Дипломного проекта Проектирование участка механической обработки детали шестерни - файл

скачать (298.7 kb.)


Тему Проектирование участка механической обработки детали шестерни

Введение


Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности, которая обеспечивает материальную основу технического прогресса всех отраслей народного хозяйства. Непрерывное совершенствование машин характеризуется возрастанием их мощности, снижением массы, а так же повышением точности и надежности.

На современном этапе развития машиностроения трудно сосредоточить всю совокупность расширяющихся знаний во всех областях технологии производства машин в рамках одной специальности. Поэтому в машиностроении имеют самостоятельное значение такие специальности, как технология литейного производства, технология ковки и штамповки, сварки и т.п. Всё машиностроение невозможно представить без существования учебной дисциплины "Технология машиностроения". Это наука об изготовлении машин требуемого качества, в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки, при наименьших затратах живого и овеществленного труда, то есть при наименьшей себестоимости. Процесс изготовления машин и механизмов состоит из комплекса работ, необходимых для производства заготовок, их обработки, сборки из готовых деталей составных частей (сборочных единиц) и, наконец, сборки из сборочных единиц и отдельных деталей готовых машин. На машиностроительном производстве решением вышеуказанных задач занимаются специалисты-технологи. На них возлагаются так же задачи по практическому осуществлению широкого применения прогрессивных типовых технологических процессов, оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации, соответствующим достижениям науки и техники.

Мой дипломный проект является первой большой самостоятельной работой будущего технолога, направленной на решение конкретных задач в области совершенствования технологии обработки, организации производства и улучшения технико-экономических показателей работы участка.

Тема дипломного проекта - Проектирование участка механической обработки детали шестерни

2.1 Назначение конструкция и условия работы шестерни первой передачи коробки передач
Рассматриваемая деталь является шестерней первой передачи коробки передач. Она предназначена для преобразования по величине угловой скорости вращения и крутящего момента

Краткая характеристика шестерни:

- материал: сталь 20Х ГОСТ 4543-71

- модуль: m=3

- число зубьев: z=32

- угол наклона зубьев: =0(прямозубая)

- делительный диаметр: d=96 мм

- исходный контур: ГОСТ 13755-68

-коэффициент смещения: x=0,6766

-степень точности 7 (передача нормальной точности)

- тип производства: мелкосерийное

- термообработка: Нитроцементация 0,40,7мм

Закалка и низкий отпуск поверхностей зубьев.

Твёрдость поверхности HRCэ=58 min. Твёрдость сердцевины HRCэ=32..45.

Данная шестерня представляет собой деталь типа- диск. Для центрирования на вторичном валу коробки передач она снабжена центральным сквозным отверстием  45 мм. Деталь посажена с натягом на втулку, которая в свою очередь посажена на игольчатые подшипники, которые позволяют шестерне вращаться относительно вторичного вала коробки передач. На внешней цилиндрической поверхности нарезаны 32 прямых зуба На боковых поверхностях шестерни для облегчения конструкции сделаны выемки, для этого же на 67 мм просверлено 6 сквозных отверстий 14 мм. Для удобства изготовления и сборки в конструкции детали присутствуют фаски и радиусы скругления

Крутящий момент от вала передаётся на шестерню путём зацепления шестерни с кулачковой муфтой с помощью кулачков, расположенных на торцовых поверхностях шестерни и зубчатой муфты.

Крутящий момент, действующий на деталь, имеет знакопеременный характер и нагружает зубья шестерни изгибными напряжениями, возможны ударные нагрузки при трогании автомобиля и переключении передач Максимальный крутящий момент передаваемый шестерней равен 329 Нм Максимальная частота вращения- 2063 об/мин

Для лучшей приработки зубьев обеспечения бесшумности работы шестерню и колесо фосфатируют с промасливанием. Благодаря этой мере для заправки главной передачи и коробки передач можно использовать смазку ТАД-17И и отказаться от масла для гипоидных передач характеризующейся высокой температурой застывания коррозионной агрессивностью в присутствии влаги. Из-за наличия в смазке щелочи шестерня находится в агрессивной среде

Деталь работает в пространстве, защищённом от прямого воздействия окружающей среды при этом рабочая температура окружающего пространства около 500С

