Tính chất cơ học của thép 45 Quy trình công nghệ chế tạo và phương pháp gia công 1, Chọn phôi và xác định phương pháp chế tạo phôi: chất lượng của bánh răng phụ thuộc rất nhiều vào kêt c
Trang 1Phân tích chức năng của chi tiết: bánh răng được dung nhiều trong các loại máy khác nhau với nhiệm vụ là truyền chuyển động quay từ trục nay sang trục khác để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại sử dụng bánh răng có thể truyền được chuyển động quay giữa các trục song song với nhau chéo nhau hoặc vuông góc với nhau ở đây bánh răng côn được nhận chuyển động từ trục sau đó truyền chuyển động qua một bánh răng khác làm thay đổi vận tốc và hướng chuyển động bánh răng không chịu tải quá lớn và các bánh răng phải ăn khớp ở cấp chính xác cao
Vật liệu chọn vật liệu là thép 45 : thành phần hóa học C = 0.4 % S = 0.2% Mn = 0,4% Tính chất cơ học của thép 45
Quy trình công nghệ chế tạo và phương pháp gia công
1, Chọn phôi và xác định phương pháp chế tạo phôi: chất lượng của bánh răng phụ thuộc rất nhiều vào kêt cấu và độ chính xác chế tạo phôi.các lỗ, các trục và các mặt đầu thường được dung làm chuẩn khi cắt răng và kiểm tra do đó chúng có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của bánh răng Trong đó, lỗ và cổ trục xác định vị trí hướng kính của bánh răng nên nó phải được chế tạo với độ chính xác cao, còn các mặt đầu xác định vị trí của bánh răng theo hướng dọc trục do đó chúng phải có
độ phẳng cao và phải và phải vuông góc với đường tâm lỗ
vật liệu phôi là thép 45 chế tạo bằng phương pháp rèn dập vì phương pháp này đơn giản chất lượng bề mặt độ chính xác của phôi ban đầu tốt giá thành rẻ
Phương pháp gia công : do bánh răng có hình dạng khá đơn giản nên các nguyên công được thực hiện tập trung và có số lần gá đặt ít nhất
các mặt chuẩn quan trọng nhất của phôi bánh răng là các bề mặt mà nhờ chúng ta
gá bánh răng theo phương hướng kính và phương dọc trục khi cắt răng các bề mặt
đó là lỗ, cổ trục và mặt đầu nếu hình dáng và kích thước của bánh răng cho phép thì nên dung chuẩn thống nhất ở tất cả các nguyên công và khi lắp ráp Tuy nhiên đôi khi người ta chọn các bề mặt có khả năng đảm bảo chắc chắn vị trí của phôi trong quá trình cắt răng mặc dù bề mặt này không được dung khi lắp ráp.Chọn lỗ làm mặt chuẩn khi chế tạo kiểm tra cũng và lắp đặt đòi hỏi độ chính xác cao, răng
ăn khớp cung cần được chế tạo chính xác
Trang 2Xây dựng bản vẽ bánh răng côn: bản vẽ bánh răng côn phải được xây dựng với đầy
đủ các thong số để người ta căn cứ vào đó lập quy trình công nghệ chế tạo đông thời chọn phương pháp chế tạo hợp lý
Quy trinh công nghệ: Công nghệ gia công cơ bánh răng côn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vật liệu bánh răng , dạng phôi , kích thước bánh răng máy gia công, số lượng bánh răng và hiệu quả kinh tế quy trình chế tạo
- Vật liệu bánh răng Tính chất của vật liệu ( độ cứng , giới hạn bền kéo , cấu trúc vật liệu) có ảnh hưởng lớn đến độ bền của bánh răng, tính cắt gọt , tuổi bền dụng cụ, năng suất của máy, biến dạng khi nhiệt luyện và độ nhám bề mặt, phôi bánh răng phải có cấu trúc peclit – phelit và độ cứng HB = 170-200
- Phôi phôi bánh răng phải có độ chính xác theo yêu cầu để dạt năng suất và
độ chính xác gia công đồng thời giảm được chi phí nhiên liệu
- Kích thước bánh răng kích thước bánh răng là yếu tố quyết định để chọn phương pháp cắt răng là yếu tố quyết định để chọn phương pháp cắt răng và model máy Thong thường các bánh răng có modun <= 4 mm được cắt trong một nguyên công nếu chất lượng đạt yêu cầu các banh răng có modun 4-10
mm được cắt trong 2 nguyên công thô và tinh
- Máy gia công để gia công số lượng nhỏ bánh răng người ta chọn máy vạn năng , phương pháp và dụng cụ cắt đơn giản khi gia công loạt lớn chi tiết cần sử dụng các máy tự động các máy cắt rãnh phải có độ cứng vững và công suất cao để đảm bảo được năng suất và độ chính xác gia công
- Số lượng bánh răng cần gia công : ảnh hưởng quyết định đến phương pháp cắt răng và quy trình công nghệ
- Hiệu quả kinh tế của quy trình chế tạo là yếu tố quan trọng nhất có ảnh hưởng nhiều đến phương pháp cắt và quy trình công nghệ
Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng chia làm 2 giai đoạn chính
- Gia công cơ trước và sau khi cắt răng
- Nguyên công cắt răng: thường chiếm khoảng 70 – 75 % thời gian gia công của toàn bộ quy trình công nghệ
Các nguyên công thực hiện gia công bánh răng côn dạng đĩa : nguyên công 1 tiến hành tiện tinh các lỗ và khỏa mặt đầu nguyên công thứ 2 tiến hành tiện tinh các mặt côn của bánh răng
Trang 3- Cắt răng côn răng thẳng bằng dao phay mođun đĩa trên các máy phay có đầu phân độ hoặc đồ gá chuyên dung bằng phương pháp bao hình Để cắt thô răng thường người ta dung các dao phay không mài profin, để cắt tinh dung dao phay có mài profin theo tiêu chuẩn có 2 bộ dao phay Bộ dao gồm 8 dao được dung để cắt các răng có môđun <= 8 còn bộ dao gồm 15 dao được dung để cắt các bánh răng có môđun > 8 chọn dao phay trong bộ dao cắt răng côn răng thẳng được thực hiện theo số răng quy đổi của bánh răng gia công
δήαβγδεηθλπτσφψ
Sơ đồ nguyên công
1, phay 2 mặt đầu
2 khoan lỗ θ12 + doa
3 tiện ngoài + vát mét
4 tiện góc côn
5 xọc rãnh then
6 phay răng
7 nhiệt luyện
8 mài răng
9 kiểm tra
1, Khỏa mặt đầu : định vị mặt thô làm chuẩn định vị, dung 2 khối V ngắn để định
vị chi tiết
- Kẹp chặt được kẹp chặt bằng mỏ kẹp
- Chọn máy chọn máy 6H82 có công suất động cơ N = 7kw, hiệu suất của máy η = 0,75
- Chọn dao : dung dao phay đĩa 2 mặt gắn mảnh hợp kim cứng T15k6 có D =
250 mm d=32 , Z= 22 ( răng )
- Chế độ cắt :
Trang 4+ khi phay thô : chế độ cắt t :
Chiều sâu cắt t = 2.5 mm
Lượng chạy dao răng : tra bảng 5.125 STCNCTM T2 với công suất máy
= η.: = 0.75.7=5.25 KW mác dao T15K6 độ cứng bề mặt phôi HB=610>600 ta
có : : = 0.12-0.15 chọn Sr= 0.13 mm/răng
Lượng chạy dao vòng : = 0.13.22 = 2.86 mm/vòng
Lượng chạy dao phút Sph= 2.86.60=171,6 mm/ph
Xác định tốc độ cắt : :
Tra bảng 5.126 STCNCTM ta có Vb= 209 m/ph
Trong đó hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng của thép
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao (vật liệu chế tạo dao)
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính của dao chọn góc nghiêng chính của dao
Tra bảng 5.127 sổ tay CNCTM T2 ta có: =1 = 1.15 =1 =0.9 =1.13 =1.1
Tốc độ cắt tính toán là = 209.1.1.15.1.0.9.1.13.1.1=269 m/ph
Số vòng quay trục chính theo tính toán là:
= =
+ phay tinh : chiều sâu cắt t = 1,5 mm,
Trang 5Xác định lượng chạy dao răng tra bảng 5.125 STCNCTMT2 với công suất máy
= η.: = 0.75.7=5.25 KW mác dao T15K6 độ cứng bề mặt phôi HB=610>600 :
= 0.12-0.15 chọn Sr= 0.13 mm/răng
Lượng chạy dao vòng : = 0.13.22 = 2.86 mm/vòng
Lượng chạy dao phút Sph= 2.86.60=171,6 mm/ph
Xác định tốc độ cắt : =
Tra bảng 5.126 STCNCTM ta có Vb= 236 m/ph
Trong đó hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng của thép
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao (vật liệu chế tạo dao)
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính của dao chọn góc nghiêng chính của dao
Tra bảng 5.127 sổ tay CNCTM T2 ta có: =1 = 1.15 =1 =0.9 =1.13 =1.1
Tốc độ cắt tính toán là =236.1.1.15.1.0.9.1.13.1.1= 304 m/ph
Số vòng quay trục chính theo tính toán là:
= =
Trang 62 khoan doa lỗ 12
- Định vị chuẩn định vị là chuẩn tinh dùng mặt đầu đã phay làm chuẩn dung 2 khối V ngắn đê định vị
- Kẹp chặp lực kẹp chặt từ 2 khối chữ V khối V di động chỉ có tác dụng kẹp chặt mà không có tác dụng định vị
- Chọn máy chọn máy khoan 2615 có N = 9kw
- Chọn dao : dao khoan bằng mũi thép gió có đường kính θ10 doa bằng mũi doa θ 12
- Xác định chế độ cắt :
Bước 1 khoan lỗ θ10 : chiều sâu cắt : t = = 5 mm
Xác định lượng chạy dao : tra bảng 5-87 STCNCTMT2 ta có S = 0.35 – 0.43 mm/vòng chọn S = 0.4 mm/vòng
- Xác định tốc độ cắt được xác định theo công thức sau: =
Với K hệ số điều chỉnh tra bảng 5-86 STCNCTMT2 ta có = 24 m/ph ; K =1.32
Do đó tốc độ cắt tính toán là : 24.1.32 = 31.68 m/ph
Khi đó số vòng quay trục chính tính toán là : = =
Bước 2 : Doa chế độ cắt khi doa khoan lỗ θ12 : chiều sâu cắt : t = 0.125 mm Xác định lượng chạy dao : tra bảng 5-87 STCNCTMT2 ta có S = 0.2 mm/ vòng
- Xác định tốc độ cắt được xác định theo công thức sau: k
Trong đó : T tuổi thọ hay độ bền của dụng cụ cắt được tính bằng phút khi gia công bằng 1 dao T = 30 – 60 phút chọn T = 45 phút
là trị số điều chỉnh, X, Y , M các hệ số mũ tra bảng 5.17 STCNCTMT2 khi dpa trong đó ta có = 292 Y = 0.2 , x = 0.15, m =0.2
là tích số của hệ số =
phụ thuộc vào vật liệu gia công tra bảng 5.1 STCNCTMT2 có =
Trang 7bảng 5.2 STCNCTMT2 có = 0.9 với HB = 610 → = 0.7
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi tra bảng 5.5
STCNCTMT2 ta có = 0.8
hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt tra bảng 5.6
STCNCTMT2 ta có = 1.9
K hệ số điều chỉnh phụ k = 1.064
Do đó tốc độ cắt là k =
Chọn theo máy =
Tốc độ cắt thực tế là ; =
3 Tiện ngoài và vát mép
- Định vị dung mặt trụ ngoài làm chuẩn định vị
- Kẹp chặt được kẹp chặt bằng 3 trấu cặp tự định tâm
- Chọn máy : chọn máy 1A62 có công suất N = 7.8 KW
- Chọn dao : dao tiện ngoài than cong có góc nghiêng 90 gắn mảnh hợp kim cứng T15K6, h = 25, b = 16, L = 140
- Xác định chế độ cắt
4 tiện góc côn 61
- Chuẩn định vị là chuẩn tinh ta dung bề mặt lỗ đã gia công làm chuẩn
- Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi
- Chọn máy 1A62
- Dao tiện đầu thẳng có góc nghiêng 60 gắn hợp kim cứng T15K6
- Xác định chế độ cắt
5 phay răng
3.2.2.1.Tính toán thiết kế truyền động bánh răng côn
Do khảo sát bằng máy của Trung Quốc nên khi tính toán ta vẫn giữ tỉ số truyền như tỉ số truyền ở máy đã khảo sát với Z1 = 12Z2 = 22
Trang 8Ta có tỉ số truyền i1 = 22/12 = 1,83
Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức 625a(tl1)
Ta có T1 = 9,55.106p/n = 9,55.106.0,7125/275 = 24743 (N.mm) Với KR = 0,5Kd và Kd = 100
Chọn KBE = 0,3
Từ đó ta có
Re = 56,4 (mm)
de1 = Kd
tra bảng 622 (tl1)
chọn z1p = 16
đường kính trung bình và môđun trung bình
dm1 = (1 – 0,05KBe)de1 = 53,4 (mm)
mtm = dm1/z1 = 3,34 (mm)
môđun vòng ngoài công thức 656(tl1)
mte = mtm/(1 – 0,05KBe) = 3,39 theo bảng 68 chọn mte = 4 do đó
mtm = mte(1 – 0,05)KBe = 3,94(mm)
z1 = dm1/mtm = 53,4/3,94 = 13,55
chọn z1 = 14 ta có z2 = 14.1,83 = 25,62
lấy z2 = 25
tỉ số truyền sẽ là
25/14 = 1,78
Góc côn chia
δ1 = 90 – 29 = 610
Đường kính trung bình của bánh nhỏ
dm1 = z1.mtm = 14.3,94 = 55,16
Trang 9chiều dài côn ngoài Re = 0,5tme = 57,3 (mm)
a/ Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Với Zm = 274Mpa1/3 theo bảng 65 (tl1)
Theo bảng 612(tl1) ZH = 1,76
Theo bảng 659a Zε =
với εa = 1,88 – 3,2(1/Z1 + 1/Z2) = 1,52
Zε = 0,9
Theo 661
KH = KHβKHαKHv
KHα = 1 với bánh răng nón răng thẳng
Vận tốc vòng theo công thức 622
V = Пdm1n1/60000 = 3,14.55,16.275/60000 = 0,79 m/s Theo bảng 613(tl1) cấp chính xác cấp 9
Theo 664
Trong đó δH = 0,006 theo bảng 616(tl1)
g0 = 56
theo 663(tl1)
với b = KbeRe = 0,3.56,4 = 16,92
do đó KH = 1,15.1.1,04 = 1,96
Thay các giá trị vừa tính ta có:
σH = 496,7 Mpa do đó ta lấy b = 16
b/ Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Trang 10tra bảng 621(tl1) ta được KFβ = 1,2
Theo 664
với theo bảng 616(tl1)
Thay các giá trị ta tính được
σF2 = σF1YF2/YF1 + 71,5Mpa
Như vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo
c/ Kiểm nghiệm răng về quá tải
theo 648(tl1) Kqt = 1,8
= 694,9Mpa<[σH]max
*Các thông số của bộ truyền
Đường kính chia ngoài de1 = 56(mm) de2 = 100 (mm) Chiều dài côn ngoài Re = 56,4(mm)
Môdun vòng ngoài mte = 4
Chiều rộng vành răng bw = 16 (mm)
Tỉ số truyền i = 1,78
Góc nghiêng của răng β = 0
Số răng bánh răng z1 = 14
z2 = 25 Góc côn chia δ1 = 29 δ2 = 61