SU871939A1 - Способ изготовлени зубчатых колес - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

1

Изобретение относитс  к технологии изготовлени  зубчатых колес и может быть использовано при производстве цилиндрических и конических зубчатых колес с различной конфигурацией зуба.

Известен способ изготовлени  зубчатых 5 колес путем механической обработки заготовок , полученных штамповкой. По этому способу зубь  нарезают на зубострогальных, зубофрезерных или зубодолбежных станках 1.

Однако, этот способ  вл етс  малопроиз- водительным и св зан с большим расходом металла в стружку, значительными затратами рабочего и станочного времени.

Дл  сокращени  механической обработки и увеличени  прочности заготовки зуб- ,, чатых колес изготавливают с зубь ми гор чим накатыванием, прессованием через фильеры или штамповкой 2.

Однако, получение таких заготовок св зано с большим расходом металла при разрезании , например, на отдельные заготовки 20 прессованного профилированного прутка или удалении обло  и напуска со штамповки , а также с повышенным износом штампового и режуш,его инструмента (при обдирке заготовок).

Указанные способы не устран ют полностью черновую механическую обработку, технологические возможности их ограничены определенной конфигурацией колес и зубьев, точность невысока (10-И ст. точности по ГОСТу 1758-56).

Известен способ изготовлени  зубчатых колес, заключающийс  в том, что колесо изготовл ют вырубкой из листа плоских заготовок , соответствующих по форме сечению колеса плоскостью, перпендикул рной оси вращени , затем набирают пакет плоских заготовок , сдвигают р дом расположенные заготовки одну относительно другой на угол, обеспечивающий образование колеса заданного профил , жестко соедин ют заготовки и осуществл ют чистовую обработку рабочих поверхностей. Жесткое соединение заготовок осуществл ют склеиванием составами на основе эпоксидных смол или спеканием, а чистовую обработку ведут электрохимическим , гидроэрозионным методами или покрыва  поверхности полимерными составами. Преимуществом этого способа  вл етс  повышение производительности и упрощение технологии производства 3.

Однако, детали, изготовленные по этому способу, не могут быть использованы в ответственных т желонагруженных передачах , так как несуща  способность их ограничена прочностью соединени  заготовок. Контакт заготовок осуществл етс  по плоскости , площадь поверхности контакта ограничена . Снижаетс  качество соединени  и, как следствие, надежность детали - в случае расслоени  хот  бы одной пары заготовок вс  деталь становитс  неработоспособной .

Известен способ изготовлени  зубчатых колес, при котором собирают в пакет заготовки , вырубленные из листового проката, и по форме в плане соответствующие форме зубчатого колеса, перед сборкой, по меньщей мере, на первой заготовке формообразуют ступицу, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру последующей заготовки , а высота - не меньше суммы толщин последующих заготовок. Собранные заготовки жестко соедин ют между собой 4.

Недостаток этого способа заключаетс  в том, что листовой металл  вл етс , как известно , анизотропным, т.е. его механические свойства завис т от направлени  проката. Термообработка частично уменьщает эту анизотропию, однако .полностью не устран еттекстура (ориентаци  зерен) остаетс  соответствующей направлению проката. Особенно это обсто тельство существенно при производстве зубчатых колес - может случит: так, что часть зубьев будет набрана из заготовок , которые вырублены поперек проката и их прочность на 10-15% ниже, чем остальных , что ослабл ет зубчатое зацепление в целом за счет неравнопрочности зубьев.

Целью изобретени   вл етс  повыщение качества, надежности и несущей способности зубчатых колес.

Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  зубчатых колес, при котором из листового проката вырубают заготовки с наружным диаметром, соответствующим наружному диаметру зубчатого колеса , в центре каждой образуют отверстие, набирают несколько заготовок, сумма толщин которых соответствует толщине получаемого колеса, по меньщей мере на первой заготовке в центральной части формуют борт, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру следующей заготовки , а высота не меньще суммы толщин следующих заготовок, собирают заготовки в пакет и жестко соедин ют их между собой, причем во всех заготовках вырубают зубь , перед сборкой на каждой заготовке намечают направление проката, набирают количество заготовок, кратное числу зубьев, колеса , в процессе сборки пакета совмещаю заготовки по направлению проката, а затем

поворачивают каждую последующую заготовку относительно предыдущей- на один зуб. Формование борта может быть осуществлено выт жкой с последующим отделением

дна полученной заготовки, а вырубка зубьев - после выт жки.

Перед формованием борта на заготовке может быть осуществлена вырубка зубьев и центрального отверсти , а формование борта - отбортовкой этого отверсти .

Отбортовка может быть осуществлена в процессе сборки заготовок в пакет.

Направление проката может быть намечено на заготовках кернением в процессе вырубки заготовок.

Жесткое соединение заготовок, собранных в пакет, может быть осуществлено диффузорной сваркой в вакууме.

На фиг. 1 изображена вырубленна  из листового проката заготовка в плане; на фиг. 2 - осевое сечение зубчатого колеса;

на фиг. 3 - заготовка с бортом после выт жки; на фиг. 4 - та же заготовка после отрезки дна; на фиг. 5 - заготовка перед отбортовкой отверсти ; на фиг. б - заготовка с бортом, полученным отбортовкой.

Позицией 1 обозначена плоска  заготовка , поз. 2 - борт, поз. 3 - собранный пакет заготовок.

По предложенному способу вырубкой из листа получают плоские заготовки. 1. На каждой заготовке 1, например кернением в

0 процессе вырубки, намечают направление проката. Количество заготовок получают кратным числу зубьев колеса. В центре заготовок образуют борт 2. Формование борта 2 осуществл ют либо выт жкой с последующим отделением дна (фиг. 3 л 4), либо от5 бортовкой предварительно выполненного на заготовке отверсти  (фиг. 5 и 6). Получение борта выт жкой целесообразно при изготовлении колес с щироким венцом и больщой высотой ступицы. В этом случае профиль зубчатого венца вырубают во фланце заготовки после выт жки.

В обоих случа х наружный диаметр борта 2 каждой заготовки 1 должен быть равен внутреннему диаметру борта следующей заготовки в пакете 3, а высота борта 2 должна быть не меньще суммы толщин последующих заготовок.

При сборке заготовок 1 в пакет 3 заготовки совмещают по направлению проката, а затем поворачивают каждую последующую заготовку относительно предыдущей на один зуб. В случае оформлени  борта отбортовкой операци  отбортовки может быть осуществлена в процессе сборки заготовок 1 в пакет 3. При этом полость предыдущей заготовки служит матрицей дл  последующей

5 заготовки и обеспечиваетс  гарантированный нат г р дом расположенных бортов. Жесткое соединение заготовок 1, собранных в пакет 3, осуществл ют диффузионной

сваркой в вакууме. Затем подрезают при необходимости торец ступицы зубчатого колеса , подвергают поверхность зубьев химико-термической обработке (цементированию) и шлифуют.

Примеры осуществлени  предлагаемого способа.

Вариант 1. Производ т изготовление детали заводской номенклатуры «Шестерн  ведуща .

Основные данные: модуль - 3,7,.число зубьев 31, диаметр основной окружности 110,33, толщина зуба по дуге делительной -окружности 5,61Ioi i9 диаметр центрального отверсти  , ступица высотой h 5 мм, диаметр ступицы 82 мм, толщина колеса 30 мм. Размеры заданы по 7 классу точности. Материал колеса - сталь 20. Последовательность выполнени  основных операций соответствует представленной на чертеже фиг. 1. ГОСТ 680- 5™ ™° мм (лист-.-g ст&ЖГ1б1 1Р °Л РУ- У« °товку диаметром 150 мм. На каждой заготовке намечают керном направление проката В центральной части заготовок на выт жных штампах формуют борт 2 (фиг. 3). При этом внутренний диаметр борта первой заготовки равен диаметру центрального отверсти  зубчатого колеса по чертежу и соответственно диаметру пуансона dp, которым производитс  выт жка, с учетом припуска под чистовую обработку, вследствие чего выт жка первой заготовки производитс  пуансоном с днаметром df, 19,5 мм.

Диаметр пуансона дл  каждой последующей заготовки равен Dn dn + 2tK где t толщина стенки цилиндрической части, dn- диаметр пуансона дл  первой заготовки, к - пор дковый номер заготовки.

