка и др.

Отработку конструкции детали на технологичность проводят в соответствии с общими правилами, установленными ГОСТ 14.201 – 83.

В качестве примера технологического анализа чертежа детали приведен анализ вала-шестерни.

Деталь – Вал-шестерня (рис. 2.3), изготовляется из легированной стали 18ХГТ ГОСТ 4543–71 (С = 0,17…0,23%; Si = 0,17…0,37 %; Mn = 0, …1,10%; Cr = 1,00…1,30 %; Тi = 0,03…0,09 %, S = 0,035 %; Р = 0,035 %;

Ni = 0,30%; НВ 157-207) и проходит термическую обработку. Термическая обработка сталей с процентным содержанием углерода менее 0,25 % требует химико-термической обработки. В связи с тем, что поверхностная твердость по длине детали различна, то наряду с цементацией и объемной закалкой необходимо осуществить поверхностную закалку с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ).

Деталь правильной геометрической формы с габаритными размерами 105 х 267 и односторонним расположением ступеней 51, 60, 65 k6, 80 k6, 105; имеет центральное отверстие 48 х 40, 58 Н7 х 25.

В соответствии с технологическим классификатором рассматриваемая деталь Вал-шестерня относится к классу валов с фланцами [31].

Деталь обладает достаточной жесткостью (l/d=2,5), что позволяет назначить рекомендуемые в справочной литературе режимы резания.

Деталь вал-шестерня имеет зубчатый венец (m=3,5 мм; Z=28), на шлицы (m=4,5 мм; Z=12), на 80 шлицы (m=5 мм; Z=14), которые соответствуют размерам, предусмотренные ГОСТ 6033–80.

Рис. 2.3. Вал – шестерня.

Технические требования:

– радиальное биение 80 k6, 58 Н7 относительно общей оси не более 0,05 мм; это обеспечивается обработкой с одной установочной базы, которой будут являться центровые отверстия;

– твердость поверхности детали HRCЭ 52–62 обеспечивается цементацией с последующей непрерывной закалкой в печи и закалкой зубчатых венцов ТВЧ до твердости HRCЭ 56–62;

– твердость поверхности торца А на диаметре 90 мм и трех отверстий М12 (вид К) в состоянии поставки обеспечивается построением технологического процесса обработки отверстий после цементации перед закалкой, оставлением припуска на глубину цементации (1,8…2,4 мм) на диаметре 90 мм и последующего его снятия после цементации перед закалкой;

– шероховатость поверхностей: наименьшая Ra = 1,25 на 80k6 и 65k6 обеспечивается после закалки – только наружным круглым шлифованием (HRCэ >40); шероховатость Ra=2,5 на 51 и 58 Н7 обеспечивается шлифованием; внутренний диаметр шлицевой поверхности (сечение Б-Б – 70) с параметрами шероховатости Ra=1,25 обеспечивается шлифованием.

Деталь имеет две шлицевые поверхности (m = 4,5; z = 12 и m = 5; z = 14) и зубчатый венец (m = 3,5; z = 28) срезанными через один зуб и зубозакруглением R7 (вид В). Шлицевые поверхности могут быть обработаны дисковыми модульными или червячными фрезами диаметром не более мм (R 40 max).

Центральное отверстие ступенчатое: отверстие 48 х 40 и 58Н7 х 25 мм; для выхода инструмента (шлифовального круга) предусмотрена канавка b = 5. Механическая обработка ее затруднительна, так как эта поверхность расположена внутри детали и, следовательно, нет свободного доступа и выхода инструмента. Остальные обрабатываемые поверхности с точки зрения точности и шероховатости не представляют значительных технологических трудностей, имеют хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно просты по конструкции. Поверхности вращения могут быть обработаны на многорезцовых или револьверных станках.

Типовой технологический процесс изготовления деталей класса валов с фланцами рекомендует следующий маршрут обработки: вначале обрабатывают поверхности принятые за установочные базы – обработка отверстия и фаски с углом 30о, зацентровка второго торца. Токарная (черновая и чистовая) обработка за два установа в центрах. Сверление отверстия и нарезание резьбы. Шлице- и зубообработка. Химико-термическая обработка. Шлифование и окончательная обработка шлицев и зубьев.

3. ВЫБОР ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ И МЕТОДОВ ЕЕ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

При выборе заготовки необходимо решать следующие задачи:

– установить способ получения заготовки;

– рассчитать припуски на обработку каждой поверхности;

– рассчитать размеры и указать допуски на заготовку;

– разработать чертеж заготовки.

Рекомендуемые для выбора материалы, из которых изготавливаются детали лесных машин приведены в табл. 3. Материалы, применяемые в лесном машиностроении Тип матери- Марка маИзготовляемые детали дифициро- СЧ15, СЧ20, коробок передач, мокрые гильзы циванные чугу- СЧ25 линдров, гильзы двигателей воздушны ного охлаждения, тормозные барабаны, цилиндры гидротормозов и др.

Легированпо ТУ заводов поршневые кольца, диски сцепления, Металлокеб рамические, по ТУ заводов Направляющие втулки клапанов Литейная угЛ, 35Л рычаги, вилки, балки, задник мостов, леродистая Литейная угЛ тормозные диски, кожухи, зубчатые леродистая Общего наСт5 небольшие нагрузки (арматура, болзначения Автоматная 12 углеродистая сернистая Автоматная А30, А35, Болты, винты, пальцы, оси и другие Автоматная Муфты, гайки, храповики, рычаги песернистая легированная АС12ХН, реключения передач, оси сателлитов, Стали конст- замков, дверки кабин, крылья, глуширукционные 08, 08 кп, 10 тели, корпуса воздушного фильтра, углеродистые детали кабин и кузовов, кронштейны, Стали констДиски колес, пальцы, оси, болты и 16 рукционные 15, 15кп углеродистые Стали констцементация, валы управления коробкой передач, 17 рукционные углеродистые Стали констзакал- масляного насоса, буксирные крюки, 18 рукционные углеродистые Стали кон- 40, 45 (закалпоршневые пальцы, полуоси, оси шесструкционные ка ТВЧ, оттерен, поворотные шкворни, венцы углеродистые Конструкционные легированные стали 15Х, 20Х (цеТолкатели, поршневые пальцы, креХромистая ментация, застовины кардана 30Х, 35Х, 40Х, поворотные цапфы, рычаге, крестовиХромистая 45Х (закалка ны, оси сателлитов, коромысла, болты Хромомарментация, ци- шестерни и валы коробок передач, Хромонике- данного вала, вал рулевой сошки, коментация или 40ХФА (объемная закалка, Пружины клапанов, пружины подвесХромованавысоко- ки, шатуны и коленвалы ЯМЗ-240, Высокоугле- 60Г, 65Г, 70Г, Рессоры, буфера, пружины, сферодистые 60С2А рические шайбы, пружинные подвески Жаростойкие и жаропрочные Головки цилиндров двигателей, карАЛ2, АЛ4, теры сцепления, поршни компрессАлюминийАЛ9, АК9, соров, корпусы масляных и водяных Алюминий- АЛЗ, АЛ5, АЛ6, Корпуса карбюраторов, топливных Алюминий- АЛ1, АД11, Л21, ЦАМ4-1, Литье под давлением корпусов бензоЦАМ4-3, ЦА4, насосов, карбюраторов, стеклоочистиЦА4М1 телей, деталей приборов; арматуры Полиэтилы: вы- Изоляция проводов и кабелей, трубы, сокого давления, крышки, кнопки, ручки, трубы, шланнизкого давле- ги, уплотнители стекол, втулки, педали, Капрон Дверные петли, корпус сальника, манжеты, вкладыши шарового пальца и т.п.

