Тема ВКР: Конструкторско-технологическое обеспечение производства детали вал

Это значит, что шероховатость детали не особо важна, кроме тех мест, для которых нужна высокая шероховатость. Большое количество размеров не имеют конструкторского допуска из-за того, что не имеют важное значение, поэтому такие размеры являются свободными, они будут назначаться по техническому требованию. Шероховатость Ra6,3 поверхности достигается сверлением, Ra0,2 такой точной поверхности достигается с помощью алмазного выглаживания. Фаски и радиуса назначены технологически, те, которые не указаны, слесарно притупить для смягчения острых краёв. Поверхность предназначена для сборки с крышкой сальника. Учитывая опыт сборки изделия, если не соблюдать заданную точность, есть вероятность возникновения люфта крышки.На чертеже также имеются допуски радиального биения поверхности относительно оси детали поверхностей А 0,06мм и Б 0,05мм. На (рис. 3.1.) изображен чертеж детали. Рис. 3.1. Чертеж детали «Вал»На основе приведенного чертежа, был спроектирован проектный вариант технологического процесса. Все данные, которые относятся к процессу изготовления, если их невозможно показать графически, то с помощью условных обозначений, сводят в текстовую часть чертежа.Проставляя необходимые шероховатости, а также размеры нужно в первую очередь обращать внимание на материал изготавливаемой детали, на функционирование, которые выполняет данная деталь. Большинство поверхностей детали «Вал» выполнены по 14 квалитету точности, так как не требуют повышенной точности при сборке.Надписи на чертежах в технических требованиях и таблицах выполняются в соответствии с ГОСТ 2.316-68. Текстовую часть, надписи и таблицы включают в чертеж, когда содержащиеся в них данные невозможно выразить графически или условными обозначениями. Текст надписи должен быть точным, кратким и располагаться параллельно основной надписи чертежа.Разработанный рабочий чертёж детали «Вал», представлен на одном из листов дипломной работы.3.2. Проектирование заготовки детали «Вал»Форма заготовки должна как можно ближе соответствовать форме, размерам, точности и качеству поверхности изготавливаемой детали. Обеспечение получения заготовок с такими требованиями приведёт к повышению единовременных затрат на их производство, но в результате снизятся общие трудозатраты за счёт увеличения коэффициента использования материала и снижения трудоёмкости последующей механической обработки. Исходя из конструкции детали, материала заготовки –легированная хромистая сталь 40Х ГОСТ 4345-2016 и объёма выпуска – 1000 шт., применим такой способ получения заготовки, как горячая объемная штамповка.Для штамповки чаще всего применяются КГШП. Отличительными чертами является жёсткий привод, не позволяющий менять направление ползуна и отсутствие ударных нагрузок, в отличие от молотовых штампов. Преимуществами такого способа штамповки являются: высокая точность формы и размеров поковок, универсальность (на КГШП выполняются практически все виды штамповки) и относительно невысокая стоимость оборудования. В условиях мелкосерийного производства, изготовление заготовок в открытом штампе на КГШП наиболее целесообразно с точки зрения универсальности и относительно низкой стоимости.Проведём расчёт припусков на обработку. Заготовка изготавливается методом ГОШ на КГШП. Нагрев индукционный.Материал детали – сталь 40Х. Масса детали – 6,57 кг. Масса поковки (расчётная) Класс точности – Т4.Группа стали – М1Степень сложности определяем путем вычисления отношения массы поковки к массе геометрической фигуры , в которую вписывается поковка. Фигура – цилиндр размером Ø90 мм., l=117 мм..Ø50 мм., l=56 мм.. Ø60 мм., l=130 мм.. Данное значение соответствует степени сложности – С1 (св. 0,63). Шероховатость поверхности поковки - Ra 10 мкм. Исходный индекс – 11Таблица 3.1.Припуски на основные размерыДиаметр, длина,ммШероховатость, мкмПрипуск, ммДопуски, ммØ 506,31,6L=566,32.0Ø 603,22,0.L=1306,31,9Ø 903,21,5L=30012,52.5Чертеж заготовки, изготовленной методом ГОШ приведен в (рис 3.2.) ниже.Рис. 3.2. Чертеж заготовки детали «Вал»Дополнительные припуски: Смещение по поверхности штампа – 0,2 мм. Отклонение от плоскостности и прямолинейности стержня – 0,4Ø45+(1,6+0,2+0,4)*2=49,0; принимаем 50 мм.Ø50+(3,5+0,4+0,6)*2=59,0; принимаем 60 мм.L290+(3,5+0,4+0,6)=298,5; принимаем 300 мм. Радиус скругления наружных углов – 3,0-5,0 мм. Штамповочные уклоны – 5 градусов. 