Изготовление детали Шпиндель

ЗАПИСКА.doc

Технологическая часть
Назначение детали в узле
Шпиндель – вал металлорежущего станка передающего вращение закреплен-ному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке. Шпиндель является одной из наиболее ответственных деталей станка. От него во многом зависит точность обработки. Поэтому к шпинделю предъявляется ряд повышенных требований. Конструкцию шпинделя определяют: а) требуемая жесткость расстояние между опорами наличие отверстия; б) конструкция приводных деталей и их расположение на шпинделе; в) тип подшипников и посадочные места под них; г) метод крепления патрона для детали или инструмента.
Шпиндели современных станков имеют довольно сложную форму. К ним предъявляются высокие требования по точности изготовления4 часто до половины всех проверок на точность проводимых при изготовлении станка приходится на шпиндельный узел. Технические условия на изготовление шпинделей устанавливаются ГОСТом для станков данного класса.
Весьма важным является выбор материала шпинделя. Сталь 40Х применяют при повышенных требованиях (шпиндели быстроходных станков).
Шпиндели рассчитываются на жесткость и лишь для тяжелых нагруженных шпинделей производят проверочный расчет на прочность. Основным видом деформации шпинделя влияющим на точность работы станка является изгиб.
Опоры шпинделей в зависимости от их типа обеспечивают различные условия для поворота шпинделя при его изгибе. Поэтому при расчете на жесткость шпиндель рассматривается как балка на двух опорах причем тип опоры выбирают в зависимости от типа подшипника. [5]
Определение годового объёма выпуска и типа производства
В случае если годовой объем выпуска деталей не указан в задании на курсовой проект (в моем случае) то он может быть определен по формуле:
где: m – количество одноименных деталей в машине (1 шт);
M – годовой объем выпуска машин (150000 шт) ;
γ – 5 10 количество запасных частей в процентах;
– 2 6 процент брака и технологических потерь включая детали используемые для настройки станка в процентах.
Тип производства определяется по годовому объему выпуска и массе детали по табл. 1
Вес детали 045 кг следовательно при годовом объёме выпуска больше 210000 деталей тип производства будет являться массовым.
Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объёмом выпуска изделий непрерывно изготовляемых в течение продолжительного периода времени. При массовом производстве технологические процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей малую трудоёмкость а следовательно и более низкую чем при серийном производстве себестоимость изделий.
При массовом производстве возможно более широко применять механизацию и автоматизацию производственных процессов быстродействующие специальные приспособления режущий и мерительный инструмент.
Анализ технологичности конструкции детали
Деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного выбора варианта технологического процесса и его оснащения механизации и автоматизации применения оптимальных режимов обработки.
При оценке технологичности учитываются следующие характеристики:
– Конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом. Вал-шестерня состоит из простых геометрических фигур – цилиндров. Сложных фасонных поверхностей или поверхностей получение которых не представляется возможным при современных методах обработки нет. Все элементы (канавки скругления фаски) стандартизованы.
– Физико-химические свойства и механические свойства материала жёсткость детали её форма и размер должны соответствовать требованиям технологии изготовления. Свойства материала (Сталь 40Х) и геометрические параметры позволяют обрабатывать деталь без на имеющемся оборудовании с применением стандартных инструментов.
– Рациональность выбора заготовки. В крупносерийном и массовом производстве выгодно применять заготовки приближенные по размерам и форме к размерам и форме детали. Полученные штамповкой заготовки удовлетворяют этому условию.
– Технологичность отдельных элементов. Все элементы детали (фаски скругления канавки) выполняются с применением стандартного инструмента и не требуют изготовления специального.
– Точность и шероховатость поверхностей;
– Обрабатываемость материала резанием;
Технологичность детали характеризуется коэффициентом использования материала:
где Q1 – масса детали (045 кг);
Q2 – масса заготовки (057).
Т.к. то можно сделать вывод что материал расходуется рационально (малое количество металла уходит в стружку).
Выбор и обоснование способа получения заготовки
Рассматривая наиболее распространённые варианты получения заготовки я пришла к выводу что для моего задания наиболее подходит заготовка полученная из штамповкой в закрытом штампе на кривошипном горячештамповочном прессе Так изготовление заготовки будет занимать минимальное время и трудоемкость.
Выбор технологических баз.
Технологической называют базу используемую для определения положения заготовки или изделия при его изготовлении или сборке.
Выбор технологических баз является одной из сложных задач проектирования технологического процесса. От правильного выбора технологических баз в значительной мере зависят:
Точность получения заданных размеров;
Правильность взаимного расположения поверхностей;
Степень сложности технологической оснастки режущего и измерительного инструментов.
Операция 005 Токарная:
Технологическая база – необработанная поверхность 155 мм и 12 мм формовочный уклон.
Операция 010 Токарная (черновая):
Технологическая база – обработанная поверхность 31 мм центровочное отверстие 25 коническая поверхность – обратный центр.
Операция 015 Токарная (чистовая):
Технологическая база – обработанная поверхность 30 мм центровочное отверстие 25 коническая поверхность – обратный центр.
Операция 020 Токарная (чистовая):
Технологическая база - центровочное отверстие 25 коническая поверхность – обратный центр.