Фторопласт Коррозионностойкие, уцлотнительные, Основными видами заготовок в зависимости от назначения деталей являются:

– отливки из черных и цветных металлов;

– кованные и штампованные заготовки;

– заготовки, штампованные из листового проката;

– заготовки из сортового и профильного проката;

– заготовки, получаемые комбинированными способами;

– заготовки, получаемые специальными способами;

– заготовки из неметаллических материалов.

В зависимости от вида заготовки приведены их характеристики в следующих таблицах:

- Заготовки из проката табл. 3.2. Качество поверхности (мкм) сортового проката; табл. 3.3.

Качество поверхности (мкм) поперечно-винтового проката; табл. 3.4. Точность и качество поверхности после отрезки сортового проката; табл. 3.5.

Кривизна профиля сортового проката, мкм на 1 мм; табл. 3.6. Точность и качество поверхности заготовок из проката после механической обработки; табл. 3.6. Точность и качество поверхности заготовок из проката после механической обработки.

табл. 3.7. Качество поверхности отливок (Rz + h, мкм), достигаемое различными способами формовки; табл. 3.8. Качество поверхности отливок, достигаемое специальными способами литья; табл. 3.9. Отклонения расположения поверхностей отливок; табл. 3.10. Зазор между знаком формы и стержнем для определения СМ у отливок; табл. 3.11. Точность и качество поверхности после механической обработки отливок точением, фрезерованием, строганием и шлифованием.

- Поковки, изготовляемые ковкой и штамповкой табл. 3.12. Качество поверхности поковок (RZ + h, мкм), изготовляемых ковкой; табл. 3.13. Качество поверхности поковок, изготовляемых штамповкой; табл. 3.14. Значения коэффициента А; табл. 3.15. Точность и качество поверхности поковки, изготовляемой на ковочно-штамповочном прессе методом выдавливания (деталь типа клапана); табл. 3.16. Кривизна К (мкм на 1 мм) для поковок; табл. 3.17. Кривизна К (мкм на 1 мм) поковок типа валов; табл. 3.18. Отклонение от концентричности и коробление поковок типа дисков и рычагов, получаемых на прессах, различной точности; табл. 3.19. Отклонение от соосности СМ (мм) элементов, штампуемых в разных половинах штампа, для поковок типа валов различной точности;

табл. 3.20. Кривизна К (мкм на 1 мм) стержня после высадки фланца на горизонтально-ковочной машине; табл. 3.21. Смешение C (мм) оси фланца относительно оси стержня при высадке его на горизонтально-ковочной машине; табл. 3.22. Отклонение от перпендикулярности Н (мкм на 1 мм радиуса) торца фланца к оси поковки; табл. 3.23. Кривизна поковки (мкм на 1 мм длины) после ковки на ВРКМ; табл. 3.24. Дефекты поковки вследствие отрубки исходной заготовки и последующей ковки на ВРКМ; табл.

3.25. Точность и качество поверхности поковок после механической обработки, получаемых ковкой на прессах, молотах и в подкладных щтампах;

табл. 3.26. Точность и качество поверхности штампованных поковок после механической обработки; табл. 3.27. Глубина h (мкм) дефектного поверхностного слоя.

- Детали, получаемые механической обработкой табл. 3.28. Качество поверхностей отверстий после обработки; табл.

3.29. Увод сверла и смещение оси отверстия при сверлении; табл. 3.30. Коэффициент уточнения Ку для отливок, поковок, штампованных заготовок и сортового проката; табл. 3.31. Формулы для расчета остаточного отклонения расположения ОСТ после механической обработки; табл. 3.32. Значения СА и СВ; табл. 3.33. Значения допусков Т (мкм) для размеров до Качество поверхности (мкм) сортового проката.

Качество поверхности (мкм) поперечно-винтового проката Примечание. Качество поверхности поперечно-винтового проката указано после термической обработки (нормализации или улучшения).

Точность и качество поверхности после отрезки сортового проката фрезерных станках 1 При отрезке на ножницах и отрубке на прессах получается вмятина в направлении, перпендикулярном к поверхности среза, достигающая 0,2D, и скос по торцу до 3°, которые необходимо учитывать при последующей обработке заготовок как по торцу, так и по диаметру.

Кривизна профиля сортового проката, мкм на 1 мм Характеристика Без правки при точности прокатки:

Характеристика Без правки после закалки:

Примечание. У поперечно-винтового проката при повышенной точности прокатки к = 2 мкм на 1 мм длины, а при обычной точности к = 4 мкм на 1 мм.

Точность и качество поверхности заготовок из проката проката повышенной и высокой точности прокатки торцешлифовальных станках Значения допусков для квалитетов 6 14 даны в табл. 3.33.

Качество поверхности отливок (Rz + h, мкм), достигаемое различными Классы точности отливки достигаются: I — литьем в формы, изготовленные машинной формовкой по металлическим моделям; II — машинной формовкой по деревянным моделям; III — ручной формовкой по деревянным моделям.

Качество поверхности отливок, достигаемое специальными способами емых Значения допусков для квалитетов 11 15 приведены в табл. 3.33.

Отклонения расположения поверхностей отливок Межосевых расстояний отверстий (±) М.О.Р., мм Расположения отверстия относительно технологических баз (±) 1,2 2,5 0,5 1,2 0,10 0, Р.Т.Б., мм От параллельности плоскости ОП., допуска на Перекос отверстия П., мкм на 1 мм для диаметра отверстия d, мм:

Коробление К., мкм на 1 мм:

Зазор между знаком формы и стержнем для определения СМ у отливок.

h или h1, h или h1, Примечания: 1. В числителе приведены зазоры при формовке по сырому, в знаменателе по сухому. 2. Уклоны, у нижнего знака = 7 10°, у верхнего = 10 15°. 3. Для горизонтальных размеров СМ = S1/cos, для вертикальных СМ = S2.

Точность и качество поверхности после механической обработки отливок точением, фрезерованием, строганием и шлифованием.

Точение, фрезерование, строгание Отливки III класса точности Литье по выплавляемым моделям Получистовая 1112 100 100 Шлифование отливок, получаемых различными способами Отливки I, II, III класса точности Значения допусков для квалитетов 5 17 приведены в табл. 3.33.

