Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe di chuyển xe con
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÁNH XE I Phân tích điều kiện làm việc chi tiết : Bánh xe làm việc điều kiện khắc nghiệt , hệ thống bánh xe chịu toàn tải trọng cần trục trọng lượng vật nâng Quá trình xe chuyển động đường ray , tải trọng tác động thay đổi liên tục vành bánh xe chiïu tác động moment uốn, moment xoắn phức tạp , việc thay đổi liên tục moment tạo ứng suất tập trung cục vành bánh xe ngỗng trục tạo vết nứt , gây hư hỏng + Bề mặt tiếp xúc bánh xe ray làm việc điều kiện thiếu bôi trơn, ma sát lớn, gây mòn nhanh xuất nhiệt lớn, làm ảnh hưởng đến tuổi bền bánh xe + Dao động xuất trong trình cần trục chuyển động bánh xuất dao động nội phân tử trình gây biến dạng cong vênh bánh, ta khử ứng suất nội phân tử cánh tạo lỗ vành ma để ứng suất triệt tiêu tâm lỗ Tuy nhiên việc tạo lỗ vành ma phải tăng kích thước chiều dày vành ma tăng lên đồng nghóa với kích thước tổng thể cần trục tăng thêm Nếu ta thay đổi kết cấu mặt cắt, gia tăng kích thước vành gần ngỗng trục phù hợp mặt bố trí vật liệu, tải trọng ổ đỡ khiến trục kích thước tăng dần vị trí vành Việc tăng độ cứng vững cho bánh xe Qua trình phân tích điều kiện kết cấu làm việc chi tiết ,chúng ta rút bố trí tổng thể hình dáng chi tiết sau: mặt bánh hình dạng vành, vùng dạng chịu lực, dần phía ngỗng trục thành dày tăng dần, cổ ngỗng trục dài thành bánh, tâm bánh đường kính ngỗng trục tăng dần để đảm bảo tải trọng ổn định phù hợp với tính công nghệ II Chế tạo phôi : Vật liệu chế tạo phôi : Dựa vào điều kiện tải trọng ,sức bền & tính kinh tế cho thấy Vật liệu chế tạo, phải có tính kéo , nén tốùt bề mặt làm việc phải có độ cứng lớn (300 HB ÷ 350 HB), đồng thời phải chịu độ bền ma sát trược lớn tính ổn định nhiệt cao Tại lõi độ cứng giảm dần Trước yêu cầu vật liệu chế tạo phôi cho thấy sử dụng vật liệu gang để chế tạo không đạt yêu cầu kỹ thuật trên, sử dụng hợp kim loại tốt đạt yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên giá thành hợp kim hiên đắt không phù hợp tính kinh tế điều kiện công nghệ chưa đủ sức chế tạo phôi hợp kim màu Nếu sử dụng thép cacbon , chất lượng tốt để chế tạo phôi, sau gia công nhiệt luyện bề mặt để đạt yêu cầu kỹ thuật, Về mặt kinh tế thép cacbon giá thành tương đối rẻ, công nghệ nhiệt luyện làm , phù hợp mặt giá sản phẩm Tra cứu tài liệu kỉ thuật nhiệt luyện số liệu kó thuật làm việc mác thép : 45XH phù hợp với yêu cầu kó thuật Các thông số mác thép 45XH: δ =70 KG/mm E = 225800 KG/mmM2 ∆ = (300 ÷350) C %C =0.35 Dạng sản xuất : Số lượng sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến dạng sản xuất, phụ thuộc vào mức cầu thị trường, sản lượng cung cấp nhiều nhà sản xuất sản xuất loại mặt hàng, cụ thể phụ thuộc vào hợp đồng sản xuất nhà chế tạo nhà phân phối sản phẩm Phụ thuộc vào mức độ sản xuất mà người ta chia dạng sản xuất làm loại : + Sản xuất hàng khối lớn + Sản xuất hàng loạt vừa + Sản xuất đơn Để xác định mức độ sản xuất người ta dựa vào hai yếu tố sau: + Sản lượng sản xuất hàng năm ( sản phẩm bán thành phẩm) Được tính theo công thức sau : N = N1* m [ 1+ (β+α)/100] Trong + N1: sản phẩm làm theo đơn đặt hàng + m : số chi tiết sản phẩm + β : lïng sản phẩm gối đầu + α : số sản phẩm hư hỏng Trọng lượng sản phẩm bán thành phẩm : Xác định hệ thức sau : M=Vxρ Trong : + M : khối lượng sản phẩm bán thành phẩm + V : thể tích sản phẩm bán thành phẩm + ρ : khối lượng riêng vật liệu Sản lượng hàng năm sản xuất theo yêu cầu N1 = 12 chi tiết /năm Trọng lượng sản phẩm tính theo vẽ chế tạo M = 64.5 KG Cân đối số lượng va trọng lượng chi tiết chế tạo năm, sản xuất dạng đơn 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 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 phôi có hình dáng phức tạp , độ xác tương đối cao , tạo phôi có trọng lượng lớn trang bị đầu tư thấp Tuy nhiên đúc có số nhược điểm lớn phần phôi liệu thừa phễu rót đậu rót, hay tạo bọ khí, gây ứng xuất tập trung lợi trình sử dụng * Rèn khuôn (dập thể tích) : tạo phôi có dạng phức tạp, độ xác cao đạt tính tốt tránh rỗmọt, tính đồng kim loại cao Tuy nhiên giá thành kinh tế chế tạo phôi cao, không tạo phôi có trọng lượng lớn, tốn thời gian gia nhiệt * Cán : suất cán cao tính tốt, giá thành đơn vị sản phẩm thấp nhờ vào 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 máy cán, biến dạng dẻo bề mặt kim loại tạo lớp cứng bề mặt điều lợi cho số sản phẩm * Ngoài phương pháp nói 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 với điều kiện sản xuất * So sánh cách tạo phôi : Phương án 1: Tạo phôi phương pháp rèn khuôn xuất cao tính tốt , vị trí rãnh bánh xe, nơi tiếp xúc bánh xe ray làm liền thành khối để phù hợp với điều kiện công nghệ tuổi bền khuôn sau gia công sau , vành mặt đầu làm nghiêng góc ÷ 50 để tạo điều kiện thoát khuôn tốt Quá trình rèn tạo lỗ ∅ 100 mm không thông suốt, để tránh áp lực khuôn rèn tập trung ứng xuất dễ gây nứt khuôn Nhờ suất cao nên giá thành đơn vị sản phẩm thấp phải sản xuất số lượng lớn chi phí giá thành cho đầu tư khuôn máy móc, trang thiết bị hiệu qủa phù hợp với điều kiện kinh tế Phương án 2: Tạo phôi 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 tốn kém, thời gian chế tạo nhanh Tuy nhiên phế phẩm lớn khả xác thấp , lượng dư gia công lớn tính đồng kim loại không cao, phần lớn hạt kim loại nhỏ tập trung phía nguội nhanh Hạt kim loại lớn nằm nhiệt phía thoát chậm nên tổ chức hạt không tốt Quá trình đúc chi tiết sẻ đúc liền nơi rãnh tiếp xúc với ray tạo góc nghiêng ÷ để phù hợp với điều kiện công nghệ, sua gia công sau Vì suất không cao nên giá thành tạo phôi đơn vị sản phẩm cao nhiên phí đầu tư ban đầu thấp không cần nhiều thiết bị máy móc qui trình công nghệ phức tạp phù hợp cho chế tạo sản phẩm lớn sản xuất đơn * Nhận