Разработка конструкции и технологического процесса изготовления заготовки детали зубчатое колесо

Федеральное агентство по образованию Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова Расчетно-графическая работа По проектированию и производству заготовок на тему:

Разработка конструкции и технологического процесса изготовления заготовки детали зубчатое колесо Выполнил:

студент группы ИСМ-34

Кириллов Денис Проверил: Голдобина В.Г.

Белгород 2011

Содержание Введение

1. Исходные данные

2. Описание конструкции детали

3. Обоснование выбора вариантов заготовки

4. Определение припусков на механическую обработку, размеров и отклонений заготовки

5. Расчет массы заготовок

6. Расчет технико-экономических показателей заготовок

7. Выбор оборудования и оснастки

8. Разработка технологического процесса изготовления заготовки детали «зубчатое колесо»

Список используемой литературы

Процесс производства деталей машин, орудий труда и инструмента зависит от материала, из которого изготавливаются детали, технологии их изготовления конструкции деталей и машин. Дисциплина «Проектирование и производства заготовок» предназначена для изучения этих трех основополагающих факторов применительно к деталям машин.

На настоящем этапе развития машиностроения существенно возрастает необходимость использования высокоточных станков, оснащенных системами ЧПУ, что в свою очередь стимулирует рост требований к тонности исходных заготовок.

Современное машиностроительное производство располагает широким разнообразием технологических процессов получения заготовок, которые постоянно совершенствуются, становятся более производительными и экономичными. Все большее распространение получают специальные высокоточные способы литья, новые технологии обработки давлением, методы порошковой металлургии. Способ получения заготовки во многом определяет маршрут обработки поверхностей детали, а значит и важнейшие показатели эффективности производственного процесса. Оптимальная для данных производственных условий технология получения заготовки позволит существенно сократить трудоемкость механической обработки, снизить материалоемкость изделия и разработать экономически целесообразный технологический процесс. Эффективность того или иного способа получения заготовки может быть установлена на основе тщательного анализа технологических, и экономических аспектов производства. В данной РГР рассматривается разработка конструкции и технологии изготовления заготовки зубчатого колеса.

1. Исходные данные

Для изготовления конструкции заготовки необходима следующая информация:

1) Чертёж детали «Колесо зубчатое».

2) Габаритные размеры: высота h = 30 мм;

Максимальный диаметр D = 89 мм.

3) Твёрдость: HB 268…280.

4) Неуказанные предельные отклонения: h12, .

5) Материал детали: сталь 45 ГОСТ 1050– — 88.

6) Тип производства: среднесерийное производство.

2. Описание конструкции детали

Зубчатое колесо представляет собой тело вращения. Исходя из особенностей конфигурации и виде применяемого материала можно сделать вывод, что оно должно быть цельным. Габаритные размеры: диаметр 89 мм, высота 30 мм.

Рабочим элементом колеса является зубчатый венец. Диаметр венца 89 мм и высота 25 мм. Ступица имеет диаметр 40 мм и длину 5 мм.

На венце нарезано 30 зубьев модулем m= 2,5 мм. Диаметр делительной окружности d= m• z= 75. С обоих торцов зубья имеют фаски 1Ч45є.

Зубчатое колесо имеет центральное отверстие диаметром 25 мм, в котором выполнен шпоночный паз шириной 8 мм. С обоих торцов отверстия снимаются 2 фаски 1,6Ч45є.

Требования к точности и шероховатости всех функциональных и не функциональных поверхностей указаны на чертеже.

Материалом для изготовления зубчатого колеса служит сталь 45 ГОСТ 1050–88

Химический состав сведём в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Механические свойства сведём в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Модуль упругости Е= 200 000 МПа;

Плотность с= 7810 кг/м³;

Относительное удлинение д=16%;

Относительное сужение Ш=40%;

Технологические свойства:

Свариваемость — сваривается плохо;

Данные по массе детали:

Расчет массы детали производился с помощью программы Компас 3D V12, M = 1,15г

3. Обоснование выбора вариантов заготовки

Ориентируясь на свойства материала детали, принимаем метод обработки металлов давлением. С учетом того, что производство среднесерийное, целесообразно получить заготовку горячей объемной штамповкой, т.к. она характеризуется более высокой производительностью и меньшей трудоемкостью, чем свободная ковка. Кроме того, горячей объемной штамповкой можно получить поковки более сложной формы.

Как вариант, рассмотрим получение поковки на штамповочных молотах. Применение данного способа целесообразно в условиях серийного и крупносерийного производства. К преимуществам такой штамповки можно отнести высокую производительность, исключение из технологического процесса операции резки исходной заготовки при работе с прутковым материалом, возможность получения заготовок с глубокими полостями и отверстиями, сравнительно низкие значения припусков, напусков и штамповочных уклонов, возможность автоматизации процесса.

Кроме того, для изготовления заготовки детали «Зубчатое колесо» можно применить штамповку на кривошипных горячештамповочных прессах. КГШП применяются в условиях серийного производства для штамповки поковок близких по форме и размерам к готовым деталям. КГШП отличаются высокой производительностью, меньшими значениями припусков на механическую обработку, большей точностью размеров поковок, чем при штамповке на молотах. Деформация заготовки производится за один удар.

