Типовая технология изготовления деталей

1

Содержание

Введение

Целью данной контрольной работы является анализ типовой технологии изготовления деталей.

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

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

Под типом производства понимается совокупность признаков, определяющих организационно-технологическую характеристику производственного процесса. В основу классификации типов производственных процессов положены следующие факторы: номенклатура продукции, объем выпуска, степень постоянства номенклатуры и характер загрузки рабочих мест. По этим характеристикам различают три типа производственных процессов: единичные, серийные и массовые.

1. Типовая технология изготовления рычагов

К деталям класса рычагов относятся собственно рычаги, тяги, серьги, вилки, балансиры, шатуны.

Рычаги являются звеньями системы машин, аппаратов, приборов, приспособлений. Совершая качательное или вращательное движение, рычаги передают необходимые силы и движения сопряженным деталям, заставляя их выполнять требуемые перемещения с надлежащей скоростью. В других случаях рычаги, например прихваты, остаются неподвижными и фиксируют относительное положение сопряженных деталей.

Детали класса рычагов имеют два отверстия или больше, оси которых расположены параллельно или под прямым углом. Тело рычагов представляет собой стержень, не обладающий достаточной жесткостью. В деталях этого класса, кроме основных отверстий, обрабатываются шпоночные или шлицевые пары, крепежные отверстия и прорези в головках. Стержни рычагов часто не обрабатывают.

Значительное разнообразие конструкций рычагов вызывает необходимость их классификации с целью сужения типовых технологических процессов. С этой целью рекомендуется следующая классификация:

1. Рычаги, у которых торцы втулок имеют общую плоскость или их торцы лежат в одной плоскости.

2. Рычаги, у которых торцы втулок лежат в разных плоскостях.

3. Рычаги, у которых имеется длинная втулка с отверстием и значительно более короткие втулки.

1.1 Технологические задачи

Точности размеров. Отверстия – основные и вспомогательные базы, поверхностями которых рычаги и вилки сопрягаются с валиками, проектируют у рычагов и шарнирных вилок по Н7...Н9, а у вилок переключения для уменьшения перекоса при осевом перемещении – по Н7...Н8. Точность расстояний между параллельными исполнительными поверхностями вилок переключения назначают по IТ10...IТ12.

Расстояние между осями отверстий основных и вспомогательных баз рычагов должны соответствовать расчетным; допускаемые отклонения в зависимости от требуемой точности колеблются от ± 0,025 до +0,1 мм.

Точность формы. В большинстве случаев особых требований к точности формы поверхностей не предъявляется, т.е. погрешность формы не должна превышать допуск на размер или, в зависимости от условий эксплуатации, погрешности формы не должны превышать от 40 до 60 % от поля допуска на соответствующий размер.

Точность взаимного расположения. Для хорошего прилегания поверхностей отверстий к сопряженным деталям оси поверхностей отверстий – вспомогательных баз рычагов должны быть параллельны осям поверхностей отверстий – основных баз с допускаемыми отклонениями (0,05...0,3)/100мм.

У рычагов, имеющих плоские обработанные поверхности, в некоторых случаях (по служебному назначению) задается перпендикулярность осей отверстий относительно этих плоскостей с допускаемыми отклонениями (0,1...0,3)/100.

Качество поверхностного слоя. Шероховатость поверхности отверстий у рычагов и вилок в зависимости от точности диаметров отверстий назначают Rа = 0,8...3,2 мкм, шероховатость исполнительных поверхностей у рычагов Rа = 0,63...3,1, у вилок переключения 0,8...3,2 мкм. Для увеличения сроков службы твердость исполнительных поверхностей рычагов и вилок устанавливают НRС 40...60.

В качестве материалов для изготовления рычагов служат: серый чугун, ковкий чугун и конструкционные стали. Работающие при незначительных нагрузках рычаги изготавливают из пластмассы.

Выбор материала зависит от служебного назначения и экономичности изготовления детали. Рычаги сложной формы могут быть достаточно экономично изготовлены из заготовки-отливки. Для деталей, работающих в машинах под небольшими, неударными нагрузками, выбирают серый чугун.

Для нежестких деталей, работающих с толчками и ударами, недостаточно вязкий серый чугун является ненадежным материалом и заменяется ковким чугуном. При получении ковкого чугуна обязательным становится отжиг, после которого заготовки коробятся и должны дополнительно подвергаться правке.

Чугунные заготовки рычагов получают обычно литьем в песчаные формы, отформованные по механическим моделям. При повышенных требованиях к точности отливок заготовки отливают в оболочковые формы. Отливки из ковкого чугуна следует подвергать отжигу и последующей правке для уменьшения остаточных деформаций. Припуски на обработку и допуски на размеры отливок рычагов определяются соответствующими стандартами.

Стальные заготовки рычагов получают ковкой, штамповкой, литьем по выплавляемым моделям и реже сваркой. При штамповке заготовок в небольших количествах применяют подкладные штампы. С увеличением масштаба изготовления заготовок более экономичной становится штамповка их в открытых и закрытых штампах. В серийном производстве штамповки выполняют на штамповочных молотах, фрикционных и кривошипных прессах, а в крупносерийном и массовом производствах – на кривошипных прессах и горизонтально-ковочных машинах. Для повышения производительности и уменьшения себестоимости штампованных заготовок их предварительное формование в массовом производстве в ряде случаев производят на ковочных вальцах.

При фрезеровании торцов втулок за технологическую базу принимают или поверхности стержня рычага, или противоположные торцы втулок, при их шлифовании за технологическую базу принимают противоположные торцы втулок.

При обработке основных отверстий в качестве технологической базы выбирают обработанные торцы втулок и их наружные поверхности, что обеспечивает равностенность втулок. Заключительные этапы обработки выполняют при использовании в качество технологической базы одного или двух основных отверстий торцов втулок.

1.2 Типовой маршрут изготовления рычагов

Рассмотрим основные операции механической обработки рычагов с общей плоскостью торцов втулок (рис. 1).

005 Заготовительная.

Чугунные заготовки получают литьем в песчаные формы или оболочковые. Отливки из ковкого чугуна следует подвергать отжигу и последующей правке для уменьшения остаточных деформаций.

Стальные заготовки – ковкой, штамповкой, литьем по выплавляемым моделям, а в единичном производстве – сваркой.

010 Фрезерная.

Фрезеровать торцы втулок с одной стороны начерно или начисто и с припуском под шлифование (при необходимости).

Рис. 1 – Рычаг.

Технологическая база (установочная) – поверхность стержня или противоположные торцы втулок. Направляющую и опорную базы выбирают из условий удобства установки детали. Станок – вертикально-фрезерный или карусельно-фрезерный.

015 Фрезерная.

Аналогично предыдущей операции, но с другой стороны. Технологическая база – обработанные торцы втулок. В серийном и массовом производствах обработка торцов втулок может выполняться одновременно с двух сторон, на горизонтально-фрезерном станке набором фрез. Технологическая база – поверхность стержня или поверхность втулок. Если заготовки проходят чеканку (т.е. торцы втулок обжаты прессом), то фрезерную обработку не производят.

020 Обработка основных отверстий.

Технологическая база – обработанные торцы втулок и их наружные поверхности, что обеспечивает равностенность втулок. В зависимости от типа производства операцию выполняют:

– в единичном и мелкосерийном производствах на радиально- и вертикально-сверлильных станках или расточных станках по разметке со сменой инструмента;

– в мелкосерийном и серийном производствах – на сверлильных станках с ЧПУ, на радиально- и вертикально-сверлильных станках по кондуктору со сменой инструмента и быстросменных втулок в кондукторах;

– в крупносерийном и массовом производствах – на агрегатных многошпиндельных одно- и многопозиционных станках, вертикально-сверлильных станках с многошпиндельными головками и на протяжных станках.

Маршрут обработки основных отверстий имеет варианты:

– сверление, зенкерование, одно- или двукратное развертывание или двойное растачивание;

– сверление и протягивание (для отверстий диаметром более 30 мм), полученные в заготовке прошиванием или литьем, сверление заменяют предварительным зенкерованием.

Обеспечение параллельности осей и межосевого расстояния основных отверстий достигается следующим образом (в порядке убывания точности):

– одновременной обработкой несколькими инструментами на многошпиндельных станках;

– последовательной обработкой при неизменном закреплении заготовки;

– последовательной обработкой на разных станках, в разных приспособлениях.

030 Обработка шпоночных пазов или шлицевых поверхностей в основных отверстиях.

035 Обработка вспомогательных отверстий с нарезанием в них резьб (если нужно), пазов и уступов.

Технологическая база – основные отверстия (одно или два) и их торцы.

040 Плоское шлифование торцов втулок.

Выполняется при повышенных требованиях к шероховатости и взаимному расположению торцов втулок на плоскошлифовальном станке с переустановкой. Технологическая база – торцы втулок.

045 Контрольная.