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ «ОБЗОР МЕТОДОВ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ»Финишная обработка выполняется на заключительном этапе производства и предназначена для придания изделиям товарного вида, а также обеспечения желаемой функциональности. В производственных процессах, связанных с ковкой, при чистовой обработке удаляется окалина и устраняются дефекты формы. При штамповке режущая кромка часто полируется. Короче говоря, каждый вид металлообработки требует своей завершающей стадии.Окончательная обработка металлических изделий осуществляется следующими способами:механический;химический;электрохимический;плазма.Последний метод признан самым передовым, и производители отдают ему предпочтение, хотя следует отметить, что этот метод является довольно дорогостоящим.В процессе механической доводки металла используются различные приспособления с абразивными инструментами, скребки, установки для пескоструйной и дробеструйной обработки и т.д. Часто используются различные полировальные и притирочные пасты на основе абразивного порошка – алмазные, корундовые и т.д. При такой обработке готовых изделий удаляется слой металла толщиной от нескольких сотен микрон до 1-2 миллиметров. Однако при удалении упомянутой выше окалины толщина удаляемого металла может достигать большей величины.Химические и электрохимические методыНазвания этих методов говорят сами за себя. При отделке этими методами используются специальные химические вещества, которые растворяют поверхностный слой металла и придают изделиям шероховатость и конечную форму. Химикаты, используемые для отделки, включают в себя различные кислоты и их смеси, а также составы на основе щелочных соединений.Список преимуществ метода включает в себя следующее.Высокая производительность.Высокое качество обработки.Безопасность для металлических изделий.Низкая трудоемкость.Электрохимический метод представляет собой классическое травление, выполняемое в среде электролита под воздействием электрического тока. Ионы металла, погруженные в жидкость для электролиза, переносятся с поверхности изделия и попадают в раствор. Таким образом, с поверхности металла устраняются даже мельчайшие неровности.Плазменная полировкаПлазменный метод в чем–то похож на электролитический, с той лишь разницей, что при его использовании на электроды подается высокое напряжение - более 200 вольт. Это приводит к образованию так называемой плазменной оболочки вблизи анода, которая полирует его при контакте с металлом. Используя этот метод, вы можете добиться зеркального блеска. Плазменная полировка используется для отделки лопаток газовых турбин и самолетов, а также для изготовления критически важного оборудования для химической промышленности.Методы чистовой обработки включают тонкую обточку и различные методы шлифования. Обычно они позволяют обеспечить необходимую точность размеров, формы, взаимного расположения и, в большинстве случаев, качество поверхностного слоя.Тонкая обработка (алмазная)Тонкая токарная обработка в основном применяется для чистовой обработки деталей из металлов и цветных сплавов (бронза, латунь, алюминиевые сплавы и другие) и частично для деталей из чугуна и закаленных сталей (Ce 45...60). Это связано с тем, что металлы и цветные сплавы шлифовать гораздо сложнее, чем сталь и чугун, из-за быстрой смазки кругов. Кроме того, есть некоторые детали, которые невозможно отшлифовать из-за возможной ручной обработки поверхности.Плавное точение гарантирует, что наружные цилиндрические поверхности вращения имеют правильную геометрическую форму с точным пространственным расположением осей, и является высокопроизводительным методом.Для плавного точения используются алмазные фрезы или фрезы, оснащенные твердым сплавом (Т30Т4, синтетические сверхтвердые материалы типа оксидная керамика ВОКбО {А1203 + TiC} и оксид- но-нитридная керамика «кортинит» {А1203 + TiN}) гексанит-Р, эль- бор-Р.Тонкое точение характеризуется незначительной глубиной резания (/ = 0,05...0,2 мм), малыми подачами (S— 0,02...0,2 мм/об) и высокими скоростями главного движения резания (У= 120... 1000 м/мин). Точность размеров /75.../76; Ra = 0,8...0,4 мкм.Подготовка поверхности под тонкое точение сводится к чистовой обработке с точностью /79.../710. Весь припуск снимается за один рабочий ход. Применяются станки особо высокой точности, жесткости и виброустойчивости. На этих станках не следует выполнять другие операции.Шлифование. Наружные поверхности деталей, таких как поворотные корпуса, шлифуются на круглошлифовальных станках, торцевых шлифовальных станках, бесцентровых шлифовальных полуавтоматах и автоматах с высокой и сверхвысокой точностью.Шлифование является основным методом финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей. Шейки валов шлифуются в две операции: предварительное шлифование и окончательное шлифование. После финишного шлифования обеспечивается точность его размеров и шероховатость Ra = 1,6...0,4 мкм.