xét : + Ở phương án phương pháp tạo phôi hiệu , cho xuất chất lựơng cao nhiên phí đầu tư lớn nên không phù hợp cho sản xuất đơn + Phương án hiệu mặt suất chi phí đầu tư thấp xét hiệu kinh tế phương án hai đạt hiệu cao phương án Vì ta chọn phương án hai để chế tạo phôi III Thiết kế nguyên công : Nguyên công Bước : Tiện sơ mặt bên bánh xe Bước : Tiện tinh mặt bên bánh xe Hình 7.1 Tiện đầu xong quay đầu tiện nửa lại Kẹp chặt : mâm cặp chấu Định vị hạn chế bậc tự Tiện thô : Dao tiện :T15K6 t= mm S= 1,35 mm/voøng n=38 v/ph V= 92 m/ph tgc= 14,5 ph Máy tiện : 1259 Đường kính gia công lớn : 780 Chiều dài gia công : 350 Số trục : Giới hạn số vòng quay/phút : 19-269 Số cấp tốc độ : 24 Công suất động : < 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 Nguyên công : Tiện sơ vành, gờ bề mặt tiếp xúc gồm bước : Bước : Tiện sơ bề mặt Tiện thô vành bánh xe bo tròn gờ với đương kính r=5mm Hình 7.2 Bước : Tiện tinh vành bánh xe Tiện tinh bề mặt tiếp xúc Các thông số gia công nguyên công tgc= 8,3 ph (tiện tinh) ; tgc= 4,8 ph (tiện thô) Nguyên công : Hình 7.3 - Dao tiện lỗ tiêu chuẩn gán mãnh hợp kim cứng BK6 α : Góc nghiêng trước dao ( α = 900) - Chiều sâu cắt Bước thô t = mm Bước tinh t = 0.3 mm - Số vòng quay : n thoâ =75,22 v/ph ntinh = 201,6 v/ph - Lượng tiến dao Sthô = 0.2 mm/ v Stinh = 0.05 mm/v - Vận tốc cắt : Vthô =167,8 m/ph Vtinh =449,8 m/ph - Thời gían gia công : thô T=14,25 ph tinh T=20,8 ph Nguyên công : Xọc để gia công rãnh then Hình 7.4 Kẹp chặt mâm cặp chấu để gia công rãnh then Định vị: Mặt đáy bậc tự do, mặt bên bậc tự Các thông số gia công : Dao xoïc : P18 t= 1,6 mm S= 0,12 mm/htk n=61,1 htk/ph V= 22 mm/ph tgc= 1,96 ph Maùy 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 : 0,6 Kw Tính tra chế độ cắt : Tính cho nguyên công tiện bao gồm tiện sơ tiện tinh Công việc thực máy 1295, công suất động N= 50 Kw * Tiện bề mặt : * Tiện thô : Chiều sâu cắt : t = 2÷ mm Chọn t = mm Lượng chạy đao : S (mm/vòng) S =1,1 ÷ 1,5 mm/vòng (tra bảng 25.1[6] ) Chọn S = 1,35 mm/vòng Tốc độ cắt : v (m/ph) Xác định theo công thức : v= CV kV T t xV S yV m Trong : T =30÷60 phút : trị số trung bình 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] ) nV k mv 750 = Cm σ b : hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 2-1 [6] ) σ b = 600 N/mm2 kn = nv = -1 k mv 750 = Cm σ b knv = kuv=1 nV −1 750 = 1. = 0,8 600 (do vỏ cứng bảng 7-1 [6] ) ( thép đúc bảng 8-1 [6] ) suy : kv = kmv.knv.kuv = 0,72.1.1 = 0,72 v= CV 292 kV = 0,18 0,15 0.8 = 91,24(m / ph) xV yV T t S 45 1,350,3 m Số vòng quay trục : nt = 1000.Vt 1000.86 = = 62,24(v / ph) π D 3,14.440 nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 38 v/ph) π D.n m v= 1000 = 52,5(v / ph) ≈ 53(m / ph) Lực cắt P (N) : chia thành phần theo tọa độ 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) Công suất cắt : Nc (Kw) Pz × v 515,7 × 60 = = 5,05( Kw) 102 × 60 102 × 60 Nc < Nm k mv =50.0,8 =40 thỏa công suất Nc = * Tiện tinh : Chiều sâu cắt : t = 0,5 mm (t = lượng dư gia công Zb) Lượng chạy đao : S (mm/vòng) Chọn S = 0,2 mm/vòng Tốc độ cắt : v (m/ph) Xác định theo công thức : Trong : v= CV kV T t xV S yV m T =30 ÷ 60 phút : trị số trung bình 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] ) nV k mv 750 = Cm σ b : heä số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 2-1 [6] ) σ b = 600 N/mm2 kn = nv = -1 k mv 750 = Cm σ b knv = kuv=1 nV 750 = 1. 600 −1 = 0,8 (do vỏ cứng bảng 7-1 [6] ) ( thép đúc bảng 8-1 [6] ) suy : kv = kmv.knv.kuv = 0,72.1.1 = 0,72 v= CV 292 kV = 0,18 0,15 0.8 = 91,24(m / ph) xV yV T t S 45 1,350,3 m Số vòng quay phút : nt = 1000.Vt 1000.265,92 = = 192,47(v / ph) π D 3,14.440 nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 110 v/ph) π D.n m v= 1000 = 151,97(v / ph) ≈ 152(m / ph) Lực cắt P (N) : chia thành phần theo tọa độ máy Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp = Tra bảng 11-1 [6] ta có 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) Công suất cắt : Nc (Kw) P ×v 22,16 ×110 Nc = z = = 0,4( Kw) 102 × 60 102 × 60 Nc < Nm k m =50.0,8 =40 thỏa công suất *Tiện lỗ: Máy tiện Định vị kẹp chặt không thay đổi Dao tiện lổ tiêu chuẩn gắn mảnh hợp kim cứng Thông số dao Mảnh hợp kim cứng BK6 α = 900 Tiện thô : Tính vận tốc cắt Chọn chiều sâu cắt t = mm V= (CV x KV / Tm x tx x Sy ) = 324 x 0.72 / 500.2 x 0.2 x 0.2 0.4 = 167,8 m/ p 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 = x = 0.2 y = 0.4 S = 0.2 Số vòng quay n = 167,8 x 1000 / 3.14 x 710 = 75,22 v/ ph 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 = 449,8 m/ p Các thông số tra bảng tương tự Số vòng quay n = 449,8 x 1000 / 3.14 x 710 = 201,6 v/ ph * Xọc rãnh then : Các kích thước then : Bề rộng rãnh then b = 28 mm Chiều dài rãnh then l = 110 Chiều sâu rãnh then k =16 Chiều sâu cắt : t = 1,6 mm Lượng chạy đao : S (mm/hành trình kép) 10 S =0,1 ÷ 0,13 mm/htk (tra bảng 32.3 [6] ) Chọn S = 0,12 mm/htk Tốc độ cắt : v (m/ph) V=22 mm/ph (tra bảng 33.2 [6] ) Trạng thái bề mặt gia công : vỏ cứng, phôi đúc Số vòng quay trục : nt = 1000.Vt 1000.74,92 = = 54,226(v / ph) π D 3,14.440 nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 50 v/ph) π D.n m v= 1000 = 69,08(v / ph) ≈ 69(v / ph) Lực cắt P (N) : chia thành phần theo tọa độ máy Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp = Tra bảng 11-1 [6] ta có thông số : Cpz=408 ; Xpz=0,72 ; Ypz=0,8 ; nz=0 Kp=1,1 ; Kxp=1 ; Kyp =1 ; Krpz =1 (baûng 15-1 [6] ) Suy 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) Công suất cắt : Nc (Kw) Nc = Pz × v 115,44 × 22 = = 0,4( Kw) 102 × 60 102 × 60 So với công suất máy danh định đảm bảo làm việc an toàn Số hành trình phút : n= 1000.v 1000.22 = = 61,1(htk / ph) 2.L 2.180 Lượng dư gia công : Chất lượng bề mặt phôi : (bảng 10.[7]) Phôi đúc : cấp xác 7-9 ; Rz =250 µ m ; Ti =350 µ m Các thông số đạt sau gia công bề mặt : (bảng 12.[7]) Gia công thô: cấp xác 3-4 ; Rz =50 µ m ; Ti =50 µ m Gia coâng tinh : cấp xác 4-5 ; Rz =20 µ m ; Ti =30 µ m Sai lệch vị trí không gian : 11 ρ = ρ c2 + ρ cm ρ k = 0,7 mm : đường cong giới hạn 1mm chiều dài (phôi đúc) ρ c = ρ k = 0,7 mm ρ cm δ δ = b + b = (400 / 2) + (400 / 2) = 284( µm) 2 2 ρ = (700) + (284) = 755,4( µm) Sai số kẹp chặt : ε gd = ε c2 + ε k2 = 60 + 160 = 170,88( µm) ε k= 160 µ m (bảng 21 [7] ) ε c = 60 µ m Sai số kẹp chặt lại nguyên công tinh : ε gd2 = 0,05 ε gd =0,05.170,88 =8,54 µ m Lượng dư nhỏ tiện thô : 2Zmin = 2.( Rz + Ti + ρ + ε gd = 2( 250 + 350 + )= (755,4) + (170,88) ) =2.1374,4 µ m Lượng dư nhỏ tiện tinh : 2.Zmin = 2( 50 + Lượng dư lớn : (37,7) + (8,54) ) =2.88,6 µ m 2Zmax = 2Zmin + TD = 2.1374 + (170-50) = 2868 µ m TD : hiệu dung sai bước sát trước bước hoàn thành Thời gian gia công : 7.1 Nguyên công 1và : Tiện tinh : a Bề mặt bên : To = L+L +L S n t 0,5 L1 = + 0,5 = + 0,5 = 1(mm) tgϕ tg 45 L2=(1 ÷3) mm = (mm) To = L+L +L = 610 + + = 27,86( ph) 0,2.110 S n 12 b Bề mặt làm việc : L1 = t 0,5 + 0,5 = + 0,5 = 1(mm) tgϕ tg 45 L2=(1 ÷ 3) mm = (mm) To = L+L +L = 180 + + = 8,3( ph) 0,2.110 S n Tiện thô : a Bề mặt bên : L+L +L S n t L1 = + 0,5 = + = 4( mm) tgϕ tg 45 To = L2=(1 ÷ 3) mm = (mm) To = b L+L +L = 740 + + = 14,5( ph) 1,35.38 S n Bề mặt làm việc : L1 = t + 0,5 = + = 4( mm) tgϕ tg 45 L2 = mm To = L + L + L 180 + + 2= = 4,8( ph) 1,35.28 S n 7.2 Nguyên công : Tiện thô T0 = L + L1 + L2 180 + = = 12,09( ph) S n 0,2.75,22 L=180 mm ; L1=t/tgϕ=0 ; L2 = 2÷5 Tiện tinh T0 = L + L1 + L2 180 + = = 18,05( ph) S n 0,2.201,6 7.3 Nguyên công : Gia công xọc : S= 0,12 mm/htk h = 13,4 mm 13 h 13,4 + To = = = 1,96( ph) S n 0,12.61,1.10 −3 *Thời gian gia công tổng cộng : ∑ Ttc =To + Tp + Tpv + Ttn = T0 : thời gan Tp : thời gian phụ ; Tp = 10%.T0 Tpv : thời gian phụ việc ; Tpv = 3%.T0 Ttn : thời gian nghỉ ngơi tự nhiên công nhân ; Ttn = 5%.T0 Nguyên công 1: T0 = 14,5+27,8=42,3 (ph) Ttc = 42,3+4,2+1,2+2,1 = 49,8 (ph) Nguyên công : T0 = 8,3+4,8= 13,1 (ph) Ttc = 13,1+1,3+0,39+0,65 = 15,4 (ph) Nguyên công : T0 = 12,09+18,05= 30,14 (ph) Ttc = 30,14+0,9+1,5+3,014 = 35,5 (ph) Nguyên công : T0 = 1,96 (ph) Ttc = 1,96+0,098+0,05+0,19 = 2,3 (ph) 14 15 ... Trọng lượng sản phẩm tính theo vẽ chế tạo M = 64.5 KG Cân đối số lượng va trọng lượng chi tiết chế tạo năm, sản xuất dạng đơn Chế tạo phôi : Phương pháp chế tạo phôi ảnh hưởng trực tiếp tới giá... xúc bánh xe ray làm liền thành khối để phù hợp với điều kiện công nghệ tuổi bền khuôn sau gia công sau , vành mặt đầu làm nghiêng góc ÷ 50 để tạo điều kiện thoát khuôn tốt Quá trình rèn tạo lỗ... cao phương án Vì ta chọn phương án hai để chế tạo phôi III Thiết kế nguyên công : Nguyên công Bước : Tiện sơ mặt bên bánh xe Bước : Tiện tinh mặt bên bánh xe Hình 7.1 Tiện đầu xong quay đầu tiện
