Описание условий эксплуатации детали

Звездочки изготовляют из конструкционных сталей и сплавов, чугуна, металлокерамики, бронзы и пластмасс.

Высоконагруженные колеса требуют применения высококомбинированных хромоникелевых сталей, подвергаемых химикотермической обработке. Из чугуна и металлокерамики изготовляют зубчатые колеса, работающие при малых окружных скоростях и передающие небольшие усилия.

Способы получения заготовок. Заготовки звездочек бывают цельные, наплавленные, сварные, паяные, склеенные и сборные как без предварительно отформованных зубьев, так и с ними. Заготовки получают из твердого, жидкого или порошкообразного исходного материала. Способы получения зависят от материала, конструктивных особенностей колес, размеров и объема партии выпуска.

Стальные звездочки обычно изготовляют из поковок и нормального катаного прутка. Звездочки диаметром до 65 мм в большинстве случаев экономичнее изготовлять из прутка. В массовом, крупносерийном и серийном производствах звездочки с наружным диаметром более 65 мм изготовляют из заготовок, получаемых штамповкой в подкладных или закрытых штампах на паровоздушных молотах, кривошипных ковочно-штамповочных прессах, прессах двойного действия, сферодвижных прессах, горизонтально-ковочных машинах.

Заготовки для изготовления поковок отрезают от прутка ножницами или дисковой пилой, диаметр прутка - до 80 мм с нагревом З00...500°С. Заготовки для единичного и мелкосерийного производства изготовляют, как правило, из прутка и свободной ковкой.

При серийном производстве звездочек сложной конфигурации, а также при крупносерийном производстве одновенцовых колес одной ступицей, заготовки получают на молотах в подкладных штампах. Припуск на последующую механическую обработку составляет не менее З...4 мм на сторону. В крупносерийном и массовом производствах такие же заготовки изготовляют на кривошипном ковочном прессе и штамповочном молоте в закрытых штампах, что обеспечивает большую точность и более высокое качество поверхностей.

Центральное отверстие диаметром до 25 мм в большинстве случаев не прошивается, а при диаметре более 25 мм - прошивается.

Процесс получения поковок на кривошипных штамповочных прессах с усилием 1000... 1500 т является более прогрессивным, чем штамповка на молотах, так как обеспечивает повышение производительности в 1,5-2 раза, уменьшение штамповочных уклонов с 7...9° до 2...4°; снижение расхода металла составляет 10...12 % за счет уменьшения припусков на 30...40 %.

Весьма производительным процессом получения заготовок с допуском на диаметр (0,5...1,0) мм является горячая высадка на многопозиционных автоматах.

При штамповке на кривошипных прессах, горизонтально-ковочных машинах, прессах двойного действия, прессах для холодного и полугорячего выдавливания можно получать заготовки с зубьями с припуском на сторону, равным 0,1...0,3 модуля.

Коэффициент использования металла при изготовлении цилиндрических колес из штучных штампованных заготовок составляет 0,4-0,95.

Заготовки крупных звездочек и звездочек средних размеров сложной конфигурации из стали, а также колес из цветных металлов и чугунов целесообразно получать из жидкого материала методом центробежного литья, при котором достигается хорошее заполнение формы.

Механическая обработка заготовок до нарезания зубьев проводится по аналогии с обработкой соответствующих деталей машиностроения. Круглые звездочки, имеющие замкнутую делительную поверхность, обрабатываются как обычные тела вращения; некруглые или секторные - как кулачки и фасонные поверхности. Такой же подход к операциям сварки, пайки, склеивания и сборки.

Требуемая точность обработки базовых поверхностей под нарезание зубьев зависит от типа применяемых установочно-зажимных приспособлений, габаритных размеров звездочки и ее точности, а также точности и жесткости применяемого в последующем зубообрабатывающего оборудования.

Точность изготовления поверхностей, ограничивающих вершины зубьев, а также линейных размеров заготовок, определяется функциональным и технологическим назначением поверхностей.

Формообразование заготовки и ее дальнейшая обработка приводят к ухудшению физических свойств материала. Для того чтобы обеспечить и сохранить требуемое качество готового изделия, необходимо провести ее термическую обработку и покрытие необходимым защитным слоем.

Термическая обработка — совокупность технологических операций, связанных с нагревом, выдержкой и охлаждением. Основная задача нагрева стали — перевод структуры в аустенитное состояние и получение возможно более мелкого зерна. В нашем случае необходимо провести закалку с последующим средним отпуском.

Закалка с мартенситным превращением высокотемпературной фазы. С целью упрочнения закалке на мартенсит подвергают титановые сплавы, но особенно широко ее применяют в производстве стальных деталей. В зависимости от нагреваемого объема закалку разделяют на объемную и поверхностную, а в зависимости от метода охлаждения, принятого при закалке, различают закалку непрерывную, прерывистую, ступенчатую, изотермическую и закалку с самоотпуском. Температура нагрева под закалку большинства конструкционных и инструментальных легированных сталей находится в пределах 800-880°С (для каждой марки стали свой узкий интервал закалочных температур).

