Современные технологические процессы изготовления валов

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования РО

«Новочеркасский промышленно-гуманитарный колледж»

(ГБОУ СПО РО «НПГК»)

 

Технология машиностроения

Реферат

«Современные технологические процессы изготовления валов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработали :

Ситников Д.И

Морозов А.B

151.901.15

 

Содержание

1.Назначение деталей типа  «Вал»………………….. 8

2.Метод получения заготовки……………………….

3.Последовательность обработки……………………

4.Конструктивные особенности……………………..

5.Оборудование для обработки  Валов…………….

6. Требования к технологичности………………….

7. Инструмент………………………………………..

 

 

 

Единый шрифт

Размер

Общее оформление

Отступы 20 мм 25 мм

 

 

 

 

 

 

1.Назначение  деталей типа «Вал»

Оси служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин и механизмов. Вращение оси вместе с установленными на ней деталями осуществляется относительно ее опор, называемых подшипниками. Примером невращающейся оси может служить ось блока грузоподъемной машины (рисунок 1, а), а вращающейся оси — вагонная ось (рисунок 1, б). Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб.

Рисунок 1- Конструкции осей и валов

 

Валы в отличие от осей предназначены для передачи крутящих моментов и в большинстве случаев для поддержания вращающихся вместе с ними относительно подшипников различных деталей машин. Валы, несущие на себе детали, через которые передается крутящий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки и, следовательно, работают одновременно на изгиб и кручение. При действии на установленные на валах детали (конические зубчатые колеса, червячные колеса и т. д.) осевых нагрузок.валы дополнительно работают на растяжение или сжатие. Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали (карданные валы автомобилей, соединительные валки прокатных станов и т. п.), поэтому эти валы работают только на кручение. По назначению различают валы передач, на которых устанавливают зубчатые колеса, звездочки, муфты и прочие детали передач, и коренные валы, на которых устанавливают не только детали передач, но и другие детали, например маховики, кривошипы и т. д.

 

2.Метод  получения заготовки

Поперечно-клиновая прокатка.

Назначение: Высокопроизводительная ресурсосберегающая технология обработки металлов давлением с коэффициентом использования металла 0,80–0,98. Используется для производства деталей типа тел вращения с удлиненной осью и применяется для всех машиностроительных предприятий, имеющих кузнечно-штамповочное производство. Обрабатываются практически все конструкционные стали, а также латунь, титан, цирконий и никель.

Способ получения : Деформирование может осуществляться инструментом в виде двух валков, валка и сегмента или двух плоских плит. Плоско-клиновой инструмент наиболее прост и обеспечивает получение валов сложной конфигурации с высокой точностью. Заготовка 2 из круглого прокатанного прутка после нагрева автоматически перемещается в рабочую зону клиньев 1 в их исходном положении. Клиновой инструмент, закрепленный в подвижной салазке станка, совершает прямолинейное движение. Заготовка прокатывается между двумя клиновыми плитами.

Технические характеристики:Разработана гамма прокатного оборудования для прокатки деталей диаметром 5–130 мм и длиной 30–1000 мм

Преимущества: Простота изготовления и низкая стоимость сменного плоского клинового инструмента; высокая точность размеров деталей; высокая стойкость плоского клинового инструмента; низкая себестоимость прокатываемых деталей.

 

Объемная штамповка.

Под объемной штамповкой понимают процесс, при котором металл заготовки деформируется с изменением всех размеров заготовки, принимая форму рабочей поверхности специального инструмента - штампа. Горячую штамповку ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие упрочнения. Преимущества объемной штамповки перед свободной ковкой - прежде всего в значительно более высокой производительности и точности, размеров, а также в лучшем качестве поверхности изделий. При этом резко сокращается дальнейшая чистовая обработка резанием. Штамповкой получают детали исключительно сложной формы. Однако необходимо учитывать, что штамп годен только для изготовления той поковки, для которой он спроектирован, в отличие от универсального инструмента свободной ковки.

открытый штамп для цилиндрической детали имеет гравюру в одной половине, а вторая половина является плоским бойком. Если объем заготовки в точности равен объему полости гравюры (поковки), то заполнение гравюры будет идеальным. Однако практически трудно получить заготовку точного объема, поэтому ее выполняют несколько большей, чтобы гарантировать заполнение гравюры, как показано на рис. г - е. Избыток металла вытекает в разъем штампа в виде облоя (заусенца). Такую штамповку называют облойной,а штамп-облойным. Облой является отходом и подлежит удалению.

