Технологический процесс изготовления детали "Вал-шестерня"

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ технологичности детали
2. Технология получения материалазаготовки
2.1 Производство чугуна
2.1.1 Исходные материалы длядоменного производства и их подготовка к плавке
2.1.2 Доменная печь
2.2 Производство стали
2.2.1 Электродуговая печь
2.2.2 Рафинирование стали
2.2.3 Разливка стали
3. Технология получения заготовки
3.1. Возможные способы получениязаготовки
3.2 Выбор эффективного способаполучения заготовки
4. Разработка технологии получениядетали резанием
4.1 Обработка заготовки натокарно-винторезном станке
4.2 Обработка заготовки нагоризонтально — фрезерном станке
4.3 Обработка заготовки навертикально — сверлильном станке
4.4 Обработка заготовки назубофрезерном станке
4.5 Обработка заготовки на кругло — шлифовальном станке
5. Контроль размеров детали
Заключение
Список литературы
/>/>ВВЕДЕНИЕ
Данная курсовая работапредназначена для изучения курса ТКМ (технология конструкционных материалов) в сферетехнологического производства деталей. В качестве объекта изучения предложенадеталь.
Задание на курсовоепроектирование:1 Вариант № 14 2  Вал-шестерня 3 40ХС ГОСТ 4543–71 4 20 5 m=2,5; Z=30; степень точности 8
В курсовой работе будетподробно описана технология получения материала заготовки. Так как сталь мыполучаем из чугуна, будет расписана металлургия чугуна, исходные материалы длядоменной печи, а также сама доменная печь. После производства чугуна будетописан технологический процесс, производство стали. Учитывая, что сталь,улучшенная легированная рекомендуется описать такие пункты как рафинированиестали и влияние примесей на свойства сталей.
Так как программасоставляет 20 шт. в год, то целесообразно применение универсального оборудования(станки токарной группы, зубофрезерного, сверлильного, шлифовального).
В пункте контролькачества будут описаны виды проверок.

Задание
/>1 Вариант № 14 2  Вал-шестерня 3 40ХС ГОСТ 4543–71 4 20 5 m=2,5; Z=30; степень точности 8
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЕТАЛИ
Заготовка по условиюзадания выполнена из качественной конструкционной стали по 40ХС ГОСТ 4543–71.
Данная сталь достаточнохорошо обрабатывается лезвийными и абразивными инструментами.
На рисунке 1. 1 приведенэскиз заданной детали.
Перечислим и пронумеруемобрабатываемые поверхности детали:
1.  — торец детали Ø40-0,025
2.  -поверхность зубьев шестерни
3.  -цилиндрическая поверхность Ø40-0,025
4.  — торец шестерни (со стороны цилиндрическойповерхности Ø40-0,025) длиной 30
5, 6, 11, 12 -фаски
7, 13 -центровое отверстие формы В Ø4
8-торец детали Ø40-0,025
9-цилиндрическая поверхность Ø40-0,025
10- торец шестерни (со стороныцилиндрической поверхности Ø40-0,025) с номинальным размером50 (по чертежу: 120 – 30 — 40)
14-ширина сфрезерованной поверхности Ø40-0,025
15-высота сфрезерованной поверхности Ø40-0,025
16-глухое круглое отверстие
17-глухое резьбовое отверстие М6.
Под технологичностьюдетали можно понимать удобство ее конструкции, технических требований, размерови их допусков для применения типового оборудования, оснастки, инструмента,наладок, технологических баз (поверхностей, используемых для установки детали вприспособлении).
Данная детальтехнологична – это тело вращения, составленное из цилиндрических участков,резьбового участка и зубчатого венца. Все цилиндрические поверхности могут бытьлегко получены точением, резьбовое отверстие – сверлением, а зубья – фрезерованием.
Предложенной деталь неявляется нетехнологичной, так как ее форма проста в производстве.
Рассматривая точностьдетали, следует отметить, что конструктором заданы допуски на цилиндрическиеповерхности Ø80 (поверхность 2) – внешний диаметр зубьев (8 квалитет) и Ø40(4 квалитет) (поверхность 3, поверхность 9) – 0,2 и 0,025 соответственно.
Анализ шероховатостиповерхности показывает, что большинство поверхностей имеет шероховатость Rz40.
Но две цилиндрическихповерхности Ø40-0,025 (поверхности 3, 9) после термообработкидолжны иметь шероховатость Ra1,25,предположительно посадка под подшипники (обеспечивается операцией чернового шлифования).
Таким образом, детальимеет достаточно технологичную конструкцию, ее производство не требуетспециального оборудования, приспособлений и инструментов.
По условия работы –производительность 20 шт. – единичное производство.
/>/>/>2. Технология получения материала заготовки
/> 
Заготовка по условиюзадания выполнена из качественной конструкционной стали 40ХС по ГОСТ 4543–71. Основныехарактеристики стали:Плотность 7740 кг/м.куб. Назначение валы, шестерни, муфты, пальцы и др.детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, упругости и износостойкости Модуль упругости E=219000 МПа Модуль сдвига G=85000 МПа Свариваемость трудносвариваемая. KVmet 0.850 Xmat 0.100 Kshl 0.700 Температура ковки Начала 1150, конца 850. Сечения более 75 мм охлаждаются замедленно. Химический состав Кремний: 1.20-1.60, Марганец: 0.30-0.60, Медь: 0.30, Никель: 0.30, Сера: 0.035, Углерод: 0.37-0.45, Фосфор:0.035, Хром: 1.30-1.60, Склонность к отпускной способности Склонна Механические характеристики Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп. закалка 880гр(вода), отпуск 650гр(вода) 830 640 55 15 260   закалка 900гр(масло), отпуск 200гр(возд) 1960 1670 45 10 575   Закалка 900 C, масло, Отпуск 640 C, вода, 960 800 62 19 255   Закалка 900 C, масло, Отпуск 640 C, вода, 930 730 59 19 255   Закалка 900 C, масло, Отпуск 640 C, вода, 870 700 54 19 255  

Сталь выплавляют изчугуна. Основой производства чугуна служит металлургическое производство.
Металлургическоепроизводство — это сложная система различных производств, базирующихся наместорождении руд, коксующихся углей, энергетических комплексах. Оно включает:шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей; горно-обогатительные комбинаты,где обогащают руды, подготовляя их к плавке; коксохимические заводы, гдеосуществляют подготовку углей, их коксование и извлечение из них полезныххимических продуктов; энергетические цехи для получения сжатого воздуха (длядутья доменных печей), кислорода, очистки металлургических газов; доменные цехидля выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудныхметаллизованных окатышей; заводы для производства ферросплавов; сталеплавильныецехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные) для производствастали; прокатные цехи, в которых слитки стали перерабатывают в сортовой прокат— балки, рельсы, прутки, проволоку, лист и т. д.
Основная продукция чернойметаллургии:
· чугуны —передельный, используемый для передела на сталь, и литейный — для производствафасонных чугунных отливок на машиностроительных заводах;
· железорудныеметаллизованные окатыши для выплавки стали;
· ферросплавы(сплавы железа с повышенным содержанием Мn, Si, V, Ti и т. д.) для выплавки легированных сталей;стальные слитки для производства сортового проката (рельсов, балок, прутков,полосы, проволоки), а также листа, труб и т. д.;
· стальные слиткидля изготовления крупных кованых валов, роторов турбин, дисков и т. д.,называемые кузнечными слитками.
Для производства чугуна,стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорныематериалы.
Промышленной рудойназывают горную породу, из которой при данном уровне развития техникицелесообразно извлекать металлы или их соединения. Например, в настоящее времяцелесообразно извлекать металлы из руд, если содержание их в руде составляет:железа на менее 30—60 %, меди 3—5 %, молибдена 0,005—0,02 %. Руда состоит изминералов, содержащих металл или его соединения, и пустой породы (т. е.различных примесей). Руды называют по одному или нескольким металлам, которыевходят в их состав. Например, железные, медные, медно-никелевые и т. д.
В зависимости отсодержания добываемого металла, руды бывают богатые и бедные. Бедные руды (смалым содержанием добываемого металла) обогащают, т. е. удаляют из руды частьпустой породы. В результате получают концентрат с повышенным содержаниемдобываемого металла. Использование концентрата улучшает технико-экономическиепоказатели работы металлургических печей. Флюсы — это материалы, загружаемые вплавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой рудыили концентратом и золой топлива. Такое соединение называют шлаком.
Обычно шлак имеет меньшуюплотность, чем металл, поэтому он располагается в печи над металлом и можетбыть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха.Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные оксиды (SiO2,Р2О5), и основным, если в его составе больше основныхоксидов (CaO, MgO, FeO и др.).
Топливом вметаллургических печах являются кокс, природный газ, мазут, доменный(колошниковый) газ.
Кокс получают накоксохимических заводах в коксовых печах сухой перегонкой при температуре 1000°С (без доступа воздуха) каменного угля коксующихся сортов. В коксе содержится80 — 88 % углерода, 8—12 % золы, 2—5 % влаги, 0,5—1,8 % серы, 0,02— 0,2 %фосфора и до 1—2 % летучих продуктов. Для доменной плавки кокс должен содержатьминимальное количество серы и золы. Куски кокса должны иметь размеры 25—60 мм. Коксдолжен обладать достаточной прочностью, чтобы не разрушаться под действием шихтовыхматериалов.
Природный газ содержит90—98 % углеводородов (СН4 и С3Н6) и 1 %азота. Мазут содержит 84—88 % углерода, 10—12 % водорода, небольшое количествосеры и кислорода. Кроме того, используют доменный или колошниковый газ, побочныйпродукт доменного процесса.
Огнеупорные материалыприменяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки)металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Огнеупорныематериалы способны выдержать нагрузки при высоких температурах, противостоятьрезким изменениям температур, химическому воздействию шлака и печных газов.Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения. Похимическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на кислые, основные,нейтральные./>2.1 ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА
Сплавы железа суглеродом, содержащие свыше 2% углерода, называют чугунами. Их получают путемвосстановления железа из оксидов, содержащихся в рудах. Процесс восстановленияжелеза ведут в доменных печах. В зависимости от назначения и места дальнейшейпереработки различают чугуны предельные (примерно 80% от всего выпуска),предназначенные для переработки в сталь, и литейные, поступающие намашиностроительные заводы и используемые в качестве исходного материала дляизготовления литых заготовок. />/> 2.1.1 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДОМЕННОГОПРОИЗВОДСТВА И ИХ ПОДГОТОВКА К ПЛАВКЕ
Исходными материалами длядоменного производства является руда, флюсы, топливо и огнеупоры.
Железная руда состоит изжелезосодержащих минералов и пустой породы, в состав которой входят оксидыкремния (кремнезем) SiО2, алюминия (глинозем) А12О3,кальция СаО и магния MgO. Качество руды определяется многими критериями, но,прежде всего, содержанием в ней железа, легкостью восстановления железа изоксидов, составом пустой породы и концентрацией вредных примесей, таких, какфосфор, мышьяк и др.
Для производства чугунаиспользуют следующие руды. Магнитный железняк (магнетит) представляет собойсмесь двух оксидов железа – FeO и Fе203, содержит до 70%железа. Его название связано с наличием магнитного оксида FeO. Руда имееттемный цвет, прочная и плотная, а после измельчения легко обогащается методоммагнитной сепарации.
Красный железняк(гематит) содержит до 60% железа в виде оксида Fе203. Онменее плотен, чем магнетит, легко измельчается и восстанавливается.
Бурый железняк (гетит)представляет собой водный оксид железа Fе20З. Н20и содержит еще меньше железа (до 50%). Это относительно рыхлая, легковосстанавливаемая порода. Шпатовый железняк (сидерит) содержит до 40% Fe в видекарбоната FеСО3
Флюсы – это специальновводимые в доменную печь материалы, снижающие температуру плавления пустойпороды и ошлаковывающие золу кокса. Различают основные и кислые флюсы. К первымотносится известняк СаСО3 и доломит СаСО3. МgСО3,дающие при разложении оксиды щелочной группы СаО и MgO. Ко вторым относитсякремнезем SiО2 – кислотный оксид. Выбор зависит от состава пустойпороды. Если пустая порода имеет песчано-глинистый характер (смесь SiО2и А12О3), то в качестве флюсов применяют известняк илидоломит, а если в ней превалируют известковые породы, то флюсом служит песок,что в практике встречается довольно редко.
Основным видом топлива вдоменном производстве служит кокс, но в отдельных случаях в дополнение к коксуиспользуют природный газ или пылевидный каменный уголь, которые подают вместе своздухом, необходимым для горения топлива. Кокс получают путем нагрева до 1000– 1200 0С без доступа воздуха в коксовых батареях особых сортовкоксующихся углей. Перед коксованием уголь измельчается в дробилках до частицразмером 2 – 3 мм и обогащается. В процессе выдержки при высоких температурах втечение 15 – 20 часов происходит удаление летучих веществ и спекание угля впористую массу, которую выгружают из батарей на транспортеры и гасят водой илиинертным газом. Для доменного процесса используются куски кокса размером 25 – 200 мм и пористостью около 50%. С ростом пористости растет поверхность контакта топлива с кислородом,в результате чего активизируются процессы горения и повышается температура врабочем пространстве печи. Кокс должен содержать не менее 80% углерода ивозможно меньшее количество серы (2%), золы (12%), влаги (5%) и летучих веществ(1 – 2%).
Огнеупоры служат длясооружения рабочего пространства доменных и других плавильных печей. Они должныобладать термостойкостью, механической прочностью и химической стойкостью поотношению к шлакам. По химическому составу огнеупоры разделяют на кислые,состоящие из кварцитов (динас), основные (доломит, магнезит) и нейтральные(углеродосодержащие). Они поставляются в виде кирпичей, фасонных блоков икрошки. Состав применяемого огнеупора оказывает определяющее влияние на типфлюса, вводимого при плавке. Так, например, при применении кислого огнеупораприменять в качестве флюса известняк следует крайне осторожно, так как избытокщелочного оксида в шлаке приведет к быстрому разрушению кислотного оксидаогнеупорной кладки.
Наибольшеераспространение нашли так называемые шамотные огнеупорные материалы, обладающиеслабокислыми свойствами и состоящие из смеси кремнезема и глинозема. />/>2.1.2 ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ
Прошедшие предварительнуюподготовку руды подаются вместе с коксом, расход которого составляет около 50%от массы выплавляемого чугуна, в доменную печь. Доменные печи относятся кразряду шахтных печей и работают по принципу противотока. Шихта (руда, кокс и,если необходимо, известь) подается сверху и по мере плавления руды и выгораниякокса опускается вниз, а воздух, наоборот, вдувается в нижнюю часть печи иперемещается вверх, навстречу шихте. Полезный объем печей обычно не превышает 2000 м3, высота примерно – 30 м, и выплавляется в них в сутки до 2000 т. чугуна. Отдельныепечи имеют объем свыше 5000 мЗ. Схема доменной печи ивоздухонагревателя показаны на рисунок 2.1.
Шихта 1 подается взагрузочное устройство 2, оборудованное двумя приемными камерами и запирающимиконусами. Попеременное открывание конусов исключает прорыв доменных газов ватмосферу. Под загрузочным устройством располагается колошник 3, из которогопечные газы по трубам удаляются из печи. Шахта печи 4 футеруется(выкладывается) огнеупорным шамотным кирпичом. Толщина кладки превышает 1 м. Ниже шахты находятся распар 6, заплечики 7 и горн 8. В верхней части горна, заполненного коксом,находятся 16 – 20 водоохлаждаемых медных фурм 12, по которым из фурменногопояса 13 в доменную печь подается под давлением 300 кПа нагретый до 900 – 1200 ОСвоздух, зачастую обогащенный кислородом. В нижней части горна находятсяшлаковая 9 и чугунная 11 летки, через которые выпускается с интервалом 2 – 3 чжидкий шлак и чугун, скапливающиеся на лещади 10.
Каждая доменная печьработает в паре с тремя воздухонагревателями (рис.2.1, 6). Очищенные печныегазы, содержащие около 30% оксида углерода, смешиваются с воздухом и, сгорая вкамере 14, футерованной огнеупорным кирпичом 15, при температуре около 1300 ОСпроходят через насадку 16, выложенную из кирпича, отдавая ей свою физическуютеплоту, после чего через боров 17 удаляются в атмосферу.
Пока два из трехнагревателей: работают в режиме разогрева насадки, в третьем осуществляетсянагрев воздуха, подаваемого в доменную печь. Направление перемещения воздуха вэто время обратное указанному стрелками на рисунке 2.1.б. После снижениятемпературы нагрева воздуха ниже установленного предела (обычно 900 ОС)происходит автоматическое переключение работы воздухонагревателя с режимаохлаждения насадки в режим ее нагрева.
Продуктами доменногопроизводства являются предельные чугуны, содержащие 3,5 – 4,5 % С и 0.5 – 1,3%Si, литейные чугуны, отличающиеся более высоким содержанием кремния (0,8-3,6%),ферромарганец (75-85% Мn) иферросилиций (19-92% Si). Кроме того, ценными побочными продуктами являютсядоменные шлаки и газ.
Одним из главныхпоказателей работы доменных печей принято считать коэффициент использованияполезного объема. Он получается делением полезного объема (м3) насуточный выпуск чугуна (тонны) и для передовых предприятий составляет 0,5 –0,6.
/> Рисунок 2.1 — Конструкция доменной печи: а – доменная печь; б – воздухонагреватель />/>2.2 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ
Сталь — это сплав железас углеродом, содержание которого не превышает 2,14%. Кроме того, в нейсодержатся постоянные примеси (марганец, кремний, сера, фосфор) и в рядеслучаев легирующие элементы (никель, хром, ванадий, молибден, вольфрам и др.).Сырьем для производства стали является передельный чугун, выплавляемый вдоменных печах, лом и ферросплавы (см. рисунок 2.1.). Если сравнить содержаниеосновных примесей в чугуне и стали, можно сделать вывод, что сталь отличаетсяот чугуна только количеством этих примесей. В чугуне содержание С, Si, Mn, S иР выше, чем в стали. Поэтому основная задача передела чугуна в сталь состоит вудалении части этих примесей с помощью окислительных процессов. Механизм этогоокисления не зависит от типа сталеплавильной печи. Наиболее часто для этой целииспользуют мартеновский, кислородно-конвертерный и электродуговой способы. Дляпроизводства стали данной по заданию используются электродуговые печи./>/>2.2.1. ЭЛЕКТРОДУГОВАЯПЕЧЬ
/> Рисунок 2.2 — Электродуговая печь для получения стали
Электродуговые печи(рис.2.2) обеспечивают низкий угар легирующих элементов и высокий перегреврасплава, необходимый для растворения ферросплавов. Поэтому они нашли широкоеприменение для выплавки сталей специального назначения, таких, какинструментальные, нержавеющие, жаропрочные и т.д. Сама печь состоит из подины,выложенной огнеупорным кирпичом 17 и футерованной внутри огнеупорной массой 18.Сверху располагается свод печи 20 с отверстиями для ввода графитовых электродов21. Это печи с так называемой зависимой дугой, т.е. дуга 22 горит не междуэлектродами, а между электродами и металлом.
В зоне горения дугитемпература достигает 7000 °С, что обеспечивает проплавление шихтыпод электродами в виде колодцев, в которые скатываются остатки твердой шихтыудаленных от электродов зон. Шихта 24 может быть твердой или смешанной – скрапи жидкий чугун. Для загрузки шихты удаляется свод или выкатывается подина.Необходимые по ходу плавки добавки вводят через окно 23, а готовую стальсливают по футерованному желобу 19, для чего вся печь наклоняется в сторонуметаллической летки. Емкость печей достигает 400 тонн. В них получаетсякачественный, хорошо раскисленный металл с низким содержанием вредных примесейи неметаллических включений. Перевод на электроплавку сдерживается высокойстоимостью электроэнергии и сложностью системы питания печи электричество.2.2.2 РАФИНИРОВАНИЕ СТАЛИ
Присутствующие в сталинеметаллические включения и газы резко снижают ее прочностные иэксплуатационные характеристики. В связи с этим разработано большое количествоспособов очистки стали, которые можно разделить на две группы. К первойотносятся методы, которые предусматривают рафинирующую обработку после выпускастали из печи перед ее разливкой.
Электрошлаковый переплав(рис. 2.3) считается наиболее эффективным методом рафинирования, так как посленего содержание серы снижается до 0.005%, а количество оксидов и сульфидовснижается вдвое. Для начала процесса на медный поддон 7 устанавливаютрасходуемый электрод 9 и водоохлаждаемую изложницу 8. В зазаор между нимизасыпается флюс, содержащий Al2O3, CaO и СаF2. При включении тока между поддоном и электродомзагорается электрическая дуга, которая расплавляют флюс.
Расплав флюса гасит дугу,и процесс автоматически переходит в электрошлаковый, при котором тепловыделяется за счет электросопротивления шлака. Электрод из обычной сталирасплавляется в шлаке и капли 11, проходя через слой шлака 10, очищаются отпримесей и скапливаются под шлаком в виде ванночки 12, питающей растущий вверхслиток 13.2.2.3 РАЗЛИВКА СТАЛИНаиболее прогрессивной считается разливкастали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) рис. 2.4. В этом случаесталь из сталеразливочного ковша через промежуточный ковш 9, обеспечивающийравномерность подачи расплава, создавая запас времени для заменысталеразливочного коша с расплавом, поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор10, проходя через который сталь частично затвердевает, образуя корочку наповерхности, граничащей со стенками кристаллизатора, и опускается в зонувторичного охлаждения, где опорные ролики11, повторяющие конфигурацию слитка,снаружи опрыскиваются водой из системы орошения 12.Ниже опорных располагаются тянущие ролики13, обеспечивающие равномерность удаления из кристаллизатора слитка 14.Ацетиленокислородные резаки 15 позволяют разрезать непрерывно подаваемый слитокна мерные длины, которые поступают на прокатку. Слитки, получаемые на МНЛЗ, неимеют усадочных раковин, более однородны по химическому составу, однако на ихповерхности часто образуются трещины, связанные с перепадом температур посечению и большими усилиями вытяжки слитка из кристаллизатора.
/>3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ/>/>/>3.1ВОЗМОЖНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ
Обработкой металловдавлением (ОМД) называют группу технологических процессов, в результате которыхпод влиянием приложенных внешних сил происходит изменение формы заготовок безнарушения их сплошности.
Основной задачей всехвидов обработки давлением является придание металлу желаемой формы посредствомпроцесса пластической деформации. В результате пластической деформацииизменяются не только форма и размеры заготовки, но структура и свойстваисходного металла.
В промышленностиприменяют шесть основных видов обработки давлением: прокатку, прессование,волочение, ковку, объемную штамповку и листовую штамповку. Схемы этих видовприведены на рисунок 3.1.
/>
Рисунок 3.1 — Виды обработки металлов давлением:
а – прокатка (1 –заготовка, 2 – валок 3, – изделие);
б – прессование (1 – пуансон, 2 – контейнер, 3 – заготовка, 4 – матрица, 5 изделие);
в – волочение (1 – заготовка, 2 – волока, 3 – изделие);
г – ковка (1, 3 – верхний и нижний бойки, 2 – заготовка);
д – объемная штамповка (1 – заготовка, 2,3 – верхняя и нижняя половины штампа);
е – листовая штамповка (1 – заготовка, 2 – пуансон, 3 – матрица) />/>3.2 ВЫБОР ЭФФЕКТИВНОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯЗАГОТОВКИ
Так как задано единичноепроизводство, то целесообразно использовать сортовой прокат — круглый пруток Ø82.
Прокаткой называют видобработки давлением, при котором металл пластически деформируется вращающимися гладкимиили имеющими соответствующие канавки (ручьи) валками. Взаимное расположениевалков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. При этомполучают прокат – готовые изделия или заготовки для последующей обработкиковкой, штамповкой, прессованием, волочением или резанием. В прокатперерабатывают до 80% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлови сплавов, его используют в строительстве, машиностроении и других отрасляхпромышленности.
Существуют три основныхвида прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая (косая) (рисунок3.2). При продольной прокатке 1 заготовка 2 деформируется между гладкими илиимеющими калибры валками 1, вращающимися в противоположные стороны, иперемещается перпендикулярно к осям валков.
При поперечной прокаткеII валки 1 вращаются в одном направлении и оси их параллельны, а заготовка 2деформируется ими, вращаясь вокруг своей оси.

/>
Рисунок 3.2 — Основные виды прокатки:
1 – продольная прокатка: а – в гладких валках
б – в калибрах;
11 – поперечная прокатка;
111 – поперечно-винтоваяпрокатка: а – в гладких валах б – в спиральных валках в – винтовая проката труб
/>
Рисунок 3.3 — Кинематическая схема прокатного стана
/>
Рисунок 3.4 — Классификация рабочих клетей: а – дуо; б – трио сортовые; в – трио листовые; г– кварто листовые; д – кварто для прокатки; е – шестивалковая; ж –двацативалковая; з – универсальная; и – колесопрокатная

При поперечно-винтовой(косой) прокатке III валки 1 вращаются в одном направлении, а оси ихрасположены под некоторым углом, благодаря чему заготовка 2 деформируется валками;при этом она не только вращается, но и перемещается поступательно вдоль своейоси.
Прокатным станомназывается технологический комплекс последовательно расположенных машин иагрегатов, предназначенных для пластической деформации металла в валках (собственнопрокатки), дальнейшей его обработки и отделки (правки, обрезки кромок, резки намерные изделия и пр.) и транспортировки.
На практике прокатнымстаном часто называют оборудование, непосредственно связанное с деформациейпрокатываемого металла в валках. На рисунке 3.3 представлена общаякинематическая схема такого стана. В рабочей клети 1 в подушках с подшипникамирасположены валки 2, вращательное движение на которые передается от главногоэлектродвигателя 7 через редуктор 6, муфты 5, шестеренную клеть 4 и шпиндели 3.
В зависимости отконструкции и расположения валкое рабочие клети прокатных станов подразделяютна шесть групп (рисунок 3.4): дуо, трио, кварта, многовалковые, универсальные испециальной конструкции. Клети дуо (двух валковые) бывают реверсивные (прокаткаведется в обе стороны) нереверсивные (прокатка ведется в одну сторону). [3]
Различают листовые клетикварто, применяемые для прокатки толстых листов, полос и броневых плит, и клетикварто для прокатки рулонов. Последние применяются в станах холодной и горячейпрокатки тонких листов, лент, полос, причем перед клетью может устанавливатьсяразматыватель рулонов, а сзади – моталка, создающая натяжение полосы.
В зависимости отназначения прокатные станы можно подразделять на следующие группы: заготовочные,рельсовые, толстолистовые, среднелистовые, тонколистовые, непрерывные листовые(широкополосные) и штрипсовые (производящие штрипсзаготовку для труб в видеполосы шириной до – 300 мм).
/>/>4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛИРЕЗАНИЕМ
Согласно чертежу деталивсе ее поверхности подлежат механической обработке. Первоначально необходимоизучить всю маршрутную технологию.
Исходя из формы обрабатываемойповерхности, требований, предъявляемых к точности размеров и качествуповерхности изготовляемой детали, а также от свойств материала обрабатываемойзаготовки – отливки будем применять следующие способы обработки: точение(токарная обработка), фрезерование, сверление.
На первой механическойоперации целесообразно удалить всю черновую поверхность, оставшуюся послепроката. Наружные цилиндрические поверхности можно получить точением,шлифованием. Для данной детали, черновую обработку целесообразнее произвеститочением. Центровые отверстия можно получить одновременно с обточкой цилиндрови торцов заготовки на черновой операции. Поскольку шероховатость Rz40 и точность в пределах 14 квалитета,это может быть достигнуто на чистовых операциях точения, то второй механическойоперацией может быть также операция точения. Третей операцией будет сверлениеглухого отверстия и нарезание резьбы метчиком. Колесо указанной точностиполучают на зубофрезерных станках или долблением. В данном случае зубчатыйвенец открытый, и применение долбяка нецелесообразно. Наиболее целесообразнойпредставляется обработка на зубофрезерном станке червячной зуборезной фрезой.Затем фрезеруем паз на горизонтально – фрезерном станке. После термообработкинеобходимо закаленную поверхность выполнить с высокой точностью и высокимкачеством поверхности. Наиболее целесообразной в таких случаях являетсякруглошлифовальная операция. Затем деталь передают на операцию контроля.4.1 ОБРАБОТКА ЗАГОТОВКИ НА ТОКАРНО –ВИНТОРЕЗНОМ СТАНКЕ.
Обработка осуществляетсяна токарно-винторезных станках (рисунок 4.1), которые предназначены длявыполнения всех основных видов токарных работ в условиях единичного имелкосерийного производства. Учитывая, что здесь не требуется менять резцы, ицентровочное сверло остается одно и то же, то этот вариант в данном случае достаточнопроизводителен.
При точении заготовкасовершает главное вращательное движение, а инструмент-резец совершаетпоступательное движение подачи. Операции точения предназначены для обработкинаружных и внутренних поверхностей вращения (цилиндрических, конических,фасонных); обработки плоских торцевых поверхностей; нарезания резьбы; обработкии получения круглых отверстий, ось которых совпадает с осью вращения заготовки.
/>
Рисунок 4.1 – Токарно–винторезный станок.
Можно центровые отверстияполучить одновременно с обточкой цилиндров и торцов заготовки на черновойоперации.
В качествеоборудования можно использовать токарно-винторезный станок типа 16К20.Инструментом для подрезки торца является резец токарный подрезной отогнутый(рисунок 4.2). Это может быть резец с напайными пластинами или с механическимкреплением сменных многогранных пластин. Материал пластин – твердый слав Т5К10.
Инструментом длясверления центровых отверстий является сверло центровочное (рисунок 4.3). Вкачестве материала сверла может быть использована быстрорежущая сталь Р6М5.
/>
Рис. 4.2 Резец токарныйподрезной отогнутый
/>
Рис. 4.3 –Сверло центровочное
1. Исходнаязаготовка – прокат: круг Ø82. Круг зажали в трехкулачковыйсамоцентрирующий патрон токарно-винторезного станка.
2. Подрезать торецповерхности 1 отогнутым проходным резцом.
3. Проточить упорнопроходным резцом до диаметра Ø80-0,2 с шероховатостьюповерхности Rz40 — поверхность 2 на длине 125.
4. Упорно проходнымрезцом получить поверхность 3 (Ø40-0,025) с шероховатостью Rz40 на длине 29.
5. Упорно проходнымрезцом подрезать торец поверхности 2 на длине 30 от поверхности 1.
6. Отогнутым правымрезцом получить фаски поверхность 5 и поверхность 6.
7. В заднюю бабкуустановить патрон с центром для получения центрового отверстия формы В Ø4по ГОСТ 14034-74 – поверхность 7.
8. Отрезным резцом надлине 122 от поверхности 1 отрезать заготовку.
9. Деталь установитьв оправку поверхностью 3 с упором в поверхность 4.
10. Подрезать торецповерхность 8 на длине 120 от поверхности 1 отогнутым проходным резцом.
11. Упорно проходнымрезцом за несколько проходов получить поверхность 9 (Ø40-0,025)с шероховатостью Rz40 на длине 48.
12. Упорно проходнымрезцом подрезать торец поверхность 10 на длине 40 от поверхности 4.
13. Отогнутым правымрезцом получить фаски поверхность 11 и поверхность 12.
14. В заднюю бабкуустановить патрон с центром для получения центрового отверстия формы В Ø4по ГОСТ 14034-74 – поверхность 13. 4.2 ОБРАБОТКА ЗАГОТОВКИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНО– ФЕРЕЗЕРНОМ СТАНКЕ
Фрезерование – это методобработки заготовок, при котором непрерывное главное вращательное движениесовершает инструмент (фреза), а поступательное движение подачи – заготовка.Отличительная черта фрезерования – высокая производительность и разноплановая сточки зрения геометрических форм поверхностей обработка.
Колесо указанной точностиполучают на горизонтально – фрезерном станке 6Р81Г.
15. Установитьзаготовку на горизонтально-фрезерный станок.
16. Дисковой фрезойна длине 10 от поверхности 8 фрезеровать выступ таким образом, чтобы получитьразмер 30 (поверхность 14 и поверхность 15).
4.3 ЗАГОТОВКИ НА ВЕРТИКАЛЬНО –СВЕРЛИЛЬНОМ СТАНКЕ
Сверление – это методполучения отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и глухиеотверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия с целью увеличенияих размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности.
Процесс сверленияосуществляется при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси(главное движение) и его поступательного движения вдоль оси (подача). [4]
17. Установитьзаготовку в вертикально-сверлильный станок.
18. От оси симметрии поверхности9 на расстоянии 15 сверлить глухое отверстие спиральным сверлом Ø4 такимобразом, чтобы отверстие располагалось на оси симметрии поверхности 14 и15-получить поверхность 16.
19. На глубину 15 вповерхности 16 нарезать резьбу метчиком М6-поверхность 17.4.4 ОБРАБОТКА ЗАГОТОВКИ НА ЗУБОФРЕЗЕРНОМСТАНКЕ
/>
Рис. 4.6 Червячная фреза
Как отмечалось выше, припредварительном обсуждении маршрута технологического процесса, в данном случаецелесообразно применение зубофрезерования червячной фрезой (такой методприменяется при обработке колес от 5 до 11 степеней точности). Дисковая фреза сприменением делительной головки также пригодна для получения данного венца(здесь получают колеса от 9 до 12 степеней точности). В любом случае онрекомендуется лишь для единичного и мелкосерийного типов производства. Обработказуборезными долбяками, рекомендуется для получения колес от 6 до 8 степенейточности. В производстве с большими программами выпуска, этот вариант обработкиприменяют лишь для внутренних зубчатых колес и наружных закрытых зубчатыхвенцов, когда нет выхода для червячных фрез. Обработка головками – контурноезубодолбление более производительно. Здесь получают колеса 9–10 степенейточности. Однако цены на инструмент и оборудование очень высоки и их применениеоправдано лишь в массовом производстве.
Таким образом, в данномслучае рационально применять зубофрезерование на зубофрезерном станке модели5К310 стандартной червячной фрезой (рисунок 4.4).
20. В оправкуповерхностью 9 зажать деталь и червячной фрезой получить зубчатое колесо смодулем 2,5, числом зубьев 30, степенью точности 8 – поверхность 2./>/>/>4.5ОБРАБОТКА ЗАГОТОВКИ НА КРУГЛО-ШЛИФОВАЛЬНОМ СТАНКЕ.
Как было указаноранее, после термообработки шеек их необходимо прошлифовать. Этимобеспечивается точность размера и шероховатость поверхности. Вообще говоря,можно выбрать точение шеек в центрах резцом с пластинами из твердых сплавов,минералокерамики или синтетических сверхтвердых материалов. Тонкое точениепозволяет получить заданные чертежом точность и шероховатость поверхности.Однако производительность этого метода невысока, здесь требуется дорогостоящееоборудование с высокой частотой вращения шпинделя.
Таким образом,целесообразно использовать обработку шлифованием в центрах. Однако длявыполнения цилиндра на всей длине здесь приходится щлифовать и торец.Следовательно потребуется правка (восстановление) обоих торцов абразивногоинструмента.
21.Установить заготовку в кругло — шлифовальный станок.
22.Шлифовальным кругом получитьповерхность 9 (Ø40-0,025) с шероховатостью Ra1,25 на длине 48, поверхность 3 (Ø40-0,025)с шероховатостью Ra1,25 на длине29.
5. КОНТРОЛЬ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛИ
Исходя из особенностейформы детали и типа производства, выбираем следующие способы контроля,контрольный инструмент и приведем схему контроля.
Т.к. заданное количествопредполагает единичное производство, необходимо применять универсальныемерительные инструменты (штангенциркуль) за исключением поверхностей 3, 9 ((Ø40-0,025),для которых необходимо изготовить специальный меритель типа скобы), а также дляконтроля шероховатостей детали ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ необходим набор образцовшероховатестей.
Геометрические параметры(глубина, форма, диаметр) поверхности 7, 13 будут обеспечиваться инструментом –Центровкой.
Резьбовое отверстиепроверяется проходным калибром.
Наружный диаметрпроверяется скобой:
/>
Рисунок 5.1 — Схемыконтроля отверстий и линейных размеров
/>/>/>ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работерассмотрен технологический процесс изготовления детали «ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ».
Заготовка по условиюзадания выполнена из качественной конструкционной стали 40ХС ГОСТ 4543–71.
Данная сталь достаточнохорошо обрабатывается лезвийными и абразивными инструментами.
Сталь — это сплав железас углеродом, содержание которого не превышает 2,14%. Кроме того, в нейсодержатся постоянные примеси (марганец, кремний, сера, фосфор) и в рядеслучаев легирующие элементы (никель, хром, ванадий, молибден, вольфрам и др.).Сырьем для производства стали является передельный чугун, выплавляемый вдоменных печах, лом и ферросплавы.
Исходя из анализа деталии программы выпуска, выбрали способ получения заготовки.
Заготовка полученаобработкой металлов давлением — технологический процесс, в результате которогопод влиянием приложенных внешних сил происходит изменение формы заготовок безнарушения их сплошности.
Согласно чертежу деталивсе ее поверхности подлежат механической обработке. Первоначально приведенамаршрутная технология.
Исходя из особенностейформы детали и типа производства, выбираем способы контроля, контрольныйинструмент и приведем схему контроля.
/>/>/>СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анурьев, В.И. Справочникконструктора-машиностроителя: В 3 т., Т. 1. / В. И. Анурьев. – 7-е изд.,перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 816 с.
2. Проектирование технологическихпроцессов в машиностроительном производстве: Учеб. пособие по курсовомупроектированию / Юж.-Урал. гос. ун-т, Каф. Оборудование и инструменткомпьютеризир. пр-ва; П.А. Норин, Б.М. Кисимов, Н.И. Малышев, Г.К. Сафонов;ЮУрГУ. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1998. — 48,[1] с.: ил.
3. Технология конструкционныхматериалов: Учеб. пособие для сред. спец. учеб. заведений машиностроит.профиля/ О.С. Комаров, Б.М. Данилко, В.Н. Ковалевский и др.; Под ред. О.С.Комарова. — 2-е изд., испр. — Минск: Дизайн ПРО, 2001. — 415 с.: ил.
4. Щурова, А.В. Материаловедение итехнология обработки материалов: Сб. заданий к курсовой работе/А.В. Щурова;Юж.-Урал. гос. ун-т, Каф. Оборудование и инструмент компьютеризир. пр-ва; ЮУрГУ.- Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. — 37,[1] с.: ил.
5. Норин, П.А. Проектированиетехнологических процессов в машиностроительном производстве: Учебное пособие покурсовому проектированию/ П.А. Норин, Б.М. Кисимов, Н.И. Малышев, Г.К.Сафонов.– Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1998. – 49 с.
6. Дубинин, Н.П. Технология металлови других конструкционных материалов/ Н. П. Дубинин, Н.Н. Лиференко, А.Д. Хренови др.; Под ред. Н.П. Дубинина.– М.: Высш. шк., 1969.– 701 с.
7. Дальский, А.М. Технологияконструкционных материалов/ А.М. Дальский, В.С. Гаврилюк, Л.Н. Бухаркин и др.;Под общ. ред. А.М. Дальского.– М.: Машиностроение, 1990 – 570 с.

Приложение
/>

/>
Рисунок 1.1 – Эскиздетали и номера обрабатываемых поверхностей