Проектирование заготовок для деталей «шестерня»

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Владимира  Даля

Кафедра “Технология машиностроения и инженерный консалтинг”

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине

“Технологические  методы производства заготовок”

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. ММ-172 Ткалич И.С.

Руководитель   доц. к.т.н. Хаустова А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Луганск 2010 г.

Реферат

Курсовой  проект на тему: Проектирование заготовок для деталей «шестерня», «корпус» Ткалича Игоря Сергеевича, Луганск, 2010

 

В курсовой проект были спроектированы заготовки:

для шестерни черт. М62.85.05.127 – штамповка

для корпуса черт. ФВШ950-1.01.02.002 –  отливка,

рассчитаны припуски на механическую обработку

Данная пояснительная записка  содержит: 27 стр., рисунки, таблицы, графическая часть проекта содержит 4 листа ф.А2.

 

Деталь, оборудование, техпроцесс, припуск, допуск, штамповка, отливка, предельные отклонения, квалитет точности.

 

 

 

 
 

Содержание

Введение	4
1. Назначение и конструктивные  особенности деталей	5
1.1 Шестерня	5
1.2 Корпус	6
2. Выбор и обоснование способов  получения заготовок	10
2.1 Шестерня	10
2.2 Корпус	11
3. Выбор оборудования и оснастки	12
3.1 Шестерня	12
3.2 Корпус	13
4. Проектирование заготовок	15
4.1 Штамповка	15
4.2 Отливка	17
5. Аналитический расчет припусков	19
Заключение	26
Список литературы	27

 

Введение

Одно  из основных направлений современной  технологии машиностроения – совершенствование заготовительных процессов с целью снижения припусков на механическую обработку.

Метод получения заготовки определяется размерами программного задания, материалом детали, ее назначением и техническими требованиями на изготовление, формой поверхности и размерами.

Создание конструкций деталей, позволяющих механическую обработку  резанием заменить штамповкой или отливкой, всегда приводит к значительному снижению трудоемкости и уменьшению расхода металла.

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

Среди отливок до 80% по массе занимают детали, изготовляемые литьем в песчаные формы. Метод является универсальным применительно к литейным материалам, а также к массе и габаритам отливок.

 

1. Назначение и конструктивные  особенности деталей

 

1.1 Шестерня 

Деталь – шестерня М62.85.05.127 входит в редуктор тепловоза М62. Шестерня вместе с валом передают крутящий момент. Материал шестерни – сталь 20Х. Эта сталь применяется при изготовлении втулок, шестерен дисков и других цементируемых деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхности при невысокой  прочности сердцевины, деталей, работающих в условиях износа при трении.

Химические  и механические свойства приведены  в таблицы 1 и 2.

Таблица 1

Химический  состав, %

С	Si	Mn	Cr	P	S	Cu	Ni
				не более
0,17-0,23	0,17-0,37	0,50-0,80	0,70-1,00	0,035	0,035	0,30	0,30

Таблица 2

Механические  свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка	Сечение, мм	КП	t0,2	tв	sв	y	KCU, Дж/см2	НВ, не  более
			МПа		%
			не менее
Нормализация	100-300	195	195	390	23	50	54	111-156
Закалка, отпуск	100-300	275	275	530	17	38	34	156-197

 

Технологические свойства: Температура ковки, °С, начало 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе; 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.

Свариваемость – сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием в горячекатанном состоянии при НВ 131 и sв=460МпА К_VVСТ=1,3 К_{VТВ.СПЛ.} – 1,7

Флокеночуствительность – малочувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости  – не склонна.

Зубья шестерни подвергаются цементации, глубина слоя h = 0,8…1,2;

Твердость шестерни – НВ 207-340 –  подвергается закалке.

Посадочное отверстие шестерни Æ60Н7 и боковые поверхности зубьев выполнены по 7-му квалитету, выполняются внутренней шлифовкой и зубошлифовкой. Остальные поверхности – по 10-11 квалитетам. Технические требования к изготовлению – радиальное биение относительно общей оси – 0,15 мм; торцевое биение – 0,03 мм. Погрешность направления зубьев допускается проверять по пятну контакта рабочих поверхностей зубьев.

 

1.2 Корпус

Деталь – Корпус ФВШ950-1.01.02.002

Материал – Сталь 35ГЛ-II ГОСТ 977-75

Техническое назначение деталей:

Основными элементами корпуса редуктора, независимо от типа, являются: стенки, фланцы, лапы, ребра жесткости. Их размеры  и форма предопределяют прочность  и жесткость корпуса, его материалоемкость, технологичность, удобство в эксплуатации. Конфигурация корпуса не стандартизирована и определяется типом и количеством редукторных передач, их взаимным расположением.