Поковка, упруго разжимая штамп в момент штамповки, сильно охватывается им после снятия нагрузки. Чтоб легче извлечь поковку из штампа, его стенки делают наклонными к разъему. Штамповочный уклон (а) остается в виде напуска на теле поковки.

 

3.Последовательность  обработки

Разнообразные формы валов можно свести к двум исходным формам - гладкой и ступенчатой. По длине валы можно разделить на короткие, средние и длинные.

При обработке валов центровые отверстия являются, как правило, установочными базами. Для обтачивания заготовок валов широко применяют токарно-винторезные станки как для черновой (1-3), так и для получистовой и чистовой обработки (4-7).

Применение достаточно высоких скоростей резания, особенно при черновой обработке валов, создает тяжелые условия для работы заднего центра токарного станка. Неподвижные задний центр не выдерживает высоких скоростей - сгорает и его приходится часто заменять. Однако обработка вала в неподвижном центре точнее, чем во вращающемся, особенно если центр вставляется в конус пиноли или встроен в нее.

При обтачивании нежестких валов, т. е. валов, у которых отношение длины к диаметру больше 10 : 1; 12 : 1, необходимо применять люнеты. Под жесткостью вала подразумевают способность его прогибаться под действием внешних сил. Жесткость валов при черновом обтачивании может быть повышена при более прочном закреплении конца вала. При черновом обтачивании часто поддерживается центром только правый конец вала, а левый закрепляется в кулачках патрона. Такое закрепление называетсякомбинированным. Чистовое обтачивание рекомендуется производить с установкой вала обоими концами только в центрах, что способствует повышению точности обработки.

Гладкие валы длиной 250-350 мм (рис. 141, а) обрабатывают в такой последовательности:

1. Отрезание заготовки от прутка (рис. 141, б).

2. Подрезание торцовой поверхности и центрование ее (рис. 141, в и г).

3. Подрезание второй торцовой поверхности и центрование ее (рис. 141, д и е).

4. Обтачивание начерно примерно половины заготовки по длине при установке ее в центрах (рис. 141, ж).

5. Обтачивание начерно второй половины заготовки по длине при установке ее в центрах (рис. 141, з).

6. Чистовое обтачивание примерно половины заготовки.

7. Чистовое обтачивание второй половины заготовки.

Если к валу не предъявляют высоких требований в отношении точности и чистоты поверхности, то ограничиваются только черновым обтачиванием его.

Рассмотрим процесс обработки гладкого вала (рис. 141, а) диаметром 30 мм и длиной 250 мм (рис. 141, б) от прутка 34 мм (разрезать пруток на части длиной 254 мм целесообразнее на ножовочной или дисковой пиле вместо токарного станка); затем подрезают торцовую поверхность (рис. 141, в) и сверлят центровое отверстие с одной стороны (рис. 141, г), а потом то же с другой (рис. 141, д и е).

Далее обтачивают первую половину заготовки начерно, потом вторую (см. рис. 141, ж и з), а затем также обтачивают заготовку начисто.

При обтачивании наружной цилиндрической поверхности гладкого вала обычно остается след от стыка поверхностей, обтачиваемых при первой и второй установках. Чтобы этого не было, следует применять поводковый центр, показанный на рис. 142. Этот центр позволяет обтачивать всю наружную поверхность гладкого вала за одну установку.

 

 

Поводковый передний центр имеет самоустанавливающуюся упорную шайбу 4 и выдвижной центр 5. Заготовка вала левой рукой подносится и направляется центровым отверстием к центру 5, после чего правой рукой прижимается задним центром. При этом выдвижной центр 5 сжимает пружину 1, пока заготовка не упрется левым торцом в рифленую поверхность самоустанавливающейся сферической шайбы 4. Эта шайба перемещает втулку 3, внутренняя коническая поверхность которой нажимает на три штифта 2, радиально расположенных под углом 120° друг к другу и стопорящих центр, препятствуя его дальнейшему перемещению влево.

Обрабатываемая заготовка приводится во вращение от шпинделя станка через рифленую поверхность шайбы 4. Зубья рифленой шайбы, врезавшиеся в торец заготовки, передают крутящий момент от шпинделя. Сфера шайбы 4 позволяет самоустанавливаться ей независимо от того, косо или нормально расположен торец заготовки к ее оси.

Освобождается и снимается заготовка после отвода пиноли задней бабки. При этом центр 5 под действием сжатой пружины 1 выводит из сцепления торец заготовки со сферической шайбой 4.

Эту шайбу делают сменной, в зависимости от диаметра обтачиваемой заготовки и характера обработки. Три зуба на сферической шайбе 4 применяют для обдирочного и чернового обтачивания (рис. 142, б). Для чистового обтачивания применяют шайбу с большим числом мелких зубьев (рис. 142, в), образующих рифленую поверхность, от которых почти не остается следов на торце заготовки. Такие центры применяют для обтачивания заготовок диаметром до 70-80 мм и длиной до 300-400 мм.

Обточить гладкий вал за одну установку можно также при помощи трех- или цетырехгранного центра (рис. 143), устанавливаемого в шпиндель станка. При поджиме заготовки к переднего центру с граненым конусом поверхность центрового отверстия врезается в грани центра, благодаря чему передается вращение от шпинделя к заготовке. В связи с врезанием граней центра в коническую поверхность центрового отверстия дальнейшее использование этого отверстия как установочной базы невозможно.

 

 

Ступенчатые валы можно делить на короткие - до 250 мм, средние 250-350 мм и длинные более 350 мм. Различие обработки ступенчатых валов разных длин обусловливается главным образом степенью их жесткости.

Для примера рассмотрим обработку вала, показанного на рис. 144, а. Учитывая небольшой перепад ступеней вала, принимаем заготовку из прутка Ø65 мм и длиной 555 мм. Поверхности вала обтачивают при установке и закреплении заготовки в центрах и вращении ее при помощи хомутика. Поверхности Ø 45 мм на длине 80 мм (рис. 144, б) обтачивают за два прохода, снимая припуск по 5 мм на сторону. Поверхность Ø 50 мм на длине 40 мм (рисунок 144, г) целесообразно обтачивать тоже за два прохода. Так же обтачивают поверхность Ø 45 мм на другом конце заготовки (рис. 144, в и д). Эти ступени обтачивают проходным упорным прямым резцом с углом φ=90° (для одновременного подрезания уступов). Затем обтачивают среднюю часть вала поверхность Ø 60 мм на длине 310 мм проходным резцом (рис. 144, е).

При единичном изготовлении такого вала сверлят центровые отверстия и обтачивают его за одну операцию. При изготовлении от 2 до 20-30 валов обработку производят за несколько операций. В первой операции за две установки подрезают торцы и сверлят центровые отверстия. Во второй операции тоже за две установки обтачивают с обоих концов ступени Ø 45 мм. В третьей операции обтачивают две ступени Ø 50 мм, а в четвертой операции - среднюю ступень Ø 60 мм.

При больших партиях валов (50 шт. и более) заготовки обычно поступают к токарю зацентрованными. Дальнейшая обработка их производится аналогично предыдущему, но с применением поперечных и продольных лимбов и упоров.

4.Конструктивные  особенности 

Конструктивные особенности, материалы, технические условия на изготовление деталей типа цилиндрических стержней определяются их назначением, в соответствии с которым их можно подразделить на валы общего назначения, валы специального назначения, оси, штоки. 

По конструкции валы подразделяются на несколько групп: гладкие, ступенчатые, шлицевые, со шпоночными канавками, с резьбой, полые, с коническими поверхностями и др. Широкое распространение получили валы, в которых сочетаются разные виды поверхностей. Из валов общего назначения в нефтяном машиностроении наиболее оаспространены ступенчатые валы - это валы редукторов станков-качалок, роторов, центробежных насосов, буровых лебедок и пр. Валы имеют диаметр 50 - 150 мм.

Штоки предназначены для передачи прямолинейного возвратно-поступательного движения. Самыми многочисленными являются валы общего назначения. По конструктивным особенностям различают гладкие валы, не имеющие уступов; ступенчатые валы, имеющие участки различного диаметра для удобства монтажа на них деталей; шлицевые валы с участком шлицевого профиля для установки неподвижно сидящих или скользящих вдоль вала деталей; фланцевые валы, имеющие выполненные заодно с валом фланцы; валы-шестерни и валы-червяки, представляющие собой валы, выполненные заодно с шестерней или червяком. Кроме того, валы подразделяют на сплошные и с центральным отверстием, на жесткие и нежесткие. Подавляющее большинство валов сплошные.