Разработка маршрута техпроцесса изготовления ступенчатого вала (последовательность обработки)

Заготовка для вала может быть получена литьем в оболочковые или корковые формы, штамповкой в закрытых штампах, на ротационно-ковочных машинах, поперечно-винтовой прокаткой, и, наконец, из круглого проката.

Анализ условий работы вала, габариты и вес его, наличие оборудования и профиль заготовительных цехов завода, объем выпуска ориентируют на выбор штампованной заготовки в закрытых штампах с последующей предварительной термообработкой для уменьшения коробления и деформаций при последующей механической обработке и закалке.

Для обеспечения соосности поверхностей вращения, перпендикулярности к ним торцевых поверхностей и осуществления балансировки массы необходимо выполнить обработку всех этих поверхностей за одну установку – обработка в центрах. Это позволит в дальнейшем применить принципы единства баз, совмещения баз и кратчайшего пути при получении размеров.

Используя правило выбора черновой базы, базируем деталь по диаметрам для получения центровых отверстий. Однако чтобы их обработать надо, видимо, сначала подрезать торцы у вала. Благодаря этому, во-первых, получить базу для выдерживания линейных размеров детали при обработке а, во-вторых, создать благоприятные условия для сверления центровых отверстий по сырому чистому металлу, что позволит снизить износ центровочных сверл, уменьшить их увод, и, следовательно, повысить точность центровых отверстий.

Итак, применяя принципы концентрации операций, технологической предпочтительности и обработки нескольких поверхностей в одну установку, получаем структуру первой (подготовительной) операции технологического процесса механической обработки:

Фрезерно-центровальная:

1. установить и снять деталь

2. фрезеровать торцы детали одновременно, выдержав размер 300_-0,2

3. центровать оба торца одновременно

4. контроль

Получив чистовую базу, переходим к проектированию следующих основных операций. Используем в первую очередь принцип расчленения технологического процесса на стадии обработки (черновую, чистовую, отделочную). Но т.к. необходимо использование принципа обработки нескольких поверхностей в одну установку и кратчайших путей, то проектируем на две операции черновую обточку ступеней контура вала с точностью по 14 квалитету и шероховатостью R_a 80. Здесь и далее в качестве комплекта технологических баз используются центровые углубления и торец вала.

Тогда: Токарная (черновая):

1. установить и снять деталь

2. проточить наружные поверхности вала начерно

3. контроль.

Следует заметить, что при разработке структуры операции или инструментальных наладок требуется использовать технологический принцип получения размеров.

Далее, учитывая принцип расчленения на стадии обработки и правила размещения термических операций в структуре технологического процесса, обрабатываются начисто все поверхности, для которых последующая термообработка не вызовет снижения точности и шероховатости поверхностей и их взаимного расположения ниже заданных величин.

Таких поверхностей в нашем случае несколько, причем для обработки они требуют применения совершенно различных технологических методов: поверхности вращения должны обрабатываться токарным способом, ибо другие методы обработки поверхностей вращения экономически менее выгодны, шлицы – фрезерованием, резьба – резьбонарезанием. Поэтому встает вопрос об очередности их выполнения.

Так, в нашем случае ранее других следует, исходя из принципа технологической предпочтительности, выполнить токарную чистовую обработку по следующим соображениям:

1) отсутствие шлицев создает условия для устойчивого точения без вибраций и ударов, что способствует получению более высокой точности токарной обработки, улучшению шероховатости обработки, уменьшению износа режущего инструмента, а также приспособлений и оборудования, сокращению числа наладок и подналадок технологической системы СПИД;

2) более высокое качество и точность обработанных цилиндрических поверхностей (и торцевых) позволяет повысить точность и качество обработки резьбы и шлицев, обработанных во вторую очередь.

Поэтому: Токарная (чистовая):

1. установить и снять детали (в центрах)

2. проточить наружные поверхности по копиру

3. подрезать торцевые поверхности начисто, выдержав размеры…

4. контроль.

Здесь подрезаются начисто только те торцевые поверхности, для обеспечения точности которых оказалось недостаточным уточнение принятой на предшествующей операции технологической системы СПИД.

Теперь следует выявить «предпочтение» для двух оставшихся промежуточных операций – для обработки резьбы и шлицев. Причем, шлицы в дальнейшем должны будут пройти термообработку и чистовое шлифование. Поэтому сейчас они будут обрабатываться предварительно, а резьба – окончательно, начисто.

Поэтому во избежание повреждения готовой резьбы при последующем шлиценарезании, желательно, в первую очередь, получить шлицы. Поскольку для них указанные повреждения не опасны, т.к. после закалки они будут обрабатываться еще начисто.

Технологический способ предварительной обработки шлицев – шлицефрезерование методом единичного деления, т.к. профиль шлицев не допускает применения более точного и более производительного метода обкатки.

Итак: Шлицефрезерная:

1. установить и снять деталь (в центрах),

2. нарезать шлицы (с припуском под шлифование),

3. контроль.

Далее, при необходимости нарезания резьбы после термообработки следует и обточку поверхности под резьбу производить непосредственно перед резьбонарезанием от одних и тех же (может быть исправленных) баз. Во всяком случае, нарезание резьбы должно следовать непосредственно за проточкой поверхности под нее и выполняться от одних и тех же баз (без промежуточного их деформирования или восстановления).

Существует несколько различных методов нарезания резьбы, и выбрать один из них, видимо, можно будет только на основе решения операционных размерных цепей в сочетании с экономическими требованиями. В нашем случае наличие зарезьбовых канавок для выхода резца, необходимость нарезания резьбы с двух концов детали, простота настройки и подналадки системы и др., склоняют нас к выбору нарезания резьбы резцом на специализированных станках.

Резьбонарезная:

1. установить и снять деталь (в центрах),

2. нарезать резьбу на концах вала,

3. контроль.

Во избежание сильных короблений при термообработке и нарушения баз, предусматриваем поверхностную закалку шлицев и шеек вала с нагревом ТВЧ. Это существенно снижает трудоемкость термообработки не в ущерб качеству ее, повышает производительность и культуру труда и позволяет избежать последующей операции – исправления баз.

Итак: Термообработка:

1. закалка с местным нагреванием ТВЧ до 40…45 HRC_э,

2. отпуск,

3. контроль.

В завершении использования принципа расчленения на стадии обработки проектируем окончательные чистовые операции шлифования закаленных поверхностей. Причем, согласно принципу технологической предпочтительности надо сначала выполнить чистовое шлифование цилиндрических поверхностей шеек, а затем шлифовать шлицы по методу единичного деления.

Итак, используя принцип концентрации операций, получим:

Шлифовальная:

1. установить и снять деталь (в центрах),

2. шлифовать поверхность (Æ40k6),

3. (Æ40h6),

4. (Æ32h6),

5. (Æ30h6),

6. контроль.

Шлицешлифовальная:

1. установить и снять деталь (в центрах),

2. шлифовать шлицы,

3. контроль.

Контрольная.

Аналогичным образом разрабатываются маршруты обработки и на остальные разновидности деталей класса валов.

Причем, имеются типовые технологические процессы обработки валов для различных типов производства, что значительно облегчает разработку технологических процессов изготовления валов для конкретных условий производства.