Проектирование технологического процесса изготовления вала - курсовой

Назначение. Условие работы и описание конструкции.

Рассмотренная в данном проекте деталь “Вал ХХоси” входит в состав токарно-винторезного станка мод. МК6046. Она расположена в коробке скоростей станка и предназначена для передачи крутящего момента. Вал может передавать небольшой крутящий момент, т.к. его передача к рычагу осуществляется с помощью сегментной шпонки, которая может выдержать небольшие нагрузки; так же об этом говорят диаметр вала , равный 22 мм. Работает в условии теплового режима, малых нагрузок, масляной среде.

С левой стороны вал ориентирован в корпусе посредством следующих конструктивных элементов: втулка 4 ,запрессованная в корпус 3, ориентирует вал в пространстве, а винт 7 через шайбу 5 посредством резьбового соединения фиксирует вал в осевом направлении. Рычаг 2 фиксируется торцем степени вала и втулкой 4.

С правой стороны вал через втулку 6 соединен с другим валом, (непосредственно соединенным с ручкой переключения скорости), с помощью сегментной шпонки.

2. Анализ технических требований сборки.

Анализ технических требований на сборку проводится для серийного типа производства. Технологичность конструкции делится на эксплуатационную, ремонтную и производственную.

К общей сборке коробки скоростей станка МК6046 предъявляются следующие технические требования:

1. Обеспечение легкого доступа к различным узлам коробки скоростей. Данное техническое требование должно выполнятся для облегчения визуального контроля над техническим состоянием деталей и узлов коробки скоростей, возможности проведения ремонта или замены отдельных узлов механизма и обеспечиваться наличием удобной плоскости разъема корпуса, наличием дополнительного рабочего пространства, обеспечивающего облегчение доступа к узлам.

2. Достаточный теплообмен с окружающей средой - необходим для предотвращения перегрева деталей и узлов в процессе работы. Обеспечивается увеличением внутреннего пространства коробки скоростей, наличием достаточного количества смазывающей жидкости. Контролируется качество и количество смазки.

3. Обеспечение высоких точностных показателей работы. При увеличении точностных показателей работы увеличится точность обработки изделия на данном станке. Контроль над выполнением данного технического требования состоит в контроле технических требований на этапе изготовления деталей механизма, сборки деталей в узлы, а на этапе общей сборке – контроль точностных показателей работы коробки скоростей.

4. Обеспечение высокой надежности работы узлов коробки скоростей. При высокой надежности работы уменьшается вероятность выхода из строя какого-либо из узлов механизма. Это требование повысит срок безотказной службы механизма, увеличит производительность коробки скоростей. Обеспечение надежности коробки скоростей выражается в обеспечении надежности ее узлов и деталей, которая должна обеспечиваться конструкцией самой детали.

5. Минимальное количество наименований деталей. Данное требование необходимо для максимального упрощения конструкции коробки скоростей при обеспечении заданных конструктором рабочих параметров, облегчения и уменьшения процесса сборки.

6. Максимальное использование стандартных деталей. Дает возможность упрощения процесса сборки, уменьшения объема изготовляемых деталей.

7.Минимальное количество типоразмеров крепежа. Необходимо для облегчения процесса сборки изделия, уменьшает номенклатуру используемых для сборки изделий.

8. Исключение возможности неправильной ориентации детали. При неправильной ориентации детали при сборке возникает некорректность в работе механизма, что ведет к повышенному износу деталей и узлов, уменьшению срока службы изделия, нарушению точностных характеристик работы механизма, а в конечном счете – к выходу из строя. Методом контроля данного технического требования являются методы контроля над качеством сборки деталей в узлы, а далее контроль над сборкой узлов в механизм.

9. Обеспечение удобства разборки. Необходимо для простоты проведения работ по замене, ремонту или диагностике элементов конструкции.

10. Качество обеспечивается предупреждением и своевременным выявлением брака продукции на всех этапах производственного процесса. Профилактический контроль направлен на проверку комплектующих изделий, полуфабрикатов, на проверку сборочного оборудования и оснастки, а также на систематическую проверку правильности протекания технологического процесса сборки.

При сборке вала ХХй оси предъявляются следующие технические требования:

- обеспечение необходимого усилия запрессовки втулки 4 в корпус 3;

- необходимо свободное перемещение рычага 2;

- обеспечить передачу требуемого момента на рычаг от ручки переключения скоростей;

-обеспечить правильную ориентацию при сборке рычага 2 и вала 1 посредством сегментной шпонки;

-при сборке рычага и вала сегментную шпонку необходимо наклонить, что будет способствовать упрощению процесса сборки;

- использование минимального количества применяемой оснастки для сборки узла – упрощает технологию сборки узла. Задается при разработке процесса сборки изделия;

- обеспечение удобства разборки узла. Необходимо для упрощения и ускорения замены, ремонта деталей узла;

- обеспечение качества сборки узла. Обеспечение качества сборки узла производится с помощью контроля над выполняемыми техническими требованиями.

В процессе сборки необходимо проверить:

- наличие необходимых деталей в собранных соединениях – осмотр;

- правильность положения сопрягаемых деталей и узлов – осмотр;

- зазоры в собранных сопряжениях – щуп;

- точность взаимного расположения сопряженных деталей (на радиальное и осевое биение и т.д.) - производят в контрольных приспособлениях;

- герметичность соединения в специальных приспособлениях и плотность прилегания поверхностей деталей на краску в процессе сборки;

- затяжку резьбовых соединений;

- размеры, заданные в сборочных чертежах;

- выполнение специальных требований;

- внешний вид собранных изделий (отсутствие повреждений деталей, загрязнений и других дефектов, которые могут возникнуть в процессе сборки).

3. Анализ технологичности конструкции.