Поковки, изготовляемые ковкой и штамповкой Качество поверхности поковок (RZ + h, мкм), изготовляемых ковкой Качество поверхности поковок, изготовляемых штамповкой Примечание. Точность поковок, изготовляемых штамповкой, регламентируется ГОСТ 750574. Значения RZ в таблице даны после пескоструйной обработки поверхностей поковки или травления; при дробеструйной или дробеметной обработке RZ принимать равным 400 мкм независимо от массы поковки.

Примечание. Rб радиус бойка, мм; rП радиус поковки, мм; n частота вращения поковки в процессе ковки. Значение и принимают равным 16 и 22 об/мин при ковке поковок большого диаметра или из особо прочных сталей; 42 об/мин — при ковке, поковок из сравнительно мягких сталей, небольших диаметров и при холодной ковrе полых валов (труб); в остальных случаях принимают n = 30 об/мин.

Точность и качество поверхности поковки, изготовляемой на ковочноштамповочном прессе методом выдавливания (деталь типа клапана) Механическая обработка:

После термической обработки (закалка) и правки Отклонение от концентричности и коробление поковок типа дисков и рычагов, получаемых на прессах, различной точности Толщина (высота) Отклонение от соосности СМ (мм) элементов, штампуемых в разных половинах штампа, для поковок типа валов различной точности.

Кривизна К (мкм на 1 мм) стержня после высадки фланца Смешение C (мм) оси фланца относительно оси стержня при высадке его на горизонтально-ковочной машине Отклонение от перпендикулярности Н (мкм на 1 мм радиуса) торца Кривизна поковки (мкм на 1 мм длины) после ковки на ВРКМ Дефекты поковки вследствие отрубки исходной заготовки Точность и качество поверхности поковок после механической обработки, получаемых ковкой на прессах, молотах и в подкладных щтампах Значения допусков для квалитетов 5 17 приведены в табл. 3. Точность и качество поверхности штампованных поковок Рычаги (плоскости, параллельные оси детали, и плоскости разъема головок) Значения допусков для квалитетов 5 14 приведены в табл. 3.33.

Глубина h (мкм) дефектного поверхностного слоя пульсов f, Примечание. При расчете припусков на доводку поверхности после ее электроэрозионной обработки на мягких режимах (ICP = 4 + 5 А), когда измененный структурный слой не ухудшает качества поверхности, h из расчетной формулы исключают.

Качество поверхностей отверстий после обработки.

Сверление спиральными вание тачиРас- тывание Примечание: 1. Под черновым зенкерованием следует понимать обработку по литому или прошитому при штамповке отверстию; под чистовым – обработку после сверления или чернового зенкерования. 2. Виды развертывания (нормальное, точное и тонкое), характеризуются допуском на диаметры разверток. 3. При обработке мерным инструментом (сверлом, зенкером, разверткой, протяжкой, фрезой и т.п.) диаметр инструмента принимают ближайший по сортаменту, причем наименьший предельный размер инструмента должен быть не менее диаметра DЗmin, полученного расчетом. 4. Значения допусков для квалитетов 612 приведены в табл. 3.33.

Увод сверла и смещение оси отверстия при сверлении.

Коэффициент уточнения Ку для отливок, поковок, штампованных После обтачивания:

После шлифования:

Формулы для расчета остаточного отклонения расположения ОСТ после поверхности на станке ной поверхности на станке Обозначения: W податливость технологической системы, мм/Н (см. гл. 1, стр. 27); СУ коэффициент, характеризующий условия резания при точении; s подача при точении, мм/об; t глубина резания, мм; НВ твердость обрабатываемого материала по Бринеллю, Мпа; С коэффициент, характеризующий условия резания при фрезеровании; sZ подача при фрезеровании, мм/зуб; z число зубьев фрезы; D диаметр фреза, мм; B ширина фрезеруемой поверхности, мм; СP коэффициент, характеризующий условия резания: при бесцентровом шлифовании заготовки из стали 45 непрерывным потоком СP = 12,28; единичными заготовками СP = 10,5; при наружном круглом шлифовании кругами шириной 40 мм при обработке заготовки из стали СP = 2,15 и чугуна СP = 2,0; К коэффициент, характеризующий состояние шлифовального круга (при остром круге К = 1,5; при затупленном К = 3); sП продольная подача заготовки при шлифовании; s1 подача при врезном шлифовании; И окружная скорость обрабатываемой заготовки, м/мин; (dИ диаметр обрабатываемой заготовки, мм; ПР исходная кривизна заготовки для первого перехода механической обработки, мм; для последующих переходов остаточная кривизна заготовки после предшествующего перехода, мм; х, у, n, q, z показатели степеней в формулах (см. [31] ) DO/d для СВ; d/D Примечание. Если охватываемая деталь выполнена в виде сплошного вала, то dO/d = 0.

Когда охватывающая деталь выполнена в виде плиты или корпуса, принимают d/D = 0.

Значения допусков Т (мкм) для размеров до 500 мм.

Св. 3 до » 30 »

» 50 »

» 80 »

» 120 »

» 180 »

» 250 »

» 315 »

» 400 »

Согласно ГОСТ 26645-85 точность отливки характеризуется четырьмя показателями:

классом размерной точности (22 класса);

степенью коробления (11 степеней);

степенью точности поверхностей (22 степени);

классом точности массы (22 класса).

Обязательному применению подлежат классы размерной точности и точности массы отливок.

Стандартом предусмотрено 18 рядов припуска отливок. В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны нормы точности отливки в следующем порядке:

класс размерной точности;

степень коробления;

степень точности поверхностей;

класс точности массы;

допуск смещения отливки.

Пример условного обозначения точности отливки 8-го классы размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8 мм:

Точность отливки 8-5-4-7 См 0.8 ГОСТ 26645-85.

Допускается указывать сокращенную номенклатуру норм точности отливки, при этом указание классов размерной точности и массы отливки является обязательным; ненормируемые показатели точности заменяют нулями, а обозначение смещения опускают. Например:

Точность отливки 8-0-0-7 ГОСТ 26645-85.

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны в нижеприведенном порядке значения номинальных масс детали, припусков на обработку, технологических напусков и массы отливки. Пример обозначения номинальных масс, равных для детали 20,35 кг, для припусков на обработку 3,15 кг, для технологических напусков 1,35 кг, для отливки 24,85 кг:

Масса 20.35-3.15-1.35-24.85 ГОСТ 26645-85.

Для необрабатываемых отливок или при отсутствии напусков соответствующие величины обозначают «0». Например:

Масса 20.35-0-0-20.35 ГОСТ 26645-85.

Определение размеров заготовок связано с установлением предельных, промежуточных и исходных их размеров, припусков и допусков на обработку.

