Cỏc vấn đề sau đó được đề cập trong chương này: - Lý thuyết tạo hỡnh bỏnh răng cụn cong;
- Cỏc vấn đề tiờu chuẩn, kỹ thuật liờn quan đến cỏc thụng số tớnh toỏn, thiết kế, chế tạo cặp bỏnh răng và dao cắt, từ chọn mụ đun, số răng, gúc nghiờng và hướng răng, cỏc dạng prụphin gốc, lực chiều trục, chọn hệ số dịch chỉnh và hệ số thay đổi chiều dày tớnh toỏn của răng prụphin, hệ số để tớnh toỏn gúc chõn răng và gúc đầu răng. Đặc biệt xõy dựng được bảng cỏc thụng số hỡnh học;
- Yờu cầu kỹ thuật của cặp bỏnh răng, kể cả yờu cầu về nhiệt luyện, độ cứng mặt răng, độ dai va đập của lừi răng, chiều sõu lớp thấm cờmentớt, dung sai lắp ghộp cỏc bề mặt, yờu cầu về cõn bằng tĩnh cặp bỏnh răng,…..
Cỏc nội dung này làm cơ sở lý thuyết cho tớnh toỏn, thiết kế và xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ ở chương sau.
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 41
Chương 3 TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, LẬP QUY TRèNH CễNG NGHỆ CHẾ TẠO - CHẾ TẠO CẶP BÁNH RĂNG 3.1 Tớnh toỏn cỏc thụng số hỡnh học và thiết kế
3.1.1 Phần mềm tớnh toỏn và thiết kế
3.1.1.1 Sơ đồ khối: Sơ đồ khối tự động tớnh toỏn, thiết kế cỏc thụng số hỡnh học bộ truyền bỏnh răng cụn cong được chỉ ra trờn Hỡnh 3.1.
Kiểm tra tớnh logớc của số liệu vẽ START
Nhập số liệu ban đầu của bộ truyền
Gọi chương trỡnh
SBGPJusNhập số liệu ban đầu của bộ truyền t.lsp để tính tốn các thụng số hỡnh học của cặp BR
Kiểm tra tớnh hợp lệ của thụng số hỡnh học BR
Chạy C/T : Dat002.lsp
Lấy số liệu vẽ và ĐC mỏy
Gọi C/T : SBGDraw.lsp
Để vẽ bỏnh răng
End
Hỡnh 3.1- Sơ đồ khối tự động tớnh
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 42 3.1.1.2 Tớnh toỏn chương trỡnh
Sau khi lập xong chương trỡnh trờn, bắt đầu tiến hành tớnh toỏn chương trỡnh theo cỏc bước sau: Copy 04 File : DBContr.lsp, SBGBJust.lsp, SBGDraw.lsp, DBMake.dcl. vào chung một thư mục.
Mở chương trỡnh AutoCAD.
Nạp 03 File chương trỡnh: DBContr.lsp, SBGBJust.lsp, SBGDraw.lsp Chương trỡnh chạy sẽ cú dạng như sau (Hỡnh 3.2).
Hỡnh 3.2-
Đõy là hộp thoại Input1 để nhập số liệu đầu vào. Tiếp tục nhỏy trỏi chuột vào nỳt "Next" ta cú hộp thoại sau ( Hỡnh 3.3).
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 43 Đõy là hộp thoại Input2 để nhập cỏc số liệu đầu vào. Sau khi nhập đủ số liệu chương trỡnh sẽ tớnh và kiểm tra ngay. Nếu số liệu đầu vào kiểm tra khụng chấp nhận thỡ sẽ phải nhỏy trỏi chuột vào nỳt "Back". Nếu dữ liệu đảm bảo thỡ nhỏy nỳt trỏi chuột vào nỳt "Next" sau đú ta sẽ cú màn hỡnh sau (Hỡnh 3.4).
Hỡnh 3.4-
Khi màn hỡnh cú dạng như trờn cú nghĩa rằng : Cỏc thụng số đầu vào là hợp lệ và cỏc thụng số tớnh toỏn là chấp nhận được.
Tiếp tục nhỏy trỏi chuột vào nỳt "Next" ta sẽ cú màn hỡnh sau (Hỡnh 3.5).