Операция 030 Сверление:
Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм центровочное отверстие 25.
Операция 035 Резьбонакатная:
Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм и 12 мм.
Операция 040 Фрезерная:
Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм.
Операция 045 Фрезерная:
Технологическая база - обработанная поверхность 30 мм центровочное отверстие 25.
Операция 050 Круглошлифовальная:
Технологическая база -
Операция 055 Отрезная:
Операция 060 Резьбонакатная:
Разработка маршрута обработки заготовки.
Операция 000 Заготовительная:
Заготовку получаем штамповкой.
Подрезать торцы 85 мм и 12 мм сверлить центровочное отверстие 25 мм.
установ - точить поверхность 85 мм на 20 мм 12 мм на 47 мм 23 мм на 80 мм 15 мм на 19 мм обработать коническую поверхность под на 4 мм.
установ - точить поверхности 12мм на длину 15 мм 15мм на длину 44мм 17 мм на 69 мм 20 мм на 83 мм 30 мм на 118 мм 95 мм на 83 мм
установ - точить поверхность 85 мм на 20 мм 12 мм на 47 мм 23 мм на 80 мм 15 мм на 19 мм. Снятие фасок по 12 мм 23 мм.
установ - точить поверхности 12мм на длину 15 мм 15мм на длину 44мм 17 мм на 69 мм 20 мм на 83 мм 30 мм на 118 мм 95 мм на 83 мм. Снятие фасок по 15мм 17 мм 20 мм 30 мм.
Точение канавок на 85 12 мм 17 мм 20 мм.
Операция 025 Термообработка:
Закалка ТВЧ на длине 80 мм.
Сверлить отверстие 25мм.
Нарезание резьбы М30х2 на длине 35 мм М12 на длине 11 мм.
Операция 040 Фрезерование:
Фрезеровать шпоночный паз 5мм на длину 22 мм 8мм на длину 35 мм.
Операция 045 Фрезерование:
Фрезерование винтовой поверхности 23мм.
Операция 050 Шлифование:
Шлифование поверхности 85h11 мм на длине 16мм 12d9 мм на длине 27мм 20k6 мм на длине 14 мм 17h7 мм на длине 23мм 15h6 мм на длине 12мм.
Отрезание фальш-центра снятие фаски по 12мм 16х45.
Нарезание резьбы М12 на длине 11 мм.
Определить значение припусков на механическую обработку 20к6
Технологический переход при обработке
Элементы припуска мкм
Исходные данные заготовки
Погрешность установки
Минимальный припуск на черновую обработку
Максимальный припуск на черновую обработку
Величина остаточного суммарного расположения
Величина погрешности при чистовой обработке
Припуск на чистовую обработку
Припуск на шлифование
Промежуточные расчётные размеры по обрабатываемым поверхностям
для чистовой токарной обработки
для черновой токарной обработки
для заготовки детали
Минимальные промежуточные размеры
Максимальные промежуточные размеры
Расчет режимов резанья
Операция 005 Токарная (черновая)
Т=60 мин – Стойкость инструмента
Силовые параметры [2.c271]
обмин примем обмин тогда:
Выбираем токарно - винторезный станок 16К20
Центровочное отверстие ø25 мм
- эмпирические коэффициенты с. 278 таб.28 [2]
Т=15 мин – Стойкость инструмента [2.с279]
- к-т характеризующий группу стали по обрабатываемости
- показатель степени с. 261 таб.1 [2]
- к-т учитывающий качество материала инструмента с. 263 таб.6 [2]
- к-т учит-ий глубину обрабатываемого отверстия с.280 таб.31 [2]
Частота вращения обрабатываемой детали
кВт -мощность резания
Выбираем токарно - винторезый станок 16К20
Операция 010 Токарная (черновая)
Точение ø85 мм ø12 мм ø23 мм ø15 мм (1 установ)
ø12 мм ø15 мм ø17 мм ø20 мм ø30 мм ø95 мм (2 установ).
Т=50 мин – Стойкость инструмента
Выбираем токарно - винторезный станок 16К20 [2.c16]
Операция 015 Токарная (чистовая)
Точение ø85 мм ø12 мм ø23 мм ø15 мм снятие фасок 1545° по ø12 мм ø23 мм (1 установ)
Точение ø12 мм ø15 мм ø17 мм ø20 мм ø30 мм ø95 мм снятие фасок 1545° по ø15 мм ø17 мм ø20 мм ø30 мм (2 установ).
Т=30 мин – Стойкость инструмента
Выбираем станок 16К20 [2.c16]
Операция 020 Токарная (чистовая)
Точение канавок на ø85 мм ø12 мм ø17 мм ø20 мм
Операция 030 Сверлильная
Сверление отверстия ø32 мм.
Т=15 мин – Стойкость инструмента [2.c279 таб. 30]
Силовые параметры [2.c277]
Выбираем станок 2Н135 [2.c20]
Операция 035 Резьбонакатная
Накатывание резьбы М30х2
s-радиальная подача [2.c235 таб.152]
n-число оборотов заготовки за время профилирования резьбы [2.c236 таб.153]
V- скорость накатывания [2.c235]
- сила накатывания метрической резьбы (радиальная сила) Н [2.c235]
-предел текучести металла в момент накатывания МПа;
- наружный диаметр ролика мм;
-модуль продольной упругости металла МПа;
-внутренний диаметр накатываемой резьбы мм;
- ширина впадины резьбы мм;
-диаметр заготовки мм;
-угол профиля резьбы;
-число накатываемых ниток резьбы.
-тангенциальная сила создающая момент вращения заготовки вокруг оси Н.
Выбираем резьбонакатной станок РП10К [4]
Операция 040 Фрезерная
Фрезерование шпоночного паза на ø30 мм
-глубина фрезерования
- подача [2.c286 таб.38]
- скорость резания ммин
Т=60 мин – стойкость инструмента [2.c290 таб.40]
- сила резания Н [2.c282]
- крутящий момент Нм
- мощность резанья кВт
- частота вращения фрезы
Фрезерование шпоночного паза на ø17 мм
Выбираем вертикально - фрезерный станок 6Т104 [2.c16]
Операция 045 Фрезерная
Фрезерование винтовой поверхности
Операция 050 Круглошлифовальная
- скорость круга [2.c301 таб.55]
- скорость заготовки [2.c301 таб.55]
- эффективная мощность [2.c300]
Инструмент – шлифовальный круг ПП [2.c252 таб.169] на керамической связке (D=200 мм В=20 м)
Выбираем круглошлифовальный 3М150 [2.c31 таб.18]
Операция 055 Отрезная
Отрезка фальш – центра ø12 мм
Снятие фаски 1545° по ø12 мм
Операция 060 Резьбонакатная
Накатывание резьбы М12-8g
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1985. 656 с. ил.
1 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1985. 656 с. ил.
Краткий справочник металлиста. Под общ. ред. П.Н. Орлова. Е.А. Скороходова.-3-е изд. перераб. И доп.- М.:Машиностроение 1987.-960с.:ил.
Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для втузов Н.С. Колев Л.В. Красниченко Н.С. Никулин и др.-2-е изд. перераб. И доп.-М.: Машиностроение 1980.-500 с. ил.

