ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC RÃNH THEN 

Phần  I

 PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ CHỌN PHÔI

1.1. Phân tích kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

       Chi tiết"Trục"là chi tiết dạng trục bậc, trục đặc. Quá trình làm việc chi tiết chịu uốn, xoắn, va đập, ma sát, mài mòn...Tải trọng tác dụng có thể là tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động. Hình thức giảm tải có thể là từ từ hoặc tăng đột ngột. Môi trường làm việc như là khí quyển, dầu bôi trơn hoặc các môi trường khác. Do đó chi tiết bị phá huỷ có thể do bền hoặc do mỏi.

Chi tiết có kích thước khuôn khổ:

• Chiều dài: 154 mm.
• Đường kính đoạn lớn nhất: f26 mm.

Chi tiết thuộc loại nhỏ, trọng lượng trung bình.

       Các đoạn trục f10, f26, f24 có các rãnh then, mặt trụ f26, f24 dùng để lắp ghép với bánh răng, còn mặt trụ f10 có thể ghép với bánh răng, bánh xích, Các bề mặt này yêu cầu độ nhám tương đối cao. Mặt f10, f26 R_a=1,25 (nhám cấp 7), mặt f24 có R_a=0,63 (IT6, nhám cấp 8). Ngoài ra trên trục cần chú ý đoạn trụ f20 , R_a=0,63: IT6, nhám cấp 8. Hai bề mặt f10, f26 theo đầu bài có độ chính xác kích thước IT14 là không hợp lý, không bảo đảm lắp ghép. Do đó ta cần thêm dung sai kích thước cho các mặt trụ này, với độ chính xác IT6, các kích thước này sẽ là: f26 và f10.

       Trên trục có 4 rãnh, 2 rãnh thoát dao rộng 2mm, 2 rãnh rộng 1mm để lắp vòng chặn. Một đầu của trục yêu cầu có ren M6.

     Các bề mặt làm việc chủ yếu: f10, f20, f26, f24, f8, và các bề mặt cạnh các rãnh then.

       Cấp độ nhám bề mặt các bề mặt còn lại là Rz = 20 (Cấp 4) là yêu cầu hơi cao vì các bề mặt đó đều là các bề mặt không làm việc yêu cầu như vậy sẽ tăng chi phí gia công  cắt gọt làm tăng giá thành sản phẩm . Tuy nhiên để nâng cao tính thẩm mỹ và khả năng chịu lực của chi tiết yêu cầu này có thể chấp nhận được.

Dung sai  độ thẳng của trục 0,02mm, với trục dài 154mm ứng với cấp chính xác IT7.

Dung sai độ đồng tâm là 0,02mm với đường kính lớn nhất f26, ứng với cấp chính xác  IT6.

       Vật liệu chế tạo trục là thép C45, có thành phần hoá học như sau:

Mác thép	C (%)	Si (%)	Mn (%)	Cr (%)	Ni (%)	S(%)
C 45	0.42 - 0.49	0.17 -  0.37	0.50 - 0.80	£  0.25	£  0.25	£  0.004

 

1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của sản phẩm       

Trang thiết bị sản xuất tuỳ chọn.

Chi tiết chiều dài lớn nhất là 154 mm lớn hơn 5,5 lần đường kính lớn nhất. Như vậy đây là trục dài có độ cứng vững không cao lắm.

Ngoài ra, chi tiết có yêu cầu độ đồng tâm cao (0,02 mm), nên để cho phép nâng cao độ chính xác và giảm thời gian gá đặt, ta sử dụng chuẩn tinh thống nhất là 2 lỗ tâm gia công trên 2 đầu trục.

Chi tiết có dạng trục bậc (bậc lớn ở giữa, các bậc nhỏ dần về 2 bên) nhằm đảm bảo điều kiện lắp ghép đồng thời phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục để giảm tối đa đường kính trục nhưng vẫn đảm bảo điều kiện bền và làm việc tin cậy.

Trên trục có 2 rãnh để lắp vành chặn (tại hình trích I và II) có hình dạng và kích thước giống nhau để giảm số dao tiện rãnh.

