Đang tải...

Công nghệ cơ khí Dập bánh răng liền trục nhiều bậc

Thảo luận trong 'Cơ khí chế tạo' bắt đầu bởi vietms, 26/4/10.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. vietms
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    25/7/09
    Số km:
    639
    Được đổ xăng:
    26
    Mã lực:
    31
    Xăng dự trữ:
    155 lít xăng
    #1 vietms, 26/4/10
    Last edited by a moderator: 7/7/14
    Rèn tự do là một phương pháp công nghệ gia công kim loại bằng áp lực cổ điển nhất đê tạo ra các chi tiết đơn giản có dạng khối . Nó được phát triển mạnh cùng với sự phát triển của công nghệ luyện kim màu và luyện kim đen. Tuy nhiên , trước khi xuất hiện kỹ nghệ luyện kim , người ta đã biết rèn các kim loại tự nhiên như rèn đồng nguội và sắt nguyên thủy . Nếu như trong giai đoạn đầu , những người thợ kim khí làm tất cả mọi công việc về gia công kim loại , từ luyện kim cho đến sản xuất ra thành phẩm thì sau quá trình chuyên môn hóa , những người thợ luyện kim và thợ đúc được tách ra trước , sau đó đến những người thợ gia công cơ . Công nghệ gia công cơ tuy xuất hiện sau nhưng lại phát triển với tốc độ khá cao và dần chiếm một khối lượng công việc lớn . Do đó , số phôi liệu cần thiết cho họ ngày một tăng và các phân xưởng rèn dập cùng với các phân xưởng đúc chỉ làm nhiệm vụ tạo phôi cho các phân xưởng gia công cơ khí.
    Khi công nghiệp phát triển mạnh các nhà máy cơ khí mở rộng , sản xuất hàng loạt phát triển đã thúc đẩy sự phát triển của các phân xưởng tạo phôi . Công nghệ dập tạo hình khối được phát triển do nó có ưu việt so với rèn tự do
    Công nghệ tạo hình kim loại khối là một phần của quá trình công nghệ gia công kim loại bằng áp lực , nhờ tính dẻo của kim loại làm biến dạng phôi hoặc điền đầy kim loại vào lòng khuôn hoặc làm cho kim loại chảy qua lỗ thoát của cối (hoặc chày) để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết theo yêu cầu.

    Vấn đề đặt ra là để tạo ra một chi tiết cụ thểthì cần phải thiết kế được quy trình công nghệ và khuôn sản xuất ra chi tiết đó.Trong bài viết này, chúng tôi tập trung tính toán, thiết kế quy trình công nghệvà khuôn để sản xuất ra chi tiết trục răng máy bay. Các số liệu sử dụng trong đồán được tra trong sổ tay dập khối, quá trình thiết kế nhờ sự trợ giúp của máy tính.
    CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ

    1.1. Bản vẽ sản phẩm

    Hình 1 : Chi tiết trục bánh răng 1.2.Các phương án công nghệ

    1.2.1. Phương án 1 :
    - Chọn phôi
    - Nung phôi trong lò điện
    - Vuốt
    - Dập trên máy búa
    - Cắt vành biên
    Phương án này chi tiết phải qua nguyên công chuẩn bị là vuốt , khuôn trên máy búa đơn giản tuy nhiên do chi tiết dạng trụ dài lại yêu câu đảm bảo cả hướng thớ phần trụ có bánh răng do đo không đảm bảo cơ tính cua chi tiết. 1.2.2. Phương án 2
    Cán nêm
    Phương án này có ưu điểm là tạo ra ngay chi tiết hao phí kim loại thưa rất nhỏ, tuy nhiên kết cấu chế tạo khuôn tuơng đối phức tạp
    1.2.3. Phương án 3
    Cắt phôi
    Ép chảy hỗn hợp trên máy ép ma sát trục vít
    Phương án này có ưu điểm độ bóng và độ chính xác bề mặt chi tiết cao và không yêu cầu độ chính xác kích thước của phôi. Nhược điểm của phương pháp này là áp lực lớn làm giảm tuổi thọ của khuôn, tiêu hao nhiều năng lượng
    1.2.4. Phương án 4
    Phương pháp chồn cục bộ gồm các nguyên công sau :
    - Cắt phôi
    L= 323 trên máy ép trục khuỷu
    - Nung nóng cục bộ đoạn phôi chồn cục bộ - Tụ lần 1 trên máy rèn ngang

