ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВАЛОВ И ФЛАНЦЕВ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТУПЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Конструктивные виды валов

Валы различны по служебному назначению, конструктивной форме, размерам и материалу. Несмотря на это, технологу при разработке технологического процесса изготовления валов приходиться решать многие однотипные задачи. Поэтому целесообразно пользоваться типовыми процессами, которые созданы на основе классификации деталей. В общем машиностроении встречаются валы бесступенчатые и ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы-шестерни, а также комбинированные в разнообразном сочетании. По форме геометрической оси валы могут быть прямыми, коленчатыми, кривошипными и эксцентриковыми (кулачковыми).

Наибольшее распространение в машиностроении получили различные ступенчатые валы средних размеров, среди которых преобладают гладкие. Свыше 85% общего количества типоразмеров ступенчатых валов в машиностроении, составляют валы длиной 150—1000 мм. Классификация ступенчатых валов средних размеров, применяемых в машиностроении, приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.7

Классификация ступенчатых валов

Тип

Группа

Наименование

Обозначение

Наименование

Эскиз

Обозначение валов длиной, мм

  • 150—
  • 500

500- 10 000

Вал без центрального отверстия

1

Вал без шлицев и зубчатых колес

1-1-1

1-11-1

Вал со шлицами

1-1-2

1-11-2

Тип

Группа

Наименование

Обозначение

Наименование

Эскиз

Обозначение валов длиной, мм

150— 500

500— 10 000

Вал-шестерня без шлицев

1-1-3

1-11-3

Вал-шестерня цилиндрическая со шлицами

1-1-4

1-11-4

Вал-шестерня коническая со шлицами

1-1-5

1-11-5

Вал

с центральным отверстием

2

Вал без шлицев и зубчатых колес

2-1-1

2-11-1

Вал со шлицами

2-1-2

2-11-2

Вал-шестерня со шлицами

2-1-3

Вал-рейка

2-11-3

Шлицевые валы могут быть со сквозными и закрытыми шлицами, последние составляют около 65% общего количества типоразмеров. По конструкции шлицы могут быть прямобочными и эвольвентными, преобладают прямобочные (приблизительно 85—90% общего количества применяемых в машиностроении типоразмеров шлицевых валов).

Материалы и способы получения заготовок для валов

Валы в основном изготавливают из конструкционных и легированных сталей, которые должны обладать высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, а для повышения износостойкости должны подвергаться термической обработке. Этим требованиям наиболее полно отвечают стали 35, 40, 45, 40Х, 50Х, 40Г2 и др.

Легированные стали по сравнению с конструкционными применяют реже ввиду их более высокой стоимости, а также повышенной чувствительности к концентрации напряжений.

Заготовки получают отрезанием от горячекатаных или холоднотянутых нормальных прутков и сразу подвергают механической обработке. Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также при изготовлении валов с небольшим числом ступеней и незначительно разницей их диаметров.

В производстве с достаточно большим объемом выпуска, а также при изготовлении валов более сложной конфигурации со ступенями, значительно различающимися по диаметру, заготовки целесообразно получать методами пластического деформирования. Эти методы (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка) позволяют получать заготовки, по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали, что значительно повышает производительность механической обработки. При этом заметно снижается металлоемкость, которая характеризуется коэффициентом использования металла Ким = Qa/Qi, где (2Д — масса детали; ?>3 — масса металла, использованного для получения заготовки.

Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учетом технико-экономической целесообразности. В крупносерийном и массовом производстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металла от 0,70 и выше. Штучную заготовку из прутка целесообразно заменять штампованной, если коэффициент использования металла повышается не менее чем на 5%.

При механической обработке валов на настроенных и автоматизированных станках приобретает большое значение и точность заготовки. Заготовки, полученные методом радиального обжатия, отличаются малыми припусками и высокой точностью. Сущность метода заключается в периодическом обжатии и вытягивании по уступам отрезанной от прутка цилиндрической заготовки путем большого числа последовательных и быстрых (примерно через 0,01 с) ударов несколькими специальными матрицами. Вследствие такого обжатия материал пластически деформируется и течет в осевом направлении, уменьшая поперечное сечение заготовки и придавая ей нужную форму.

При радиальном обжатии (рис. 4.1) бойки с матрицами 5 размещаются в пазах шпинделя, под действием центробежных сил они расходятся, а когда ролики 1 находят на ролики 2, свободно сидящие в отверстиях обоймы 4, бойки 5 начинают сходиться к центру и обжимают заготовку 6. Радиальное обжатие заготовки производится как в горячем, так и в холодном состоянии.

После радиального обжатия в холодном состоянии можно получать заготовки (в зависимости от диаметра) с точностью ± (0,02—0,20) мм и параметром шероховатости Ra = 0,63—0,32 мкм. При ротационной ковке заготовок в горячем состоянии точность снижается до ±0,3 мм, а по длине — до ± 1 мм (за исключением общей длины, где погрешность достигает 10 мм и более). Коэффициент использования металла в заготовках, полученных этим способом, составляет 0,85—0,95. Процесс очень производительный, длительность операции 40—70 с.

Поперечно-винтовая прокатка на трехвалковых станах (рис. 4.2) является процессом непрерывного изготовления заготовок ступенчатых валов и других деталей тел вращения переменного сечения по длине. Работу станов можно полностью автоматизировать, включая движение подачи заготовки, ее нагрев, прокатку, резку на мерные заготовки, охлаждение готового проката, укладку и упаковку.

Схема радиального обжатия

Рис. 4.1. Схема радиального обжатия

Схема поперечно-винтовой прокатки вдоль переменного сечения по длине на трехвалковых станах

Рис. 4.2. Схема поперечно-винтовой прокатки вдоль переменного сечения по длине на трехвалковых станах

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >