Расчет механического цеха по выпуску деталей для автомобильных прицепов с разработкой технологического процесса изготовления детали «В

В массовом и крупносерийном производствах  заготовки профилируют на ротационно- и радиально-обжимных машинах, на станах поперечной, поперечно-винтовой и поперечно-клиновой прокатки. Эти методы обеспечивают производство заготовок со значительным перепадом поперечных сечений, хорошим  качеством поверхностного слоя, высокой  точностью и производительностью. КИМ достигает 0,9…0,95, что снижает  себестоимость деталей. Заготовки  крупных валов изготавливают  ковкой на гидравлических прессах, а  для длинных валов (более 2 метров) - это единственно возможный способ производства, хотя он и характеризуется низким КИМ.

Заготовки валов, полученные ковкой или штамповкой, перед механической обработкой подвергают термической обработке (нормализации, улучшению), т.к. после снятия поверхностного слоя заготовки может произойти  перераспределение остаточных напряжений, которое приводит к деформации детали.

Черновой  базой при фрезеровании торцов валов и их зацентровке обычно служит цилиндрическая  поверхность вала, устанавливаемая в двух самоцентрирующихся призмах, и торец вала. Последующая обработка валов осуществляется в центрах (искусственная технологическая база). При обработке ступенчатых валов на настроенных станках (многорезцовых, гидрокопировальных) для обеспечения точности линейных размеров предусматривается при выполнении первой операции достижение требуемой точности глубины зацентровки и ее контроль. В случаях, когда дальнейшая обработка заготовок производится с применением специальных пружинных центров – поводков, обеспечивающих поджим торца вала к соответствующему упорному торцу центра-поводка, это требование не обязательно.

При обработке валов в большинстве  случаев удается осуществить  принцип постоянства баз и  все операции выполнить на базе центровых  отверстий. В этом случае правильность геометрической формы наружных поверхностей вращения в значительной степени  определяется точность формы и качеством  поверхности центровых отверстий, что достигается на центрошлифовальных и центродоводочных станках. Однако, когда условия работы детали требуют  очень точного взаимного расположения отдельных ее поверхностей, их обработка  не может производиться на базе центровых  отверстий  и от применения принципа постоянства баз приходится отказываться. Для достижения концентричности  цилиндрических или конических поверхностей ступенчатых  валов в пределах допусков в несколько микрометров  шлифование этих поверхностей производят не в центрах. А с базированием по соответствующим цилиндрическим поверхностям.

Для определения последовательности обработки существуют типовые технологические процессы, включающие класс валов. Разработка типовой технологии в условиях завода производится для двух вариантов: оперативного, составленного на основании имеющегося оборудования и условий завода, и перспективного, учитывающего все возможности современных методов обработки, новейшего оборудования и прогрессивных методов организации производства. Типизация предусматривает изготовление валов с учетом их особенностей по одинаковым технологическим процессам, обеспечивающим достижение наивысшей производительности и экономичности производства.   

Основные  операции механической обработки:

1. Заготовительная – для заготовок  из проката: рубка прутка на  прессе или резка прутка на  фрезерно-отрезном или другом  станке. Для заготовок, получаемых  методом пластического деформирования, штамповать или ковать заготовку.

2. Правильная (применяется для проката)  – правка заготовки на прессе  или другом оборудовании. В массовом  производстве может производиться  до отрезки заготовки. В этом  случае правится весь пруток  на правильно-калибровочном станке.

3. Термическая – улучшение, нормализация.

4. Подготовка технологических баз  – обработка торцов и сверление  центровых отверстий. В зависимости  от типа производства операцию  производят:

– в единичном производстве подрезку торцов и центрование на универсальных  токарных станках последовательно  за два установа с установкой заготовки  по наружному диаметру в патроне;

– в серийном производстве подрезку торцов выполняют раздельно от центрования  на продольно-фрезерных или горизонтально-фрезерных  станках, а центрование – на одностороннем  или двустороннем центровальном  станке. Применяют фрезерно-центровальные  полуавтоматы последовательного действия с установкой заготовки по наружному  диаметру в призмы и базированием в осевом направлении по упору;

– в массовом производстве применяют  фрезерно-центровальные станки барабанного  типа, которые одновременно фрезеруют  и центруют две заготовки без  съема их со станка.

Для нежестких валов (отношение длины  к диаметру более 12) – обработка  шеек под люнеты.

5. Токарная (черновая) – выполняется  за два установа на одной  операции (единичное производство) или каждый установ выполняется  как отдельная операция.

Выполняется точение наружных поверхностей (с  припуском под чистовое точение) и канавок. Это обеспечивает получение  точности IT12, шероховатости Ra = 6.3. В зависимости от типа производства операцию выполняют:

– в единичном производстве на токарно-винторезных  станках;

– в мелкосерийном производстве –  на универсальных токарных станках  с гидросуппортами и станках  с ЧПУ;

– в серийном производстве – на копировальных  станках, горизонтальных многорезцовых, вертикальных одношпиндельных полуавтоматах  и станках с ЧПУ;

– в крупносерийном и массовом производствах  – на многошпиндельных многорезцовых  полуавтоматах, мелкие валы могут обрабатываться на токарных автоматах.

6. Токарная (чистовая) – производится чистовое точение шеек (с припуском под шлифование). Обеспечивается точность IT11…10, шероховатость Ra = 3.2.

7. Фрезерная – фрезерование шпоночных  канавок, шлицев, зубьев, всевозможных  лысок.

