Công nghệ dập bánh răng liên tục nhiều bậc

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 tín

Dập bánh răng liền trục nhiều bậc

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