Шестерня ведущая

Изм

 

Лист

     №  докум.

   Подп.

Дата

КП 2-36 01 31.08

 

Лист

 

 

Инв. № подл.

Подпись и дата

В зам. Инв.№

Инв. № дубл.

Подпись и дата

 

Введение

Данный курсовой проект выполнен по дисциплине  «Техническое обслуживание и наладка станков с   ПУ и РТК»  УО «Минский государственный автомеханический колледж».  Он представляет собой заключительную работу по обобщению знаний полученных на таких предметах как: «Техническое обслуживание и наладка станков с ПУ и РТК», «Материаловедение», «Технология машиностроения».

Основной целью этого  проекта является разработка  технологического процесса для изготовления детали «Шестерня ведущая» в условиях крупносерийного производства на станках с ЧПУ, а также внедрение высокопроизводительного быстропереналаживаемого оборудования (станков с ЧПУ, промышленных роботов, систем автоматизированного проектирования). В процессе работы происходит ознакомление с деталью, методом ее получения и обработки. Составляется маршрутный и операционный процесс. Выбирается обрабатывающий инструмент и его марка. В процессе выполнения необходимо рассчитать стоимость получения данной детали, рассчитать режимы резанья и припуски на механическую обработку,  выбрать и привести характеристику оборудования, а котором производится обработка данной детали.

 

1 Технологический раздел

 

1.  Анализ и конструкция узла

 

Шестерня ведущая 5440-2405028 входит в состав колесной передачи заднего ведущего моста. Задний мост служит для передачи вращения от двигателя, через коробку скоростей и карданный вал, на ведущие колеса задней оси.

 

Рисунок 1 –  Колесная передача заднего моста

 

Шестерня ведущая 5440-2405028 служит для передачи вращения от полуоси к ступице заднего моста через планетарную передачу, т.е. при передачи вращения на редуктор заднего моста, начинает вращательное движение полуоси, которые, при помощи шлицевого соединения, приводят в действие шестерню ведущую, передающую крутящий момент на сателлит планетарной передачи, приводящее в действие заднюю ступицу и колеса задней оси.

Основную нагрузку в передачи, испытывает данная шестерня, поскольку именно она передает весь крутящий момент на колеса. Одним из основных критериев сборки данного узла, является точность шлицевой поверхности, а именно отсутствие зазоров в шлицевом соединение задней полуоси и шестерни ведущей, поскольку данная неточность приведет к быстрому выводу шестерни из строя. Из-за высоких нагрузок, шестерня подвержена высокому износу, но благодаря  тщательно подобранному материалу заготовки, плавности хода, срок службы данной детали был значительно продлен.

 

1.2 Конструкционно-технологический  анализ детали

 

Рисунок 2 –  Шестерня ведущая 5440-2405028

 

Конструкция детали «шестерня ведущая» представляет собой тело вращения с зубчатым венцом и шлицами. Все поверхности детали легко доступны и имеют простую форму, однако, с точки зрения механической обработки зубчатые колеса вообще нетехнологичны, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами. Наличие зубчатого венца, фасок по контуру зуба с двух сторон свидетельствуют о не технологичности детали. Положительным следует считать наличие в отверстии фасок, наружный диаметр которых больше наружного диаметра шлицевого отверстия. Это позволяет протягивать шлицевые отверстия после изготовления фасок, что обеспечивает хорошие условия резания, дополнительную центровку очи отверстия и оси протяжки, что тем самым обеспечивая высокую точность производства. При обработке точных поверхностей предусмотрен свободный выход инструмента, соответственно упрощая процесс обработки. Так же отсутствие выступов относительно зубчатого венца позволяет вести зубообработку нескольких деталей без дополнительных прокладок и приспособлений, тем самым позволяет повысить производительность процесса обработки. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, допускаемые отклонения от правильных геометрических форм, а также взаимного положения поверхностей. Требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей проставлена (Rа). Для контроля могут быть использованы стандартные мерительные инструменты, применение которых снижает время на подготовку производства. Заготовкой детали является поковка, что является наиболее рациональным выбором в данных производственных условиях.

Конструкторскими  базами детали являются шлицы и зубчатый венец, технологическими и измерительными – торцы, наружные цилиндрические поверхности.

Материалом  заготовки «Шестерни ведущей» является сталь 60ПП ТУ РБ 400074854.015-2001. Это – сталь легированная, содержащая хром, марганец, кремний, никель, медь и остаточный титан, что повышает износостойкость, прочность и пластичность. Данный материал является дорогостоящим и подобран исходя из воспринимаемых нагрузок и условий его работы.

В качестве количественных показателей рассмотрим: массу детали, коэффициент точности обработки, коэффициент шероховатости поверхностей.

Масса детали m = 2,4 килограмм.

Масса заготовки  m_з  = 4,2 килограмм.

Коэффициент использования материала:

 

 

где:  m - масса детали;

      m_З - масса заготовки.

 

Коэффициент точности обработки и коэффициент  шероховатости поверхностей определяем в соответствии с ГОСТ 18831-73 по методике [1,с.18]. Для этого рассчитываем среднюю шероховатость обработанных поверхностей и среднюю точность обработки. Смотрите таблицы 1 и 2.

 

 

Таблица 1 - Определение коэффициента шероховатости

 

Шi класс	n i	Шi ∙ n i
4	3	12
7	1	7
3	4	12
2	4	8
Сумма	12	39

 

Коэффициент шероховатости:

 

 

где Ш_ср – средний квалитет шероховатости поверхностей;

 

где Ш_i – шероховатость i-ой поверхности, класс;

       n_i – количество поверхностей данной шероховатости;

Условие К_ш >0,18 выполняется, т.е. по шероховатости деталь технологична.

 

Таблица 2 - Определение коэффициента точности

 

Ti квалитет точности	n i	Тi ∙ n i
6	4	24
7	4	28
14	2	28
Сумма	10	80

 

 

Коэффициент точности:

 

где Т_ср – средний квалитет точности поверхностей;

 

где  T_i – квалитет точности i-ой поверхности;

        n_i – количество поверхностей данного квалитета;

Условие K_т > 0,8 выполняется, т.е. по точности деталь технологична.

По результатам качественной и количественной оценки можно сказать, что деталь технологична. В целом будем считать деталь «Шестерня ведущая»  технологичной для использования ее в узле «Колесная передача заднего моста»

Деталь изготавливается  из стали 60ПП - сталь конструкционная углеродистая качественная с пониженной прокаливаемостью. Данный материал  обладает относительно высокой стоимостью, но обеспечивает необходимые эксплуатационные свойства готового изделия. Химический состав и механические свойства проката из стали марки 60ПП представлены в таблице 3 и 4.

 

Таблица 3 – Химический состав стали 60ПП ТУ РБ 400074854.015-2001

 

Материал	Mg,%	Si,%	Cr,%	Ti,%	C,%	Ni,Cu,%
60ПП	0.20	0.10-0.30	0.15	0.10	0.6	0.25

 

Таблица 4 – Механические свойства стали 60ПП ТУ РБ 400074854.015-2001

 

Марка стали	Термообработка заготовок		Механические свойства, не менее
	Нормализация		Предел текучести, σт;Н/	Временное сопротивление, σв; Н/	Относительное удлинение, δ;%	Относительное сужение, ψ; %
	Температура,	Среда охлаждения
60ПП	850 10	Воздух	355	600	12	30

 

1.3 Расчет себестоимости заготовки

 

Деталь «Шестерня ведущая» изготовляют из углеродистой стали 60ПП ТУ РБ 400074854.015-2001. Данный материал является достаточно дорогостоящим, но подобран исходя из воспринимаемых нагрузок и условий работы.

Исходя из годовой программы  и серийности  выпуска заготовки  для данной детали целесообразно получать методом пластической деформации (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно – ковочных машинах, электровысадка),  т.к. они позволяют получать заготовки по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали, что значительно повышает производительность механической обработки.

Метод получения заготовки, поковки, это метод горячей объемной штамповки в закрытых штампах.

Горячая объемная штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

Произведем расчет экономии материала.

Исходные  данные:

Масса детали q = 2,4 килограмм.

Масса заготовки Q = 4,2 килограмм.

S_i - стоимость 1 тонны заготовок, 5141248 белорусских рублей.

S_отх - стоимость 1 тонны отходов, 1034910 белорусских рублей.

Формула расчета  стоимости заготовки:

 

 

 

где К_Т = 1,05 - коэффициент, зависящий от класса точности; [3,c.66]      

          К_с = 0,9 - коэффициент, зависящий от группы сложности; [3,c.75]

          К_в = 0,9 - коэффициент, зависящий от материала и массы; [3,c.75]

          К_м = 1,93 - коэффициент, зависящий от марки заготовки; [3,c.66]

      К_п = 1 - коэффициент, зависящий от объема производства; [3,c.67]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Назначение  припусков на механическую обработку  детали

 

 

Рисунок 3 – Чертеж заготовки «Шестерня  ведущая»

 

На все указанные поверхности  вала назначают припуски и допуски  по ГОСТ 7505-89, табличные значения припусков  занесены в таблицу 5.

 

Таблица 5 -  Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала коронной шестерни.

 

Поверх-ность	Размер, мм	Припуск, мм	Допуск, мм
1	Ø104.95-0,22	2*1.5	+2,1 -1,1
2		2*2	+1,0 -1,9
3	65	2*2	+2,1 -1,1
4	63	1,5*2	+2,1 -1,1

 

 

 

 

1.5 Разработка маршрутного  процесса обработки детали

 

Технологический маршрут обработки детали представлен в таблице 6.

 

Таблица 6 - Технологический маршрут обработки шестерни регулировочного колеса.

 

Название  операции	Содержание операции	Оборудование
1	2	3
005 Токарная с  ЧПУ	Точение торцев Сверление отверстия Растачивание отверстия Точение наружных поверхностей	Weisser univertor AC2
010 Вертикально протяжная	Протянуть шлицевое отверстие	Вертикально-протяжной  автомат МП7Б66-014
015 Слесарная	Зачистить заусенцы	Верстак
045 Зубофрезерная	Фрезеровать зубья	Зубофрезерный автомат мод. АВС 12-1961
070 Термообработка
076 Вертикально-протяжная с ЧПУ	Калибровать шлицы	Arthur Klink мод. Rish-M
080 Токарная с  ЧПУ	1.Точить нижний  торец 2.Точить верхний  торец	Weisser univertor AC2
090 Зубошлифолавьная с ЧПУ	Шлифовать зубчатый венец	Reishauer RZ400