Смекни!
smekni.com

Технологический процесс изготовления шпинделя токарного станка (стр. 1 из 22)

Министерство образования Российской Федерации

Тольяттинский Государственный Университет

Факультет Машиностроительный

Кафедра «Технология машиностроения»

Дипломный проект

На тему:

Технологический процесс изготовления Шпинделя токарного станка

Тольятти 200 г.


ВВЕДЕНИЕ

Научно-технический прогресс в машиностроение в значительной степени определяет развитие и совершенствование всех остальных отраслей. Важнейшими условиями ускорения научно-технического процесса являются рост производительности труда, повышение конкурентоспособности и улучшению качества.

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы деталей и машины в целом - все это направлено на решение главных задач: повышения эффективности производства, конкурентоспособности и качества продукции.

Целью дипломного проекта является: разработка технологического процесса обработки детали “Шпиндель” в условиях среднесерийного производства.


1.АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Анализ служебного назначения детали

Деталь – шпиндель входит в состав шпиндельного узла токарного станка Афток 10Д.

Основное служебное назначение шпинделя токарного станка Афток 10Д – сообщать обрабатываемой заготовке вращательное движение с определенной угловой скоростью или крутящим моментом.

На рисунке 1.1 представлен фрагмент шпиндельного узла токарного станка. На шпиндель 1 напрессованы подшипники качения 2, которые в свою очередь, запрессованы в переднюю бабку 3. Натяг подшипников осуществляется стопорными гайками 4 и 5. С помощью шпонки 6 и стопорной гайки 7 на конце шпинделя 1 устанавливается шкив 8.

В процессе работы со шкива 8 на шпиндель 1 ,через шпонку 6, передается вращательное движение, которое получает заготовка, закрепляемая в патроне. Патрон устанавливается на шпиндель спереди, базируясь по наружному конусу.

Шпиндельный узел токарного станка Афток 10Д

Рис. 1.1.

Шпиндель изготовляется из легированной конструкционной стали 12ХН3А ГОСТ 4543-71. Область применения стали 12ХН3А: сильно нагружаемые детали с высокой поверхностной твердостью, износоустойчивостью и вязкой сердцевиной, работающие при больших скоростях и ударных нагрузках – шпиндели, валы в подшипниках качения, шестерни сложной конфигурации и т.д.

Химический состав и механические свойства стали 12ХН3А представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.
Химический состав и механические свойства стали12ХН3А
Марка стали

Химический состав, %

Механические свойства

12ХН3А C Mn Cr Ni Si S P sВ sТ d j НВ НRCэ
0.09… 0,16 0,3… 0,6 0,6… 0,9 2,75… 3,15 0,17… 0,37 <0,035 <0,035 ³85 ³70 10 50 260 58… 62

На рисунках 1.2. и 1.3. представлена схема кодировки поверхностей и размеров детали, а в табл. 1.2. – классификация поверхностей по служебному назначению. Обоснование технических требований к поверхностям шпинделя,

исходя из его служебного назначения сведено в таблицу 1.3.

Таблица 1.2

Классификация поверхностей по служебному назначению

Вид поверхности № поверхности
1 Исполнительные 17,18
2 Основные конструкторские базы 3,4,11,14
3 Вспомогательные конструкторские базы 2,3,4,6,8,9,10,11,13,14,17,18,21… 33
4 Свободные поверхности 6,7,12,15,16,19,20,34,35

Таблица 1.3.

Обоснование технических требований к поверхностям шпинделя, исходя из их служебного назначения

Поверхность Техническое Требование Причина Назначения
Плоскость крепления патрона

Ra 0,63, Ñ 0,005

Ý 0,003
Плотное прилегание патрона Обеспечение минимального биения патрона относительно оси шпинделя
Наружный конус шпинделя Ra 0,63, Ð0,003 Ý 0,005 Плотная посадка патрона Обеспечение минимального биения патрона относительно оси шпинделя
Опорные шейки шпинделя Ra 0,08,Ó0,002 Ø 0,003 Обеспечение стабильности оси шпинделя
Опорные торцы под подшипники Ra 0,63, Ý 0,002 Ý 0,006 Сохранение неизменности положения шпинделя в осевом направлении
Опорная шейка и торец под шкив Ra 0,63, 1,25 Ý 0,025 Обеспечение минимального биения шкива относительно оси шпинделя
Поверхность Техническое Требование Причина Назначения
Шпоночный паз Ra 2,5 Ù0,035 Õ0,02 Равномерное распределение нагрузки на шпоночный паз
Внутренний конус Ra 0,63, Ý 0,005 Точность положения детали или режущего инструмента относительно оси шпинделя
Резьбовые отверстия на фланце Ra 1,25 Ú0,15 Точность крепления патрона

