Способ изготовления зубчатых колес

Дата опубликования описания 25,10,8 Ю. Н. Алексеев, В. И. Маляковский, В Пильщиков, " Ю. С, Кресанов и Г. А. Шестаков(71) Заявите ьковск ИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС) СПОСОБ ИЗГОТО раняют полнобработку, техограничены оплес и зубьев, . точности по Изобретение относится к технологии изготовления зубчатых колес и может быть использовано при производстве цилиндрических и конических зубчатых колес с различной конфигурацией зуба.Известен способ изготовления зубчатых 5колес путем механической обработки заготовок, полученных штамповкой. По этомуспособу зубья нарезают на зубострогальных,зубофрезерных или зубодолбежных станках 11.Однако, этот способ является малопроизводительным и связан с большим расходомметалла в стружку, значительными затратами рабочего и станочного времени.Для сокращения механической обработки и увеличения прочности заготовки зубчатых колес изготавливают с зубьями горячим накатыванием, прессованием черезфильеры или штамповкой 2,Однако, получение таких заготовок связано с большим расходом металла при разрезании, например, на отдельные заготовки 20прессованного профилирован ного пруткаили удалении облоя и напуска со штамповки, а также с повышенным износом штампового и режущего инструмента (при обдирке заготовок).Указанные способы не устстью черновую механическую онологические возможности ихределенной конфигурацией коточность невысока (10 - 11 стГОСТУ 1758 - 56).Известен способ изготовления зубчатых колес, заключающийся в том, что колесо изготовляют вырубкой из листа плоских заготовок, соответствующих по форме сечению колеса плоскостью, перпендикулярной оси вращения, затем набирают пакет плоских заготовок, сдвигают рядом расположенные заготовки одну относительно другой на угол, обеспечивающий образование колеса заданного профиля, жестко соединяют заготовки и осуществляют чистовую обработку рабочих поверхностей. Жесткое соединение заготовок осуществляют склеиванием составами на основе эпоксидных смол или спеканием, а чистовую обработку ведут электрохимическим, гидроэрозионным методами или покрывая поверхности полимерными составами. Преимуществом этого способа является по 871939вышение производительности и упрощение технологии производства 3,Однако, детали, изготовленные по этому способу, не могут быть использованы в ответственных тяжелонагруженных передачах, так как несущая способность их ограничена прочностью соединения заготовок. Контакт заготовок осуществляется по плоскости, площадь поверхности контакта ограничена. Снижается качество соединения и, как следствие, надежность детали - в случае расслоения хотя бы одной пары заготовок вся деталь становится неработоспособной.Известен способ изготовления зубчатых колес, при котором собирают в пакет заготовки, вырубленные из листового проката, и по форме в плане соответствующие форме зубчатого колеса, перед сборкой, по меньшей 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 соединяют между собой 14.Недостаток этого способа заключается в том, что листовой металл является, как известно, анизотропным, т.е. его механические свойства зависят от направления проката. Термообработка частично уменьшает эту анизотропию, однако полностью не устраняет- текстура (ориентация зерен) остается соответствующей направлению проката. Особенно это обстоятельство 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 ослабляет зубчатое зацепление в целом за счет неравнопрочности зубьев.Целью изобретения является повышение качества, надежности и несущей способности зубчатых колес.Эта цель достигается тем, что согласно способу изготовления 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 толщин следующих заготовок, собирают заготовки в пакет и жестко соединяют их между собой, причем во всех заготовках вырубают зубья, перед сборкой на каждой заготовке намечают направление проката, набирают количество заготовок, кратное числу зубьев. колеса, в процессе сборки пакета совмещают заготовки по направлению проката, а затем5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поворачивают каждую последующук заготовку относительно предыдущей на один зуб.Формование борта может быть осуществлено вытяжкой с последующим отделениемдна полученной заготовки, а вырубка зубьев - после вытяжки.Перед формованием борта на заготовкеможет быть осуществлена вырубка зубьеви центрального отверстия, а формование борта - отбортовкой этого отверстия,Отбортовка может быть осуществлена впроцессе 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 вырубленная излистового проката заготовка в плане; нафиг. 2 - осевое сечение зубчатого колеса;на фиг. 3 - заготовка с бортом после вытяжки; на фиг. 4 - та же заготовка послеотрезки дна; на фиг. 5 - заготовка перед отбортовкой отверстия; на фиг. 6 - заготовкас бортом, полученным отбортовкой.Позицией 1 обозначена плоская заготовка, поз. 2 - борт, поз. 3 - собранный пакетзаготовок.По предложенному способу вырубкой излиста получают плоские заготовки. 1. Накаждой заготовке 1, например кернением впроцессе вырубки, намечают направлениепроката. Количество заготовок получаюткратным числу зубьев колеса. В центре заготовок образуют борт 2. Формование борта2 осуществляют либо вытяжкой с последующим отделением дна (фиг. 3 . 4), либо отбортовкой предварительно выполненного назаготовке отверстия (фиг. 5 и 6). Получениеборта вытяжкой целесообразно при изготовлении колес с широким венцом и большойвысотой ступицы. В этом случае профильзубчатого венца вырубают во фланце заготовки после вытяжки.В обоих случаях наружный диаметр борта 2 каждой заготовки 1 должен быть равенвнутреннему диаметру борта следующей заготовки в пакете 3, а высота борта 2 должна быть не меньше суммы толщин последующих заготовок,При сборке заготовок 1 в пакет 3 заготовки совмещают по направлению проката,а затем поворачивают каждую последующую заготовку относительно предыдущей наодин зуб. В случае оформления борта отбортовкой операция отбортовки может быть осуществлена в процессе сборки заготовок 1 впакет 3. При этом полость предыдущей заготовки служит матрицей для последующейзаготовки и обеспечивается гарантированный натяг рядом расположенных бортов.Жесткое соединение заготовок 1, собранных в пакет 3, осуществляют диффузионнойсваркой в вакууме. Затем подрезают принеобходимости торец ступицы зубчатого колеса, подвергают поверхность зубьев химико-термической обработке (цементированию)и шлифуют.Примеры осуществления предлагаемогоспособа.Вариант 1. Производят изготовление детали заводской номенклатуры Шестерняведущая.Основные данные: модуль - 3,7 числозубьев 31, диаметр основной окружности110,33, толщина эба по дуге делительной.окружности 5,61:,", диаметр центрального отверстия 20 оф, ступица высотойВ=5 мм, диаметр ступицы 82 мм, толщинаколеса 30 мм. Размеры заданы по 7 классу 1точности. Материал колеса - сталь 20. Последовательность выполнения основных операций соответствует представленной на чертеже фиг. 1.Из листа толщиной 1 мм (листстадьгощ 1.1 др - ) вырезают 31 круглую загоЧ-а-втовку диаметром 150 мм. На каждой заготовке намечают керном направление прокатаВ центральной части заготовок на вытяжныхштампах формуют борт 2 (фиг. 3) . При этомвнутренний диаметр борта первой заготовки 1равен диаметру центрального отверстия зубчатого колеса по чертежу и соответственнодиаметру пуансона дп, которым производится вытяжка, с учетом припуска под чистовуюобработку, вследствие чего вытяжка первойзаготовки производится пуансоном с диа- Зфметром й = 19,5 мм,Диаметр пуансона для каждой последующей заготовки равен Рп = снап + 2 к где 1 толщина стенки цилиндрической части, Йп -диаметр пуансона для первой заготовки, к -порядковый номер заготовки.Высота борта первой заготовки должнабыть больше на величину припуска на механическую обработку, чем суммарный размер толщины зубчатого колеса и высоты ступицы (в данном случае 36 мм), Высота борта щкаждой последующей заготовки меньше натолщину листа. После вытяжки в полученных заготовках вырубают зубчатый венец,согласно чертежу зубчатого колеса, и отрезают дно.Затем заготовки собирают в пакет, совмещая метки кернения и разворачивая каждую заготовку на один зуб относительно предыдущей. Пакет заготовок, представляющихсобой зубчатое колесо, помещают в вакуумную камеру и сжимают гидроцилиндром, создавая давление на поверхностях заготовок3 кгс/см . Затем проводят диффузионнуюсварку при давлении в камере 10мм рт.ст.,температуре детали 900 С в течение 5 мин.Микроструктура зоны соединения заготовокизучается по образцу, вырезанному из свар- ыной детали. Физической границы раздела между отдельными заготовками обнаружить не удалось. Вариант 2. В заготовке диаметром 130 мм вырубается зубчатый венец, центральное отверстие и производится кернение (отмечалось направление проката). Диаметр центрального отверстия - Ро у заготовок равняется 72 - 100 мм по формуле Рок = с 1 сн - 21 к где д - наибольший диаметр равный 72 мм, 1 - толщина детали в мм, к - порядковый номер заготовки, Ро - диаметр центрального отверстия заготовки.Затем заготовку с наибольшим центральным отверстием д - 72 мм отбортовывают по матрице, диаметр очка которой равен наружному диаметру ступицы, а именно 82 мм. Отбортовку всех последующих заготовок производят последовательно одну по другой, используя предыдущую отбортованную заготовку как матрицу. При этом соблюдается последовательность отбортовки от большего диаметра к меньшему, причем каждая заготовка поворачивается на один зуб согласно меткам кернения. После этого производится диффузорная сварка согласно описанному выше режиму первого варианта.Использование предлагаемого способа изготовления зубчатых колес обеспечит по сравнению с известными способами высокую надежность и несущую способность колес, которые гарантируются 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 наличия в заготовках бортов, при этом увеличивается стойкость при знакопеременных нагрузках различного направления, так как соединение заготовок осуществляют в двух взаи моперпендикулярных плоскостях.Формула изобретения1. Способ изготовления 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 соединяют их между собой, во всех заготовках вырубают зубья, отличающийся тем, что, с целью повышения качества, надежности и несущей способности зубчатых колес, перед сборкой на каждой заготовке намечают направление проката, набирают количество заготовок кратное числу зубьев колеса, в процессе сборки871939 фи 2 Составитель А. ГоТехред А. БойкасТираж 891 дионаЛ. Бокша Редактор Н. ГорЗаказ 8877/1 ОВНИ КорректорПодписноа СССРытийб., д. 4/5Проектная, 4 И ПИ Госуд по делам иМосква, Ж ППП Патент ственного комитет бретений и откр - 35, Раушская нг. Ужгород, ул. 11303Филиал совмещают заготовки по направлению проката, а затем поворачивают каждую последующую заготовку относительно предыдущей на один зуб.2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что борт формуют вытяжкой с последующим отделением дна полученной заготовки, а вырубку зубьев в этой заготовке осуществляют после вытяжки,3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед формованием борта на заготовке осуществляют вырубку зубьев и центрального отверстия, а борт формуют отбортовкой этого отверстия.4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что отбортовку осуществляют в процессе сборки заготовок в пакет,5. Способ по п. 1, отличающийся тем,что направление проката намечают кернением в процессе вырубки заготовок.6. Способ по п. 1, отличающийся тем,что жесткое соединение заготовок осуществляют диффузионной сваркой в вакууме.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Евстигнеев М. И. и др. Изготовлениеосновных деталей и узлов авиадвигателей.о М., 1972, с. 152,2. Авторское свидетельство СССР618172, кл. В 21 К 1/30, 17.03.75,3. Авторское свидетельство СССР408697, кл. В 21 Р 53/78, 29.11.71.4. Патент ФРГ925262, кл. 47 в 23,1955 (прототип).