Технологический процесс изготовления детали зубчатое колесо

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи
Содержание

Технологический процесс изготовления детали зубчатое колесо

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах.

Зубчатые передачи, используемые в различных механизмах и машинах, делят на цилиндрические, конические, червячные, смешанные и гиперболоидные (винтовые и гипоидные).

Наибольшее распространение получили цилиндрические, конические и червячные передачи (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Виды зубчатых передач: а — цилиндрическая; б — коническая; в — червячная;

1 — шестерня; 2 — зубчатое колесо; 3 — червяк; 4 — червячное колесо

Зубчатые колеса по конструктивным признакам классифицируют следующим образом: цилиндрические с прямым, косым и шевронным зубом; конические с прямым, косым и криволинейным зубом; винтовые, червячные, глобоидные. ГОСТ 1643—81 и ГОСТ 9178—81

регламентируют 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес с обозначением степеней в порядке убывания точности. Для каждой степени точности установлены нормированные параметры: кинематическая точность колеса; плавность работы колеса; контакт зубьев; боковой зазор. Для 1,2 степеней точности допуски стандартом не предусматриваются.

Нормированные точность и допуски для конических колес приведены в ГОСТ 9368-81 и ГОСТ 1758-81, а для червячных — в ГОСТ 9774—81 и 3675—81. Для них, также как и для цилиндрических колес, предусмотрено 12 степеней точности.

Независимо от степени точности колес установлены нормы бокового зазора (виды сопряжения зубчатых колес). Существуют шесть видов сопряжения зубчатых колес в передаче, которые в порядке убывания гарантированного бокового зазора обозначаются буквами А, В, С, Д, Е, Н, и восемь видов допуска (Туя) на боковой зазор: х, у, Z, а, Ь, с, d, h.

В соответствии со стандартом точность зубчатых колес может быть определена как комплексными, так и дифференцированными показателями. Выбор степени точности колеса производится исходя из конкретного назначения и условий работы зубчатой передачи. Наиболее широкое применение в машиностроении имеют зубчатые колеса 6, 7, 8 и 9 степеней точности.

Конструктивные разновидности зубчатых колес показаны на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Зубчатые колеса:

а — цилиндрические с прямыми зубьями; б — конические; в — червячное

Технические требования на изготовление цилиндрических зубчатых колес 7, 8 степеней точности, которые наиболее часто применяются в машиностроении, следующие:

  • • точность центрального отверстия Н7, Н9;
  • • точность шага зубцов 0,01. 0,02 мм;
  • • допуск радиального биения по начальной окружности 0,03. 0,04 мм;
  • • допуск торцового биения 0,03. 0,04 мм на радиусе 150. 200 мм;
  • • отклонение от параллельности боковых поверхностей зуба от оси отверстия 0,01 мм на длине 75 мм;
  • • шероховатость посадочных поверхностей Ra = 1,25. 0,63 мкм;
  • • твердость закаленных поверхностей 50. 55 HRC3;
  • • твердость цементированных и закаленных поверхностей 55. 60 HRC3;
  • • глубина слоя цементации 0,8. 1,5 мм;
  • • твердость незакаленных поверхностей 180. 250 НВ.

Материалы для изготовления зубчатых колес выбирают в зависимости от их служебного назначения. Наибольшее применение находят качественные углеродистые стали марок сталь 40,45, 50; легированные — сталь 40Х, 50Г, 40ХН, 35ХГС, 20Х, 18ХГТ, 15ХФ, 38ХМЮА и др; серые чугуны СЧ 29, СЧ 25; различные виды пластмасс.

Легированные стали обеспечивают более глубокую прокаливаемость и меньшую деформацию по сравнению с углеродистыми.

Материал зубчатых колес должен обладать однородной структурой, обеспечивающей стабильность размеров после термической обработки, особенно по размеру отверстий и шагу колес. Нестабильность возникает после цементации и закалки, когда в заготовке сохраняется остаточный аустенит; она может также возникнуть в результате наклепа и при механической обработке.

Установлено, что наибольшее коробление дает цементация и меньшее — закалка, поэтому часто исправление коробления и повышение точности шевингованием производят не до цементации, а между цементацией и закалкой.

Заготовки. Колеса диаметром до 60 мм изготовляют из прутка на револьверных станках или на многошпиндельных автоматах. Заготовки для колес больших диаметров получают в единичном и мелкосерийном производстве в виде поковок на молотах, в серийном — в виде штамповок в подкладных штампах, в крупносерийном и массовом — в закрытых штампах. Центральное отверстие диаметром свыше 30 мм прошивают при штамповке.

Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия облоя; форма заготовки приближается к форме готовой детали; снижается себестоимость; экономия металла составляет от 10 до 30%. Однако при этом отмечается повышенный расход штампов.

Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах изготовляют заготовки зубчатых колес с хвостовиком или отверстием.

Припуски на обработку зубчатых колес назначают в зависимости от вида заготовки. При заготовке из проката припуск на обрабатываемые поверхности назначаются 1,5. 2,0 мм на сторону. При кованой заготовке для колес диаметром 200. 250 мм припуски назначаются в пределах 5 + 3,0 мм; для штампованных заготовок в подкладных штампах — 2. 3 мм на сторону.

Технологические базы на первых операциях — это необработанные наружные поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанными зубьями после термообработки при шлифовании отверстия базируют по эвольвентной боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия.

У валов-шестерен в качестве технологической базы используют центровые отверстия.

Основные операции состоят в получении точного центрального отверстия, шпоночных или шлицевых канавок, точной наружной поверхности и торцов, перпендикулярных к оси.

Второстепенные операции — это сверление мелких смазочных отверстий, нарезание в них резьбы, иногда зенкование отверстий под резьбу или под головки винтов, изготовление мелких канавок, выточек, фасок, фрезерование лысок и т.п.

Погрешности установки на первых операциях возникают от погрешностей формы заготовок. Например, при смещении центрального отверстия относительно наружного диаметра в кованой или литой заготовке могут оставаться «черновины» на наружной поверхности в зависимости от того, какую поверхность принимают в качестве черновой базы.

При обработке на оправках погрешности возникают из-за неточности оправки (смещение оси наружной поверхности относительно центровой линии). При обработке в центрах погрешности возникают из-за неточностей центровых гнезд, из-за неточности установки задней бабки или ее пиноли. При обработке в патроне погрешности возникают из-за неправильного зажима в кулачках, перекоса заготовки при установке.

Погрешности обработки возникают из-за неуравновешенности патрона или зажимного устройства, неточности вращения шпинделя станка и вращающегося центра задней бабки, отжима суппорта, деформации инструмента, теплового расширения инструментов и деталей узла шпинделя, износа инструмента и др.

Технологический процесс изготовления зубчатого колеса

Технологический анализ детали, материалов, твердости поверхности. Расчет припусков на обработку, выбор заготовки, размерный анализ технологических цепей размеров. Расчет режимов резания по операциям технологического процесса, нормы времени на операции.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.08.2010

Машиностроение — важнейшая отрасль промышленности. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин и потребностью потребителей в постоянном совершенствовании продукции. Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможно сти использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.

Заданием на курсовой проект служит чертеж детали колесо червя чное . Необходимо произвести технологический анализ детали, материал а детали, твердости поверхности. Затем необходимо рассчитать припуски на обработку, выбрать заготовку, произвести размерный анализ технологических цепей размеров. Затем необходимо произвести расчет режимов резания по операциям технологического процесса, затем необходимо назначить нормы времени на каждую операцию. Затем необходимо разработать и вычертить приспособление для одной из операций технологического процесса.

Для выполнения этой работы в о п ределенной последовательности необходимо будет затронуть ряд вопросов:

а) рассмотреть рациональность метода получения заготовки для данного масштаба прои з водства;

б) сопоставить соответствие реальной заготовки чертежу в отношении фактических пр и пусков на обработку и выполнения прочих технических требований;

в) правильность выбора баз на операциях технологического процесса, соблюдение при н ципа единства технологических баз;

г) правильность установки последовательности операций процесса для достижения зада н ной точности деталей;

д) степень оснащенности операций; применяемость высокопроизводительного режущего инструмента;

е) произвести выбор, обоснование, конструирование и расчет одного станочного присп о собления и т. д.

Только после качественного изучения этих вопросов возможно будет удовлетворить все требования предъявляемые к изготовлению детали и к ее качеству.

1. Анализ исходных данных

1.1 Описание детали

Колесо зубчатое представляет собой деталь среднего сечения из класса втулок , со средними перепадами диаметров до 110 мм. И зготавливается из стали 40Х ГОСТ4543-71 и имеет термообработку HRC32..38, что соответствует закалке и высокому отпуску с охлаждением на воздухе, химический состав стали и макроструктура должны соответствовать ГОСТ 4543-75, ГОСТ1435-74, ГОСТ 1414-75, ГОСТ5949-75, ГОСТ 20072-74.

Таблица 1.1 — Химический состав в % низколегированной углеродистой качественной конструкционной стали марки 40Х ГОСТ 4543-75.

Таблица 1.2- Механические свойства стали 40Х.

Твердость поверхно сти

Предел прочности, МПа

Предел текучести, МПа

Масса детали имеет существенное значение при решении вопросов проектирования технологического процесса т.к. в чертеже масса неуказанна, то рассчитаем ее согласно чертежа по формуле:

где — плотность материала детали, ;

— диаметр i-ой цилиндрической ступени, м;

— длина i-ой цилиндрической ступени, м;

— длина j-ого паза, м;

— ширина j-ого паза, м;

— ширина j-ого паза, м;

— диаметр k-ого отверстия, м;

— глубина k-ого отверстия, м.

1.2 Анализ точности детали

Анализ точности детали произведем в виде таблицы 1.3 . Обозначения поверхностей смо т ри на листе 2 графической части проекта.

Таблица 1.1 — Анализ точности детали.

Данные о поверхности

Метод обработки по верхности по базовому вариа н ту

Номер поверх ности

Наименов а ние, форма

Основной ра з мер

Поле допуска и квалитет

Торец край ний, плоский, кол ь цо

Точение черновое, чиc товое,

2,4,10 ,1 1 , 16,17,18, 19

Фаска кони ческая

Точение черновое, чиc товое, зубонарезани е , шевингование, шлифование

Точение черновое, чиc товое,

Торец пло ский, кольцо

Точение черновое, чиcтовое,

Боковая поверхность паза

Штамповка, растачивание, протягивание

Количественная оценка технологичности детали:

Для данной оценки надо рассчитать два коэффициента (показатели по признакам обработки):

— К т ч — коэффициент точности обработки;

— К ш — коэффициент шероховатости поверхности.

где Тi — квалитет (точность);

n i — число поверхностей детали одинакового квалитета.

где m i — число поверхностей детали с одинаковым параметром шероховатости;

R a i — параметр шероховатости поверхности детали.

Значение первого коэффициента близко к единице, что свидетельствует о невысокой точности большинства поверхностей детали второй коэффициент показывает что деталь имеет более жесткие требования к шероховатости некоторых поверхности.

1.3 Определение типа производства

Исходя из массы детали 4,512 кг и годовой программы 25000 шт., принимаем среднесерийное производство (см. таблицу 1.2).

Таблица 1. 2 — Определение типа производства

Величина годовой программы, шт.

Мелкосерий — ное

Средне — сери й ное

Крупно — серийное

Масссовое (свыше)

Для среднесерийного производства определяем партию запускаемых деталей по форм у ле :

где n запуска — партия запускаемых деталей;

N — годовая программа;

2 53 — число рабочих дней в году ;

q — число дней запаса, в течение которых должны быть заготовлены детали. Эта вели чина колеблется в пределах 5. 8 дней.

n запуска = 494 шт. , при q = 5 дням.

Такт выпуска определим по формуле:

где FД=2030 ч/см — действительный годовой фонд времени работы оборудования;

= = 4,87 мин . /шт.

1.4 Выбор заготовки и метода ее получения

Стоимость заготовки — отливки:

где k t коэффициент точности отливки, k t =1;

k c — коэффициент сложности изготовления формы, k c =2

k в -коэффициент, зависящий от массы отливки, k в =2;

k м -коэффициент, учитывающий марку материала, k м =1;

k п -коэффициент, учитывающий годовую программу выпуска, k п =1;

Принимаем цену стружки 500 руб./тонна, цену отливки 50000 руб./тонна, массу отливки принимаем 7 кг:

Принимаем цену штамповки 40000 руб./тонна, массу штамповки принимаем 6 кг:

k t коэффициент точности штамповки, k t =1;

k c — коэффициент сложности изготовления штампа, k c =1

k в -коэффициент, зависящий от массы штамповки, k в =1;

k м -коэффициент, учитывающий марку материала, k м =1;

k п -коэффициент, учитывающий годовую программу выпуска, k п =1.

Получение заготовки из штамповки будет дешевле заготовки, полученной отливкой, так как не требует при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки.

Экономическую эффективность использования штампованной заготовки над заготовкой из отливки определим с помощью коэффи циента использования и экономии материала в стоимостном выраж е нии.

у штамповочной заготовки больше, чем у заготовки из о т ливки.

На основании полученных данных для производства принимает ся загото в ка, полученная на ГКМ.

2. Определение промежуточных припусков, технолог и ческих размеров и допусков

Промежуточные припуски имеют очень важное значение в процессе разработ ки технологических операций механической обработки деталей. Правильное назнач е ние промежуточных припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию м а териальных и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции, снижает себестоимость и з делий.

В массовом и крупносерийном производстве промежуточные припуски реко мендуется рассчитывать аналитическим методом, что позволяет обеспечить экон о мию материала, электроэнергии и других материальных и трудовых ресурсов производства.

В серийном и единичном производствах используют статистический (табли ч ный) метод определения промежуточных припусков на обработку загото в ки, что обеспечивает более быструю подготовку производства по выпуску план и руемой продукции и освобождает инженерно — технических работников от трудоемкой р а боты.

После расчета промежуточных размеров определяют допуски на эти размеры, соответствующие экономической точности данной операции. Промежуточные ра з меры и допуски на них определяют для каждой обрабатываемой поверхности дет а ли.

Черновые операции обычно следует выполнять с более низкими техническими требованиями на изготовление (12 — 14 квалитет), получистовые — на один — два кв а литета ниже и окончательные операции выполняются по требованиям рабочего че р тежа детали.

Шероховатость обрабатываемых поверхностей зависит от степени точности и назначается по справочным таблицам [4], [6], [10].

Необоснованное повышение качества поверхности и степени точности обрабо т ки повышает себестоимость изготовления детали на данной технологической опер а ции.

2.1 Аналитический метод определения припусков

Для получения деталей более высокого качества необходимо при каждом технологическом переходе механической обработки заготовки предусматривать производственные погрешности, характеризующие отклонения размеров, геометрические отклонения формы поверхности, микронеровности, отклонения расположения поверхностей. Все эти отклонения должны находиться в пределах поля допуска на размер поверхности заготовки.

Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки.

Величина промежуточного припуска для плоских поверхностей заготовки:

для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних):

2z min = 2 (Rz + T +); (2.2)

где Rz — высота микронеровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

T — глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

po — суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм;

еу — величина погрешностей установки заготовки при выполняемом технологическом переходе, мкм.

Отклонения после чистовой обработки обычно исключают при расчетах из — за их малой величины. Отклонения и погрешности установки определяют в каждом конкретном случае в зависимости от метода получения заготовки.

Максимальный припуск на обработку поверхности заготовки:

для плоских поверхностей:

для поверхностей типа тел вращения:

где дп и д Dп — допуск на размер на предшествующем переходе, мм;

дв и д D в — допуск на размер на выполняемом переходе, мм.

Допуски и шероховатость поверхности на окончательных технологических переходах (операциях) принимаются по рабочему чертежу.

Для удобства определения промежуточных припусков перед их расчетом исходные и расчетные данные по каждой операции на конкретную обрабатываемую поверхность в технологической последовательности заносим в таблицу 2.2.

Необходимые данные для определения элементов припуска следует выбираем из [4], [6].

Таблицу рекомендуется заполнять в такой последовательности:

— в графу “ Заготовка и технологическая операция” записывают вид заготовки и операции, установленные на данную обрабатываемую поверхность в технологической последовательности;

— в графу “ Точность заготовки и обрабатываемых поверхностей” записывают степень точности выбранной заготовки и квалитета на промежуточные размеры без предельных отклонений;

— в графу “ Элементы припусков” заносят величину микронеровностей Rz и глубину дефектного поверхностного слоя Т на заготовку и на все операции в технологической последовательности в зависимости от метода обработки, а величину погрешностей установки заготовки на выполняемой операции определяют по таблице или производят расчет по формулам;

— суммарное значение отклонений p рассчитывают аналитическим методом и значения расчета заносят в графу таблицы;

— графу “ Допуски на размер” заполняют значениями допусков на заготовку и промежуточные размеры согласно степени точности заготовки и квалитета установленных на размер по каждой операции [6], [9].

Остальные значения промежуточных припусков и размеров заносят в таблицу после расчетов.

Графы промежуточных размеров D min и D mах определяют и заполняют от окончательных промежуточных размеров до размеров заготовки.

Таблица 2.2 — Таблица расчета припусков, допусков и промежуточных размеров по технологическим операциям для поверхности 3

Изготовление зубчатых шестерен

При создании самых различных механизмов могут применяться шестерни и зубчатые колеса. Их геометрические особенности определяют возможность обеспечения надежного зацепления для передачи усилия. Технология изготовления зубчатых колес характеризуется достаточно большим количеством особенностей, среди которых отметим использование специального оборудования. Если изготовление шестерен проводится без учета особенностей геометрических особенностей, то существенно снижается качество получаемого соединения для передачи вращения.

Конструкция зубчатого колеса

Встречается просто огромное количество разновидностей шестерен, все они характеризуются своими определенными особенностями. Среди конструкционных особенностей отметим следующие моменты:

  1. При изготовлении цилиндрических и конических шестерен с прямым зубом рабочая часть создается заодно целое с валом. Это связано с тем, что размеры конструкции существенно уменьшаются. За счет создания такой конструкции можно получить деталь с высокой точностью и износостойкостью.
  2. Встречаются и шестерни насадного типа. Они весьма распространены в случае, когда диаметр рабочей части большой. За счет установки насадного варианта исполнения есть возможность проводить обслуживание конструкции.
  3. При диаметре менее 500 мм изделие получается методом ковки и отливки, а также при применении технологии сварки. Вариант исполнения более 500 мм изготавливаются методов отливки и сварки.
  4. Клепанные или свертные колеса могут устанавливаться в случае, если есть необходимости в экономии используемого материала.

Наибольшее распространение получили зубчатые колеса цилиндрического типа.

Конструктивными особенностями подобного варианта исполнения можно назвать:

  1. В качестве заготовки применяется диск определенной толщины.
  2. В центральной части есть посадочное отверстие с прорезью для шпонки. Как правило, оно имеет достаточно большую кайму.
  3. Рабочая часть представлена зубьями, которые могут быть расположены прямо или под углом. При этом геометрия зуба может существенно отличаться, все зависит от области эксплуатации.

Изготовление цилиндрических зубчатых колес проводится при применении специального оборудования. Примером можно назвать зубонарезные станки, которые работают по методу обкатки. Стоит учитывать, что процесс изготовления конических зубчатых колес существенно отличается.

Основные способы изготовления

Заготовки для рассматриваемых изделий получаются методом ковки или литьем, в некоторых случаях при применении технологии резания. Технологический процесс изготовления зубчатого колеса довольно сложен, так как нужно получить рабочую поверхность сложной формы с определенными геометрическими параметрами. Проводится нарезание косозубых колес и других изделий при использовании двух основных технологий:

  1. Метод копирования предусматривает фрезерование, при котором прорез между впадинами зубьев образуются при применении, дисковых, модульных или концевых фрез. После образования каждой впадины заготовка поворачивается ровно на один зуб. Сред особенностей подобной технологии можно отметить то, что форма применяемого режущего инструмента повторяет форму впадины.
  2. Метод обкатки сегодня встречается намного чаще. В этом случае механическая обработка предусматривает имитирование зацепления зубчатой пары, одним элементом которой становится червячная фреза. При изготовлении инструмента используется металл повышенной прочности, за счет чего и происходит резка. Обработка методом копирования предусматривает применение не только червячной фрезы, но также и долбяка и гребенки.

Довольно большое распространение получили червячные фрезы. Подобный инструмент представлен рейкой, на момент работы заготовка вращается вокруг своей оси. Применяется инструмент для изготовления исключительно шестерен с внешним расположением зубьев.

Гребенки используются для нарезания прямых и косых зубьев с большим модулем зацепления. Стоит учитывать, что поверхность инструмента может быстро изнашиваться.

Технология накатывания используется для получения больших зубчатых колес, а также крупных партий. В подобном случае проводится горячее накатывание, за счет нагрева степень обрабатываемости материала повышается. Венец получается методом выдавливания. Для существенного повышения точности может проводится механическая обработка.

Изготовление вал шестерней также должно проводится с учетом условий эксплуатации. На этот элемент оказывается высокая нагрузка, поэтому в качестве основы применяется заготовка из каленой стали высокой прочности. Шестерня зубчатая, изготовление которой проводится с учетом диаметра вала, насаживается методом прессования, фиксация обеспечивается шпонкой.

Подготовка чертежей

Процесс изготовления начинается с непосредственной подготовки чертежа. В этом случае производство существенно упрощается, существенно повышается точность получаемого изделия. При разработке чертежа указывается следующая информация:

  1. Диаметр посадочного отверстия. Для шестерен изготавливаются соответствующие валы, которые имеют определенный посадочный диаметр. Этот показатель стандартизирован, выбирается в зависимости от размеров изделия и величины предаваемого усилия.
  2. Размеры шпонки. Шпоночное отверстие может быть самым различным, размеры выбираются в зависимости от того, какие будут оказываться нагрузки. Стоит учитывать тот момент, что размеры шпонок стандартизированы.
  3. Модуль. Этот параметр считается наиболее важным, так как ошибочный модуль может снизить эксплуатационные характеристики механизма.
  4. Наружный и внутренний диаметр, определяющие размер зуба. Стоит учитывать, что этот элемент изделия характеризуется достаточно большим количеством особенностей.
  5. Угол расположения зуба относительно оси вращения. Выделяют шестерни с прямым и косым расположением зуба.