Для расчета массы заготовки (детали) необходимо умножить ее объем на плотность материала, из которого изготовлена данная заготовка (деталь). Плотность основных материалов приведена в табл. 3.34. При расчете массы заготовки также учитывают припуски на механическую обработку.

При определении массы заготовки (детали) сложной геометрической формы следует разделить ее на возможно более простые по форме элементы, удобные для расчета объема, а затем просуммировать найденные значения.

Объем заготовок простейших профилей рассчитывают также по следующим формулам:

круглое сечение V = 0,78 d2l;

квадратное сечение V = а2l;

квадратное сечение с закругленными углами V = (а2 – 0,86r2) l;

прямоугольное сечение V = bal;

шестигранное сечение V = 0,87 C2l;

кольцевое сечение V = 0,78 D2dl3, где V – объем; d – диаметр круглого сечения; l – длина; а – сторона квадрата или прямоугольника; b – сторона прямоугольника; r – радиус закругления; C – диаметр вписанного в шестигранник круга; D, d – диаметры внешней и внутренней окружностей кольцевого сечения. Плотность некоторых материалов указана в табл. 3.34.

Алюминиевые сплавы АД1, Амц, АМr, Д1, Д5, Д16, Д16П 2,71 – 2, Медно-цинковые спла- ЛАЖ60–1–1; ЛАН 59–3–2; ЛО60–1 8, На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали, материал, технические условия, объем выпуска и тип производства, тип и конструкция детали; размеры детали и оборудования, на котором они изготовляются; экономичность изготовления заготовки, выбранной по предыдущим показателям. Все показатели должны учитываться одновременно, так как они тесно связаны. Окончательное решение принимают на основании экономического расчета с учетом стоимости метода получения заготовки и механической обработки (табл. 3.35).

Сравнительная себестоимость изготовления деталей различными технологическими методами при различной серийности производства, коп.

Группа сложтали, ности ные Внимание! Сравнительная себестоимость изготовления деталей различными технологическими методами при различной серийности производства дана в ценах 1980 г., поэтому в учебных целях цены умножаются на коэффициент учитывающий инфляцию и равный 52.

Упрощенное сравнение возможных вариантов получения заготовки предполагает:

- сравнение методов получения заготовки по коэффициенту использования материала где gа – масса детали, кг; gн – норма расхода материала, кг. При этом учитываются следующие рекомендации: в массовом производстве К 0,85; в серийном производстве К 0,50,6.

Краткие характеристики методов получения заготовок представлены в табл. 3.36 и 3.37.

Характеристика основных методов получения заготовок литьем Литье в песчано- глинистые мовка по десталь Машинная (выжимаемым, рас- творяемым, замораживаемым) Характеристика основных методов получения заготовок литьем оболочкочугун, твердеющие) Характеристика основных методов получения заготовок обработкой на молотах в Ковка Штамповка на горизонТ4…Т5 по тально ковоч- До 30 кг 2. прессах

4. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ

условия расположения и работы детали в машине.

Правильный выбор технологических баз определяет точность линейных размеров и взаимное расположение обработанных поверхностей. Технологические базы делятся на черновые – необработанные поверхности и чистовые – обработанные поверхности.

Черновые базы используются только для первой установки, чистовые – для последующих установов. Заготовку, как правило, не снимают со станка до тех пор, пока не подготовлена чистовая база для следующего установа. Технологические базы могут быть постоянными и повторно обрабатываемыми (например, шлифование или притирка центровых отверстий валов после термической обработки), а в отдельных случаях и неоднократно с целью обеспечения необходимого качества при выполнении точных размеров.

В основе выбора технологических баз лежит ряд правил [5, 29], [30, гл. 1].

Правила выбора черновых баз. Требования к черновым базам:

– должны быть ровными и чистыми, надежно закреплять заготовку;

– иметь минимальный припуск на обработку, или вообще не подвергаться обработке;

– стабильно располагаться относительно других поверхностей и позволять подготовить чистовую базу для обработки других поверхностей.

1. Необработанные (черновые) поверхности в качестве баз можно использовать только один раз и только на первой операции.

2. В качестве технологических баз следует принимать наиболее точные поверхности достаточных размеров, с наименьшей шероховатостью, без прибылей, литников, окалины и других дефектов. Это обеспечивает большую точность базирования и закрепления.

3. Если у заготовки обрабатываются не все поверхности, то за технологические базы рекомендуется принимать поверхности, которые вообще не обрабатываются.

4. Если у заготовки обрабатываются все поверхности, то в качестве технологической базы целесообразно принимать поверхности с наименьшими припусками, что позволяет избежать появление «чернот».

Черновая база выбирается с учетом обеспечения лучших условий обработки поверхностей, принимаемых в дальнейшем за чистовые базы.

Правила выбора чистовых баз. Требования к чистовым базам:

– наибольшая точность размеров и геометрической формы, – наименьшая шероховатость поверхности;

– наибольшая жесткость чтобы не деформироваться под действием сил зажима и резания и собственной массы заготовки;

– надежное и прочное закрепление заготовки и неизменность ее положения во время обработки.

1. Принцип постоянства технологической базы. Наибольшая точность обработки достигается при использовании на всех операциях механической обработки одних и тех же базовых поверхностей. При вынужденной смене баз необходимо переходить от менее точной базы к более точной. При смене технологической базы необходимо составить размерную цепь, определить погрешность базирования и убедиться, что это не приведет к погрешности обработки.

2. Принцип совмещения технологических баз. Согласно этому принципу в качестве технологических баз используются измерительные базы. При совмещении технологической и измерительной баз погрешность базирования равна нулю. При их несовпадении выбранная технологическая база может считаться приемлемой при условии, что погрешность базирования в сумме с погрешностью технологической системы не превышает допуск на размер, выдерживаемый на выполняемом технологическом переходе.

3. Принцип кратчайшей размерной цепи. Согласно этому принципу в качестве технологической базы следует использовать те поверхности, которые связаны с обрабатываемой кратчайшей размерной связью.

4. Принцип искусственных баз. Согласно этому принципу при отсутствии у заготовки надежных технологических баз, можно создавать искусственные базы, изменив при необходимости конструкцию заготовки (технологические и центровые отверстия, бобышки, приливы и 5. Принцип относительного расположения поверхностей. Для операций, на которых обеспечиваются требования по точности относительного взаимного расположения поверхностей, в качестве технологических баз выбираются поверхности, связанные с обрабатываемой требованиями по относительному расположению.

6. Принцип простоты. Выбранные технологические базы должны обеспечивать простую и надежную конструкцию приспособления, удобство и быстроту установки и снятия обрабатываемой детали.

Точность, форма и размеры технологической базы должны обеспечивать необходимую точность обрабатываемой поверхности.

Поверхности, которые будут использованы в качестве технологической базы в дальнейшем, должны быть обработаны на первой операции, желательно за один установ детали.

Базы, используемые на операциях окончательной обработки, должны иметь наибольшую точность.