В зависимости от конкретных условий последовательность обработки поверхностей рычагов может изменяться. Применяют варианты маршрута, в которых операции 010 и 020 меняются местами или объединяются.

Маршрут обработки рычагов с торцами втулок в разных плоскостях:

– обрабатывают торцы втулок с одной стороны;

– обрабатывают основные отверстия с той же стороны;

– обрабатывают торцы втулок с другой стороны;

– обрабатывают оставшиеся поверхности.

2. Типовая технология изготовления втулок

2.1 Характеристика втулок

К деталям класса втулок относятся втулки, гильзы, стаканы, вкладыши, т.е. детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось.

Некоторые основные виды подшипниковых втулок, представленные на рис. 2, служат как опоры вращающихся валов. Наиболее часто применяют втулки с L/D ≥ 3.

2.2 Технологические задачи

Отличительной технологической задачей является обеспечение концентричности наружных поверхностей с отверстием и перпендикулярности торцов к оси отверстия.

Точность размеров. Диаметры наружных поверхностей выполняют по h6, h7; отверстия по Н7, реже по Н8, для ответственных сопряжении по Н6.

Точность формы. В большинстве случаев особые требования к точности формы поверхностей не предъявляются, т.е. погрешность формы не должна превышать определенной части поля допуска на размер.

Точность взаимного расположения:

− концентричность наружных поверхностей относительно внутренних поверхностей 0,015...0,075мм;

− разностенность не более 0,03...0,15 мм;

− перпендикулярность торцовых поверхностей к оси отверстия 0,2 мм на радиусе 100 мм, при осевой загрузке на торцы отклонения от перпендикулярности не должны превышать 0,02...0,03 мм.

Качество поверхностного слоя. Шероховатость внутренних и наружных поверхностей вращения соответствует Ra =1,6...3,2 мкм, торцов Ra = 1,6...6,3 мкм, а при осевой нагрузке Ra = 1,6...3,2 мкм. Для увеличения срока службы твердость исполнительных поверхностей втулок выполняется НRС 40...60.

Рис. 2 - Виды подшипниковых втулок

Для втулки, показанной на рис. 2:

− точность размеров основных поверхностей в пределах IТ7;

− точность формы для отверстия Ж85 задана допуском круглости и допуском профиля продольного сечения (0,008 мкм), а для остальных поверхностей погрешности формы должны находиться в пределах части допуска и допуска на размер;

− точность взаимного расположения задается величиной радиального биения отверстия (не более 0,025 мм) и торцового биения упорного торца втулки (не более 0,016 мм) относительно оси наружной цилиндрической поверхности и позиционными допусками расположения осей крепежных отверстий (0,12 мм);

− шероховатость ответственных цилиндрических поверхностей: наружных Rа = 1,6 мкм, внутренних Rа = 1,6 мкм.

В качестве материалов для втулок служат: сталь, латунь, бронза, серый и ковкий антифрикционный чугун, специальные сплавы, металлокерамика, пластмассы.

Заготовками для втулок с диаметром отверстия до 20 мм служат калиброванные или горячекатаные прутки, а также литые стержни. При диаметре отверстия больше 20 мм применяются цельнотянутые трубы или полые заготовки, отлитые в песчаные или металлические формы, используют также центробежное литье и литье под давлением. Заготовкой для рассматриваемой детали является штамповка, полученная на горизонтально-ковочной машине. Задача обеспечения концентричности наружных поверхностей относительно отверстия и перпендикулярности торцовых поверхностей к оси отверстия может быть решена обработкой:

− наружных поверхностей, отверстий и торцов за один установ;

− всех поверхностей за два установа или за две операции с базированием при окончательной обработке по наружной поверхности (обработка от вала);

− всех поверхностей за два установа или за две операции с базированием при окончательной обработке наружной поверхности по отверстию (обработка от отверстия).

При обработке за один установ рекомендуется следующий технологический маршрут обработки втулки:

− подрезка торца у прутка, подача прутка до упора, зацентровка торца под сверление, сверление отверстия и обтачивание наружной поверхности, растачивание или зенкерование отверстия и обтачивание наружной поверхности со снятием фасок на свободном торце, предварительное развертывание, окончательное развертывание, отрезка. Эта первая операция выполняется на токарно-револьверном станке, одношпиндельном или многошпиндельном токарном автомате;

− снятие фасок с противоположного торца втулки на вертикально-сверлильном или токарном станке;

− сверление смазочного отверстия;

− нарезание смазочных канавок на специальном станке.

При обработке втулки из трубы вместо сверления производят зенкерование или растачивание отверстия, далее технологический маршрут сохраняется.

При обработке втулки с базированием по внутренней поверхности рекомендуется следующий технологический маршрут обработки втулки:

− зенкерование отверстия втулки и снятие фаски в отверстии на вертикально-сверлильном станке (технологическая база – наружная поверхность);

− протягивание отверстия на горизонтально-протяжном станке со сферической самоустанавливающейся шайбой, которую применяют, потому что торец не обработан;

− предварительное обтачивание наружной поверхности (в зависимости от точности заготовки), подрезка торцов и снятие наружных (а часто и внутренних фасок на токарно-многорезцовом полуавтомате). Базирование осуществляется по внутренней поверхности на разжимную оправку;

− чистовое обтачивание наружной поверхности, чистовая подрезка торца.

При выборе метода базирования следует отдавать предпочтение базированию по отверстию, которое имеет ряд преимуществ:

− при обработке на жесткой или разжимной оправке погрешность установки отсутствует или значительно меньше, чем при обработке в патроне с креплением заготовки по наружной поверхности;

− более простое, точное и дешевое центрирующее устройство, чем патрон;

− при использовании оправки может быть достигнута высокая степень концентрации обработки.

2.3 Методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей

Внутренние цилиндрические, поверхности (отверстия) встречаются у большинства деталей классов 71...76 как тел вращения, так и не тел вращения.

Отверстия в заготовительных цехах получают достаточно просто, начиная с диаметра 25...40 мм.

Обработка отверстий в деталях различных типов производится путем сверления, зенкерования, фрезерования на станках с ЧПУ, растачивания резцами, развертывания, шлифования (внутреннего), протягивания, хонингования, раскатывания шариками и роликами, продавливания, притирки, полирования, суперфиниширования.

Обработка отверстий со снятием стружки производится лезвийным и абразивным инструментом.

К лезвийным инструментам относятся: сверла, зенкеры, развертки, расточные резцы и протяжки.

Обработку отверстий лезвийным инструментом производят на станках следующих групп: сверлильной (вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные); расточной (горизонтально-расточные, горизонтальные и вертикальные отделочно-расточные координатно-расточные); протяжной группы (горизонтальные и вертикальные полуавтоматы), как обычного исполнения, так и с ЧПУ.

Кроме того, отверстия обрабатываются практически на всех станках, полуавтоматах и автоматах токарной группы.

Сверлением получают отверстия в сплошном материале (рис. 3). Для неглубоких отверстий используются стандартные сверла диаметром 0,30...80 мм.

Рис. 3 - Схемы обработки отверстий сверлами:

а – спиральным; б – полукруглым; в – ружейным одностороннего резания с внешним отводом СОЖ; г – трепанирующим (кольцевым); д – ружейным с внутренним отводом СОЖ

Существуют два метода сверления:

1) вращается сверло (станки сверлильно-расточных групп);

2) вращается заготовка (станки токарной группы).

Обработку отверстий диаметром до 25...40 мм осуществляют спиральными сверлами за один переход (рис. 3, а), при обработке отверстий больших диаметров (до 80 мм) – за два и более перехода сверлением и рассверливанием или другими методами. Для сверления отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверла или сверлильные головки специальных конструкций.

На многих корпусных деталях, фланцах, крышках и т.п. имеются небольшие отверстия (для крепежных болтов, шпилек и т.п.), точность и шероховатость которых определяется точностью, достигаемой сверлением. Такие отверстия обрабатывают на станках с применением кондукторов. При этом достигаемая точность диаметральных размеров – IT11...IТ10.

При обработке глубоких отверстий (L/D > 10) трудно обеспечить направленность оси отверстия относительно ее внутренней цилиндрической поверхности. Чем больше длина отверстия, тем больше увод инструмента. Для борьбы с уводом сверла или искривлением оси отверстия применяются следующие способы:

− применение малых подач, тщательная заточка сверла;

− применение предварительного засверливания (зацентровки);

− сверление с направлением спирального сверла с помощью кондукторной втулки;

− сверление вращающейся заготовки при невращающемся или вращающемся сверле. Это самый радикальный способ устранения увода сверла, так как создаются условия для самоцентрирования сверла;

− сверление специальными сверлами при вращающейся или неподвижной заготовке.