       В серийном и крупносерийном производствах для заготовок корпусов применяется чугунное литье из серого чугуна марки СЧ 15 и выше. Стальные отливки (например, из стали 25Л) в целом уступают чугунным по следующим причинам. Во-первых, себестоимость сталей выше, чем из серого чугуна. Во – вторых, чугун превосходит сталь по литейным качествам, что позволяет отливать из него корпуса более сложной,  рациональной формы. Кроме того, более высокие прочностные характеристики сталей не позволяют снизить массу корпуса, так как по причине их невысоких литейных свойств толщина стенки стальной отливки принимается на 20 – 40 % больше, чем чугунной. Наконец, серый чугун хорошо обрабатывается резанием – как у любого хрупкого материала его стружка получается сыпучей и легко удаляется из зоны обработки (гораздо более вязкие стали имеют стружку в виде длинных спиралей, которые в значительной мере осложняют процесс механообработки). Корпуса малонагруженных редукторов, приборов часто производят из легких сплавов – алюминиевых, магниевых. Для единичного и мелкосерийного производств экономически обосновано изготавливать сварные корпуса из листового проката и штамповок ( материал – стали Ст2, Ст3 ).  Встречаются также         ( сравнительно редко ) сварно -литые конструкции.

Общие сведения стали 35ГЛ приведены в таблицах:

Заменитель

стали: 40Л, 45Л, 40Г.

Вид поставки

отливки ГОСТ 977-75.

Назначение

диски, звездочки, зубчатые венцы, барабаны, шкивы, крестовины, треверсы, ступицы, вилки, рештчатые стрелы и другие тяжелонагруженные детали экскаватора, крышки подшипников, цапфы.

 

Химический  состав стали 35ГЛ

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.20-0.40
Марганец (Mn)	1.20-1.60
Медь (Cu), не более	0.30
Никель (Ni), не более	0.30
Сера (S), не более	0.04
Углерод (C)	0.30-0.40
Фосфор (P), не более	0.04
Хром (Cr), не более	0.30

 

Механические  свойства стали 35ГЛ

Механические  свойства в сечениях до 100 мм

Термообработка, состояние поставки	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2
Нормализация 880-900°С. Отпуск 600-650°С.	300	550	12	20	30
Закалка 850-860°С. Отпуск 600-650°С.	350	600	14	30	50

 

Технологические свойства стали 35ГЛ

Свариваемость

ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием

В отожженном состоянии при НВ 202-207 Kυ тв.спл. = 0,75, Kυ б.ст. = 0,55.

Склонность к отпускной способности

не склонна

Флокеночувствительность

не чувствительна

 

Температура критических точек стали 35ГЛ

Критическая точка	°С
Ac1	730
Ac3	800

 

Ударная вязкость стали 35ГЛ

Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-20	-40	-60
Нормализация 900 С. Отпуск 650 С.	80	71	41	16
Отжиг 880-900 С, 3 ч. Охлаждение в печи. Нормализация 880-900 С, 2-3 ч. Отпуск 650 С. 2-3 ч, воздух.	52		29	29

 

Литейные  свойства стали 35ГЛ

Температура начала затвердевания,°С	1497-1508
Линейная усадка, %	2.2-2.4
Показатель трещиноустойчивости, Кт.у.	0.9
Жидкотекучесть, Кж.т.	0.9
Склонность к образованию усадочной раковины, Ку.р.	1.1
Склонность к образованию усадочной пористости, Ку.п.	1.0

 

 

 

2.  Выбор и обоснование  способов получения заготовок.

 

1. Шестерня

 

Деталь – шестерня черт. М62.85.05.127

Материал – сталь 20ХГОСТ4543-71

Масса – 7,83 кг.

 

Объемной  горячей штамповкой формоизменяют заготовку в штампах под действием внешних сил.

Последовательность техпроцесса  изготовления штампованной поковки  следующая: резка исходного металла на заготовки, нагрев заготовок горячая штамповка, обрезка заусенца, термообработка поковок и очистка их от окалины, правка и контроль поковок.

Кривошипы горячештампованные прессы (КГШП) предназначены для горячей штамповки поковок из сортового проката в открытых и закрытых штампах.

КГШП предназначены для относительно точной штамповки различных поковок. Преимущества: меньшие припуски на механическую обработку; более высокая производительность.

Поковка шестерни относится к группе IV подгруппа Б осесиметричные поковки, изготовляемые осадкой в торец или осадкой с одновременным выдавливанием.

 

 

 

 

 

 

2.2 Корпус.

 

Крышка сквозная черт.ФВШ950-1.01.02.002

Материал – Сталь 35ГЛ-II ГОСТ 977-75

Масса –143

 

Способ  изготовления отливки назначается  с учетом ее массы, серийности выпуска  и сложности.

По  табл. 2.1 [1] находим – литье в  песчаные формы, группа – 8 (в зависимости от массы).

По табл. 2.2 [1] – производство серийное (по группе отливок и годовому выпуску. Тгод=1500 отливок).

В табл. 2.4 [1] приведена сравнительная  характеристика способов литья.

Литье в песчаные формы экономически целесообразно при любом характере  производства, для деталей любой  массы, конфигурации, габаритов, для  получения отливок из всех литейных сплавов.

 

3. Выбор оборудования и оснастки

3.1 штампованная заготовка шестерни.

 

Точность получаемых заготовок, производительность штамповки, расход энергии, износ штампов во многом зависят от правильности выбора штамповочного оборудования.

Необходимо определить расчет усилия штамповки на КГШП (кривошипный горячештампованный пресс)