ĐỒ ÁN THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG THIẾT KẾ TRỤC RĂNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước đang diễn ra mạnh mẽ ở nước ta. Để thực hiện tốt mục tiêu đó nhà nước ta phải tập trung thúc đẩy và phát triển một số ngành như công nghệ thông tin, điện tử viễn thông, công nghệ chế tạo máy. Trong đó ngành công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Và thực tế đã chứng minh trong mấy năm gần đây nổi lên liên tục những khu công nghiệp lớn vừa và nhỏ.

Việc chế tạo sản phẩm cơ khí có chất lượng sản phẩm tốt, giá thành hạ có ý nghĩa lớn đối với mỗi quốc gia, cũng như các công ty, doanh nghiệp sản xuất. Việc này có ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại, hưng thịnh của mỗi công ty, mỗi đất nước. Các nước phát triển có nền sản xuất phát triển, có nền công nghiệp hiện đại tiên tiến họ đã tiến hành nền công nghiệp từ rất sớm. Còn đối với nước ta thì lĩnh vực này còn rất mới mẻ. Trong những năm gần đây nước ta cũng đang tiến hành nền công nghiệp hoá - hiện đại hóa đất nước. Trong nhiệm vụ đó, đồ án môn học công nghệ chế toạ máy là yêu cầu không thể thiếu của mỗi học sinh, sinh viên đang học ngành chế tạo máy đặc biệt là những học sinh, sinh viên sắp ra trường. Mỗi học sinh, sinh viên được nhà trường giao cho một đề tài phù hợp với khả năng của mình để đưa ra những phương pháp phù hợp với mỗi đề tài đó.

Sau khi học xong hết chương trình đào tạo của nhà trường thuộc ngành cơ khí, kết hợp với sự hiểu biết của em, cùng với việc thực tập trong thời gian qua em đã tìm hiểu và học hỏi rất nhiều điều. Chính vì vậy em đã được giao hoàn thành đề tài môn là “THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC RĂNG”

Đồ án môn học có tính chất tổng hợp cao, đòi hỏi phải có kiến thức và khả năng tư duy, tìm tòi học hỏi thì mới đưa ra đường lối công nghệ đúng đắn và tối ưu nhất.

Trong suốt quá trình thiết kế đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Khoa cơ khí, đặc biệt là Thầy Nguyễn Trọng Mai là người trực tiếp hướng dẫn em  trong suốt quá trình làm đồ án, bên cạnh đó còn có sự góp ý kiến giúp đỡ tận tình của bạn bè đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn của mình. Mặc dù bản đồ án này của em cũng chỉ là một trong những phương án thiết kế mà em đã mạnh dạn đưa ra.

Do khả năng hiểu biết còn hạn chế, cũng như kinh nghiệm chưa có nhiều và cùng với khối lượng công việc đòi hỏi lượng kiến thức cao nên trong quá trình thiết kế đồ án còn nhiều thiếu sót. Em mong nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cùng với những đóng góp ý kiến của thầy cô trong Nhà trường giúp đỡ em để em hoàn thành tốt đồ án của em một cách hoàn chỉnh hơn.

   

CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA CHI TIẾT

1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

 

      Các chi tiết dạng trục là loại chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay.

    Các chi tiết dạng trục thường được dùng để truyền mô men xoắn giữa hai trục song song hoặc vuông góc với nhau tạo thành một góc nhờ  truyền động cơ khí giữa các cặp bánh răng, bánh vít , trục vít hay nhờ truyền động đai ma sát,…Trong quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do tác dụng của tải trọng và điều kiện làm việc. Vì vậy chi tiết phải được gia công chính xác để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra như độ cứng xoắn, độ cứng uốn, độ đồng tâm, các bề mặt làm việc của trục cần phải được gia công chính  xác , cơ tính đạt yêu cầu .

 

Chức năng của chi tiết :                                               

     Trục răng là một chi tiết nằm trong kết cấu của hộp giảm tốc, có chức năng chính là nhận và truyền chuyển động .

Chức năng nhận chuyển động :

    Trục răng là bộ phận nhận truyền chuyển động từ động cơ thông qua bánh răng lắp trên đoạn trục có then hoa .

Chức năng truyền chuyển động :

     Là bộ phận truyền chuyển động từ phần bánh răng côn có mô đun m  = 2.5 và số răng Z = 30 cho trục bị động thông qua bánh răng bị động của trục truyền .

Điều kiện làm việc của chi tiết gia công :

     Đây là chi tiết dạng trục, chức năng chủ yếu là nhận và truyền chuyển động. Do đó trục răng làm việc trong các điều kiện sau :

    Phần cổ trục có rãnh then hoa lắp bánh răng trong quá trình làm việc chịu tác dụng của momen uốn sinh ra do lực hướng kính. Đồng thời chịu mô men xoắn sinh ra do lực tiếp tuyến, với kết cấu của bộ truyền trong hộp nên lực dọc trục có ảnh hưởng đáng kể .

Phần bánh răng, khi làm việc nên phần răng luôn chịu ứng suất tiếp xúc ( gây mòn ) và chịu ứng suất uốn ( gây gãy ).

     Chi tiết hoàn toàn có tính công nghệ cao để gia công trực tiếp, kết cấu chi tiết hoàn toàn đơn giản phù hợp và không phải thay đổi

     Chi tiết có nhiều răng với đường kính lớn lại có chiều dài nhỏ nên nếu chọn phôi đúc thì không tránh khỏi hiện tượng có ứng suất dư xuất hiện dẫn đến hiện tượng chi tiết không bền khi làm việc, hơn nữa khi gia công chi tiết vẫn phải qua nguyên công tiện thô bề mặt trụ ngoài nên không thể rút ngắn các bước gia công, vì thế mà chọn phôi là phôi dập trên máy rèn ngang.

      Các bề mặt làm việc của chi tiết hầu hết yêu cầu độ nhẵn bóng không cao nên không cần gia công với chế độ đặc biệt, chỉ yêu cầu cao về độ chính xác hình học của chi tiết . Vì thế khi gia công nên chú ý chọn chuẩn cho phù hợp .

Vật liệu để chế tạo chi tiết là thép 45 có thành phần hóa học :

C	Si	Mn	S	P	Ni	Cr
0,4 - 0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	0,045	0,045	0,30	0,30

       

Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết :

-         Độ không song song giữa các rãnh then và tâm trục < 0.01 / 100 mm chiều dài .

-         Nhiệt luyện trục đạt độ cứng 35 HRC .

-         Nhiệt luyện vành răng đạt độ cứng 45 – 50 HRC .

2. Phân tích kết cấu chi tiết .

       Các bề mặt tham gia lắp ghép phải được gia công đạt độ bóng Ra = 0.63 và Ra = 2.5 theo yêu cầu, đảm bảo độ song song, vuông góc giữa các bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật.

 Mặt đầu và mặt bậc gia công đạt độ bóng Rz = 40

 

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

1. Xác định dạng sản xuất .

Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất :

          Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ và đề ra phương án tổ chức sản xuất để tạo ra sản phẩm đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật .

Trong điều kiện hiện nay việc xác định dạng sản xuất chủ yếu dựa vào sản phẩm và khối lượng của chi tiết gia công .

Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là :

-         Sản lượng .

-         Tính ổn định của sản phẩm .

-         Tính lặp lại của quá trình sản xuất .

-         Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất

       Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra làm 3 dạng sản xuất sau đây :

-         Sản xuất đơn chiếc : Sản lượng hàng năm ít

-         Sản xuất hàng loạt : Sản lượng không quá ít, chế taoj thành tong loạt theo chu kì

-         Sản xuất hàng khối : Có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hóa cao, trang thiết bị chuyên dụng .

        Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Việc xác định dạng sản xuát có ý nghĩa rất quan trọng, dạng sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đè quyết định đầu tư trang thiết bị máy móc, nhân lực, mặt bằng sản xuất,…

       Với dạng sản xuất loạt lớn cho phép vốn đầu tư vào trang thiết bị máy móc hiện đại, chuyên dùng, tổ chức sản xuát theo dây chuyền .

        Với dạng sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thì không nên đầu tư trang thiết bị máy móc mà nên tận dụng những cái đã có sẵn để sản xuất .

         Dựa vào đó ta lập được quy trình công nghệ gai công chi tiết hợp lý nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao .

Theo đề bài thì số lượng chi tiết N =8000 chi tiết sản xuất trên 1 năm. Để xác định dạng sản xuất ta dựa vào số lượng chi tiết này và trọng lượng của chi tiết ta sẽ tính được dạng sản xuất .

Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm được xác định theo công thức sau :

                                           

Trong đó:

                      N₁ = 8000 : Sản lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch .

                      m = 1        :  Số lượng chi tiết trong một sản phẩm.

                      a = 5%   : Lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôi

                                         (a = 3% - 6 %).

            b = 5 %    : Lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ.  (b = 5% - 7 %).

             [ chi tiết].

Khối lượng chi tiết được xác định theo công thức:

             ( kG )

Trong đó:

            :  Trọng lượng chi tiết ( kG )

           V: Thể tích của chi tiết ( dm³ )

            : Trọng lượng riêng của vật liệu

           Với thép thì = 7.852 ( kG/dm³ )

            .

è                       Q = V.g = 0,09 . 7,852=0.75 KG

 

          Dựa vào bảng 2-6 (hướng dẫn TKĐACN) :

Dạng sản xuất	Q - Trọng lượng của chi tiết
	> 200 ( kG )	4¸200 ( kG )	< 4 ( kG )
	Sản lượng hàng năm của chi tiết ( chiếc )
Đơn chiếc	< 5	<10	<100
Hàng loạt nhỏ	55 - 100	100 - 200	100 - 500
Hàng loạt vừa	100 - 300	200 - 500	500 - 5000
Hàng loạt lớn	300 - 1000	500 - 5000	5000 - 50.000
Hàng khối	> 1000	> 5000	> 50.000

 

Với số lượng chi tiết N = 8800 và trọng lượng Q = 0.75 (kG) ta xác định dạng sản xuất là hàng loạt lớn .

2. Xác định phương pháp chế tạo phôi

         Vật liệu phôi và phương pháp tạo phôi có ảnh hưởng lớn đến lượng dư gia công và trình tự các bước công nghệ .

          Dựa trên sự phân tích tính công nghệ của chi tiết như trên, các chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ tiêu kinh tế và tính linh hoạt trong sản xuất, nên chọn loại phôi đơn giản: phôi dập với độ chính xác không cần cao quá, vật liệu là thép C45 với độ chính xác thông thường.      Đối với phôi dập, hiện tượng xuất hiện ứng suất dư là gần như không có, về tính chất cơ tính thì nó có khả năng tạo các thớ cơ uốn dọc theo chi tiết nên chi tiết có độ bền cao hơn là dùng các loại phôi khác khi gia công chế tạo chi tiết.

          Các chi tiết dạng trục nhỏ dần, vòng tròn, bạc và các chi tiết có lỗ thông hoặc không thông nên dập phôi trên máy rèn ngang có lực 1 - 4 MN (theo bảng 3.17/191 sổ tay CNCTM tập I ) sẽ đạt được độ nhám bề mặt R_Z = 320 - 160  ( theo bảng 2.10/35 HDTK ĐACNCTM).

          Trước khi thực hiện quá trình rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt nhỏ từng phần, chọn chế độ nhiệt và thiết bị nung nóng.

          Có nhiều phương pháp làm sạch kim loại như : thổi sạch bằng ngọn lửa ( nung nóng hoặc không nung nóng) , bằng máy búa hơi, bằng máy phay, bằng đá mài ( thường đắt gấp 2 hay 3 lần so với làm sạch bằng búa hơi), làm sạch bằng ngọn lửa nhưng không nung nóng thì giá thành giảm 30 - 40% so với làm sạch bằng búa hơi. Làm sạch bằng ngọn lửa có nung nóng thì giá thành tương đương công nghệ làm sạch bằng búa hơi.

          Việc cắt kim loại thành nhiều phần nhỏ phù hợp được thực hiện trên các máy cưa, kéo cắt hơi đốt hay nhiều phương pháp khác.

3. Xác định lượng dư gia công

    Trong quá trình chế tạo phôi, để đạt độ chính xác cao và hợp lý phần lớn phụ thuộc vào việc xác định lượng dư gia công. Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai có ý nghĩa rất lớn trong việc hạ giá thành sản phẩm, nâng cao năng suất. Nếu lượng dư quá lớn thì tốn nguyên vật liệu, chi phí cho máy, dao cụ tăng dẫn đến việc tăng giá thành. Nếu lượng dư quá bé thì không đủ hớt đi lượng dư gia công, không đảm bảo độ chính xác gia công. Điều này có thể được giải thích bằng hệ số in dập K là sai lệch của chi tiết và phôi.

    Như vậy sai lệch sẽ giảm dần sau mỗi lần gia công. Vì vậy trong qui trình công nghệ phải chia thành nhiều nguyên công, nhiều bước để hớt dần đi lượng dư, do đó lượng dư phải đủ để thực hiện các nguyên công. Khi lượng dư quá nhỏ còn xảy ra hiện tượng trượt  giữa dao và chi tiết gia công làm cho dao nhanh mòn ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công .

    Trong chế tạo máy thường tính lượng dư theo 2 cách :

        - Phương pháp tính toán phân tích .

        - Phương pháp thống kê kinh nghiệm ( Tra theo bảng )

     Với chi tiết trục răng ở trên ta sẽ chọn phôi dập trong khuôn kín, độ chính xác trung bình . Các bước tiến hành:

1. Dựa theo bản vẽ chi tiết và tiến trình công nghệ gia công cơ, thống kê các bề mặt cần gia công của phôi:

-         Bề mặt trụ ngoài.

-         Bề mặt đầu.

-         Then.

-    Khoan lỗ tâm.

2. Xác định các giá trị Rz_i-1 , T _i-1, r_i-1, e_gđi và d

- Với loại phôi đã chọn bên trên thì ( theo bảng 3.71/238 sổ tay CNCTM tập I )

Trọng lượng chi tiết rèn, dập ( kG )	Rz	h
	mm
Đến 0,25	80	150
> 0,25 - 4	160	200
> 4 - 25	200	250
> 25 - 40	250	300
> 40 - 100	320	350
> 100 - 200	400	400

 

Từ bảng trên ta có :

          Chiều cao nhấp nhô tế vi R_z = 160 mm.

          Chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hư hỏng T = 200 mm.

- Dung sai của phôi:

                   IT = d = 840 mm.  ( Theo bảng 3.17/191,192 STCNCTM tập I )

  Dung sai các nguyên công:

                   Tiện thô:   d₁ = 400 mm.

          Tiện tinh:  d₂ = 120 mm.

 

  Ta có sai lệch vị trí tương quan và sai số không gian tổng cộng do bước công nghệ sát trước để lại :

          r_i-1 = . ( Theo bảng 3.7/73 HDTK ĐACNCTM )

  Trong đó:

          r_k : sai số do lấy tâm làm chuẩn.

          r_c = : Sai lệch độ cong vênh.

                           Dc = ( 0,7 - 1) / nên chọn bằng 0,8.

                           L   = 182.5 mm:  Chiều dài chi tiết.

         

Trong đó, k là các hệ số được lấy tương ứng với các nguyên công tiện thô hay tiện tinh.

Xác định e_gđi : Do chi tiết được gá trên các mũi tâm nên sai số hướng kính bằng 0.

3.Xác định các giá trị Zi_Min :

Ta áp dụng công thức:

4. Xác định các bước tính toán: f25mm.

Đối với các chi tiết dạng trục nên chọn: f25_+0,002.

Tức là tính toán với f25,002mm.

Có:

          Za_min = Zi_min + Zb_min.

Nên:

         

5. Vê tròn hợp lý các kích thước tính toán trên và sau khi vê tròn được kích thước giới hạn nhỏ nhất cho từng nguyên công :

                

6. Xác định kích thước giới hạn lớn nhất cho từng nguyên công ( hoặc từng bước ):

Có: d_max = IT + d_min

Nên:

         

Các giá trị tính được tương ứng điền trong bảng :

7. Xác định lượng dư giới hạn của các bước, nguyên công:

Có

Bảng bảng tính lượng dư gia công và kích thước giới hạn f25:

Thứ tự nguyên công (bước)	Các yếu tố tạo thành lượng dư (mm)				2ZiMin (mm)	Kích thước tính toán (mm)	Dung sai (mm)	Kích thước giới hạn (mm)			Lượng dư giới hạn (mm)
	Rzi-1	Ti-1	ri-1	egđ				Min	Max		Min		Max
Phôi	200	250	400			29	840	29	29,84
Tiện thô	50	50	24		2.850	25.5	400	25.5	25.9		3,1		3,5
Tiện tinh	30	30	16		240	25,002	120	25,002	25,122		0,4		0,52
								Tổng		3,5		4,02

 

 

 

 

Với lượng dư giới hạn: Max = 4,02 mm.

                                  Min = 3,5mm 

Ta phải đi tìm lượng dư danh nghĩa:

               ...............................

6. Chọn cơ cấu so dao và các cơ cấu khác.

Cữ so dao:

Khi phay ta phải có cữ so dao nhằm xác định chính xác vị trí dao so với đồ gá và chi tiết gia công. Khi dao bị mũn thỡ phải mài lại .

Các cơ cấu khác:

Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên bàn máy là bulông và đai ốc .

Thân đồ gá được chọn theo kết cấu như bản vẽ lắp, thân đồ gá được chế tạo bằng gang.

 

7. Tính sai số cho phép của đồ gá

Sai số của đồ gá ảnh hưởng đến sai số của kích thước gia công nhưng phần lớn nó ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và bề mặt chuẩn.

          Sai số của đồ gá tiện ngoài , tiện trong, mài ngoài ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan bề mặt gia công và bề mặt chuẩn của chi tiết gia công nhưng không ảnh hưởng đến sai số hỡnh dỏng của bề mặt gia cụng .

a . Sai số chuẩn

    e_c do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra

      Theo bảng 19-TKCNCTM ta có  e_c = 0(mm)

b. Sai số kẹp chặt e_k

  Do lực kẹp gây ra sai số kẹp chặt được xác định

                    e_k =0.04(mm)

c.Sai số mũn e_m

   Do đồ gá bị gây ra sai số mũn được tính theo công thức sau:

                       e_m  = b.(mm) chọn b=0,5

                         e_m  = 0,5. = 19(mm)

d.Sai số điều chỉnh e_dc

    Là sai số sinh ra trong quỏ trỡnh lắp rỏp và điều chỉnh đồ gá.Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ được dùng để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy  e_dc = 5¸10 (mm) , lấy e_dc = 8(mm)

e.Sai số chế tạo cho phép của đồ gá [e_ct]

    Sai số này cần xác định khi thiết kế đồ gá.Do đó số các sai số phân bố theo quy luật chuẩn và phương của chúng khó xác định nên ta dùng công thức sau để tính :

Sai số gá đặt cho phép e_gđ :

                                                    e_ct  = 

Với sai số gá đặt cho phép :       e_gd  = (1/2 ¸1/5).d,

                                            lấy [e_gd] =1/3.d = 1/3 .0,2 = 0.07 (mm)

 

       [e_ct] =  = 0.054(mm)

Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá :

            1. Độ không vuông góc giữa tâm mặt phiến tỳ và mặt đế đồ gá £ 0.054mm trên 100mm chiều dài .

            2. Độ không đồng tâm  của hai bề mặt £ 0,054 (mm).

            3. Độ không song song của tâm khối V và đế đồ gá £0,054mm trên 100mm chiều dài .