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 44 Để kiểm tra lại cỏc số liệu tớnh toỏn lần cuối trước khi đi đến phần sau, hóy thực hiện hai nội dung sau:
1. Xem File dữ liệu dựng cho việc vẽ bỏnh răng ta kớch hoạt vào phớm "a data file" sau đú nhỏy trỏi chuột vào nỳt "View";
2. Xem File dữ liệu dựng cho chương trỡnh ứng dụng CAM thỡ ta kớch hoạt vào phớm " a result file" sau đú nhỏy trỏi chuột vào nỳt "View".
Nếu chỳng ta xem cỏc File kết quả mà khụng chấp nhận được thỡ cú thể nhỏy vào nỳt "Back" quay lại chương trỡnh, để xử lý lại số liệu đầu vào của chương trỡnh.
Nếu kết quả đó hoàn thiện thỡ chỳng ta nhỏy trỏi chuột vào nỳt "Next" để thực hiện cỏc bước tiếp theo. Khi đú màn hỡnh sẽ cú dạng sau (Hỡnh 3.6).
Hỡnh 3.6-
Để cú thể vẽ hoàn thiện một bản vẽ bỏnh răng cụn răng cong hệ Gleason thỡ chỳng ta cần phải lưu ý bổ sung một số kớch thước liờn quan đến Mayơ của bỏnh răng. Cỏc điều kiện này do chương trỡnh tự sản sinh khi chương trỡnh kiểm tra tớnh logic của một bản vẽ thiết kế cơ khớ. Nếu khụng tuõn thủ điều kiện này thỡ chương trỡnh sẽ khụng cú khả năng thực hiện bản vẽ theo ý muốn được và sẽ bỏo lỗi.
Khi đó thực hiện xong việc nhập số liệu bổ xung và lựa chọn bỏnh răng được vẽ, nhỏy trỏi chuột vào nỳt "Next" thỡ màn hỡnh sẽ hiện ra như sau (Hỡnh 3.7).
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 45
Hỡnh 3.7-
Lỳc này chương trỡnh sẽ yờu cầu nạp cỏc số liệu về kớch cỡ hướng của khổ giấy , vị trớ vẽ , hệ số tỉ lệ. Sau khi nạp đủ số liệu chỳng ta hóy nhỏy phớm trỏi chuột vào vào nỳt "Draw" để cho chương trỡnh tự động vẽ bản vẽ. Kết quả bản vẽ bỏnh răng cụn răng cong hệ Gleason sẽ được vẽ một cỏch tự động như Hỡnh 3.7.
Như vậy, đó cú một bản vẽ hoàn chỉnh của một bỏnh răng cụn răng cong hệ Gleason Z1. Để vẽ nốt bỏnh răng cụn răng cong hệ Gleason Z2 thỡ chỳng ta quay lại màn hỡnh trước để chọn bỏnh răng lớn trờn phớm "a large gear" rồi sau đú tiến hành vẽ tương tự như bỏnh răng Z1.
3.1.2 Cỏc kết quả tớnh toỏn cỏc thụng số hỡnh học và bản thiết kế
Trờn cơ sở phần mềm tớnh toỏn ở trờn, trong phần này đề tài tớnh toỏn cỏc trường hợp đại diện cho cỏc cặp bỏnh răng cụn cong sau:
1. Z1 = 13; Z2 = 43; Me = 5; gúc xoắn βn= 350, dạng 3 ;
2. Z1 = 25; Z2 = 54; Mn = 5,5 ; gúc xoắn βn= 350 ; 3. Z1 = 26; Z2 = 40; Mn = 5,3 ; gúc xoắn βn= 350 ; 4. Z1 = 30; Z2 = 30; Mn = 5,25 ; gúc xoắn βn= 350 ; 5. Z1 = 25; Z2 = 41; Mn = 5,25 ; gúc xoắn βn= 350 ;
Dưới đõy là kết quả cỏc thụng số tớnh toỏn và bản vẽ thiết kế trường hợp: 1. Z1 = 13; Z2 = 43; Me = 5; gúc xoắn βn= 350, dạng 3; Kết quả cỏc trường hợp khỏc được trỡnh bày trong Phụ lục 2 của bỏo cỏo.
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 46 2 2 2 1 ∧ ∧ + = Z Z Zc 1.1.1.1 Bảng tớnh thụng số bỏnh răng trường hợp 1
Stt Thụng số bỏnh răng Kớ hiệu và cụng thức Dang 1 Dang3 Gúc theo độ Gúc theo độ
1 Gúc xoắn BET.3, 1415296/180 0.610865228 0.6108652 35 35 2 Số răng bỏnh nhỏ Z1 12 13
3 Số răng bỏnh lớn Z2 24 43 4 Modul phỏp trung bỡnh Mn _ _ 5 Modul mặt đầu Me 3.5 4.75 6 Hướng xoắn bỏnh nhỏ Phải=1; trỏi=0 0 0 7 Hướng xoắn bỏnh lớn 1 1
a) Cỏc kết quả phần tớnh toỏn
Stt Thụng số bỏnh răng Kớ hiệu và cụng thức Dang 1 Dang3 Gúc theo độ Gúc theo độ
1 Số răng bỏnh răng phẳng 26.832815 73 44.92215 5 2 Khoảng cỏch cụn trung bỡnh R=(Mn.Zc)/(2.cosBE T) _ _
3 Khoảng cỏch cụn ngoài Re=Me.Zc/2 46.957427 53 106.6901 2 4 Dng răng chiều trục 1 3 5 Chiều rộng vành răng B 14 20 6 Khoảng cỏch cụn trung bỡnh 1,3 R = Re - 0,5.B 39.957427 53 96.69011 8 7 Khoảng cỏch cụn ngoài 2 Re = R + 0,5.B _ _
8 Đường kớnh danh nghĩa dao Do = 2.R (LĂm trín) 88.9 152.4 304.8 9 Gúc nghiờng trung bỡnh 3 _ 0.610865 2 10 Modul phỏp TB Dng 1 Mn = (Me - B/Zc).cosBET 2.43964025 3 _ 11 Modul phỏp TB Dng 3 Mn = (Me.R/Re).cosBET _ 3.526273 8 12 Tỉ số truyền i = Z2/Z1 2 3.3076923 13 Gúc cụn chia bỏnh nhỏ DELT1 = atan(1/i) 0.4636476
09
0.293589 26.565051 6
14.82648 14 Gúc cụn chia bỏnh lớn DELT2 = 90 -DELT1 1.10714869
1 1.277207 3 63.434948 4 75.173519 8 15 Hệ số dịch chỉnh phỏp tuyến Xn1 Tra 44 trang 896 0.3 0.1 16 Hệ số dịc chỉnh chiều dõy Z1 Xt1 =0.01.i +0.00267.BET 0.11345 0.126526 9
17 Lượng mở dao cắt tinh 2 mặt W2'=Mn.{0.5.PI+Xt1 -2(ha*+c*)tanALFn} 1.8890640 25 2.776579 7
18 Hiệu chỉnh chiều cao
chõn răng khi cho Mn DEhf =0.5(W2'-W2)ctanALF
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 50
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 51
Hỡnh 3.10
3.2 Quy trỡnh cụng nghệ chế tạo cặp bỏnh răng cụn cong
3.2.1 Bỏnh răng chủ động (bỏnh răng quả dứa)
theo trỡnh tự sau:
1. Cưa phụi;
2. Rốn phụi;
3. Ủ thường hoỏ phụi;
4. Tiện xộn mặt đầu, tiện ngoài, khoan lỗ tõm;
5. Tiện xộn mặt đầu cũn lại, khoan lỗ tõm thứ hai, tiện ngoài;
6. Tiện tinh toàn bộ mặt trụ ngoài;
7. Phay thụ răng bằng đầu dao cắt thụ;
8. Phay tinh răng bằng đầu dao cắt tinh (mặt lồi);
9. Phay tinh răng bằng đầu dao cắt tinh (mặt lừm);
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 52
11. Nhiệt luyện: Thấm cỏc bon - nitơ;
12. Tụi thể tớch (đối với bỏnh răng nhỏ cú đường kớnh ngoài dưới 400mm); tụi bề mặt (đối với bỏnh răng cú đường kớnh ngoài đến và lớn hơn 400mm được chế tạo từ thộp hợp kim cú hàm lượng Cỏc bon thấp);
13. Ram;
14. Phun cỏt, nếu cần;
15. Làm sạch và kiểm tra sau nhiệt luyện;
16. Mài cổ trục;
17. Chạy rà và nghiền bề mặt răng;
18. Kiểm tra tổng hợp;
19. Ghi kớ hiệu;
20. Bao gúi nhập kho.
3.2.2 Bỏnh răng bị động (bỏnh răng chậu)
theo trỡnh tự sau:
1. Cưa phụi;
2. Rốn phụi;
3. Ủ thường hoỏ phụi;
4. Tiện xộn mặt đầu, tiện ngoài, khoan lỗ tõm;
5. Tiện xộn mặt đầu cũn lại, khoan lỗ tõm thứ hai, tiện ngoài;
6. Tiện tinh toàn bộ mặt trụ ngoài;
7. Phay thụ răng bằng đầu dao cắt thụ;
8. Phay tinh răng bằng đầu dao cắt tinh (mặt lồi);
9. Phay tinh răng bằng đầu dao cắt tinh (mặt lừm);
10. Phun cỏt, nếu cần;
11. Mài phẳng hai mặt đầu;
12. Kiểm tra vết tiếp xỳc trờn mỏy kiểm tra;
13. Nhiệt luyện: Thấm cỏc bon – nitơ;
14. Tụi thể tớch (đối với bỏnh răng nhỏ cú đường kớnh ngoài dưới 400mm); tụi bề mặt (đối với bỏnh răng cú đường kớnh ngoài đến và lớn hơn 400mm được chế tạo từ thộp hợp kim cú hàm lượng cỏc bon thấp);
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 53
16. Phun cỏt, nếu cần;
17. Làm sạch và kiểm tra sau nhiệt luyện;
18. Mài cổ trục;
19. Chạy rà và nghiền bề mặt răng;
20. Kiểm tra tổng hợp;
21. Ghi kớ hiệu;
22. Bao gúi nhập kho.
Đối với một chi tiết bỏnh răng cụ thể, quy trỡnh cú thể khỏc đi một chỳt. Song đõy là quy trỡnh chớnh cơ bản cần phải thực hiện.
3.2.3 Quy trỡnh cụng nghệ nhiệt luyện*)
*) Cỏc giỏ trị cụ thể trong quy trỡnh tại mục 3.2.3 này được ỏp dụng cho cặp bỏnh
răng xe ụtụ Benlaz-7540.
3.2.3.1 Cụng nghệ nhiệt luyện bộ bỏnh răng chủ động cụn xoắn
3.2.3.1.1 Yờu cầu kỹ thuật về vật liệu chế tạo
- Mỏc vật liệu: Thộp 18 ХГT của Nga, Ukraina hoặc tương đương; - Quy cỏch vật liệu: cắt từ thộp cõy;
- Rốn phụi bằng mỏy rốn trờn 1000 kG, đảm bảo yờu cầu kỹ thuật khụng cú cỏc khuyết tật do rốn.
3.2.3.1.2 Cỏc cụng nghệ nhiệt luyện trong quỏ trỡnh chế tạo:
a) Ủ thường húa:
- Thiết bị: lũ phản xạ;
- Thiết bị kiểm nhiệt: can nhiệt và thiết bị đo xa OS524; - Sơ đồ nhiệt luyện (Hỡnh 3.11).
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 54 toC 930 ữ960oC Khụng khớ 3 h 60 ph t Hỡnh 3.11 - Độ cứng: 170 ữ 220 HB.
b) Nhiệt luyện cải tiến:
Tụi:
- Thiết bị: Lũ điện trở H45;
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ; Thiết bị đo OS 524.
- Sơ đồ nhiệt luyện (Hỡnh 3.12): toC 810 ữ 820oC Dầu ≤ 50oC 3 h 60 ph Hỡnh 3.12 c) Ram cao: - Thiết bị: Lũ giếng ПH32
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ
Can nhiệt và đồng hồ “BEW”
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 55 toC 550 ữ 600oC Khụng khớ t Hỡnh 3.13 3 h 30’ - Độ cứng: 16 ữ 19 HRC d) Thấm cacbon, nitơ - Thiết bị: CMЦM6:/9MT4 - Chất thấm:
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ Thiết bị đo OS 524
- Yờu cầu kỹ thuật:
+ Chiều sõu lớp thấm C-N: 1,0 ữ 1,2 mm;
+ Phõn bố đều trong chiều sõu thấm hàm lượng C-N; + Hạt tinh thể nhỏ mịn.
