PROIECT

Proiectarea orientată a produselor

Analiza procesului de executie a unei roti dintate

Îndrumător

Student

Conf. dr. ing. Popa Anton Biro Norbert

Tiberiu

Gr.1171

1.Tema de proiect

Proiectul consta in analiza si descrierea procesului de fabricatie a rotiilor

dintate.

2.Generalitati

Rotile dintate sunt piese de revolutie cu dantura, destinate transmiterii miscarii de rotatie si a momentelor intre doi arbori.

Caracteristicile constructive principale ale unui angrenaj sunt reprezentate de forma dintilor si pozitia relativa a axelor. Calitatea unui angrenaj este apreciata din mai multe puncte de vedere: zgomotul si trepidatiile ce pot aparea in functionare, precizia de transmitere a miscarii, puterea ce poate fi transmisa si durabilitatea angrenajului. In ceea ce priveste calitatea rotilor dintate cilindrice cu dinti drepti, inclinati sau in V, standardele prevad trei criterii de apreciere: precizia

cinematic, functionarea lina si pata de contact dintre flancurile dintilor. In cadrul fiecarui criteriu sunt cuprinse 12 clase de precizie, in ordine descrescatoare a preciziei.

Precizia cinematica a unei roti este determinata de eroarea totala a unghiului de rotire, la o rotatie completa a acesteia.

Criteriul preciziei cinematice este foarte important cand se cere un raport de transmitere riguros constant, cum se intalneste la diferite aparate, mecanisme si lanturi cinematice de la masinile-unelte.

Criteriul petei de contact are prima importanta la rotile care transmit eforturi mari la viteze periferice scazute.

Deci precizia danturii unei roti dintate are niveluri diferite dupa cele trei criterii, ceea ce implica masuri tehnologice adecvate la fabricarea ei.

Roata dintata de prelucrat are urmatoarele suprafete importante:

- Suprafata de centrare: alezajul;

- Suprafata de antrenare in miscare de rotatie: canalul de pana;

- Dantura: cilindrica dreapta.

Figura 1.1 va reprezenta principalele suprafete ale piesei finite.

3.Clasificarea rotilor dintate

a) Dupã forma suprafetei de rostogolire:

• roti dintate cilindrice (caz particular:cremaliere);

• roti dintate conice (caz particular: roti - plane);

• roti dintate hiperboloidale;

• melci si roti melcate;

• roti dintate eliptice;

• roti dintate spirale.

Dupa forma suprafetei de rostogolire

roti dintate cilindrice roti dintate conice

roti dintate hiperboloidale

4.Alegerea materialului pentru executia rotii dintate

Materialul din care va fi confectionata roata dintata se recomanda a fi un otel aliat si anume 18MoCrNi13. Materialul este folosit pentru fabricarea rotii si face parte din categoria otelurilor carbon de cementare avand un procent de 0,18% C si un continut de 1,3% Ni. Elementele de aliere folosite ii confera durabilitate, siguranta in functionare, rezistenta la uzura chumica si termica. Compozitia chimica a materialului este conform STAS SR EN 10027 – 2006 si este prezentata in tabelul 1.1.

c) Dupã pozitia danturii fatã de corpul rotii:

• roti dintate cu danturã exterioarã;

• roti dintate cu danturã interioarã.

d) Dupã forma profilului dintelui:

• roti cu danturã evolventicã;

• roti cu danturã cicloidalã;

• roti cu alte profile ale dintilor (danturã cu profil în arc de cerc,

b) Dupã forma si directia flancului dintilor:

• roti dintate cu danturã dreaptã;

• roti dintate cu danturã simplu înclinatã;

• roti dintate cu danturã multiplu înclinatã

• roti dintate cu danturã curbã

Marca otelului

Compozitia chimicaC Mn Si Cr Ni Mo

18 Mo Cr Ni 13

0,15...

0,21

0,50...

0,80

0,17...

0,37

0,8...

1,1

1,2...

1,5

0,04...

0,07Tabelul 1.1

Caracteristicile mecanice ale materialului 18MoCrNi13 sunt conform STAS SR EN 10027-2006 si indicate in tabelul 1.2.

Marca otelului

Felul tratam.termic

Caracteristici mecanice

STAS SR EN 10027-2006

Limita deCurgereRp 0,2

[N/mm2] min

Rezit la rupRm

[N/mm2]

Alung. la rupAS

[%]min

Gatuirea la rup.Z[%]min

Rezil.KCU

[J/cm2]min

DuritateaHB

max

18 Mo Cr Ni 13

C+R 750 980 10 45 49 217

Tabelul1.2

MATERIALE ŞI SEMIFABRICATE FOLOSITE LA

FABRICAREA ROŢILOR DINŢATE.

Alegerea materialului la fabricarea roţilor dinţate se face în funcţie

de solicitarea mecanică şi de uzură, în funcţie de gabaritul impus şi de

tehnologia de fabricaţie a acestora. Materialele se pot grupa astfel:

1. fonte;

2. oţeluri de cementare sau de îmbunătăţire;

3. aliaje neferoase;

4. materiale nemetalice.

1. Semifabricatele din fontă pot fi din fontă cenuşie F 200 sau F400 (SR

ISO 185-94) pentru prelucrarea roţilor dinţate cu viteze periferice mici (v <

2m/s) şi supuse la solicitări nu prea mari; fonte cu grafit nodular.

2. Oţelurile de cementare sau îmbunătăţire sunt folosite în stare turnată,

forjată sau laminată. Oţelurile turnate se utilizează pentru executarea roţilor dinţate cu diametrul mare (> 600 mm) şi se folosesc oţeluri nealiate sau

oţeluri turnate aliate cu Mo+Cr+Ni. Roţile dinţate care lucrează la presiuni

specifice mari şi sunt solicitate prin şocuri, se execută din oţeluri carbon

nealiate de îmbunătăţire cu un procent de (0,3 – 0,5)%C sau din oţeluri de înbunătăţire slab aliate cu Cr, Cr-Mo, Cr-Ni. Pinioanele ce angrenează cu acestea sunt mai intens solicitate la uzură şi se execută

din oţeluri de cementare (0,1-0,3)%C. Pentru roţile dinţate care lucrează la solicitări mari şi foarte mari se utilizează oţeluri complex aliate cu Cr, Ni şi Mo.

La serii mijlocii şi mari de fabricaţie semifabricatele din oţeluri sunt

matriţate. Oţelurile laminate se folosesc pentru fabricarea roţilor dinţate, cu construcţie simplă, cu diametru exterior < 50 mm.

3. Aliajele neferoase sunt indicate pentru fabricarea roţilor dinţate cu

diametre foarte mici la care consumul de material este scăzut şi anume la

construcţia aparatelor de măsură precum şi pentru fabricarea roţilor

melcate, la care frecarea în timpul angrenării este foarte mare se

recomandă bronz cu aluminiu sau bronz cu staniu.

4. Materialele nemetalice se folosesc la roţile dinţate supuse unor solicitări foarte reduse. Se obţin costuri reduse de fabricaţie şi se poate realiza o productivitate mare prin injectarea în matriţă a materialului plastic.Aceste roţi nu se folosesc în medii cu umiditate deoarece sunt hidroscopice şi prin absorbţia apei îşi modifică dimensiunile.

Etapele principale care trebuiesc parcurse sunt:

- obţinerea semifabricatului;

- operaţia de prelucrare mecanică a suprafeţelor nedanturate;

- danturarea;

- tratamentul termic;

- operaţii de finisare a danturii: - şeveruire

- rulare

- rectificare

- controlul final.

Analiza compartiva a metodelor si procedeelor concurente si adoptarea variantei optime

La alegerea semifabricatului se iau in consideratie factorii constructivi, tehnologici si economici. Se urmareste apropierea cat mai mult a formei si dimensiunilor semifabricatului de forma si dimensiunile piesei finite. Prin aceasta se asigura scaderea costului si imbunatatirea calitatii pieselor.

In cazuri obisnuite, costul prelucrarilor mecanice este mai mare decat cel al eventualelor modificari ce trebuiesc aduse proceselor tehnologice de executie a semifabricatelor in vederea reducerii adaosurilor de prelucrare.

Totodata, din punct de vedere calitativ, prin prelucrari mecanice minime se asigura calitati fizico – mecanice ridicate ale pieselor finite (fibraj corect la piesele forjate).

O mare importanta in alegerea tipului de semifabricat o are tipul productiei. Cu cat creste caracterul productiei cu atat devine mai rentabila folosirea unor metode de elaborare mai precise a semifabricatelor.

Materialul din care se executa rotile dintate, dimensiunile acestora si

caracterul fabricatiei determina procedeul de semifabricare care poate fi:

turnare, prelucrarea prin aschiere, deformare plastica la cald.

a) Turnarea este un procedeu incompatibil cu criteriile mentionate anterior tinand cont de faptul ca materialul ales pentru obtinerea piesei este un otel aliat, de cementare, cu proprietati total nesatisfacatoare de turnare. De asemenea, prin turnarea otelului se pot obtine in interiorul piesei goluri si incluziuni care conduc in timpul folosirii la dislocari de material si chiar ruperea piesei. In plus, fibrajul obtinut la turnare este total nesatisfacator pentru solicitarile la care sunt supuse piesele.

b) Prelucrarea prin aschiere ca metoda de obtinere a semifabricatului este o metoda nerentabila deoarece presupune o calificare inalta a muncitorilor, timpi noi de obtinere a semifabricatului, consum mare de energie si scule, deci un procedeu scump.

c) Deformarea plastica la cald din bara laminata este metoda optima de obtinere a semifabricatului deoarece este in concordanta cu majoritatea criteriilor ce trebuie indeplinite.

In acest proiect vom analiza procedul specific deformarii plastice la cald si anume cel al forjarii in matrita.

. Stabilirea pozitiei semifabricatului in matrita si a planului de separate

Pentru stabilirea pozitiei semifabricatului in matrita si a planului de separatie, trebuie sa se tina cont de anumite criterii. Cele mai importante sunt:

o Planul de separatie sa faciliteze curgerea usoara a materialului;

o Planul de separatie trebuie sa imparta piesa in parti egale si

simetrice;o Planul de separatie sa fie astfel ales incat suprafetele ce vor fi

ulterior supuse prelucrarilor mecanice prin aschiere sa fie perpendiculare pe directia matritarii si sa nu prezinte unghiuri laterale de inclinare.

o Planul de separatie sa asigure fibraj continuu.

Planul de separatie poate fi ales sub diferite forme. Cel mai simplu si totodata cel mai avantajos plan de separatie este cel drept. Este indicat pentru piesele avand forme simple deoarece permite alegerea unor blocuri de matrite mai simple si mai mici si permite prelucrarea mai usoara a formei cavitatii in care se matriteaza piesa. In consecinta se alege pentru piesa specificata in tema de proiect un plan de separatie drept – orizontal, schema matritei fiind prezentata in figura 2.1.

Figura 2.1 – „Schita semifabricatului in matrita”

Notatiile figurii 2.1: 1 – semifabricat; 2 – semimatrita superioara; 3 – adaos de prelucrare; 4 – suprafata de separatie; 5 – semimatrita inferioara; 6 – dorn extractor.

Planul de operatii pentru obtinerea semifabricatului este urmatorul:

Nr. crt.

Operatii si faze de semifabricare

Masini, utilaje, instalatii si S.D.V.-uri

Materiale auxiliare

Parametrii tehnologici

1Debitarea

materialuluiFierastrau mecanic

-Viteza si avansul panzei

2 Incalzire material Cuptor electric -Temperatura si durata de

incalzire

3 PreforjareCavitate de

ebosare

NicovalaCiocan

pneumatic

Forta de apasare

4 Forjare primaraMatrita deschisaPresa verticala

-

Forta de apasare

Cursa preseiTimp

apasare

5Extractia

semifabricatuluiExtractoare - -

6 Debavurare Stanta -Forta de apasareCursa

7Forjare secundara de

redresare

Matrita de redresarePresa cu excentric

-Forta de apasareCursa

8 Sablare cu aliceMasina de

sablat-

Viteza de impact

9 C.T.C.Lupa

Vopsea

PensulaBanc

C.T.C.-

Tabelul 2.1 – „Planul de operatii”

3.1. Analiza proceselor tehnologice similare existente

In principiu, la prelucrarea pieselor de tip roata dintata se parcurg urmatoarele etape:

o Operatii pregatitoare;

o Prelucrari de degrosare, prefinisare, finisare;

o Prelucrare canal de pana;

o Prelucrarea danturii;

o Tratament termic;

o Rectificare;

o Control final.

Nr. crt.

Metoda de prelucrare

Masini, unelte si utilaje

SDV-uriOperatii si faze de

prelucrare

1 Gaurire Masina de gaurit

Burghiu spiral ϕ 37

Universal cu 3 bacuri

-prins piesa in universal;-gaurit;

-desprins piesa.

2Strunjit

interior si fataStrung normal

Universal cu 3 bacuri, cutit, cheie pentru

cutit

-prins piesa in universal;-strunjit interior din 2 treceri la ϕ 39+0,30;-strunjit sanfren la 2X45° de 2 ori;

-strunjit frontal la 21+0,5

3 BrosareMasina de

brosat

Dispozitiv de brosat, placa

de baza, placa intermediara, brosa rotunda,

cap filetat spate

-prins piesa in disp.-brosarea

-curatat brosa-desprins disp.

4Strunjire

frontala fata 6Strung normal

Disp. De strunjit cu

bucsa elast., instalatie

pneumatic,Cutit,

Cheie cutit, cala 110 mm

-prins piesa in disp.-strunjire frontala a suprafetei 6 luand adaos ct. de 1mm-strunjit sanfren

1,3X45° la butuc int.-strunjit ext la ϕ 109,6

-strunjit sanfren 1,5X45° de 2 ori la

coroana-desprins piesa

5 Strunjire frontala

suprafetele 1

Strung normal Cutit, cheie cutit, cala,

disp. de

-prins piesa in disp.-strunjit frontal butuc

la 40,4

si 2strunjit cu

bucsa elastica

-strunjit sanfren butuc la 1,3X45° si 1,5X45°

-strunjit frontal coroana la 20,9± 0,1

-strunjit sanfren coroana la 1,5X45°

-desprins piesa

6Frezare dantura

Masina de frezat

Freza melc mn=3, cutit de

debavurat, dorn pentru

freza, disp. de debavurat

-spalat piesa in petrol-prins piesa in disp.

-frezat dantura-desprins piesa

7 Ajustare Banc de ajustaj

Pila semirotunda,

disp. de ajustat

-prins piesa in disp.-ajustat gradul ramas in urma operatiei de

frezare-desprins piesa

8 Tesire danturaDispozitiv de

tesit

Freza Rp3, bucsa pentru freza, disc de

divizare

-prins piesa in disp.-tesire 1X45° 27 dinti

-desprindere piesa-control

9Razuire dantura

Masina de razuit

Disp. telescopic de

razuit, support sustinere stanga

dreapta, cutit sever mn=3 cheie fixa

-spalat piesa in petrol-prins piesa in disp.

-prins disp. pe masina-razuit 27 dinti din 3

curse duble-desprins piesa

10Brosare canal

panaMasina de

brosat orizontal

Brosa pentru canal, disp. de

tras, brosa perie, disp. de brosat, set 2 pene adios

brosa

-prins piesa in disp.-brosat canal pana din

3 treceri-scos piesa din disp

-curatat brosa

11 Ajustare Banc de ajustajPila

semirotunda, -prins piesa in disp.

-ajustat gradul ramas

disp. de ajustat

in urma operatiei de tesire

-desprins piesa

12

Rectificare frontala si interioara

pentru suprafetele 7

si 9

Masina de rectificat

universala

Piatra cilindrica

40X50X16, piatra oala 50X32X13,

role cilindrice ϕ 65, tija pt.

piatra, universal pt. rectificare,

calibru tampon ϕ 40−0,01

+0,025

-prinderea piesei in universal

-rectificare interioara ϕ 40−0,01

+0,025

-rectificare frontala 0,035−0,05

+0,05

-desprinderea piesei-control

13Rectificare

plana suprafata 2

Masina de rectificat plan

Piatra segment

150X80X25 din STAS

-asezat pies ape platou-rectificat plan

-luat piesa de pe platou

-curatat platoul

Tabelul 3.1 – “Procesul tehnologic”