Шпоночные пазы в зависимости от конструкции  обрабатывают дисковой фрезой (если паз  сквозной) на горизонтально-фрезерных  станках, пальцевой шпоночной фрезой (если паз глухой) на вертикально-фрезерных  станках. В серийном и массовом производствах  для получения глухих шпоночных  пазов применяют шпоночно-фрезерные  полуавтоматы.

Технологическая база -  поверхности центровых  отверстий или наружные цилиндрические поверхности вала. При установке  на наружные цилиндрические поверхности  вала (на призмы) возникает погрешность  базирования, связанная с колебаниями  диаметров установочных шеек вала в  партии.

Шлицевые  поверхности на валах чаще всего  получают обкатыванием червячной фрезой на шлицефрезерных или зубофрезерных  станках с установкой вала в центрах. 

8. Сверлильная – сверление всевозможных  отверстий.

9. Резьбонарезная – на закаливаемых шейках резьбу изготавливают до термообработки. Если вал не подвергается закалке, то резьбу нарезают после окончательного шлифования шеек (для предохранения резьбы от повреждений). Мелкие резьбы у термообрабатываемых валов получают сразу на резьбошлифовальных станках.

Внутренние  резьбы нарезают машинными метчиками  на сверлильных, револьверных и резьбонарезных станках в зависимости от типа производства.

Наружные  резьбы нарезают:

– в единичном и мелкосерийном  производствах на токарно-винторезных  станках плашками, резьбовыми резцами  или гребенками;

– в мелкосерийном и серийном производствах  резьбы не выше 7-ой степени точности нарезают плашками, а резьбы 6-ой степени  точности – резьбонарезными головками  на револьверных и болторезных станках;

– в крупносерийном и массовом производствах  – гребенчатой фрезой на резьбофрезерных  станках или накатыванием.

10.Термическая  – закалка объемная или местная  согласно чертежу.

11. Исправление центровых отверстий  (центрошлифовальная) – перед шлифованием  шеек вала центровые отверстия,  которые являются технологической  базой, подвергают исправлению  путем шлифования конусным кругом  на центрошлифовальном станке  за два установа.

12. Шлифовальная – шейки вала  шлифуют на круглошлифовальных  или бесцентрово-шлифовальных станках.

Шлицы шлифуются в зависимости от центрирования:

- при центрировании по наружной  поверхности – наружное шлифование  на круглошлифовальных станках  и шлифование боковых поверхностей  на шлицешлифовальном полуавтомате  с делением;

- при центрировании по поверхности  внутреннего диаметра – шлифование  боковых поверхностей шлицев  и шлифование внутренних поверхностей по диаметру профильнымкругом.                                                                                    [2] 

 

 

2.4 Разработка  проектного варианта технологического  процесса и его технико-экономическое  обоснование

 

 

2.4.1 Выбор  маршрута обработки и его обоснование

 

Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечить повышение  производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

При проектировании технологического маршрута, как правило, намечается несколько  возможных вариантов. Задачей проектирования технологического маршрута является выбор  наилучшего варианта из большого количества возможных.

Критериями  выбора варианта технологического процесса являются:

- обеспечение заданной точности  и шероховатости поверхностей;

- число, сложность и стоимость  технологического оборудования  и оснастки;

- организационно-технические характеристики производства (потребности в производственных площадях, рабочих, сложность и длительность цикла технологической подготовки производства, длительность производственного цикла);

- величины суммарной погрешности,  от которых зависят припуски  на обработку.

Виды  окончательной обработки всех поверхностей заготовки и промежуточных операций определяют исходя из требований, предъявляемых  к точности и качеству готовой  детали, с учетом характера исходной заготовки и свойств обрабатываемого  материала.

При назначении вида обработки следует  стремиться к тому, чтобы число  переходов при обработке каждой поверхности заготовки было минимальным. Желательно, чтобы одним и тем  же способом обрабатывалось, возможно, большее количество поверхностей заготовки.

Маршрут обработки детали «Вал приводной » выбираем с учетом передовых технологий механической обработки детали типа «Вал». Считаем, что токарные операции по сравнению с базовым технологическим процессом можно произвести на современных токарных станках с ЧПУ, которые позволят изготовить деталь с высокой точностью. Горизонтально-расточные операции выполняем на многоцелевом вертикальном станке с ЧПУ, что сократит число операции.                                                                                                        [2, 3]

 

 

2.4.2 Обоснование выбора базовых поверхностей, технологического оборудования и оснащенности

 

Выбор модели станка, прежде всего, определяется  его возможностью обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности  изготовляемой детали. Если эти требования можно обеспечить обработкой на различных  станках, определенную модель выбирают из следующих соображений:

1. соответствие основных размеров станка габаритам обрабатываемых деталей, устанавливаемых  по принятой схеме обработки;
2. соответствие станка по производительности заданному годовому объему выпуска;
3. возможность работы на оптимальных режимах резания;
4. соответствие станка по мощности;
5. возможность механизации и автоматизации выполняемой обработки;
6. наименьшая себестоимость обработки;
7. реальная возможность приобретения станка;
8. необходимость использования имеющихся станков.

Выбор станочного оборудования является одним  из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки, от правильного  его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое  использование производственных площадей, электроэнергии и в итоге себестоимости  изделия.

Выбор режущего инструмента осуществляется в зависимости от содержания операций, выбранного оборудования и по возможности  из стандартного режущего инструмента.

На горизонтально-расточной операции базирование детали производится по наружным цилиндрическим поверхностям, устанавливаемых в двух самоцентрирующихся призмах. обработка производится на многопильном станке WD-250.