Сразу после закалки стали применяется отпуск, в результате которого сталь получает требуемые свойства. Кроме того, отпуск полностью или частично устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Отпуску подвергают закаленную на мартенсит сталь для перевода неравновесной структуры в более равновесную, обеспечивающую заданный комплекс свойств. В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск. Закалка с высоким отпуском называется улучшением.

Средний отпуск (350...500°С) применяют главным образом для пружин, рессор и штампов. Структура стали (0,45..,0,8% С) после среднего отпуска — троостит отпуска или троостомартенсит с твердостью 45...55 НRС. Температуру отпуска следует выбирать таким образом, чтобы не вызывать необратимой отпускной хрупкости (отпускной хрупкости I рода). Продолжительность среднего отпуска обычно составляет 1...2 ч для деталей небольшого сечения и 2...8 ч для массивных деталей.

В качестве защитного покрытия выбрано химическое пассивирование. Пассивирование заключается в создании адгезионной пленки на поверхности металла путем обработки ее раствором солей. Покрытие рекомендуется как защитное для сталей, меди и сплавов.

При разработке технологического маршрута изготовления звездочек в зависимости:

— от габаритов звездочки и объемов в производстве определяют тип исходной заготовки (пруток, поковка, отливка и т.п.);

— от формы звездочки и венца устанавливают возможные методы его обработки;

— от заданной точности звездочки, его материала и характера химикотермической обработки определяют состав операций обработки зубьев и отделки звездочки после термической обработки;

— от требований чертежа устанавливается характер и содержание отдельных операций.

Маршрут обработки звездочек выбирают, исходя из возможности обеспечения заданной точности и производительности, с минимальным количеством операций. При этом учитывается, что для звездочек с твердостью зубьев до 40 НRС при зубоотделочной операции могут применяться лезвийные инструменты, изготовленные из быстрорежущих сталей, для более высокой твердости применимы твердосплавные и абразивные инструменты.

На поверхностях, которые не должны быть подвергнуты цементации и которые не могут быть защищены предохраняющими покрытиями, оставляют специальные защитные припуски, удаляемые между цементацией и закалкой. Соединительные поверхности, в том числе шлицевые (особенно с эвольвентным и остроугольным профилем), точные резьбы, отверстия и шпоночные пазы обрабатывают окончательно после термической обработки.

При изготовлении сборных (составных) и сварных колес предпочтительна обработка зубьев после сборки венцового колеса на ступице или сборки сварного колеса с валом.

При изготовлении колес высокой точности с последующей зубоотделочной обработкой после черновых операций желательно проводить промежуточную термообработку для снятия внутренних напряжений.

При азотировании поверхностей зубьев осуществляется термическая стабилизация заготовки после чернового нарезания.

При обработке звездочек могут применяться все способы повышения производительности технологических систем. Целесообразность применения того или иного способа оценивается на основе расчетов технико-экономической эффективности.

Наиболее просто решается задача путем интенсификации режимов резания и увеличения числа одновременно обрабатываемых деталей. Первое связано с изменением материала режущего инструмента, второе – с применением многоместных приспособлений. Остальные мероприятия требуют, как правило, изменения состава оборудования или алгоритма его работы. Оптимальное решение задачи требует выбора наиболее рационального уровня концентрации технологического воздействия.

Переход от точечного формообразования зубьев к линейному может повышать производительность труда в 2-10 раз, а от линейного к поверхностному – еще во столько же раз.

Использование непрерывных процессов изготовления звездочек, предусматривающих транспортное перемещение заготовок в процессе обработки или контроля, может обеспечить производительность, лимитируемую длительностью времени установки-снятия колеса.

В серийном производстве зубообрабатывающие операции выполняются, как правило, на полуавтоматическом оборудовании. В массовом – на автоматическом, что повышает производительность труда на 20-30%.

Автоматизированы зубофрезерные, зубодолбежные и зубошевинговальные станки. Созданы автоматы для холодной накатки зубьев, а также автоматы для нарезания прямозубых конических колес методом кругового протягивания.

Наибольший уровень автоматизации достигается с применением комплексных автоматических линий и гибких автоматизированных систем.

Автоматические линии для изготовления заготовок звездочек применимы для массового производства. Они включают группы токарных станков с манипуляторами, транспортными и другими системами. Эти линии могут соединяться с линиями, состоящими из зубообрабатывающих станков.

На комплексных автоматических линиях осуществляется механическая и термическая обработка, мойка, контроль с последующей сортировкой деталей на группы точности.

Гибкие производственные системы включают в себя роботизированные технологические комплексы, станки-автоматы с ЧПУ, гибкие производственные модули, многоцелевые станки с автоматической загрузкой и автоматической сменой инструмента и другое оборудование. Предусматривается автоматический контроль работы всей системы. Реализованы гибкие производственные системы для обработки звездочек с использованием зубофрезерных, зубодолбежных, зубошевинговальных и зубошлифовальных станков.

Исходя из начальных данных и анализа задания на курсовое проектирование, составляем технологический маршрут для изготовления звездочки прямозубой, в условиях крупносерийного производства.