Как правило, все наружные цилиндрические поверхности с точностью выше /78 и шероховатостью Ra = 1,6... 0,4 мкм подвергаются шлифованию после завершения витков.При обработке на круглошлифовальных станках и чистовых круглошлифовальных станках заготовки устанавливаются в центры, патрон, цангу или в специальное устройство.Шлифование с продольной подачей (рис. 4,1, в) в четыре этапа: уплотнение, тонкое шлифование, сглаживание и втягивание.В данном случае продольная подача зависит от ширины шлифовального круга:Рис.4.1 Схемы шлифованиягде К= 0,6...0,85 — для чернового шлифования и К= 0,2...0,4 — для чистового.Поперечная подача на глубину шлифования осуществляется шлифовальным кругом в конце каждого двойного хода секции или круга ^ " op = / p x и принимается в зависимости от материала, заготовки, круга и типа обработки (SnQn = 0,005 ...0,05 мм). В конце обработки выполняются последние продольные проходы без поперечной подачи, так называемый уход.Шлифование с продольной подачей применяется при обработке цилиндрических деталей значительной длины.ХонингованиеСущность хонинговвания , используемые станки и инструменты, описание процесса хонингования и его типов, станки и инструменты, используемые на этапах .Хонингование - это процесс обработки поверхности металла с использованием алмазной крошки. Он нашел свое основное применение при шлифовании конических и цилиндрических деталей. Эта операция удобна при выполнении отверстий. Получаемая шероховатость поверхности соответствует уровню чистового точения или шлифования крупнозернистым абразивным кругом. Только методом Х можно достичь желаемого результата при работе с блоком цилиндров. В местах соединения деталей должна быть смазка, которая удерживается специально нанесенной сеткой fluent. Используемый инструмент для хонингования называется hone. Это бруски или камни, размещенные по периметру основания. Во время эксплуатации они разрушаются, поэтому конструкция зажима предусматривает возможность их замены. Для плавного процесса используются специальные станки. Это устройства с горизонтальным или вертикальным расположением в пространстве шпинделя. Каждое из них имеет свое назначение, в зависимости от выполняемой работы. Оборудование для хонингования специализировано для узкого профиля. Производство универсальных станков ушло в прошлое. Рис.4.3Схемы хонингованиеВ процессехонингования происходит абразивное воздействие на поверхность заготовки. Цель состоит в том, чтобы получить желаемую шероховатость поверхности и добиться требуемой точности размеров с помощью плавного инструмента, в этом качестве выступает алмазный брусок. Часто алмазная крошка монтируется на керамическуюсвязку. Керамическое хонингование используется в сочетании с бакелитовым. Полученные детали сводят к минимуму потери на трение при работе в сочетании с другими конструктивными элементами.Существует несколько видов хонингования:Сухой. В этом процессе не используется смазочная жидкость.Вибрационный. Это метод, при котором вибрация оказывает дополнительную помощь. Электрохимический. Процесс включает в себя не только механические усилия, но и электрохимический фактор.Хонинговальная экструзия. На видео показан весь процесс, который буквально завораживает при просмотре.Хонингование деталей имеет ряд положительных аспектов. К преимуществам можно отнести: после пигментации поверхностный слой деталей приобретает повышенную прочность, что влияет на продолжительность их эксплуатации. Значительно меньший процент обнаружения дефектных деталей. Это связано с тем, что инструмент Fluent не создает большого давления на поверхность изделия. Широкий диапазон размеров зерен для инструментов Fluent. Это облегчает достижение необходимого уровня требований к обрабатываемой детали. С помощью хонингования можно устранить дефекты при сверлении отверстий на станке. При этом на оборудовании наблюдается несколько отверстий, что увеличивает скорость работы.Применение технологических процессов для суперфинишной обработки поверхностей.Технологические процессы суперфинишной обработки поверхностей широко используются в различных отраслях промышленности, где требуется высокая точность и качество поверхности. Некоторые из применений этих процессов :Автомобильная промышленность.В автомобильной промышленности ультратонкие поверхности используются для обработки деталей двигателя, трансмиссий, подшипников и других элементов. Это позволяет улучшить работу двигателя, снизить трение и износ, а также повысить эффективность и долговечность автомобиля.