Узел состоит из небольшого количества элементов: 9 деталей и сборочных единиц. Особенностью конструкции является возможность сборки изделия в целом из предварительно собранных сборочных узлов, что обеспечивает лёгкость сборки и разборки, повышает ремонтопригодность. Сборка осуществляется вручную. Для сборки не требуется применение специального инструмента. В сборке используются унифицированные стандартные детали, что понижает стоимость узла и увеличивает технологичность. Сборочные базы совмещены с установочными и измерительными. На торцах сопрягаемых поверхностей предусмотрены заходные фаски, что облегчает процесс сборки. Узел является ремонтопригодным, так как легко подвергается разборке и последующей сборке. В условиях заданного типа производства изделие отвечает основным требованиям технологичности.

Раздел Б. Проектирование технологического процесса изготовления детали.

1. Назначение детали в узле, анализ технических требований, выявление технологических задач возникающих при изготовлении.

Деталь «Вал ХХй оси» представляет собой деталь типа тела вращения , входит в состав механизма переключения коробки скоростей токарного станка МК6046 и предназначена для переключения частоты вращения шпинделя.

Данная деталь предназначена для:

- передачи крутящего момента от рукоятки переключения диапазонов вращения на копир, который управляет рычагами переключения блоков зубчатых колёс.

2. Анализ формы детали.

Материал детали: Сталь 45 ГОСТ1050-74

Максимальные габаритные размеры детали: ǿ22 мм, L=4260.76 мм

Масса 1.34 кг

Деталь представляет собой ступенчатый вал и имеет следующие конструктивные особенности:

Слева вала участок ǿ18f7 на длину 32 мм с Ra 1.25(Принимаемый за базу Д). Внутри этого участка нарезана метрическая резьба М87Н на длину 22 мм с предварительным сверлением отверстия на глубину 24 мм, также имеется центровое отверстие ǿ10 мм х 60˚ с Ra2.5

На левом торце имеется лыска шириной мм на глубину 3 мм (вид В)

и фаска 1х30˚.

Далее на расстоянии 32 мм от левого торца имеется канавка ǿ мм и шириной мм с Ra2.5 и радиусами скругления R0.4 (Вид Ж) . Она имеет жесткое требования радиального биения, равного 0.04 диаметра мм, относительно базы Д.

Торцы внутри канавки допускается изготовлять с наклоном в интервале 0˚5˚.

Следующий участок вала ǿ мм с Ra1.25 имеет паз под сегментную шпонку на расстоянии 18 мм (сечение А-А).Сегментная шпонка не может передавать большие крутящие моменты, следовательно, вал не несет на себе больших силовых нагрузок. Данный участок вала имеет ограничение на радиальное биение в размере 0.03 , относительно базы Г, представленной осью детали.

Далее имеется канавка ǿ17.5 мм и шириной 3 мм.

Далее участок вала ǿ22 мм на длину 50 мм, участок ǿ мм на длину 218 мм,

Затем ǿ22х50мм,

Канавка ǿ17.5 мм и шириной 3 мм переходит в участок вала ǿ мм на длину 27 мм и с Ra1.25, на котором располагается второй паз под сегментную шпонку(сечение Б-Б).

ǿ имеет ограничение на радиальное биение в размере 0.03 , относительно базы Г.

3. Анализ технологичности детали.

Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых резанием, зависит от: технологичности формы детали; рационального выбора заготовки, в том числе ее материала; наличия удобных и надежных баз для установки заготовок.

Проведем анализ технологичности данной детали с точки зрения заготовительного производства, механической обработки и контроля.

При выборе заготовки для заданной детали назначают, прежде всего, метод ее получения. Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости, а так же снижение количества срезанного впоследствии материала. Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска.

Несложная, но имеющая перепады диаметров конструкция вала позволяет использовать в качестве заготовки горячекатаный прокат, применение других способов получения заготовки экономически нецелесообразно, так как дорого.

Оценим технологичность детали с точки зрения механической обработки. Прежде всего, оценим удобство базирования детали.

Деталь нежесткая, так как имеет большую длину 426 мм и относительно малый диаметр 22 мм, в результате чего возникают проблемы базирования и закрепления, требуются дополнительные элементы закрепления для исключения деформации детали в процессе обработки под действием сил резания.(например люнет).

Теперь оценим удобство механической обработки отдельных поверхностей. Все поверхности обрабатываются за один или несколько проходов стандартным или специальным инструментом. В процессе механической обработки используется точение, фрезерование, шлифование.

Наружные цилиндрические поверхности и торцы, фаски 1х30˚ протачиваются на станке с ЧПУ прямыми проходными, подрезными упорными резцами, а затем шлифуются..

Фрезерование выступа шириной 10b12х3 осуществляется концевой фрезой, 2 паза под сегментную шпонку осуществляется концевой пазовой фрезой на вертикально-фрезерном станке.

Сверление и нарезание резьбы M87H выполняется спиральным сверлом и метчиком соответственно на токарном станке .

Канавки вид Ж и вид Е выполняются стандартными канавочными резцами на токарном станке.

В общих чертах, с точки зрения механической обработки деталь можно назвать технологичной, особенно для токарной обработки и шлифовании, а вот при фрезеровании появляется необходимость в специальных приспособлениях, что увеличивает себестоимость.

Следует оценить технологичность детали с точки зрения контроля. Контролировать данную деталь можно стандартными способами, так как вал не имеет особо трудных контролируемых поверхностей, которые требуют специальных приборов и приспособлений. Кроме контроля отклонения от симметричности шпоночного паза и резьбы М87Н.

При изготовлении детали в большинстве случаев не требуется специальных методов получения заготовки, специальной оснастки для механической обработки, специальных методов контроля, но в ряде случаев они требуются, поэтому деталь нельзя назвать полностью технологичной