Разработка технологического процесса изготовления шпинделя

Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали - шпинделя металлорежущего станка. Выбор, экономическое обоснование метода получения заготовки, расчет режимов резания. Разработка конструкции специального режущего инструмента.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Цель курсового проектирования по технологии машиностроения - научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится их автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

В соответствии с этим решаются следующие задачи:

Расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и применение их для проектирования прогрессивных технологических процессов изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения.

В курсовом проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

Различные материалы обрабатывают для получения нужных предметов. Придание материалу необходимых размеров, формы, свойств достигается многими видами обработки.

Обработка металлов режущими инструментами на станках в современном машиностроительном производстве занимает одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий. Работа таких инструментов основана на использовании режущего клина. Клин, состоящий из двух поверхностей, сходящихся в острую кромку, может перемещаться относительно обрабатываемого куска металла-заготовки так, что одна поверхность клина будет давить на заготовку, а кромка разделять заготовку на две части, меньшая из которых будет деформироваться, превращаясь в стружку. Такой процесс называется резанием. Взаимное перемещение режущего клина и заготовки осуществляется в металлорежущем станке, где инструмент или заготовка может устанавливаться в дополнительные устройства, приспособления. Получение новых поверхностей путём деформирования поверхностных слоёв материала с образованием стружки называется обработка резанием.

При обработке металлов резанием в среднем 20% его превращается в стружку, поэтому опережающее развитие получают процессы изготовления деталей с малыми отходами (точное литьё, обработка давлением). Однако обработка металла резанием инструментами особенно при изготовлении высококачественных деталей является одним из главных средств в машиностроении.

Предусмотрено дальнейшее расширение производства металлообрабатывающего инструмента, особенно с применением природных и синтетических алмазов и других сверхтвёрдых сплавов и материалов, а так же режущего и вспомогательного инструмента к станкам с ЧПУ и к автоматическим линиям. Наша промышленность выпускает все виды лезвийного, абразивного и алмазного инструмента для всех отраслей народного хозяйства.

В современных методах механической обработки металлов заметны следующие тенденции:

1 обработка заготовок с малыми припусками, что приводит к экономии металлов и увеличении доли отделочных операций;

2 широкое применение методов упрочняющей обработки без снятия стружки путем накатывания роликами и шариками обдувки дробью, дорнирования, чеканки и т.п.;

3 применение многоинструментальной обработки взамен одноинструментальной и многолезвийного режущего инструмента вместо однолезвийного;

4 возрастания скоростей резания и подач;

5 увеличение части работ, выполняемых на автоматических и полуавтоматических станках, роботизированных комплексов с применением систем программного управления;

6 широкое проведение модернизации металлорежущего оборудования;

7 использование быстродействующих и многоместных приспособлений для закрепления заготовок и механизмов при автоматизации универсальных металлорежущих станков;

8 изготовление деталей из специальных и жаростойких сплавов, обрабатываемость которых значительно хуже, чем обычных металлов;

9 участие технологов в разработке конструкции машин для обеспечения их высокой технологичности.

Более рационально получать сразу готовую деталь, минуя стадию заготовки. Это достигается применением точных методов литья и обработки давлением, порошковой металлургией. Эти процессы более прогрессивны, и они будут все шире внедряться в технику.

1. Технологический раздел

1.1 Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали

Шпиндель металлорежущего станка - одна из наиболее ответственных деталей. Качество изготовляемых деталей в значительной степени зависят от качества шпинделя и его опорных шеек, жёсткости шпинделя и стабильности его положения в опорах.

Основное назначение шпинделя станка - сообщать обрабатываемой заготовке или режущему инструменту вращательное движение с определёнными угловой скоростью и крутящим моментом. В современных станках они очень высокие, поэтому к качеству изготовления как самого шпинделя, так и шпиндельного узла с его опорами в целом предъявляются высокие требования.

Допуски овальности и конусообразности для станков нормальной точности не должны превышать 50% допуска диаметральных размеров шеек. Так, отклонение от круглости опорных шеек в зависимости от диаметра шпинделя для станков нормальной точности 4,0…1,2 мкм, а для современных прецизионных станков - 0,3…0,5 мкм. Допустимая конусообразность 1,25…3,0 мкм.

Для шпинделей с резьбой, на которую навёртывают установочные опорные кольца, следует устанавливать допустимые отклонения от соосности резьбы с опорными шейками подшипников. Для станков нормальной точности они не превышают 0,025 мм. Это необходимо для того, чтобы при монтаже шпиндельного узла избежать перекоса колец шариковых и роликовых подшипников, так как установочные гайки при большом биении будут нажимать на подшипник одной стороной. Для этого и ограничивается биение торца опорной гайки. При плотно навёрнутой гайке на шпиндель торцовое биение не должно превышать 0,025 мм на радиусе 50 мм.

Шероховатость поверхности и твёрдость опорных шеек, особенно для шпинделей, работающих в подшипниках скольжения, влияют на стабильность положения шпинделя при эксплуатации станка. По этим параметрам точности к шпинделям предъявляют также очень высокие требования.

Выбор материала для шпинделя определяются типом станка и условиями работы шпинделя. Шпиндели, работающие на опорах скольжения, должны обладать не только высокими прочностью и жёсткостью, но и высокой износостойкостью.

По заданию деталь шпиндель изготовлена из стали 38Х2МЮА ГОСТ 1133-71. Химический состав, механические, физические и технологические свойства стали приведены в таблице 1-2.

Таблица 1 - Химический состав стали 38Х2МЮА ГОСТ 1133-71

Содержание элементов*, %
С	Al	Mo	Si	Mn	Cr	Cu, Ni не более
0,35-0,42	0,70-1,10	0,15-0,25	0,20-0,45	0,30-0,60	1,35-1,65	0,30

*P, S не более 0,025

Таблица 2. - Механические свойства стали 38Х2МЮА ГОСТ 1133-71

ув, МПа	у0,2, МПа	д5, %	ш, %	HB
600	450	14	50	250-300

По заданию требуется, чтобы твёрдость стали была 45-55 HRC. Для этого требуется провести термообработку. Закалку ТВЧ и средний отпуск 450⁰С. После закалки структурой стали будет, является мартенсит закалки. После отпуска структура стали - тростит.

1.2 Определение типа производства

В зависимости от размера производственной программы, сложности и трудоемкости изготовляемых деталей различают три типа производства: единичное, серийное, массовое. Условно можно отнести к тому или иному типу производства обработку деталей заданного типа на основании таблицы 3 [2].

Таблица 3 - Типы производства

<...

Тип производства	Количество обрабатываемых деталей в год
	крупных более 20 кг	средних от 5 до 20 кг	Мелких менее 5 кг