Технологический процесс изготовления детали (шток)

 

Применяемый режущий инструмент - универсальный и специальный.

 

Измерительный инструмент - калибры, специальный измерительный  инструмент.

 

В соответствии с данным типом  производства и порядком выполнения операций, расположения технологического оборудования устанавливается групповая  форма организации технологического процесса, характеризуемая однородными  конструктивно-технологическими признаками изделий, единством средств технологического оснащения.

 

4. Анализ технологичности  конструкции детали

 

Показатели технологичности  разбиты на две группы:

 

Таблица 4.1Качественные показатели Количественные показатели.

1. Материал детали. 1. Коэффициент использования заготовки.

2. Базирование и закрепление. 2. Коэффициент использования материала.

3. Простановка размеров  на чертеже 3. Коэффициент точности.

4. Допуски формы и взаимного  расположения 4. Коэффициент шероховатости

5. Взаимозаменяемость 5. Коэффициент уровня технологичности по себестоимости.

6. Нетехнологичные конструктивные  элементы 6. Коэффициент унификации конструктивных элементов

 

 

I Качественная оценка

 

1) Материал детали

 

Сталь 38Х2МЮ-АШ - Сталь легированная конструкционная особовысококачественная  с повышенными прочностью и вязкостью. Применяется для азотируемых деталей, работающих в условиях трения, и деталей точного машиностроения, для которых не допускается деформация при термической обработке.

 

Таблица 4.2 - Химический состав стали 38Х2МЮ-АШ в%С Mn Si Cr Mo Al P S Cu Ni

не более

0,35-0,42 0,30-0,60 0, 20-0,45 1,35-1,65 0,15-0,25 0,70-1,10 0,025 0,025 0,30 0,30

 

 

Таблица 4.3 - Механические свойстваГОСТ Состояние поставки Сечение 

s0,2 

sB 

d5 y 

KCU Дж/см2 HB не более

4543-71 

Пруток. Закалка 9400С, вода или  масло. Отпуск 6400С, вода или масло 30 835 980 14 50 88 -

8479-70 Поковки Закалка, отпуск 100-300 590 735 13 40 49 235-277

 

Закалка 9500С, масло. Отпуск 5500С  масло 60 880 1030 18 52 49 250-300

 

 

Технологические свойства.

 

Температура ковки: начала 1240, конца 800. Сечение до 50мм охлаждение в штабелях на воздухе, 51-100мм в ящиках.

 

Свариваемость - сварка не применяется

 

Обрабатываемость резанием - в закаленном и отпущенном состоянии  при HB240-277, sB=780Мпа

 

Флокеночувствительность – чувствительна.

 

Склонность к отпускной  хрупкости - не склонна.

 

2) Данная деталь типа  вал - для обеспечения соосности наружных цилиндрических поверхностей целесообразно при их обработке для базирования применять центровые отверстия. Базирование и закрепление детали производится правильно на всех операциях. Деталь лишается всех необходимых степеней свободы. Схемы базирования реализуются закреплением детали с помощью приспособлений достаточно надёжно и экономически выгодно.

 

3) Так как деталь обрабатывается  с двух установ, то размеры на чертеже проставлены от двух торцев, что позволяет совместить конструкторскую и технологическую базу.

 

4) Допуски формы и расположения  вполне достижимы на применяемом  оборудовании.

 

5) В производство детали  заложен принцип взаимозаменяемости.

 

6) Анализ элементов детали  на технологичность

 

1. Отношение длины штока  к его диаметру больше 15 - шток  нежесткий, для обеспечения необходимой  точности (6кв) необходимо ограничивать  режимы резания или использовать  люнеты для увеличения жесткости.  Это влечет за собой невозможность  применения прогрессивных режимов  резания, а при применении люнетов  невозможность автоматизации установки  и снятия заготовок.

 

2. Канавки имеют разные  размеры и нестандартны, что требует  применения специального инструмента.

 

3. Для фрезерования шестигранника  необходимо специальное делительное  приспособление.

 

4. Для обеспечения взаимного  расположения шестигранника и  шпоночного паза необходимо специальное  приспособление на операции фрезерования  паза.

 

5. Наличие поверхности  с высокими требованиями к  точности размеров и качеству  поверхностного слоя требует  применения контрольных операций, в особенности после азотации, которая может вызвать трещины в поверхностном слое и коробление штока.

 

6. Высокая твердость после  азотации затрудняет дальнейшую мех. обработку.

 

7. Применяемый метод получения  заготовки (ковка на молотах)  влечет за собой большие и  неравномерные припуски, а значит  большой объем механической обработки  и необходимость обдирки поверхностного  слоя окалины.

