Технологический маршрут обработки детали вал-шестерня

Федеральное агентство  по образованию

Государственное Образовательное Учреждение

 Высшего Профессионального Образования

Ижевский Государственный  Технический Университет

Кафедра: «Технология  металлов и металловедение»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине: «Материаловедение и

Обработка конструкционных  материалов»

Тема: «Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  гр. 5-53-2

Мухачева Е.Н.

Проверил: преподаватель

Федоров В.Б.

 

 

 

 

 

Ижевск 2010 г.

Оглавление

Введение……………………………………………………………….……3

Исходные данные для  проектирования……………………………….…..4

Глава I. Служебное назначение детали и описание требований к детали, заданных на чертеже………………………………………………………….…5

Глава II. Выбор и обоснование способа получения материала детали, способа разливки……………………………………………………….……….13

Глава III. Выбор и обоснование способа получения заготовки…………19

Глава IV. Описание маршрута (последовательности) обработки детали на металлорежущем оборудовании………………………………………………..26

Заключение…………………………………….……………………………32

Список литературы…………………………………………………………33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

На протяжение 3 семестров  мы изучали курс Материаловедение и  Обработка Конструкционных Материалов, итогом данного курса является данная курсовая работа.

Цель курсовой работы – закрепление материала, изученного в курсе МиОКМ, приобретение практических навыков укрупненной разработки технологического процесса изготовления детали машин.

Задача курсовой  работы – разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для проектирования

 

Исходными данными являются чертеж детали с указанием требований, касающихся точности изготовления размеров, шероховатости поверхностей, точности геометрической формы и точности взаимного расположения поверхностей, а также материал данной детали – сталь 25ХГМ ГОСТ 4543-71 и годовая программа выпуска данной детали – 20 тыс. экземпляров (серийный тип производства).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Служебное назначение детали и описание требований к детали, заданных на чертеже

 

 

Валом называют деталь (как  правило, гладкой или ступенчатой  цилиндрической формы), предназначенную для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т. д., и для передачи вращающего момента.

Валы находят широкое  применение в различных механизмах машин.

Валы используют для передачи крутящего  момента или в качестве  опор.

Валы бывают бесступенчатые и ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие  и шлицевые, валы-шестерни, а также  комбинированные в разнообразном сечении  из приведенных выше групп. По форме геометрической оси валы могут быть прямыми, коленчатыми, кривошипными и эксцентриковыми (кулачковыми). В машиностроении наибольшее распространение получили ступенчатые валы средних размеров длиной 150-1000 мм.

Данная деталь -  вал-шестерня относится  к группе цилиндрических изделий. Основное предназначение вала передавать крутящий момент. Данный вал ступенчато-переменного  сечения, внутри сплошной.

Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам.

Основными конструктивными элементами ступенчатых валов являются шейки  под подшипники и зубчатые колеса, шпоночные канавки, шлицевые, зубчатые и резьбовые поверхности, отверстия.

Данный вал пятиступенчатый, на 3 ступени вала располагаются зубья, которые предназначены для зацепления с другим зубчатым колесом с целью  передачи крутящего момента от двигателя  к приводам, на 4 ступени находится шпоночный паз предназначенный для посадки зубчатого колеса.

Требования к  точности и качеству поверхностного слоя валов устанавливают исходя из необходимости обеспечения того или иного эксплуатационного  свойства (износостойкость, контактной жесткости, прочности посадки, усталостной прочности, герметичности, коррозионной стойкости), определяющей их надежность. Так, опорные шейки валов под подшипники качения должны обеспечивать требуемую прочность посадки с внутренним кольцом подшипника и усталостную прочность в опасном сечении, под подшипники скольжения – необходимую износостойкость и контактную жесткость. Посадочные шейки валов под зубчатые колеса – необходимую прочность посадки, рабочие поверхности кулачка – необходимую износостойкость. При работе в химически агрессивных и влажных средах поверхности валов должны обладать необходимой коррозионной стойкостью. Причем в некоторых случаях отдельные участки одной и той же поверхности валов могут работать при различных давлениях и скоростях, что будет вызывать их неравномерный износ и уменьшение долговечности. Во избежание этого, к этим поверхностям должны предъявляться особые требования по закономерному изменению их качества. Боковые поверхности зубьев и шлицев, наряду с износостойкостью, должны обладать у своего основания высокой усталостной прочностью, в районе делительной окружности – контактной прочностью и т. д.

Все это должно отражаться в технических требованиях на изготовление валов.

Наружный слой детали, имеющий  макро- и микроотклонения от идеальной геометрической формы и измененные физико-химические свойства по сравнению со свойствами основного материала, называется поверхностным слоем.

Шероховатость поверхности, совокупность неровностей, образующих микрорельеф поверхности детали. Возникает главным образом вследствие пластической деформации поверхностного слоя заготовки при её обработке из-за неровностей режущих кромок инструмента, трения, вырывания частиц материала с поверхности заготовки, вибрации заготовки и инструмента и т.п. Шероховатость поверхности — важный показатель в технической характеристике изделия, влияющий на эксплуатационные свойства деталей и узлов машин — износостойкость трущихся поверхностей, усталостную прочность, коррозионную устойчивость, сохранение натяга при неподвижных посадках и т.п. Требования к шероховатости поверхностей устанавливают, исходя из функционального назначения поверхностей деталей и их конструктивных особенностей.

Линейные размеры, углы, качество поверхности, свойства материала, технические характеристики указываются:

1. в виде числового значения допуска;
2. в виде двух предельных отклонений между которыми находится действительный размер ( ) ;
3. сочетанием букв (буквы) основного отклонения и номера квалитета ( );
4. в виде наибольшего и наименьшего предельных значений;
5. знаком «больше или равно» ( ) или «меньше или равно» ( );
6. процентом.

1 участок: шероховатость поверхности 0,8 микрон, предельные отклонения линейных размеров диаметра (40m6):

- верхний предел (+0,025 мм);

- нижний предел (+0,009 мм).

2 участок: шероховатость  поверхности 1,6 микрон.

3 участок: шероховатость  нижней и верхней поверхности  зубьев 3,2 микрона, рабочей поверхности зубьев 0,8 микрон. Предельные отклонения размеров:

1) диаметра (- 0,1 мм);

2) длины участка  (- 0,46 мм).

4 участок: шероховатость  поверхности 0,8 микрон. Предельные  отклонения размеров:

1) диаметра участка:

- верхнее отклонение (+0,059 мм);

- нижнее отклонение (+0,043) мм;

 Шпоночный  паз: шероховатость боковых поверхностей 3,2 микрона, нижней части паза 6,3 микрона.

● предельное отклонение длины шпоночного паза (36Н15)

- верхнее отклонение (+1,0 мм);

- нижнее отклонение 0мм;

● предельное отклонение ширины шпоночного паза (14Р9)

- верхнее отклонение (-0,018мм);

- нижнее отклонение (-0,061мм);

● предельное отклонение глубины шпоночного паза:

- верхнее отклонение (+0,2 мм);

- нижнее отклонение 0 мм.

5 участок: шероховатость  поверхности 0,8 микрон. Предельное отклонение линейных размеров:

Диаметра вала(40m6):

- верхнее отклонение 0,059 мм;

- нижнее отклонение 0,009 мм.

Допуск формы и расположение поверхностей

Группа допуска	Вид допуска	Знак	Числовое значение
Допуск  формы	Допуск круглости		R0,004 - 1,4,5 участки
	Допуск профиля продольного  сечения		R0,004 – 1,4,5 участки
Суммарный допуск формы  и расположения	Допуск радиального  биения, торцевого биения, биения в  заданном направлении		Относительно оси центров: 1,3,4 участки – 0,02 2 участок – 0,3

 

Допуски для шпоночного паза

Допуск расположения	Допуск параллельности		0,043 относительно оси  центров
	Допуск симметричности		0,086 относительно оси  центров

 

Из описания назначения и конструкции данной детали (вал-шестерня) можно сделать вывод, что основное значение для служебного использования детали имеет 3 и 5 участок, так как элементы, находящиеся на этих участках, работают в зацепление с другими деталями.

Валы в основном изготавливают  из углеродистых и легированных конструкционных  сталей, которые должны обеспечивать высокую прочность и износостойкость, малую чувствительность к концентрации напряжений, хорошую обрабатываемость резанием, способность подвергаться упрочняющей термической обработке. Этим требованиям отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Х, 50Х, 40Г2 и др.

Валы, в основном, изготавливают  из конструкционных и легированных сталей, которые должны обладать высокой  прочностью, хорошей обрабатываемостью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, а для повышения износостойкости должны подвергаться термической обработке. Этим требованиям наиболее полно отвечают стали 35,40,45, 40Х,50Х,40Г2 и др.

Данный вал изготовлен из стали 25ХГМ ГОСТ 4543-71.

Сталь — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением. Содержание углерода в стали не более 2,14 %, но не менее 0,022 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

Характеристика материала Сталь 25ХГМ.

Марка	Сталь 25ХГМ
Классификация	Сталь конструкционная  легированная.  Хромомарганцевая
Применение	зубчатые колеса, коробки передач, валы

Химический состав в % материала 25ХГМ

C	Mn	Cr	Mo
0.23 - 0.29	0.9 - 1.2	0.9 - 1.2	0.2 - 0.3

Назначение легирующий элементов:

Хром(Х)- является основным легирующим элементом, повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали.

Марганец (Г)- увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладноломкости до (+40…-60)^oС.

Молибден(М)- увеличивает прокаливаемость, снижает порог хладноломкости до –20…-120^oС. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению.

Механические свойства при Т=20^oС материала 25ХГМ .

sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
1200	1100	10	45		Закалка 860oC, масло, Отпуск 200oC,