Золотник

Введение.

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Его продукция - машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности и народного хозяйства, а также темны вооружения их новой техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.

Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Важно качественно, дешево и заданные плановые сроки с минимальными затратами живого труда изготовить машину, применив высокопроизводительное оборудование, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации процесса. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин. Развитие новых прогрессивных технологических методов способствует конструированию более совершенных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат на их изготовление.

Массовый выпуск машин стал возможен  в связи с развитием высокопроизводительных методов производства, а дальнейшее повышение быстроходности, точности, мощности, рабочих давлений и температур, коэффициента полезного действия, износостойкости и других показателей работы машин было достигнуто в результате разработки новых технологических методов! и процессов. Общая компоновка и конструктивное оформление машины влияют на технологию ее производства.

Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов её изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкцию машины, в которой эти требования учтены, называют технологичной. Улучшая технологичность конструкции, можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства и сократить себестоимость её изготовления. Недооценка технологичности конструкции часто приводит к корректировке рабочих чертежей изделия после их составления, к удлинению сроков подготовки и дополнительным затратам производства. Недостаточная технологичность конструкции изделий - большое препятствие на пути автоматизации их производства.

Актуальна задача повышение технологического обеспечения качества производимых машин, и в первую очередь их точности. Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационного качества машин и для технологии их производства. Повышение точности изготовления заготовок снижает трудоемкость механической обработки, а повышение точности механической обработки сокращает трудоемкость сборки в результате устранения пригоночных работ и обеспечения взаимозаменяемости деталей изделия.. С развитием автоматизации производства задача получения продукции высокого качества становится все более актуальной. Её решение должно базироваться на исследовании технологических факторов, влияющих на точность, а также на применении новых прогрессивных технологических методов и процессов. Установление заданной точности - ответственная задача конструкторов, а ее" технологическое обеспечение при наименьших затратах - основная задача технолога.               Одной из главных задач технологии машиностроения является изучение закономерностей протекания технологических процессов и выявление параметров,   воздействуя   на   которые   интенсифицировать   производство   и

условием рационального проектирования технологических процессов и применения электронных вычислительных машин, обеспечивающих сокращение сроков проектирования, облегчение труда технологов, и получение оптимальных вариантов проектируемых технологических процессов. Лишь на базе этих закономерностей может решаться задача автоматизации производства. В каждом конкретном случае принятый вариант автоматизации должен подтверждаться точным технологическим и экономическими расчетами.

На современном этапе развития технологии трудно сосредоточить всю совокупность непрерывно расширяющихся знаний во всех областях производства машин в рамках одной специальности. Поэтому в машиностроении имеют самостоятельное значение такие специальности, как технология литейного производства, технология ковки и штамповки, технология сварки, технология термической обработки, технология нанесения покрытий.

Создание непрерывных производств с их полной или частичной автоматизацией обуславливает включение в потоки механической обработки и сборки разнородных технологических процессов (литья, обработки давлением, термической обработки и др.). Это определяет комплексность технологии машиностроения и тесную связь различных технологических областей. Нельзя также решать технологические задачи без учета организации и экономики производства.

1 Технологическая часть

1.1 Назначение детали,  условия работы в изделии и

анализ конструкции детали

Редуктор предназначен для снижения давления сжатого воздуха и поддержания постоянств этого давления.

Золотник в редукторе позволяет регулировать давление воздуха. В отверстие диаметром 4мм вставляется шток накатанным концом. В отверстие диаметром 18мм вкладывается прокладка, кромки золотника после этого завальцовывают. Сам золотник вставляют во втулку, которая прикручивается к корпусу.

При поступлении воздуха в нижнюю камеру корпуса редуктора, воздух направляется к отверстию втулки, которое перекрывается вкладышем золотника. Дальнейшее движение воздуха возможно лишь при отводе золотника. Золотник отводится вниз головкой редуктора. При вращении головки пружина давит на мембрану и прогибает ее вниз. При этом мембрана давит на шайбу, отжимая золотник с вкладышем, и открывает отверстие втулки. Давление воздуха зависит от степени открытия отверстия.

Золотник – деталь цилиндрической формы, состоящая из наружных и внутренних поверхностей. Вал с различными участками, с различными диаметрами, с различными отверстиями.

Золотник – деталь цилиндрической формы, состоящая из наружных и внутренних поверхностей. Вал с различными участками, с различными диаметрами, с различными отверстиями

Поверхность 1. Левый торец Ф24 с допуском по h9 T=0-0,05=|-0,05|

и шероховатостью Ra0,63

Поверхность 2. Ф24 с шероховатостью Ra1,6 и с допуском по 9 квалитету, Т=0-0,052=|0,05|.

Поверхность 3. Ф20 с допуском по h10 T=0-0,52=|-0,5| и шероховатостью Ra3.2

Поверхность 4. Правый торец Ф20 с допуском по h10 T=0-0,52=|-0,5|

и шероховатостью Ra=3.2

Поверхность 5. Канавка Ф20 с допуском по h10 T=0-0,52=|-0,5|

и шероховатостью Ra3.2

Поверхность 6. Канавка Ф20 с допуском по h10 T=0-0,52=|-0,5|

и шероховатостью Ra3.2

Поверхность 7. Канавка Ф20 с допуском по h10 T=0-0,52=|-0,5|

и шероховатостью Ra3.2

Поверхность 8.  Паз на всю длину 3х2,5 с допуском по H10

T=0+0,3 и шероховатостью Ra=3.2

Поверхность 9. Отверстие Ф4 на длину 14 с допуском по H14 Т=0+0,43 и шероховатостью Rz10

Поверхность 10. Отверстие Ф18 на длину 5 с допуском по H14 Т=0+0,3 и шероховатостью Rz10

Рассчитаем коэффициент точности:

Tср=/=(10*6+14*2+9*1+7*1)/10=10,4

ni–число размеров чертежа;

Ti–квалитет точности размеров на чертеже;

Тср–средняя величина квалитетов точности;

Рассчитаем коэффициент шероховатости:

Raср=/=(0,63*1+3,2*6+1,6*1+25*2)/10=7,1

Raср – средняя величина шероховатости поверхностей.

ni– число поверхностей на чертеже.

Деталь технологична и может быть изготовлена на металлорежущих станках с применением нормализованного инструмента.                        1.2 Выбор заготовки.

Заготовка - необходимый предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости и свойств материалов изготавливают деталь.

Заготовки получают следующими способами.

1. Литьем (жидкотекучие сплавы, способные к усадке и ликвации). Литые - процесс горячей обработки металла. Сущность литья состоит в заполнении расплавленным сплавом литейной формы с последующим охлаждением => отливка.

2. Ковка (для пластичного материала). В результате обработки давлением улучшается кристаллическая структура металла с повышением физико-механических свойств (прочность, твердость, коррозионная стойкость). Ковка – вид обработки давлением, при котором форма изменяется впоследствии ударов молота (пресса). Ковка: ручная, машинная > поковка.

З. Волочение-протягивание заготовок через постоянно сужающееся отверстие волоки. Процесс волочения в основном осуществляется в холодном виде (редко в горячем). Волочение применятся для калибровки валов, прутков (различного профиля), проволоки.

При волочении металл наклепывается, для удаления наклепа применяется рекристаллизационный отжиг, и изделие протравливается в растворе серной кислоты Н2S04. После промывается и просушивается.

4. Прокатка (позволяет получить заготовки для последующей обработки резанием, ковкой, штамповкой, волочением, а также готовые изделия (трубы, рельсы), обрабатываемые на прокатных станках).

Проанализировав,  виды получения заготовок и чертёж детали принимаем заготовку из круглого проката.

Рассчитываем припуск на максимальный диаметр 24 мм.

Для получения квалитета точности  ?? и шероховатости ?? назначаем следующие виды обработки:

1)             черновое точение – 2,6мм

2)             получистовое точение – 1,0мм

3)             черновое шлифование – 0,3мм

4)             получистовое шлифование – 0,1мм

Диаметр заготовки D= 24+2,6+1,0+0,3+0,1=28мм                                   Расчет припусков на максимальный диаметр – Ф24:

5)             черновое точение – 2,6мм

6)             получистовое точение – 1,0мм

7)             черновое шлифование – 0,3мм

8)             получистовое шлифование – 0,1мм

Диаметр заготовки = 24+2,6+1,0+0,3+0,1=28мм

Расчет припусков на длину 34:

1ый торец:

1)            черновое точение – 2,6мм

2)            получистовое точение – 1,1мм

3)            чистовое точение – 0,3мм

2ой торец:

1)             черновое точение – 2,6мм

2)             получистовое точение – 1,1мм

3)             черновое шлифование – 0,3мм

4)             получистовое шлифование – 0,1мм

5)             чистовое шлифование – 0,05мм

Длина заготовки =

= 34+2,6+1,1+0,3+2,6+1,1+0,3+0,1+0,05=42,15мм

Принимаем диаметр заготовка 28 мм и длину 43мм.