В зависимости от сложности детали может быть несколько схем базирования, анализ которых необходимо производить на основе решения технологических размерных цепей.

Для установки заготовок на металлорежущих станках применяют станочные приспособления, которые состоят из корпуса, опор, установочных элементов, зажимов и других деталей и элементов.

Установочные элементы приспособлений выбирают в зависимости от формы обрабатываемой детали, обрабатываемой поверхности, а также принятого способа базирования. К установочным элементам относят точечные опоры различных типов, опорные пластины, призмы, втулки, цанги, пальцы, кулачки и т.д.

Графическое обозначение опор, зажимов и установочных устройств при базировании регламентированы ГОСТ 3.1107–81, а также приведены в справочной литературе [15] и [30, табл. 19 – 21].

Для базирования заготовки по плоскости чаще всего используют точечные опоры, которые являются стандартными деталями приспособления.

Точечные опоры могут быть неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми.

При базировании по цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливают в призмы, цанги (ГОСТ 2876–80, ГОСТ 2877–80) самоцентрирующие кулачковые патроны (ГОСТ 24351–80, ГОСТ 2675–80), а также мембранные патроны.

При базировании по внутренним цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливают в оправки различных типов: гладкие, цилиндрические, конические, кулачковые, разжимные, шлицевые, резьбовые и т.д.(ГОСТ 18437–73 – 18440–73), установочные пальцы, сухари и кулачки разжимных устройств.

Для базирования цилиндрических заготовок по центровым гнездам и фаскам центровых отверстий используют центры: упорные (ГОСТ 13214– 79, ГОСТ 2575–79, ГОСТ 2576–79, вращающиеся (ГОСТ 8742–75) и поводковые.

Так как базирование заготовок осуществляется по нескольким поверхностям (комплекту технологических баз), часто в приспособлении используют несколько установочных элементов.

Принятые схемы базирования, условные обозначения опор и зажимных устройств, указываемых на операционных эскизах технологических процессов на каждой операции, приведены в табл. 4.1.

Схемы базирования и установки заготовок в приспособлениях и на станках Содержание операции или Возможная схема базирования характеристика установки Конструктивная Условное изображение Установка вала в двух– трехкулачковом самоцентрирующем патроне, в том числе с длинными кулачками, без упора по торцу трирующем трехкулачковом патроне с механическим зажимом с упором по торцу с поджимом вращающимся задним центром и с неподвижным люнетом Установка вала в неподвижном переднем центре с поводковым патроном и вращающимся задним центром с неподвижным люнетом Установка заготовки в двух–трехкулачковом самоцентрирующем патроне с упором по торцу диск, зубчатое колесо) на разжимной (цанговой) вом патроне с упором по торцу Установка детали (втулка, диск, зубчатое колесо) на гладкой цилиндрической оправке с упором по торцу Установка длинной детали (цилиндра) на разжимной (цанговой) оправке или трехкулачковом патроне с упором по торцу обеспечивает концентричность поверхностей вращения) Установка детали на цилиндрической оправке с гидравлическим зажимом с упором в торец на рифленую поверхность и с поджимом вращающимся задним центром (обеспечивает концентричность поверхностей вращения) Установка детали на конусной жесткой оправке (обеспечивает концентричность поверхностей вращения) Установка детали на цилиндрической оправке с гайкой (появляется эксцентриситет поверхностей вращения) Бесцентровое шлифование гладкого валика Протягивание длинных отверстий (пазов) Протягивание коротких отверстий (пазов) Установка детали на магнитном столе.

При шлифовании плоскостей обеспечивается параллельность поверхностей А и В фрезерования уступов, выдерживая уступы а и в (приспособление не указаa но) Установка шатуна на ный) для обработки наружного контура Установка детали на призме (приспособление не указано) Установка шатуна (рычага) в призмах. При расточке отверстий в головках обеспечивается их симметрия на оси и концентричность, а также при обработки наружной поверхности перпендикулярность осей отверстий к торцевой поверхности Установка шатуна в призмах. При расточке отверстий в головках обеспечивается их симметрия оси и концентричность, а также при обработки наружной поверхности перпендикулярность осей отверстий к торцевой поверхности Установка шатуна (рычага) в призмах для расточки отверстий в головках. Обеспечивается концентричность отверстия по контуру головки, симметричность расположения осей отверстий относительно наружного контура и их перпендикулярность к торцам головок Установка заготовки для расточки отверстий, обеспечивая размер а и перпендикулярность оси и плоскости относительно основания расположения оси центрального отверa стия в плоскости симметрии внешнего контура

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА.

– возможности по обеспечению точности и качества поверхности;

– значению (величине) снимаемого припуска;

– времени обработки в соответствии с заданной производительностью.

Поэтому цель выбора способа обработки – обеспечить наиболее рациональный процесс обработки заготовки.

В качестве примера показан выбор методов обработки поверхности 80 k6, 58 Н7 (см. рис. 2.3).

Пример. Выбор методов обработки 80 k6, 58 Н7 (см. рис. 2.3.).

Выбор вариантов последовательности обработки поверхности 80k (табл. 5.1) и 58 Н7 (табл. 5.2) осуществляем в соответствии со схемами (см. рис. 5.1) при этом накладываемое ограничение – твердость поверхностей HRCЭ 52 – 56.

Вал-шестерня. Способы обработки поверхности 80 k6, Ra = 1, № Последовательность Квалитет Шероховатость Машинное Термическая обработка Вал-шестерня. Методы обработки поверхности 58 Н7, Ra = 2, 1 Термическая обработка Шлифование предварительное Квалитет 11-9; Rz 40-6, tМ=0,00012*d*l Термическая обработка Термическая обработка Термическая обработка Термическая обработка

6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ.

Отдельная технологическая операция проектируется на основании принятого маршрута, схемы базирования и закрепления детали на операции, сведений о точности и шероховатости поверхностей до и после обработки на данной операции, припусков на обработку, такта выпуска или размера партии деталей (в зависимости от типа производства). При уточнении содержания операции окончательно устанавливается, какие поверхности детали будут обрабатываться на данной операции.

Пример разработки маршрутно-операционного технологического процесса изготовления детали Вал-шестерня (см. рис. 2.3.).

Маршрут обработки.

1. Вначале обрабатывают поверхности принятые за установочные базы. Типовой технологический процесс изготовления деталей типа валов длиной свыше 120 мм рекомендует обрабатывать их в центрах, то есть основными технологическими базами являются центровочные отверстия.

Для детали вал-шестерня основные технологические базы – центровочное отверстие А 6,3 ГОСТ 14034–74 и фаска отверстия 58Н7.

В соответствии с правилами выбора баз, черновую технологическую базу используют один раз. Далее переходят к чистовым технологическим базам.

Подготовка установочных технологических баз может быть осуществлена по двум вариантам маршрута обработки.

Вариант 1. Подрезка торца (обязательно в первую очередь, так как торец является настроечной и измерительной базой), зацентровка отверстия, черновая обработка наружных поверхностей диаметрами 80, 65, 60 и 51 мм (необходимо для перехода на чистовую базу с целью подготовки технологической базы на 58Н7). Переустановка заготовки. Базирование и закрепление по чисто обработанной наружной поверхности. Обработка второй основной технологической базы.

Вариант 2. Закрепление заготовки по наружной поверхности. Подрезка торца со стороны отверстия, предварительная обработка отверстия 58Н7 и черновая обработка наружного 105. Переустановка заготовки.

Установка и закрепление заготовки по чисто обработанной базовой поверхности (наружному диаметру зубчатого венца ( 105) – подготовка основной технологической базы – подрезка торца и зацентровка отверстия 6,3). Недостаток – отсутствие упорной поверхности, а колебание допуска на припуск приводит к затруднениям настройки станка на партию деталей.

Создание упорной поверхности по торцу зубчатого венца предусматривает трехкулачковый самоцентрирующийся патрон с удлиненной поверхностью зажима детали (80…100 мм высота самого патрона, а при длине зажима детали в 240 мм с упором по торцу зубчатого венца рабочая часть кулачков должна быть 100…150 мм).

Потому вариант 1 предпочтителен.

2. Чем точнее поверхность, тем позже она обрабатывается. Поверхности 80k6, 65k6, 58Н7 должны обрабатываться после термообработки, которая производится после чистовой токарной обработки.

3. В конец маршрута выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей (шлицев, зубчатый венец) и второстепенных элементов (отверстий).

4. Деталь подвергается термической обработке. Технологический процесс механической обработки в этом случае расчленяется на две части:

технологический процесс до термообработки и после нее. Так как твердость поверхности детали НRСЭ>40, то термическая обработка выполняется после чистовой обработки перед окончательной, которая ведется шлифованием. Поэтому обработку шлицевых и зубчатых поверхностей, а также обработку отверстий М12 необходимо произвести до термообработки.

Так как в процессе термообработки деталь может быть получить дефект в виде коробления, поэтому в технологическом процессе необходимо предусмотреть операцию исправления основных технологических баз. После термообработки должна быть токарная операция – притирка центров.

5. Чертежом предусматривается цементация с последующей закалкой.

Цементация производится после получистовой или чистовой обработки.

Чертежом предусмотрены незакаленные участки – торец зубчатого венца на 90 мм и 3 отверстия М12. Поэтому необходимо оставить дополнительный припуск под цементацию на торец зубчатого венца больше, чем глубина цементации. Дополнительный слой металла снимается механической обработкой после цементации детали, перед термообработкой.

Термическую обработку необходимо провести в два приема:

– цементация после получистовой обработки;

– механическая обработка поверхностей не требующей закалки. Подрезка торца; сверление и нарезание резьбы М12;

– закалка и низкий отпуск детали.

На основе типового технологического процесса изготовления деталей класса валов и с учетом конструктивных особенностей и технических требований к рассматриваемой детали вал-шестерни маршрут технологического процесса следующий:

Заготовительная (штамповка).

Токарная. Черновая, получистовая и чистовая обработка наружных и внутренних поверхностей, лежащих в оси детали.

Круглошлифовальная. Предварительная обработка поверхностей под нарезание шлицев.

Шлицефрезерная. Нарезание шлицев Зубообрабатывающая. Нарезание зубьев зубчатого венца Фрезерная. Срезание зубьев зубчатого венца.

Зубозакругляющая. Зубозакругление.

Химико-термическая. Цементация Токарная. Снятие дополнительного припуска по торцу зубчатого венца.

Сверлильная. Нарезание резьбы М12.

Термическая. Закалка с нагревом ТВЧ.

Токарная. Зачистка центров.

Внутришлифовальная. Обработка отверстия и основной технологической базы – фаски.

Круглошлифовальная. Обработка поверхностей 80k6, 65k Шлицешлифовальная. Шлифование шлицев.

Контрольная.

Технологические операции следующие:

005 Токарная (Подготовка основных технологических баз и предварительная обработка поверхностей) Выбор оборудования. Габаритные размеры детали 110 х 274. Масса – 4,5 кг.

Исходя из габаритов детали, ее массы и точности выполнения токарной операции (10 квалитет) можно выбрать станки двух типов – с максимальным диаметром обработки над суппортом 160 или 220 мм (Приложение 3, табл. 1). Учитывая особенности учебного процесса, заключающиеся в необходимости корректировки режимов резания по паспортным данным станка, выбираем токарно-винторезный станок модели 16К20.

Выбор средств технологического оснащения – приспособления для установки и закрепления заготовки.

Исходя из присоединительных размеров станка мод. 16К20 установка и закрепление заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне ( 250) – патрон 7100–0009 ГОСТ 2675–80. Поддержка второго конца обрабатываемой заготовки осуществляется центром станочным вращающимся типа А – центр А1 – 4Н ГОСТ 8742–75.

- режущий инструмент. Резцы.

Резцы выбираем исходя из назначения и присоединительных размеров станка, приспособлений и вспомогательной оснастки. Так в резцедержателе станка мод.16К20 закрепляется четыре резца сечением тела резца 25 х 25 мм. Осевой режущий инструмент (сверла, зенкеры, развертки и др.) закрепляется в задней бабке станка (конус Морзе 5).

Резцы: резец подрезной отогнутый с пластинкой из твердого сплава – резец 2112–0035 ВК8 ГОСТ 18880–73; резец проходной упорный с пластинкой из твердого сплава – резец 2103–0007 ВК8 ГОСТ 18880–73; резец проходной отогнутый правый (=60о) с пластинкой из твердого сплава – резец 2102–0005 Т15К6 ГОСТ 18877–73; резец расточной для глухих отверстий – резец 2141–0057 ВК8 ГОСТ 18883–73; резец расточной для обработки сквозных отверстий (=45о) – резец 2140–0505 ВК8 ГОСТ 18882– 73; резец расточной канавочный специальный b = 5 мм (собственного изготовления).

Сверла: сверло центровочное А6,3 ГОСТ 14952–75; сверло спиральное с коническим хвостовиком 48 ГОСТ 10903– - вспомогательный инструмент.

Установка сверла центровочного производится в сверлильном трехкулачковом патроне – патрон 9 – В12 ГОСТ 8522–79. Установка сверлильного патрона в пиноль задней бабки осуществляется через переходную конусную втулку – втулка 6100–0226 ГОСТ 13598–85. Установка сверла спирального в пиноль задней бабки осуществляется через переходную конусную втулку – втулка 6100–0147 ГОСТ 13598–85.

- средства измерения.

Штангенциркуль ШЦ – II – 400 – 0,05 ГОСТ 166–89; штангенциркуль ШЦ – II – 200 – 0,05 ГОСТ 166–89; штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0, ГОСТ 166–89.

Содержание операции включает установочные.

Установ А. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом патроне. 1. Подрезать торец в размер 274. 2. Подрезать торец в размер 273,2. 3. Сверлить отверстие А 6,3 ГОСТ 14034–74.

Установ Б. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом патроне с поджимом задним центром. 1. Точить 83,4 и торец, выдерживая размер 28,6. 2. Точить 67 х 177,5. 3. Точить 62, выдерживая размер 109. 4. Точить 51,6, выдерживая размер 53.

Установ В. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом патроне с упором по торцу заготовки. 1. Подрезать торец в размер 27,1. 2. Рассверлить отверстие 48 х 73,2. 3. Расточить 57,3 х 38,2. 4.

Расточить 57,66 х 38,2. 5. Расточить канавку b=5 в размер чертежа. 6.

Точить фаску 8,2 х 30о. 7. Точить 105,6 напроход. 8. Точить уступ (b=3, мм) с 105,6 до 90.

010 Токарная (Чистовая обработка поверхностей в центрах) Станок. Токарно-винторезный мод 16К20.

Установка и закрепление заготовки осуществляется в центрах с поводковым патроном. Поддержка второго конца обрабатываемой заготовки осуществляется центром станочным вращающимся Средства технологического оснащения. Поводковый патрон - патрон 7108–0021 ГОСТ 2571–71. Хомутик поводковый – хомутик 7107– ГОСТ 2578–70. Центр станочный вращающийся типа А – центр А–1 – 4 – Н ГОСТ 8742–75.

Резцы: резец подрезной упорный с пластинкой из твердого сплава – резец 2103–0007 ВК8 ГОСТ 18879–73; резец проходной отогнутый правый (=60о) с пластинкой из твердого сплава – резец 2102 –0005 Т15К6 ГОСТ 18877–73.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – II – 200 – 0,05 ГОСТ 166–89; штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89.

Установ А. 1. Точить 81,3 и торец, выдерживая размер 26,4. 2. Точить 66,1 х 178. 3. Точить 60,4, выдерживая размер 109. 4. Точить 51, выдерживая размер 53. 5. Точить 80,47. 6. Точить 65,4.

Установ Б. 1. Точить 105 напроход. 2. Точить уступ с 105 до 90, выдерживая размер 21,2. 3. Точить фаску 2 х 45о. 4. Точить фаску 2 х 45о.

015 Круглошлифовальная (Подготовка поверхностей под нарезание шлицев) Оборудование. Станок круглошлифовальный 3М Установка и закрепление заготовки осуществляется в жестких центрах с надеванием хомутика.

Средства технологического оснащения. Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79. Хомутик поводковый 7107– 0068 ГОСТ 16488–70.

Режущий инструмент. Круг шлифовальный ПП 5006332;

15А40С27К ГОСТ 2424–83.

Средства технического контроля. Микрометр гладкий МК 50 – ГОСТ 6507–90; МК 75 – 100 ГОСТ 6507–90.

1. Шлифовать 80,18. 2. Шлифовать 65,18. Шлифовать 60.

020 Шлицефрезерная (Нарезание шлицев m = 4,5, z = 12; m = 5, z = 14) Оборудование. Станок шлицефрезерный вертикальный мод. 53А30П (наибольший модуль нарезаемых шлицев 6 мм) Установка и закрепление заготовки осуществляется в жестких центрах с надеванием хомутика.

Средства технологического оснащения. Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79. Хомутик поводковый 7107- 0042 ГОСТ 2578–70.

Режущий инструмент. Фреза червячная m = 4,5, (D x d) 90 x 32 ГОСТ 6637–80; m = 5, (D x d) 100 x 32 ГОСТ 6637–80.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89.

1. Нарезать шлицы m = 5, z = 14 предварительно. 2. Нарезать шлицы m = 5, z = 14 с припуском под шлифование.

1. Нарезать шлицы m = 4,5, z = 12 предварительно. 2. Нарезать шлицы m = 4,5, z = 12 окончательно.

025 Зубофрезерная (Нарезание зубьев m = 3,5, z = 28) Оборудование. Станок зубофрезерный вертикальный мод. 53А30П (наибольший модуль нарезаемых зубьев 6 мм) Установка и закрепление заготовки осуществляется в жестких центрах с надеванием хомутика.

Средства технологического оснащения. Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79. Хомутик поводковый – хомутик 7107–0042 ГОСТ 2578– 70.

Режущий инструмент. Фреза червячная m = 3,5, (D x d) 80 x 32 ГОСТ 6637–80.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89.

1. Нарезать зубья m = 3,5, z = 28 предварительно. 2. Нарезать зубья m = 3,5, z = 28 окончательно.

030 Фрезерная Оборудование. Станок вертикально-фрезерный консольный мод. 6Н Установка и закрепление заготовки осуществляется в делительной головке (по 51) с поджатием центром, установленном в задней бабке.

Средства технологического оснащения. Делительная головка УДГ– 200; задняя бабка; центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79.

Режущий инструмент. Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком d = 4 ГОСТ 17025–71.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166 – 90.

1. Срезать зубья через 1 в размер чертежа.

035 Зубозакругляющая. Зубозакругление.

Оборудование. Станок зубозакругляющий мод. Установка и закрепление заготовки осуществляется в делительной головке (по 51) с поджатием центром, установленном в задней бабке.

Средства технологического оснащения. Делительная головка УДГ– 200; задняя бабка; центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79.

Режущий инструмент. Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком d = 4 ГОСТ 17025–71.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89.

1. Закруглить зубья через 1 в размер чертежа.

040 Химико-термическая. Цементация твердым карбюризатором 045 Токарная. (Снятие дополнительного припуска по торцу зубчатого венца).

Станок. Токарно-винторезный мод 16К20.

Установка и закрепление заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне.

Средства технологического оснащения. Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон - патрон 7100–0009 ГОСТ 2675–80.

Режущий инструмент. Резцы: резец подрезной упорный с пластинкой из твердого сплава – резец 2103–0007 ВК8 ГОСТ 18879–73.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – II – 200 – 0,05 ГОСТ 166–89; штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89;

1. Подрезать торец в размер 23.

050 Сверлильная. (Нарезание резьбы М12).

Станок. Вертикально-сверлильный мод 2Н125-1.

Установка и закрепление заготовки осуществляется в специальном приспособлении.

Средства технологического оснащения. Приспособление станочное специальное собственного изготовления. Патрон сверлильный Режущий инструмент. Сверло спиральное с коническим хвостовиком – сверло 2301–0400 ГОСТ 10903–77; зенковка коническая с углом при вершине 120о; с цилиндрическим хвостовиком – зенковка 12,5 ГОСТ 14953–80; метчик машинно-ручной для нарезания метрической резьбы – метчик М12 х 1,75 ГОСТ 3266–81.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89;

1. Сверлить отверстие 10,2 х 30,2. 2. Переход 1 повторить 2 раза. 3.

Зенковать фаску 1,6 х 120о. 4. Переход 3 повторить 2 раза. 5. Нарезать резьбу М 12 в размер чертежа. 6. Переход 5 повторить 2 раза.

055 Термическая. (Закалка и отпуск. Закалка зубьев нагревом ТВЧ и низкий отпуск).

060 Токарная. (Зачистка центров).

Станок. Токарно-винторезный мод 16К20.

Установка и закрепление заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне.

Средства технологического оснащения. Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79.

Режущий инструмент. Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79 (центр жесткий устанавливается в заднюю бабку и им производится притирка центровочного отверстия в детали путем приложения небольшого осевого усилия).

1. Притереть центр.

065 Внутришлифовальная. (Обработка отверстия и основной технологической базы – фаски).

Оборудование. Станок внутришлифовальный мод. 3К225А Установка и закрепление заготовки осуществляется в патроне с выверкой по индикатору.

Средства технологического оснащения. Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон - патрон 7100–0005 ГОСТ 2675–80.

Режущий инструмент. Головка шлифовальная цилиндрическая AW х 20 24А25С17К ГОСТ 2447–82; головка шлифовальная коническая ЕW х 25 24А25С17К ГОСТ 2447–82.

Средства технического контроля. Индикаторный нутромер НИ М ГОСТ 868–82.

1. Шлифовать 58Н7. 2. Шлифовать фаску 5 х 30о 070 Круглошлифовальная. (Обработка поверхностей 80k6, 65k6) Оборудование. Станок круглошлифовальный 3М Установка и закрепление заготовки осуществляется в жестких центрах с надеванием хомутика.

Средства технологического оснащения. Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79. Хомутик поводковый 7107–0068 ГОСТ 16488–70.

Режущий инструмент. Круг шлифовальный ПП 500 х 63 х 32;

25А25СМ16К ГОСТ 2424–83.

Средства технического контроля. Скоба рычажная СР 50–75 ГОСТ 11098–75; СР 75–100 ГОСТ 11098–75.

1. Шлифовать 80,18. 2. Шлифовать 65,18. 3. Шлифовать 80k6.

4. Шлифовать 65k6.

075 Шлицешлифовальная. (Шлифование шлицев).

Оборудование. Станок шлицешлифовальный мод. МШ- Установка и закрепление заготовки осуществляется в жестких центрах с надеванием хомутика.

Средства технологического оснащения.

Центр жесткий упорный ГОСТ 2576–79. Хомутик поводковый – хомутик 7107–0068 ГОСТ 16488–70.

Режущий инструмент. Круг шлифовальный профильный 25А25СМ210К ГОСТ 2424–83.

Средства технического контроля. Штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–89. Образцы шероховатости.

1. Шлифовать шлицы m = 5, z = 14 окончательно 080 Контрольная.

Оборудование. Стол контролера. Плита поверочная 400 х 400 ГОСТ 10905–86. Стойка С-II ГОСТ 10197–70. Штатив с магнитным основанием – ШМ – IIВ. Центра ПБ – 500М ТУ 2-034-543 – 81.

Средства технического контроля. Скоба рычажная СР 50–75 ГОСТ 11098–75; СР 75–100 ГОСТ 11098–75.

Индикаторный нутромер НИ - 100М ГОСТ 868–82.

Штангенциркуль ШЦ – II – 400 – 0,05; штангенциркуль ШЦ – II – – 0,05; штангенциркуль ШЦ – I – 125 – 0,1 ГОСТ 166–99.

Индикатор часового типа ИЧ 10 ГОСТ 577–68. Индикатор многооборотный 2МИГП ГОСТ 9696–82.

Нормалемер БВ – 5045 ГОСТ 5368–81. Биенимер Б 10М ГОСТ 5368– Образцы шероховатости 1. Контролировать линейные размеры: 80k6, 65k6,. 58Н7, 49+0,34, 80-0,4, 60-0,2, 105-0,23, 3 отв. М12, 51-0,4; размеры: 268, 23, 18, 90,109, 53; 70, 25, 5.

2. Контролировать: шлицы, зубья.

3. Шероховатость поверхности Ra= 1,25; Ra= 2,5; Rz=40.

4. Радиальное биение 80k6, 65k6,. 58Н7 относительно общей оси; радиальное биение зубчатого венца.

7. РАСЧЕТ И НАЗНАЧЕНИЕ ПРИПУСКОВ.

Различают припуски промежуточные (Zi) и общие (ZO).

Промежуточный припуск (припуск на данную операцию или переход) – слой металла, который должен быть удалён во время данной операции или перехода. Промежуточный припуск определяют как разность размеров заготовки, полученных на смежном предшествующем переходе и выполняемом технологическом переходе. При обозначении припусков используются следующие индексы:

(i-1) - индекс для предшествующего перехода;

i - индекс для выполняемого перехода.

Рис. 7.1. Схемы расположения припусков для наружной а) При этом промежуточные припуски для наружных и внутренних поверхностей рассчитываются по следующим формулам:

Припуски измеряются по нормали к обработанной поверхности. Они могут быть несимметричные (на одну сторону) при изготовлении плоских деталей и симметричные (на обе стороны) чаще всего на диаметр при изготовлений круглых деталей.

Общий припуск равен сумме промежуточных припусков по всему технологическому маршруту механической обработки данной поверхности.

Общий припуск определяют как разность размеров заготовки и готовой детали.

Выбор общих и операционных припусков и допусков имеет большое технико-экономическое значение.

Чрезмерно большие припуски снижают экономическую эффективность процесса за счёт потерь металла переводимого в стружку. Удаление лишних слоев металла требует введения дополнительных технологических переходов, увеличивает трудоёмкость процессов обработки, расход энергии и режущего инструмента, повышает себестоимость обработки. При увеличенных припусках в некоторых случаях удаляют наиболее износостойкий поверхностный слой обрабатываемой детали (наклёп).

Чрезмерно малые припуски также нежелательны. Они не обеспечивают удаление дефектных поверхностных слоев и получение требуемой точности и шероховатости обработанных поверхностей, а в некоторых случаях создают неприемлемые условия для работы режущего инструмента по литейной корке или окалине. Чрезмерно малые припуски требуют повышения точности заготовок, затрудняют их разметку и выверку на станках и, в конечном счёте, увеличивают вероятный процент брака.

Правильно выбранный припуск обеспечивают: 1) устойчивую работу оборудования при достижении высокого качества продукции; 2) минимальную себестоимость продукции.

В машиностроении применяют два метода определения припуска: 1) опытно-статистический; 2) расчётно-аналитический.

При использовании опытно-статистического метода общие и промежуточные припуски назначаются по таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных передовых заводов.

Недостатком этого метода является назначение припусков без учёта конкретных условий построения технологических процессов и поэтому создаются ненужные повышенные запасы надёжности, в предположении наихудших условий для каждой из обрабатываемых поверхностей. Поэтому опытно-статистические припуски необоснованно завышены.