Технологический процесс изготовления торсионного вала автомобильной подвески

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данной работе разрабатывается технологический процесс изготовления торсионного вала автомобильной подвески. Торсион представляет собой стержень, работающий на кручение; на концах торсиона нарезаны шлицы. Условия работы торсиона характеризуются большими крутильными деформациями и напряжениями. Нарушение технологии изготовления торсионов ведет к их быстрому износу и приходу в негодность, а вследствие этого - к нарушениям активной и пассивной безопасности автомобиля. В связи с этим необходимо уделять большое внимание неукоснительному соблюдению технологии при изготовлении торсионов автомобильной подвески.

1. Выбор заготовки

При выборе заготовки, из которой будет изготавливаться торсион, будем руководствоваться следующими положениями: материалом, из которого изготавливается деталь; конфигурацией детали; размерами заготовки, качеством поверхностного слоя и массой, а также коэффициентом используемого материала.

Материалом для изготовления вала принята сталь 50ХФА (ГОСТ 14959-79). Поверхность детали составляют простые цилиндрические поверхности, которые получают в результате механической обработки резанием.

В качестве заготовки для изготовления детали принимаем круглый прокат диаметром 22 мм (с учетом припуска на обработку для наибольшей цилиндрической поверхности).

Заготовка: .

Длину заготовки принимаем больше длины детали на величину припуска под обработку торцевых поверхностей l_з = 300 мм.

Получаем коэффициент использования материала:

где М_д - масса детали; М_д = 1,7 кг;

Мз - масса заготовки; Мз = 3,6 кг.

2. Разработка маршрутного процесса обработки

Исходя из геометрических размеров детали, разбиваем ее на элементарные поверхности, каждой из которых присваивается номер (рисунок 1) и назначаются виды обработки в зависимости от требуемой точности поверхности (таблица 1).

вал торсионный подвеска инструмент

Таблица 1 - Виды обработки поверхностей детали

Номер поверхности	Параметры детали	Технологические переходы
	Точность	Шероховатость	Наименование перехода	Точность	Шероховатость
1, 5 (20)	h7	1,2,5	Черновое точение Получистовое точение Чистовое точение Шлифование	h12 h10 h8 h7	6,3 4 1,6 1,25
2, 4 (45°)	h8	1,6	Черновое точение Чистовое точение Шлифование	h12 h10 h8	6,3 4 1,6
3 (15)	h8	1,6	Черновое точение Чистовое точение Шлифование	h12 h10 h8	6,3 4 1,6
6, 7	h12	6,3	Фрезерование	h12	6,3
8, 9 (16)	h10	1,6	Черновое фрезерование Чистовое фрезерование Шлифование	h12 h10 h10	8 4 1,6
10, 11 (b = 3)	h8	1,25	Черновое фрезерование Чистовое фрезерование Шлифование	h12 h10 h8	8 4 1,25



Рисунок 1 - Эскиз вала

Назначаем технологические переходы обработки детали:

Подрезать торец (поверхность 7).

Точить поверхность 1 до 20,5 по длине 22,5 мм.

Точить фаски 2,5х45 (поверхности 2 и 4).

Точить поверхность 3 до 15,5 по длине 245 мм.

Переустановить деталь

Подрезать торец (поверхность 6).

Точить поверхность 5 до 20,5 по длине 22,5 мм.

Переустановить деталь

Фрезеровать шлицы 10 на поверхности 1.

Переустановить деталь

Фрезеровать шлицы 11 на поверхности 5.

Переустановить деталь.

Шлифовать поверхность 1 до шероховатости 1,25.

Шлифовать поверхность 3 до шероховатости 1,6.

Переустановить деталь.

Шлифовать поверхность 5 до шероховатости 1,25.

Переустановить деталь.

Шлифовать поверхность 8 до шероховатости 1,6.

Шлифовать поверхность 10 до шероховатости 1,25.

Переустановить деталь.

Шлифовать поверхность 9 до шероховатости 1,6.

Шлифовать поверхность 11 до шероховатости 1,25.

На основании разработанных технологических переходов предварительно назначаем технологический маршрут обработки детали.

