Технология изготовления полого вала (5 видео)

Способ изготовления длинномерных полых валов переменного сечения

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству полых валов переменного сечения с малым соотношением толщины углублений к их длине. Задачей изобретения являлось изготовление длинномерных разнотолщинных полых валов с высокой степенью соосности при наличии малого соотношения толщины стенки шеек к ее длине (менее 0,015). Технический результат — повышение степени соосности полых валов с малым соотношением толщины стенки шеек и ее длине за счет предотвращения деформации стенок в процессе термообработки и механической обработки. После закалки в масло при температуре 80080 o C полый вал с соотношением толщины стенки шейки к ее длине, равной, например, 0,0017, механически обрабатывают с припуском на шейке, равной 0,4-0,5 толщины стенки. Далее нагревают со скоростью 10-15 o C/мин до температуры отпуска в печи в вертикальном положении. По достижении 30050 o C выдерживают 6 часов, охлаждают на воздухе и снимают припуск в три прохода.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к производству валов переменного сечения с малым соотношением толщины углублений к их длине.

Известен способ изготовления длинномерных изделий при отношении длины к диаметру, равном 5 и более, заключающийся в том, что вначале заготовку подвергают термической обработке, затем обтачивают и шлифуют с последующими операциями закалки при температуре 800 o C и отпуске при 170 o C в течение двух часов (см. авт. свид. СССР N 1225863, кл. С 21 D 9/38, 1984).

При изготовлении известным способом изделий с переменным сечением резко снижается выход годного, ввиду наличия значительной деформации в их разнотолщинных частях.

Известен способ производства разнотолщинных и длинномерных изделий, например, штанг переменного сечения с отношением длины к диаметру, равным 100. Способ заключается в том, что заготовку подвергают режуще-деформирующей обработке, высаживают утолщения с получением заготовки переменного сечения, а затем проводят закалку и отпуск. Минимальное искажение составляет 1 мм на 1 м длины (см. авт. свид. СССР N 1696516, кл. С 21 D 9/00, 1989).

Применение данного способа не позволяет обеспечить соосность разнотолщинных изделий, например, полых валов с малым соотношением толщины стенки шеек и ее длине.

Задачей изобретения являлось изготовление длинномерных разнотолщинных полых валов с высокой степенью соосности при наличии малого соотношения толщины стенки шеек к ее длине (менее 0,015). Задача решена за счет того, что механическую обработку стенок шеек валов осуществляют с припуском, в процессе отпуска проводят нагрев со скоростью, обеспечивающей разницу в температуре по длине вала не более 10 o C. а после завершения последнего припуск удаляют. Механическую обработку проводят после закалки с припуском 0,4-0,5 толщины стенки шеек вала. При отпуске нагрев осуществляют со скоростью 10-15 o C/мин, а припуск удаляют не менее, чем в 2 прохода.

Технический результат предложенного способа повышение степени соосности длинномерных разнотолщинных полых валов с малым соотношением толщины стенки шеек к ее длине за счет предотвращения деформации стенок в процессе термообработки.

Способ осуществляют следующим образом.

Вал конструктивно выполнен в виде полого цилиндра с утолщением на концах. Соотношение толщины стенки шейки вала составляет не более 0,015. При соотношении более 0,015 данный способ использовать нецелесообразно в виду низкой его технологичности. После закалки в масло вал подвергают окончательной механической обработке, причем на его шейке оставляют припуск, равный 0,4-0,5 толщины стенки, величина которого определена экспериментальным путем. Далее вал подвергают отпуску при температуре 30050 o C. Нагрев до этой температуры осуществляют в печи в вертикальном положении со скоростью 10-15 o C/мин, обеспечивающей разницу в температуре по всему сечению вала не более 10 o C. Скорость нагрева, превышающая указанную, приводит к повышению градиента температур, а значит и к деформации шейки вала. Далее вал охлаждают на воздухе. После полного охлаждения по шейкам вала снимают припуск в несколько проходов в зависимости от толщины стенки. Многократность проходов снижает вероятность деформации шейки вала.

Ниже приведен пример осуществления предложенного способа.