 

II Количественная оценка

 

1) Коэффициент использования  заготовки

 

Кз=Мд/Мз; (4.1)

 

Мд=4,54кг;

 

Мз=Vз*0,00785= 1251846,111285*0,00785= 9826,9г= 9,83кг (4.2)

 

Vз= (D12*L1+ D22*L2+ D32*L3) *p/4; (4.3)

 

Vз= (502*180+602*50+452*476) *3,1415/4= 1251846,111285мм3

 

Кз=4,54/9,83= 0,46

 

2) Коэффициент использования  материала

 

Км=Мд/ (Мз+Мотх); (4.4)

 

Мотх= 6%*Мз= 9,83*6/100= 0,59кг (4.5)

 

Км=4,54/ (9,83+0,59) =0,43

 

Таблица 4.4N 

Наименование

 

поверхности Количество 

Квалитет

 

точности 

Параметр

 

шероховатости

1 Наружные поверхности 7 6; 9; 14; 9; 14; 6; 6. 1,6; 3,2; 3,2; 3,2; 3,2; 0,8; 1,6.

2 Внутренние поверхности   

3 Торцевые поверхности 5 14; 14; 14; 14; 14. 3,2; 3,2; 0,4; 3,2; 3,2.

4 Отверстия   

5 Фаски 4 14; 14; 14; 14. 3,2; 3,2; 3,2; 3,2.

6 Пазы 1 14 6,3

7 Канавки 4 14 3,2

Итого: 21 218 52,3

 

 

3). Коэффициент точности  обработки.

 

Ктч=1- (1/Tср); (4.6)

 

Tср=STi*ni / Sni (4.7)

 

Tср=218/21= 10,38; Ктч=1- (1/10,38) =0,903

 

4). Коэффициент шероховатости  поверхностей.

 

Кш=1/Шср (4.8)

 

Шср=SШi*ni / Sni (4.9)

 

Шср=52,3/21= 2,49

 

Кш=1/2,49= 0,4

 

Из чертежа детали видно, что она содержит небольшое количество точных поверхностей, самые точные поверхности имеют 6ой квалитет, также  деталь имеет небольшое количество поверхностей с высокими требованиями шероховатости.

 

Проведя анализ технологичности  конструкции детали можно сделать  вывод, что в целом деталь является технологичной, так как имеет  небольшое количество поверхностей с высокой точностью и шероховатостью. Имеет развитые поверхности для  базирования и закрепления при  обработке.

 

Поверхности детали являются достаточно открытыми для свободного доступа инструмента. Обработка  наружных поверхностей возможна проходными резцами.

 

Конструкция детали позволяет  применять для мех. обработки станки с ЧПУ, что соответствует мелкосерийному типу производства.

 

Существующие точность и  шероховатость рабочих поверхностей не могут быть изменены, так как  они являются необходимыми для выполнения деталью своего служебного назначения.

 

Пути повышения технологичности:

 

1. Изменить способ получения  заготовки с целью уменьшения  припусков на механическую обработку.

 

2. Обеспечить повышение  жесткости штока при обработке  применением люнетов.

 

3. Необходимо стандартизовать  размеры канавок под резьбу  и для выхода шлифовального  круга.

 

5. Анализ существующего  или типового технологического  процесса

 

 

5.1 Формирование заданий  проектирования

 

От правильности назначения последовательности и перечня технологических  операций напрямую зависит качество получаемой детали. Для правильной оценки технологического процесса необходимо руководствоваться типовым технологическим  процессом. В качестве типового выбран техпроцесс обработки ступенчатых  валов, но с учетом конструктивных особенностей и назначения исходной детали.

 

Последовательность операций: Последовательность операций соответствует  типовому технологическому процессу:

 

подготавливаются технологические  базы

 

производится обтачивание  в три стадии: (черновое, получистовое, чистовое)

 

фрезеруют шестигранник

 

получистовое шлифование рабочих поверхностей

 

полирование поверхностей под  азотацию

 

накатывание резьбы

 

фрезерование паза

 

чистовое шлифование рабочих  поверхностей

 

полирование Æ32h6

 

Общий анализ технологического процесса:

 

В заводском техпроцессе  широко применяется разметка на операциях  сверления и фрезерования. В связи  с изменившимся типом производства предлагаю заменить разметку применением  приспособлений. Применяемое оборудование по точности соответствует требованиям операций. Режущий инструмент в основном твердосплавный с напайными пластинами, марки инструментальных материалов выбраны в соответствии с типом операции, обладают высокой стойкостью и позволяют вести обработку на высоких режимах резания. Мерительный инструмент на операциях предварительной обработки - штангенциркуль и линейка, на чистовой и отделочной стадиях - предельные калибры-скобы. Данный мерительный инструмент позволяет вести измерения с необходимой точностью.

 

Так как шток это ответственная  деталь, то в техпроцессе предусмотрены  операции дефектоскопии. Первая - ультразвуковая, после чернового обтачивания: необходима для контроля за наличием пустот в объеме штока. Вторая - магнитная, проводится перед азотацией: необходима для контроля состояния поверхностного слоя штока.