Аэрокосмическая промышленностьВ аэрокосмической промышленности суперфиниширование поверхностей используется для обработки деталей двигателей, турбин, лопаток и других элементов. Это улучшает аэродинамические характеристики, уменьшает трение и повышает эффективность двигателей и других систем.Медицинская промышленностьВ медицинской промышленности суперфиниширование поверхности используется для обработки медицинских инструментов, имплантатов и других изделий медицинского назначения. Это позволяет достичь высокой гигиены, улучшить совместимость с тканями и снизить вероятность инфекций.Производство электроникиВ электронной промышленности суперфиниширование поверхности используется для обработки микрочипов, контактных площадок, разъемов и других элементов. Это позволяет улучшить электропроводность, снизить электрическое сопротивление и повысить надежность электронных устройств.Производство оптических приборовПри изготовлении оптических приборов суперфиниширование поверхности используется для обработки линз, зеркал, призм и других оптических элементов. Это позволяет добиться высокой точности формы и поверхности, улучшить оптические свойства и улучшить качество изображения.Поэтому технологические процессы сверхтонкой обработки поверхности широко используются в различных отраслях промышленности, где требуются высокая точность, качество поверхности и производительность.Преимущества и недостатки технологических процессов сверхтонкой обработки поверхностиПреимущества:1. Высокая точность: технологические процессы сверхтонкой обработки поверхности позволяют достичь очень высокой точности обработки. Это особенно важно в точной механике, оптике и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность формы и размеров поверхности.2. Высокое качество поверхности: Ультратонкие поверхности позволяют получить очень гладкую и ровную поверхность. Это важно для улучшения трения, уменьшения износа, улучшения оптических свойств и других характеристик поверхности.3. Повышение производительности: Суперфиниширование поверхностей может улучшить производительность механизмов и устройств, поскольку уменьшает трение и износ, улучшает передачу усилия и точность обработки.4. Расширение сферу применения: технологические процессы сверхтонкой обработки поверхности позволяют расширить сферу применения изделий и устройств, поскольку повышают их надежность, долговечность и качество.Недостатки:1. Высокая стоимость: технологические процессы сверхтонкой обработки поверхности требуют использования специализированного оборудования и высококвалифицированных специалистов, что может повлечь за собой высокую стоимость процесса.2. Время выполнения заказа: Сверхтонкая обработка поверхности может быть длительным процессом, особенно при обработке сложных и крупных деталей. Это может привести к увеличению сроков производства и снижению производительности.3. Ограничения по материалам: некоторые материалы могут затруднять сверхтонкую обработку поверхностей из-за их особых свойств или структуры. Это может ограничить использование процессов суперфиниширования в некоторых отраслях промышленности.4. Требования к оборудованию и навыкам: технологические процессы суперфиниширования поверхностей требуют специализированного оборудования и высококвалифицированного персонала. Это может быть затруднительно для некоторых предприятий или ограничивать доступность таких процессов.В целом, технологические процессы суперфиниширования поверхностей обладают многими преимуществами, но у них также есть ряд недостатков, которые необходимо учитывать при их реализации.Примеры применения технологических процессов суперфиниширования поверхностейТехнологические процессы суперфиниширования поверхностей широко используются в различных отраслях промышленности. Вот несколько примеров их применения:Производство подшипниковПри изготовлении подшипников для обработки внутренних и наружных поверхностей колец используются процессы суперфиниширования поверхности. Это обеспечивает высокую точность размеров и гладкость поверхностей, что влияет на долговечность и эффективность подшипников.Это лишь несколько примеров применения технологических процессов для сверхтонкой обработки поверхности. Они также используются при производстве насосов, компрессоров, инструментов, электронных компонентов и других изделий, где требуется высокая точность и качество поверхности.