Определение типа и организационной формы производства

Подготобка к проектированию технологического процесса

Механической обработки детали

Служебное назначение и конструкция детали.

Зубчатое колесо— основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. Назначение зубчатых колес состоит в передаче движения и силы от одной оси механизма к другой, причем все колеса различаются между собой диаметром и числом зубьев.

Габаритные размеры Ø162х52мм. Основные поверхности Ø105H7 (Ra0,63), Ø162Н11(Rz 20)

Деталь имеет зубчатый венец выполненный по 8 степени точности с шероховатостью Ra 2,5, выступов 16х20мм выполненные по 14 квалитету с шероховатостью Ra 2,5 на Ø126, и 3 отверстия Ø6Н14 на Ø120.

Деталь изготовлена из материала: Стали 40 ГОСТ 4543-71

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-81. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 13663-68.

Назначение

оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Химический состав

Таблица 1.1

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.80-1.10
Сера (S), не более	0.035

Механические свойства

Таблица 1.2

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HB
1	2	3	4	5	6	7	8
Поковки. Нормализация. КП 245	500-800	245	470	15	30	34	143-179
Поковки. Нормализация. КП 275	300-500	275	530	15	32	29	156-197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275	500-800	275	530	13	30	29	156-197
Поковки. Нормализация. КП 315	<100	315	570	17	38	39	167-207
Поковки. Нормализация. КП 315	100-300	315	570	14	35	34	167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315	300-500	315	570	12	30	29	167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315	500-800	315	570	11	30	29	167-207
Поковки. Нормализация. КП 345	<100	345	590	18	45	59	174-217
Поковки. Нормализация. КП 345	100-300	345	590	17	40	54	174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345	300-500	345	590	14	38	49	174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	<100	395	615	17	45	59	187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	100-300	395	615	15	40	54	187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	300-500	395	615	13	35	49	187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440	<100	440	635	16	45	59	197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440	100-300	440	635	14	40	54	197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490	<100	490	655	16	45	59	212-248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490	100-300	490	655	13	40	54	212-248

Механические свойства при повышенных температурах

Таблица 1.3

t испытания, °C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С,
200	700	880	15	42	118
300	680	870	17	58
400	610	690	18	68	98
500	430	490	21	80	78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
700	140	175	33	78
800	54	98	59	98
900	41	69	65	100
1000	24	43	68	100
1100	11	26	68	100
1200	11	24	70	100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Таблица 1.4

t отпуска, °С	s0,2, МПа	sB, Па	d5, %	y, %	KCU, ж/м2	HB
Закалка 850 °С, вода
200	1560	1760	8	35	29	552
300	1390	1610	8	35	20	498
400	1180	1320	9	40	49	417
500	910	1150	11	49	69	326
600	720	860	14	60	147	265

Механические свойства в зависимости от сечения

Таблица 1.5

Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200	490	655	15	45	59	212-248
201-300	440	635	14	40	54	197-235
301-500	345	590	14	38	49	174-217

Технологические свойства

Таблица 1.7

Температура ковки	Начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость	трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	В горячекатаном состоянии при НВ 163-168, sB = 610 МПа Ku тв.спл. = 0.20, Ku б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности	склонна
Флокеночувствительность	чувствительна

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Таблица 1.7

Состояние поставки, термообработка	20	-25	-40	-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 650 С.	160	148	107	85
Закалка 850 С, масло. Отпуск 580 С.	91	82		54

Прокаливаемость

Закалка 850 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Таблица 1.8

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.5	4.5	6	7.5	10.5	13.5	16.5	19.5	24	30
50.5-60.5	48-59	45-57.5	39-5-57	35-53.5	31.5-50.5	28.5-46	27-42.5	24.5-39.5	22-37.5
Термообработка	Кол-во мартенсита, %	Крит.диам. в воде, мм	Крит.диам. в масле, мм	Крит. твердость, HRCэ
Закалка	50	38-76	16-48	43-46
	90	23-58	6-35	45-53

Физические свойства

Таблица 1.9

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50
Плотность, pn, кг/см3	7850		7800			7650
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)	278	324	405	555	717	880	1100	1330
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664

http://www.s-metall.com.ua/stal_40h.html

Анализ технологичности конструкции детали.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами Таким образом, улучшение технологичности конструкции детали позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.

Достаточно низко технологичным является зубчатый венец, для обработки которого требуется больше времени. Зубчатый венец возможно обрабатывать на зубофрезерном станке при этом требуемая степень точности будет достигнута, для достижения шероховатости по делительному Ø Ra 2,5 требуется зубошлифование либо зубохонингование.

Для обработки Ø105H7 требуется двойное точение и шлифование.

Для обработки отверстий Ø6 большой вылет сверла и при этом возможен увод его.

В целом конструкцию детали можно признать нетехнологичной.

Определение типа и организационной формы производства

Тип производства на данном этапе проектирования определяется ориентировочно в зависимости от массы детали и годовой программы. При массе детали 1,33 кг и годовой программе выпуска 2800 шт./год тип производства является серийным. Ниже, имея окончательное количество операций и проведя нормирование, уточним окончательно тип производства

Для определения типа производства используется коэффициент серийности