Рассчитаем коэффициент использования металла по формуле

Ким=

где

1) Vз=πR2L=3,14*142*43=26463,9мм3

    mз=p*V=8,5*10-6*26463,9=0,23 кг.

2) Vд=V1+3V2+3V3+V4–V5–V6–V7 = =3,14*(102*13,4+3*122*3+3*102*3+122*2,6-22*9-92*5)–3*34*5 = =3,14*(1340+1296+900+374.4–36–405)–510=10383,92

    mд=p*V=8,5*10-6*10383,92=0,09 кг.

К==

В связи с тем, что золотник имеет очень важную функцию в изделии, то для избежания преждевременного износа и увеличения срока службы детали материал – латунь ЛАЖ60-1-1.

Свойства материала ЛАЖ 60-1-1

Латунь, железисто-алюминевая

60% - Cu; 1% - Al; 1% - Fe; 38% - Zn

Плотность в г/см3              8,5

Температура плавления в 0С              904

Теплопроводность в кал/см*сек*град              0,25

Предел прочности при растяжении в кг/мм2              38-42

Предел текучести в кг/мм2              20-25

Относительное удлинение в %              18-20

Твердость по Бринелю              80-90

Линейная усадка в %              1,7

Жидкотекучесть в см              55

Обрабатываемость резанием в %                                             30

1.3Выбор оборудования

В качестве универсального оборудования для изготовления детали я назначаем следующее металлорежущее оборудование:

1.      Фрезерно-отрезной станок 8В66.

На данном станке можно отрезать детали любой формы.

Характеристики станка 8В66:

1) Ширина стола 350мм;

2) длина стола 1500мм;

4) максимальное вертикальное перемещение стола 420мм;

5) максимальное расстояние от шпинделя до рабочей поверхности стола - З0мм;

6) максимальное расстояние от шпинделя до рабочей поверхности стола - 500мм;

2. Токарно-винторезный станок модели 16К20.

1 - токарный; 6 - винторезный; К - завод изготовитель; 20 - высота центров.

На данном станке можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности тел вращения, т.е точение, отрезание, точение канавок, фасок.

Характеристики станка 16К20:

1) Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

- над станиной 400мм;

- над поперечными салазками суппорта 220;

2) Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 2000мм;

3) Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего через отверстие шпинделя (мм): 50;

4) диапазон частот вращения шпинделя 12,5.. .1600 об/мин.

5) Расстояние между центрами (мм): 710, 1000, 1400,2000.

6) Число скоростей шпинделя: 22

7)подача 0,05.. .2,8 (мм/об).

8)мощность электродвигателя главного привода 10 кВт,

Частота вращения (об/мин): 1460.

9)Габаритные размеры (м): длина х ширина х высота 3,76х1,20х1,60.

10)Масса станка (т): 3,2.

3. Фрезерный станок модели 6Р11:

6- фрезерный станок; Р — завод изготовитель; 1 - вертикальный; З - номер стола.

На этом фрезерном станке можно фрезеровать плоскости; горизонтальные, вертикальные пазы; уступы.

Характеристики станка:

1) Ширина стола 400мм;

2) длина стола 1600мм;

3) максимальное продольное перемещение стола 1000мм;

4) максимальное поперечное перемещение стола 320мм;

5) максимальное вертикальное перемещение стола 420мм;

6) максимальное расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола - 500мм;

4. Круглошлифовальный станок 3А110В

1)              Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки (диаметр х длина): 140х200

2)              Наибольшая длина шлифования наружного – 180; внутреннего – 50.

3)              Высота центров над столом – 150

4)              Наибольшее продольное перемещение стола – 250

5)              Скорость автоматического перемещения стола (бесступенчатое регулирование), м/мин – 0,03-2,2

6)              Частота вращения, об/мин, шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием – 100-1000

7)              Конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки – 3, 4

8)              Наибольшие размеры шлифовального круга (наружный диаметр х высота): 250х25

9)              Перемещение шлифовальной бабки: наибольшее – 60, на одно деление лимба – 0,0025,  за один оборот толчковой рукоятки – 0,001

10)         Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин, при  шлифовании: - 2680, 3900

11)         Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт  - 2,2

Габаритные размеры, м, (с приставным оборудованием) длина х ширина х высота: 1,88х1,71х1,69   

1.4 Выбор оснастки.