Таблица 4.1Сравнения технологических процессов суперфиниширования поверхностейТехнологический процессОпределениеПринципы работыПрименениеПреимуществаНедостаткиТехнологический процесс 1Описание технологического процесса 1Принципы работы технологического процесса 1Применение технологического процесса 1Преимущества технологического процесса 1Недостатки технологического процесса 1Технологический процесс 2Описание технологического процесса 2Принципы работы технологического процесса 2Применение технологического процесса 2Преимущества технологического процесса 2Недостатки технологического процесса 2Технологический процесс 3Описание технологического процесса 3Принципы работы технологического процесса 3Применение технологического процесса 3Преимущества технологического процесса 3Недостатки технологического процесса 3Технологические процессы суперфиниширования поверхностей являются важным инструментом в машиностроении. Они позволяют достичь высокой точности и качества поверхности, что влияет на эксплуатационные характеристики и долговечность изделий. Использование этих процессов улучшает трение, износостойкость и снижает шум и вибрацию. Однако необходимо учитывать некоторые недостатки, такие как высокая стоимость и сложность процессов. В целом, процессы суперфиниширования поверхностей являются важным инструментом для достижения высокого качества и производительности в машиностроении.ЗаключениеВ ходе данной дипломной работы была проанализирована технологичность детали "вал", выбран способ получения заготовки, разработан прогрессивный технологический процесс изготовления детали "вал", проведено сравнение технологического процесса в мелкосерийном производстве с технологическим процессом в массовое производство. В первой части проекта были проанализированы исходные данные: описано функциональное назначение детали, проанализирован чертеж детали, определен набор базовых и вспомогательных конструкторских баз, деталь проанализирована на технологичность, сформулированы основные технологические задачи. Определен тип производства, сделан выбор исходной заготовки и экономически обоснован способ изготовления - методом прокаткиВ ходе разработки технологического процесса были выбраны технологические основы, спроектирован маршрут обработки отдельных поверхностей, определена последовательность технологических переходов, выбрано технологическое оборудование, рассчитаны и назначены способы резки, нормализованы технологические операции, рассчитаны припуски. На основании проведенных расчетов и анализа был издан комплект технологических документов.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ1. Марфицын В.В., Давыдова М.В., Минин И.А..Выбор способа изготовления заготовок. Методические указания. 1997г. – 79 стр.2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т 1./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986г. 656 с..3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т 2./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986г. 496 с..4. Расчёт припусков и операционных размеров в машиностроении: Учебное пособие для машиностр. Спец. вузов / Я.М.Радкевич, В.А.Тимирязев, А.Г.Схиртладзе, М.С.Островский; под ред. В.А.Тимирязев – М.: Высш. Шк., 2004г. 272 с.5. Технология автоматизированного производства: Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов направления 15.03.05./ Ю.И.Моисеев. утв. заседанием кафедры 18 ноября 2015г., 29 с.6. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. Пособие для машиностроительных спец. вузов] 4-е изд., перераб. И доп. – Выш. Школа, 1983. – 256 с., ил.7. Проектирование технологии: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/И. М. Баранчукова, А. А. Гусев, Ю. Б. Крамаренко и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1990. – 416.: ил. 8. Технология автоматизированного производства: Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальностей 120100/ Г.П. Мосталыгин, В.Н.Орлов, Ю.И. Моисеев, М. В. Давыдова.-Курган:КМИ,1996-44с. 9. Выбор способа изготовления заготовок. Методические указания к выполнению практических занятий, курсовому и дипломному проектированию для студентов направлений(специальностей) 552900(120100),550200(110200),551400(150100,150300).- Курган: Изд-во КМИ,1997.-78с.10. Мосталыгин Г. П., Толмачевский Н. Н. Технология машиностроения. – М.: Машиностроение, 1990. – 287 с., ил.11. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ Под общей ред. Панова А.А. – М.: Машиностроение, 1988. – 736с.12.Справочник «Станочные приспособления» 1-й том , под редакцией Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова, Москва «Машиностроение» 1984.13.Справочник «Станочные приспособления» 2-й том , под редакцией Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова, Москва «Машиностроение» 1984.14. www.sandvick.coromant.com/ru15. www.secotools.com/ru16. www.iscar.ru17. www.dormertools.com