Был изготовлен полый вал общей длиной 1400 мм. В местах утолщения диаметр вала составлял 130 мм, а толщина стенки 6 мм. Диаметр шейки составлял 122 мм, длина 1150 мм, толщина стенки 2 мм. Вал изготовлен из стали марки 30ХГСА. Соотношение толщины стенки шейки к ее длине составляло 0,0017. После закалки с температуры 80010 o C в масло вал окончательно механически (на режущем станке) обрабатывался с припуском на шейке. Припуск на ней 0,8-0,9 мм, что составляло 0,4-0,45 толщины ее стенки. Далее вал помещали в вертикальном положении в печь и подвергали отпуску при температуре 30050 o C; Скорость нагрева 10-15 o C/мин, обеспечивающая разницу по температуре по всему сечению вала 7-10 o C. Температуру измеряли термопарами, установленными на утолщенной части вала и его шейке. Выдержка при температуре отпуска 60,5 часа, охлаждение на воздухе до комнатной температуры. Далее шейку вала подвергали механической обработке с целью снятия припуска. Последний снимают за три прохода. В процессе обработки деформации шейки вала не наблюдалось.

Читайте также: Компрессор goodyear gy 35l 35 л мин 7 0 атм

Описанная выше технология изготовления вала позволила обеспечить соосность разнотолщинность частей вала в пределах 0,1 мм на 1 м за счет устранения деформации при термообработке и его механической обработке.

Способ изготовлении длинномерных полых валов переменного сечения, включающий получение вала с выступами и шейкой, закалку, отпуск и механическую обработку, отличающийся тем, что получают вал с толщиной стенки шейки не более 0,015 ее длины, после закалки проводят механическую обработку выступов вала до заданной толщины, а шейки с припуском, затем осуществляют отпуск со скоростью нагрева, обеспечивающей разницу в температуре по длине вала не более 10°С, и подвергают дополнительной механической обработке шейку вала до заданного размера.

Содержание

Технология изготовления валов
Конструктивные и технологические особенности валов. Трудоёмкость, себестоимость и производительность процесса изготовления. Особенности изготовления шлицевых поверхностей на валах. Укрупненный маршрут обработки торсионных валов из штампованных заготовок.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
🎬 Видео

Видео:Чертеж вал шестерни. Процесс изготовления валов с зубчатым венцомСкачать

Технология изготовления валов

Видео:Изготовление валаСкачать

Конструктивные и технологические особенности валов. Трудоёмкость, себестоимость и производительность процесса изготовления. Особенности изготовления шлицевых поверхностей на валах. Укрупненный маршрут обработки торсионных валов из штампованных заготовок.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология изготовления валов

Конструктивные и технологические особенности валов.

Валы машин относят к подклассам длинных деталей, характеризующихся цилиндрической формой, и длинной значительно превышающей основной диаметр (длина больше 2-х диаметров). Валы бывают: гладкие(бесступенчатые), ступенчатые, с фланцами и буртами, сплошные и полые, валы-шестерни и комбинированные валы. По форме геометрической оси валы бывают: прямыми, коленчатыми, кривошипными и кулачковыми или эксцентриковыми. Шейки валов могут иметь шпоночные пазы или резьбу. При переходе от одной ступени к другой, в ступенчатых валах делают канавки или галтели. Торцы вала целесообразно изготавливать с фасками. Показателями, характеризующими технологичность конструкции валов, являются высокая жесткость, рациональность выбора материала, простота геометрических форм, возможность выбора оптимальных баз для обработки, правильное нанесение размеров, обоснованные требования по точности и качеству поверхностного слоя.

Жесткость — важнейший показатель технологичности конструкции вала. Валы, длина которых не превышает двенадцатикратной величины D, считают жесткими, при длине более 12-ти диаметров валы относят к нежестким деталям и обработка их производится с люнетом.

Материал валов. Заготовки. Валы обычно изготавливают из конструкционных углеродистых и легированных сталей, удовлетворяющих требованиям высокой прочности, малой чувствительности в концентрации напряжений, хорошей обрабатываемостью при выполнении заготовок, механической и термической обработке. Валы гусеничных и колёсных машин изготавливают из сталей 20, 35, 45, 20Х, 35Х, 40Х и др. Шлицевые валы с целью повышения долговечности выполняют из высоколегированных сталей 18ХГТ, 20ХН3А с последующей термической обработкой до твёрдости 56-62 HRC. Для повышения обрабатываемости исходные заготовки валов подвергают нормализации или термическую обработку проводят после черновой обработки. Коленчатые и распределительные валы изготавливают из специальных высокопрочных чугунов с глобулярным графитом, из ковких перлитных чугунов.

Трудоёмкость, себестоимость и производительность процесса изготовления валов и их качество во многом зависит от вида заготовки. Заготовки из горячекатаного или холоднотянутого проката применяют для изготовления гладких валов, ступенчатых валов с небольшим числом ступеней и малыми перепадами диаметров (до 5 мм) или ступенчатых валов диаметром до 125 мм и длинной до 320 мм в единичном и мелкосерийном производстве. Заготовки валов сложной конфигурации с большой разницей между диаметрами ступеней в единичном производстве получают свободной ковкой на ковочных гидравлических прессах. В серийном и массовом производстве — штамповкой на прессах, молотах, горизонтально-ковочных машинах, ротационным обжатием на специальных машинах, пеперечно-винтовой прокаткой на многовалковых станах. Заготовки коленчатых, распределительных и некоторых других специальных валов получают отливкой в оболочковые и песчаные формы. Метод получения заготовки вала выбирают, сравнивая суммарные трудоёмкости и себестоимости процессов изготовления заготовок и черновой механической обработки по сопоставимым вариантам. Геометрическая форма детали часто определяет возможность применения соответствующих методов обработки. Гладкий вал постоянного сечения наиболее технологичен: при массовом производстве обработку таких деталей выполняют наиболее производительным методом — шлифованием с продольной подачей на бесцентрово-шлифовальных станках. Валы с небольшими перепадами возрастающих диаметров ступеней, длины которых равны или кратны, удобно обрабатывать на многорезцовых станках.

Эффективность механической обработки зависит:

— от степени точности заготовки: кривизна заготовок валов достигает 5 мм на 1 мм длины; уменьшая кривизну (введение операции правка, применение специальных мер) обработку можно выполнить за меньшее число проходов, более экономично использовать материал. Однако, остаточные напряжения в детали возникающие при правке, могут привести к короблению детали при эксплуатации, поэтому при изготовлении ответственных деталей или не применяют операцию правки, или после операции правки производят термическую обработку.

— от выбранных способов установки деталей; наибольшая точность обеспечивается при обработке ответственных поверхностей с одного установа и использования в качестве баз точно обработанных поверхностей. Наиболее часто валы устанавливают в центрах, используя при этом центровые отверстия, фаски или обратные центры. При выполнении ряда операций в качестве баз используют наружные цилиндрические поверхности и торцы вала или торцовые поверхности ступеней вала.

Конфигурации, размеров и жесткости деталей, а также от их заданного выпуска.

Читайте также: Замена сальника первичного вала акпп матиз

Технология изготовления гладких валов 3-го и 4-го класса точности (из калиброванной стали):

1. Отрезка заготовки по длине, зацентровка и снятие фасок по концам на многошпиндельных или одношпиндельных станках в зависимости от программы; 2. Предварительная обработка заготовок на бесцентрово-шлифовальном или токарном станках; 3. Фрезерование закрытых шпоночных пазов на шпоночно-фрезерных станках: открытых шпоночных пазов на горизонтально-фрезерных станках с применением специальных устройств; 4. Сверление поперечных отверстий, если они предусмотрены конструкцией, на многошпиндельных или одношпиндельных сверлильных станках в зависимости от числа отверстий и заданной программы; 5. Термическая или химико-термическая обработка; 6. Чистовое шлифование после термообработки на шлифовальных станках.

Типовой технологический маршрут изготовления валов с центральными отверстиями (фасками):

1. Получение штучной заготовки путем резки прутка (дисковыми, ленточными пилами; отрезными резцами, абразивными кругами, рубкой), штамповкой, литьем; 2. Термическая обработка — нормализация, проводимая для улучшения обрабатываемости и стабилизации механических свойств заготовок; 3. Обработка технологических баз: фрезерование или подрезка торцов и сверление центровых отверстий; одновременно можно обрабатывать крайние шейки и центральное отверстие; 4. Черновая токарная обработка шеек, торцов и, проточка канавок; 5. Термическая обработка — улучшение, такое же назначение, что и нормализация; 6. Чистовая токарная обработка шеек, торцов, галтелей; 7. Предварительное шлифование шеек, операцию проводят только у валов с головкой, фланцем: обрабатывают шейки и прилегающие торцы, используемые в качестве технологической базы при установке вала в патроне для обработки поверхностей головки; 8. Токарная обработка поверхностей головки или фланцев; 9. Сверление осевых и радиальных отверстий; 10. Фрезерование шпоночных пазов и обработка шлицев; 11. Фрезерование, долбление зубьев (если предусмотрены конструкцией); 12. Снятие фасок на торцах зубьев: 13. Обкатывание зубьев; 14. Обработка наружных и внутренних резьбовых поверхностей; 15. Цементация (применяется при последующей закалке поверхностей с нагревом ТВЧ); 16. Шевингование зубьев; 17. Термическая обработка — закалка; 18. Шлифование посадочных поверхностей и торцов; 19. Шлифование шлицев, зубьев; 20. Калибрование резьбы и зачистка заусенцев; 21. Мойка; 22. Контроль ОТК.

Технологический маршрут обработки ступенчатого вала, на примере изготовления вторичного вала коробки передач.

1. Обработка технологических баз; 2. Обработка наружной и внутренней поверхности; 3. Обработка зубьев и поперечных отверстий; 4. Цементация; 5. Обработка незакаливаемых поверхностей; 6. Закалка; 7. Зачистка центровых фасок и шлифование поверхностей; 8. Контроль ОТК.

Типовой технологический маршрут обработки штампованных коленчатых валов.

1. Фрезерование торцов; 2. Сверление торцевых отверстий; 3. Обтачивание коренных шеек и концов вала; 4. Предварительное шлифование коренных шеек; 5. Обтачивание противовесов и шеек; 6. Обтачивание шатунных шеек; 7. Обработка смазочных каналов и шпоночных пазов; 8. Обработка отверстий во фланце и в концах вала; 9. Закалка коренных и шатунных шеек; 10. Окончательное шлифование концов вала, коренных и шатунных шеек и фланца; 11. Отделочная операция поверхности коренных и шатунных шеек.

Валы, изготовленные из конструкционных, углеродистых и легированных сталей удовлетворяют требованиям высокой прочности, малой чувствительности к концентраторам напряжений, хорошей обрабатываемости. Базой валов является их геометрическая ось.

Требования предъявляемые к валам:

— прямолинейность геометрической оси; — концентричность наружных ( внутренних) поверхностей, относительно геометрических осей; — точное расположение шпоночных гнезд, резьбы относительно осей и поперечного сечения деталей; Для обеспечения качества изготовления вала при проектировании надо соблюдать требования: 1. Точные валы обрабатывать в центрах и оставлять центровые отверстия; 2. Следует избегать применения ступенчатых валов; 3. Гладкие валы изготавливать из чистого калиброванного проката; 4. Ступенчатые валы должны иметь небольшие перепады диаметров, ступени по длине приблизительно одинаковые; 5. На поверхности валов следует избегать гребней и шпонок, изготовленных за одно с валом; 6. При наличии пазов следует отдавать предпочтение в изготовлении дисковой пилой; 7. При наличии шлицев обеспечивать выход инструмента; 8. При проектировании валов проходящих закалку, необходимо избегать отверстий, пересекающих рабочую зону закалки для избежания оплавления; 9. При закалке ТВЧ ступенчатых валов необходима oговаривать незакалённые пояски около торцов, уступов.

Особенности изготовления шлицевых поверхностей на валах.

Нарезание шлиц производится фрезерованием, строганием, протягиванием, холодным накатыванием. Шлицы, закаливаемых валов и шлицы, центрируемые по наружной поверхности, обрабатывают в такой последовательности:

1. Фрезерование шлицев с припуском под шлифование боковых поверхностей.

2. Чистовое шлифование боковых поверхностей шлицев после термообработки и чистового наружного шлифования.

Обработку шлицев центрируемых по наружной поверхности, но не закаливаемых производят только чистовым фрезерованием поле чистового шлифования наружной поверхности.

Шлицы валов, центрируемых на поверхности внутреннего диаметра, обрабатывают в такой последовательности:

1. Фрезерование шлиц с припуском на шлифование, 2. Фрезерование канавок для выхода круга при шлифовании центрирующей поверхности внутреннего диаметра, 3. Чистовое шлифование боковых поверхностей и центрирующей поверхности внутреннего диаметра после термообработки.

Особенности изготовления резьбовых поверхностей на валах:

В конструкциях валов нередко предусматривают наружные и внутренние крепежные резьбы. Внутреннюю резьбу на валах обычно нарезают машинными метчиками на резьбонарезных, сверлильных, токарных, револьверных станках; наружные остроугольные резьбы на валах нарезают плашками, резьбонарезными головками, гребенками, резьбовыми фрезами и резцами.

источники:

https://evakuatorinfo.ru/tehnologiya-izgotovleniya-pologo-vala