Курс лекций по дисциплине МДК.01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин» Лекция 60. «Заготовки для зубчатых колёс»

Курс лекций по дисциплине МДК.01.01

«Технологические процессы изготовления деталей машин»

Лекция 60. «Заготовки для зубчатых колёс»

Цилиндрические зубчатые колёса служат для передачи крутящего момента от одного вала к другому.

В зависимости от соотношения чисел зубьев ведущего и ведомого колёс, называемым передаточным отношением зубчатой пары, изменяется частота вращения выходного вала по отношению к входному и величина передаваемого крутящего момента.

Цилиндрические зубчатые колёса изготавливают с прямым и косым зубом.

Преимуществом косозубых колёс является большая площадь контакта зубьев и большая плавность работы передачи.

Для обеспечения в быстроходных передачах расположения пятна контакта в пределах 50 – 60 % в середине зуба профиль его выполняется бочкообразным.

По конструкции зубчатые колёса подразделяются на:

-- одновенцовые, у которых соотношение L/D больше 1. В этом случае в качестве опорной технологической базы используется двойная направляющая поверхность отверстия, а в качестве опорной - торец детали

– одновенцовые, у которых соотношение L/D меньше 1. В этом случае установочной базой является торец детали, а опорной базой – поверхность отверстия.

– многовенцовые или блокшестерни – у которых, как правило, соотношение длины отверстия к диаметру больше 1.

– вал-шестерни – имеют большую длину и малый диаметр колеса, изготавливаются в большинстве случаев как одно целое.

В зависимости от служебного назначения зубчатые колёса изготавливаются из легированных и углеродистых сталей, чугуна, пластмасс.

Материал должен обладать однородной структурой, которая должна обеспечивать стабильность размеров после термической обработки.

Легированные стали обеспечивают более высокую прокаливаемость и меньшую деформацию по сравнению с углеродистыми.

Нестабильность возникает после цементации и закалки, а также может возникнуть при механической обработке в результате наклёпа.

Наклёп при черновой обработке вызывает значительное коробление при термообработке. Поэтому не рекомендуется перед термообработкой снимать толстую стружку.

Практикой установлено, цементация даёт большее коробление, чем закалка. Поэтому для повышения точности изготавливаемых колёс рекомендуется между операциями цементации и закалки выполнять шевингование.

Следует учитывать, что термообработка понижает степень точности колеса на 1÷2 ступени.

При изготовлении высокоточных колёс механическую обработку чередуют с операциями термической стабилизации для того, что бы устранить влияние внутренних напряжений, возникающих при обработке.

Зубчатые передачи подразделяются на силовые и кинематические. Силовые предназначены для передачи значительных крутящих моментов в редукторах и коробках передач. К таким передачам предъявляются требования по износостойкости, плавности и бесшумности работы.

Кинематические передачи работают в различного рода делительных устройствах: поворотные столы, делительные головки, отсчётные устройства. Поэтому они должны обладать высокой степенью точности.

Заготовки для зубчатых колёс получают из проката, свободной ковкой, штамповкой в подкладных штампах на молотах и прессах, штамповкой в закреплённых штампах на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах.

Заготовки, получаемые свободной ковкой, имеют форму, отдалённо напоминающую форму детали. Но при этом такие заготовки имеют лучшую структуру, так как при проковке упрочняется материал. Такой метод получения заготовок используется в единичном производстве, а так же в случае выполнения ответственных деталей.

В мелкосерийном производстве применяют штамповку в подкладных штампах. В этом случае форма заготовки ближе к форме детали, но имеет большие припуски под механическую обработку. Штамповка производится на прессах и ковочных молотах.

В крупносерийном и массовом производстве применяется штамповка в закреплённых штампах. Закреплённые штампы бывают открытые и закрытые. В этом случае заготовка имеет наиболее правильную форму. К недостаткам метода следует отнести повышенный расход штампов.

Штамповка на прессах имеет преимущество перед штамповкой на молотах: получается более точная заготовка, припуски и напуски на 30% меньше, производительность выше в 1,5÷2 раза, на прессах можно прошивать отверстия, работа происходит без ударов.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах позволяет получать заготовки, как с хвостовиком, так и с отверстием. Метод характерен высокой производительностью и достаточно высокой точностью получаемых заготовок.

Различают холодную и горячую штамповку. При горячей штамповке металл разогревается до определённой температуры, облегчающей процесс пластического деформирования. Затем заготовки подвергаются термической обработке – нормализации, и очистке от окалины химическим травлением или подвергают дробеструйной обработке.

Заготовки для зубчатых колёс из чугуна получают литьём. Способ, применяемый для отливки, зависит от размеров заготовки, серийности производства.

Например,

Выбор метода получения заготовки и его экономические обоснования

Учитывая форму и размеры детали «Зубчатое колесо», эксплуатационные условия работы, марку материала (Сталь 50Г), а также тип производства среднесерийный возможно получение заготовки.

При выборе вида заготовки учитываются не только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и экономичность ее производства. Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным. Вид заготовки будет оказывать значительное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.

Основным критерием выбора заготовки будет являться коэффициент использования материала.

Для изготовления детали «Зубчатое колесо» применяется горячая объемная штамповка.