СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1 СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ «ВАЛ КОЛЕНЧАТЫЙ»
1.2 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЕНЧАТЫМ ВАЛАМ
1.3 ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ НА КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ
1.4 КРАТКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
1.5 ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ «ВАЛ КОЛЕНЧАТЫЙ»
1.6 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ВАЛ КОЛЕНЧАТЫЙ»
1.7 ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ «ВАЛ КОЛЕНЧАТЫЙ»
2.1 ВЫБОР ТИПА ПРОИЗВОДСТВА
2.2 ВЫБОР ЗАГОТОВКИ
2.3 РАСЧЕТ МЕЖОПЕРАЦИОННЫХ ПРИПУСКОВ
2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
2.5 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И ОСНОВНОГО ВРЕМЕНИ
2.6 РАСЧЕТ НОРМЫ ВРЕМЕНИ
ГЛАВА 3 СУЩНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
вал коленчатый деталь обработка
Разработка технологических процессов механической обработки на металлорежущих станках базируется на общих принципах и закономерностях технологии машиностроения. Надлежащее качество обрабатываемого изделия обеспечивается применением специальных методов контроля исходных материалов, методами и режимами механической, термической, термохимической обработки и методами построения технологического процесса. Эффективность работы машиностроительного комплекса предопределяется возможностями и темпами опережающего развития машиностроительной промышленности. Опыт работы промышленности показывает, что рациональное использование современных станков, оснащенных ЧПУ и микропроцессорными системами, улучшение показателей использования ГПС во многом зависит от вида и качества механической обработки изделия.
Высокая стоимость станочных современных систем ставит жесткие требования о необходимости высокопроизводительной обработки детали на повышенных режимах резания. Только в этом случае обеспечивается экономичность использовании данных систем при соблюдении нормативных сроков окупаемости.
Определенным препятствием повышения качества изделия является несоответствие между возвращающей их сложностью и устаревшими методами и средствами технической подготовки их производства. Этот вопрос не может быть решен путём простого увеличения количества конструкторов и технологов, занятых в сфере подготовки производства. Решение возможно при переходе к качественно новым методам и средствам проектирования на основе математического моделирования и применения ЭВМ.
Перечислим перспективные пути развития машиностроительного производства:
Специализация изделий.
· Применять типовой технологический процесс при больших партиях инструмента.
· Использовать специальные станки, инструмент при изготовлении изделий сложной конфигурации.
· Применять специальные приспособления с пневмосистемами.
· Необходимо улучшить условия контрольных замеров исполнительных размеров для повышения качества.
Цель проекта: усовершенствование существующего технологического процесса изготовления детали “вал коленчатый” и средств его оснащения, снижение трудоемкости и себестоимости изготовления детали.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1 Служебное назначение детали «Вал коленчатый»
Коленчатые валы двигателей - базовые детали, от которых зависит надежность, долговечность и моторесурс работы двигателей в целом, а также его ремонтопригодность.
Конструктивно они выполняются цельными или составными из углеродистых или легированных сталей; из модифицированного чугуна или чугуна с шаровидным графитом. Механические свойства валов определяются соответствующими ГОСТами, согласно чертежам изделий.
Коленчатый вал Д50 (ПД4) - стальной, имеет три кривошипа, расположенных в трех плоскостях под углом 120 градусов друг к другу, три полых шатунных и четыре коренных шейки, соединены наклонными отверстиями предназначенными для смазки. На конце четвертой коренной шейки имеется упорный бурт, воспринимающий осевые усилия. Большой фланец вала служит для применения к нему ротора генератора. На передний торец коленчатого вала устанавливается поворотный диск, от которого через поводок осуществляется привод масляного насоса и воздушного компрессора.
Коленчатые валы 17ПДГ-2, 18ДГ изготовлены из высокопрочного чугуна, имеют три шатунных и четыре коренных шейки. Шейки коленчатого вала азотированы, что обеспечивает повышение износоустойчивости и усталостной прочности вала.
Для уменьшения внутренних моментов от сил инерции деталей движения на шейках имеются противовесы, отлитые за одно целое со щеками. У четвертой коренной шейки имеются бурты, ограничивающие осевое перемещение вала. Масло, от коренных подшипников по отверстиям в шейках коленчатого вала поступает на смазку шатунных подшипников поршневого пальца. Этим же маслом одновременно охлаждается головка поршня, имеющая специальную полость.
Для уменьшения напряжений, возникающих вследствие крутильных колебаний масс вала коленчатого и имеющихся узлов и деталей, на фланец переднего конца коленчатого вала устанавливается демпфер с жидкостью высокой вязкости.
Заготовки стальных коленчатых валов (Д50) получают ковкой (на заводе им.Малышева г.Коломна) или методом гибки с высадкой из предварительно обработанной штанги (на Коломзаводе). Заготовки чугунных валов (Д49) получают методом литья.
1.2 Основные требования к коленчатым валам
Принципиально, технология обработки коленчатых валов классическая. На нее влияют следующие основные факторы:
- массовость выпуска и вид заготовки;
- материал и вид термообработки;
- габариты коленчатого вала.
Большинство коленчатых валов, в зависимости от количества коренных и шатунных шеек и их диаметров, имеют малую и достаточную жесткость, что должно учитываться при их установке на станках и последующей обработке, практически с первых черновых и получистовых операций до последних, финишных и шлифовальных операций.
Более высокие требования предъявляются к качеству материала для коленчатых валов предназначенных для судовых двигателей, по правилам Регистра. Они должны быть учтены при заказе заготовок валов.
Заготовки судовых коленчатых валов проходят дополнительные исследования по структуре металла, согласно требованиям чертежей и других нормативных документов. Запуск производства судовых коленчатых валов требует особого внимания от работников ОТК и цеха.
Коленчатые валы, работающие с числом оборотов более 750 в минуту, должны проходить динамическую балансировку, менее 750 - статическую.
Технические требования содержат допускаемые отклонения по:
- качеству материала,
- шероховатости поверхности шеек, а также щек, галтелей, и других шероховатостей,
- биению коренных шеек,
- овальности, конусообразности, седлообразности, и другим отклонениям по форме поверхности коренных и шатунных шеек,
- смещению (развалу) углов между коленами кривошипов,
- биению торцов соединительных фланцев и другим элементам коленчатого вала согласно рабочим чертежам.
Фактические значения отклонений основных (ГОСТовских) параметров заносятся в паспорт каждого коленчатого вала.
1.3 Проблемные вопросы на коленчатый вал
1. Снижение коэффициента использования материала, снижение черновых операций, сокращение трудозатрат.
2. Замена физически изношенного и морально устаревшего токарного, шлифовального и другого оборудования, поддержание точности до его замены.
3. Обеспечение стабильной работы сигналов вихревого фрезерования FКР-60. Обеспечение их ЗИПом и инструментом (кассетами и пластинами твердого сплава заданной формы).
4. Освоение производства коленчатых валов для дизелей повышенной мощности: со шлицевым соединением привода насосов и с заглушаемыми отверстиями шатунных шеек; возможно с применением противовесов.
5. Снижение ручного труда, повышение безопасности при полировке коренных и шатунных шеек.
6. Повышение надежности и стабильности выполнения операций накатки галтелей коренных и шатунных шеек коленчатых валов (по глубине накатки, короблению вала и его элементов от накатки). Изыскание оптимальных методов получения глубины накатки.
1.4 Краткие рекомендации по выполнению отдельных операций
1. Вихревое фрезерование на станках модели FKP-60. Станок специальный, уникальный, с ЧПУ, оригинальной конструкции.
Программы для систем ЧПУ разрабатывающиеся по заданию - основному техпроцессу механической обработки с учётом назначенного специального режущего инструмента (марки материала и его профиля). Последовательность обработки поверхностей согласовывается.
Требования к техническим базам под установку заготовки на станке изложены в техпроцессы (и в паспорте станка).
1.1 Черновое фрезерование выполняется последовательно врезанием, начиная с малого фланца. Обрабатываются коренные шейки, контура шеек и головные части, со стороны большого фланца. Шатунные шейки обрабатываются в отдельной операции.
Возможно совмещение в одной операции обработки коренных и шатунных шеек. Это выполняется на заготовках получаемых методом гибки с высадкой, с меньшими припусками, в сравнении с заготовками поковками.
1.2 Получистовая обработка на станках FKP-60 производится после термообработки коленчатого вала с использованием ранее выполненных базовых поверхностей, с припусками под чистовую токарную обработку центровых поверхностей и шатунных шеек и последующих финишных операций. Контура шеек и скосы обрабатываются окончательно.
Принципиально и практически возможно после вихревого фрезерования сразу шлифовка коренных и шатунных шеек, но в этом случае, во избежание возможных погрешностей (коробления заготовок, биения шеек и т.п.) необходима точная выставка станка, его направляющих и станины в целом.
1.3 Проведенные эксперименты по окончательной термообработке коленчатого вала в заготовке - поковке, до его обдирки, практически не были доведены до конца. Наблюдение за состоянием коленчатых валов в эксплуатации (влиянием остаточных напряжений на его точность) до конца не было сделано.
Данную работу вполне целесообразно повторить, особенно для заготовок с оптимальными припусками для всех поверхностей коленчатого вала.
Выполнение междугородних транспортных операций только для термообработки заготовок явно не целесообразно.
1.4 Контроль состояния и точность станков модели FKP-60 выполняется согласно паспорту станка и графику периодической проверки. Проверку целесообразно выполнять комплексной бригадой квалифицированных специалистов: механиков, контролеров, технологов, энергетиков.
Основными требованиями являются совмещение центров станка механического и электронного. Механический центр выставляется по контрольному валу(сервисному). Контрольный вал зажимается в специальных кулачках Ш350 мм при этом лыска имеющаяся на концах вала должна быть обращена вверх. Выполнять зажим контрольного вала как и обрабатываемого и дополнительного квитировать отсутствие обработки. Проверить соосность по осям X, Y, Z, от контрольного вала до диаметра портала индикатором. Корректировка выполняется датчиком минимеды Х и У. По оси регулировкой планок на передней и задней бабках. После выставки до 0,05 мм выполняются регулировки моментов на бабках L1, L2, L3. Далее выполняется подгонка платинов на всех монетах (подгонкой) шлифовкой платинов. Контроль по индикатору в плоскостях Х и У.
Минимеды по оси Z выставляются по стыкам с помощью осциллографа. На стыках должно быть такое же прямоугольное изображение кривой на осциллографе, как без стыка, т.е. 90°.
Примечания:
1 Технические термины АО контролю станка заимствованы из паспорта станка.
2 Обработка на токарнодисковых станках модели МК-138. Коленчатый вал выставляется на ось обрабатываемой шатунной шейки по разметочной риске. Смещение на радиусе кривошипа производится по контрольному валу.
3 Установка и выставка коленчатых валов на шлифовальных станках ХШ-331 и ХШ-106 выполняется специальными установочными индикаторными приспособлениями по 3 базовым шейкам, находящимся под монетами. При этом контролируется высота 1,4,7 коренных шеек и идентичность положения шеек от шлифовального круга.
4 Накатка галтелей шеек коленчатого вала. Контроль глубины накатки. Качество накатки, т.е. получение заданной глубины упрошенного слоя, при отсутствии следов «шелушения» поверхности галтелей, зависит от состояния накатных роликов, качества прорезанных галтелей и соблюдения режимов накатки, особенно рабочим давления на рамки, которое может колебаться в зависимости от температуры и плотности масла в гидросистеме. До накатки рекомендуется «прогонять» гидросистему в холостую. Качество (глубина) накатки определяется на образцах вырезаемых по заданной схеме, из коленчатого вала и их последующего исследования на величину микротвердости по глубине уплотненного слоя, в УЗЛ.