Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe di chuyển xe con

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe di chuyển xe con

QUI TRÌNH COĐNG NGHEÔ CHEÂ TÁO BAÙNH XE

I

Phađn tích ñieău kieôn laøm vieôc cụa chi tieât :

Baùnh xe laøm vieôc trong ñieău kieôn khaĩc nghieôt , heô thoâng baùnh xe chòu toaøn boô tại tróng cụa caăn trúc vaø tróng löôïng vaôt nađng Quaù trình xe chuyeơn ñoông tređn ñöôøng ray , tại tróng taùc ñoông thay ñoơi lieđn túc vaønh baùnh xe chiïu taùc ñoông cụa moment uoân, moment xoaĩn phöùc táp , vieôc thay ñoơi lieđn túc caùc moment seõ táo öùng suaât taôp trung cúc boô tái vaønh baùnh xe vaø caùc ngoêng trúc seõ táo caùc veât nöùt , gađy hö hoûng

+ Beă maịt tieâp xuùc giöõa baùnh xe vaø ray laøm vieôc trong ñieău kieôn thieâu bođi trôn, ma saùt lôùn, gađy moøn nhanh vaø xuaât hieôn nhieôt lôùn, laøm ạnh höôûng ñeân tuoơi beăn cụa baùnh

xe

+ Dao ñoông xuaât hieôn trong trong quaù trình caăn trúc chuyeơn ñoông vaø tređn baùnh cuõng xuaât hieôn dao ñoông noôi boô phađn töû quaù trình naøy gađy bieân dáng cong veđnh baùnh,

ta coù theơ khöû öùng suaât noôi phađn töû baỉng caùnh táo caùc loê tređn vaønh mayô ñeơ öùng suaât trieôt tieđu tái tađm caùc loê Tuy nhieđn vieôc táo loê tređn vaønh mayô phại taíng kích thöôùc chieău daøy cụa vaønh mayô taíng leđn ñoăng nghóa vôùi kích thöôùc toơng theơ cụa caăn trúc taíng theđm Neâu ta thay ñoơi keât caâu maịt caĩt, gia taíng kích thöôùc vaønh gaăn ngoêng trúc seõ phuø hôïp hôn veă maịt boâ trí vaôt lieôu, cuõng nhö tại tróng ôû oơ ñôõ khieân trúc kích thöôùc

cuõng taíng daăn veă vò trí vaønh Vieôc naøy seõ taíng ñoô cöùng vöõng cho baùnh xe

Qua quaù trình phađn tích ñieău kieôn vaø keât caâu laøm vieôc cụa chi tieât ,chuùng ta coù theơ ruùt ra boâ trí toơng theơ hình daùng cụa chi tieât nhö sau: maịt ngoaøi cuøng cụa baùnh hình dáng vaønh, vuøng giöõa dáng taâm chòu löïc, caøng daăn veă phía ngoêng trúc thaønh daøy cụa taâm taíng daăn, coơ ngoêng trúc seõ daøi hôn thaønh baùnh, caøng veă tađm baùnh ñöôøng kính ngoêng trúc taíng daăn ñeơ ñạm bạo tại tróng oơn ñònh vaø phuø hôïp vôùi tính cođng ngheô

II Cheâ táo phođi :

1 Vaôt lieôu cheâ táo phođi :

Döïa vaøo ñieău kieôn tại tróng ,söùc beăn & tính kinh teâ cho thaây Vaôt lieôu cheâ táo, phại coù tính keùo , neùn toẫt tái caùc beă maịt laøm vieôc phại coù ñoô cöùng lôùn (300 HB 

350 HB), ñoăng thôøi phại chòu ñöôïc ñoô beăn ma saùt tröôïc lôùn tính oơn ñònh nhieôt cao Tái loõi ñoô cöùng giạm daăn

Tröôùc caùc yeđu caău veă vaôt lieôu cheâ táo phođi cho thaây neâu söû dúng vaôt lieôu gang ñeơ cheâ táo seõ khođng ñát caùc yeđu caău kyõ thuaôt tređn, söû dúng hôïp kim loái toât seõ ñát yeđu caău kyõ thuaôt Tuy nhieđn giaù thaønh hôïp kim hieđn nay khaù ñaĩt khođng phuø hôïp tính kinh teâ vaø nhaât laø ñieău kieôn cođng ngheô chuùng ta hieôn nay chöa ñụ söùc cheâ táo phođi baỉng hôïp kim maøu Neâu söû dúng theùp cacbon , chaât löôïng toât ñeơ cheâ táo phođi, sau gia cođng nhieôt luyeôn beă maịt ñeơ ñát yeđu caău kyõ thuaôt, laø coù theơ ñöôïc

Về mặt kinh tế thép cacbon giá thành tương đối rẻ, công nghệ nhiệt luyện chúng

ta có thể làm được , phù hợp được về mặt giá cả sản phẩm

Tra cứu các tài liệu kỉ thuật nhiệt luyện và số liệu kĩ thuật làm việc của mác thép : 45XH là phù hợp với yêu cầu kĩ thuật

Các thông số của mác thép 45XH:

C =0.35

2 Dạng sản xuất :

Số lượng sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến dạng sản xuất, nó phụ thuộc vào mức cầu của thị trường, sản lượng cung cấp của nhiều nhà sản xuất cùng sản xuất một loại mặt hàng, cụ thể phụ thuộc vào hợp đồng sản xuất giữa nhà chế tạo và nhà phân phối sản phẩm

Phụ thuộc vào mức độ sản xuất mà người ta chia dạng sản xuất ra làm 3 loại : + Sản xuất hàng khối lớn

+ Sản xuất hàng loạt vừa

+ Sản xuất đơn chiếc

Để xác định được mức độ sản xuất người ta dựa vào hai yếu tố sau:

+ Sản lượng sản xuất hàng năm ( sản phẩm hoặc bán thành phẩm)

N = N1* m  1+ 

Trong đó

+  : luợng sản phẩm gối đầu +  : số sản phẩm hư hỏng

Trọng lượng sản phẩm hoặc bán thành phẩm :

Xác định bằng hệ thức sau :

M = V x  Trong đó :

+ M : khối lượng sản phẩm hoặc bán thành phẩm

+ V : thể tích của sản phẩm hoặc bán thành phẩm

+  : khối lượng riêng của vật liệu

Trọng lượng sản phẩm tính theo bản vẽ chế tạo M = 64.5 KG

Cân đối giữa số lượng va trọng lượng chi tiết được chế tạo trong năm, sản xuất ở dạng đơn chiếc

3 Chế tạo phôi :

Phương pháp chế tạo phôi ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành sản phẩm chi tiết tuỳ thuộc vào dạng sản xuất, mức độ chính xác mà ta chọn cách chế tạo phôi cho phù hợp với yêu cầu sản xuất

Một số phương pháp tạo phôi thông dụng :

* Đúc : tạo được phôi có hình dáng phức tạp , độ chính xác tương đối cao , tạo được phôi có trọng lượng lớn trang bị đầu tư thấp Tuy nhiên đúc cũng có một số nhược điểm lớn phần phôi liệu thừa do phễu rót và đậu rót, hay tạo bọ khí, gây ứng xuất tập trung không có lợi trong quá trình sử dụng

* Rèn khuôn (dập thể tích) : tạo phôi có dạng phức tạp, độ chính xác cao đạt được cơ tính tốt tránh được các rỗmọt, tính đồng nhất kim loại cao Tuy nhiên giá thành kinh tế chế tạo phôi cao, không tạo được phôi có trọng lượng lớn, tốn thời gian gia nhiệt

* Cán : năng suất cán rất cao cơ tính tốt, giá thành trên một đơn vị sản phẩm thấp nhờ vào năng xuất cao.Tuy nhiên sản phẩm cán có trọng lượng lớn cần phải gia nhiệt để giảm áp lực cán tăng tuổi thọ cho bánh cán và máy cán, biến dạng dẻo trên bề mặt kim loại tạo lớp cứng trên bề mặt điều đó không có lợi cho một số sản phẩm

* Ngoài các phương pháp nói trên còn rất nhiều phương pháp tạo phôi khác Tuỳ thuộc vào điều kiện cần, tình hình sản xuất mà người chế tạo chọn phương pháp tạo phôi cho hiệu quả với điều kiện sản xuất

* So sánh cách tạo phôi :

Phương án 1:

Tạo phôi bằng phương pháp rèn khuôn năng xuất cao cơ tính tốt , ở vị trí rãnh bánh xe, nơi tiếp xúc giữa bánh xe và ray sẽ làm liền thành khối để phù hợp với điều kiện công nghệ và tuổi bền của khuôn sau đó sẽ gia công sau , ở vành mặt đầu sẽ làm nghiêng đi một góc 3  50 để tạo điều kiện thoát khuôn tốt Quá trình rèn sẽ tạo lỗ 

100 mm nhưng không thông suốt, để tránh áp lực khuôn rèn tập trung ứng xuất dễ gây nứt khuôn

Nhờ năng suất cao nên giá thành trên một đơn vị sản phẩm thấp nhưng phải sản xuất ở số lượng lớn thì chi phí giá thành cho đầu tư khuôn cũng như máy móc, trang thiết bị mới hiệu qủa và phù hợp với điều kiện kinh tế

Phương án 2:

Tạo phôi bằng phương pháp đúc mẫu gỗ, khuôn cát, lõi cát thuận lợi cho việc tạo phôi có trọng lượng lớn giá thành chế tạo mẫu thấp ít tốn kém, thời gian chế tạo nhanh Tuy nhiên phế phẩm lớn khả năng chính xác thấp , lượng dư gia công lớn và tính đồng nhất kim loại không cao, phần lớn hạt kim loại nhỏ tập trung phía ngoài do nguội nhanh Hạt kim loại lớn nằm trong do nhiệt phía trong thoát chậm nên tổ chức hạt không tốt

Quá trình đúc chi tiết sẻ đúc liền nơi rãnh tiếp xúc với ray và tạo góc nghiêng

3  50 để phù hợp với điều kiện công nghệ, sua đó sẽ gia công sau

Vì năng suất không cao nên giá thành tạo phôi trên một đơn vị sản phẩm cao tuy nhiên phí đầu tư ban đầu thấp không cần nhiều các thiết bị máy móc cũng như qui trình công nghệ phức tạp phù hợp cho chế tạo sản phẩm lớn hoặc sản xuất đơn chiếc

* Nhận xét :

+ Ở phương án một phương pháp tạo phôi hiệu quả , cho năng xuất và chất lựơng cao tuy nhiên phí đầu tư lớn nên không phù hợp cho sản xuất đơn chiếc

+ Phương án 2 tuy kém hiệu quả hơn về mặt năng suất nhưng chi phí đầu tư thấp xét về hiệu quả kinh tế phương án hai đạt hiệu quả cao hơn phương án một Vì vậy ta chọn phương án hai để chế tạo phôi

III Thiết kế nguyên công :

1 Nguyên công 1

Bước 1 : Tiện sơ bộ mặt bên của bánh xe

Bước 2 : Tiện tinh mặt bên của bánh xe

Hình 7.1 Tiện một đầu này xong quay đầu và tiện nửa còn lại

Kẹp chặt : mâm cặp 3 chấu Định vị hạn chế 5 bậc tự do

Tiện thô :

Dao tiện :T15K6

t= 3 mm

S= 1,35 mm/vòng

n=38 v/ph

V= 92 m/ph

tgc= 14,5 ph

Máy tiện : 1259

Đường kính gia công lớn nhất : 780

Chiều dài gia công : 350

Số trục chính : 6

Giới hạn số vòng quay/phút : 19-269

Số cấp tốc độ : 24

Công suất động cơ : < 55 Kw

Tiện tinh :

Dao tiện :T15K6

t= 0,5 mm

S= 0,2 mm/vòng

n=110 v/ph

V= 265 m/ph

tgc= 27,86 ph

Máy tiện : 1259

2 Nguyên công 2 :

Tiện sơ bộ vành, gờ và các bề mặt tiếp xúc gồm các bước :

Bước 1 : Tiện sơ bộ bề mặt

Tiện thô vành bánh xe và bo tròn gờ với đương kính r=5mm

Hình 7.2 Bước 2 : Tiện tinh vành bánh xe

Tiện tinh bề mặt tiếp xúc

Các thông số gia công như nguyên công 1 và

tgc= 8,3 ph (tiện tinh) ; tgc= 4,8 ph (tiện thô)

3 Nguyên công 3 :

Hình 7.3

- Dao tiện lỗ tiêu chuẩn gán mãnh hợp kim cứng BK6

 : Góc nghiêng trước của dao ( = 900)

- Chiều sâu cắt Bước thô t = 2 mm

- Số vòng quay : n thô =75,22 v/ph

ntinh = 201,6 v/ph

- Lượng tiến dao Sthô = 0.2 mm/ v

- Vận tốc cắt : Vthoâ =167,8 m/ph

Vtinh =449,8 m/ph

- Thời gían gia công : thô T=14,25 ph

tinh T=20,8 ph

4 Nguyên công 4 :

Xọc để gia công rãnh then

Hình 7.4 Kẹp chặt trên mâm cặp 4 chấu để gia công rãnh then

Định vị: Mặt đáy 3 bậc tự do, mặt bên 2 bậc tự do

Các thông số gia công :

Dao xọc : P18

t= 1,6 mm

S= 0,12 mm/htk

n=61,1 htk/ph

V= 22 mm/ph

tgc= 1,96 ph

Máy xọc : 5107

Đường kính gia công : 1000

Số hành trình kép/ph : 400,700,1200,2000

Chạy dao vòng/htk : 0,0125 - 0,56

Đường kính dao : 30

Công suất động cơ : 0,6 Kw

5 Tính và tra chế độ cắt :

Công việc được thực hiện trên máy 1295, công suất động cơ N= 50 Kw

* Tiện bề mặt :

* Tiện thô :

Chọn t = 3 mm

S t T

C

 Trong đó :

T =30÷60 phút : trị số trung bình của tuổi bền, lấy T =45 ph

CV =292 : hệ số điều chỉnh

xV=0,15

yV=0,3

m=0,18

( Tra bảng 1-1 [6] )

V

n

b m

mv C















750

: hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 2-1 [6] )

b= 600 N/mm2.

kn = 1

nv = -1

600

750 1

































V

n

b m

mv C k



knv = 1 (do không có vỏ cứng bảng 7-1 [6] )

kuv=1 ( thép đúc bảng 8-1 [6] )

suy ra : kv = kmv.knv.kuv = 0,72.1.1 = 0,72

35 , 1 3 45

292

.

S t T

C

440 14 , 3

86 1000

1000

ph v D

V



nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 38 v/ph)

1000

.

ph m ph

v n

D







Lực cắt P (N) : chia 3 thành phần theo tọa độ của máy

-lực cắt theo hướng tiếp tuyến : Pz

-lực cắt theo hướng kính : Py

-lực cắt theo hướng trục : Px

Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp =

Pz=Cp.tXpz.SYpz.vnz.Kpz =300.31.1,350,75.84-0,15 = 515,7 (KG)

60 102

60 7 , 515 60

v P













Nc < Nm.k mv=50.0,8 =40 vậy thỏa về công suất

* Tiện tinh :

Chọn S = 0,2 mm/vòng

S t T

C

 Trong đó :

T =30 ÷ 60 phút : trị số trung bình của tuổi bền, lấy T =45 ph

CV =292 : hệ số điều chỉnh

xV=0,15

yV=0,3

m=0,18

( Tra bảng 1-1 [6] )

V

n

b m

mv C















750

: hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 2-1 [6] )  b = 600 N/mm2

kn = 1

nv = -1

600

750 1

































V

n

b m

mv C

k



knv = 1 (do không có vỏ cứng bảng 7-1 [6] )

kuv=1 ( thép đúc bảng 8-1 [6] )

suy ra : kv = kmv.knv.kuv = 0,72.1.1 = 0,72

35 , 1 3 45

292

.

S t T

C

440 14 , 3

92 , 265 1000

1000

ph v D

V



nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 110 v/ph)

1000

.

ph m ph

v n

D







Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp =

Tra bảng 11-1 [6] ta có các thông số : Cpz, Xpz, Ypz, nz, Kpz

Pz=Cp.tXpz.SYpz.vnz.Kpz =300.(0,5)1.(0,2)0,75.110-0,15 = 22,16 (KG)

110 16 , 22 60

v P













Nc < Nm.k m =50.0,8 =40 vậy thỏa về công suất

*Tiện lỗ:

Máy tiện như trên

Định vị và kẹp chặt không thay đổi

Dao tiện lổ tiêu chuẩn gắn mảnh hợp kim cứng

Thông số dao

Mảnh hợp kim cứng BK6  = 900 Tiện thô :

Tính vận tốc cắt

Chọn chiều sâu cắt t = 2 mm V= (CV x KV / Tm x tx x Sy ) = 324 x 0.72 / 500.2 x 2 0.2 x 0.2 0.4

Các thông số tra bảng :

Cv = 324

Kv = K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 = 0,72

T = 30 ÷ 60

m = 0.2

t = 2

x = 0.2

y = 0.4

S = 0.2 Số vòng quay n = 167,8 x 1000 / 3.14 x 710

Tiện tinh :

Tính vận tốc cắt

Chọn chiều sâu cắt t =0.3 mm V= (CV x KV / Tm x tx x Sy ) = 324 x 0.72 / 500.2 x (0.3) 0.2 x 0.05 0.4

Các thông số tra bảng tương tự như trên

Số vòng quay n = 449,8 x 1000 / 3.14 x 710

= 201,6 v/ ph

* Xọc rãnh then :

Chiều dài rãnh then l = 110

S =0,1 ÷ 0,13 mm/htk (tra bảng 32.3 [6] )

Chọn S = 0,12 mm/htk

V=22 mm/ph (tra bảng 33.2 [6] )

Trạng thái bề mặt gia công : không có vỏ cứng, phôi đúc

440 14 , 3

92 , 74 1000

1000

ph v D

V



nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 50 v/ph)

1000

.

ph v ph

v n

D







Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp =

Tra bảng 11-1 [6] ta có các thông số :

Cpz=408 ; Xpz=0,72 ; Ypz=0,8 ; nz=0

Kp=1,1 ; Kxp=1 ; Kyp =1 ; Krpz =1 (bảng 15-1 [6] )

Suy ra Kpz =1,1

Pz=Cp.tXpz.SYpz.vnz.Kpz =408.(1,6)0,72.(0,12)0,8.(22)0.1,1

= 115,442(KG)

22 44 , 115 60

v P













So với công suất máy danh định đảm bảo làm việc an toàn

22 1000

2

L

v

6 Lượng dư gia công :

Chất lượng bề mặt phôi : (bảng 10.[7])

Các thông số đạt được sau khi gia công bề mặt : (bảng 12.[7])

Gia công tinh : cấp chính xác 4-5 ; Rz =20 m ; Ti =30 m

Sai lệch vị trí không gian :

cm



  

 k = 0,7 mm : đường cong giới hạn trên 1mm chiều dài (phôi đúc)

 c =  k = 0,7 mm

2 2

2 2

m b

b

    



























  ( 700 ) 2  ( 284 ) 2  755 , 4 ( m)

Sai số kẹp chặt :

gd  c2  k2  60 2  160 2  170 , 88 ( m)

 k= 160  m (bảng 21 [7] )

 c = 60 m

 gd2 = 0,05  gd =0,05.170,88 =8,54 m

Lượng dư nhỏ nhất của tiện thô :

2Zmin = 2.( Rz + Ti +  2 2gd ) =

= 2( 250 + 350 + ( 755 , 4 ) 2  ( 170 , 88 ) 2 ) =2.1374,4  m

Lượng dư nhỏ nhất của tiện tinh :

2.Zmin = 2( 50 + ( 37 , 7 ) 2  ( 8 , 54 ) 2 ) =2.88,6  m

Lượng dư lớn nhất :

TD : hiệu dung sai của bước sát trước và bước hoàn thành

7 Thời gian gia công :

7.1 Nguyên công 1và 2 :

Tiện tinh :

a Bề mặt bên :

L L L To

.

2

1





5 , 0 5 , 0

tg tg

t

L     



L2=(1 ÷3) mm = 2 (mm)

2 1 610

2

n S

L L L

To    







5 , 0 5 , 0

tg tg

t

L     



L2=(1 ÷ 3) mm = 2 (mm)

0 , 2 110 8,3( )

2 1 180

2

n S

L L L

To    







Tiện thô :

L L L To

.

2

1





3 5 , 0

tg tg

t

L     



L2=(1 ÷ 3) mm = 2 (mm)

4 2 740

2

n S

L L L

To    







3 5 , 0

tg tg

t

L     



L2 = 2 mm

2 1 180

n S

L L L

To      

7.2 Nguyên công 3 :

Tiện thô

2 180

2 1

n S

L L L

T      

Tiện tinh

2 180

2 1

n S

L L L

T      

7.3 Nguyên công 4 :

Gia công xọc :

S= 0,12 mm/htk

h = 13,4 mm

) ( 96 , 1 3 10 1 , 61 12 , 0

1 4 , 13

S

h o









*Thời gian gia công tổng cộng :