Проектирование ТП изготовления корпусных деталей

Проектирование ТП изготовления корпусных деталей
Корпусные детали машин представляют собой базовые детали, на них устанавливают различные детали и сбо-рочные единицы, точность относительного положения которых должна обеспечиваться как в статике, так и в процессе работы машины под нагрузкой.
Это обеспечивает требуемое относительное положение соединяемых деталей и узлов, правильность работы механизмов и отсутствие вибраций.
иметь требуемую точность;
обладать необходимой жесткостью и виброустойчивостью.
Корпусные детали должны:

Корпусная деталь
Корпусные детали можно разделить на пять групп.

Первая группа – корпусные детали коробчатой формы в виде параллелепипеда, габариты которых имеют одинаковый порядок.
К этой группе относят корпуса редукторов, корпуса коробок скоростей, коробок подачи шпиндельных бабок.

Вторая группа – корпусные детали с гладкими внутренними цилиндрическими поверхностями, протяженность которых превышает их диаметральные размеры.
К этой группе относят блоки цилиндров, двигателей и ком-прессоров, корпуса различ-ных цилиндров и золотников, пневмо- и гидроаппаратуру, корпуса задних бабок, обес-печивающих базирование вы-движной пиноли и заднего центра.

Третья группа – корпусные детали сложной пространственной геометрической формы.
К ним относят корпуса паровых и газовых турбин, центробежных насосов, коллекторов, тройников, вентилей, кранов.

Четвертая группа – корпусные детали с направляющими поверхностями.
К ним относят столы, спутники, каретки, салазки, суппорты, ползуны, планшайбы.
Пятая группа – корпусные детали типа крон-штейнов, угольников, стоек плит и крышек.
Эта группа объединяет наиболее простые по кон-струкции корпусные детали, которые выполняют функции дополнительных опор для обеспечения требуемой точности относительного положения отдельных механизмов, валов, зубчатых колес.

У большинства корпусных деталей имеются различные мелкие и резьбовые крепежные отверстия.
Они предназначены для подвода смазочного материала к трущимся поверхностям и для фиксации достигнутого положения присоеди-няемых сборочных единиц.
Работа машины и ее механизмов означает формирование размерных связей, обеспечи-вающих выполнение служебного назначения.

В размерных связях машины или отдельных узлов корпусная деталь участвует размерами и относительными поворотами своих поверх-ностей.
Эти размерные и угловые параметры детали непосредственно определяют точность поло-жения одного комплекта баз относительно другого.
В соответствии с этим к точности геометричес-кой формы, размеров и относительных пово-ротов базирующих поверхностей корпусных деталей предъявляются повышенные требо-вания.

формирование требуемых физико-механи-ческих свойств материала детали;
получение необходимой прочности и вибро-устойчивости;
обеспечение требуемой геометрической точности детали;
Соблюдение технических требований означает:
создание условий для удобства выполнения механосборочных и эксплуатационных работ.
Комплекс технических требований к корпусной детали определяется в каждом конкретном случае исходя из ее служебного назначения.

Технические требования, характеризую-щие различные параметры геометричес-кой точности корпусных деталей
Точность геометрической формы плоских базирующих поверхностей.
Точность относительного поворота плоских базирующих поверхностей.
Точность расстояния между двумя параллельными плоскостями.
Точность диаметральных размеров и геометрической формы отверстий.

Технические требования, характеризую-щие различные параметры геометричес-кой точности корпусных деталей
(окончание)
Точность относительного углового положения осей отверстий.
Точность расстояния от осей главных отверстий до базирующей плоскости.
Параметр шероховатости (для плоских базирующих поверхностей Ra = 2,5…0,63 мкм, для поверхностей главных отверстий Ra = 1,25…0,16 мкм, а для ответственных деталей до Ra = 0,08 мкм).

Составляют около 95% заготовок. Основной литейный материал – чугун.
Методы получения заготовок
Заготовки корпусных деталей
Применяют, главным образом, в единичном и мелкосерийном производстве для корпусов от-носительно простой геометри-ческой формы и для корпусов, подверженных ударным нагрузкам

Основные способы получения
литых заготовок корпусных деталей
для малых по массе и габаритам деталей

Этапы ТП изготовления корпусных деталей:
черновая и чистовая обработка плоских поверхностей или плоскости и двух отверстий, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз;
обработка остальных наружных поверхностей;
черновая и чистовая обработка главных отверстий;

Этапы ТП изготовления корпусных деталей:
обработка мелких и резьбовых отверстий;
Между этапами черновой и чистовой обработки заготовки может быть предусмотрено естественное или искусственное старение для снятия внутренних напряжений.
отделочная обработка плоских поверхностей и главных отверстий;
контроль точности обработанной детали.
(окончание)

Выбор технологических баз
Базами, с помощью которых корпусные детали присоединяются к станинам, рамам и другим корпусам, в большинстве случаев являются плоские поверхности или сочетание плоской поверхности и одного или двух базовых отверстий.
Базами, по которым базируются в корпусных деталях шпиндели и валы, являются главные отверстия корпусных деталей, а также плоские поверхности и их сочетания, которые опреде-ляют положение различных присоединяемых узлов и деталей – крышек, фланцев и др.

В первую очередь необходимо выбирать тех-нологические базы для обработки большинст-ва поверхностей заготовки, а затем базы для первой или первых операций ТП.
Анализ функционального назначения различ-ных поверхностей детали и размерных связей между ними позволяет определить поверх-ности, относительно которых задано поло-жение большинства других поверхностей, и выявить поверхности, к которым предъявляют наиболее жесткие технические требования, необходимость выполнения которых во мно-гом определяет применяемые решения.

поверхности, используемые для базирования

наибольшие габаритные размеры для поверхности установочной базы;
наибольшая протяженность для поверхности направляющей базы;
наименьшие габаритные размеры поверхности опорной базы.
Отличительные геометрические признаки поверхностей, выбираемых в качестве технологических баз:

по трем плоскостям, образующим коорди-натный угол;
по плоскости и двум отверстиям.
Основные схемы базирования заготовок при изготовлении корпусных деталей:
В тех случаях, когда основные базирующие поверхности заготовки корпусной детали не отвечают указанным требованиям и неудобны для установки заготовки на станках, приходится создавать искусственные технологические базы в виде специальных приливов и платиков.

Обработка наружных плоскостей корпусных деталей
Наружные поверхности заготовок корпусных деталей обрабатывают следующими методами:
фрезерованием;
строганием;
точением;
шлифованием;
протягиванием.

Станки, используемые при обработке наружных поверхностей:
вертикальные и горизонтальные универ-сально-фрезерные;
многошпиндельные продольно-фрезер-ные;
карусельно- и барабанно-фрезерные агрегатного типа;
станки с ЧПУ и многоцелевые станки.

Методы обработки главных отверстий
Обработка главных отверстий является обычно трудоемким и ответственным этапом ТП изготовления корпусных деталей.
параметры геометрической точности отверстий;
точность положения отверстий относительно плоских поверхностей или других отверстий детали.
При этом обеспечивается достижение комплекса наиболее жестких технических требований, определяющих в целом:

Станки, используемые при обработке главных отверстий:
расточные;
сверлильные;
агрегатные;
станки с ЧПУ и многоцелевые станки.
координатно-расточные;

Компоновки агрегатных станков
Односторонний горизонтальный
Двусторонний горизонтальный
Двусторонний горизонтальный с поворотным столом
Односторонний горизонтальный со столом поступательного перемещения

Компоновки агрегатных станков
(окончание)
Вертикальный с неподвижным столом
С вертикальными и горизонтальными головками и поворотным столом
Двусторонний горизонтальный с многопозиционным поворотным барабаном

Это означает выработанное практикой разделение процесса обработки главных отверстий на следующие этапы:
черновая обработка;
отделочная обработка.
При выполнении ТП требуемые параметры точности главных отверстий достигаются путем последовательного уточнения по каждому из показателей.
чистовая обработка;

При черновой обработке:
снимают основной припуск с заготовки;
обеспечивают равномерность припуска под чистовую обработку.
обеспечивают точность положения отверстия относительно базы;
При чистовой обработке обеспечивают:
точность размеров отверстия;
точность относительного положения отверстия.
точность геометрической формы отверстия;

точности размера обрабатываемого отверстия;
шероховатости поверхности обрабатываемого отверстия.
Отделочную обработку применяют при необходимости достижения повышенных требований к:
точности геометрической формы обрабатываемого отверстия;

развертывание;
планетарное шлифование;
Методами отделки главных отверстий являются:
тонкое растачивание;
хонингование;
раскатка роликами;
притирка;
шабрение.

Режущий инструмент для обработки отверстий
Зенкер цельный
Зенкер насадной со вставными ножами

Режущий инструмент для обработки отверстий
Расточной резец с микрометрической регулировкой
Расточная оправка с двумя резцами
(продолжение)

Режущий инструмент для обработки отверстий
Неразъемная расточная головка
Разъемная расточная головка
(продолжение)

Режущий инструмент для обработки отверстий
Насадная сборная развертка
(окончание)

Схема инструментального набора для компоновки комбинированного инструмента при обработке ступенчатого отверстия
Общая инструментальная оправка
Перовое сверло для предварительной обработки
Расточной блок
Резец для снятия фаски
Резцовый блок для подрезки торца
Резец для подрезки канавок
Расточной блок для чистовой обработки
Спиральное сверло
Расточная оправка
Развертка

Схема обработки двух соосных отверстий специальным комбинированным режущим инструментом
1, 2 – резцовые блоки для черновой и чистовой обработки второго отверстия; 3 – резцовый блок для подрезки торца;
4, 5 – резцовые блоки для черновой и чистовой обработки первого отверстия; 6 – резец для снятия фаски

Проектирование ТП изготовления фланцев
Основное служебное назначение фланцев заключается в ограничении осевого переме-щения вала, установленного на подшипниках в изделии (машине), путем создания необходи-мого натяга или гарантированного осевого зазора между торцом фланца и торцом наружного кольца подшипника.
Кроме того, фланцы выполняют роль крышек отверстий под валы, создавая необходимое уплотнение.

Опора вала с фланцем
Конструкции фланцев весьма разнообразны, однако все они к корпусу крепятся винтами и, как правило, с утопленными головками.

Фланец
Базами фланца являются:
посадочная цилиндрическая поверхность по размеру отверстия в корпусе; малый торец центрирующего пояска, прилегающий непосредственно (или через промежуточное кольцо) к торцу наружного кольца подшипника.

отливки (чугунные и стальные);
поковки и штамповки;
Виды заготовок для фланцев
(в зависимости от серийности выпуска):
Фланцы изготовляют из различного материала: чугуна СЧ15, сталей 30, 45 и др.
диски, отрезанные от сортового прутка.
При достаточно большой серийности литые фланцы изготовляют по выплавляемым моделям с минимальными припусками.
Ряд их поверхностей может не подвергаться в дальнейшем механической обработке, например, отверстия под крепежные болты.

Типовой ТП изготовления фланцев
В первую очередь обрабатываются посадочная поверхность цилиндрического пояска, торец, буртик и выточки с базированием заготовки по наружной цилиндрической поверхности боль-шего диаметра и торцу фланца.
Затем на базе этих обработанных поверхностей обрабатывают цилиндрическую поверхность большего диаметра, торец и фаски фланца.
На этих же базах обрабатывают крепежные отверстия и лыски, если они предусмотрены конструкцией.

В крупносерийном производстве для операций точения используются многошпиндельные верти-кальные токарные полуавтоматы 1К282 и 1К284.
В серийном производстве токарная обработка производится на токарных станках (16К20, 16К20Ф3, РТ725Ф3 и др.).
Фрезерование лысок выполняют на фрезерных станках различных типов с применением универсальных и специальных приспособлений с базированием по посадочному пояску, торцу фланца и крепежному отверстию.
В зависимости от технических требований по-верхности цилиндрического пояска и торцов могут подвергаться шлифованию на станках 3А130.

Обработка отверстий в крупносерийном произ-водстве может быть произведена на вертикально-сверлильном станке с применением многошпин-дельных головок, а также на агрегатно-свер-лильном станке.
Обработка крепежных отверстий фланцев в серий-ном производстве производится на вертикально-сверлильном, радиально-сверлильном станках в приспособлениях (инструмент направляется посредством втулок), на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ 2Р118Ф2 и 2Р135Ф2 с револьверной головкой на шесть инструментов, а также на фрезерном станке с ЧПУ 6Р13РФ3 с револьверной головкой на пять инструментов с фрезерованием лысок.

При обработке на вертикально-сверлильных станках с ЧПУ инструмент работает без направляющих втулок с выводом и индексацией стола на заданную координату по управляющей программе.
Поэтому в целях предотвращения увода сверла, особенно если внешний торец фланца литой или штампованной заготовки остается необработанным, рекомендуется перед сверлением предварительно зацентровать отверстие.

Схема обработки отверстий во фланце на станке с ЧПУ модели 2Р135Ф2

Обработка отверстий может выполняться по параллельному и последовательному методам.
В первом случае сначала одним инструментом, например сверлом, сверлят все отверстия, а затем после поворота инструментальной головки последовательно цекуют все отверстия.
Во втором случае каждое отверстие последовательно обрабатывают разными инструментами, а затем после изменения позиционирования обрабатывают следующие отверстия в том же порядке.