42999

Розрахунок деталі вал-шестерня

Курсовая

Производство и промышленные технологии

При проектуванні дискових шеверов необхідно прагнути до вибору максимальних зовнішніх діаметрів шевера. Якщо пройняти до уваги що вказані параметри гвинтового зачіпляє роблять вплив на розміри дискового шевера то останні повинні бути різними у міру переточування зубів шевера. Це зумовлює одну з особливостей розрахунку дискового шевера – необхідність визначення розмірів шевера при різних ступенях його сточенності. Це умова – забезпечення повної обробки активної частини профілю колеса – є основним при розрахунку шевера.

Русский

2013-11-03

2.02 MB

12 чел.

  1.  Загальна частина.
    1.  Характеристика деталі.
      1.  Опис конструкції деталі і її службове призначення

Дана деталь вал-шестерня належить до деталей – тіл обертання, до класу валів. Вал-шестерня є деталлю коробки приводів виносною. Коробка приводів призначений для передачі обертання від електродвигуна до головного насосу гідростанції. Вал-шестерня сприймає крутний момент, що виникає в разі передачі обертання від двигуна до насосу. Унаслідок того, що вал передає крутний момент, він зазнає напруження кручення. При передачі обертання між зубцями шестерні та колеса зявляються дві протилежні сили які діють на Ø90Js6(±0,011), спричиняючи деформацію вигину.

Поверхні вал-шестерні Ø90Js6(±0,011) призначені для установки підшипників. Затягнення підшипників виконується за допомогою двох гайок, яка накручується на різьбу М80х1,5-g6 та М82х1.5-6H, таким чином підшипники затягується між торцем гайки та торцем вал-шестерні. Затяжна гайка фіксується за допомогою 2 стопорних шайб.

За конструкцією вал шестерня є прямолінійною, фасонною, тобто має окремі ділянки, різні діаметри, буртики, канавки, фаски різьби. Фасонність необхідна для посадки інших деталей на свої місця без пошкодження сусідніх ділянок, для створення упорів, закріплення деталей, для виходу ріжучого інструменту.

Деталь має прості циліндричні та торцеві поверхні які просто оброблюються з використанням універсального обладнання, та стандартного ріжучого інструменту.

  1.  Характеристика матеріалу.

Для виготовлення вал-шестерні використовується сталь 38Х2МЮА яка належить до групи вуглецевих легованих, високоякісних  конструкційних  сталей за ГОСТ 4543-71. Сталь призначена для виготовлення – ігли форсунок, пальці, плунжера, розподільні валики, шестерні, вали, втулки и інші деталі.

Таблиця 1. Хімічний склад сталі 38Х2МЮА.

Марка

сталі

Al

Si

Mn

Cu

Mo

Ni

S

C

P

Cr

%

38Х2МЮА

ГОСТ4543-71

0,7-

1,1

0,2-

0,45

0,3-

0,6

0-

0,3

0,15-

0,25

0-

0,3

0-

0,025

0,35-0,42

0-

0,025

1,35-

1,65

Таблиця 2. Механічні властивості сталі 38Х2МЮА

Марка сталі

σТ

σв

δ

ψ

ан ,

кГм/см2

HB

не більше

кГ / мм2

%

не менше

38Х2МЮА

85

100

14

50

9

229

.

Технологічні властивості:

Температура кування, С0 початок – 1240, кінець – 800.

Зварюваність – не застосовується для сварнях конструкцій.

Оброблюваність різанням у гарячекатаному стані при НВ197–229 Кv ш.ст.= 0,7; Кv т.в.спл.= 0,85.

Флокучутливість – чутлива.

Схильність до відпускної крихкості – не схильна

Для альтернативного технологічного процесу беремо сталь18Х2Н4МА по ГОСТ 4543-71. Сталь призначена для виготовлення – валів, ресор, втулок, шестерень, а також для деталей що працюють при високих вібраційних та динамічних навантаженнях. Сталь може використовуватися при температурі від -70 до 450град.С. З урахуванням цього можна зробити висновок що матеріал обраний конструктором правильно.

Таблиця 3. Хімічний склад сталі 18Х2Н4МА.

Марка  сталі

С

Mn

Si

Mo

Ni

Cr

P

S

Cu

%

18Х2Н4МА

ГОСТ4543-71

0,14-0,20

0,25-0,55

0,17-0,37

0.3-0.4

4.00-4.40

1,35-1,65

0,025

0,025

0,3

Таблиця 4 Механічні властивості

Марка сталі

σТ

σв

δ

ψ

ан ,

кГм/см2

HB

не більше

кГ / мм2

%

не менше

18Х2Н4МА

80

105

12

50

12

269

Технологічні властивості:

Температура кування, С0 початок – 1200, кінець – 800.

Зварюваність - обмежене зварювання з підігрівом і наступною термообробкою.

Оброблюваність різанням у гарячекатаному стані при НВ197-269 Кv ш.ст.=0,55; Кv т.в.спл.=1

Флокучутливість – сильно чутлива.

Схильність до відпускної крихкості  – не схильна

  1.  Аналіз технологічності.

Конструкторсько-технологічний контроль креслення деталі вимагає виконати аналіз конструкції деталі відносно точності і якості усіх поверхонь, які  підлягають механічній обробці. Встановити відхилення форми і взаємного розташування поверхонь деталі. Технологічний контроль креслення деталі виконується наступним чином.

Якісна оцінка.

Найвищий квалітет точності шостий досягається шліфуванням, найвищий клас шорсткості сьомий досягається також шліфуванням.  Дана деталь не  вимагає застосування складних і дорогокоштуючих  методів обробки, таких як  полірування, хонінгування, доводка. А також для її обробки не застосовують  спеціальні пристрої, а також вимірювальні інструменти.

      Дана деталь досить жорстка,  так  як  відношення:

Таким чином за якісною оцінкою конструкція деталі технологічна.

Кількісна оцінка.

       Точність розмірів.

Поверхня з розмірам Ø90Js6 обмеженим полем допуску Js6 забезпечує у з’єднанні  перехідну (щільну) посадку. Це дозволяє підвищити точність центрування при збиранні вала з шарикопідшипниками. Поле допуску Js6 на вал-шестерні для установки підшипника класу точності 6 регламентоване ГОСТ 3325-71.

Шпонковий паз розміром 10H12 відповідає з’єднанню для серійного і масового виробництва. Основні розміри паза наведені на виді Г. 2 лиски розміром 93h12  виконуються по 12 квалітету точності.   

       Різьба метрична M80x1,5–6g з мілким кроком, з полем допуску 6g. Розміри з полями допусків h14, H14 відносяться до розмірів з великими допусками.

Розміри фасок і радіусів відповідають рекомендаціям ГОСТ 10948-64. Визначаємо коефіцієнт точності

  


 

Так  як  Кт більше 0,8,  то  конструкція  деталі  по коефіцієнту  точності  технологічна.

         Шорсткість поверхонь.

Шорсткість поверхонь задана параметром Ra = 1,25; 2,5;5;10мкм. Норми шорсткості обрані в залежності від функціонального призначення поверхонь. Шорсткість під підшипник регламентована ГОСТом 3325-71 -   шорсткість поверхонь, на яких вона непозначена, однакова і дорівнює 10мкм.

          Визначаємо коефіцієнт шорсткості


  

Так як Кш більше 0,16,  конструкція  деталі  по  коефіцієнту  шорсткості  технологічна.

Таким чином за кількісною оцінкою конструкція деталі технологічна.

Для зручності зносимо усі данні по шорсткості і точності до таблиці 5.

Таблиця 5. Точність і шорсткість поверхонь.

Номер  і  найменування  поверхонь

Квалітет  точності

Граничне  відхилення  в мкм

Класс  і  параметр  шорсткості в мкм

1, 26. Торці L=40 h12

2. Торець L=34 h12

3. Торець L=28 h12

4. Торець L=23 h12

5,6,7,8,10,38. Радіус R=5 h14

9,45,29. Фаски 2х60˚ H14

11. Торець L=118 h11

12. Торець L=123 h14

13,24. Торець L=4 Н14

14. Паз L=3 Н14

15,36,25. Фаски 1х45˚ H14

16. Торець L=7 H14

17. Торець L=17 H14

18. Торець L=39 H10

19. Торець L=36 H10

20. Торець L=38 H14

21. Торець L=107 H11

22,23 Торці L=12 H14

27,47. Зовнішній діаметр Ø89,5h6

28. Різьба М80х1,5-6g

30. Внутрішній діаметр Ø62 H12

31,35. Радіус R2 H14

32,48. Зовнішній діаметр Ø90Js6

33. Шліци m–3.5, z–16 H9

34. Зовнішній діаметр Ø92 h12

37. Внутрішній діаметр Ø61,5 H12

39. Внутрішній діаметр Ø75 H12

40. Внутрішній діаметр Ø144 H12

41. Зубці m–4, z–45 7–B

42.Внутрішній діаметр Ø83 H12

43. Торець L=45 h14

44. Торець L=15 h14

46. Різьба М82х1,5–6H

49. Зовнішній діаметр Ø188 h10

50. Різьба М6–6Н

51,52. Лиски 93 h12

53,54. Зовнішні діаметри Ø102 h12

55,56. Шпонкові пази 10 H12

57,58. Канавки 4 H13

59. Зовнішній діаметр Ø85,3 h9

60,61. Пази 10 H12

12

12

12

12

14

14

11

14

14

14

14

14

14

10

10

14

11

14

6

6

12

14

6

9

12

12

12

12

7

12

14

14

6

10

6

12

12

12

13

9

12

+0.25

+0.25

+0.21

+0.21

±0.3

-0.25

±0.2

-1.0

-0.3

+0,25

-0.2

-0.35

-0.45

±0.1

±0.1

-0.62

-0.2

-0.43

-0.022

+0.3

±0.3

±0.011

+0.074

-0.35

+0.3

+0.3

+0.4

+0.35

-0.62

-0.43

-0.3

-0.185

+0,14

-0.35

-0.35

+0.15

+0.18

-0.087

+0.15

4 Ra=10

4 Ra=10

4 Ra=10

4 Ra=10

5 Ra=5

4 Ra=10

5 Ra=5

5 Ra=5

6 Ra=2,5

5 Ra=5

5 Ra=5

6 Ra=2,5

5 Ra=5

5 Ra=5

5 Ra=5

5 Ra=5

5 Ra=5

5Ra=5

7 Ra=1,25

6 Ra=2.5

4 Ra=10

6 Ra=2.5

7 Ra=1.25

6 Ra=2.5

5 Ra=5

4 Ra=10

4 Ra=10

4 Ra=10

7 Ra=1.25

5 Ra=5

4 Ra=10

4 Ra=10

6 Ra=2.5

6 Ra=2.5

6 Ra=2.5

5 Ra=5

5 Ra=5

5 Ra=5

6 Ra=2.5

6 Ra=2.5

5 Ra=5

  1.  Основні дані щодо зміцнення робочих поверхонь зубців.

В базовому технологічному процесі проводиться азотування поверхонь, в альтернативному – цементація. Так що наведемо основні дані що до цих двох видів хіміко-термічній обробці металів.

  1.  Цементація сталі.

Цементація – процес насичення вуглецем поверхневого шару маловуглицевого (0,1…0,25%) сталі, нагрітою до температури вище критичної точки Ас3 з метою здобуття високої твердості поверхні та в’язкої серцевини виробів. Для зміцнення навуглецьованого шару вироди піддають гартуванню. Після цементації змінюються хімічний склад, структура і властивості насиченого шару поверхні, підвищуються його твердість, зносостійкість та довговічність, а також корозійна стійкість, але зберігаються в’язкість серцевини деталі й інші властивості.