Для закрепления золотника использую следующую оснастку:

      Для заготовительной.    Тиски станочные с пневмоприводом;  ГОСТ 16518-96, ГОСТ 16516-80. Тиски предназначены для закрепления деталей различной формы. Зажимающие губки тисков – сменные, шириной 130 мм.. При давлении воздуха в сети 4 кгс/см2 усилие зажима достигает 2500 кгс. Зажимающий ход подвижной губки 6 мм. Применение тисков оснащённых пневмоприводом позволяет существенно уменьшить время на установку и закрепление детали.

      Призматические зажимные губки 130 мм.; ГОСТ 21168-75. Предназначены для базирования заготовок по цилиндрическим поверхностям различного диаметра.

     Для токарной. Трёхкулачковый самоцентрирующийся патрон D×D1×H=250×65×85; ГОСТ 2675-80. Данный патрон устанавливается на шпиндель станка. Предназначен для закрепления заготовок цилиндрической формы. Диаметр патрона 250 мм., максимальный диаметр устанавливаемой заготовки 65 мм .     

     Для шлифовальной. 3-х кулачковый самоцентрирующийся патрон D=160 ГОСТ 3889-80

     Для фрезерной.  Тиски слесарные ТС-80; ГОСТ 4045-75 Тиски слесарные применяются для закрепления заготовок различной формы. Имеют сменные зажимающие губки. Ширина губок 80 мм.

     Для слесарной.  Тиски слесарные ТС-80; ГОСТ 4045-75 Тиски слесарные применяются для закрепления заготовок различной формы. Имеют сменные зажимающие губки. Ширина губок 80 мм.

1.      Для инструмента??

1.5 Выбор режущего инструмента.

Чтобы выдержать точность и шероховатость, заданные на чертеже, при обработке данной детали необходимо применить следующий инструмент:

Для заготовительной операции:

1.      Фреза дисковая Ø710 мм с шириной реза b=6 мм, кол-во зубьев 250 ГОСТ 7240-78

Для токарной (черновой) операции:

1.      Для точения торца ­– Резец проходной отогнутый 20х16 ВК6 ГОСТ 18877-73

2.      Для точения диаметра – Резец проходной упорный 20х16 ВК6 ГОСТ 18880-73

3.      Для точения канавок – Резец канавочный b=3мм ВК6 ГОСТ 18885-73

4.      Для центрования – Сверло центровочное Р6М5 Ø 4.0 ГОСТ 14952-75

5.      Для сверления – Сверло спиральное Р6М5 с ц/х Ø 4.0 ГОСТ 10902-77

6.      Для растачивания – Резец расточной ВК6 12х12 для глухих отверстий с радиусом заточки R1 ГОСТ 18883-73

Для токарной (чистовой) операции:

1.      Для точения торца ­– Резец проходной отогнутый 20х16 ВК3 ГОСТ 18877-73

2.      Для точения диаметра – Резец проходной упорный 20х16 ВК3 ГОСТ 18880-73

3.      Для точения канавок – Резец канавочный b=3мм ВК3 ГОСТ 18885-73

Для фрезерной операции:

1.      Фреза шпоночная Р6М5 с ц/х Ø 4 ГОСТ 9140-78

Для слесарной операции:

1.      Напильник плоский 2820-0016; 200 №1; ГОСТ 1465-80

Для Шлифовальной операции:

1.      Шлифовальный круг 15А25С16К5 ПП 100x27x25 ГОСТ 2424-83

Для обработки заготовки используем резцы с режущей пластиной из твёрдого сплава металлокерамической вольфрамофой группы.

Металлокерамические вольфрамовые твердые сплавы разделяют на одно-, двух- и трех карбидные. Однокарбидные сплавы производятся на базе карбида вольфрама и называются вольфрамокобальтовыми (группа ВК). В марках ВК3, ВК4, ВК6, ВК8 цифра показывает процентное содержание кобальта (остальное — карбиды вольфрама). Сплавы этой группы наиболее прочные. С увеличением содержания кобальта повышается сопротивление сплава ударным нагрузкам, но уменьшается его износостойкость. Применяются для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов точением, фрезерованием и т. п. Предельная теплостойкость этих материалов определяется началом интенсивного окисления карбидов, т.е. с температурой 950—1000°С.

