Назначение шпинделя

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологическая часть

1.1 Назначение детали в узле

Шпиндель - вал металлорежущего станка, передающего вращение закреплен-ному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке. Шпиндель является одной из наиболее ответственных деталей станка. От него во многом зависит точность обработки. Поэтому к шпинделю предъявляется ряд повышенных требований. Конструкцию шпинделя определяют: а) требуемая жесткость, расстояние между опорами, наличие отверстия; б) конструкция приводных деталей и их расположение на шпинделе; в) тип подшипников и посадочные места под них; г) метод крепления патрона для детали или инструмента.

Шпиндели современных станков имеют довольно сложную форму. К ним предъявляются высокие требования по точности изготовления4 часто до половины всех проверок на точность, проводимых при изготовлении станка, приходится на шпиндельный узел. Технические условия на изготовление шпинделей устанавливаются ГОСТом для станков данного класса.

Весьма важным является выбор материала шпинделя. Сталь 40Х применяют при повышенных требованиях (шпиндели быстроходных станков).

Шпиндели рассчитываются на жесткость, и лишь для тяжелых нагруженных шпинделей производят проверочный расчет на прочность. Основным видом деформации шпинделя, влияющим на точность работы станка, является изгиб.

Опоры шпинделей в зависимости от их типа обеспечивают различные условия для поворота шпинделя при его изгибе. Поэтому при расчете на жесткость шпиндель рассматривается как балка на двух опорах, причем тип опоры выбирают в зависимости от типа подшипника. [5]

1.2 Определение годового объёма выпуска и типа производства

В случае если годовой объем выпуска деталей не указан в задании на курсовой проект (в моем случае), то он может быть определен по формуле:

где: m - количество одноименных деталей в машине (1 шт);

M - годовой объем выпуска машин (150000 шт);

г - 5…10 количество запасных частей в процентах;

д - 2…6 процент брака и технологических потерь, включая детали используемые для настройки станка, в процентах.

Тип производства определяется по годовому объему выпуска и массе детали по табл. 1

Табл. 1

Масса детали, кг	Тип производства
	Единичное	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное	Массовое
До 1.0	До 10	10-2000	1500-100000	75000-200000	>200000
1.0-2.5	До 10	10-1000	1000-50000	50000-100000	>100000
2.5-5.0	До 10	10-500	500-35000	35000-75000	>75000
5.0-10	До 10	10-300	300-25000	25000-50000	>50000
Свыше 10	До 10	10-200	200-10000	10000-25000	>25000

Вес детали 0,45 кг, следовательно, при годовом объёме выпуска больше 210000 деталей тип производства будет являться массовым.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объёмом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых в течение продолжительного периода времени. При массовом производстве технологические процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоёмкость, а, следовательно, и более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость изделий.

При массовом производстве, возможно, более широко применять механизацию и автоматизацию производственных процессов, быстродействующие специальные приспособления, режущий и мерительный инструмент.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного выбора варианта технологического процесса, и его оснащения, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки.

При оценке технологичности учитываются следующие характеристики:

- Конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом. Вал-шестерня состоит из простых геометрических фигур - цилиндров. Сложных фасонных поверхностей или поверхностей получение которых не представляется возможным при современных методах обработки нет. Все элементы (канавки, скругления, фаски) стандартизованы.

- Физико-химические свойства и механические свойства материала, жёсткость детали, её форма и размер должны соответствовать требованиям технологии изготовления. Свойства материала (Сталь 40Х) и геометрические параметры позволяют обрабатывать деталь без на имеющемся оборудовании с применением стандартных инструментов.

- Рациональность выбора заготовки. В крупносерийном и массовом производстве выгодно применять заготовки приближенные по размерам и форме к размерам и форме детали. Полученные штамповкой заготовки удовлетворяют этому условию.

- Технологичность отдельных элементов. Все элементы детали (фаски, скругления, канавки) выполняются с применением стандартного инструмента и не требуют изготовления специального.

- Точность и шероховатость поверхностей;

- Обрабатываемость материала резанием;

Технологичность детали характеризуется коэффициентом использования материала:

где Q₁ - масса детали (0,45 кг);

Q₂ - масса заготовки (0,57).

Т.к. то можно сделать вывод, что материал расходуется рационально (малое количество металла уходит в стружку).

1.4 Выбор и обоснование способа получения заготовки

Рассматривая наиболее распространённые варианты получения заготовки, я пришла к выводу, что для моего задания наиболее подходит заготовка, полученная из штамповкой в закрытом штампе на кривошипном горячештамповочном прессе Так изготовление заготовки будет занимать минимальное время и трудоемкость.

1.5 Выбор технологических баз

Технологической называют базу, используемую для определения положения заготовки или изделия при его изготовлении или сборке.

Выбор технологических баз является одной из сложных задач проектирования технологического процесса. От правильного выбора технологических баз в значительной мере зависят:

· Точность получения заданных размеров;

· Правильность взаимного расположения поверхностей;

· Степень сложности технологической оснастки, режущего и измерительного инструментов.

Операция 005 Токарная:

Технологическая база - необработанная поверхность 15,5 мм и 12 мм, формовочный уклон.

Операция 010 Токарная (черновая):

Технологическая база - обработанная поверхность 31 мм, центровочное отверстие 2,5, коническая поверхность - обратный центр.

Операция 015 Токарная (чистовая):

Технологическая база - обработанная поверхность 30 мм, центровочное отверстие 2,5, коническая поверхность - обратный центр.

Операция 020 Токарная (чистовая):

Технологическая база - центровочное отверстие 2,5, коническая поверхность - обратный центр.

Операция 030 Сверление:

Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм, центровочное отверстие 2,5.

Операция 035 Резьбонакатная:

Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм и 12 мм.

Операция 040 Фрезерная:

Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм.

Операция 045 Фрезерная:

Технологическая база - обработанная поверхность 30 мм, центровочное отверстие 2,5.

Операция 050 Круглошлифовальная:

Технологическая база -

Операция 055 Отрезная:

Технологическая база - обработанная поверхность 30 мм, центровочное отверстие 2,5.

Операция 060 Резьбонакатная:

Технологическая база - обработанные поверхности 15 мм и 12 мм.

1.6 Разработка маршрута обработки заготовки

Операция 000 Заготовительная:

Заготовку получаем штамповкой.

Операция 005 Токарная:

Подрезать торцы 8,5 мм и 12 мм, сверлить центровочное отверстие 2,5 мм.

Операция 010 Токарная (черновая):

1 установ - точить поверхность 8,5 мм на 20 мм, 12 мм на 47 мм, 23 мм на 80 мм, 15 мм на 19 мм, обработать коническую поверхность под на 4 мм.

2 установ - точить поверхности 12мм на длину 15 мм, 15мм на длину 44мм, 17 мм на 69 мм, 20 мм на 83 мм, 30 мм на 118 мм, 9,5 мм на 83 мм

Операция 015 Токарная (чистовая):

1 установ - точить поверхность 8,5 мм на 20 мм, 12 мм на 47 мм, 23 мм на 80 мм, 15 мм на 19 мм. Снятие фасок по 12 мм, 23 мм.

2 установ - точить поверхности 12мм на длину 15 мм, 15мм на длину 44мм, 17 мм на 69 мм, 20 мм на 83 мм, 30 мм на 118 мм, 9,5 мм на 83 мм. Снятие фасок по 15мм, 17 мм, 20 мм, 30 мм.

Операция 020 Токарная (чистовая):

Точение канавок на 8,5, 12 мм, 17 мм, 20 мм.

Операция 025 Термообработка:

Закалка ТВЧ на длине 80 мм.

Операция 030 Сверление:

Сверлить отверстие 2,5мм.

Операция 035 Резьбонакатная:

Нарезание резьбы М30х2 на длине 35 мм, М12 на длине 11 мм.

Операция 040 Фрезерование:

Фрезеровать шпоночный паз 5мм на длину 22 мм, 8мм на длину 35 мм.

Операция 045 Фрезерование:

Фрезерование винтовой поверхности 23мм.

Операция 050 Шлифование:

Шлифование поверхности 8,5h11 мм на длине 16мм, 12d9 мм на длине 27мм, 20k6 мм на длине 14 мм, 17h7 мм на длине 23мм, 15h6 мм на длине 12мм.

Операция 055 Отрезная:

Отрезание фальш-центра, снятие фаски по 12мм 1,6х45.

Операция 060 Резьбонакатная:

Нарезание резьбы М12 на длине 11 мм.

1.7 Расчет припусков

Определить значение припусков на механическую обработку Ш 20к6

Технологический переход при обработке	Элементы припуска, мкм	Допуск д, мкм
	Rz	Т	с	ЕУ
Исходные данные заготовки	160	200	894	-	1,3
Черновое Чистовое Тонкое	50	50	53,64	325	0,21
	25	25	-	19,5	0,13
	5	-	-	-	0,033

[1 стр. 186]

Погрешность установки

Минимальный припуск на черновую обработку

Максимальный припуск на черновую обработку

Величина остаточного суммарного расположения

Величина погрешности при чистовой обработке

Припуск на чистовую обработку

Припуск на шлифование

шпиндель деталь заготовка токарный

Промежуточные расчётные размеры по обрабатываемым поверхностям для чистовой токарной обработки

для черновой токарной обработки

для заготовки детали

Минимальные промежуточные размеры

Максимальные промежуточные размеры

1.8 Расчет режимов резанья

Операция 005 Токарная (черновая)

Торцы ш12 мм, ш8,5 мм

[2.c266]

[2 c. 269]

Т=60 мин - Стойкость инструмента

[2. C. 263]

[2.c262]

= 3.28м/с

Силовые параметры [2 c. 271]

об/мин, примем об/мин, тогда:

м/мин

кВт

Выбираем токарно - винторезный станок 16К20

Центровочное отверстие ш2,5 мм

- эмпирические коэффициенты, с. 278, таб. 28

Т=15 мин - Стойкость инструмента

- к-т характеризующий группу стали по обрабатываемости,

- показатель степени, с. 261, таб. 1 [2]

- к-т учитывающий качество материала инструмента, с. 263, таб.6 [2]

- к-т учит-ий глубину обрабатываемого отверстия, с.280, таб.31 [2]

= 0,16м/с

Силовые параметры

- крутящий момент

-осевая сила

Частота вращения обрабатываемой детали

об/мин, примем об/мин.

кВт -мощность резания

Выбираем токарно - винторезый станок 16К20

Операция 010 Токарная (черновая)

Точение ш8,5 мм, ш12 мм, ш23 мм, ш15 мм (1 установ), ш12 мм, ш15 мм, ш17 мм, ш20 мм, ш30 мм, ш9,5 мм (2 установ).

Т=50 мин - Стойкость инструмента

= 2,95м/с

Силовые параметры

об/мин, примем об/мин, тогда:

м/мин

кВт

Выбираем токарно - винторезный станок 16К20.

Операция 015 Токарная (чистовая)

Точение ш8,5 мм, ш12 мм, ш23 мм, ш15 мм, снятие фасок 1,545 по ш12 мм, ш23 мм (1 установ),

Точение ш12 мм, ш15 мм, ш17 мм, ш20 мм, ш30 мм, ш9,5 мм, снятие фасок 1,545 по ш15 мм, ш17 мм, ш20 мм, ш30 мм (2 установ).

Т=30 мин - Стойкость инструмента

= 3,67м/с

Силовые параметры

об/мин, примем об/мин, тогда:

м/мин

кВт

Выбираем станок 16К20

Снятие фасок 1,545

подача поперечная

об/мин

Выбираем токарно - винторезный станок 16К20

Операция 020 Токарная (чистовая)

Точение канавок на ш8,5 мм, ш12 мм, ш17 мм, ш20 мм

Т=60 мин - Стойкость инструмента

= 2,8м/с

Силовые параметры

об/мин, примем об/мин, тогда:

м/мин

Выбираем станок 16К20

Операция 030 Сверлильная

Сверление отверстия ш3,2 мм.

