Колесо зубчатое

Содержание

1 Анализ исходных данных 2

1.1 Анализ чертежа детали 2

1.2 Анализ технологичности детали 2

1.3 Обоснование и выбор метода изготовления заготовки 2

2 Разработка технологии получения поковки 3

2.1 Определение объема и массы поковки 3

2.2 Определение исходного индекса 3

2.3 Выбор поверхности разъема 4

2.4 Расчет припусков 4

2.5 Выбор напусков, штамповочных уклонов и радиусов закруглений 4

2.6 Назначение допусков. 5

3 Определение исходной заготовки и выбор режимов штамповки 6

3.1 Определение размеров полости чистового ручья 6

3.2 Выбор и расчет облойной канавки 6

3.3 Выбор ручьев штампа 7

3.4 Выбор температурного режима штамповки и способа нагрева заготовки. 7

3.5 Расчет параметров исходной заготовки 8

3.6 Определение переходов штамповки 9

3.7 Выбор способа разделения исходного прутка на заготовки 9

4 Выбор оборудования и проектирование штампа 10

4.1 Определение массы падающих частей молота 10

4.2 Определение размеров штампового кубика 10

4.3 Выбор материала молотового штампа 11

5 Обрезка облоя 12

5.1 Выбор способа и температуры обрезки облоя 12

5.2 Расчет усилия и обрезки облоя и выбор пресса 12

5.3 Определение размеров деталей и закрытой высоты штампа 13

6 Литература 15

1. Анализ исходных данных

Исходными данными для разработки технологии получения поковки являются чертеж детали “Колесо зубчатое“, материал детали (сталь 40Х), технические требования, предъявляемые к ней.

1. Анализ чертежа детали

Деталь  “Колесо зубчатое” предназначено  для передачи вращения между валами в различных механизмах: редукторах, коробках скоростей и т.д. Сопряжение с валом осуществляется посредствам  шлицевого соединения.

Деталь изготовлена из легированной стали 40Х ГОСТ 4543-71.

2. Анализ технологичности детали

Колесо зубчатое представляет собой  деталь с короткой осью.

Для обработки поверхностей колеса на токарных операциях потребуется  следующий режущий инструмент: сверла, проходной, подрезной резцы, шлифовальные круги, фрезы.

Конструкция детали обеспечивает свободный  подвод и отвод режущего инструмента.

В соответствии с  заданием поковку  будем получать из материала:

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

3. Обоснование и выбор метода изготовления заготовки

Применение в качестве заготовки  для последующей механической обработки  поковки после горячей объемной штамповки обеспечивает больший  коэффициент использования материала, а следовательно меньший отход  металла в стружку.

Горячая объемная штамповка является одним из самых производительных способов получения поковок. Одно из главных достоинств горячей объемной штамповки состоит в том, что  она позволяет изготовлять высококачественные поковки высокой точности и имеет  большую производительность.

Горячая объемная штамповка в процессе деформации обеспечивает фиксированные  размеры в трех направлениях. Это  достигается использованием специального инструмента, называемого штампом, состоящего из двух и более частей, смыкание которых образует объемную полость по форме штампуемой поковки. Главное преимущество горячей объемной штамповки это увеличениевсех механических характеристик.

Для объемной штамповки детали “Колесо зубчатое “ воспользуемся штамповкой на молоте, т.к. она имеет следующие преимущества:

- более низкая  стоимость (в 3-4 раза) молота при  сопоставимых мощностях КГШП  и молота;

- большая  универсальность;

- более простые  конфигурации штампов и их  регулирование. 

Всё это позволяет снизить себестоимость  получаемой заготовки, а следовательно  и себестоимость конечной детали.

2. Разработка технологии получения поковки

По точности изготовления, в зависимости  от предъявляемых требований, отнесем поковку кI классу точности (нормальная точность), а по группам стали к группе М1 – сталь с массовой долей углерода до 0,35%,или суммарной массовой долей легирующих элементов до 2%.

1. Определение объема и массы поковки

Определим объем детали, для чего разобьем ее на элементарные составляющие. Деталь можно разбить на 2 цилиндра. Объём детали найдём по следующей формуле:

 

Определим массу детали:

М_Д=V_Д·r  ,

где  r-плотность стали(r=7.850·10^-6кг/мм³)

 

Определим массу поковки:

 

Где Кр – расчетный коэффициент для определения примерной массы поковки, Кр=1,5…1,8

Масса поковки:                               

 

Объем поковки:

 

Найдем коэффициент сложности  поковки, как отношение объема поковки  к объему геометрической фигуры V_ОФ, в которую вписывается поковка (фигурой в данном случае является цилиндр с диаметром 108 мм и высотой 30 мм (припуски на размеры не учитываем, т.к. их влияние на объём относительно невелико)):

 

 

С > 0,63, что соответствует степени сложности С1 по ГОСТ 7505-83.

2. Определение исходного индекса

Исходный  индекс для последующего назначения основных припусков, допусков и необходимых  отклонений определяют в зависимости  от массы, марки стали, степени сложности  и класса точности. Для поковки массой кг, марка стали М1, степень сложности С1 и 1 класс точности исходный индекс 3.

3. Выбор поверхности разъема

При выборе плоскости разъема штампа необходимо выполнение следующих основных требований:

• Легкое удаление поковки из ручья штампа
• Возможность контроля сдвига одной части поковки относительно другой
• Простая и дешевая механическая обработка ручьев штампа
• Минимальная глубина и максимальная ширина ручья штампа
• Возможность получения прямой а не ломаной плоскости разъема

В нашем  случае рационально выбрать плоскость  разъема, представленную на Рис3.1

Рис.3.1

4. Расчет припусков

Припуск на механическую обработку  включает в себя основной, а так  же дополнительный припуски. Величины припусков следует назначать  на одну сторону номинального размера  поковки. Основные припуски на механическую обработку назначаются в зависимости  от исходного индекса, линейных размеров и шероховатости детали.

данные сведём в следующую таблицу:

 

Табл.3.1

Размер, мм	Шерохов.	dосн, мм	dдоп1, мм	dдоп2, мм		Размер, мм
Æ56	6,3	0,8	0,1	0,1		Æ56+(0,8+0,1+0,1)·2
Æ40	6,3	0,6	0,1	0,1		Æ40+(0,6+0,1+0,1)·2
10	6,3	0,6	0,1	0,1		10+(0,6+0,3+0,3)·2
22	6,3	0,6	0,1	0,1		22+(0,6+0,3+0,3)·2
Æ25	6,3	0,6	0,1	0,1		Æ25+(0,6+0,3+0,3)·2

 

5. Выбор напусков, штамповочных уклонов и радиусов закруглений

Штамповочные уклоны облегчают  удаление поковки из ручья. Максимально  допустимые штамповочные уклоны при ковке на штамповочном молоте в соответствии с ГОСТ 7505-83 составляют для наружных поверхностей-7⁰, для внутренних 10⁰.Примем уклоны для наружных поверхностей 5̊, для внутренних 7̊.

Минимальная величина радиусов закруглений  наружных угловпоковкиR_нпри массе поковки от 1,0 до 6,3 кг и глубине полости ручья штампа от 10 до 25 мм составляют 2,0 мм. Радиусы закруглений внутренних углов поковки R_в и соответствующие им радиусы выступов ручьев штампов должны быть в 2-3 раза больше R_н. Примем R_в=4мм

• Неуказанные предельные отклонения размеров принимаются равными 1,5 допуска соответствующего размера поковки с равными допускаемыми отклонениями.
• Неуказанные допуски радиусов закругления для поковки 4 класса точности составляют 1мм.
• Допускаемая величина остаточного облоя составляет 0,7мм.
• Допускаемое отклонение от плоскостности 0,8мм.
• Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа 0,5мм
• Допустимая величина высоты заусенца на поковке по контуру обрезки облоя 2мм.

6. Назначение допусков.

В допусках учитывают недоштамповку по высоте, колебание температуры деформируемого материала и штампа, износ штампа и ряд других факторов. Допуски  и необходимые отклонения линейных размеров поковок назначаются в  зависимости от исходного индекса  и размера поковки.

Табл.3.2

Размер, мм	Допуск, мм	Отклонения
Æ58	0,6	+0,4 -0,2
Æ22	0,5	+0,3 -0,2
12	0,5	+0,3 -0,2
24	0,5	+0,3 -0,2
Æ26	0,5	+0,3 -0,2

 

3. Определение исходной заготовки и выбор режимов штамповки

1. Определение размеров полости чистового ручья

Размеры полости чистового  ручья будут отличаться от размеров холодной поковки на величину горячей  усадки.

Размер горячей поковки  с учетом усадки:

,

где  l – размер холодной поковки

α – коэффициент линейного  расширения, α = 12,2 · 10^-6 , 1/ºС,

t – температура конца штамповки, t = 800…830ºС,

для примерных расчетов коэффициент линейной усадки принимается  примерно 1,2%.

Размер поковки, мм	Размер ручья, мм
Æ58	Æ58,6
Æ22	Æ22,2
12	12,1
24	24,2
Æ26	Æ26,4

2. Выбор и расчет облойной канавки

В конце штамповки облой создает  вокруг поковки сопротивление(служит как бы уплотнительным кольцом),которое  предотвращает вытекание металла  между штампами на плоскость разъема  и тем самым заставляет металл полнее и точнее заполнять полость  штампа.

Вследствие отклонений размеров заготовки  и размеров ручьев штампа практически  трудно соблюсти совпадение объемов  заготовки и ручья. Поэтому заготовка  должна иметь несколько больший  объем в сравнении с объемом  ручья. Получающийся избыток металла  вытесняется в облой.

Облой в значительной мере выполняет  роль буфера, смягчающего удар верхнего штампа онижний, и тем самым предохраняет его от смятия и поломки.

Для выбора облойной канавки определим  толщину облоя на мостике заусенца h₀. Допускаемая величина заусенца при штамповке в закрытых штампах для поковки массой свыше 0,5 кг до 3,2 кг, степень сложности С1 составляет

h₀=2мм.

Тогда основные размерыоблойной канавки:

h₁=4мм, R=2,5мм, b=10мм, b₁=28мм, S_об.к=2,01см²

(S_об.к-площадь сечения нормальной канавки)

V_облоя=1,6·S_об.к·(D_п+0,7(b+b₁))

 

 

Рис.3.1 Облойная канавка

3. Выбор ручьев штампа

Для штамповки данной поковки  следует применить окончательный  ручей, а также предусмотреть  площадку для осадки.

Площадка для осадки должна быть достаточной для размещения на ней  заготовки после осадки. Для получения  штампа минимальных размеров используют часть его площадки в зоне облойной канавки, предусматривая плавный переход  от канавки в полость штампа.

4. Выбор температурного режима штамповки и способа нагрева заготовки.