1.2 Анализ технологичности детали

К не технологичности детали – шпиндель можно отнести следующие элементы:

- достаточно большая длина детали L/D > 8, что снижает жесткость и повышает возможность коробления шпинделя во время механической и термической обработки;

- глубокое отверстие, требует при изготовлении шпинделя применение специального инструмента;

- закрытые шпоночный паз и пазы под стопорные многолапчатые шайбы;

- наличие точных конусных поверхностей;

- близко расположенные резьбовые отверстия на фланце шпинделя;

- наличие маслоотводных канавок требует применение специального инструмента – фасонного резца;

В целом конструкцию можно считать технологичной и доступной для обработки.


Кодировка поверхностей детали

Рис. 1.2.


Кодировка размеров детали

Рис. 1.3.


1.3 Определение типа производства и стратегия разработки

технологического процесса

Выбор типа производства проводим исходя из массы детали и ее годового объема выпуска по [2, с.24, табл.3.1].

Масса детали 16,8 кг, годовой объем выпуска – 10 тысяч штук, следовательно, тип производства – среднесерийный.

На основании выбранного типа производства разрабатываем стратегию технологического процесса и сводим ее в табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Стратегия ТП для изготовления детали в условиях среднесерийного производства.

Показатель ТП Характеристика для серийного производства
1. Форма организации ТП Переменно-поточная
2. Повторяемость выпуска Периодически повторяется, партиями
3. Вид ТП Единичный
4. Заготовка Поковка
5. Вид припуска Расчетный (частично табличный)
6. Оборудование Универсальное, специальное, станки с ЧПУ
7. Загрузка оборудования Периодическая смена различных деталей
8. Коэффициент закрепления операции (Кз.о.)
; Кз.о.=10-20
9. Расстановка оборудования По ходу ТП
10. Оснастка УСПО, частично специальная
11. Подробность разработки документации Маршрутные, операционные карты и карты эскизов

1.4 Анализ базового технологического процесса

Данная деталь – шпиндель по базовому ТП изготовляется в единичном производстве. Используемое оборудование и оснастка – универсальное. Заготовка на обработку поступает в виде проката, это увеличивает время обработки и отхода металла в стружку.

Базовый технологический процесс приведен в табл. 1.5.

Таблица 1.5.

Содержание базового технологического процесса

№ опер. Наименование операции Содержание операции
000 Заготовительная (прокат)
Отрезать заготовку
010

Токарная

Подрезка и зацентровка торцов, предварительное обтачивание всех ступеней, подрезка фланца
020 Токарная Обтачивание шеек под люнеты
030

Токарная

Сверление центрального отверстия насквозь с переустановкой заготовки
040 Токарная Подрезка торцов, окончательное растачивание конусов с обеих сторон
050 Токарная Обтачивание всех ступеней под шлифование, прорезка канавок при установке на центровые пробки
060 Фрезерная Фрезерование шпоночного паза и пазов под стопорные многолапчатые шайбы
070 Термическая (цементация)
080

Токарная

Обточка ступеней под резьбу и нарезать резьбу
090 Сверлильная Сверление фланцевых отверстий и нарезание в них резьбы
100 Термическая (закалка, отпуск)
110

Шлифовальная

Шлифование внутренних конусов под центровые пробки
120 Шлифовальная Шлифование цилиндрических ступеней предварительно
130 Шлифовальная Шлифование наружного конуса предварительно
140 Термическая (стабилизирующий отпуск)
150 Шлифовальная Получистовое шлифование переднего Морзе и заднего конуса
160 Шлифовальная Получистовое шлифование шеек и торцов под подшипники, шлифование остальных ступеней окончательно
170

Шлифовальная

Чистовое шлифование шеек и торцов под подшипники
180 Шлифовальная Шлифование конуса под патрон окончательно
190 Шлифовальная Шлифование внутреннего конуса Морзе окончательно
200 Токарная Полирование шеек под подшипники
210

Контрольная


Проведя анализ базового технологического процесса, был выявлен ряд недостатков (табл. 1.6.), пути и способы, устранения которых рассмотрены в данном дипломном проекте при проектировании технологического процесса обработки детали «Шпиндель» при переходе на среднесерийное производство.