К специальным сверлам относятся:

− полукруглые (рис.3, б) – разновидность ружейных сверл одностороннего резания, которые применяются для обработки заготовок из материалов, дающих хрупкую стружку (латунь, бронза, чугун);

− ружейные – одностороннего резания с внешним отводом СОЖ (рис.3, в) и внутренним отводом (эжекторные) (рис. 3, д) с пластинами из твердого сплава (припаянными или неперетачиваемыми с механическим креплением), предназначенные для высокопроизводительного сверления;

− трепанирующие (кольцевые) сверла (рис. 3, г) для сверления отверстий диаметром 80 мм и более, длиной до 50 мм;

Они вырезают в сплошном металле кольцевую поверхность, а остающуюся после такого сверления внутреннюю часть в форме цилиндра можно использовать как заготовку для изготовления других деталей.

Зенкерование отверстий – предварительная обработка литых, штампованных или просверленных отверстий под последующее развертывание, растачивание или протягивание. При обработке отверстий по 13...11-му квалитету зенкерование может быть окончательной операцией. Зенкерованием обрабатывают цилиндрические углубления (под головки винтов, гнезд под клапаны и др.), торцовые и другие поверхности.

Режущим инструментом при зенкеровании является зенкер. Зенкеры изготовляют цельными с числом зубьев 3...8 и более, диаметром 3...40 мм; насадными диаметром 32...100 мм и сборными регулируемыми диаметром 40...120 мм.

Зенкерование является производительным методом: повышает точность предварительно обработанных отверстий, частично исправляет искривление оси после сверления. Для повышения точности обработки используют приспособления с кондукторными втулками. Зенкерованием обрабатывают сквозные и глухие отверстия.

Зенкеры исправляют, но не устраняют полностью оси отверстия, достигаемая шероховатость Rа = 12,5...6,3 мкм.

Развертывание отверстий – чистовая обработка отверстий с точностью до 7-го квалитета. Развертыванием обрабатывают отверстия тех же диаметров, что и при зенкеровании. Развертки рассчитаны на снятие малого припуска. Они отличаются от зенкеров большим числом (6...14) зубьев. Развертыванием достигается высокая точность диаметральных размеров и формы, а также малая шероховатость поверхности. Следует отметить, что обработанное отверстие получается несколько большего диаметра, чем диаметр самой развертки. Такая разбивка может составлять 0,005...0,08 мм.

Для получения отверстий 7 квалитета применяют двукратное развертывание; IТ6 – трехкратное, под окончательное развертывание припуск оставляют 0,05 мм и менее.

Для разверток из твердых сплавов рекомендуются следующие режимы: для чугуна – V = 7...20 м/мин; S = 2...7 мм/об; t = 0,15 мм, в качестве СОЖ используется керосин (достигаемая точность размеров IТ6; шероховатость Ra = 1,6 мкм); для стали – V = 4…10 м/мин; S = 2...4 мм/об; t = 0,1…0,15 мм (при использовании СОЖ по точности достигаются те же результаты, что и при обработке чугунных заготовок).

Развертки обычно не применяют для развертывания больших по диаметру, коротких, глухих и прерывистых отверстий.

В настоящее время имеется целый ряд приемов и методов, повышающих производительность труда при обработке отверстий:

− применение комбинированных режущих инструментов (рис. 4);

− применение специальных приспособлений (кондукторов) и многошпиндельных сверлильных головок на сверлильных, расточных и агрегатных станках.

Фаски в отверстиях обрабатываются зенковками (рис. 5, а).

Цилиндрические углубления и торцевые поверхности под головки болтов и гаек выполняются на сверлильных станках цековками в виде насадных головок с четырьмя зубьями (рис. 5, б) или в виде специальных пластин (рис. 5, в) с направляющей цапфой, служащей для получения соосности с обработанными отверстиями.

Растачивание основных отверстий (определяющих конструкцию детали) производится на: горизонтально-расточных, координатно-расточных, радиально- сверлильных, карусельных и агрегатных станках, многоцелевых обрабатывающих центрах, а также в некоторых случаях и на токарных станках.

Рис. 4 - Сверло-развертка (а) и сверло-зенкер-развертка (б)

Рис. 5 - Обработка вспомогательных элементов в отверстиях

Существуют два основных способа растачивания: растачивание, при котором вращается заготовка (на станках токарной группы), и растачивание, при котором вращается инструмент (на станках расточной группы)

Типичными для токарных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия и растачивание соосных отверстий универсальным методом и резцом (резцами).

Типичными для расточных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия, соосных отверстий и растачивание отверстий с параллельными осями.

Существуют три основных способа растачивания отверстий на горизонтально-расточных станках:

1) растачивание консольными оправками (рис. 6, а);

2) растачивание борштангами-скалками с использованием опоры задней стойки (рис. 6, б);