Rãnh thoát dao IV có độ sâu không hợp lý vì khi gia công với rãnh thoát dao đó thì đường kích trục chỉ còn 2mm - sẽ không đủ độ cứng vững. Do đó hợp lý hơn phải sửa kích thước 3mm trong hình trích IV thành 1,5mm. Kích thước này vừa đảm bảo thoát dao khi tiện ren, vừa đảm bảo độ cứng vững hơn cho trục.

Đoạn trục f20 yêu cầu độ nhám cấp 8 (R_a=0,63), đoạn trục f10 yêu cầu độ nhám cấp 7 (R_a=1,25), khi gia công phải dùng các nguyên công mài, đo đó phải có rãnh thoát dao tại các vị trí tiếp giáp với bậc lớn hơn. Do 2 rãnh thoát dao trước rộng 2mm nên ta cũng chọn chiều rộng rãnh thoát dao ở đây là 2mm và sâu 1mm để nhằm giảm bớt số dao trong quá trình gia công.

Các mặt đầu có vát 2x45 ⁰ là không hợp lý, vì các ngõng trục chỉ có kích thước f6, f10. Do đó, chung cho 2 ngõng trục, ta chọn mép vát 1x45 ⁰.

       Các kích thước của các rãnh then không hợp lý. Rãnh then trên mặt f10 có chiều rộng quá lớn b = 5mm (trong khi trong tiêu chuẩn chỉ cho phép là 3mm) gây yếu trục. Hai rãnh then trên mặt trụ f24, f26 có kích thước về chiều sâu, chiều dài không theo tiêu chuẩn, sẽ gây khó khăn khi phải chế tạo các then đó. Do vậy, ta sẽ sửa lại kích thước của các rãnh then như sau:

       Mặt trụ f10: Then bằng b x h x l =3 x 3 x 16

       Mặt trụ f26: Then bằng b x h x l =8 x 7 x 25

       Mặt trụ f24: Then bằng b x h x l =8 x 7 x 20

Các kích thước khác trong bản vẽ chi tiết. Hai then trên mặt trụ f26, f24 chọn như nhau để có thể gia công cùng bằng một con dao.

       Chi tiết yêu cầu độ cứng HRC48 - 52, do đó cần phải nhiệt luyện. Sau khi gia công xong trục cần làm cùn cạnh sắc.

 

1.3. Phân tích vật liệu và chọn phôi:

1.3.1. Phân tích vật liệu:

         Do đặc điểm làm việc của chi tiết trong điều kiện chịu tải trọng va đập trung bình nên chi tiết phải đảm bảo độ bền và độ dai. Do đó có thể sử dụng loại thép hoá tốt (thuộc thép kết cấu\ thép hợp kim ). Để lựa chọn vật liệu ta xem xét  đặc điểm một vài nhóm thép hoá tốt có thể dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết:

*Nhóm thép các bon (thuộc thép hoá tốt):

• Rẻ.
• Tính công nghệ tốt.
• Độ thấm tôi thấp do đó độ cứng không đồng đều.
• Cơ tính không cao.
• Ứng dụng chế tạo chi tiết chịu tải trọng không lớn: trục truyền, trục khuỷu động cơ.
• Điển hình :  C45.

*Nhóm thép Crôm:

• Cơ tính tổng hợp cao.
• Tính chống ram tốt do đó giảm ứng suất dư bên trong.
• Độ bền, giá thành, độ thấm tôi cao hơn một chút so vối nhóm thép các bon
• Tính công nghệ kém hơn nhóm thép các bon.
• Ứng dụng chế tạo chi tiết có tốc độ, áp suất riêng và chịu tải trọng trung bình: trục, bánh răng, hộp giảm tốc ...
• Điển hình : 40Cr (tốt nhất trong nhóm này).

*Nhóm thép Crôm – Măng gan và Crôm – Măng gan – Silic:

• Tương đối rẻ (đắt hơn nhóm thép Crôm một chút).
• Cơ tính khá cao.
• Tính công nghệ tốt.
• Ứng dụng chế tạo chi tiết chịu tải trọng tương đối cao: các trục, các kết cấu chịu lực ...
• Điển hình : 30CrMnSi.