Изготовление шестерен любых размеров возможно только при применении специальных станков, которые предназначены для решения поставленной задачи.

Технологические задачи при производстве рассматриваемого изделия могут существенно отличаться. Важными моментами можно назвать следующее:

  1. Точность размеров. Наиболее точными размерами обладает отверстие, которое выступает в качестве посадочного для вала. В большинстве случаев его изготавливают по 7-му квалитету в случае, если к изделию не предъявляются больше требования.
  2. Точность формы. В большинстве случаев при изготовлении шестерен особые требования к точности формы не предъявляются. Однако, посадочное отверстие должно быть расположено в центральной части изделия, так как даже несущественно смещение может привести к отсутствию возможности использования изделия.
  3. Точность взаимного расположения. Больше всего требований предъявляется к тому, каким образом зубья и другие конструктивные элементы расположены относительно друг друга. При нарушении геометрической формы есть вероятность появления эффекта биения и других проблем при эксплуатации изделия.
  4. Твердость рабочей поверхности. Основные требования связаны с твердостью рабочей поверхности. Шестерни постоянно находятся в контакте, сила трения может стать причиной быстрого износа поверхности. Для получения требуемого показателя твердости проводится термическая обработка. Рекомендуемый показатель составляет HRC 45…60 при глубине цементации 1-2 мм. Как показывают проведенные исследования, твердость незакаленной поверхности составляет HB 180-270.
  5. Выбор подходящего материала также имеет значение. В зависимости от области применения изделия они могут изготавливаться из углеродистых, легированных сталей и пластмассы, в некоторых случаях чугуна. Легированные в сравнении с углеродистыми характеризуются большей прокаливаемостью, а также меньшей склонностью к деформации. Применяемые материал должен характеризоваться однородной структурой, за счет чего существенно повышается прочность после проведения термической обработки. При изготовлении высокоточных изделий проводится чередование механической и термической обработки.

Все основные параметры определяются на момент создания технологической карты. Самостоятельно создать карту достаточно сложно, так как для этого нужно обладать соответствующими навыками и знаниями.

Необходимые инструменты

Для проведения рассматриваемой процедуры требуется специальный режущий инструмент, которые позволяет проводить снятие требуемого количества материала. Довольно большое распространение получили следующие:

  1. Если изготовление зубчатых колес проводится при применении технологии обкатки, то требуется эвольвентное зубчатое колесо, изготавливаемое при применении твердого и износостойкого материала.
  2. Нарезка зубьев методом копирования проводится червячной фрезой. Она характеризуется определенной геометрией, которая позволяет получить впадины с заданными параметрами.

Также может устанавливаться пальцевая модульная фреза, которая устанавливается в специальном фрезеровальном оборудовании. Можно приобрести модульные фрезы для нарезания зубчатых колес, изготавливаемые при применении износостойких материалов.

Технологический процесс

Процесс изготовления шестерни на крупных производственных линиях максимально автоматизирован. Классический техпроцесс характеризуется следующими особенностями:

  1. Для начала определяются основные параметры изделия, к примеру, число зубьев, модуль и степень точности геометрических размеров.
  2. Следующий этап заключается в проведении заготовительной процедуры. Чаще всего проводится штамповка при использовании горизонтально-ковочной машины.
  3. Для повышения эксплуатационных характеристик выполняется нормализация. Подобная термическая обработка позволяет снизить напряжения внутри материала.
  4. Токарно-винторезная процедура позволяет получить заготовку требующихся размеров. Для этого выполняется точение поверхности и расточка фасок.
  5. После механической обработки прямозубых шестерен выполняется повторно нормализация.
  6. Заготовка подвергается зубофрезерной обработке. Для этого применяется полуавтомат 5306К или другое подобное оборудование.
  7. Следующий шаг заключается в слесарной обработке. Технологический процесс определяет появление заусенец и других дефектов, которые устраняются при применении полуавтомата 5525. На линиях с низкой производительностью зачистка проводится ручным методом.
  8. После получения зубьев выполняется термическая обработка, для чего часто применяется установка ТВЧ. Закалка позволяет существенно повысить твердость поверхности и ее износостойкость.
  9. Шлифование поверхности. Для получения поверхности требуемого качества выполняется шлифовка. Есть довольно больше количество различного оборудования, которое подходит для шлифования самых различных поверхностей.
  10. Большое распространение получили насадные шестерни. Они устанавливаются на валу, могут быть больших и малых размеров. Фиксация насадного варианта исполнения проводится за счет шпонки. Получить шпоночный паз можно при применении долбежного станка.
  11. Зубошлифование также проводится при применении специальных станков.

Стоит учитывать, что изготавливают пластиковые шестерни при применении только одного станка. Это связано с высокой степенью обрабатываемости пластика.

В заключение отметим, что процедура зубофрезервания достаточно сложна, предусматривает применение специального оборудования.

125359 (Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса)

Описание файла

Документ из архива «Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса», который расположен в категории «курсовые работы». Всё это находится в предмете «промышленность, производство» из раздела «Студенческие работы», которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «курсовые/домашние работы», в предмете «промышленность, производство» в общих файлах.

Онлайн просмотр документа «125359»

Текст из документа «125359»

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра

Курсовой проект

«Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса»

Студент: Cендевич А.Е.

Преподаватель: Солдатов А.А.

Утвердил зав. кафедры Драчев О. И.

Задание на курсовой проект

Студенту Сендевичу А.Е.

Тема проекта: «Разработка технологического процесса изготовления детали»

Содержание курсового проекта:

Анализ исходных данных

Выбор типа производства, формы организации технологического процесса изготовления детали

Выбор метода получения заготовки и проектирования

Разработка технологического маршрута изготовления детали

Выбор средств технологического оснащения

Разработка технологических операций

Студент: Сендевичу А.Е.

дата “17” февраля 2005 г. “ ” ___________

Автор: Сендевич Александр Евгеньевич

Название: Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса.

1.Анализируем исходные данные

2.Выбираем тип производства, формы организации технологического процесса изготовления детали

3.Выбираем метод получения заготовки и ее проектирования

4.Разрабатываем технологический маршрут изготовления детали

5.Выбираем средства технологического оснащения

6.Разрабатываем технологические операции

Анализ исходных данных

1.1. Анализ служебного назначения детали

1.2. Физико-механические характеристики материала

1.3. Классификация поверхностей детали

1.4. Анализ технологичности детали

1.5. Задачи курсового проекта

Выбор типа производства, формы организации технологического процесса изготовления детали

Выбор метода получения заготовки и проектирования

3.1Выбор метода получения заготовки

Разработка технологического маршрута изготовления детали

4.1.Разработка технологического маршрута обработки поверхности

4.2.Разработка технологической схемы базирования

4.4.Разработка технологического маршрута изготовления детали

Выбор средств технологического оснащения

Разработка технологических операций

6.1.Расчет режимов резания

6.2.Расчет норм времени

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа.

В связи с этим в учебном процессе высших учебных заведениях значительное место отводится самостоятельным работам таким, как курсовое проектирование по технологии машиностроения.

Курсовое проектирование закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий. Курсовое проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами и расценками, умело сочетая справочные данные с теоретическими знаниями.

При выполнении проекта принятие решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант.

Защита проекта позволяет оценить умение студента кратко, в установленное время изложить сущность проделанной работы, а также аргументировано объяснить принятые решения при ответах на вопросы по проекту.

I. Анализ исходных данных:

Анализ служебного назначения детали

Шестерня предназначена для передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый посредством шпонки. Данное колесо работает в редукторе крана для привода лебедки.

Условия смазки — удовлетворительные.

Условия работы – полевые.

Физико-механические характеристики материала

Деталь изготовлена из стили 40Х ГОСТ 4543-71 и обладает следующими характеристиками

База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ

Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса — Промышленность, производство

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

«Разработка технологического процесса изготовления зубчатого колеса»

Ключевые слова:

базирование

Краткое содержание:

1.Анализируем исходные данные

2.Выбираем тип производства, формы организации технологического процесса изготовления детали

3.Выбираем метод получения заготовки и ее проектирования

4.Разрабатываем технологический маршрут изготовления детали

5.Выбираем средства технологического оснащения

6.Разрабатываем технологические операции

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа.

В связи с этим в учебном процессе высших учебных заведениях значительное место отводится самостоятельным работам таким, как курсовое проектирование по технологии машиностроения.

Курсовое проектирование закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий. Курсовое проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами и расценками, умело сочетая справочные данные с теоретическими знаниями.

При выполнении проекта принятие решений по выбору вариантов технологических процессов, оборудования, оснастки, методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант.

Защита проекта позволяет оценить умение студента кратко, в установленное время изложить сущность проделанной работы, а также аргументировано объяснить принятые решения при ответах на вопросы по проекту.

1. Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения детали

Колесо зубчатое предназначено для передачи крутящего момента с ведущего вала посредством боковой поверхности шпонки на ведомый посредством боковой поверхности зуба.

Работает в двухступенчатом редукторе общего назначения. Нагрузки — циклические неравномерные условия смазки — удовлетворительные.

Деталь изготовлена из стили 45 и обладает следующими физико-механическими и химическими свойствами:

Механические свойства для сталей по ГОСТ 1050-88
Марка стали Механические свойства, не менее
Предел текучести Н/мм2 кгс/мм2 Временное сопротивление Н/мм2 кгс/мм2 Относительное удлинение Относительное сужение
%
45 355(36) 600(61) 16 40

Марки и химический состав сталей по ГОСТ 1050-88

1.2 Классификация поверхностей детали

Вид поверхности № поверхности
ИП 7,12
ОКБ 1,5
ВКБ 4
СП 2,3,6,8,9,10,11,13,14,15

1.3 Анализ технологичности детали

1.3.1 Показатели технологичности заготовки

— возможность получения заготовки рациональным методом;

— простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при ее производстве унифицированную заготовку;

— с учетом требований к поверхностям детали (точности и шероховатости), а также их технического назначения окончательное формирование поверхности детали (ни одной из них) на заготовительной операции невозможно;

— данная сталь способна подвергаться термообработке, для нее характерна малая вероятность образования трещин.

1.3.2 Показатели технологичности конструкции детали в целом

— максимальная унификация и стандартизация конструкционных элементов детали;

— размеры и поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости;

— конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых технологических процессов ее изготовления;

— наличие конструкционных элементов обеспечивает нормальную работу режущего инструмента;

— максимальное сокращение размеров обработанных поверхностей;

— возможность обработки наибольшего количества поверхностей с одного установа;

— возможность обработки на проход;

— конструкция обеспечивает повышенную жесткость детали;

— технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.

1.3.3 Показатели технологичности базирования и закрепления:

— удобство установки заготовки при обработке поверхностей;

— наличие конструкционных элементов обеспечивает автоматизацию установки заготовки на станках;

— совпадение технологических и измерительных баз, использование одних и тех же баз;

Средняя шероховатость =6,5 мкм;

Средний квалитет =7

1.4 Задачи курсовой работы

1. Провести анализ исходных данных:

1.1.Анализ служебного назначения детали

1.2.Провести классификацию поверхностей детали

1.3.Анализ технологичности детали

2. Выбрать тип производства и форму организации технологического процесса изготовления

3. Выбрать метод получения заготовки и ее спроектировать

4. Разработать технологический маршрут изготовления детали

4.1.Разработать технологический маршрут обработки поверхностей

4.2.Разработать технологические схемы базирования

4.4.Разработать технологический маршрут изготовления детали

5. Выбрать средства технологического оснащения

6. Разработать технологические операции

6.1.Рассчитать режимы резания

6.2.Рассчитать нормы времени

2. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса изготовления

2.1 Рассчитаем массу данной детали

2.2 Анализ исходных данных

— масса данной детали составляет 3,09 кг.;

— объем выпуска изделий 4400 дет/год;

— режим работы предприятия изготовителя – двухсменный;

— тип производства – среднесерийный.

Основные характеристики типа производства

— объем выпуска изделий — средний;

— оснастка – универсальная, специализированная;

— степень механизации и автоматизации – средняя;

— квалификация рабочих – средняя;

— форма организации технологического процесса – групповая переменно-поточная;

— расстановка оборудования – по типам станков, предметно-замкнутые участки;

— виды технологических процессов – единичные, типовые, групповые, операционные;

— коэффициент закрепления операции

10 q ×/B u ×Т m ×t x ×S y ×Ku×z р , (6.10)

где S=0,12- подача;

t=5,625-глубина резания;

q=0,17 — коэффициент;

u=-0,05 — коэффициент;

m=0,33 — коэффициент;

x=0,38 — коэффициент;

y=0,28 — коэффициент;

Ku=1-коэффициент;

Т=240 мин — стойкость фрезы.

Подставим в исходную формулу:

u = 234 ×40 0,17 ×1/5,625 0,38 ×240 0,33 ×0,12 0,28 ×10 -0,05 ×14 0,1 =112 м/мин

Частот вращения шпинделя:

n= 1000×u /p×D (6.11)

Подставим в исходную формулу:

n= 1000×112/p×40=892 об/мин.

6.2 Расчет норм времени

Поскольку тип производства среднесерийное, то для токарной, сверлильной и зубофрезерной операции необходимо определить штучно-калькуляционное время по формуле:

где Тп-з – подготовительно-заключительное время;

N – программа выпуска деталей в год;

То – основное время;

у.сз.о) – время на установку и снятие детали, на ее закрепление и открепление;

Туп – время на приемы управления;

Тиз – время на измерение детали;

К – условия среднесерийного производства;

Тоб.от – время перерывов на отдых и личные надобности.

Технология изготовления зубчатых колес

Описание: Технология изготовления зубчатых колес. Характеристика зубчатых колес В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с прямыми и косыми зубьями реже с шевронными. Стандарт устанавливает 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес в порядке убывания точности.

Дата добавления: 2015-08-27

Размер файла: 164.58 KB

Работу скачали: 447 чел.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

ТМ Лекция№ 1 6 Страница

Тема №4. Технология изготовления зубчатых колес

1. Характеристика зубчатых колес

В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах.

Зубчатые передачи, используемые в различных механизмах и машинах, делят на цилиндрические, конические, червячные, смешанные и гиперболоидные (винтовые и гипоидные).

Наибольшее распространение получили цилиндрические, конические и червячные передачи.

Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с прямыми и косыми зубьями, реже — с шевронными. Стандарт устанавливает 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес (в порядке убывания точности): 1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10, 11, 12. Для 1, 2-й степеней допуски стандартом не предусматриваются. Для каждой степени точности предусматривают следующие нормы:

— кинематической точности колеса, определяющие полную погрешность угла поворота зубчатых колес за один оборот;

— плавности работы колес, определяющие составляющую полной погрешности угла поворота зубчатого колеса, многократно повторяющейся за оборот колеса;

— контакта зубьев, определяющие отклонение относительных размеров пятна контакта сопряженных зубьев в передаче.

Независимо от степени точности колес установлены нормы бокового зазора (виды сопряжений зубчатых колес). Существуют шесть видов сопряжений зубчатых колес в передаче, которые в порядке убывания гарантированного бокового зазора обозначаются буквами А, В, С, D , Е, Н, и восемь видов допуска ( T jn ) на боковой зазор: х, у, z , a , b , с, d , h ..

Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработку до нарезания зубьев и обработку зубчатого венца. Задачи первого этапа соответствуют в основном аналогичным задачам, решаемым при обработке деталей классов: диски (зубчатое колесо плоское без ступицы), втулки (со ступицей) или валы (вал-шестерня). Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса. На построение технологического процесса обработки зубчатых колес влияют следующие факторы: форма зубчатого колеса; форма и расположение зубчатого венца и количество венцов; степень точности колеса; методы контроля зубчатых колес; материал колеса; наличие и вид термообработки; габаритные размеры; объем выпуска.

Наибольшее влияние на протяженность технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колес (6,5 и выше степеней точности) механическая обработка должна чередоваться с операциями термической обработки для снятия внутренних напряжений, а количество отделочных операций технологических баз и зубчатого венца значительно возрастает.

2. Технологические задачи

Точность размеров. Самым точным элементом зубчатого колеса является отверстие, которое выполняется обычно по 7-му квалитету, если нет особых требований.

Точность формы. В большинстве случаев особых требований к точности формы поверхностей не предъявляется.

Точность взаимного расположения. Требования к точности взаимного расположения включают биение поверхности зубьев и торцев относительно отверстия, параллельность торцов.

Твердость рабочих поверхностей. В результате термической обработки поверхностная твердость зубьев цементируемых зубчатых колес должна быть в пределах Н R С э 45. 60 при глубине слоя цементации 1. 2 мм. При цианировании твердость Н R С э >42. 53, глубина слоя должна быть в пределах 0,5. 0,8 мм.

Твердость незакаливаемых поверхностей обычно находится в пределах НВ 180. 270.

3. Материалы и заготовки зубчатых колес

В зависимости от служебного назначения зубчатые колеса изготовляют из углеродистых, легированных сталей, чугуна, пластических масс.

Легированные стали обеспечивают более глубокую прокаливаемость и меньшую деформацию по сравнению с углеродистыми.

Материал зубчатых колес должен обладать однородной структурой, обеспечивающей стабильность размеров после термической обработки, особенно по размеру отверстий и шагу колес. Нестабильность возникает после цементации и закалки, когда в заготовке сохраняется остаточный аустенит, она может также возникнуть в результате наклепа и при механической обработке.

Установлено, что наибольшее коробление дает цементация и меньшее — закалка, поэтому часто исправление коробления и повышение точности шевингованием производят не до цементации, а между цементацией и закалкой.

При изготовлении высокоточных колес рекомендуется чередовать механическую обработку с операциями термической стабилизации размеров для снятия внутренних напряжений.

Различают основные виды заготовок зубчатых колес при разных конструкциях и серийности выпуска: заготовка из проката; поковка, выполненная свободной ковкой на ковочном молоте; штампованная заготовка в подкладных штампах, выполненная на молотах или прессах; штампованная заготовка в закрытых штампах, выполненная на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах.

Заготовки, получаемые свободной ковкой на молотах, по конфигурации не соответствуют форме готовой детали, но структура металла благодаря ковке улучшается по сравнению с заготовкой, отрезанной пилой от прутка.

Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия облоя, форма заготовки ближе к готовой детали, снижается себестоимость, экономия металла составляет от 10 до 30 %. Однако отмечается повышенный расход штампов.

Штамповка на прессах имеет большое преимущество перед штамповкой на молотах: получается точная штампованная заготовка, припуски и напуски меньше на 30 %, по конфигурации заготовка ближе к готовой детали. На прессах можно штамповать с прошиванием отверстия.

Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах изготовляют заготовки зубчатых колес с хвостовиком или с отверстием.

4. Основные схемы базирования

Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колес и технических требований. У колес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длиной центрального базового отверстия ( l / D > 1) в качестве технологических баз используют двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении — поверхность торца.

У одновенцовых колес типа дисков (1/ D 1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия — двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий.

На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные «черные» поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанием зубьев после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентой боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия.

Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку их закрепляют в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса.

5. Пример типового маршрута изготовления зубчатого колеса

Степень точности 7-С, m =2, z =40.

00. Заготовительная. Штамповка на горизонтально-ковочной машине. Размеры заготовки Ø90×30 мм.

05. Термическая. Нормализация.

10. Токарно-винторезная. Станок токарный многорезцовый полуавтомат 1723 (рис. 1). Подрезать торцы 5и 4 начерно. Точить поверхность 1 до кулачка патрона. Расточить отверстие 6 на проход начерно. Точить поверхности 2 и 3 начерно. Точить фаски.

15. Токарно-винторезная. Станок токарный 16К20 с ЧПУ (рис. 2). Подрезать торец 1. Точить поверхность 4 на оставшейся части начерно. Точить поверхности 2 и 3. Расточить фаски.

20. Термическая. Нормализация.

25. Токарно-винторезная. Станок 16К20 с ЧПУ (рис. 3). Подрезать торец 2 под шлифование. Расточить отверстие 1 под шлифование. Расточить и точить фаски.

30. Токарно-винторезная. Станок токарный 16К20 (рис. 4). Подрезать торец 1 начисто. Подрезать торец 2 под шлифование. Расточить и точить фаски.

35. Зубофрезерная. Зубофрезерный полуавтомат модели 5306К (рис. 5). Фрезеровать 40 зубьев (т = 2) под шлифование.

40. Слесарная. Полуавтомат для снятия заусенцев 5525. Зачистить заусенцы на торцах зубьев.

45. Термическая. Установка ТВЧ. Закалка зубьев.

50. Круглошлифовальная. Станок торцекруглошлифовальный ЗТ153 (рис. 6). Шлифовать поверхности 1, 2 начисто.

55. Внутришлифовальная. Станок внутришлифовальный ЗА227 (рис. 7). Шлифовать поверхности 1 и 2 начисто.

60. Плоскошлифовальная. Станок плоскошлифовальный ЗБ740 (рис. 8). Шлифовать поверхность 1 начисто.

65. Долбежная. Станок долбежный 7А412 (рис. 9). Долбить шпоночный паз 1 (операция может выполняться после операции 50).

70. Зубошлифовальная. Зубошлифовальный полуавтомат 5В833 (рис. 10). Шлифовать начерно и начисто 40 зубьев ( m = 2).

Оцените статью