Технология изготовления клапана

     Высокие требования предъявляют к частоте  обработки направляющей части клапана (V9)  и к конусу (V8). Конусов дальнейшем  притирают к седлу на месте.

     При мелкосерийном производстве клапан точат и шлифуют обычно с установкой в центрах станка.

     В условиях серийного производства используют  высокопроизводительные  бесцентровые  шлифовальные станки. Заготовка вращается между двумя кругами: шлифующим, скорость которого равна 30-40  м/сек.  Деталь поддерживается направляющей линейкой . установочной базой служит сама обрабатываемая поверхность.

     Тарелку обтачивают на многорезцовом токарном станке: если днище тарелки имеет сферическое очертание, его обтачивают по копиру. При обточке тарелки стержень закрепляют в цанговом патроне. Окончательно стержень шлифуют также на бесцентровом шлифовальном станке.

     Рабочий конус тарелки шлифуют на шлифовальном станке с поворотной бабкой, базой  служит стержень клапана. 
 
 

     2.  Выбор заготовки, материала и определение коэффициента использования материала.

     Заготовками для клапанов служат поковки и штамповки. Тарелки образуют путем высадки материала. Для данного клапана используем сталь 40Х10С2М  (ГОСТ 5632-72). В состав стали входит 0.4% углерода,  10% хрома, 2% кремния, 1,0…1.5% молибдена.

     Одним из критериев оценки вида заготовки есть коэффициент использования материала, он определяется отношением объема готовой детали к объему заготовки:

, где  - обьем детали; - обьем заготовки.

Необходимо, чтобы  выполнялось условие

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Разработка технологического процесса.

3.1. Разработка  маршрутно-технологического процесса.

Таблица №1 

     Более подробно изложено в МК. 

2) Разработка операционного  технологического процесса. 

По  имеющемся  маршруту делаем более подробное  описание процесса. 

1. Изготовление  лапана начинается с выбора материала  и вида заготовки. Выбираем материал сталь 40 10 С2М (ГОСТ 5632-72). Заготовка состоит из двух частей, а именно стержень клапана ø20 261, головка клапана ø86 и высотой 74 мм.
2. Во время сварочной операции соединяем стержень клапана и головку в единую заготовку.
3. На  токарно-винторезном станке 16R20ФЗ  при помои специального приспособления (при станке) двусторонний фрезерно-центровальный  полуавтомат последовательного действия МР73, производим фрезерование торцов в размер 330+0.5 мм и центрование с двух сторон одновременно.

 

4. На токарно-винторезном  станке 16R20ФЗ  осуществляем токарно-получистовую операцию. Получаем диаметр стержня клапана  ø18+0.25 , диаметр головки клапана 84+0.25 мм, радиус  скругления клапана R 50+0.25 мм.
5. На сверлильном станке 2А125 осуществляем сверлильную операцию. Устанавливаем заготовку на опору и закрепляем в трехкулачковый патрон. В патрон сверлильного станка устанавливаем сверло ø6 мм и сверлим два отверстия ø67мм.
6. На токарном станке  16К20ФЗ  зажимаем заготовку в трехкулачном патроне, в место центра устанавливаем сверло ø3 мм и сверлим отверстие ø346 мм.
7. На сверлильном станке 2А125 осуществляем сверлильную операцию. Устанавливаем заготовку на призму и закрепляем. В патрон сверлильного станка устанавливаем сверло ø2 мм и сверлим сквозное отверстие.

 

8. На токарном станке 16К20ФЗ  осуществляем токарную операцию. Устанавливаем заготовку в цилиндрический  зажим и закрепляем  в трехкулачковом патроне. Получаем посадочное место R10 мм под тарелку пружины клапана, фиксируемую сухарем.
9. На участке ТВЧ  производим термическую операцию. Поверхность Д закалить на глубину 2...4 мм до HRC≥54.  Твердость поверхности «а» цилиндрической поверхности шейки не более HRC35.
10. На шлифовальном станке осуществляем шлифование стерня клапана, головки и торцов клапана, получая при этом исходные размеры высоты клапана 330h11, диаметра головки клапана  ø84 h11, диаметр стержня клапана ø18.

 
 
 

11. После проведения основных операций проводится контроль качества изготовления.
12. Окончательным этапом является слесарная операция, которая предусматривает окунание детали в масло,  заварачивание  в промасленную бумагу и упаковка с последующей сдачей на склад.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Расчет режима резания (на одну операцию). 

4.1 Исходные  данные. 

Для расчета  берем 015 (токарно-получистовую).

Деталь  – клапан.

Операция  – обточка по диаметру и контуру головки, получистовая.

Обрабатываем  материал – сталь хромистая 40 10С2М, ов=100кг/

Характер  заготовки – штамповка.

Станок  – токарно-винторезный 16К20ФЗ.

Инструмент  – резец проходной ВК4 ГОСТ 20872-80.

Приспособления – спецприспособление.

Паспортные  данные станка 16К20ФЗ:

Число оборотов шпинделя n в минуту: 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 530; 690; 800.

Подачи  продольные s в мм/об: 0,47; 0,52; 0,57; 0,61; 0,70; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74;

Наибольшая  сила, допускаемая механизмом продольной подачи 360кг.

Мощность  электродвигателя 10кВт.

Мощность  на шпинделе по приводу (для n=80…800об/мин) 7,6…8,5 кВт.

Мощность  на шпинделе, допускаемая прочностью слабых звеньев кинематической цепи (для n=80…800об/мин) 7,6…8,5 кВт. Слабо звено – клиноременная передача. 
 
 
 
 
 
 

4.2 Определение  режима резания. 

4.2.1 По величине  общего припуска на обработку  0.5мм (на сторону) с учетом необходимости  оставления припуска на чистовую  обработку 0,25 мм устанавливается  глубина резания t=0,875 мм для обработки по все поверхности детали.

4.2.2. По карте  1 определяем подачу, величина которой  для обработки стали с резцом  державки 25 25 мм при точении детали до 20 мм с глубиной резания t=0,875 мм рекомендуется в пределах 0,3…0,4 мм/об.

Ближайшее значение подачи по паспорту станка s=0,47 мм/об которая и принимается для работы. Проверяем принятую для работы подачу по осевой резания, допускаемой прочности механизма подачи.

По приложению 7 определяем силу подачи при резании. Сила подачи =109…92 кг. (для работы со скоростью 65…100м/мин), то есть меньше, чем допускается механизмом станка ( ).

4.2.3. По карте  6 определяем скорость резания.  Для обработки стали 40 10С2М (ГОСТ 5632-72) ов=100 , t=до1мм, s=0,47 скорость резания для работы резцом.

ВК4 ГОСТ 20872-80 с  углом в плане  составляет υ=82 м/мин. 

4.2.4. По установленной  скорости резания определяем число оборотов шпинделя: 

 
 
 

4.2.5. Найденное число  оборотов корректируем по паспорту  станка. Для первого перехода n=800 об/мин, для двух других n=315 об/мин. Отсюда после корректировки находим фактическую скорость резания: 
 

 
 

4.3 Проверка выбранного  режима по мощности.

Согласно паспорту станок в пределах выбранного режима имеет постоянную мощность на разных числах оборотов, а слабым звеном его  является клиноременная передача; поэтому проверку режима целесообразнее производить по мощности, как боле удобную и достаточно точную.

По карте 7 определяем мощность, потребную на резание. При  обработке стали  40 10С2М (ГОСТ 5632-72) σв=100 , t=до1мм, s=0,47 и v=85 м/мин мощность на резанке (по наиболее загруженному переходу) составляет N=7.6…8.5кВт, то есть больше мощности потребной на резанке. Следовательно, установленный режим резания по мощности осуществим. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.4 Определение  основного (технологического) времени. 

Основное (технологическое) время определяется  по  формуле мин;

где 1 – длина  обрабатываемой поверхности в мм;

 – величина врезания и перебега резца в мм;

– дополнительная длина на взятие пробной стружки в мм;

n – число оборотов в минуту в об/мин;

s – подача на один оборот шпинделя в мм/об. 

Согласно приложению 4 величина врезания и перебега для  резца ВК4 ГОСТ 20872-80 с углом в  плане  принимается  равной 2мм.

Обработка детали производится с установкой резца  по лимбу без пробных стружек, поэтому дополнительная длина на взятие пробной стружки не учитывается. Тогда: 

 

Основное (технологическое) время операцию равно: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература 

1. В.Б.Борисов, Е.И.  Борисов, В.Н. Васильев Справочник  технолога-машиностроителя. 1,2 том,  М.: «Машиностроение», 1986.

2. А.А. Гусев,  Е.Р. Ковальчук Технология машиностроения (специальная часть) М.: «Машиностроение», 1974.

3. Г.А. Монахов  Обработка металлов резанием. Справочник  технолога. Изд. 3-е. М.: «Машиностроение», 1974.

4. А.Ф. Горбацевич. Курсовое проектирование по технологии  машиностроения, Минск, 1975.

5. Б.К. Хлопенко, М.М. Івахенко. Проектування технологічних процесів обробки типових деталей. Методичні вказівки. Миколаїв 2003.