001 Заготовительная

005 Токарная

010 Фрезерная

015 Термическая

020 Накаточная

025 Шлифовальная

030 Шлифовальная

035 Контрольная

3. Разработка операционного технологического процесса

3.1 Выбор технологического оборудования

Выбор оборудования производится с учетом разработанного маршрута технологического процесса обработки детали.

Для токарной операции 005 применяем станок токарно-винторезный 16Б05А со следующими параметрами:

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

под станиной 250;

под суппортом 145;

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм 500;

Шаг нарезаемой метрической резьбы, мм 0,2 - 28;

Частота вращения шпинделя, об/мин 30-3000;

Число скоростей шпинделя 21;

Подача суппорта, мм/об

продольная 0,02 - 0,35;

поперечная 0,01 - 0,175;

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 1,5;

Габаритные размеры, мм

длина 1510;

ширина 725;

высота 1360.

Для операции 010 фрезерной выбираем станок горизонтально-фрезерный 6Р80 со следующими параметрами:

Размеры рабочей поверхности стола, мм 200х800;

Наибольшее перемещение стола, мм:

продольное 500;

поперечное 160;

вертикальное 300;

Расстояние от оси шпинделя до поверхности стола, мм 20-320;

Наибольший угол поворота стола,° + 45;

Внутренний конус шпинделя по ГОСТ 15945-82: 40;

Число скоростей шпинделя 12;

Частота вращения шпинделя, об/мин 50-2240;

Число рабочих подач стола 12;

Подача стола, мм/мин:

продольная 25-1120;

поперечная 25-1120;

вертикальная 12,5-560;

Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин

продольного 2300;

поперечного 2300;

вертикального 1120

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 3;

Габаритные размеры:

длина 1525;

ширина 1875;

высота 1515;

Масса, кг 1290.

Для операции 020 накаточной выбираем станок токарно-винторезный 16Б05А со следующими параметрами:

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

под станиной 250;

под суппортом 145;

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм 500;

Шаг нарезаемой метрической резьбы, мм 0,2 - 28;

Частота вращения шпинделя, об/мин 30-3000;

Число скоростей шпинделя 21;

Подача суппорта, мм/об

продольная 0,02 - 0,35;

поперечная 0,01 - 0,175;

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 1,5;

Габаритные размеры, мм

длина 1510;

ширина 725;

высота 1360.

Для операции 025 шлифовальной выбираем круглошлифовальный станок 3У131М со следующими параметрами:

Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм;

диаметр 280;

длина 700;

Рекомендуемый наружный диаметр шлифования, мм 60;

Наибольшая длина наружного шлифования, мм 710;

Частота вращения шпинделя заготовки, об/мин 40-400;

Наибольшие размеры шлифовального круга, мм:

наружный диаметр 750;

высота 50;

Частота вращения шпинделя шлифовального круга при наружном шлифовании, об/мин 16900;

Мощность злектродвигателя привода главного движения, кВт 5.5;

Габаритные размеры, мм

длина 5500;

ширина 2585;

высота 1982.

Для шлифования шлицов (операция 030 шлифовальная) принимаем шлицешлифовальный станок 3Б451-II со следующими техническими характеристиками:

Наружный (шлифуемый) диаметр шлицевого вала, мм 14 - 125;

Длина шлифуемой заготовки, мм 100 - 700;

Наибольшая длина шлифуемых шлицев, мм 650;

Число шлифуемых шлицев 2 - 98;

Размеры рабочей поверхности стола, мм 220х1950;

Продольное перемещение стола 200 - 990;

Скорость продольного перемещения стола, м/мин 0,5 - 30;

Наибольшее вертикальное перемещение шлифовальной бабки, мм 180;

Автоматическое вертик. перемещение шлифовальной головки, мм 0,005 - 0,05;

Частота вращения шлифовального круга, об/мин 4430; 5760; 8860;

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 3;

Габаритные размеры (с приставным оборудованием)

длина 3475;

ширина 1400;

высота 1650;

Масса (с приставным оборудованием), кг 7180.

3.2 Выбор приспособлений

На основании разработанного технологического процесса обработки вала целесообразно применить для точения поверхностей, а также подрезания торцов на токарно-винторезном станке токарный трехкулачковый самоцентрирующий патрон по ГОСТ 24351-80 центр упорный по ГОСТ 2576-79. Такие же приспособления выбираем для шлифовальной операции.

Для фрезерных операций применяет призму опорную по ГОСТ 12197-66.

3.3 Выбор измерительного инструмента

Тип и характеристики измерительных приборов и инструментов выбираем исходя из формы, точности размеров, технических требований к деталям.

Для измерения и контролирования размеров вала применяем штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-80.

Отклонение формы поверхности на контрольной операции производится с помощью прибора для измерения отклонения формы поверхности ГОСТ 17353-89 с использованием индикатора часового типа ИЧ-10-0,01 ГОСТ 18833-73.

3.4 Выбор режущего инструмента

Для обработки поверхностей детали в условиях серийного производства целесообразно применять стандартизованные и нормативные инструменты. Для заданных условий производства принимаем наиболее универсальный инструмент. Эскизы выбранного инструмента с основными геометрическими размерами приведены в таблице 2.

3.5 Расчет режимов резания

005 Токарная

Определяем скорость резания для токарной черновой обработки по формуле:

, (1)

где C_v=64,0; х=0,15; y=0,35; m=0,2 (по таблице 4.17 [1]);

Т - период стойкости инструмента, Т =180 мин.;

S - подача резца, S =0,4 мм/об.;

t - глубина резания за проход, t - 2,5 мм;

K_v - коэффициент, учитывающий свойства материала резца:

K_v=K_мvK_пvK_иv = 1,62 1,0 1,0 =1,62,

Таблица 2 - Необходимый режущий инструмент

Наименование инструмента	Эскиз инструмента	Материал режущей части
Резец токарный проходной отогнутый с пластинами из быстрорежущей стали (по ГОСТ 18879 - 73)		Р6М5
Круг шлифовальный прямого профиля ПП2005050 ГОСТ 4785 - 64		24А 30 СМ1 7 К5
	Фреза прорезная ГОСТ 1679-73

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Р6М5

где ,

К_г=1,0; n_v=1,75; G_в=570 МПа.

K_пv=1,0 (по таблице 4.5 [1]);

K_иv=1,0 (по таблице 4.6 [1]).

Определяем скорость резания для участка заготовки наибольшего диаметра и длины.

 м/мин.

Частота вращения заготовки

об/мин;

где D - наибольший диаметр обрабатываемой заготовки.

Принимаем обороты станка n=750 об./мин., тогда

м/мин.

Определяем силу резания:

P_z=10C_pt^xS^yVⁿK_p, (2)

где по [1] из таблиц: С_р=300; x = 1,0; y=0,75; n = -0,15;

К_р - коэффициент силы, зависящий от свойств материала резца:

= 0,82 1,0 1,1 1,0 = 0,9,

где К_мр = 0,82; K_р = 1,08; K_р = 1,0; K_р = 1,0; К_rр = 0,87.

Тогда P_z=10 300 2,5^1,0 0,4^0,75 51,81^-0,15 0,9 = 1842 Н.

Мощность резания

кВт

010 Фрезерная

Выполнить фрезерование шлицов 11 на поверхности 4 на глубину 2 мм и длину 20 мм (рисунок 1).

Скорость резания:

, (3)

где значения всех коэффициентов выбираются по таблицам [1]: C_v=12; g=0,3; х=0,3; y=0,25; u=0; р=0; m=0,26;

Т - период стойкости фрезы, Т=80 мин.;

D - диаметр фрезы, D=40 мм;

B - ширина фрезерования, B=4 мм;

S_z - подача; при осевом врезании на глубину шлица S_z=0,008 мм, при продольном движении при фрезеровании шлица S_z=0,02 мм;

K_v - коэффициент скорости при фрезеровании, зависящий от материала инструмента,

K_v = K_мvK_пvK_иv = 1,36 1 1 = 1,36,

где ;

К_г = 1,0; n_v = 1,0; G_в = 550 МПа;

K_пv=0,8; K_иv=0,8.

Подставляя полученные значения, определяем скорость при осевом врезании на глубину шпоночного паза:

V = 54,77, м/мин.

Скорость резания при продольном движении на длину шлица:

V = 33,09 м/мин.

Округляем полученные значения скоростей соответственно до 55 и 33 м/мин.

Частота вращения фрезы:

при осевом врезании на глубину шлица

об/мин.;

при резании на длину шлица

об/мин.;

Определяем силу резания:

, (4)

где значения всех коэффициентов выбираем из таблиц [1]: С_р = 12,5; x = 0,85; y = 0,75; u = 1,0; g = 0,73; w = -0,13.

К_мр - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала,

;

G_в=780 МПа, n=0,3.

Сила резания при осевом врезании:

Н.

Сила резания при движении на длину шлица:

Н.

Определяем крутящий момент на шпинделе:

, (5)

при осевом врезании на глубину шлица:

М_кр = 8,7·40 / 200 = 1,74 Нм;

при продольном движении на длину шлица:

М_кр = 16,185·40 / 200 = 3,237 Нм.

Мощность резания

: (6)

при осевом резании:

N₁ = 0,03 кВт;

при продольном движении:

N₁ = 0,018 кВт.

В качестве промежуточной операции перед шлифованием назначается термообработка - закалка до твердости НRC 45 со следующими параметрами:

- температура нагрева под закалку 890⁰С;

- длительность выдержки в печи 2,2 часа;

- охлаждение при закалке охлаждение в воде.

020 Накаточная.

Оптимальное усилие Р_в (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле ([1]):

Рв = 10·(50 + D_д²/6), (7)

где D_д - диаметр упрочняемой поверхности детали, равный 15 мм.

Рв = 10·(50 + 15/6) = 525 Н.

Глубину h_н накатанного слоя принимаем равной 0,1R_д = 0,1·15 = 1,5 мм.

Усилие Р_н, обеспечивающее получение наклепанного слоя глубиной h_н, определяют по формуле:

Рн = 2h_н²у_тm²,

где у_т - предел текучести материала детали, равный 210 МПа,

т - поправочный коэффициент, учитывающий кривизну контактирующих поверхностей. Согласно рекомендациям [1], можно принять т = 1,07.

Получим:

Рн = 2·1,5^2·250·1,07² = 161 Н.

Подачу назначаем равной 0,5 мм/об, в соответствии с рекомендациями.

025 Выполнить шлифование поверхностей 1 и 5 20 мм до шероховатости 1,25. Шлифование выполняется периферией шлифовального круга с продольной подачей.

Эффективная мощность

, (8)

где по таблицам [1] выбираем коэффициенты V₃=20 м/мин.; C_N=1,3; r=0,75; x=0,85; y=0,7; t=0,05; g = 0;

S - продольная подача шлифовального круга;

S=0,3В=0,350=15 мм/об,

где В-ширина круга, В=50 мм;

N=1,3 20^0,75 0,01^0,85 15^0,7 20⁰ = 1,63 кВт.

030 Выполнить шлифование поверхностей 8 и 9 16 мм до шероховатости 1,6. Шлифование выполняется периферией шлифовального круга с продольной подачей.

Эффективная мощность

, (8)

где по таблицам [1] выбираем коэффициенты V₃=20 м/мин.; C_N=1,3; r=0,75; x=0,85; y=0,7; t=0,05; g = 0;

S - продольная подача шлифовального круга;

S=0,3В=0,310=3 мм/об,

где В-ширина круга, В=50 мм;

N=1,3 20^0,75 0,01^0,85 15^0,7 16⁰ = 0,53 кВт.

Заключение

В данном курсовом проекте был разработан технологический процесс, исходя из которого был принят маршрут обработки, просчитан припуск на обработку.

Также была проанализирована технология и конструкция вала, а затем была подобрана подходящая заготовка.

При разработке операционного технологического процесса было выбрано технологической оборудование, режущий инструмент, приспособления для закрепления заготовки, измерительный инструмент, а также были просчитаны режимы резания.

Были составлены операционные и маршрутные карты.

Результатом выполнения курсового проекта явилось закрепление знаний, полученных при изучении дисциплины «Технологические основы машиностроения».

Список используемой литературы

вал торсионный подвеска инструмент

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К, Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил.

Размещено на Allbest.ru