зубчатый заготовка конструкция припуск

4. Определение припусков на механическую обработку, размеров и отклонений заготовки

Исходные данные:

Расчетная масса поковки

G_п = М_д· K_р

По ГОСТ 7505–89 принимаем К_р= 1,25

G_п =M = 1,15 · 1,25=1,44 кг.

Средняя массовая доля углерода составляет 0,45%. Следовательно группа стали М2.

Степень сложности определяем по формуле G_п/G_ф

где G_п — масса поковки.

G_ф — масса геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки.

Размеры определяются путем умножения соответствующих размеров детали на рекомендованный ГОСТ 7505–89 коэффициент 1,05.

Масса фигуры G_ф = кVс

G_ф=1,05· 190·7,8=1,56 кг

G_п/G_ф=1,44 /1,56=0,92

Следовательно, степень сложности поковки С1

Класс точности — Т4

Согласно ГОСТ 7505–89 исходный индекс 10

Штамповка на штамповочном молоте Класс точности поковки принимаем Т5. Согласно ГОСТ 7505–89 исходный индекс 12. По специальным таблицам находим необходимые параметры, представленные в таблице 4.1

Таблица 4.1

Штамповочные наружные уклоны принимаем величиной 1°. Радиусы закругления наружных углов равен 2,5 мм, внутренних углов — 3,5 мм. Допускаемая высота торцового заусенца 4 мм.

Штамповка на КГШП Класс точности поковки принимаем Т4. Согласно ГОСТ 7505–89 исходный индекс 10.

Штамповочные наружные уклоны принимаем величиной 1°, внутренние 0°45ґ. Радиусы закругления наружных углов равен 2,5 мм, внутренних углов — 3,5 мм. Допускаемая высота торцового заусенца 4 мм.

5. Расчет массы заготовок

Расчет массы заготовок производился в КОМПАС-3D V12.

Масса заготовки, получаемой штамповкой на КГШП, m_з=1,330 кг.

Масса заготовки, получаемой на штамповочном молоте, m_з=1,434 кг.

6. Расчет технико-экономических показателей заготовок

Количественный уровень технологичности способа получения заготовки может быть определен после расчета себестоимости заготовки по сравниваемым вариантам.

Себестоимость

[3]

С_i — базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб.;

S_ОТХ — базовая стоимость 1 тонны отходов, руб.;

Q — масса заготовки, кг;

q — масса детали, кг;

к_Т — коэффициент, зависящий от класса точности;

к_С — коэффициент, зависящий от группы сложности заготовок;

к_В — коэффициент, зависящий от массы заготовок;

к_М — коэффициент, зависящий от марки материала;

к_П — коэффициент, зависящий от объема производства заготовок.

Коэффициент весовой точности:

1) Для поковок, получаемых на штамповочном молоте:

С_i=375 руб;S_ОТХ=27 руб;q=1,15 кг;Q=1,43 кг;

к_Т=1,03;к_С=0,75;к_В=1,33; к_М=1; к_П=0,8.

= 4,32 руб

2) Для поковок, получаемых на КГШП:

С_i=375 руб;S_ОТХ=27 руб;q=1,15 кг;Q=1,33 кг;

к_Т=1,03;к_С=0,75;к_В=1,33; к_М=1; к_П=0,8. руб.

руб

Из расчетов видно, что себестоимость заготовки, изготовленной на КГШП, ниже, а коэффициент весовой точности выше, чем у заготовки, изготовленной на штамповочном молоте. Поэтому предпочтительным будет считаться изготовление заготовки на КГШП.

7. Выбор оборудования и оснастки

1) Основное оборудование:

— кривошипный горячештамповочный пресс.

2) Инструмент (оснастка):

— открытый штамп;

— обрубной штамп с ножами

3) Вспомогательное оборудование:

— пресс-ножницы;

— индукционная установка ТВЧ;

— кривошипный пресс;

— шарнирно-рычажный чеканный пресс;

— обжиговая печь;

— пескоструйная установка.

8. Разработка технологического процесса изготовления заготовки детали «Зубчатое колесо»

1) Резка прутка на мерные заготовки на пресс-ножницах;

2) Нагрев исходной заготовки на индукционной установке ТВЧ;

3) Штамповка поковки в закрытом штампе на КГШП;

4) Обрубка облоя с удалением штамповочных уклонов на кривошипном прессе;

5) Калибровка на шарнирно-рычажном чеканном прессе;

6) Термообработка — отжиг в обжиговой печи;

7) Очистка от окалины на пескоструйной установке;

8) Контроль.

Список используемой литературы

1. Схиртладзе А. Г., Борискин В. П., Макаров А. В. Проектирование и производство заготовок: Учебник. — Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2006. — 448 с.

2. Заводнов А. Л. Проектирование и производство заготовок, получаемых обработкой давлением в горячем состоянии: Учеб. пособие/ А. Л. Заводнов — Белгород: Изд-во БТИСМ, 1988. — 106 с.

3. Проектирование и производство заготовок: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы/ Сост. В. Г. Голдобина. — Белгород: Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2004. — 20 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т./ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — М: Машиностроение, 1985. — Т.1. — 656 с.

5. ГОСТ 7505–89. Поковки стальные штамповочные. Допуски, припуски и напуски.