22 Анализ технических требований

Исходя из условий и характера работы ведомая шестерня должна обладать следующими свойствами: иметь достаточную прочность, износостойкость, жесткость, твердость Конструкционные углеродистые и легированные стали (сталь 18ХГТ 20 20Х 20ХН 35ХМ и др.) удовлетворяют требованиям высокой прочности малой чувствительности к концентраторам напряжений хорошо поддаются механической и термической обработкам. Малоуглеродистые стали обеспечивают вязкую сердцевину и при этом поверхностную твёрдость детали что и требуется для данной шестерни Цементуемая сталь 20Х, исходя из её достаточных механических характеристик и их соотношения с ценой является наиболее оптимальным материалом для изготовления данной шестерни

Исходя из условий работы шестерня должна обладать следующими свойствами иметь высокую контактную прочность и сопротивление изнашиванию Исходя из требуемых свойств деталь подвергается химико-термической обработке - нитроцементации. Нитроцементованные слои лучше сопротивляются изнашиванию (на 20-30) чем цементованные а также такая обработка проводится при более низкой температуре и следовательно уменьшается деформация детали. Ёщё одно преимущество нитроцементации по сравнению с цементацией и азотированием заключается в скорости процесса и одновременном насыщении стали углеродом и азотом Таким образом получают нитроцементованный слой глубиной h=04...07 мм и твердость HRCэ 58...62.

Самые жёсткие требования предъявляются к тем поверхностям детали по которым происходит контакт с другими деталями

К сквозному отверстию по которому происходит центрирование шестерни на втулке 45 мм назначен допуск по 6-му квалитету Шестой квалитет обеспечивает требуемую посадку с натягом шестерни на втулку Шероховатость этой поверхности Ra 1,25 мкм равна 0,05 допуска на размер Так же к данному отверстию назначается отклонение от круглости равное 001 мм Такие требования предъявляются для того чтобы исключить деформацию находящихся в зацеплении зубьев

Для плавной и бесшумной работы зубчатой пары и исключения деформации зубьев сопрягаемой шестерни на поверхность зубьев установлен допуск радиального биения

Наряду с выбранным материалом и термообработкой износостойкость зубчатого венца обеспечивает назначенная шероховатость поверхностей зубьев равная 25 мкм

На острых концах зубьев необходимо снять фаски под углом 150 для плавного попадания зубьев во впадины другого колеса

Отклонения на остальные поверхности назначены по 10-му квалитету и выше

23 Выбор способа получения заготовки

Производство шестерни первой передачи вторичного вала коробки передач является мелкосерийным Деталь выполнена из стали 20Х. Так как шестерня передаёт большой крутящий момент через зубчатое зацепление то заготовка должна обладать волокнистой структурой. Этим свойством обладают поковки Поковку можно получить штамповкой в подкладных открытых и закрытых штампах на ковочных молотах и прессах кривошипных прессах и горизонтально-ковочных машинах Лучшие результаты по производительности и качеству штамповок дают штамповочные прессы работающие без перекосов и обеспечивающие одинаковые размеры и форму всех изготовляемых в партии заготовок Они позволяют уменьшить расход металла снизить массу заготовок и сократить трудоёмкость механической обработки. Поэтому заготовку получаем штамповкой на штамповочных прессах в закрытых штампах



Этот метод обеспечивает

Для определения и назначения припусков и допусков на поковку определяют исходный индекс поковки. Исходный индекс поковки – условный показатель, учитывающий в обобщенном виде сумму конструктивных характеристик (класс точности, группу стали), степень сложности (конфигурацию поверхности разъема) и массу поковки (табл. 24 – 28 ) [1].

Расчёт допусков и припусков на поковку

Исходные данные. Изделие – цилиндрическая шестерня с наружным зубчатым венцом. Материал Сталь 20Х ГОСТ 4543-71 (0,17–0,23 % С-углерод; 0,17–0,37 % Si- кремний; 0,5–0,8 % Mn- марганец; 0,7–1,0 % Cr- хром). Штамповочное оборудование – закрытый штамп из инструментальной стали марки 5ХНМ. Масса шестерни 0,8 кг.

1. Определение расчетной массы поковки.

МР.П. = 1,8  0,8 = 1,44 кг. КР =1,8 (см. табл. 26) [1]

2. Класс точности поковки Т2 - 2класс (см. табл. 25).[1]

3. Группа стали – М1 (см. табл. 24). Средняя массовая доля углерода в стали Сталь 20Х 0,20 % С; суммарная массовая доля легирующих элементов – 1,07 % (0,27 % Si; 0,8 % Mn).

4. Степень сложности – С2– 2-я степень (табл. 28). [1]

Массу геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки, определяем исходя из размеров описанного цилиндра с диаметром d = 105,2 1,05 = 110,46 и высотой h = 26,1  1,05 = 27,4. Масса описывающей фигуры (расчетная) – 2,05 кг;

Gп/Gф = 0,8 /2,05 = 0,39

5. Исходный индекс – 9 (см. табл. 28) [1]

Конфигурация поверхности разъема штампа - П –плоская.

6. Припуски на механическую обработку.

Припуски на механическую обработку (табл. 29[1]). Размер диаметра шестерни 105,2 мм, шероховатость поверхности 2,5 мкм, припуск 1,2 мм (на сторону). Размер наружного диаметра с припуском на обработку составит величину 105,2 + 1,2  2 = 107,6 мм. Дополнительные припуски, учитывающие смещение поверхности разъема штампов – 0,3 мм. Размер наружного диаметра поковки 107,6 + 0,3  2 = 108,2 мм. Принимаем размер поковки 109 мм с предельными отклонениями + 0,8 мм и – 0,4 мм. Размер поковки, проставляемый на чертеже .

Аналогично рассчитываются остальные размеры поковки шестерни:

- толщина 26,1 и шероховатость поверхности 2,5;

26.1 + (1,2 + 0,3) × 2 = 29,1; принимаем 30; размер на чертеже ;

- диаметр 45 и шероховатость поверхности 1,25;

45 - (1,2 + 0,3) × 2 = 42; принимаем 42; размер на чертеже .
24 Оценка технологичности конструкции детали
Оценка технологичности конструкции шестерни производится на стадиях получения заготовки и механообработки детали Также оценивается совершенство конструкции детали характеризующееся её соответствием современному уровню техники экономичностью удобствами эксплуатации и в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов её изготовления

Следовательно можно выделить следующие технологические особенности детали


25 Маршрут обработки основных поверхностей шестерни


Наиболее ответственными поверхностями являются зубчатый венец и сквозное отверстие, по которым происходит контакт шестерни с кулачковой и посадочной муфтами

Маршрут обработки отверстия 45H6 Ra1,25 мкм

Из предъявляемых технических требований устанавливаем что требуемая точность размера и шероховатость поверхности может быть достигнута с помощью шлифования или тонкого растачивания Осуществить шлифование или тонкое точение можно лишь тогда когда поверхность была обработана чистовым растачиванием(предварительным шлифованием) обеспечивающим IT8 и Ra25 Чистовому растачиванию предшествует черновое растачивание обеспечивающее IT10 и Ra63


Таблица 2 Заготовка IT12 Rz80

2 Черновое растачивание IT10 Ra63

2 Черновое растачивание IT10 Ra63

3 Чистовое растачивание IT8 Ra25

3 Предварительное шлифование IT8 Ra25

4 Растачивание тонкое IT6 Ra125

4 Чистовое шлифование IT6 Ra125

5 Тонкое шлифование IT6 Ra08

5 Тонкое шлифование IT6 Ra08

Оба варианта помимо требуемой шероховатости обеспечивают и требуемый допуск формы (001 мм)

Из рассмотренных вариантов выбираем тонкое растачивание из-за меньшего времен затрачиваемого на эту операцию



Маршрут обработки зубчатого венца 7-й степени точности

Рассматриваемая шестерня входит в сильнонагруженную и быстроходную передачу и имеет высокую степень точности- 7-ю. Чтобы получить зубчатый венец данной степени точности необходимо выполнить шлифовку или притирку зубьев.Чтобы осуществить зубошлифование или притирку перед этим нужно выполнить чистовое и черновое нарезание зубьев

1 Черновое нарезание зубьев 9 стточности

2 Чистовое нарезание зубьев 8 стточности

3 Термическая обработка

4 Зубошлифование или зубошевингование 7 стточности

Исходя из того что процесс зубошлифования малопроизводителен и дорог в качестве окончательной обработки зубчатого венца шестерни принимаем зубошевингование 
26 Выбор технологических баз для установки заготовки
На шестерне присутствует ряд взаимосвязанных поверхностей. А именно центральное сквозное отверстие зубчатый венец и торец. Все эти поверхности обработать с одного установа невозможно следовательно необходимо выбрать базы для обработки отдельно зубчатого венца а также центрального отверстия и торца

Для обработки зубчатого венца базирование осуществляется по центральному отверстию и торцу, в этом случае соблюдается принцип совмещения баз

Обработка торца с кулачками и противоположного торца осуществляется раздельно. При обработке сквозного отверстия и торца за технологические базы могут быть приняты наружная цилиндрическая поверхность и другая торцовая поверхность. При таком базировании обеспечивается свободный подвод инструмента к обрабатываемой поверхности

При окончательной обработке центрального отверстия удобно базировать деталь по зубчатому венцу, следуя принципу постоянства баз


27 Маршрут обработки детали
Маршрут обработки шестерни состоит из трёх основных стадий черновой чистовой и отделочной. На первой стадии идёт подготовка технологических баз (обработка центрального отверстия, торцев шестерни и наружной цилиндрической поверхности)

Последней обрабатываем ту поверхность, которая является наиболее точной и имеет наибольшее значение для работы детали в машине Такой поверхностью является цилиндрическая поверхность центрального отверстия

Рассмотрим возможные варианты обработки детали
Таблица 3 Черновая обработка центрального отверстия и шестерни.


Вариант 1.

Вариант 2.

2 Чистовая обработка центрального отверстия и торца

2. Черновая обработка торца и наружной цилиндрической поверхности шестерни

3. Чистовая обработка торца

3 Чистовая обработка торца

4. Чистовая обработка центрального отверстия и торца

4. Чистовая обработка центрального отверстия и торца

5. Фрезеровка кулачков.

5 Фрезеровка кулачков

6. Сверление 8-ми отверстий

6. Сверление 8-ми отверстий

7. Обработка паза

7. Обработка паза

8 Черновое и чистовое нарезание зубьев

8 Черновое и чистовое нарезание зубьев

9 Термообработка

9 Термообработка

10 Шевингование зубьев шестерни

10 Шевингование зубьев шестерни

11. Окончательная обработка центрального отверстия

11. Окончательная обработка центрального отверстия

Из рассмотренных выше вариантов выбираем второй, так как при этом варианте производится более равномерная обработка детали что исключает коробление детали и повышает точность обработки



Тогда окончательно маршрут механической обработки шестерни будет состоять из десяти операций механообработки семи вспомогательных операций и одной химико-термической операции
Таблица 4

№ операции

Содержание Выполняемой операции

Оборудование

005

Токарно-винторезная 1. Подрезать торец шестерни выдержав размер 291 мм. 2. Расточить отверстие до 44+01 на проход

Токарно-винторезный Станок мод 16К20

010

Токарно-винторезная 1. Подрезать торец шестерни выдержав размер 28-0,62 мм. 2. Обточить 107-0,14 на проход.

Токарно-винторезный Станок мод 16К20

015

Токарно-винторезная Подрезать торец в размер 27-0,62 мм. Расточить 71±0,1 подрезкой торца в размер 5,5+0,1 мм. Расточить отверстие  44,6+0,04. Расточить фаску 1х450 по отверстию 45. Расточить фаску под углом 150 выдерживая размер 96мм. Притупить острые кромки.

Токарно-винторезный Станок мод 16К20

020

Токарно-винторезная 1. Подрезать торец в размер 26,1-0,1 мм.. 2. Расточить фаску 1х450 по отверстию 45. 3. Расточить фаску под углом 150 выдерживая размер 96 мм.

Токарно-винторезный Станок мод 16К20

025

Фрезерная Фрезеровать 6 кулачков с поворотом, выдерживая размер10-0,1 мм.

Вертикально-фрезерный станок 6Р12

030

Слесарная Зачистить заусенцы и притупить острые кромки по пазам кулачков R1,5




035

Моечная. Промыть детали в горячем содовом растворе.




040

Сверлильная 1. Сверлить 6 отверстий 14 на 67. 2. Зенкеровать 6 фасок 1,5х450 на 6 отверстиях со стороны кулачков.

Вертикально-сверлильный станок 2Н118-1

045

Токарная Точить паз глубиной 30,1 выдерживая размеры 70 и 88.

Токарно-винторезный Станок мод 1К62

050

Зубонарезная Нарезать 32 прямых зуба.

Зубофрезерный станок 53А20

055

Контрольная Контролировать полное биение зубчатого венца.



060

Химико-термическая Нитроцементировать 0,40,7мм. Закалка и низкий отпуск поверхностей зубьев. Твёрдость поверхности HRCэ=58 min. Твёрдость сердцевины HRCэ=32..45




065

Мойка бесщелочная (содовый раствор или перхлор этилен) Среда продувки воздух помещения Температура 50-600 С PH моечного раствора 8-10

Моечная машина 9698-111

070

Контрольная 58…62 HRCэ



075

Токарная Расточить отверстие до 45+0016 шероховатость Ra 125


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации