بخشی از مقاله
چکیده
طراحی و ساخت چرخ دنده هاي مخروطی به روش سنتی، همراه با سعی وخطا فراوان بوده وهمچنین داراي هزینههاي بالایی است. بهدلیل پیچیده بودن و نیاز به دقت بالادر چرخ دنده ها ساخت اینقطعات بسیار تخصصی بوده و با روشهایی مانند ماشینکاري، مستلزم صرف زمان و هزینه بسیار بالایی است.
با توجه به مصرف بالاي چرخ دنده مخروطی در دیفرانسیل انواع اتومبیل ها در سالهاي اخیر توجهزیادي بهتولید چرخ دنده ها به روش فورج دقیق شده است که در مقایسه با روشهاي سنتی ماشینکاري، باعث هزینهتولید پایین، صرفه جویی در مواد خام اولیه، زمان تولید، بهبود خواص مکانیکی و ... می شود. در این مقاله سعی شده است با شبیهسازي فرایندامکان تولید چرخدنده مخروطی دیفرانسیل پژو 206به صورت بهینه مورد بررسی قرار گیرد.
-1 مقدمه
تقاضا براي کیفیت و هزینه کمتر به صورت روز افزون در حال افزایش است در عین حال تقاضا براي کاهش زمان تولید نیز وجود دارد و انتخاب روش هاي تولیدي که کمترین هزینه و بهترین کیفیت را داشته باشد توجه همگان را به خود جلب کرده است.
طراحی و ساخت چرخدندههاي مخروطی به روش سنتی توأم با سعی و خطا فراوان بوده و همچنین داراي هزینههاي بالایی بوده، به دلیل پیچیده بودن و نیاز به دقت بالا در دندانههاي چرخدنده ساخت این قطعات بسیار تخصصی بوده و با روشهایی مانند ماشینکاري، مستلزم صرف زمان و هزینه بسیار بالایی است. جدیدترین تکنولوژي ساخت چرخدندههاي مخروطی در دنیا فورج دقیق میباشد، در سال هاي اخیر توجه زیادي به تولید چرخدندهها با استفاده از فورج دقیق شده است و این فرایند به تولید دندانه-هایی با تلرانس نهایی منجر شده است.
با توجه به این که چرخدندهها تحت تنشهاي مختلفی بوده و میبایست در مقابل تنشهاي وارده مقاوم باشند، در تولید به روش ماشینکاري جهت گیري کریستال ها بریده میشود و تنشها را نمیتواند تحمل کند اما در روش تولید با استفاده از فورج، جهت گیري کریستالها پیوسته بوده و مقاومت بیشتري در مقابل تنشهاي وارده از خود نشان میدهند.
با توجه به مصرف بالاي چرخ دنده مخروطی که بیشترین مصرف آن در قسمت دیفرانسیل انواع اتومبیلها در صنایع خودروسازي میباشد نیاز به روش تولیدي با تیراژ بالا و همچنین اقتصادي و با صرفه را به خود میطلبد. براي این منظور روش فورج دقیق ارائه شده است که باعث کاهش هزینه و همچنین بالا بردن مقاومت، استحکام و راندمان تولید میشود.
در فورج دقیق هدف تولید قطعاتی با کیفیت بالاي سطوح کاري است. بعضی سطوح به صورت نهایی یا نزدیک نهایی به دست می آیند و نیاز به حداقل ماشینکاري وجود دارد. در طول سالیان اخیر استفاده از یک سیستم طراحی به کمک کامپیوتر در مدلسازي فرآیند آهنگري مورد توجه محققان کشورهاي مختلف قرار گرفته است.
-2 تاریخچه
فرایند فورج دقیق براي اولین باربعد از جنگ جهانی دوم در آلمان غربی پایه گذاري شد به طوري که طراحان این کشور با ترکیب سیستمهايCAD/CAM وروشهاي طراحی قالبهاي فورج دقیق براي اولین بار موفق به تولیدچرخدنده مخروطی دیفرانسیل کامیون شدند.
لی و همکاران در تحقیقاتی که انجام دادند بیان کردند نیروهاي وارده به دو نیمه قالب چرخدنده مخروطی متفاوت است بهگونه اي که نیروي وارده به قالب پیچیدهتر، سه برابر بزرگتر از نیروي وارد شده به نیمه دیگر قالب است.
هاید و همکاران در راستاي طراحی پیشفرم به شکل نزدیک به شکل نهایی قالب بسته فورج تحقیقاتی را با استفاده از تکنیکهاي شبیه سازي انجام دادند که پرشدن قالب مورد توجه بود و بیان کردند استفاده از تکنیکهاي شبیهسازي به استفاده از منابع و تولید مقرون به صرفه قطعات کمک میکند.[4]معارفدوست وهمکاران در تحقیقاتی که برروي شبیهسازي و آنالیز فورج داغ انجام دادند بیان کردند با استفاده از فرایند فورج دقیق در مقایسه با ماشینکاري زمان و هزینه تولید به طور قابل توجهی کاهش مییابد، و نقش تجربه و شرایط عملی در فرایند فورج با توجه به شبیهسازي کامپیوتري نمیشود نادیده گرفته شود
خلیل پورآذري و همکاران در موردطراحی و ساخت چرخدنده مخروطی در فرایند فورج دقیق از روش اجزاي محدود به کمک فناوري CAD/CAMتحقیقاتی انجام دادند و بیان کردند نقص عدم پرشدگی حفره قالب می تواند شناسایی و قبل از تولید و صرف هزینههاي فراوان برطرف شود.
-3 هدف تحقیق
یکی از جنبه هاي مهم فرایند آهنگري چرخ دنده هاي مخروطی کاهش در هزینهها، زمان تولید، افزایش استحکام، چقرمگی و راندمان تولید میباشد. به همین دلیل نحوه تغییر شکل بیلت اولیه به قطعه نهایی، ابعاد و هندسه پیشفرم در پرکردن حفره قالب به طور کامل و بدون عیب با کمترین نیروي وارد شده به قالبها که باعث افزایش طول عمر قالبها میشود از اهمیت بالایی برخوردار است.
-4 روش تحقیق
بعد از مدل کردن چرخدنده مخروطی از طریق مهندسی معکوس در محیط نرم افزاري Solid work و طراحی قالبهاي نهایی در شکل 1 و 2 مدل چرخدنده مخروطی و قالبهاي فورج دقیق نهایی ودر جدول 1 مشخصات چرخدنده مخروطی نشان داده شده است.
شکل1مدل سه بعدي چرخدنده مخروطی
شکل 2 قالبهاي فورج دقیق نهایی
جدول1 مشخصات ساخت چرخدنده مخروطی
-1-4 جنس قطعه
به منظور شبیهسازي در نرمافزار 2005 Super forge و همچنین براي بهدست آوردن مشخصاتی از قبیل جرم ، حجم، وزن و ... در نرمافزار Solid Works احتیاج به مشخص شدن جنس قطعه کار میباشد به همین منظور تست کوانتومتري بر روي چرخدنده مخروطی انجام داده شده است و نتایج حاصل شده از آزمایش در جدول2 آورده شده است.فولاد16Mncr5از گروه فولادهاي سمانته بوده و داراي قابلیت سختکاري سطحی را دارا میباشد.
