Разработка технологических процессов механической изготовления вала

 

4. Проектирование маршрутного технологического процесса изготовления вала

В данном разделе использована методика, описанная в [3,4].

В результате разработки технологического процесса определяем необходимое оборудование, технологическую оснастку и др.

Технологический процесс представляет собой совокупность различных операций, в результате выполнения которых изменяется форма, размеры, осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.

Маршрутное описание технологического процесса заключается в сокращенном описании всех технологических операций в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

В соответствии с чертежом детали разработаем технологический маршрут и оформим его в виде таблицы.

 

Рис.4. Обрабатываемые поверхности

                                   

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.1

Технологический маршрут

№ операции	Наименование и краткое содержание операций	Оборудование	Базирование
000	Заготовительная
005	Фрезерно – центровальная фрезеровать поверхности 1,2 сверлить центровые отверстия 17,18	фрезерно – центровальный п/а МР-71М	Необработанная цилиндрическая поверхность прутка и правый торец
010	Токарная с ЧПУ точить поверхности 3,4,5,6,7	токарный с ЧПУ 16К20Ф3	Поверхности 17,18
015	Токарная с ЧПУ точить поверхности 9,8,11,10,13,12,14	токарный с ЧПУ 16К20Ф3	Поверхности 17,18
020	Фрезерная с ЧПУ фрезеровать шпоночные пазы (поверхности 15,16)	фрезерный с ЧПУ 6Р13РФ3	Поверхности 4,11
025	Слесарная	верстак
030	Моечная	Машина моечная
035	Контрольная	стол контрольный
040	Термическая закалка +высокий отпуск	индукционная печь
045	Контрольная	стол контрольный
050	Шлифовальная с ЧПУ шлифовать поверхности 4,9,11,13	круглошлифовальный с ЧПУ 3М151Ф2	Поверхности 17,18
055	Слесарная	верстак
060	Моечная	машина моечная
065	Контрольная	стол контрольный

 

5. Определение припусков на механическую  обработку

Расчет припусков производится по методике /1/ для поверхностей        23-0,52, Ø . Технологический маршрут обработки поверхности 23-0,52 и Ø состоят из чернового и чистового точения и окончательного шлифования (чистового).

Минимальный припуск на обработку:

Припуск на сторону при последовательной обработке плоскостей:

Припуск на диаметр при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения:

где    – высота неровностей профиля;

 – глубина дефектного  поверхностного слоя;

ei-1 – суммарное значение пространственных отклонений для расчетной поверхности на предшествующем переходе;

Eyi – погрешность установки заготовки на выполняемом i–m переходе.

После нахождения минимального припуска назначаются допуска по табличным данным /1/, далее  рассчитываются номинальные припуски на обработку по следующей формуле:

Zi = Zimin + Ti-1 – Ti

Расчетный номинальный размер считается по формуле:

Ai = Ai-1 + Zi+1

Устанавливаются номинальные принятые размеры и припуска. Округление размеров всегда производится в сторону увеличения до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на операционный размер заготовки.

Проверить правильность выполнения расчетов по формуле:

где  – принятый номинальный припуск на сторону (наружных, внутренних или поверхностей при параллельной обработке);

 и  – принятые номинальные размеры заготовки и детали.

 

Обработка торцев 1, 5 на размер 23-0,052.

1. Рассчитываем припуски на черновое фрезерование торца 1

а) Rz0 = 150 мкм; Rt0 = 250 мкм;

б) геометрические отклонения обрабатываемой поверхности 1:

где - удельная кривизна поковки, мкм/мм (табл. П.2/10/);

      - расстояние от обрабатываемой торцевой поверхности до середины заготовки, мм;

      - диаметр обрабатываемой торцевой поверхности, мм;

      - длина заготовки, мм.

     мм;  .

 мкм

есм= 0,8 мм - величина допустимого смещения поковки (табл. П.3 /10/)

Суммарное отклонение е0 = енеп + есм

    e = 180 + 800 = 980 мкм.

в) погрешность установки:

=0 – т.к. технологическая база  заготовки и установочная база  приспособления совпадают;

(табл. П.6 /10/);         

- т.к. установка фрезы на размер  производится от упора приспособления;

= = 90 мкм.

Припуск на фрезерование:

= 150+250+90+980 = 1470 мкм;

2. Рассчитаем  припуск на черновую подрезку  торца 5:

а) Rz1 = 150 мкм;  Rt1 = 250 мкм;

б) геометрические отклонения обрабатываемой поверхности 5:

где  ;

 

  мм;         

.

 мкм

в) Суммарное отклонение е1 = енеп+есм

есм = 0,8 мм- величина допустимого смещения поковки (табл. П.5 /10/);

e = 192 + 800 = 992 мкм.

г) погрешность установки:

= 0 – т.к. опорные базы заготовки  и приспособления совпадают;

(табл. П.6 /10/);

  = 158 мкм.

 

Рассчитываем припуск на черновую подрезку торца 5:

= 150+250+158+992 = 1550 мкм.

3.Рассчитываем припуск на чистовую подрезку торца 5:

а) Rz2 = 100 мкм;     Rt2 = 100 мкм;

б) е1 = 0,06 е0 = 0,06 992 = 60 мкм.

в)

Припуск на чистовую подрезку торца 5:

= 100 + 100 + 60 = 260 мкм;

4. Рассчитываем  припуск на шлифование торца 5:

а) Rz3 = 25 мкм;    Rt3 = 0 мкм;

б) мкм;

где   - для шлифования после термообработки;

 

 мм.

в) е3 = 0,06 е1 = 0,06 60 = 3,6 мкм.

г) Погрешность установки  = = 161 мкм;

Припуск на шлифование торца 1:

= 25 + 38 + 161 = 224 мкм,

При шлифовании торца 1 на ненастроенном станке (обработка путем пробных проходов) погрешность установки не учитывать

= 25 + 38 = 63 мкм

5. Назначаем допуски на размер 23 по технологическим переходам  включая заготовку:

а) Т0 = 2,4 мкм

б) Т1= 0.5( + ) = 0,5(2,0+0,16) = 1,08 мм, где (h11, табл. П.1 /10/)

б) Допуски на размеры между торцами:

Т2 = ( ) = 0,72+0,16 = 0,88 мм (h13, табл. П.1 /10/)

Т3 = ( ) = 0,29+0,16 = 0,45 мм  (h11, табл. П.1 /10/)

Т4 = ( ) = 0,62 мм   (h9, табл. П.1 /10/)

6. Определим номинальные припуски на обработку торцов:

а) припуск на фрезерование торца 1

Z1 = 1470+800–1080 = 1190 мкм;

б) припуск на черновое точение торца 5

Z2 = 1550+1080–880 = 1750 мкм;

в) припуск на чистовое точение торца 5

Z3 = 260+880–450 = 690 мкм;

г) припуск на шлифование торца 5 после термообработки

Z4 = 63+450 = 513 мкм;

7. Определим операционные размеры  и размеры заготовки:

а) чистовое точение

l3 = l4-z4 = 23-0.513 = 22,487 мм

округляем до l3 = 22,5 мм и  z4 = 0,5 мм.

б) черновое точение

l2 = l3-z3 = 22,5-0.690 = 21,810 мм

округляем до l2 = 21,8 мм и  z3 = 0,7 мм.

в) после фрезерования торца 3

l1 = l2-z2 = 21,8-1,750 = 20,050 мм

округляем до l1 = 20,1 мм и  z2 = 1,7 мм.

г) номинальный размер 

l0 = l1-z1 = 20,1-1.190 = 18,910 мм

округляем до l0 = 18,9 мм и z1 = 1,2 мм.

Проверка

23-18,9 = 1,2+1,7+0,7+0,5

4,1 = 4,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обработка торцев 1 и 5 на размер 23h9(-0,062)Ra=6.3

Таблица 5.1

Сводная таблица результатов расчета23h9(-0,062)Ra=6.3

 

Технологические переходы обработки расчетной поверхности	Составляющие припуска, мкм				Расчетный припуск Zimin (2Zimin) в мкм	Допуск Ti, мкм	Номинальные размеры, мм		Номинальные припуски, мкм
	Rz	Rt	e	Ey			Расчетные Аi	Принятые Ai'	Расчетные Zi(2Zi)	Принятые Zi'(2Zi')
0. Заготовка	150	250	980	-	-	2400	18,910	18,9	-	-
1. Фрезерование торца 1	150	250	992	90	1470	1080	20,050	20,1	1190	1200
2. Черновая подрезка торца 5	100	100	60	158	1550	880	21,810	21,8	1750	1700
3. Чистовая  подрезка  торца 5	25	-	38	0	260	450	22,487	22,5	690	700
Термообработка	-	0	38	-	-	-	-	-	-
4. Шлифование торца 5	25	5	3.6	0	63	62	23	23	513	500

Обработка цилиндрической поверхности 4 на размер Ø ).

 

1.Рассчитываем припуск на черновое  обтачивание шейки.

а) Rz = 150 мкм; Rt = 250 мкм, - для штампованной заготовки (стр. 7 /10/).

б) Определяем величину eкр – искривление оси заготовки на участке шейки вала.

eкр = e0∙ l1,

где e0 – удельная кривизна стержневой поковки после правки на прессе, зависящая от среднего диаметра поковки.

      l1 – расстояние от расчетного сечения поковки до ближайшего центрового отверстия.

e0 = 1,5 мкм (стр. 9 /10/).

eкр= 1,5∙ 23 = 35 мкм;

Погрешность зацентровки поковки eц

ец = 0,25∙ , где - допуск на размер заготовки ( )

ец = 0,25∙

Смещение по плоскостям разъема штампа eсм= 0.8 мм (табл. П.3/10/)

Вычислить суммарное значение пространственных отклонений:

e0 =

e0 =

в) Погрешность установки в радиальном направлении:

(табл. П.6/10/)

:

          = 2(Rz+Rt+ )

=2(250+150+ ) = 2807 мкм;

2.Рассчитываем припуск на чистовое точение

а) Rz = 100 мкм; Rt = 100 мкм,

б) Определяем величину eкр

eкр = 0,06∙ e0;         eкр = 0,06∙ 1003 = 60 мкм;

в) Погрешность ; .

Припуск на чистовое точение:

= 2(100+100+ ) = 520 мкм;

3. Рассчитываем  припуск на черновое шлифование:

а) Rz = 25 мкм; Rt = 0 мкм,

б) Определяем величину eто

eто = eо ∙ l1,    

где  eо = 0,8-удельное коробление детали при термическом упрочнении.

eто = 0,8∙ 23 = 19 мкм;

в) Погрешность ; (установка в центрах)

Припуск на черновое шлифование:

= 2(25+ = 105 мкм;

4. Рассчитываем припуск на чистовое шлифование:

а) Rz = 10 мкм; Rt = 0 мкм,

б) Определяем величину e3

e3 = 0,06 ∙ eто;          eто = 0,06∙ 19 = 1,14 мкм;

в) Погрешность ; т.к черновое и чистовое шлифование происходит за один установ.

Припуск на чистовое шлифование:

= 2(10+ ) = 22,3 мкм;

5. Назначаем  допуски на диаметр шейки вала  по технологическим переходам  включая заготовку:

T1 = 0.39(h13); T2 = 0.062(h9) – черновое и чистовое точение;

T3 = 0.025(h7); T4 = 0.016(h6) – черновое и чистовое шлифование.

6. Определяем номинальные припуски на обработку шейки вала:

а) припуск на черновое точение:

2z1 = 2z1min+l0-T1= 2807+1000-390 = 3417 мкм

б) припуск на чистовое точение:

2z2 = 2z2min+T1-T2 = 520+390-62 = 848 мкм

в) припуск на черновое шлифование:

2z3 = 2z3min+ T2 = 105+62 = 167 мкм

г) припуск на чистовое шлифование:

2z4 = 2z4min+ T3 = 22.3+25 = 27.3 мкм

7. Определяем  операционные размеры и размер  заготовки:

а) после чернового шлифования

Ø = Ø3 = Ø4+2z4 = 45+0.0273 = 45.0273 мм

округляем до Ø = 45,03 и 2z4 = 0.03 мм

б) после чистового точения

Ø = Ø2 = Ø3+2z3 = 45,03 + 0.167 = 45.197 мм

округляем до Ø = 45,2 и 2z3 = 0.2 мм

в) после чернового точения

Ø = Ø1 = Ø2+2z2 = 45.2+0.848 = 46,048 мм

округляем до Ø = 46,05 и 2z2 = 0.8 мм

г) номинальный размер заготовки

Ø0 = Ø1+2z1 = 46,05+3.417 = 49,467 мм