Для шлифования используются шлифовальные круги, абразивным материалом в которых является электрокорунд нормальный (на основе кристаллической окиси алюминия Al2О3). Зернистость круга 25 – 250 мкм. Твёрдость абразивного инструмента зависит от прочности связки и характеризует способность связки удерживать зёрна шлифовального материала, С1 – средняя твёрдость. Номер структуры круга показывает объёмное содержание шлифовального материала. С увеличением номера от 1 до 16 содержание шлифовального материала уменьшается, а объём пор увеличивается. Связка  - керамическая (К1-К10)

1.6. Выбор измерительного инструмента.

При изготовлении данной детали, для контроля над размерами следует применять следующий измерительный инструмент:

1.      Штангенциркуль

2.      Микрометр

3.      Образцы шероховатости

4.      Шаблон

1.  Штангенциркуль ЩЦ–I–125–0,1. Предназначен для наружных и внутренних измерений, а также для измерения глубин. (ГОСТ 166-80; СТ СЭВ 704-77-707-77; 1309-78)

Предназначен для измерения размеров: 14, 5, Ø4, Ø18, Ø20, 3, 19.

2.    Микрометр гладкий МК 0 - 25 (ц.д. 0,01мм) ГОСТ 6507-90.

Предназначен для наружных измерений.

Предназначен для измерения размеров: Ø24.

3.    Образцы шероховатости предназначены для измерения шероховатостей Ra3.2, для поверхностей 3,4,5,6,7,8.

4.              Шаблон предназначен для измерения размеров 2,8мм и 3x6=18мм

1.7  Разработка технологического маршрута изготовления детали.

Исходя из анализа конструкции детали, чтобы обеспечить точность размеров и шероховатость поверхностей необходимо назначить следующий маршрут обработки:

1. Заготовительной операцией является получение заготовки с помощью горячей штамповки.

2. Токарная операция предназначена для получения наружных и внутренних цилиндрических поверхностей и канавок определенной точности. Для наружных и внутренних поверхностей: 1,2,3,4,6,7,9,10. И шероховатостью Rа3,2.

3. Фрезерная операция предназначена для получения паза 3×2,5 и шероховатостью Ra=3,2

4. Шлифовальная операция предназначена для получения поверхности 1 с точностью по 7 квалитету и шероховатостью Ra=0,63 и поверхности 2 с точностью по 9 квалитету и шероховатостью и шероховатостью Ra=3,2

5. Слесарная операция предназначена для скругления кромок радиусом R0,2.

6. Контрольная операция необходима для контроля детали после каждой операций, по требованиям чертежа.

1.8 Расчет режимов резания.

Основные понятия и формулы для расчётов:

              Режимы резания при точении:

1.   t-припуск (глубина резания). t= (D-d)/2, где D-диаметр заготовки, а d-диаметр детали.

2. К-количество проходов, зависит от шероховатости и возможностей резца. K=t/tp, где tp-максимальный слой метала который может снять резец за один проход.

3. V- Скорость резания, V=ПDn/1000, где П-3, 14, D-диаметр заготовки, n-число оборотов, 1000-коэффициент перевода метров в миллиметры.

4. n-число оборотов, определяется из скорости n=1000V/nD.

5. S- Подача на оборот-это путь пройденный инструментом за один оборот заготовки (берётся из справочника).

6. То-основное (машинное) время,

Режимы резания при шлифовании:

1.   t-припуск (глубина резания). t= (D-d)/2, где D-диаметр заготовки, а d-диаметр детали.

2. К-количество проходов, зависит от шероховатости и возможностей резца. K=t/tp, где tp-максимальный слой метала который может снять резец за один проход.

3. V- Скорость круга, V=ПDn/1000, где П-3, 14, D-диаметр круга, n-число оборотов, 1000-коэффициент перевода метров в миллиметры.

4.   n-число оборотов круга, определяется из скорости n=1000V/nD.

5. V- Скорость резания, V=ПDn/1000, где П-3, 14, D-диаметр заготовки, n-число оборотов, 1000-коэффициент перевода метров в миллиметры.

6.  n-число оборотов, определяется из скорости n=1000V/nD.

7. Sвр- подача на оборот-это путь пройденный инструментом за один оборот заготовки (берётся из справочника).

8.  То-основное (машинное) время,

Режимы резания при фрезеровании:

1.   t=H-h

2.   В-ширина фрезерования, по ней подбирается фреза