- Sơ đồ nhiệt luyện (Hỡnh 3.14): toC 860 ữ 880oC Khụng khớ Hỡnh 3.14 9 h t
* Chỳ ý: Trong quỏ trỡnh thấm cần xỏc định chiều sõu thấm bằng mẫu kiểm chứng,
kiểm tra bằng kớnh hiển vi hỡnh học và kinh nghiệm bằng mắt thường (mẫu kiểm chứng cú cựng loại vật liệu).
Thời gian thấm trong sơ đồ nhiệt luyện là tham khảo, khi nào đạt được chiều sõu thấm theo yờu cầu kỹ thuật mới kết thỳc quỏ trỡnh thấm.
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 56
e) Nhiệt luyện sau cựng:
+ Tụi
- Thiết bị: Lũ điện trở H45
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ Thiết bị đo OS 524
- Thiết bị và đồ gỏ ộp tụi: Mỏy thủy lực 40 tấn
Gỏ ộp chuyờn dựng
- Mụi trường làm nguội: Dầu cụng nghiệp 20 cú hệ thống làm nguội cưỡng bức khống chế nhiệt độ mụi trường dầu tụi ≤ 50oC.
- Sơ đồ nhiệt luyện (Hỡnh 3.15 ): toC 820 ữ 830oC Dầu t 45 ph Hỡnh 3.15
* Chỳ ý: Trong thời gian lấy sản phẩm từ lũ nung, đưa vào gỏ ộp phải thao tỏc thật nhanh
khụng được để sản phẩm nguội thấp dưới nhiệt độ tụi, đồng thời đúng mỏy bơm dầu tụi để làm nguội sản phẩm đến dưới 200C mới được thỏo bỏ sản phẩm ra ngoài khụng khớ.
Tẩy rửa sạch dầu mỡ bỏm dớnh trước khi chuyển khõu ram sản phẩm.
+ Ram
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 57 toC 180 ữ 200oC Khụng khớ Hỡnh 3.16 3 h t
- Thiết bị nung: Lũ giếng ПH32
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ, Can nhiệt và đồng hồ “BEW”
- Yờu cầu kỹ thuật:
+ Độ cứng bề mặt: 58 ữ 62 HRC; + Chiều sõu lớp thấm tụi: 1,0 ữ 1,2 mm;
+ Độ cong vờnh cho phộp ≤ 0,1 mm.
3.2.3.2 Cụng nghệ nhiệt luyện bỏnh răng cụn xoắn bị động 3.2.3.2.1 Yờu cầu kỹ thuật về vật liệu chế tạo
- Mỏc vật liệu: Thộp 12XH3A, 12XH4A;
- Quy cỏch vật liệu: cắt phụi từ thộp cú đường kớnh Φ 100 ữ Φ 200; - Rốn phụi bằng mỏy rốn ≥ 400 kG, đảm bảo yờu cầu kỹ thuật khụng cú cỏc khuyết tật do rốn.
3.2.3.2.2 Cỏc cụng nghệ nhiệt luyện trong quỏ trỡnh chế tạo
a) Ủ thường húa:
- Thiết bị nung: Lũ phản xạ;
- Thiết bị kiểm nhiệt: can nhiệt và thiết bị đo OS524; - Sơ đồ nhiệt luyện (Hỡnh 3.17):
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 58 3 h 60ph toC 960 ữ 980oC Khụng khớ Hỡnh 3.17 3 h 60 ph t - Độ cứng: 170 ữ 210 HB.
b) Nhiệt luyện cải tiến:
+ Tụi:
- Thiết bị: Lũ điện trở ПH45; Thiết bị đo OS 524;
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ; - Sơ đồ nhiệt luyện (Hỡnh 3.18 ):
toC 880 ữ 900oC Dầu ≤ 50oC t Hỡnh 3.18 c) Ram cao: - Thiết bị: Lũ giếng ПH32;
- Thiết bị kiểm nhiệt: Hệ thống tự động kiểm tra, khống chế nhiệt độ Can nhiệt và đồng hồ “BEW”;
VIỆN NGHIấN CỨU CƠ KHÍ - BỘ CễNG THƯƠNG 59 toC 630 ữ 650oC Khụng khớ 3 h 30’ t Hỡnh 3.19 d) Thấm cacbon, nitơ: - Thiết bị nung, thấm: CMЦM6/9MT4