 

Заготовка: На заводе данная деталь производилась в условиях единичного производства, этому производству соответствовал способ получения заготовки - ковкой на молотах, который характеризуется  большими и неравномерными припусками, большими допусками. В связи с  этим была необходимость введения обдирочных операций, большой объем механической обработки, а также сложность  использования в качестве черновых баз наружных цилиндрических поверхностей. В связи с изменившимся типом  производства предлагаю изменить способ получения заготовки на более точный с соответствующими технико-экономическими расчетами.

 

Анализ операций:

 

Операция 015 - Токарная

 

На данной операции мех. обработки производится подготовка технологических баз для обработки наружных цилиндрических поверхностей - центровых отверстий и торца. Операция выполняется на токарно-винторезном станке 1М63 с установкой в 4х кулачковый патрон с упором в правый торец, что обеспечивает двойную опорную и установочную базу. Данная схема базирования достаточна для обеспечения точности. Перед зацентровкой применяется размерка центрового отверстия после подрезки торца, т.к. заготовка имеет неравномерные припуски. Установка в 4х кулачковый патрон трудоемкая операция т.к требуется обеспечить отсутствие биения размеченного отверстия. Предлагаю заменить данную операцию на фрезерно-центровальную. Это позволит увеличить производительность обработки и повысить точность центровых отверстий.

 

Операция 025 - Токарная

 

На данной операции обрабатывается место для крепления поводка, производится отрезка образцов и  обработка второго центрового отверстия. Операция выполняется на токарно-винторезном  станке 1М63 с установкой в 4х кулачковый патрон с упором в правый торец, что  обеспечивает двойную опорную и  установочную базу. Данная схема базирования  достаточна для обеспечения точности. Применяются резцы с напайными  пластинами твердого сплава и центровое  сверло из бысторежущей стали Р6М5 ГОСТ 14952-75; считаю, что режущий инструмент выбран правильно. Предлагаю оставить данную операцию, но изменить ее состав с учетом применения фрезерно-центровальной операции.

 

Операция 040 - Токарная

 

На данной операции производится черновое обтачивание штока перед  ультразвуковой дефектоскопией. Операция выполняется на токарно-винторезном  станке 16К20 с установкой в центрах (левый плавающий, правый вращающихся) с упором в левый торец, передача крутящего момента через хомутик. Данная схема базирования обеспечивает двойную направляющую и опорную  базу. Соблюдается принцип совмещения баз. Применяемый инструмент: Резец  правый проходной отогнутый 2102-0005 Т5К10 ГОСТ 18877-73, Резец подрезной 2102-0005 Т5К10 ГОСТ 18880-73 с напайными пластинами; считаю, что режущий инструмент выбран правильно. Предлагаю оставить данную операцию в техпроцессе со следующими изменениями:

 

В связи с уменьшением  припусков целесообразно изменить применяемый инструментальный материал на более износостойкий, например Т14К8, который используется для работы по корке при относительно равномерном  сечении среза и непрерывном  резании.

 

В связи с увеличением  объема выпуска применить для  передачи крутящего момента вместо хомутика поводковый патрон с кулачками, что сократит время на установку  и снятие заготовок.

 

Операция 055 - Радиально-сверлильная

 

На данной операции производится сверление предварительно размеченного отверстия Æ6мм на расстоянии 10мм от торца длинной части штока  для подвески штока при термообработке. Оборудование - радиально-сверлильный  станок 2М55. Шток устанавливается в  призмах, что дает двойную направляющую базу, закрепляется прихватами. Данная схема базирования достаточна для  обеспечения точности. Режущий инструмент: Сверло Р18 2301-4001 ГОСТ 2092-77. Считаю, что  данный инструмент выбран правильно. Предлагаю  оставить данную операцию в техпроцессе  со следующими изменениями: вместо разметки применить сверление по кондуктору.

 

Операция 065 – Токарная.

 

На данной операции производится зачистка поверхности штока после  термической обработки для установки  люнета, при этом заготовка устанавливается  в 3х кулачковый самоцентрирующийся патрон с поджатием центром, что  обеспечивает двойную направляющую и опорную базу. Далее на люнете с переустановкой подрезаются торцы и производится центрование левого торца Æ4 и правка правого центрового отверстия Æ2,5. Предлагаю в связи с изменившимся типом производства заменить данную операцию на фрезерно-центровальную, что позволит повысить производительность обработки и точность центровых отверстий.

 

Операция 070 - Токарная с ЧПУ.

 

На данной операции выполняется  получистовое и чистовое обтачивание  штока с переустановкой с припуском  под шлифование Æ32 и Æ36, а также  проточка канавок. Операция выполняется  на токарно-винторезном станке с  ЧПУ 16К20Т1 с установкой в центрах (левый плавающий, правый вращающийся) с упором в левый торец, передача крутящего момента через хомутик. Данная схема базирования обеспечивает двойную направляющую и опорную  базу. Соблюдается принцип совмещения баз для диаметральных размеров. Для линейных размеров точность обеспечивается за счет привязки “0” системы ЧПУ  к правому торцу заготовки. Применяемый  инструмент: