Технологічні відомості про деталі зубчастих передач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологічні відомості про деталі зубчастих передач

1. Службове призначення, конструктивні різновиди і технічні умови на виготовлення

зубчатий передача колесо

Зубчасті колеса служать для передачі крутного моменту від одного вала до другого при заданому передаточному відношенні. Вони поділяються на циліндричні, конічні та черв'ячні.

Циліндричні зубчасті колеса виготовляють з прямим і косим зубом при паралельному розташуванні осей. В окремих випадках циліндричні колеса з косими зубами служать для передачі руху між валами, розташованими під прямим кутом.

Основні механізми, в яких застосовуються циліндричні зубчасті колеса: коробки передач автомобілів, редуктори, передні бабки верстатів, коробки подач, передаточні механізми верстатів тощо.

За розмірами зовнішнього діаметра циліндричні та конічні зубчасті колеса поділяються на такі групи: до 50 мм, понад 50 до 200 мм, понад 200 до 300 мм, понад 300 мм.

За технологічними ознаками зубчасті колеса поділяються на:

циліндричні та конічні без маточини і з маточиною, з гладким або шліцьовим отвором (рис. 1, а);

багатовінцеві блокові з гладким або шліцьовим отвором (рис. 1, б);

циліндричні, конічні та черв'ячні типу фланця (рис. 1, в);

циліндричні та конічні з хвостовиком (риc. 1, г).



Рис. 1. Основні групи зубчастих коліс: а - циліндричні та конічні зі ступицею і без ступиці; б - багатоступінчасті, блокові; в - циліндричні, конічні та черв'ячні типу фланця; г - циліндричні та конічні із хвостовиком

Черв'ячні колеса при невеликих розмірах виконуються суцільними з маточиною, а при великих розмірах - з вінцями.

Основні технічні вимоги, що висуваються до зубчастих коліс, полягають у наступному:

відхилення від концентричності початкового кола зубчастого колеса відносно посадочних поверхонь (ексцентриситет) допускається не більше 0,05-0,01 мм;

неперпендикулярність торців до осі отвору чи вала (биття торців) звичайно приймається не більше 0,01-0,015 мкм на 100 мм діаметра. В залежності від умов роботи ця величина може бути підвищена чи трохи зменшена;

центральний отвір рекомендується виконувати за 7-м квалітетом точності (якщо немає особливих вимог), посадочні шийки зубчастих коліс-валів також звичайно виконують за 7-м квалітетом точності.

Шорсткість обробки вказаних поверхонь Ra = 1,25-0,32 мкм. Решту конструктивних елементів коліс рекомендується виконувати за 8-12 квалітетами точності при шорсткості Ra = 4-0,63 мкм.

В результаті термічної обробки поверхні твердість зубів зубчастих коліс, що цементуються, повинна бути в межах НRС 55-60 при глибині шару цементації 1,0-2,0 мм. При ціануванні твердість НRС 42-53, глибина шару повинна бути в межах 0,5-0,8 мм.

Твердість поверхонь, що не загартовуються, звичайно знаходиться в межах НВ 180-270.

Орієнтовно залежність ступеня точності від колової швидкості показана в наступній таблиці.

Колова швидкість, м/с	Прямозубі	Косозубі
до 2,5 від 2,5 до 6 від 6,0 до16 від 16 до 40	8 7 6 -	- 8 7 6

Вимоги щодо кінематичної точності зубчастих коліс, плавності їх роботи, контакту зубів встановлені стандартами:

2. Матеріали і способи одержання заготовок

У залежності від службового призначення зубчасті колеса виготовляють з вуглецевих, легованих сталей (45, 40Х, 20Х, 18ХГТ, 35ХМ та інші), чавуну, пластичних мас.

Леговані сталі забезпечують більш глибоку загартованість та меншу деформацію у порівнянні з вуглецевими.

Матеріал зубчастих коліс повинен мати однорідну структуру, яка забезпечує стабільність розмірів після термічної обробки, особливо за розмірами отвору і кроку коліс.

Досвідом встановлено, що найбільше жолоблення дає цементація і менше загартування, тому на ряді заводів виправлення жолоблення і підвищення точності шевінгуванням виконують не до цементації, а між цементацією та загартуванням.

Точність при термічній обробці знижується на 0,5-1,0 ступеня і тим менша, чим краще підібраний матеріал за стабілізацією розмірів при термічній обробці. Леговані сталі, як правило, забезпечують менше жолоблення, ніж вуглецеві.

Розрізняють такі основні види заготовок зубчастих коліс: заготовка з прокату; поковка, виконана вільним куванням на кувальному молоті; штампована заготовка в підкладних штампах, виконана на молотах або пресах; штампована заготовка в закріплених штампах, виконана на молотах, пресах і горизонтально-кувальних машинах.

Заготовки, одержані вільним куванням на молотах, за конфігурацією не відповідають формі готової деталі, структура металу завдяки куванню поліпшується у порівнянні із заготовкою, відрізаною від прутка.

Штамповка в підкладних штампах виконується на кувальних молотах, може бути виконана також на фрикційних і гідравлічних пресах або на механічних кувальних пресах в дрібносерійному виробництві.

Штампування заготовок в закріплених штампах на штампувальних молотах і кувальних пресах здійснюється як у відкритих (з облоєм), так і в закритих (без облою) штампах у великосерійному і масовому виробництві.

Штампування заготовок в закритих штампах має ряд переваг: знижуються витрати металу через відсутність облою, форма заготовки наближена до готової деталі, відпадає необхідність в обрізних штампах, знижується собівартість, економія металу складає від 10 до 30 %. Проте є підвищені витрати штампів.

Штампування на пресах має велику перевагу перед штампуванням на молотах, оскільки одержується точна штампована заготовка, припуски і напуски на 30 %, ніж при штампуванні на молотах, і за конфігурацією заготовка більш наближена до готової деталі. Продуктивність штампування на пресах вища, ніж на молотах в 1,5-2 рази, робота відбувається без ударів; на пресах можна штампувати з прошиванням отворів.

Штампуванням на горизонтально-кувальних машинах виготовляють заготовки зубчастих коліс з хвостовиком або з отвором. Різні методи одержання заготовок, які забезпечують різну точність, наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Точність різних методів виготовлення заготовок

Метод виготовлення	Якість поверхні	Коливання розмірів поковок, мм
Кування вільне Штампування: - на кувальному молоті в підкладних штампах - на штампувальному молоті в закріплених штампах - на вертикально-штампувальному механічному пресі - на горизонтально-кувальній машині - гаряче калібрування на пресі - чекання (карбування) на чеканочному (карбувальному) пресі	Дуже груба Груба Груба Менш груба Менш груба Гладка Дуже гладка	2-10 1,5-3,5 0,5-3,0 0,4-2,0 0,4-2,5 0,1-0,4 0,05-0,1

3. Способи базування

Основними технологічними базами зубчастих коліс з отвором є поверхня отвору і базовий торець, для вала - шестерні-посадочні шийки вала (під підшипник). Тому обробка зубців повинна здійснюватись при базуванні по отвору, а для вала - шестерні за центровими отворами.

За способом базування всі зубчасті колеса поділяються на три групи:

1. Зубчасті колеса, у яких ?/d > 1(довгий отвір).

2. Зубчасті колеса, у яких ?/d < 1 (короткий отвір).

3. Вал-шестерні.

Перша група коліс потребує обробки на довгій оправці (4 ступені вільності) іноді з упором в торець (1 ступінь вільності).

Друга група коліс потребує обробки при базуванні на торець (три ступені вільності) і на короткий палець (2 ступені вільності).

Третя група коліс потребує обробки в центрах.

Для коліс перших двох груп першою механічною операцією є обробка отвору. При цьому за базу приймають необроблені торець та зовнішню циліндричну поверхню вінця.

Для коліс третьої групи першою механічною операцією є обробка торців і зацентровування. Базування в цьому випадку здійснюється за необробленими посадочними шийками.

Обробка отвору зубчастого колеса після термічної обробки здійснюється при базуванні по бокових поверхнях зубів в спеціальному патроні з трьома шариками чи роликами, які торкаються зубів на діаметрі ділильного кола. В цьому випадку при наступному шліфуванні зубів на бокових поверхнях досягається рівномірний припуск (рис. 2).

Рис. 2. Схема центрування зубчастого колеса по робочих поверхнях зубів

4. Технологічний маршрут виготовлення циліндричних зубчастих коліс при ?/d < 1

1. Зенкерування отворів, проточування та обточування (чорнове) з одного боку.

2. Розточування отвору та обробка торцевих і зовнішніх поверхонь колеса з другого боку.

3. Протягування отвору і шліців комбінованою протяжкою.

4. Чистова токарна обробка базового торця та зовнішньої поверхні з одного боку.

5. Чистова токарна обробка торця та зовнішньої поверхні з другого боку.

6. Контроль.

7. Зубофрезерування (чорнове і чистове).

8. Заокруглення зубів з одного боку.

9. Шевінгування зубів.

10. Миття та контроль.

11. Термічна обробка.

12. Калібрування отворів прошиванням.

13. Шліфування зубів (якщо зуби не шевінгуються).

14. Миття та контроль.

5. Технологічний маршрут виготовлення циліндричних зубчастих коліс при ?/d > 1

1. Свердління та зенкерування центрального отвору, якщо отвір не прошито в заготовці. В ряді випадків - додаткове цекування торцевої поверхні для створення точної опорної бази при протягуванні.

2. Протягування отворів гладкою, шліцьовою або комбінованою протяжкою.

3. Протягування шпонкової канавки чи шліців.

4. Чорнове обточування зовнішніх і торцевих поверхонь на оправці.

5. Чистове обточування зовнішніх і торцевих поверхонь на оправці та зняття фасок.

6. Контроль розмірів і биття торців на оправці.

7. Чорнове і чистове зубофрезерування чи зубодовбання одного вінця.

8. Чорнове і чистове зубофрезерування чи зубодовбання для решти вінців.

9. Зубозаокруглення з одного боку.

10. Шевінгування зубів.

11. Миття та контроль.

12. Термічна обробка.

13. Калібрування отвору прошивкою чи шліфуванням отвору і торця.

14. Шліфування другого торця.

15. Притирання зубів (за наявності в маршруті операції шевінгування) чи шліфування зубів (за відсутності операції шевінгування).

16. Контроль.

6 Технологічний маршрут виготовлення вал-шестерні (циліндричної)

1. Фрезерування та центрування заготовки з двох боків.

2. Обточування заготовки з одного боку (чорнове).

3. Обточування заготовки з другого боку (чорнове).

4. Обточування заготовки з одного боку чистове.

5. Обточування заготовки з другого боку чистове.

6. Фрезерування шпонкової канавки.

7. Зубофрезерування крайнього вінця (чорнове).

8. Зубофрезерування середнього (більшого) вінця (чорнове).

9. Зубодовбання малого вінця (чорнове).

10. Зубозаокруглення 1-го, 2-го і т. д. вінців.

11. Шевінгування 1-го, 2-го і т. д. вінців.

12. Миття та контроль.

13. Термічна обробка.

14. Шліфування східців з одного боку.

15. Шліфування східців з другого боку.

16. Притирання 1-го, 2-го і т. д. вінців.

17. Миття та контроль.

7. Технологічний маршрут виготовлення зубчастих конічних коліс при?/d > 1, 8-го ступеня точності зі шліцьовим отвором (заготовка - штамповка діаметром 50…200 мм)

1. Свердління та зенкерування (розточування) центрального отвору і підрізання торця (чи цекування).

2. Протягування отвору і шліців.

3. Чорнове обточування зовнішніх і торцевих поверхонь на оправці (можливе застосування копіра).

4. Чистове обточування на оправці конічних та інших поверхонь.

5. Попереднє фрезерування зубів.

6. Чистове нарізання зубів на зубостругальному верстаті або на зубофрезерному двома фрезами методом обкатування.

7. Контроль на обкатному верстаті.

8. Термічна обробка.

9. Шліфування внутрішнього отвору і торця (база - бокові поверхні 3-х западин зубів) (рис. 2).

10. Миття деталі.

11. Контроль, підбирання зубчастих пар на обкатному верстаті (база - поверхня отвору і торця).

8. Технологічний маршрут виготовлення конічного колеса-вала
5- 6-го ступеня точності (m = 4 мм, заготовка - штамповка діаметром 140 мм зі сталі 12ХН4А)

1. Виготовлення заготовки.

2. Фрезерування торців і зацентровування.

3. Попередня токарна обробка за копіром з одного боку.

4. Попередня токарна обробка за копіром з другого боку.

5. Термообробка.

6. Чистова токарна обробка з одного боку (за аналогією з операцією № 3).

7. Попереднє шліфування базової шийки і торця для створення технологічної бази для наступної обробки зубчастого вінця (шліфування в центрах з допустимим биттям по торцю 0,01 мм, по шийці - 0,007 мм).

8. Чистова токарна обробка конусних та інших поверхонь під зубчастий вінець.

9. Попереднє фрезерування зубів для зняття основного металу (обладнання - зубофрезерний напівавтомат).

10. Попереднє зубостругання з припуском під наступну обробку 0,55…0,65 мм на товщину зуба (обладнання - зубостругальний напівавтомат).

11. Чистове зубостругання, 6-й ступінь точності (припуск під наступне шліфування - 0,2…0,3 мм на товщину зуба).

12. Миття заготовки.

13. Контроль (перевірка площини контакту).

14. Термообробка: медніння, цементація, загартування НRC 60, низьке відпущення.

15. Напівчистове шліфування базових шийок і торця.

16. Фрезерування шпонкових канавок.

17. Зняття заусениць.

18. Штучне старіння.

Чистове шліфування базових шийок і торця, допустиме биття торця і шийок - не більше 0,003…0,005 мм, Ra = 1,25 мкм.

20. Шліфування конічних, циліндричних і торцевих поверхонь зубчастого вінця; допустиме биття по конічних і циліндричних поверхнях - не більше 0,01 мм, по торцю - не більше 0,02 мм, Ra = 1,25 мкм.

21. Попереднє шліфування зубів (зубошліфувальний верстат підвищеної точності), на остаточне шліфування залишається 1/3 загального припуску під шліфування.

22. Остаточне шліфування зубів колеса, Ra = 1,25 мкм (верстат той же).

23. Миття деталі.

24. Остаточний контроль, перевірка мікротріщин на дефектоскопі, добір зубчастих коліс в пари за площиною контакту.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Проектирование технологии. Под редакцией Ю.М.Соломенцева. - М., 1990. - 416 с.

2. Руденко П.А. Раздел 3. Технология изготовления машин. Конспект лекцій. - Чернишов, 1986. - 159 с.

3. Технология машиностроения (специальная часть). Гусев А.А., Ковальчук Е.О., Колосов И.М. и др. М.М. 1986, 480 сторінок.

4. Технология обработки конструкционных материалов. / Под ред. П.Г. Петрухи. М. Высшая школа, 1991.

5. Справочник технолога-машиностроителя. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова, Т. 1. - М., 1985. - 656 с.

Размещено на Allbest.ru