Высота борта первой заготовки должна быть больше на величину припуска на механическую обработку, чем суммарный размер толщины зубчатого колеса и высоты ступицы (в данном случае 36 мм). Высота борта каждой последующей заготовки меньше на толщину листа. После выт жки в полученных заготовках вырубают зубчатый венец, согласно чертежу зубчатого колеса, и отрезают дно.

Затем заготовки собирают в пакет, совмеща  метки кернени  и разворачива  каждую заготовку на один зуб относительно предыдущей . Пакет заготовок, представл ющих собой зубчатое колесо, помещают в вакуумную камеру и сжимают гидроцилиндром, создава  давление на поверхност х заготовок 3 кгс/см2. Затем провод т диффузионную сварку при давлении в камере 10 мм рт.ст., температуре детали 900°С в течение 5 мин. Микроструктура зоны соединени  заготовок изучаетс  по образцу, вырезанному из сварной детали. Физической границы раздела между отдельными заготовками обнаружить не удалось.

Вариант 2. В заготовке диаметром 130 мм вырубаетс  зубчатый венец, центральное отверстие и производитс  кернение (отмечалось направление проката). Диаметр центрального отверсти  - DO у заготовок равн етс  72 - 100 мм по формуле DOK doH- 2tK где d - наибольщий диаметр равный 72 мм, t - толщина детали в мм, к - пор дковый номер заготовки. DOK - диаметр центрального отверсти  заготовки.

Затем заготовку с наибольшим центральным отверстием d - 72 мм отбортовывают по матрице, диаметр очка которой равен наружному диаметру ступицы, а именно 82 мм. Отбортовку всех последующих заготовок производ т последовательно одну по другой, использу  предыдущую отбортованную заготовку как матрицу. При этом соблюдаетс  последовательность отбортовки от большего диаметра к меньшему, причем кажда  заготовка поворачиваетс  на один зуб согласно меткам кернени . После этого производитс  диффузорна  сварка согласно описанному выше режиму первого варианта.

Использование предлагаемого способа изготовлени  зубчатых колес обеспечит по сравнению с известными способами высокую надежность и несущую способность колес, которые гарантируютс  равнопрочностью зубьев, так как профиль каждого зуба состоит из заготовок с различным направлением проката, что компенсирует анизотропию зуба в целом и дополнительной поверхностью контакта заготовок за счет наличи  в заготовках бортов, при этом увеличиваетс  стойкость при знакопеременных нагрузках различного направлени , так как соединение заготовок осуществл ют в двух взаимоперпендикул рных плоскост х.

Claims (6)

1. Способ изготовлени  зубчатых колес, при котором из листового проката вырубают заготовки с наружным диаметром, соответствующим наружному диаметру зубчатого колеса, в центре каждой заготовки образуют отверстие, набирают несколько заготовок , сумма толщин которых соответствует толщине получаемого колеса, по меньшей мере на первой заготовке в центральной части формуют борт, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру следующей заготовки, а высота не меньше суммы толщины следующих заготовок, собирают заготовки в пакет и жестко соедин ют их между собой, во всех заготовках вырубают зубь , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества, надежности и несущей способности зубчатых колес, перед сборкой на каждой заготовке намечают направление проката , набирают количество заготовок кратное числу зубьев колеса, в процессе сборки

совмещают заготовки по направлению проката , а затем поворачивают каждую последующую заготовку относительно предыдущей на один зуб.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что борт формуют выт жкой с последующим отделением дна полученной заготовки, а вырубку зубьев в этой заготовке осуществл ют после выт жки.

3.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что перед формованием борта на заготовке осуществл ют вырубку зубьев и центрального отверсти , а борт формуют отбортовкой этого отверсти .

4.Способ по п. 3, отличающийс  тем, что отбортовку осуществл ют в процессе сборки заготовок в пакет.

5.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что направление проката намечают кернением в процессе вырубки заготовок.

6.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что жесткое соединение заготовок осуществл ют диффузионной сваркой в вакууме.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Евстигнеев М. И. и др. Изготовление основных деталей и узлов авиадвигателей.

М., , с. 152.

2.Авторское свидетельство СССР № 618172, кл. В 21 К 1/30, 17.03.75.

3.Авторское свидетельство СССР № 408697, кл. В 21 D 53/78, 29.11.71.

4.Патент ФРГ № 925262, кл. 47 в 23, 1955 (прототип).

1|гЛ