Цементація в основному застосовується для підвищення зносостійкості деталей машин,  що працюють в умовах тертя, наприклад зубчатих коліс, кулачків, поршневих пальців, штовхачів клапанів, шийок колінчатих валів, черв`яків, робочих поверхонь вимірювальних інструментів тощо. Цементують також деталі, які під час роботи витримують високий опір динамічних навантажень й одночасно працюють на стирання та удар.

Цементація відбувається завдяки контакту оброблювальної поверхні деталі з речовиною, багатою атомарний вуглець, внаслідок чого поверхня сталі насичується до вмісту вуглецю 0,8%, а в деяких випадках до 1,2%. Речовина, багата вуглецем , що застосовується як його постачальник під час цементації сталі, називається карбюризатором. Карбюризатори бувають тверді, газоподібні та рідкі.

Технологічний процес виготовлення цементованих деталей складається з таких операції:

  •  обробка різанням за розміром з припуском на шліфування:
  •  ізоляція місць, які не повинні цементуватися:
  •  вибір режиму цементації:
  •  завантаження в підготовлене обладнання і нагрівання до заданої температури цементації:
  •  витримка при заданій температурі режиму обробки:
  •  контроль режиму й умов обробки:
  •  термообробка після цементації за вибраним режимом:
  •  кінцева механічна обробка (шліфування та ін.).

Залежно від тривалості витримки та інших параметрів режиму обробки деталей при цементації глибина насичення може сягати 0,5…2 мм, а вміст вуглецю в поверхневому шарі – 1,2%. Термообробка деталей після цементації (гартування і низький відпуск) забезпечує високу твердість їхнього поверхневого шару при збережені м`якої серцевини. До того ж вона зумовляє появу на поверхні деталі напружень стиску. В комплекті це створює високу опірність деталей в умовах тертя, при значних питомих навантаженнях, підвищує витривалість та довговічність деталей.

Як правило, твердість сталі після цементації та гартування сягає 61…63 HRC, що пояснюється утворенням мартенситу. Цементацію сталі здійснюють при температурі вище точки Ас3, оскільки в α-залізі вуглець майже не розчиняється. Як правило, температура цементації становить 900…950˚С. Її підвищення до 970˚С і більше приводить до збільшення глибини цементованого шару. Ттакож з підвищенням температури цементації збільшується короблення на поверхні деталі, що призводить до дальнішої механічної обробки цементованих поверхонь.

Для цементації сталі в твердому карбюризаторі використовують суміші деревного вугілля у вигляді зерен діаметром 3…7 мм з вуглекислими солями кальцію, барію або натрію та іншими домішками. Для здійснення цементації сталі в твердому карбюризаторі застосовують спеціальні ящики, які виготовляють із жаростійкого (окалино стійкого) хромистого чавуну. Щоб підвищити довговічність ящиків, їх іноді виконують із жаростійкої листової сталі завтовшки 4…8 мм.

Технологічний процес твердої цементації деталей складається з таких стадій:

  •  очищення деталей від іржі, масла та забруднень;
  •  сушіння підготовлених до цементації деталей;
  •  приготувань карбюризатора;
  •  засипання шару карбюризатора завтовшки 2…3 см на дно ящика;
  •  укладання в ящик деталей пошарово з проміжними шарами карбюризатора;
  •  заповнися ящика так, щоб останній шар складався з карбюризатора;
  •  встановлення контрольних стрижнів (свідків), матеріал яких має відповідати сталі деталі;
  •  укладення кришки зверху ящика і герметизація її обмазкою з вогнетривкої глини (шамотної);
  •  сушіння обмазки та завантаження підготовлених ящиків в піч;
  •  повільне нагрівання ящиків до робочої температури, на 30…50˚С вищої від точки Ас3 (900…950˚С), з потрібною тривалістю витримки і контролем шару цементації за допомогою свідків;
  •  повільне охолодження деталей з ящиком чи на повітрі;
  •  термообробка (гартування деталі та низький відпуск).

У цементаційному ящику під час нагрівання через дефіцит повітря вуглець карбюризатора з`єднається з киснем, утворюючи окис вуглецю () СО за реакцією

2С + О2 → 2СО.

Газ СО, обмиваючи деталі, частково розкладається на їхній поверхні на оксид вуглецю () й атомарний вуглець за реакцією

2СО → СО2 + С (атомарний).

Атомарний вуглець дуже активний. Він поглинається поверхнею деталі, розчиняється в аустеніті і дифундує в глибину деталі. При надлишку атомарного вуглецю, коли він не встигає адсорбуватися  поверхнею та дифундувати вглиб деталі, утворюється молекулярний вуглець, який у вигляді сажі осідає на поверхні деталі.

Цементація сталі в твердому карбюризаторі має певні недоліки: неможливість під час обробки керувати процесом насичення поверхні вуглецем, великі втрати теплоти, низька продуктивність праці, неможливість безпосереднього гартування сталі після цементації тощо.

З метою підвищення продуктивності цементації та коефіцієнта корисної дії печі використовують карбюризатори у вигляді паст, склад яких наведено в таблиці.

Таблиця 6. Пасти, що використовують при цементації сталі.

Номер суміші

Компонент

Масова частка компонента, %

Номер суміші

Компонент

Масова частка компонента, %

1

Газова сажа

Кальцинована сода

Залізоціаністий калій

Веретенне мастило

28

3,5

1,5

67

4

Деревинновугільний пил

Кальцинована сода

Залізоціаністий калій

Декстрин

75

5

10

10

2

Голландська сажа

Кальцинована сода

Декстрин

Моторне мастило

30

10

20

40

5

Ацетиленова сажа

Кальцинована сода

Залізоціаністий калій

Декстрин

60

30

5

5

3

Ацетиленова сажа

Кальцинована сода

Декстрин

Мазут

30

20

10

40

6

Голландська сажа

Кальцинована сода

Залізоціаністий калій

Декстрин

70

10

10

10

Пасти складаються з речовин, які мають вуглець. Як правило, це голландська (ацетиленова) сажа або деревинновугільний пил; прискорювачі процесу – вуглекислий натрій, вуглекислий барій, залізоціаністий калій, щавелєвий натрій; зв`язувальні речовини – декстрин, мазут та інші розріджувачі. Для виготовлення пасти вихідні компоненти просіюють й у вигляді порошку в потрібній пропорції завантажують в мішалку і, додаючи рідкі складові, неперервно перемішують суміш. Процес закінчують, коли маса пасти набуває однорідного сметано подібного вигляду.

Технологія цементації сталевих виробів пастами включає операції покриття їхньої поверхні пастою потрібної концентрації. Товщина шару пасти визначається необхідною глибиною дифузійної зони. У всякому разі вона має у шість разів перевищувати глибину цементації. Далі сталеві деталі, що підлягають цементації, завантажують у цементаційний ящик, який поміщають у піч. Процес відбувається при температурі 880…950˚С. після охолодження ящиків на повітрі деталі піддають гартуванню та низькому відпуску. Тривалість витримки при цементації сталі пастами скорочується в 2…4 рази.

Для цементації сталі в рідкому карбюризаторі використовують розплави солей (наприклад, суміші NaCl, Na2CO3, KCl, BaCl2, SiC), в які при температурі 930…950˚С занурюють деталі, що підлягають цементації. Насичення сталі вуглецем у розплавленій суміші солей відбувається завдяки атомарному вуглецю, що утворюються при дисоціації ціаністих і вуглекислих солей. При рівномірному нагріванні у ванні деталі швидко (за 0,3…2,5 год) навуглецьовуються на глибину 0,3…0,7 мм. На деталях відсутня окалина та деформація. Гартування сталевих деталей можна виконувати безпосередньо з ванни, не охолоджуючи їх на повітрі. Цементація у рідкому карбюризаторі ефективна для зміцнення сталевих інструментів і деталей малих розмірів.

Більшого поширення на заводах із великосерійним та масовим виробництвом набуває газова цементація. Процес відзначається простотою виконання, високою продуктивністю, можливістю механізації й автоматизації операцій і порівняно з твердою цементацією є більш сучасним та економічним. Він дозволяє регулювати глибину дифузійного шару і концентрацію вуглецю в ньому, що дає можливість стабільно випускати високоякісну та надійну продукцію. Енергоємність обробки при газовій цементації значно нижча, тому що не витрачається енергія на прогрівання ящиків і великої маси твердого карбюризатора. Значно поліпшуються умови праці робітників.

Процес цементації з застосуванням газового карбюризатора здійснюють нагріванням сталевих деталей в середовище газів-карбюризаторів у спеціальних герметичних печах при температурі 900…950˚С з наступною термообробкою деталей. Як карбюризатор використовують суміш природного газу метану та газу-розріджувача.

Іноді за умов технологічного процесу виготовлення сталевих деталей деякі їхні поверхні не повинні цементуватися. Тоді їх захищають від дії карбюризатора різними покриттями: спеціальними обмазками, мідненням та ін..

Кращим засобом захисту поверхні від насичення вуглецем при цементації сталі в твердому карбюризаторі є гальванічне покриття міддю. Для надійного захисту товщина шару міді повинна бути в межах 0,02…0,07 мм. Після цементації захисний шар міді видаляють електрохімічним способом. Однак застосування міді потребує додаткового обладнання та витрат праці кваліфікованих робітників, що відбивається на економічних показниках процесу.

Дуже простим і доступним методом захисту поверхні сталевих деталей від впливу карбюризатора є ізоляція їх за допомогою обмазки. Спеціальні ізоляційні обмазки наносять на поверхню деталі м’якою щіткою, зануренням чи пульверизатором завтовшки не більш як 2…3 мм. При нагріванні деталі під час цементації на місці обмазки утворюється плівка, що захищає поверхню деталі від активного вуглецю карбюризатора. У дрібносерійному виробництві використовують простіші засоби захисту від навуглецьовування: азбест, змочений у воді; суміш вогнетривкої глини з кришками азбесту та ін.. крім того при виготовлені сталевої деталі на захищуваних поверхнях залишається припуск матеріалу відповідної товщини, який після цементації перед гартуванням знімають обробкою різанням.

Таблиця 7. Склад і рекомендації для виготовлення спеціальних ізоляційних обмазок.

Компонент

Масова частка компонента, %

Рекомендації для виготовлення

Тальк

Біла глина

Вода

50

25

25

Усі компоненти змішують з рідким склом до утворення сметаноподібної консистенції.

Пісок

Глина

Бура

Натрієва селітра

Оксид свинцю

40

44

10

3

3

Усі компоненти перемішують і розводять рідким склом до утворення сметаноподібної консистенції.

Тальк

Оксид алюмінію

Свинцевий сурик

58

28

14

Компоненти розводять рідким склом (одна частина компонента і три частини рідкого скла).

Глина шамотна

Азбестова кришка

90

10

Компоненти розводять водою до утворення сметаноподібної консистенції.

Найкраще застосовувати для захисту отворів.

Однохлориста мідь

Свинцевий сурик

70

30

Компоненти розводять каніфольним лаком до утворення сметаноподібної консистенції.

Глина

Рідке скло

50

50

Застосування міднення та вищезазначених обмазок при газовій цементації сталі виявляється неефективним, оскільки крізь захисний шар проникає активний вуглець. Для захисту поверхні сталевих деталей при газовій цементації використовують пасту такого складу: оксид бору – 35%, карбід кремнію – 15%, епоксидна смола – 1%, каніфоль – решта. Суміш розводять толуолом у співвідношенні 1:1. після гартування сталі паста повністю залишається на деталі, не забруднюючи гартівне масло. Паста досить дешева і задовольняє екологічні вимоги до виробництва.

  1.  Азотування сталі.

Азотування – це процес дифузійного насичення сталевих і чавунних виробів азотом при нагріванні в середовище, в якому утворюється атомарний азот. Після азотування сталь та чавун набувають:

  •  високої твердості на поверхні, яка не змінюється при нагріванні до температури 500..600˚С;
  •  високої границі витривалості;
  •  високої кавітаційної стійкості;
  •  доброї корозійної стійкості на повітрі, у прісній воді та водяний парі.

Азотований шар добре шліфується і полірується азотують вуглецеві сталі та сталі, леговані алюмінієм, хромом, молібденом, ванадієм й іншими елементами, а також чавуни, з яких виготовляють деталі паливних насосів, гільзи і циліндри двигунів внутрішнього згорання, зубчасті колеса, колінчасті вали, деталі турбін, парових установок тощо.

Розрізняють газове азотування та азотування в рідкому середовищі.

Процес газового азотування здійснюють у частково дисоційованому аміаку NH3, в суміші аміаку й азоту, суміші аміаку та попередньо дисоційованого аміаку. Для активізації процесу в аміачно-водневу суміш вводять кисень або повітря. Широке застосування знаходять атмосфери на основі частково дисаціьованого аміаку і компонентів, що містять вуглець: природного чи світильного газу, ендогазу, екзогазу, продуктів піролізу вуглеводів, синтину, гасу, спирту тощо. Для азотування деталі у герметичні печі, в які подають насичувань суміш газів з аміаком.

Як рідні середовища для азотування використовують розплави ціаністих солей лужних металів (KCNO, NaCN, NaCNO та ін.) з домішками карбонатів (Na2CO3, K2CO3) в різних пропорціях, а також розплави на основі карбаміду CO(NH2)2 з такими самими домішками.

Залежно від температури насичення розрізняють низькотемпературне (500…600˚С) і високотемпературне (600…1200˚С) азотування сталі та чавуну.

При газовому азотуванні відбувається дисоціація аміаку з утворенням азоту за реакцією

2NH3 → 3H2 + 2N.

Дисоціація солей в розплавах проходить за складнішими реакціями, наприклад:

4NaCNO → Na2CO3 + 2NaCN + CO + 2N;

2CO(NH2)2 + K2CO3 → 2KCNO + NH3 + CO2 + H2O;

4KCNO → K2CO3 + 2KCN + CO + 2N.

Утворений активний азот насичує поверхню і дифундує вглиб деталі.

При низькотемпературному азотуванні незалежно від того, в якому середовище відбувається обробка, сталь переважно насичується азотом, й у дифузійному шарі утворюються азотисті фази: α-фаза – азотистий ферит (вміст азоту при 20˚С близько 0,015%, при 591˚С – 0,11%); γ-фаза – твердий розчин азоту в γ-залізі (існує вище температури евтектоїдного перетворення 591˚С, максимальна розчинить азоту 2,8%, при швидкому охолоджені зазнає мартенситного перетворення); γ’-фаза – твердий розчин азоту на основі нітриду Fe4N (5,6…5,95% N); ξ-фаза – твердий розчин азоту на основі нітриду Fe4N (8…11% N2). Присутність у суміші вуглецю призводить до утворення на поверхні карбонітридних фаз на зразок Fe3 (C, N).

Утворені азотуванням шари, що складаються з поверхневих фаз, поверхневої нітридної зони і дифузійного підшару (зони внутрішнього азотування), забезпечують широкий діапазон фізико-механічних властивостей азотованих виробів. Середня швидкість азотування сталі залежить від температури та глибини шару.

Таблиця 8. Середня швидкість азотування сталі залежно від температури

та глибини шару.

Глибина шару,

мм

Швидкість азотування (мм/год) при температурі, ˚С

500

550

600

<0,2

0,2…0,4

0,4…0,6

0,6…0,8

0,020

0,015

0,010

0,040

0,030

0,020

0,015

0,06

0,03

0,02

Низькотемпературне азотування застосовують як зміцнювальний засіб. Проте фази, які утворюються в азотованому шарі вуглецевих сталей, не забезпечують здобуття досить високої твердості, а дифузійний шар крихкий. Тому азотуванню піддають вироби, виготовлені з легованих сталей. Нітриди і карбонітриди легуючих елементів дуже дисперсні, мають високу твердість та термічну стійкість. Для зміцнювального азотування часто використовують спеціальні сталі (нітралої), до складу яких входять елементи, що утворюють термічно стійкі нітриди, наприклад сталь 38ХМЮА.

Азотування майже не змінює якість поверхні, форму і розміри виробів, а також властивості їхнього матеріалу. Тому в загальному вигляді технологічний процес виготовлення азотованих виробів з конструкційних сталей може бути побудований в такій послідовності:

  •  попередня термообработка (гартування і відпуск), мета якої – здобути потрібні механічні властивості сталі;
  •  механічна обробка виробів, включаючи шліфування4
  •  захист місць, які не підлягають азотуванню;
  •  власне процес азотування;
  •  кінцеве шліфування або доведення до відповідності заданим допускам.

Для захисту окремих поверхонь виробу від азотування застосовують покриття. Гальванічні монометалеві (лудіння, нікелювання, цинкування) і біметалеві (свинець – цинк, мідь – свинець, нікель – свинець) покриття наносять завтовшки 0,01…0,06 мм, а спеціальні обмазки – завтовшки1…2 мм.

Перед азотування вироби знежирюють, з поверхні корозійностійких сталей видаляють оксидну плівку, використовуючи декапірування, травлення тощо.

Азотування виробів здійснюють при температурі 500…520˚С протягом 24…90 год. Уміст азоту в поверхневому шарі досягає 10…12%, глибина насичення – 0,3…0,6 мм, твердість – 1000…1200 HV. За вищих температур азотування прискорюється, але твердість шару знижується. Тому іноді азотування здійснюють спочатку при знижених температурах, а потім температуру підвищують до 560…600˚С. Такі тонкі шари більшу твердість порівняно з грубими шарами тривалого азотування при тих самих температурах. Азотування для підвищення корозійної стійкості сталевих виробів здійснюють при температурі 650…700˚С завдяки підвищеній швидкості дифузії тривалість процесу скорочується до кількох годин. На поверхні виробів утворюється тонкий шар (0,01…0,03 мм) ξ-фази високої корозійної стійкості.

Останніми роками в машинобудуванні широке застосування одержав процес іонної азотизації, який здійснюється в тліючому розряді, порушуваним на поверхні деталі в атмосфері, що азотується, при розрядці від 1 до 5 мм. рт. ст. і робочій напрузі 350 – 550 В. До основних переваг процесу іонної азотизації в порівнянні з пічним слід віднести можливість скорочення загального циклу азотизації в 3 – 4 рази, підвищення пластичності і ударної в'язкості азотованого шару, а також втомної (ізгибной) міцності нешліфованих зубчатих коліс на 10 – 20 %, зменшення деформації і викривлення в результаті азотизації а 1,5 – 3 рази (що дозволяє у багатьох випадках піддавати азотації остаточно виготовлені деталі), збереження класу шорсткості в межах Ra= 1,25 – 1,6, простоту і надійність захисту поверхонь, що не підлягають азотизації, скорочення питомої витрати електроенергії в 2 – 3 рази, насищаючих газів в 20 – 40 разів і повну екологічну безпеку процесу.

До недоліків процесу, виявленим в процесі його дослідження, відладки і упровадження, слід віднести необхідність вимірювання (регулювання) температури безпосередньо азотуючого виробу або спеціальних зразків свідків, підвищеної кваліфікації обслуговуючого персоналу, виготовлення спеціального оснащення, закріплення деталей в камері печі і деяке зниження твердості азотованих деталей після їх шліфування.

Для отримання рівномірного шару по всій поверхні деталі,  включаючи внутрішні азотовані поверхні, необхідно підтримувати максимально можливий робочий тиск. При цьому розряд повинен повністю облягати всю азотовану поверхню, товщина катодної частини розряду (товщина зони максимального свічення) повинна складати 1 – 2 мм.

По газовому режиму процес іонної азотизації можна проводити двома способами.

спосіб. На всьому протязі процесу в камеру подається заздалегідь діссоційований аміак (25% N2 + 75% Н2). Подача в піч недіссоційованого аміаку недопустима, оскільки це викликає нерівномірний нагрів деталей.

спосіб. Перший період процесу, становлячий його третину, проводять в діссоційованому аміаку; другий період, що становить дві третини процесу, проводять в суміші азоту (80 – 90%) з аміаком (10 – 20%). Змішування азоту з аміаком проводиться в діссоциаторе, нагрівом до 600?С. Газ на виході з діссоциометра має склад 70 – 80% N2 і 30 – 20% Н2. для деталей складної форми рекомендується проводити процес іонної азотизації за другим способом, оскільки при цьому розподіл азотованого шару по конфігурації деталі більш рівномірний.

  1.  Технологічна частина.
    1.  Принципи змін в ТП виготовлення вал-шестерні при різних видах зміцнення зубців.

При різних видах зміцнення зубців основні зміни стосуються розподілу припусків, розташування в ТП операцій термообробки, а також операцій для нанесення покриттів для захисту поверхонь не підлягаючих хіміко-термічній обробці. При азотації вала-шестірні зуби  не азотуються в той час як посадкові місця під підшипники потрібно обробити після зміцнення. Це накладає певні обмеження на точність розташування зубців щодо посадкових місць. Також із за малої толщени азотованного шару й не можливості обробити зуби після азотації деталь треба термооброблювати, у нашому випадку шестірня піддається поліпшенню після чорновий токарно-гвинторізної операції. Постановка операції поліпшення після чорнової токарської операції, а не безпосередньо перед азотацією, дозволяє попередити деформацію деталі. Для цементованої шестірні допуски на розташування зубців щодо базових поверхонь може бути трохи більше, тому що глибина цементованого шару дозволяє залишити припуск, для остаточної обробки, значно вище. Значне розходження цих двох видів зміцнення зубців впливає на розташування операцій термообробки. Як сказано вище для азоторованої деталі вона проводилася перед азотацією, але для цементованої деталі загартування повинна відбуватися після навуглерожуванния поверхневого шару. Також різні операції для нанесення покриттів для захисту поверхонь не підлягаючих хіміко-термічній обробці. Для азотації це лудіння, для цементації - омедніння й наступне розміднення, після цементації.

  1.  Маршрутно-операційні ТП виготовлення деталі при зміцнені

           цементацією та азотуванням.

Зробимо базовий технологічний процес, а також два альтернативних. В базовому ТП деталь виготовляється з матеріалу 38Х2МЮА і підлягає азотуванню. В технологічний процес 001 (перший альтернативний) матеріал деталі 18Х2Н4МА, зубці зміцнюються цементацією і кінцеве обробляються шліфуванням. У другому альтернативному процесі 003 матеріал також 18Х2Н4МА але замість цементації використовується азотація і зубці шестерні також шліфуються.

  1.  Проблеми базування, підбор устаткування, спец пристроїв.
    1.  Проблемі базування.

Вибір технологічних баз значною мірою визначає точність виготовлення лінійних розмірів креслення,правильність взаємного розташування поверхонь, ступінь складності і конструкцію необхідних пристроїв, різальних та вимірювальних інструментів, продуктивність обробки.

На основі досліджень похибок базування та з урахуванням вимог виробництва формуються основні принципи вибору технологічних баз. Для чорнових баз ці принципи такі:

  1.  Для деталей, що не оброблюються кругом (з усіх сторін), за чорнові бази слід брати поверхні, які залишаються необробленими, лише в такому разі оброблені поверхні матимуть мінімальні зміщення відносно  необроблених.
  2.  Для деталей, що обробляються кругом, доцільно вибирати чорновими базами поверхні, які мають найменші припуски на обробку, бо лише тоді ймовірність браку в наслідок чорноти, яка залишиться, найменша.
  3.  За чорнові бази слід вибирати поверхні рівні й чисті.
  4.  За чорнові бази слід вибирати поверхні, які найбільш надійно одержуються при їх виготовлені.
  5.  Чорнову базу можна застосувати тільки один раз. Повторне встановлення на чорнових поверхнях недопустиме.

Для чистових баз найголовніші правила вибору такі:

  1.  за чистові бази слід вибирати основні бази, тому що операційні, а особливо операційно-допоміжні, здорожують процес обробки.
  2.  як чистові слід вибирати бази вихідні, тобто поверхні, від яких дається координуючий розмір, бо тоді похибка базування дорівнює нулю.
  3.  як чистові бази слід вибирати поверхні, що найменьш деформуються під дією сил затиску та одробки.
  4.  при виборі чистових баз треба додержуватися принципу їх єдності, який полягає в тому, що всі точні поверхні деталей оброблюються при встановлені на одній і тій самій поверхні.

2.3.2.  Підбір устаткування.

Правила вибору технологічного устаткування  регламентовані РД50-297-90 «Технологічна підготовка виробництва», згідно з яким  вибір має ґрунтуватися на аналізі затрат по реалізації технологічного процесу у встановлений проміжок часу при заданій якості виробів устаткування вибирають за головним параметром, який би найвищою мірою виявляв його функціональне призначення  і технічні можливості. Таким параметром є вид обробки, для якого розрахований верстат відповідно до службового призначення. Другим за важливістю параметром є габаритні робочої зони верстата, які мають відповідати габаритам оброблюваної заготовки. Третім параметром є відповідність потрібної точності обробки. Четвертий параметр – відповідність  продуктивності верстата  заданій програмі випуску виробів. Забезпечивши одержання цих вимог, подальший аналіз ведуть у напрямі дослідження роботи верстат на оптимальних режимах, відповідність верстату щодо потужності можливості його автоматизації і механізації.

Оберемо модель верстату за потужністю для  обробки поверхні Ø188h10

Дані :

1. Матеріал деталі – сталь 18Х2Н4МА (σВ=960МПа)

2. Маса заготовки =34кг

3. Глибина різання 5мм

Обробку будемо виконувати прохідним відігнутим різцем 2104-0007 по ГОСТ18868–73 з перерізом державки 25х16 із кутом різання  пластин 450 пластина з твердого сплаву Т15К6, L - 120мм. Виходячи з найбільшого діаметра заготовки а також її довжини вибираємо токарний верстат мод. 1К625Д, що має найбільший діаметр оброблюваної заготовки над станиною – 400 мм, над супортом – 220 мм, найбільша довжина оброблюваної  заготовки  1000мм. Потужність головного двигуна -11кВт, ККД η=0,8.

Визначаємо подачу за даними табл.11 [стор.266, 3] обираємо подачу So=0.7мм/об.

Визначаємо швидкість різання за формулою:

де Т – період стійкості інструмента.

Середнє значення стійкості Т при одно інструментальній обробці — 30–60 хв. Приймаємо Т=45 хв.

Значення коефіцієнту Сv , а також показники стіпеней беремо з табл.17 [стор.269, 3] Сv=350, x=0.15, y=0.35, m=0.20.

Коефіцієнт Кv є твором коефіцієнтів, що враховують вплив матеріалу заготівки Кмv табл. 3 [стор.262, 3], стан поверхні Кпv  табл. 5 [стор.263, 3], матеріал інструменту Киv табл. 6 [стор.263, 3].

Кv=0.78, Кпv=0,8, Киv=1,00.

Кv=0,78*0,8*1,0=0,624

Визначаємо частоту обертання за формулою

Корегуємо частоту обертання за паспортними даними верстата та обираємо найближчу меншу nдійсне=120об/хв.

Проводимо перевірку устаткування за потужністю. За даними  таблиці 7 [3] при обробці сталі з σв=960МПа, ,  t=5мм, So=0.75мм/об,  V=79,1м/хв. потужність потрібна на різання складе N=7,5кВт.

Потужність на шпинделі =

N<Nэф  (7,5<8,8 кВт)

Отже устаткування обране правильно.

Інші  верстати обираємо за каталогом згідно вимог що до вибору технологічного обладнання.

Характеристика застосованого обладнання для обробки деталі шпонка робоча:

  •  3С120В – круглошліфувальний

Расстояние между центрами

400 мм

Высота центров

135 мм

Диаметр заготовки

125 мм

Длина заготовки

400 мм

Масса заготовки в патроне/в центрах

8/15 кг

Наружный диаметр шлифовального круга

350 мм

Внутренний диаметр шлифовального круга

127 мм

Высота шлифовального круга

40 мм

Окружная скорость шлифовального круга

35 м/с

Поворот передней бабки: к шлифовальной бабке/от шлифовальной бабки

90°/30°

Диапазон оборотов

40...500 об./мин

Диаметр самоцентрирующихся патронов

125 мм

Угол поворота верхнего стола по/против часовой стрелки

4°/11°

Диаметр заготовки при внутреннем шлифовании

125 мм

Диаметр отверстия при внутреннем шлифовании

50 мм

Длина заготовки при внутреннем шлифовании

75 мм

Точность обработки по круглости

0,001 мм

Точность обработки по чистоте

0,1 мкм

Мощность главного привода

3 кВт

Габаритные размеры

2020х2100х1600 мм

Масса

3000 кг

  •  1К625Д – токарно-гвинторізний

Найбільший діаметр оброблюваної заготівки, мм:

· над станиной

400

· над суппортом

220

Найбільша довжина оброблюваної заготівки, мм

1000

Діаметр циліндричного отвору в шпінделі

55

Число ступенів частот обертання шпінделя

23

Частота обертання шпінделя

12,5...2000 мин-1

Число ступенів робочих подач:

· подовжніх

42

·  поперечних

42

Робочі подачі, мм/об:

· подовжні

0,70...4,16

· поперечні

0,035...2,08

Найбільше переміщення пінолі задньої бабці, мм

200

Найбільший перетин різця

25

Живлення від електромережі напругою

220/380 В (50Гц)

Потужність електродвигуна головного приводу, кВт

11

Габаритні розміри верстата, мм:

· довжина

2786

· ширина

1221

· висота

1500

Маса токарно-гвинторізного верстата 1К625Д, кг

3124

-   7А523 – горизонтально-протягувальний

Номінальне тягове зусилля, кН

100

Найбільша довжина ходу робочих санчат, мм

1 250

Найбільший зовнішній діаметр оброблюваної деталі, мм

500

Найбільша довжина вживаної протяжки, мм

1 365

Швидкість робочого ходу, м/мін.

1,5 - 12

Рекомендована швидкість зворотного ходу, м/мін.

20

Швидкість підведення протяжки, м/мін

11,2

Швидкість відведення протяжки, м/мін.

18,8

Потужність електродвигуна головного приводу, кВт

11

Сумарна потужність електродвигунів, кВт

11,386

Габаритні розміри, мм

- довжина

6 000

- ширина

1 940

- висота

2 300

Маса, кг

3 600

  •  6Р12 – вертикально-фрезерний

Розміри робочої поверхні столу, мм

320х1250

Найбільший хід столу, мм:

подовжній

800

поперечний

250

Відстань від осі горизонтального шпінделя до робочої поверхні столу, мм

50-450

Межі частот обертання шпінделя, об/мин

31,5-1600

Межі подач столу, мм/мін

подовжніх і поперечна

25-1250

вертикальна

8,3-416,6

Потужність двигуна головного приводу, кВт:

7,5

Габаритні розміри верстата, мм:

2305х1950х2245

Маса, кг

3120

  •  53В30П – зубофрезерний

 Найбільший зовнішній діаметр нарізуваного колеса, мм

320

Найбільший оброблюваний модуль, мм

 6

Найбільший кут нахилу нарізуваних зубів, град

 60

Найбільша ширина нарізуваного вінця (прямозубого) колеса, мм

 220

Діаметр столу, мм

 250

Відстань між осями інструменту і столу, мм

 30…250

Найбільші розміри встановлюваних черв'ячних фрез, мм

    

 діаметр

 160

 

 довжина

 160, 220

Найбільша довжина переміщення черв'ячної фрези уздовж осі, мм

75, 170, 100

Діапазон чисел оборотів черв'ячної фрези, мін-1

 50…500

Діапазон вертикальних подач, мм/об

 0,63…7,3

Діапазон радіальних подач, мм/мін

 1…16

Діапазон тангенціальних подач, мм/об

 0,26…2,3**

Потужність (двохшвидкісного) приводу головного руху, кВт

3,2 / 4,2

Сумарна максимальна потужність верстата, кВт

 8,42

Габаритні розміри (з приставним устаткуванням), мм

 2300х1300х1950

Маса, кг

 5100

  •  2Т125 – вертикально-свердлувальний

Найбільший умовний діаметр свердлення, мм

— сталь

25

— чавун

32

Найбільший діаметр нарізуваного різьблення, мм, в  сталі

20

Конус шпінделя

Морзе 3

Відстань від осі шпінделя до колони (виліт) твірної, мм

260

Найбільше переміщення шпінделя, мм

160

Найбільше переміщення столу, мм

590

Розміри робочої поверхні, мм:

 

— столу

400x500

— плити

500x520

Кількість швидкостей шпінделя

8

Межі частот обертання шпінделя,  об/мин

80...2000

Кількість подач шпінделя

3

Величина подач шпінделя, мм/об

0,1; 0,2; 0,3

Потужність приводу головного руху, кВт

1,5

Габарити верстата (LxBxH), мм, не більш

755x520x2040

  Маса свердлувального верстата з  охолоджуванням, кг, не більш

  475

  •  5М41 – зубошліфувальній

Найбільший зовнішній діаметр деталі, мм

320

Найменьший діаметр кола западин, мм

30

Модуль, мм

Найменьший

1,5

Найбільший

8

Найбільша ширина прямозубого вінця, мм

165

Найбільший кут нахилу зубів, град

45

Найбільша маса встановлюваної заготівки, кг

300

Сумарна потужність встановлених на полуавтоматі двигунів, кВт

15,74

Растояніє між центрами, мм

наїбольше

430

найменьше

280

Діаметр круглого столу, мм

280

Габаритні розміри (разом з окремо розташованими агрегатами і електроустаткуванням), мм

довжина

2850

ширина

2315

висота

2085

Маса, кг

8700

 

  1.  Вибір пристосувань.

При виборі верстатних пристроїв треба керуватися наступними чинниками, верстатний пристрій повинен забезпечити високу якість і точність обробки деталі, скоротити допоміжний час на установку і зняття деталі – тому слід використовувати пристрої з гідро чи пневмо затиском. Верстатний пристій повинен по можливості розширити технічні можливості верстату і у той же час повинен бути простим і зручним в керуванні а також мати по можливості просту конструкцію.

Отже для кожної операції оберемо верстатний пристрій і зведемо до таблиці 9.

Таблиця 17 Вибір верстатних пристроїв для обробки деталі вал-шестерня.

Номер і найменування операції

Обладнання

Верстатний пристрій

010–010 Токарно-гвинторізна

1К625Д – токарно-гвинторізний

Патрон 7102-0059 В

ГОСТ24351-80,

Центр А-1-2-НП

ГОСТ 8742-75

015 Токарно-гвинторізна

1К625Д – токарно-гвинторізний

Патрон повідковий 7108-0024 ГОСТ 2571-71, Хомут 7107-0080 ГОСТ16488-70

Центр А-1-2-НП

ГОСТ 8742-75

025 Круглошліфувальна

3С120В – круглошліфувальний

Патрон повідковий 7108-0022 ГОСТ 2571-71, Хомут 7107-0066 ГОСТ16488-70

Центр А-1-2-НП

ГОСТ 8742-75

030 Токарно-гвинторізна

1К625Д – токарно-гвинторізна

Патрон 7102-0059 В

ГОСТ24351-80,

Центр А-1-2-НП

ГОСТ 8742-75

040 Горизонтально-протягувальна

7А523 – горизонтально-протягувальний

045 Вертикально-фрезерна

6Р12 – вертикально-фрезерний

УДГ–Д–160 ГОСТ 8615-89

050 Зубофрезерна

53В30П – зубофрезерний

Пристрій спеціальний

085 Круглошліфувальна

3С120В – круглошліфувальний

Патрон повідковий 7108-0022 ГОСТ 2571-71, Хомут 7107-0066 ГОСТ16488-70

Центр А-1-2-НП

ГОСТ 8742-75

090 Зубошліфувальна

5А148 – зубошліфувальний

Пристрій спеціальний

095 Токарно-гвинторізна

1К625Д – токарно-гвинторізний

Патрон 7102-0024 В

ГОСТ24351-80,

Центр А-1-2-НП

ГОСТ 8742-75

100 Вертикально-фрезерна

6Р12 – вертикально-фрезерний

УДГ–Д–160 ГОСТ 8615-89

105 Вертикально-свердлувальна

2Т125 – вертикально-свердлувальний

Кондуктор спеціальний

Для базового технологічного процесу перелік верстатних пристроїв такийж самий, але для операції шевінгування виберимо пристрій – пневматичний токарний патрон.

3. Конструкторська частина.

3.1.  

3.2.  Проектування спецінструмента.

При проектуванні дискових шеверов необхідно прагнути до вибору максимальних зовнішніх діаметрів шевера. Це обумовлює збільшення стійкості інструменту  і стабільності процесу шевінгуванні. В процесі експлуатації шевер піддається багатократним переточуванням за профілем зубів і зовнішнім діаметром, унаслідок чого параметри гвинтового зачіплення шевер–колесо міняються; зменшується міжосьова відстань, верстатний кут зачіпляє, кут схрещування осей. Якщо пройняти до уваги, що вказані параметри гвинтового зачіпляє роблять вплив на розміри дискового шевера, то останні повинні бути різними у міру переточування зубів шевера. Це зумовлює одну з особливостей розрахунку дискового шевера – необхідність визначення розмірів шевера при різних ступенях його сточенності. Правильно розрахований шевер повинен при будь-якому ступені сточенності забезпечувати повну обробку активної частини профілю колеса. Це умова – забезпечення повної обробки активної частини профілю колеса – є основним при розрахунку шевера. Друга умова полягає в тому, щоб шевер у жодному випадку не упирався головкою своїх зубів в дно западини зубів або перехідну криву колеса.

Початкові дані шестерні: z1=45; m=4; αд=20˚; dд1=180мм; De1=188мм; h=8.7мм; Sд=6,475мм; d1=170.6мм; A1,2=210мм.

Параметри зв'язаного колеса: z2=60; dд2=240мм; De2=248мм.

Розрахунок.

Визначення додаткових технологічних даних колеса, необхідних для розрахунку шевера.

  1.  Кут зачіпляє по торцю.

αдs= αд=20˚

  1.  Кут підйому гвинтової лінії на основному циліндрі колеса.

cosσ=cos αд×sinβ=0; σ=90˚

  1.  Діаметр основних циліндрів колеса і зв’язаної з ним шестерні.

D01=dд1×cos αдs=180×cos20˚=169.1447мм.

D02= dд2×cos αдs=240×cos20˚=225.5262мм.

  1.  Кут зачіпляє в зубчатій передачі.

αд= αдs=20˚

  1.  Довжина активної лінії зачіпляє зв'язаних коліс в передачі.

  1.  Радіус кривизни в точці початку активної частини профілю колеса.

  1.  Необхідне перекриття обробкою активної частини профілю зуба колеса при шевінгуванні.

  1.  Коефіцієнт перекриття при зачіпляючому колеса з шевером.

Удовлетворяет условие

Ведемо розрахунок шевера.

  1.  Кут схрещування осей шевера і колеса вибирається в межах γ =10–15˚.

Приймаємо γ = 15˚.

  1.  Кут нахилу зубів на ділильному колі.

  1.  Число зубів шевера.

де Dmax – найбільший допустимий діаметр шевера по ГОСТ8570–57. Для m=4, Dmax=240.

Приймаємо zи=56.

  1.  Діаметр ділильного кола шевера.

  1.  Профільний кут торця шевера.

  1.  Діаметр основного циліндра.

  1.  Кут підйому гвинтової лінії на основному циліндрі.

Визначення параметрів нового шевера.

  1.  Початковий кут зачіпляє на основному циліндрі.

де    при  

  1.  Кут нахилу зубів на початковому циліндрі.

  1.   Кут нахилу зубів на початковому циліндрі колеса.

  1.   Кут торця тиску на початковому циліндрі шевера.

  1.    Кут торця тиску профілю на початковому циліндрі колеса.

  1.    Діаметр початкового циліндра шевера.

  1.    Діаметр початкового циліндра колеса.

  1.    Діаметр лінії зачіпляє при шевінгованії.

  1.    Найбільший радіус профілю зуба шевера з урахуванням перекриття обробкою активної частини профілю колеса.

  1.    Діаметр кола виступів шевера.

  1.    Величина радіального зазору шевера і оброблюваного колеса.

задовольняє.

  1.    Крок по нормах на початковому циліндрі шевера і колеса.

  1.    Товщина зуба колеса по нормалі на початковому циліндрі колеса.

  1.    Товщина зуба шевера по нормалі на початковому циліндрі шевера.

  1.    Висота головки зуба шевера.

  1.    Кут тиску торець на зовнішньому діаметрі.

  1.    Кут нахилу зуба на зовнішньому діаметрі.

  1.    Товщина зуба на вершині по нормалі.

Визначення параметрів сточеного шевера.

  1.    Кут зачіпляє по нормалі на початковому циліндрі сточеного шевера.

Подальший хід розрахунку сточеного шевера аналогічен розрахунку нового шевера.

  1.     
  2.    
  3.     
  4.      
  5.     
  6.     
  7.      
  8.      
  9.        
  10.        – задовольняє.
  11.        
  12.      
  13.      
  14.       
  15.       
  16.        
  17.    Діаметр кола ніжок.

  1.    Кут тиску торець на ніжці зуба.

  1.    Товщина торця ніжки зуба.

  1.    Ширина западин зубів по колу ніжок.

 – задовільно.

  1.    Діаметр свердла для свердлення отворів в шевері призначених для виходу гребінки.

мм

  1.    Діаметр кола центрів отворів.

мм

  1.    Кут нахилу осі свердла.

  1.    Повна висота зубів шевера.

Ширина шевера Ви=25мм

Діаметр посадкового отвору приймаємо dотв=50мм.

Розміри канавок на бічних сторонах зубів для утворення ріжучих кромок вибираємо із таблиці 10.

Таблиця 10. Розміри канавок на бічних сторонах зубів шевера.

Модуль

Варіант виконання канавок

t

a

a1

ε

b

1.0

1.25

1.5

1

2,1

2,7

2,7

2,3

2,4

2,4

3

4,5

5

0,8

1.25

1.5

1.75

1

3

3

4,5

5

5,6

0,8

2–2.75

3

3.25–8

2 і 3

1,8

1,2

1,37

0,6

0,8

1,0

Приймаємо вид канавок №3.

4. Наукова частина.

4.1. Загальні відомості

Шевінгування активних поверхонь зубів циліндричних зубчастих коліс проводиться шляхом зняття тонких стружок із зубів колеса при зачеплення їх із зубами інструмента, що мають канавки по висоті зуба. При найпоширеніших видах шевінгування обертання повідомляється найбільш важкому елементу пари шевер-колесо при беззозорному зачепленні з гальмуванням веденого елемента. В останньому випадку можна здійснювати різне по величині знімання металу на різних ділянках зуба.

Обробка проводиться дисковим шевером (мал.1). У процесі шевінгування інструмент і колесо обертаються (рух ω1 й ω2), відтворюючи при цьому зачеплення гвинтової передачі з теоретичним точковим контактом; внаслідок наявності слоя метала, видаляємого ріжучими крайками канавок, на поверхнях зубів шевера на кожному проході (рух уздовж осі колеса υ1) фактична площа контакту має вигляд вузького овалу, більша вісь якого розташовується приблизно уздовж зуба. При спільному обертанні шевера й колеса внаслідок схрещування їхніх осей виникає складова швидкості ковзання профілів, спрямована уздовж утворюючих зубів. Ця складова є рухом різання, при якому гострі крайки канавок зубів шевера зрізують із поверхні зубів колеса тонкі стружки. При цьому утвориться профіль зубів колеса, сполучений із профілем зубів інструмента.            

Шевінгування дозволяє підвищити точність зубчастих коліс по нормах плавності й контакту. Зменшується також радіальне биття зубчастого вінця щодо дійсної осі обертання при зубошевінгувані, однак кінематична погрішність щодо цієї осі істотно не змінюється. Підвищення точності по нормах плавності виражається в зменшенні волністості поверхні зубів, зменшення погрішності кроку зачеплення й евольвентного профілю зубів. Підвищення точності по нормах контакту виражається в збільшення довжини контакту по висоті зубів; збільшення довжини контакту по довжині зубів при шевінгуванні в щільному зачепленні досягається тільки у випадку, коли довжина площі миттєвого контакту шевера з виробом становить не менш 0,4 ширини зубчастого вінця.

       

                                  а)                                                      б)

                    Мал. 1.  Схема шевінгування зубців: а – дисковий шевер;

                                    б) – схема обробки

Шевінгування може бути використане для модифікації зубів виробу по їхній довжині (бочкообразна обробка). Точність, що досягається при шевінгуванні зубів циліндричних зубчастих коліс дисковим шевером, у значній мірі залежить від попереднього зубонарізування й установок колеса  щодо його конструктивних баз на шевинговальном верстаті. Точність і клас чистоти обробки колеса з z<20 значно нижче, ніж коліс із більшим числом зубів.

Шевінгуванням обробляються зубчасті колеса твердістю до 40HRC. Точність обробки й клас чистоти обробленої поверхні в значній мірі залежить від величини міжосьового кута шевера й виробу. Кут схрещування осей шевера й колеса визначається як сума кутів нахилу ліній зуба колеса й шевера при однакових їхніх напрямках й як різниця при різних напрямках. Для обробки сталей приймають оптимальний кут схрещування Σ=10-15˚, а чавуну й пластмаси - до Σ =20˚. При шевінгуванні коліс внутрішнього зачеплення кут схрещування зменшується до Σ =3˚. Зі зростанням кута схрещування осей знімання стружки збільшується, але зменшується зона контакту між зубами шевера й оброблюваного колеса, що знижує напрямну дію шевера й точність обробки. І, навпаки, при зменшенні кута схрещування зона контакту й напрямна дія шевера збільшується, умова різання стають гірше. При нульовому куті схрещування різання практично не відбувається.

4.2.  Методи шевінгування.

Методи шевінгування (паралельне, діагональне, тангенціальне, урізне і їхні різновиди) розрізняються напрямком подачі, конструкцією шевера й часом обробки.

                                                      

                                                         а)                            б)

                                           

                                    в)                                г) 

                        Мал. 2.  Схеми методів шевінгування: а – паралельне;

                              б – діагональне; в – тангенціальне; г – врізне

При паралельному шевінгуванні оброблюване колесо 1 (мал. 1, а) робить зворотно-поступальний рух 3 паралельно свої осі й наприкінці кожного реверсивного руху переміщається вертикально (східчасто) до шевера. Кілька останніх зворотно-поступальних ходів відбуваються без радіальної подачі (калибруючі ходи). Довжина шляху зворотно-поступального руху стола L=b+m, де b - ширина зубчастого вінця колеса; m - модуль. Ширина шевера не залежить від ширини зубчастого вінця; практично цим методом можна обробляти зубчасті колеса будь-якої ширини. Використання шевера недостатньо ефективне, різання виконує лише середній перетин довжини зуба, тому в цій зоні шевер зношується швидше, ніж на краях. Паралельне шевінгування звичайно застосовують при дрібносерійному виробництві, а при ширині зубчастого вінця понад 50 мм - у крупносерійному.

При діагональному шевінгуванні оброблюване колесо 1 робить зворотно-поступальний рух 3 під кутом ε до осі заготівки (мал. 2, б), завдяки чому довжина L менше ширини зубчастого вінця колеса. Ширина b зубчастого вінця більше ширини B шевера; кут γ схрещування осей і кут ε діагоналі перебувають у наступній залежності:

ε = ,

де Ba=(0.75-0.8)B – активна ширина шевера.

Кут діагоналі 35-40˚ створює оптимальні умови різання і якість оброблюваної поверхні. При куті діагоналі понад 60? необхідно застосовувати спеціальний шевер зі змінними зубами. Кут діагоналі менш 25˚ не рекомендується. Крапка схрещування осей у процесі різання переміщається по всій ширині шевера, що забезпечує рівномірне зношування й підвищену стійкість шевера в порівнянні із шевером, застосовуваному при паралельному шевінгуванні. Іншою перевагою діагонального шевінгування в порівнянні з паралельним є скорочення довжини подачі стола, що дозволяє підвищити продуктивність верстата до 50%. Довжина подачі стола

.

Збільшення розрахункового шляху подачі стола на один модуль необхідно для врізання шевера. Тому що ширина шевера залежить від ширини зубчастого вінця колеса, то діагональне шевінгування економічно вигідно застосовувати для коліс із шириною вінця не більше 50 мм. Діагональне шевінгування широко застосовується в серійному й масовому виробництві.

При тангенціальному (дотичному) шевінгуванні поздовжня подача нездійснюється, є лише подача 3 на глибину перпендикулярно осі колеса 1 (мал. 2, в). Ширина шевера 2 більше, ніж ширина зубчастого вінця колеса. Щоб замінити поздовжню подачу при знятті стружки, що ріжуть зубці шевера зміщають щодо торця шевера по гвинтовій лінії. Тангенціальне шевінгування звичайно виконують за один подвійний хід при постійній міжосьовій відстані. Довжина подачі стола L=btgγ.

Тангенціальний метод шевінгування більше продуктивний, чим перераховані раніше; параметр шорсткості поверхні значно вище. Цей метод звичайно застосовують для шевінгування вузьких зубчастих вінців і блокових коліс із закритими вінцями.

При урізному шевінгуванні подача уздовж осі колеса 1 відсутній; шевер 2 переміщається до заготівлі радіально (мал. 1, г). Ширина шевера більше ширини зубчастого вінця колеса. Всю поверхню зуба колеса обробляють одночасно, для чого зуби шевера в поздовжньому напрямку мають увігнутість. Ріжучі зубці розташовані по гвинтовій лінії. Це метод застосовують у масовому виробництві для шевінгування зубчастих коліс із шириною вінця до 40 мм і модулем до 5 мм. Продуктивність в 2-4 рази вище, ніж при діагональному шевінгуванні.

При шевінгуванні із чорновою й чистовою подачами перші кілька ходів стола за допомогою спеціального пристосування, установленого на столі, відбуваються при подачі, в 1,5-2 рази більшої (чорнова подача), чим на наступних ходах (чистова подача). При чорнової подачі частота обертання менше, ніж при чистовій. Вертикальна подача має найбільше значення при першому ході; потім її поступово зменшують. Шевінгування із чорновою й чистовою подачами дозволяє скоротити час обробки на 25% і збільшити період стійкості шевера приблизно на 25%. Цей метод обробки застосовують при паралельному й діагональному шевінгуванні в масовому й одиничному виробництві. Найбільша ефективність досягається після зубофрезерування з більшими подачами (зубофрезерування за два робітників ходу) і при обробці зубчастих коліс із широкими вінцями.

Зубчасті колеса внутрішнього зачеплення шевингують на спеціальних верстатах або на шевинговальных верстатах для коліс із зовнішнім зачепленням, що має пристосування для внутрішнього шевінгування. Колеса із шириною зубчастого вінця понад 20 мм обробляють методом паралельного шевінгування. Цикл роботи верстата аналогічний циклу шевінгування коліс із зовнішнім зачепленням. Кут схрещування осей - близько 3˚. Зуби шевера мають невелику бочкообразність, щоб уникнути інтерференції із зубами оброблюваного колеса. Зубчасті колеса, що мають ширину зубчастого вінця більше 20 мм, або з маточиною, що обмежує зворотно-поступальний рух, обробляють урізним шевінгуванням. Шевер ширше зубчастого вінця колеса. Ріжучі зубці розташовані по гвинтовій лінії. У поздовжньому напрямку зуби шевера мають увігнутість. Бочкообразна форма надається зубам для запобігання концентрації навантаження на їхніх кінцях. Опуклість залежить від умов роботи передачі й звичайно становить 0,0075-0,015 мм на одну сторону на 25 мм довжини зуба. При паралельному й діагональному шевінгуванні з кутом діагоналі до 60˚ бочкообразна форма зуба виконується на шевинговальном верстаті шляхом кочення стола під час його зворотно-поступального руху. Кочення стола викликає більше глибоке врізанні зубів шевера на кінцях зубів колеса, чим у середині вінця, поступово зменшуючи товщину зуба від середини до торців. При діагональному з кутом діагоналі 60-90˚, тангенціальному й урізному шевінгуванні бочкообразна форма зуба виконується шевером, у якого зуби в поздовжньому напрямку мають увігнутість.

При шевінгуванні рекомендуються наступні припуски по товщині зуба відносно модуля колеса:

Модуль, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

Припуск, мм

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,11

0,12

Надмірний припуск на шевінгування знижує точність, стійкість інструмента й збільшує час шевінгування. Коли зубофрезерування роблять на підвищених подачах, наприклад, методом за два робітників ходу, припуск трохи збільшують. Шевінгування зі зменшеним припуском можливо при високій точності обробки зубчастих коліс до шевінгування й більше строгому контролі якості. Число ходів стола залежить від необхідної якості обробки й визначається як частка від розподілу значення припуску в радіальному напрямку на радіальну подачі. Додатково здійснюють два-чотири колебрующих ходу без радіальної подачі. Практично сумарне число ходів стола шість-десять. При більшому числі ходів стійкість шевера зменшується. Припуск у радіальному напрямку при вимірі в щільному зачепленні з вимірювальним колесом

,

де ∆h – припуск по товщині зуба; α- кут профілю зуба.

Окружну швидкість різання шевера вибирають залежно від оброблюваного матеріалу, його твердості, необхідного параметра шорсткості поверхні зубів і розмірів колеса. Найбільша стійкість шевера зі швидкорізальної сталі досягається при швидкості різання υпро = 120м/хв. Частота обертання шевера (об/хв)

,

Частота обертання оброблюваного колеса (об/хв)

          ,

де zш й z – відповідно число зубів шевера й оброблюваного колеса.

Поздовжня подача sпр = 0,05-0,5 мм/об. Гарні результати досягаються при sпр = 0,25 мм/об. Хвилинна подача стола (мм/хв)

.

Зі збільшенням поздовжньої подачі параметр шорсткості поверхні підвищується й точність зубів знижується.

При паралельному й діагональному шевінгуванні радіальна подача sр = 0,02-0,06 мм на хід стола. Для чистової обробки застосовують менші подачі, а для чорновий - більші. Шевінгування роблять із зустрічною й попутною подачами. При обробці матеріалу з гарною оброблюваністю доцільно застосовувати зустрічне шевінгування, що здійснюється в напрямок від обробленої поверхні до неопрацьованого.

Зуби коліс перед шевінгуванням варто обробляти модифікованими черв'ячними фрезами або долбяком . Стовщення – вусики на головці зуба інструмента служать для підрізування профілю в ніжці зуба оброблюваного колеса, для того щоб вершина зуба шевера вільно поверталася в западині зуба. У ніжці зуба інструмента роблять фланкировану ділянку для зняття невеликих фасок (0,3-0,6) на головці зуба колеса. Це перешкоджає утворенню заусенців у процесі шевінгування й забойн на вершині зуба при транспортування. Щоб не скорочувати тривалість зачеплення сполучених коліс і колеса із шевером, фаски на вершині зубів циліндричних зубчастих коліс робити не слід. При шевінгуванні добре усуваються погрішності профілю (эвольвенты) зуба й у меншому ступені – погрішності в напрямку зуба, особливо в колесах із широким зубчастим вінцем, а також радіальне биття на колесах-дисках, які обробляють від отвору. Щоб установити деталь при зубонарізуванні й шевінгуванні з мінімальним зазором, важливо обробити з високою точністю отвір і посадкові місця оправок або застосувати розтискні оправки для беззазорного центрування. Радіальне биття викликає накопичену погрішність кроків і тому повинне бути мінімальної. У коліс-валів, оброблюваних у центрах, радіальне биття менше. На точність шевінгування впливає точність верстата й оснащення. Биття зовнішнього діаметра інструментального шпинделя не повинне перевищувати 0,005-0,01 мм, його опорного торця - 0,01-0,05 мм, торця шевера в зборі - 0,01-0,015 мм, центрів задньої й передньої бабок - 0,005-0,01 мм. У табл.11 наведені середні припустимі відхилення зубчастих коліс, які можуть бути збільшені або зменшені залежно від вимог, пропонованих до зубчастих передач.

Таблиця 11. Точність (мм) зубчатих коліс при зубофрезерувані та шевінгуванні.

Перевіряємий

параметр

Зубофрезерування перед

шевінгуванням

Шевінгування

Коливання вимірювальної міжосьової відстані:

      за оберт колеса

      на одному зубі

Різниця окружних кроків

Погрішність напрямку зуба на довжині 25 мм

Погрішність профілю зуба

Радіальне биття

0,04-0,08

0,01-0,04

0,02-0,04

0,02-0,04

0,02-0,04

0,04-0,08

0,015-0,04

0,005-0,02

0,005-0,025

0,01-0,02

0,007-0,015

0,03-0,05

4.3.  Інструмент.

При використанні нормалізованих шеверів рекомендується виконувати наступні умови: а) числа зубів шевера z0 і колеса z не повинні мати загальних множників; ця рекомендація може не дотримуватися для коліс грубіше 7-й ступеня точності по нормах плавності; б) при обробці коліс із числом зубів z < 20, особливо з позитивним зсувом вихідного контуру, варто застосовувати нормалізовані шевера з найбільшим числом зубів; в) міжосьовий кут шевера й колеса Σ вибирається відповідно до наведеного вище рекомендаціями, оптимальне значення міжосьового кута може бути підібрано досвідченим шляхом; г) обраний для застосування нормалізований шевер повинен забезпечувати виконання умови ρp, де ρ й ρp – відповідно нижня крапка активного профілю зуба колеса в передачі й у верстатному зачепленні із шевером при мінімальній міжосьовій відстані в обробці α.

Частина вимог до верстатного зачеплення шевера з колесом  виконується вибором відповідних параметрів фрези під шевер. Перевірочний розрахунок застосовності нормалізованого шевера виробляється по табл.12.

Мал. 3.  Схема перевірки придатності

шевера по умові ρp

Умови 12 й 18 табл.12 визначають, у першому наближенні, оптимальні умови обробки по точності й шорсткості поверхні. При серійному виробництві коліс із використанням нормалізованих шеверів, групових черв'ячних фрез і при підвищених припусках на шевінгування ці умови часто не можуть бути виконані.

Таблиця 12. Перевірочний розрахунок зачеплення нормалізованих шеверів

№ п/п           

 Параметр, що розраховує

Розрахункова формула

1

Вихідні параметри колеса

m, z, β, db, χ, dα, df  по кресленню й даним розрахунку передачі (за ДСТ 16532-70)

2

Радіус кривизни активного профілю зуба в нижній крапці

ρp по кресленню або розрахунку(за ДСТ 16532-70)

3

Радіус кривизни профілю зуба в граничній крапці (по зубонарізуванні)

ρl (розрахунок за ДСТ 16532-70)

4

Вихідні параметри шевера

z0, db0, β0, x0, da0

5

Основний кут нахилу лінії зуба колеса

Sinβb=sinβcosα

6

Кут профілю:

шевера

колеса

7

Допоміжний параметр

M=

8

Кут верстатного зачеплення

9

Початковий діаметр шевера

10

Початковий кут нахилу лінії зуба шевера

11

Основний кут нахилу лінії зуба шевера

12

Кут верстатного зачеплення

бажано

13

Початковий кут нахилу лінії зуба колеса

14

Початковий діаметр колеса

15

Радіальний зазор у поверхні западин зубів колеса

Більше значення – для менших модулів і для випадку бочкообразного шевінгування

16

Радіус кривизни нижньої крапки активного профілю колеса у верстатному зачепленні із шевером

або

17

Правильність профілювання перехідних кривих зубів колеса при шевінгуванні

18

Коефіцієнт перекриття у верстатному зачепленні

бажано

При використанні шевера з найбільшим числом зубів і незадоволенні умови ρp допускається перешліфування шевера однаково по обох профілях зубів зі збереженням глибини канавок не менш 0,5 мм. При неможливості використання нормалізованих шеверів за умовою ρp   застосовуються спеціальні шевери, що задовольняють цій умові.

У крупносерійному виробництві, де кожен шевер застосовується для обробці одного типорозміру колеса, параметри шевера й режим обробки підбирають більш ретельно, ніж це зазначено вище, дослідним шляхом. Застосовують індивідуальний шевер з коректуванням його профілю, виробленої при переточуванні інструмента (звичайно коректується профіль зубів шевера для меншого колеса передачі). Коректування профілю виробляється для компенсації систематичних погрішностей шевінгування, наступних технологічних операцій (наприклад, деформації при термічній обробці) і пружних деформацій зубів зубчастого колеса під навантаженням у передачі.

Коректування профілю зубів шевер для компенсації систематичних погрішностей шевінгування (головним чином, для усунення характерних погрішностей профілю малозубих коліс) іноді заміняються збільшенням перекриття у верстатному зачепленні з одночасному усуненням несприятливих фаз зачеплення. Така компенсація звичайно досягається при зменшених припусках на шевінгування й використанні черв'ячних фрез без протуберанців (вусиків).

Шевери переточують шліфуванням їхніх зубів на інструментальних зубошліфувальних  верстатах 5891, 5892, 5А893, на верстатах типу Maar і на верстатах фірми Хурт SRS-400. При переточуванні також шліфують поверхня вершин зубів шевера. Число можливих переточувань шевера при правильній його експлуатації 5-10.

4.4.  Нарізування зубів під шевінгування.

Найбільш раціональне нарізування зубів шевінгуємих коліс черв'ячними фрезами. Шевінгування дозволяє декілька понизити вимоги до точності черв'ячних фрез, проте найбільш ефективна заміна чистового зубофрезерування шевінгованям при використовуванні зубофрезерних верстатів високої жорсткості, забезпечуючих точність і стабільність обробки коліс, особливо по нормах контакту і мінімальної різниці биття і перекосу вінця колеса на операціях зубофрезерування і шевінговання.

При використовуванні стандартних і нормалізованих шеверів черв'ячні фрези повинні забезпечити радіальний зазор між головками зубів шевера і дном западин зубів колеса, а параметри протуберанця на головці зуба фрези повинні забезпечити модифікацію ніжки зуба колеса для свободго виходу головки зуба шевера і обробки шевінгованям всього активного профілю зуба. Крім того, фреза для малозубих коліс (z < 20) повинна забезпечити зменшення пріпуська на головках зубів (мати модифікуючу ділянку у ніжки зуба).

У серійному виробництві всі колеса одного модуля нарізують двома-трьома різновидами фрез (групові фрези), відмінними параметрами виробляючого початкового контуру. Для визначення параметрів виробляючого початкового контуру виробляються наступні розрахунки.

                

                                  Мал. 4.  Схема розмірів ісходного контуру:

                      

Визначається ділильна висота шевінговання hа0hу і ділильна

висота активного профілю hH для кожного колеса (мал.4 і 5) по формулах

;

.

На підставі результатів розрахунку коліс одного модуля, вони діляться на групи по умові

(ha0hy)min hHmin

допускається

hHmax–(ha0hy)min ≤ 0.05m

Застосування виробляючого контуру з повним округленням головки зуба ρ ≈ 0.5m сприяє підвищенню стійкості фрези, а для многозубих коліс також і навантаженій здатності. Застосування двозахідних черв'ячних фрез сприяє підвищенню продуктивності обробки (окрім малозубих коліс). Підвищення стійкості черв'ячних фрез і якості обробленої поверхні сприяє використовування

                              

                             Мал. 5.  Ісходний виробляючий контур фрези під шевер

фрез з переднім кутом в 5 – 8˚, а також з кутом профілю α = 15˚, проте в останньому випадком зменшується діапазон використовування групових фрез.

Слід враховувати, що зменшення пріпуська на шевінгованіє шляхом підвищення точності попередньої зубообработки приводити до підвищення точності шевінгованія, а завищення пріпуська, особливо при обробці малозубих і мелкомобудбних коліс, може привести до зниження точності шевінгованія і, зокрема, до характерних погрішностей евольвентного профілю колеса.

  1.  Економічна частина.

6.1. Розрахунок розміру партії деталей.

На ділянці обробляється деталь типу вал-шестерня. Матеріал заготовки  38Х2МЮА. Вага заготовки 34кг, чиста вага деталі 12кг. Виходячи з даних таблиці 10, обравши серійне виробництво з вагою деталі понад 10кг обираємо обсяг річної програми випуску N=10000шт.

Таблиця 10. Вибір типу виробництва за масою деталі.

Маса деталі, кг

Обсяг річної програми випуску, шт.

Одиничне

Дрібносерійне

Серійне

Великосерійне

Масове

10,0

5,0…10,0

2,5…5,0

1,0…2,5

1,0

10

10

10

10

10

10…200

10…300

10…500

10…1000

10…2000

200…10000

300…25000

500…35000

1000…50000

2500…100000

10000…25000

25000…50000

35000…75000

50000…100000

75000…200000

25000

50000

75000

100000

200000

Об'єктом календарно-оперативного планування на ділянці є партія деталей, під розміром якої розуміється кількість однакових деталей, оброблюваних на кожній операції з однократною витратою підготовчо-заключного часу. Мінімальний розмір партії визначається по формулі:

 

де ТП.З.підготовчо-заключний час;

   ТШТ.штучний час на операцію;

   Кс – коефіцієнт серійності.

Для серійного виробництва Кс=20...40. 

Але для даної роботи не можливо  визначити розмір партії, тому умовно приймаємо розмір партії n=100шт                     

Мінімальний розмір партії коректуємо виробничій програмі (N) так, щоб було ціле число запусків.

N=10000шт.

Приймаємо n=100шт.

Кількість запусків складе:

6.2. Розрахунок штучно-калькуляційного часу.

Штучно-калькуляційний час розраховується на основі пронормованого технологічного  процесу по формулі:

   

де ТШТ.К. –час, штучно-калькуляційний хв;

   ТП.З. підготовчо-заключний час, хв;

Таблиця 11. Розрахунок  штучно-калькуляційного  часу для пронормованих операції технологічного процесу.

Базовий технологічний процес

070 Зубошевінгувальна

085 Луження

090 Азотування

Альтернативний технологічний процес 001

065 Омедніння

070 Цементація

075 Розміднення

090 Зубошліфування

Альтернативний технологічний процес 003

070 Зубошліфування

085 Луження

090 Азотування

Визначаємо трудомісткість для річної програми для операції зубошевінгування за формулою:

Тзубошевінг. = Тшт.к. * N = 4,68*10000=46800 н/г

Визначаємо трудомісткість для річної програми операції луження за формулою:

Тлуження. = Тшт.к. * N = 0,8385*10000=8385 н/г

Визначаємо трудомісткість для річної програми операції азотування за формулою:

Тазотування. = Тшт.к. * N

Так як за одну садку азотувати можна декілька деталей тоді N = Nобще/n, де n – кількість деталей в одній садці, n=25.

н/г

Визначаємо трудомісткість для річної програми операції омедніння за формулою:

Томедніння. = Тшт.к. * N = 0,163*10000=1630 н/г

Визначаємо трудомісткість для річної програми операції цементація за формулою:

Тцементація. = Тшт.к. * N

Так як за одну садку азотувати можна декілька деталей тоді N = Nобще/n, де n – кількість деталей в одній садці, n=25.

н/г

Визначаємо трудомісткість для річної програми операції роз міднення за формулою:

Трозміднення. = Тшт.к. * N = 0,0423*10000=423 н/г

Визначаємо трудомісткість для річної програми операції зубошліфування за формулою:

Тзубошліфування. = Тшт.к. * N = 8,18*10000=81800 н/г

6.3 Визначаємо кількість необхідного устаткування і його завантаження для базових і альтернативних операції.

Розрахунок необхідної кількості верстатів по видах обробки ведеться по формулі:

 

де FЭФефективний фонд роботи устаткування;

    СРрозрахункова кількість верстатів;

Т – річний обсяг трудомісткості для даної операції;

КВкоефіцієнт виконання норм, КВ=1,1.

FЭФ=ДхSxq(1-0,0β),

де Д – кількість робочих днів у році. Приймаємо Д=251 днів.

q – тривалість зміни. q=8 годин.

S – змінність.

β – відсоток втрати робочого часу. β=3...8%. Приймаємо β= 5 %

Розрахуємо ефективний фонд роботи устаткування (при двухзмінній роботі) для обробки деталі вал-шестерня:

Розрахуємо ефективний фонд роботи устаткування (при однозмінній роботі) для обробки деталі вал-шестерня:

Робимо розрахунок на верстат 5714.

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

Якщо верстат завантажений менше ніж на 0,84%, його необхідно довантажити роботою по кооперації.

Довантаження визначається по наступній формулі:

 

де Тобщзагальна трудомісткість,

Тдог= Тобщ-Т

Робимо розрахунок на операцію луження:

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

Робимо розрахунок на операцію азотування:

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

Робимо розрахунок на операцію омедніння:

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

 Розраховуємо довантаження :

н/г

н/г

Робимо розрахунок на операцію цементація:

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

Робимо розрахунок на операцію розміднення:

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

 Розраховуємо довантаження :

н/г

н/г

Робимо розрахунок на верстат 5А148.

  

Визначаємо коефіцієнт завантаження

 

де СРрозрахункова кількість верстатів;

СПприйнята кількість верстатів.

%

3.4 Розрахунок чисельності робітників.

Число основних виробничих робітників визначається по формулі:

 

де, Тобщ.загальний річний обсяг робіт, н/г;

Fэф.ефективний фонд часу робітника в рік, чол/година;

Кн – коефіцієнт виконання норм;

Кб. обкоефіцієнт багатоверстатного обслуговування.

Ефективний фонд часу робітника визначається по формулі:

Fэф.=Д×q×(1-0,α),  

де, Д – кількість робочих днів у році;

q – тривалість робочої зміни;

α – плановий відсоток втрати робочого часу, α=8...15%.

Приймаємо α=10%;

Д=251 днів;    

q – 8 годин.

Fэф=251×8×(1-0.1)=1807чол/год

Розраховуємо кількість зубошліфовників:

Розраховуємо кількість зубошевінгувальників:

Розраховуємо кількість термістів для цементації:

Розраховуємо кількість термістів для азотування:

Розраховуємо кількість гальваників для луження::

Розраховуємо кількість гальваників для омедніння:

Таблиця 12 – Розрахунок чисельності основних робітників

Професія

Розряд

Трудомісткість Тобщ,  н-ч

Км. о.

Кв.

Fэф,

чол/годин

Кількість робітників

Чр

Чпр

Зубошліфувальник

4

81800

3

1

1807

15,1

16

Зубошевінгувальник

4

46800

1

1

1807

23,5

24

Термістів для цементації

3

2044

1

1,1

1807

1,02

2

Термістів для азотування

3

18080

1

1,1

1807

9,1

10

Гальваник для луження

3

8385

1

1,1

1807

4,2

5

Гальваник для омедніння

3

1630

1

1,1

1

0,82

1

6.5  Розрахунок вартості матеріалів на деталь шпонка робоча.

Розрахунок вартості основних матеріалів виробляється у відповідності зі специфікацією технологічної частини проекту, за даними який визначається вид, марка заготівлі, вага відходів. Ціни на основні матеріали й відходи визначаються за заводським даними.

Вартість основних матеріалів визначається по формулі:

Цд = Цз×Qз×Кт – Цотх×qотх,  

де: Цз - ціна I кг матеріалів, грн.;

Qз - маса заготовки, кг; 

Кт - коефіцієнт, що враховує транспортно-заготівельні витрати.

Приймаємо Кт= 1,2.

qотх - оптова ціна 1 кг стружки; приймаю  10%  від Цз

Цотх - маса реалізованих відходів.

Матеріал: сталь 18Х2Н4МА ГОСТ4543-71

Заготовка: поковка

Цд=19,47×34×1,2-0,92×22=774,136 грн

Матеріал: сталь 38Х2МЮА ГОСТ4543-71

Заготовка: поковка

Цд=9,405×34×1,2-0,92×22=363,484 грн

6.6 Техніко-економічне обґрунтування обраного варіанта технологічного процесу.

Для розрахунку економічної ефективності розробленого технологічного процесу необхідно зіставити його з існуючим технологічним процесом на заводі й зрівняти їхню собівартості, визначити економічний ефект 

Величина річного економічного ефекту визначається по формулі:

Ер = (Сб - Сальтерн) - Ен ×(Кальтерн - Кб),  

де:. Ер - річна економія, грн.;

Сб- собівартість базового варіанта;

Спр - собівартість проектованого варіанта;

Ен - нормативний коефіцієнт економічної ефективності капітальних вкладень, Ен=0,15.

Кальтерн

                       капітальні вкладення проектованого й базового варіантів.

Кб

   Розрахунок капітальних вкладень по порівнюваних варіантах визначається по формулі:

Кбал + Кс,

де: Кбал - балансова вартість замінних верстатів;

Ксосн,

де: Коси - витрати на оснащення.

Данні по розрахунку капітальних вкладень для базового і альтернативного варіантів зводимо до таблиці 13

Таблиця 13. Розрахунок суми капітальних вкладень для базового технологічного процесу.

Види витрат

Капіталовкладення, грн

Розрахунок

Сума на 1 верстат, грн

Загальна сума грн

Балансова вартість верстата 5714

Кб5714*12

95000

1140000

Витрати на технологічне оснащення

Косн=0,11*Кб

125400

Разом

1265400

Таблиця 14. Розрахунок суми капітальних вкладень для альтернативного технологічного процесу.

Види витрат

Капіталовкладення, грн

Розрахунок

Сума на 1 верстат, грн

Загальна сума грн

Балансова вартість верстата 5А148

Кб5714*20

118500

2370000

Витрати на технологічне оснащення

Косн=0,11*Кб

260700

Разом

2630700

Таблиця 15. Технологічна собівартість альтернативного і базового варіантів по обробці деталі

Найменування статей витрат

Обозначение

Розрахункова формула

Сума, грн

Альтернативна 001 Сальтер

Альтернативна 003 Сальтер

Базова Сб

1. Основна і додаткова зарплата основних робітників

Зр

Зр=Сч * Тшт.до * S * n * N, де Сч - годинна тарифна ставка, грн;

Тшт.к.— штучно-калькуляционное час; S - коефіцієнт дополнит. зарплати на соц. потреби S=1,2; N - річна програма.

Зр001=(8.9*8.18*1.2*16*10000)+(9.7*0.163*1*1.2*1000)+(3.5*5.11*2*1.2*400)=13997050 грн

Зр003=(8,9*8,18*1,2*16*10000)+(11,43*0,8385*5*1,2*1000)+(0,4*45,2*10*1,2*400)=14122272 грн

Зрб=(16,04*4,68*24*1,2*10000)+(11,43*0,8385*5*1,2*1000)+(0,4*45,2*10*1,2*400)=21619353 грн

13997050

14122272

21619353

2. Амортизаційні відрахцвання

Ао

       

де Сн- первонач. вартість устаткування, грн;

Na- норма .амортизації в %, Nа=24%;

Тшт.к.- штучно-калькуляционное час, н/ч;

Fq- дійсний фонд часу, година;

Кз - коефіцієнт завантаження встаткування;

Квн - коефіцієнт виконання норм

568426

568426

273449

3. Витрати на ремонт устаткування

Ро

де Ерел- витрати на відхід і ремонт устаткування на одиницю ремонт. складності;

Ке - кількість одиниць ремонтної складності;

Fq - дійсний фонд часу;

Кз - коефіцієнт завантаження встаткування

33784

33784

20266

4. Витрати на електроенергію

Ре

W- потужність устаткування;

ŋт - коефіцієнт машинного

часу; ŋт = 0,8

Цэ - ціна 1 квт/ч електроенергії 1,67грн;

ŋкид=0,6...0,8

ŋп - коефіцієнт втрат електроенергії в мережі, ŋп=0,94...0,98

2239769

2239769

1033938

5. Витрати на допоміжні матеріали

Здп

Здп=Спр х Рзвс,

де Спр – прийнята кількість верстатів;

Рзвс – річні витрати на допоміжні матеріали

Здп.ал=20×950=19000 грн

Здп.б.=12×950=11400 грн

19000

19000

11400

6. Витрати на інструмент,пристосування, оснащення

Зп

Зп=Спр х Рз инстр,

де Спр – прийнята кількість верстатів,

Рз инстр – річні витрати на інструмент, оснащення.

Зп.ал=20×1300=26000 грн

Зп.б.=12×1300=15600 грн

26000

26000

15600

7. Витрати на утримання виробничої площі

Зпл

Зпл=Sпл×Рз пл× Сп,

де Sпл – площа, займана одним верстатом;

Рз пл – середньорічні витрати на утримання 1м2 виробничої площі;

Сп – кількість верстатів.

Зпл.ал.=7,58 ×450×20=68220 грн

Зпл.б.=4,6×450×12=24840 грн

68220

68220

24840

Разом

16952249

17077471

22998846

Умовна річна економія для альтернативного тех.. процесу 001 складе:

Ер=(22998846-16952249)-0,15×(2630700-1265400)=6046597-0,15×1365300=5841802грн.

Умовна річна економія для альтернативного тех.. процесу 003 складе:

Ер=(22998846-17077471)-0,15×(2630700-1265400)=5928375 -0,15×1365300=5723580грн.

Згідно з даними таблиці 18, а також прорахованою річною економією доцільно використовувати один із альтернативних процесів виготовлення вал-шестерні.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84879. Aging and Blind Tracks 30 KB
  Once your dog can complete a three-turn track 200 yards in length (50 yards for each of four legs), then use only the single track at each training session. As tracks have been getting longer, they have naturally been aging for a few minutes.
84880. Additional Motivation 29 KB
  These include food, double-laid tracks, interspersing short, easy tracks and walks in the field. I discovered the latter technique a few years ago, and have found it to be the most productive method...
84881. Before You Finish TD. Tracking Philosophy 50 KB
  Your goal might be to work on multiple articles for one session. It might be to work crosstracks in another. Often, your goal might just be to create an easy workout for the dog for motivation after a tough previous workout. A goal might be to lay off a week or two.
84882. Teaching turns or Overshooting corners 36.5 KB
  I lay my dogs a normal track but about 6-10 feet before I make a corner I shorten my step to make at clear to the dog something has changed. the corner I lay very well after after the corner I place a tidbit, most of my dogs when they came to a strong change like this they slowed checked it out more...
84884. Tracking Dog Training Into the Wind 33 KB
  Bring the dog into the sent pad with the wind to it’s back until he figures out that the damaged ground contains the food. After a couple weeks start bringing the dog to the sent pad at different angles according to the wind.
84885. Tracking to fast 31.5 KB
  I was on the road to correcting this problem working with YYY. Like I mentioned, suggestions such as more food, incredibly tasty food, pinch, double lines, butt strap, more intricate corners, tiny articles, etc., etc. came from some very accomplished trainers.
84886. Article Indication by Dennis Helms 296 KB
  The proper way for a dog to indicate an article when found is for the dog to lie down in a straight line with the track. The article should be between the dog’s front feet and he should touch it with his chin.
84887. Article Indication 31.5 KB
  First you will need some articles. Start with articles around 3 inches square, pieces of leather, wood, and carpet samples work very well. Use different materials and train on different surfaces including grass and dirt.