Т=15 мин - Стойкость инструмента

= 0,36м/с

Силовые параметры

Нм

Н

примем 1500 об/мин

Выбираем станок 2Н135

Операция 035 Резьбонакатная

Накатывание резьбы М30х2

s-радиальная подача

n-число оборотов заготовки за время профилирования резьбы

V- скорость накатывания

- сила накатывания метрической резьбы (радиальная сила), Н [2.c235]

-предел текучести металла в момент накатывания, МПа;

- наружный диаметр ролика, мм;

-модуль продольной упругости металла, МПа;

-внутренний диаметр накатываемой резьбы, мм;

- ширина впадины резьбы, мм;

-диаметр заготовки, мм;

-угол профиля резьбы;

-число накатываемых ниток резьбы.

-тангенциальная сила, создающая момент вращения заготовки вокруг оси, Н.

Выбираем резьбонакатной станок РП10К [4]

Операция 040 Фрезерная

Фрезерование шпоночного паза на ш30 мм

-глубина фрезерования

- подача

- скорость резания, м/мин

Т=60 мин - стойкость инструмента

= 0,245м/с

- сила резания, Н

- крутящий момент, Нм

- мощность резанья, кВт

- частота вращения фрезы,

, примем , тогда:

м/мин

Фрезерование шпоночного паза на ш17 мм

-глубина фрезерования

- подача

- скорость резания, м/мин

Т=60 мин - стойкость инструмента

= 0,24м/с

- сила резания, Н

- крутящий момент, Нм

- мощность резанья, кВт

- частота вращения фрезы,

, примем , тогда:

м/мин

Выбираем вертикально - фрезерный станок 6Т104

Операция 045 Фрезерная

Фрезерование винтовой поверхности

-глубина фрезерования

- подача

- скорость резания, м/мин

Т=60 мин - стойкость инструмента

= 0,245м/с

- сила резания, Н

- крутящий момент, Нм

- мощность резанья, кВт

- частота вращения фрезы,

, примем , тогда:

м/мин

Выбираем вертикально - фрезерный станок 6Т104

Операция 050 Круглошлифовальная

Шлифование ш20k6 мм

- скорость круга

- скорость заготовки

- эффективная мощность

Инструмент - шлифовальный круг ПП на керамической связке (D=200 мм, В=20 м)

Выбираем круглошлифовальный 3М150

Операция 055 Отрезная

Отрезка фальш - центра ш12 мм

Т=60 мин - Стойкость инструмента

= 0,46м/с

Силовые параметры

об/мин

Выбираем токарно - винторезный станок 16К20

Снятие фаски 1,545 по ш12 мм

подача поперечная

об/мин

Выбираем токарно - винторезный станок 16К20

Операция 060 Резьбонакатная

Накатывание резьбы М12-8g

s-радиальная подача

n-число оборотов заготовки за время профилирования резьбы

V- скорость накатывания

- сила накатывания метрической резьбы (радиальная сила), Н

-предел текучести металла в момент накатывания, МПа;

- наружный диаметр ролика, мм;

-модуль продольной упругости металла, МПа;

-внутренний диаметр накатываемой резьбы, мм;

- ширина впадины резьбы, мм;

-диаметр заготовки, мм;

-угол профиля резьбы;

-число накатываемых ниток резьбы.

-тангенциальная сила, создающая момент вращения заготовки вокруг оси, Н.

Выбираем резьбонакатной станок РП10К [4]

Литература

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. 656 с., ил.

2. 1 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. 656 с., ил.

3. Краткий справочник металлиста. Под общ. ред. П.Н. Орлова. Е.А. Скороходова. 3-е изд., перераб. И доп. М.: Машиностроение, 1987. 960 с.: ил.

4. www.stanki-kolomna.ru.

5. Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для втузов Н.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др. 2-е изд., перераб. И доп. М.: Машиностроение, 1980. 500 с., ил.

Размещено на Allbest.ru