ШПИНДЕЛЬ.cdw

Допуск радиального биения поверхностей И
относительно их общей оси 0
Неуказанные прдельные отклонения размеров: Н14
При изготовлении винтовой поверхности Л использовать
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

060 РЕЗЬБОНАКАТНАЯ.cdw

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Операция 060 Резьбонакатная
Станок резьбонакатной РП10К

ЗАГОТОВКА.cdw

Штамповочные уклоны - не более 7
Неуказанные радиусы R=4 мм
Смещение по плоскости разъема штампа 0
Коробление не более 0
Остаток от облоя по периметру среза не более 0
Зачистка местных дефектов на глубину не более
% припуска на механическую обработку
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

ЭСКИЗ 060.cdw

ЭСКИЗ 015.cdw

ЭСКИЗ 005.cdw

ЭСКИЗ 050.cdw

ЭСКИЗ 035.cdw

ЭСКИЗ 040.cdw

ЭСКИЗ 020.cdw

ЭСКИЗ 055.cdw

ЭСКИЗ 030.cdw

ЭСКИЗ 045.cdw

ЭСКИЗ 010.cdw

050 ШЛИФОВАНИЕ.cdw

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Операция 050 Шлифование
Станок круглошлифовальный 3М150
Биение центров станка не более 0

040 ФРЕЗЕРНАЯ.cdw

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Операция 040 Фрезерная
Станок вертикально - фрезерный 6Т104