Технология создания детали Шестерня

 

1. Техническая  часть.

 

    1. Описание детали.

 

   Деталь относится к классу валов, изготавливаемых механической обработкой. Данная деталь представляет собой тело, имеющее поверхности вращения. ШЕСТЕРНb, зубчатое колесо, прикрепленное к вращающейся оси. Зубцы одной шестерни захватывают другую и, таким образом, передают и видоизменяют движение и вращающий момент. Меньшая из пары шестеренок называется малым зубчатым колесом. Если оно надето на привод, то скорость уменьшается, а поворотный момент увеличивается. Если же большое зубчатое колесо надето на привод, скорость увеличивается, а поворотный момент наоборот уменьшается. Спиральная шестеренка привода, называемая червячной, передаст ведомой шестерне сильно замедленную скорость. В качестве шестеренок можно было бы использовать и гладкие колеса, но они будут проскальзывать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1.2 Служебное назначение, условия работы детали.

 

   Зубчатые колёса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов вала на выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая работа — останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Материал детали и его свойства.

Сталь 45

Общие сведения

Заменитель

стали: 40Х, 50, 50Г2

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-72, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 1050-74, ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 16523-70. Лента ГОСТ 2284-79. Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70. Проволока ГОСТ 17305-71, ГОСТ 5663-79. Поковки и кованые  заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1131-71. Трубы  ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-87, ГОСТ 21729-78.

Назначение

Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки  и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностнй термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.


 

Химический состав

Химический элемент

%

Кремний (Si)

0.17-0.37

Медь (Cu), не более

0.25

Мышьяк (As), не более

0.08

Марганец (Mn)

0.50-0.80

Никель (Ni), не более

0.25

Фосфор (P), не более

0.035

Хром (Cr), не более

0.25

Сера (S), не более

0.04


 

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

d, %

y, %

KCU, Дж/м2

Нормализация

200 

340 

690 

  

10 

36 

64 

                

300 

255 

710 

  

22 

44 

66 

                

400 

225 

560 

  

21 

65 

55 

                

500 

175 

370 

  

23 

67 

39 

                

600 

78 

215 

  

33 

90 

59 

                

Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый  и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.

700 

140 

170 

43 

  

96 

                  

800 

64 

110 

58 

  

98 

                  

900 

54 

76 

62 

  

100 

                  

1000 

34 

50 

72 

  

100 

                  

1100 

22 

34 

81 

  

100 

                  

1200 

15 

27 

90 

  

100 

                  

 

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость

Трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим  подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость  резанием

В горячекатаном  состоянии при НВ 170-179 и sB = 640 МПа Ku тв.спл. = 1, Ku б.ст. = 1.

Склонность к  отпускной способности

Не склонна.

Флокеночувствительность

Малочувствительна.


 

1.4 Анализ технологичности  детали.

 

  Технологичность общей конструкции.

  Деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применение оптимальных выборов обработки и правильной подготовки производства.

  Анализ технологичности детали типа «Шестерни» произвожу по следующим критериям:

технологичность заготовки

технологичность общей конструкции  детали

технологичность базирования  и закрепления

Технологичность заготовки.

  Материал заготовки Сталь 45 . Обрабатываемость материала осуществляется фрезами , резцами (оснащенными твердосплавными пластинами), протяжкой, сверлом. Метод изготовления - штамповка. С точки зрения получения заготовки и программой выпуска детали, заготовку можно считать технологичной.

  Технологичность общей конструкции детали.

  Шестерня имеет криволинейные поверхности, имеет внутренние сквозные отверстия, зубья. На многих операциях сохраняется принцип постоянства баз. Таким образом, с точки зрения конфигурации, деталь является технологичной.

  Технологичность базирования и закрепления.

  В процессе изготовления детали для ее закрепления применяются как универсальные, так и специальные приспособления. Как отмечено выше, на большинстве операций возможно сохранение принципа постоянства баз. Недостатком является большое количество установок, обусловленное разнохарактерной обработкой. Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления, деталь можно считать технологичной.

  На основе данного анализа отдельных критериев, логичен вывод об общей технологичности детали типа «Шестерни».

                         1.5 Обоснование выбора метода получения заготовки.

  В машиностроении при выборе обработки, для заданной стали, назначают метод ее получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление.

  Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

  Технологические процессы получения заготовок, определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали, программой выпуска.

  Особенно важно выбрать заготовку и назначить оптимальные условия ее изготовления, для изготовления детали и снижения себестоимости используется заготовка штамповка. Выбор вида заготовки зависит от конструктивных форм деталей, их назначения, условий их работы в собранной машине, испытываемых напряжений. Выбор заготовки имеет большое значение для проектирования технологического процесса.

  Выбираем оптимальный метод получения заготовки «Шестерни».

Материал - Сталь 45 .

Производство - серийное.

  Выбираем возможный метод ее получения - штамповка 3 группы.

  Производительность штамповки во много раз выгодней других методов получения заготовок, вместе с этим обеспечивается однородность и точность поковок. Их как правило, обрабатывают только в месте сопряжения с другими деталями, остальные поверхности оставляют необработанными. Однако штамповка имеет и недостатки. Из них главная ограниченность веса штампованных поковок (200, в редких случаях - до 1000 кг) и высокая стоимость штампов, которые являются узкоспециализированными: каждый штамп годен для изготовления лишь одной определенной поковки. Но эти недостатки не мешают нам выбрать данный метод получения заготовки.

Определяем объем и  массу заготовки.

Определяем объем и  массу детали.

Определяем коэффициент  использования материала (КИМ).

                                     Выбор и проектирование заготовки.

  При выборе заготовки для заданной детали назначают ее конфигурацию, размеры допусков, припуски на обработку и формируют технические задания по изготовлению.

  По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и дорожает технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость последующей обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала (КИМ).

Заготовки простой конфигурации дешевле, т.к. не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической  оснастки, но такие заготовки требуют  последовательной трудоемкости обработки  и повышения расходов материала.

Главным при выборе заготовки  является обеспечение заданного  качества готовой детали при ее минимальной  себестоимости.

  Технологические процессы получения заготовок определяются техническими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска. Заготовки получают различными методами:

  • литьем
  • обработкой давлением и ковкой (штамповка, ковка, прессовка)
  • методом порошковой металлургии
  • путем разделки проката
  • при помощи сварки

Тип производства и припуск  на обработку оказывают большое  влияние на получение заготовки.

Припуск - слой металла, снимаемый  в процессе механической обработки, с целью получения заданной точности и заданной шероховатости поверхности.

 

 

 

 

 

 

1.6 Определение  и расчет припусков аналитическим  методом.

1. Припуск - слой материала  удаленный с поверхности заготовки  в целях достижения заданных  свойств обрабатываемой поверхности,  а также для  номинальных  размеров детали.

  Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочникам, таблицам, ГОСТам или основе расчетно – аналитического метода определения припусков.

  Аналитический метод базируется на анализе факторов обработки. Расчетной величиной является min припуск на обработку, достаточный для устранения на выполненном переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя. С помощью минимального припуска рассчитывают размеры заготовки.

  Минимальный припуск (для случая обработки отдельно расположенных поверхностей) рассчитывается по формуле:

 

++

 

где: - суммарное отклонение расположения поверхностей.

- погрешность  установки заготовки на последующем  переходе.

Rz  - высота микронеровностей профиля на предыдущем переходе

 h    - глубина дефектного слоя на предыдущем переходе.

Минимальный припуск (для  случая обработки противоположных  поверхностей) рассчитывается по формуле:

 

 

 

 

Расчет припусков  на обработку.

 

1. Общий припуск на диаметр:

 

Rz=160 мкм = 0,16 мм, (Косилова 1 том, стр. 187)

h=200 мкм = 0,2 мм,

∆k=700 мкм = 0,7 мм,

∆см=500 мкм = 0,5 мм,

Е=300 мкм = 0,3 мм,

 

2Zi min = 2[(160 + 200) +] = 2420 мкм ≈ 2мм (две стороны)

 

2. Общий припуск на внутренний диаметр:

 

Rz = 160 мкм = 0,16 мм; (Косилова 1 том, стр. 187)

 h=200 мкм = 0,2 мм;

 

Е=300 мкм = 0,3 мм;

∆k=700 мкм = 0,7 мм;

∆см=400 мкм = 0,4 мм;

2Zi min = 2[(160 + 200) +] ≈ 1мм (припуск под протягивание)

2.3 Общий припуск на  торец: 

2Zi min = 2;

Rz=160 мкм = 0,16 мм; (Косилова 1 том, стр. 187)

 h=200 мкм .= 0,2 мм;

∆ =800 мкм = 0,8 мм;

Е=300 мкм = 0,3 мм;

2Zi min = 2[(160 + 200)+800+300] = 2920 мкм ≈ 3мм (две стороны)

                                         Определяем объем и массу.

 

    1. RL;

Общий объем детали:

 

V=6,28x29 x14=2550;

 V=6,28x 23x18=2600;

V отв. =6,28x 14x32=2813;

V(общ)=(2550+2600) - 2813=2337;

 

Общий объем заготовки:

 

Vз=6,28x30x15,5=2920;

Vз=6,28х 13x35=2857;

 Vз=6,28x24x19,5=2940;

 Vз=(2940+2920) - 2857=3003;

 

    1. Определяем массу детали и заготовки:

 

Масса заготовки:

 

Mз=Vз ;

 

 

 

Масса детали:

 

 

 

Определяем коэффициент  использования материала

(КИМ).

 

       

 

КИМ вычисляется по формуле:

 

                                           х 100% = 77%:

 

 

 

 

 

 

1.7 Разработка  технологического маршрута и  схем

базирования.

  Содержание операции планируется по принципу концентрации переходов. Это позволит обрабатывать на одном (участке) установе несколько поверхностей, что повысит производительность и точность обработки. При разработке схем базирования, будем стараться обеспечить нулевую погрешность базирования путем использования одних и тех же поверхностей заготовки в качестве установочных баз на протяжении всего технологического процесса.

При разработке технологического маршрута, целесообразно использовать следующие технологические базы.

 

№п\п

Содержание перехода

Установочные  базы

 

Токарная операция

  

1.

Торцевать на 1=33,5

Наружный диаметр

2.

Торцевать в размер l=32h6

  
 

Операция протягивания

  

3.

Обработать отверстие  протягиванием. Ø28h6

Внутренний диаметр

 

Токарная операция

  

4.

Точить Ø 48Н8 (чистовая), снять фаски.

Наружный диаметр

5.

Точить Ø 58, припуск под зубодолбление 0,6 (чистовая)

  

6.

Точить Ø 46Н8 (чистовая), снять фаски.

  
 

Фрезерная операция

  

7.

Нарезать зубья. Z=27, m=2. Методом обкатки.

  
 

Сверлильная операция

  

8.

Сверлить отв. Ø 5.

Внутренний диаметр

 

Шлифовальная  операция

  

9.

Шлифовать зубья z=27 m=2.

  

1.8 Составление  плана обработки.

 

План обработки детали составляется на основании технологического маршрута. При подробном анализе  детали «Шестерня» и требований к  ней, был составлен следующий  план обработки по операциям.

  1. Токарная операция: (Станок с ЧПУ 16К20ФЗ «Электроника НЦ-31»)

 Позиция А.

  • торцевать на 1=33,5

 Позиция Б.

  • торцевать в размер 1=3 2h6;
    1. Операция протягивания: (Станок 7А523)

Позиция А.

  • обработать отв. Протягиванием Ǿ28Н6,1=32 мм;
  1. Операция токарная: (Станок с ЧПУ 16К20ФЗ «Электроника НЦ-31»)

 Позиция А.

  • точить Ǿ48Н8 (чистовая), 1=2, снять фаски.
  • точить Ǿ58 (чистовая), 1=12 (припуск под зубодолбление 0,6 мм)

Позиция Б.

  • точить Ǿ46Н6 (чистовая), 1=18, снять фаски;
  1. Операция фрезерная: (Станок 5М150)

Позиция А.

  • нарезать зубья z=27, m=2 методом обкатки.
  1. Операция сверлильная (Станок 2М112)

Позиция А.

  • сверлить Ǿ5.
  1. Операция шлифовальная: (Станок 5М841Ф11)

Позиция А.

шлифовать зубья z=27, m=2.

 

 

 

 

 

 

Выбор плана обработки.

 

  План обработки - это последовательность операций по изготовлению деталей для получения ее конечных размеров и достижения требований к качеству. Операции можно группировать и дифференцировать в зависимости от требований поверхности детали, вида производства, типа и количества применяемого оборудования. Каждая операция должна подготавливать поверхность для следующей поверхности, а именно в этом и заключается смысл составления плана обработки. Сначала в операции идет черновая обработка, в процессе, которой удаляется дефектный слой материала, затем - чистовая, в процессе которой достигаются заданные параметры качества.

В процессе изготовления данной детали, применяются следующие операции:

  1. Токарная операция. (Станок с ЧПУ 16К20ФЗ «Электроника НЦ-31»);
  2. Сверлильная операция. (Универсальный вертикально-сверлильный станок 2М-112)
  3. Фрезерная операция. (Полуавтомат зубодолбежный вертикальный 5М- 150)
  4. Операция протягивания. (Горизонтально-протяжной полуавтомат 7А523).
  5. Операция шлифовальная. (Полуавтомат зубошлифовальный 5М841Ф11)

  После составления плана обработки по операциям, осуществляется раздел его по конкретным переходам с указанием требуемого оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструмента и расчетов режимов резания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.9 Выбор оборудования.

  С целью обеспечения производительности, точности, заданной шероховатости, минимальной себестоимости изготовления детали, для мелкосерийного производства выбираем станки для операций. Выбор станочного оборудования - одна из важнейших задач при разработке технологического процесса, механической обработки детали.

При выборе станочного оборудования необходимо учитывать:

    1. Характер производства.
    2. Методы достижения данной точности при обработке.
    3. Соответствие станка размерам детали.
    4. Мощность станка.
    5. Удобство управления.
    6. Габаритные размеры и стоимость станка.

При изготовлении данной детали типа «Шестерня» принимаем оборудование, приведенное в таблице:

 

Описание оборудования.

  1. Станок токарный с ЧПУ «Электроника НЦ-31» 16К20ФЗ.

  Предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем, в один или несколько проходов, в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания резьб. Станок используется в единичном, мелкосерийном и серийном производствах.

Технические характеристики:

     1. Наибольший  обраб. диаметр мм - над станиной 400

    - над суппортом 200

  1. Предельная подача мм\об

Продольная 0,05-2,8

         Поперечная 0,025-1,4

  1. Пределы частоты вращения шпинделя 12,5-1600
  2. Мощность электродвигателя (кВт) – 12

 

  1. Станок сверлильный 2М112

Сверлильный станок 2М112 предназначен для сверления отверстий в  деталях из черных и цветных металлов, а также других материалов, диаметром  не более 12 мм. Простота конструкции  обеспечивает легкость управления, надежность и долговечность станков. Отсчет глубины обработки производится по круговому лимбу штурвала.

Технические данные и характеристики настольного сверлильного станка 2М112 Диаметр сверления в стали 45 ГОСТ 1050-88, мм 12 Вылет шпинделя (расстояние от оси шпинделя до образующей колонны), мм 190 Размер конуса шпинделя наружный по ГОСТ 9953-82 В18 Наибольшее перемещение  шпинделя, мм 100 Цена деления лимба, мм 1 Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм 50.. .400 Размеры рабочей поверхности  стола, мм 200 х 250 Количество Т-образных пазов 3 Расстояние между пазами, мм 50 Ширина пазов, мм 14 Число скоростей  шпинделя 5 Число оборотов, об/мин 450.. .4500 Подача при сверлении ручная.

Мощность электродвигателя, кВт 0,55

Частота вращения, об/мин. 1500

Напряжение питания, В 380

Габаритные размеры, мм 770 х 370х 950

 

Масса станка, кг не более 120

  1. Полуавтомат зубодолбежный вертикальный 5М150 (КЗС-156)

  Предназначен для обработки цилиндрических зубчатых колёс внутреннего и наружного зацепления, методом обкатного деления дисковым долбяком. Технические характеристики: Модель 5М150

  1. Диаметр наибольший устанавливаемый, мм 800
  2. Диаметр рабочей поверхности стола, мм 800
  3. Ход шпинделя наибольший, мм 200
  4. Наибольший модуль нарезаемых зубчатых колес мм 12 .
  5. Наибольший номинальный делительный диаметр долбяка мм 200
  6. Число двойных ходов шпинделя min/max, 33-212
  7. Конус отверстия в шпинделе Морзе 5
  8. Мощность двигателя главного движения, кВт10
  9. Пределы круговых подач при диаметре инструмента d 100, мм/дв.х 0,2-1,5
  10. Подача стола радиальная ммЛмин. 05,-5,0
  11. Расстояние между верхней плоскостью стола и торцом шпинделя 155 - 355
  12. Расстояние от оси стола до оси шпинделя, мм 0 - 700
  13. Скорость ускоренного перемещения стола мм/мин 205
  14. Частота вращения стола об/мин1,7
  15. Расстояние от нижней плоскости основания станка до рабочей поверхности стола, 870
  1. Частота вращения шпинделя инструмента об/мин 3
  1. Масса станка, кг 10 450

4. Горизонтально-протяжной  полуавтомат мод. "7А523":

Горизонтально-протяжной  полуавтомат модели 7А523 предназначен для обработки протягиванием  сквозных отверстий различной формы  и размеров: круглых и шлицевых отверстий, шпоночных пазов и  т.п. Универсальность, доступность для  переналадки, возможность установки  крупных и тяжелых обрабатываемых деталей, возможность оснащения  приспособлениями для протягивания наружных поверхностей обеспечивают этому  станку широкое применение на предприятиях с большой номенклатурой выпускаемых  изделий. А легкость оснащения автоматическими  устройствами для загрузки и выгрузки обрабатываемых деталей делает его  эффективным при использовании  на предприятиях с крупносерийным и  массовым характером производства.

Технические характеристики:

  1. Номинальное тяговое усилие, кН 100
  2. Наибольшая длина хода рабочих салазок, мм 1 250
  3. Наибольший наружный диаметр обрабатываемой детали, мм 500
  4. Наибольшая длина применяемой протяжки, мм 1 365
  5. Скорость рабочего хода, м/мин. 1,5 г 12
  6. Рекомендуемая скорость обратного хода, м/мин. 20
  7. Скорость подвода протяжки, м/мин 11,2
  8. Скорость отвода протяжки, м/мин. 18,8
  9. Мощность электродвигателя главного привода, кВт 11
  10. Суммарная мощность электродвигателей, кВт 11,386
  11. Габаритные размеры, мм
  12. длина 6 000
  1. ширина 1 940 - высота 2 300
  1. Масса, кг 3 600

5. Полуавтомат  зубошлифовальный 5М841Ф11:

  Назначение и область применения полуавтомата зубошлифовального 5М841 Ф11:

Полуавтомат зубошлифовальный, работающий коническим кругом, для  цилиндрических зубчатых колес с  УЦИ и предназначен на ором модели 5М841Ф11 предназначен для обработки  эвольвентного профиля цилиндрических прямозубых и косозубых колес  наружного зацепления.

Наименование параметров:Данные:

  1. Наибольший наружный диаметр детали, мм 320 (400)
  1. Наименьший диаметр окружности  впадин, мм 30
  1. Модуль мм наименьший наибольший

1,5(1,0) 8(10)

  1. Число зубьев наибольшее наименьшее 250

5

  1. Наибольшая ширина прямозубого венца, мм 165
  1. Наибольший угол наклона зубьев, град 45
  1. Наибольшая масса устанавливаемой заготовки, кг 300
  1. Суммарная мощность установленных на полуавтомате двигателей, кВт 15,74
  1. Расстояние между центрами, мм   наибольшее 430

Технология создания детали Шестерня 📙 Реферат → 🆔 280056

Технология создания детали Шестерня 📙 Реферат → 🆔 280056

Технология создания детали Шестерня