    - Tụ lần 2 trên máy rèn ngang

    - Chồn trong lòng khuôn cuối cùng trên máy rèn ngang
    - Cắt vành biên
    - Gia công cơ
    - Nhiệt luyện
    Ưu điểm của phương pháp này là kết cấu khuôn trên máy rèn ngang đơn giản , do chồn cục bộ từng bước cho nên chi tiết đảm bảo hướng thớ của đoạn trục có bánh răng nghiêng . Do cối ghép do đó không cần làm góc nghiêng thành lòng khuôn nếu phôi được chồn trong lòng cối .
    Do đó ta chọn phương án 4

    THIẾT KẾ KHUÔN

    3.1. Thiết kế khuôn cắt phôi.

    Phôi được cắt có kích thước: Φ 22
    Ta thực hiện cắt phôi bằng khuôn cắt trên máy ép trục khuỷu.
    - Tính lực cắt phôi.
    Lực cắt được xác định theo công thức:
    Pc = k.σc.F
    Trong đó:
    K: hệ số tính đến ảnh hưởng của trạng thái mép cắt, nó tăng dần khi mép cắt bị cùn. Lấy k = 1,5
    σc : trở lực cắt. σc = 0,7.σb = 0,7.1000 = 700 (N/cm2)
    → Pc = 399000N = 40 T
    → Pc = 40 (T)
    - Chọn máy cắt phôi là máy ép trục khuỷu có các thông số như sau:
    - Lực ép danh nghĩa: 63 tấn
    - Hành trình đầu trượt: 40 mm
    - Kích thước bàn máy: 710 × 480
    - Kích thước lớn nhất khi cắt 1 phôi đường kính 50mm
    - Chiều dài phôi khi làm việc cố định cữ và cắt 1 phôi
    + Nhỏ nhất 30mm
    + Lớn nhất 1000mm
    Thiết kế dao cắt.
    Dao cắt được tiêu chuẩn hoá về kích thước. Với phôi Φ 22, tra bảng 5 trang 11 ta được các kích thước và kết cấu của dao cắt như sau:
    Sơ đồ cắt

    3.2.Thiết kế lòng khuôn ép tụ

    Để có thể chon đươc các phôi dài quá giới hạn cho phép ta phải chuẩn bị phôi trong các lòng khuôn tụ kim loại . Lòng khuôn tụ kim loại có thể làm về phía chày , về phía cối hoặc có thể cả phía chày và phía cối.
    Lòng khuôn tụ trong chày phài làm góc nghiêng thành lòng khuôn để dẽ tháo sản phẩm ra khỏi lòng khuôn . Sản phẩm sau khi tụ trong chày có dạng chóp cụt với kích thước đáy lớn D1 ; đáy bé Dn và chiều dài Lo . Như vậy sau nguyên công tụ kim loại phôi đầu tiên có kích thước Do và Lo sẽ trở thành phôi có kích thước Lc và Dtb
    a) Lòng khuôn kẹp và tụ lần 1 và 2
    Khác với các lòng khuôn khác có nhiệm vụ làm biến dạng kim loại , lòng khuôn kẹp có tác dụng giữ phôi trong quá trinh chồn . Lòng khuôn kẹp phải làm dài và phôi dài hơn lòng khuôn không kẹp phẳng , nhưng sau khi kẹp phải chống vết xước trên bề mặt phôi Kích thước chiều dài lòng khuôn kẹp
    Nhiệm vụ của lòng khuôn kẹp thực ra chỉ quan trọng ở trong thời gian đầu , trước khi phần phôi bị chồn đã biến dạng dẻo và tạo ra một vành nhỏ kim loại tì vào đáy cối gọi là “vai” . khi đã có vai thì xuất hiện phản lực R chống lại P . Vì chiều rộng vài ngày càng tăng cho nên lực R cũng tăng theo và vai trò của lực kẹp cũng giảm đi qua lòng khuôn tụ thứ 2 và lòng khuôn dập cuối cùng



    Chiều dài lòng khuôn kẹp phẳng
    Công thức kinh nghiệm để tính chiều dài lòng khuôn kẹp phẳng
    Lph = 2.Do + 30
    Lph = 2.22+ 30 = 74(mm) Kích thước tiết diện theo chiều ngang ở vị trí làm việc là một hình ô van với đường kính nhỏ bằng đường kính phôi nhỏ nhất và đường kính lớn bằng đường kính phôi lớn nhất . Để đảm bảo kẹp được tất cả mọi phôi ta bố trí chiều có đường kính phôi trùng mặt phân khuôn
    b) Lòng khuôn dập cuối cùng :
    Hình dạng và kích thước lòng khuôn cuối cùng giống như bản vẽ vật dập nóng. Lòng khuôn cuối cùng gồm 2 phần một nửa chồn trong cối và một nửa chồn trong chày . Cối ghép được ghép với ổ giữ cối bằng các bulong .
    Ổ kẹp cối được gắn chặt vào hốc có sẵn trong thân máy và trong đầu trượt phụ cho nên để kẹp chặt chúng ta dùng thanh kẹp với các bulong và khống chế chuyển động theo hướng vuông góc với trục bằng chốt dẫn hướng
    3.3. Thiết kế lòng khuôn cắt vành biên

    Ta thấy rằng sau khi dập trên máy rèn ngang vật dập có vành biên. Vì vậy ta thực hiện căt vành biên trên khuôn cắt riêng và trên thiết bị riêng. Cắt vành biên ở trạng thái nguội thì vật dập đỡ bị cong vênh. Nhưng ở đây, sau khi dập trên máy máy rèn ngang ta chuyển ngay sang cắt vành biên trên thiết bị khác trong trạng thái nhiệt độ vật dập còn rất cao. Vì vậy, ta thực hiện cắt vành biên ở trạng thái nóng.
    - Lực cắt biên.
    Lực cắt biên được tính theo công thức:
    Pc = C.S.τc​
    Trong đó:
    C: chu vi cắt (mm) C = 169 mm
    S: Chiều dày cắt (mm) S = h = 0.795 mm
    τc: Trở lực cắt ( kG/mm2 ) τc = 100 kG/mm2
    → Pc = 169.0,795.100 = 13435 kG ≈ 13,5 tấn
    - Chọn máy.
    Chọn máy cắt biên là máy ép trục khuỷu có các thông số như sau:
    - Lực ép danh nghĩa: 25 tấn
    - Hành trình của đầu trượt: Max 60, Min 5
    - Khoảng điều chỉnh chiều dài tay biên: 55 mm
    - Chiều cao kín máy: 250 mm
    - Kích thước bàn máy B x L = 340 x 500

    Khuôn cắt vành biên

    Khuôn cắt vành biên



    CHỌN THIẾT BỊ VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ NHIỆT

    4.1. Chọn thiết bị

    Chọn máy rèn ngang có mặt phân cối đứng với các thông số; Lực danh nghĩa : 400T
    Hành trình cối động : 125mm
    Hành trình đầu trượt chồn : 290mm
    Hành trình đầu trượt chồn sau khi khép kín các cối : 190mm
    Hành trình về của đầu trượt chồn khi các cối vẫn khép kín: 80mm
    Kích thước lớn nhất của cối :
    Dài :450
    Rộng : 160
    Cao :450
    Số hành trình đầu trượt trong 1 phút : 45
    4.2. Chọn chế độ nhiệt

    4.2.1. Chọn chế độ nung
    - Khoảng nhiệt độ tạo hình.
    Đối với mỗi loại vật liệu đều có một khoảng nhiệt độ nhất định mà ở khoảng đó quá trình tạo hình xảy ra thuận lợi nhất, đó là khoảng nhiệt độ rèn. Dưới tác dụng của nhiệt trở lực biến dạng của kim loại giảm, tính dẻo kim loại tăng, khắc phục được hiện tượng hoá bền.
    Tra bảng 16 trang 42 sách sổ tay dập khối đối với thép 40X ta có khoảng nhiệt độ nên dùng là 11800C ÷ 8300C
    - Chế độ nung
    Nung cục bộ đoạn phôi biến dạng
    Chế độ nung kim loại trước khi rèn và dập nóng bao gồm việc xác định các đại lượng cơ bản như nhiệt độ lò khi chất phôi vào lò; nhiệt độ nung phôi; thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ đã cho; tổng thời gian nung, phương pháp xếp phôi trong lò.
    Thời gian nung phôi tuỳ thuộc vào hình dạng tiết diện phôi, cách xếp phôi trong lò và cấu trúc kim loại của phôi nung. Do dạng sản xuất của ta là hàng khối cho nên có thể đem phôi nung trong lò liên tục hoặc bán liên tục.
    4.2.2. Chế độ làm nguội
    Chế độ làm nguội sau khi rèn có ý nghĩa quan trọng vì nếu làm nguội không đúng có thể xảy ra các hiện tượng không mong muốn như cong, vênh… Đặc biệt, nếu làm nguội quá nhanh, do ứng suất nhiệt có thể gây ra vết nứt tế vi và vết nứt có thể nhìn thấy được.
    Tra bảng 21 ( trang 51 sổ tay dập khối ) đối với phôi thép 40X đường kính Φ22 ta chọn chế độ làm nguội ngoài không khí.
    Nguồn bài viết : metalformingvn.net
     
  2. bkdn
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    8/4/10
    Số km:
    294
    Được đổ xăng:
    54
    Mã lực:
    51
    Xăng dự trữ:
    146 lít xăng
    Mô phỏng số dập khối bánh răng liền trục nhiều bậc

    Xuất phát từ yêu cầu về kiểu dáng sản phẩm, người kỹ sư sẽ phác thảo hình dáng của phôi và khuôn mẫu để tiến hành gia công. Công việc này được thực hiện bằng phần mềm CAD. Để tiến hành mô phỏng trước hết phải chia lưới các phần tử, thuộc tính vật liệu ,đưa vào các điều kiện biên (chuyển vị ,lực chặn ,ma sát ,nhiệt độ …). Máy sẽ tính toán quá trình tạo hình sản phẩm và đưa ra kết quả. Qua việc xem xét trường phân bố ứng suất và biến dạng tại từng thời điểm, người kỹ sư biết được một cách tương đối chính xác chi tiết có bị phá hủy trong quá trình biến dạng và kích thước hình học của sản phẩm có đảm bảo với yêu cầu hay không, từ đó thay đổi các thông số của quá trình một cách hợp lý sao cho kết quả cuối cùng là tối ưu. Tiếp theo có thể gia công khuôn mẫu dựa trên các thông số hình học sau khi mô phỏng và tiến hành sản xuất thử. Nếu thấy được mới đưa ra sản xuất hàng loạt .

    Bài viết này chúng tôi xin trình bày kết quả mô phỏng số quá trình dập khốichi tiết bánh răng liền trục nhiều bậc :
    Phần tính toán thiết kế khuôn mời các bạn xem qua bài viết sau :
    http://news.metalformingvn.net/DAP-KHOI-TREN-MAY-BUA/Dap-bánh-rang-lien-truc-nhieu-bac.html
    Sau đây là kết quả mô phỏng số:

    Nguyên công tụ lần 1 :
    [​IMG]


    Sự thay đôi về ứng suất


    [​IMG]

    Sự thay đổi về nhiệtđộ


    [​IMG]

    Phânbố lưới kim loại sau khi tụ lần 2


    [​IMG]


    Sự thay đôi về tốc độbiến dạng


    [​IMG]


    Nguyên công dập cuối cùng


    [​IMG]

    Sựthay đổi về ứng suất


    [​IMG]

    Sựthay đồi về nhiệt độ


    [​IMG]

    Tốcđộ biến dạng


    [​IMG]
     

Chia sẻ trang này