Thành phần hoá học của một số loại thép trên như sau:

Mác thép	C (%)	Si (%)	Mn (%)	Cr (%)	Ni (%)	S(%)
40 Cr	0.37 - 0.44	0.17 – 0.37	0.50 - 0.80	0.80 -1.10	£  0.25	£  0.004
C 45	0.42 - 0.49	0.17 -  0.37	0.50 - 0.80	£  0.25	£  0.25	£  0.004
30CrMnSi	0.28 - 0.35	0.90 – 1.20	0.80 - 1.10	0.80 - 1.10	£  0.25	£  0.035

 

Kết luận:

Với trục nhỏ, yêu cầu tải trọng làm việc không lớn thì việc chọn thép C45 là hợp lý vì đảm bảo được các chỉ tiêu cơ tính, khả năng công nghệ tốt, giá rẻ. Nếu trục yêu cầu làm việc ở chế độ nặng hơn có thể thay thép C45 bằng thép 40Cr hay 30CrMnSi, tuy nhiên các loại thép này đắt hơn và tính công nghệ khi gia công cũng thấp hơn.

 

1.3.2. Chọn phôi:

         Để chế tạo chi tiết “Trục” có dạng trục bậc bằng thép C45 có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu sau: phôi rèn tự do, phôi dập, phôi cán, phôi đúc.

Sau đây ta xem xét đặc điểm từng loại phôi.

a/ Phôi dập

*Ưu điểm: năng suất cao, sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, phôi có hình dạng gần giống chi tiết - lượng dư gia công ít, hệ số sử dụng kim loại cao, thao tác đơn giản, thuận tiện trong quá trình cơ khí hoá và tự động hoá.

*Nhược điểm: chi phí đầu tư khuôn và máy lớn.

b/ Phôi rèn tự do

*Ưu điểm: phương pháp đơn giản, sản phẩm có cơ tính tốt (hơn đúc), hệ số sử dụng kim loại trung bình, ưu điểm chính trong sản xuất nhỏ là giá thành hạ do không phải chế tạo khuôn dập.

*Nhược điểm: lao động nặng nhọc, chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào thể lực và trình độ công nhân, độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt thấp, năng suất thấp.

c/ Phôi thép cán nóng

*Ưu điểm: không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi, phù hợp chi tiết dạng trục bậc có các bậc chính chênh nhau không lớn lắm, đảm bảo độ chính xác kích thước và độ đồng đều về tổ chức, cơ tính tốt.

*Nhược điểm: hệ số sử dụng kim loại thấp.

d/ Phôi đúc:

*Ưu điểm: tạo ra phôi có hình dáng giống chi tiết trọng, lượng phôi và lượng dư gia công nhỏ, có thể đúc được các chi tiết tương đối phức tạp.

*Nhược điểm: thành phần kim loại đúc khó đồng đều với thép kết tinh không đều, tinh thể phía trong thô hơn tinh thể phía ngoài nên ảnh hưởng tới sức bền, hao phí kim loại ở bộ phận dẫn, đậu ngót.

Việc chọn phôi là nhằm mục đích: đạt chất lượng tốt và giá thành rẻ nhất.

Nhận xét:

        - Chi tiết có nhiều bậc chênh nhau nhỏ, cơ tính của sản phẩm đúc không cao, trục có kích thước nhỏ nên hao phí vật liệu tương đối lớn. Do đó không nên sử dụng phôi đúc.

        - Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa nên không sử dụng phôi rèn tự do.

 - Do các bậc chính của trục chênh nhau ít, vật liệu là thép C45 giá rẻ, số lượng chi tiết cần chế tạo không lớn lắm, nếu chế tạo phôi bằng khuôn dập thì hệ số sử dụng vật liệu cũng không cao lắm (do các bậc chênh nhau nhỏ) hơn nữa chi phí chế tạo khuôn dập và yêu cầu về máy, các nguyên công đi kèm lớn nên trong trường hợp này chế tạo phôi bằng khuôn dập không kinh tế. Hướng phù hợp hơn là chọn: Phôi cán nóng. Chế tạo phôi theo cách này sẽ khắc phục cơ bản những bất lợi khi chế tạo bằng khuôn dập. Tuy nhiên hệ số sử dụng vật liệu trong trường hợp này sẽ thấp hơn một chút, nhưng nó sẽ được bù lại ở chỗ chi phí cho sản xuất nhỏ và năng suất tương đối cao.

Vậy ta chọn phương án phôi được chế tạo từ thép thanh cán nóng.

Phần II

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

2.1. Xác định đường lối công nghệ :

     Ta biết rằng số lượng các nguyên công phụ thuộc vào phương pháp thiết kế các nguyên công. Trong thực tế có 2 phương pháp thiết kế các nguyên công phụ thuộc vào trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phương pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công.

     Trong đồ án ta sử dụng phương pháp tập trung nguyên công kết hợp phương pháp phân tán nguyên công (bố trí nhiều bước công nghệ trong một nguyên công kết hợp bố trí ít bước công nghệ trong một nguyên công). Bởi vì áp dụng phương pháp này tạo điều kiện tăng năng suất lao động, rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm chi phí điều hành và lập kế hoạch sản xuất cũng như phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế ở nước ta. Tuy nhiên áp dụng phương pháp này cần chú ý tính toán phân chia số máy, số người, cũng như khả năng làm việc của máy và tay nghề của công nhân một cách hợp lý.  

2.2. Thiết kế tiến trình công nghệ:

     Thiết kế quy trình công nghệ là phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất. Trong đó mỗi nguyên công được thưc hiện theo một nguyên lý ứng với một phương pháp gia công thích hợp với kết cấu của chi tiết. Khi xác định các phương pháp gia công cho các bề mặt căn cứ vào các đặc điểm sau:

     - Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công .

     - Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt .

     - Kích thước bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết gia công và phạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phương pháp gia công .

     - Độ chính xác có thể đạt được của phương pháp gia công .

     - Điều kiện sản xuất thực tế ở đơn vị .

Phương pháp gia công các bề mặt như sau :

*Gia công các bề mặt trụ f10, f26:

Yêu cầu kỹ thuật: R_a=1,25; IT14.

Do sau khi nhiệt luyện chi tiết, độ nhám giảm 1 đến 2 cấp, do đó, các bề mặt này phải trải qua các bước gia công: Tiện thô-> Tiện tinh-> Nhiệt luyện-> Mài thô.

*Gia công các bề mặt trụ f20, f24:

Yêu cầu kỹ thuật: R_a=0,63; IT6 với f24.

Do các bề mặt này yêu cầu độ chính xác và độ nhám cao, nên phải trải qua các bước gia công: Tiện thô-> Tiện tinh-> Nhiệt luyện-> Mài thô-> Mài tinh.

*Gia công các bề mặt trụ còn lại:

Yêu cầu kỹ thuật: R_z20; IT14.

Các bề mặt này cần qua các bước gia công: Tiện thô-> Tiện tinh-> Nhiệt luyện.

*Gia công các rãnh:

Các rãnh được gia công bằng các dao tiện định hình.

*Gia công ren M6:

Các bước gia công: Tiện thô->Tiện tinh-> Tiện ren->Nhiệt luyện.

Thứ tự các nguyên công:

Nguyên công 1: Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện thô các mặt trụ f26, f20, f16, f10, f24, f8, f6

Nguyên công 3: Tiện các rãnh

Nguyên công 4: Tiện tinh các mặt trụ, vát mép và tiện ren

Nguyên công 5: Phay các rãnh then

Nguyên công 6: Nhiệt luyện.

Nguyên công 7: Kiểm tra, nắn thẳng, sửa lỗ tâm.

Nguyên công 8: Mài thô các mặt trụ f10, f20, f26, f24.

Nguyên công 9: Mài tinh các mặt trụ f20, f24.

2.3. Thiết kế các nguyên công:

2.3.1. Nguyên công 1: Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm

- Chọn chuẩn thô: Bề mặt trụ

- Gá: hai khối V ngắn

- Chọn máy: Tra Bảng 25-[11], ta chọn máy phay và khoan tâm bán tự động kí hiệu MP-76M có các thông số chính sau:

+ Đường kính chi tiết gia công: 25¸80 mm

+ Chiều dài chi tiết gia công: 500¸1000 mm

+ Giới hạn vòng quay của dao:1255 v/p

+ Công suất của động cơ phay - khoan: 5,5 kW.

- Chọn dụng cụ:

+ Dao phay:Theo bảng 4-92-[11]-T1, chọn dao phay mặt đầu bằng thép gió có các thông số: D=40 mm, d=16 mm, L=20 mm, z =10 răng.

       +Dụng cụ khoan lỗ tâm:Tra bảng IX-52 trang 234 chọn mũi khoan tâm kiểu I có các thông số cơ bản sau: D­_o=3,35 mm, L=60 mm, d=1,6 mm, l=3 mm,

- Số lượng và trình tự các bước trong nguyên công:

Số lần gá: 1.

+ Phay mặt đầu

           + Khoan lỗ tâm

2.3.2. Nguyên công 2: Tiện thô các mặt trụ f26, f20, f16, f10, f20, f8, f6

- Chọn chuẩn: mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị: định vị bởi 2 mặt côn của 2 lỗ tâm định vị 5 bậc tự do.

- Chọn máy: máy tiện ren vít vạn năng 16K20 (Bảng P6.1-[6]).                        Công suất động cơ chính 10KW.

- Chọn dụng cụ:

       + Dao tiện gia công các mặt trụ:

• Chọn dao tiện phải đầu cong (Bảng 4.4-[11]-T1).
• Kích thước dao: H.B = 25.16.
• Thông số hình học phần cắt: f.f₁.L.n.l.r =45⁰.45⁰.140.8.14.1.
• Tuổi bền của dao: T = 60 ph.

·Vật liệu phần cắt T15K10, vật liệu phần thân dao C45.

- Số lượng và trình tự các bước trong nguyên công:

Số lần gá: 2.

Lần gá 1:

+ Tiện thô mặt trụ f26

+ Tiện thô mặt trụ f20

+ Tiện thô mặt trụ f16

+ Tiện thô mặt trụ f10

Lần gá: 2.

+ Tiện thô mặt trụ f20

+ Tiện thô mặt trụ f8

+ Tiện thô mặt trụ f6

2.3.3. Nguyên công 3: Tiện các rãnh.

- Chọn chuẩn: mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị: định vị bởi 2 mặt côn của 2 lỗ tâm định vị 5 bậc tự do.

- Chọn máy: máy tiện ren vít vạn năng 16K20 (Bảng P6.1-[6]).

  Công suất động cơ chính 10 KW.

- Chọn dụng cụ:

+ Dao tiện rãnh rộng 1mm:

• Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10-[ 11]-T1) .
• Kích thước dao : H.B = 25.16 .
• Thông số hình học phần cắt : f.f₁.L.a.r = 90⁰.0⁰.60.5.0,2
• Tuổi bền của dao: T = 60 ph .

·Vật liệu phần cắt P18, vật liệu phần thân dao C45.

+ Dao tiện rãnh rộng 2mm:

• Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10-[11]-T1) .
• Kích thước dao : H.B = 25.16 .
• Thông số hình học phần cắt : f.f₁.L.a.r = 90⁰.0⁰.60.5.0,2
• Tuổi bền của dao: T = 60 ph .

·Vật liệu phần cắt P18, vật liệu phần thân dao C45.

     + Dao tiện rãnh rộng 6mm:

• Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10-[11]-T1) .
• Kích thước dao: H.B = 25 .16 .
• Thông số hình học phần cắt: f . f₁.L.a.r = 90⁰ . 0⁰ . 60 .5.0,2 .
• Tuổi bền của dao: T = 60 ph.

·Vật liệu phần cắt P18, vật liệu phần thân dao C45.

- Số lượng và trình tự các bước trong nguyên công:

Số lần gá: 1.

+ Tiện tạo mặt trụ f14, f12

     + Tiện rãnh rộng 6mm

     + Tiện tạo mặt trụ f14

     + Tiện các rãnh rộng 2mm

     + Tiện các rãnh rộng 1mm

2.3.4. Nguyên công 4: Tiện tinh các bề mặt trụ, tiện ren, vát mép.

- Chọn chuẩn: mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị: định vị bởi 2 mặt côn của 2 lỗ tâm định vị 5 bậc tự do.

- Chọn máy: máy tiện ren vít vạn năng T616 (Bảng 9.3-[11]-T3).

  Công suất động cơ chính 4 KW.

- Chọn dụng cụ:

     + Dao tiện mặt ngoài

• Chọn dao tiện phải đầu cong (Bảng 4.4-[11]-T1)  .
• Vật liệu phần cắt T15K10, vật liệu phần thân dao C45.
• Kích thước dao: H.B = 25 .16.
• Thông số hình học phần cắt : f.f­­₁.L.n.l.r =45⁰.45⁰ .140.8.16.1

     + Dao tiện ren

• Chọn dao tiện ren có gắn mảnh hợp kim cứng (Bảng 4.12 - [ 3.1 ] )  .
• Vật liệu phần cắt T15K10 , vật liệu phần thân dao C45 .
• Kích thước dao : H .B = 25 .16 .

     + Dao tiện vát mép:

·Chọn dao tiện phải đầu thẳng (Bảng 4.5-[11]-T1).

·Vật liệu phần cắt T15K10, vật liệu phần thân dao C45.

·Kích thước dao : H .B = 25 .16 .

·Thông số hình học phần cắt: ử.ử₁.L.n.l.r = 45⁰.10⁰.140.8.16.1.

- Số lượng và trình tự các bước gia công:

Số lần gá: 2.

Lần gá 1:

+Tiện tinh đoạn f10

+Tiện tinh đoạn f16

+Tiện tinh đoạn f20

+ Tiện tinh đoạn f26

+ Vát mép ngõng trục f10

Lần gá 2:

+Tiện tinh đoạn f6

+Tiện tinh đoạn f8

+Tiện tinh đoạn f24

+ Vát mép ngõng trục f10

+ Tiện ren M6

2.3.5.Nguyên công 5: Phay các rãnh then.

- Gá: đồ gá chuyên dùng để phay rãnh then trên trục.

- Định vị: chi tiết được định vị bằng hai khối chữ V ngắn – Hạn chế 4 bậc tự do. Dùng mặt bên của khối chữ V tì vào mặt bên của một bậc trục để hạn chế bậc từ do dọc trục.

- Máy:Theo [11]-T3 ta chọn máy cho phay rãnh then là máy 6H12 với các thông số sau:

+Số cấp tốc độ chính: 18

                 +Công suất động cơ chính: 7 KW

                 +Công suất động cơ chạy dao: 1,7KW

                 +Kích thước làm việc của bàn máy: 320´1250 mm

                 +Số cấp bước tiến của bàn máy:   18

                 +Hiệu suất:    0,75

- Dao phay: theo Bảng 4-73-[11]-T1, chọn dao phay chuôi trụ có thông số sau:

Để phay các rãnh then có b=8mm           D=8mm , L=55mm , l=11mm

                                     b=3mm      D =3mm , L=37 mm , l=5mm

Các bước gia công:

          +Phay rãnh then trên mặt f24

          +Phay rãnh then trên mặt f26

          +Phay rãnh then trên mặt f10

2.3.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện

2.3.7. Nguyên công 7: Kiểm tra, nắn thẳng, sửa lỗ tâm

2.3.8. Nguyên công 8: Mài thô mặt trụ f26, f24, f20, f10

- Đồ gá: Chống tâm hai đầu .

- Máy: Máy mài tròn 3B110  (Bảng P6.5 - [6]).

Thông số công nghệ của máy

        + Kích thước lớn nhất của đá mài                        250x20x76     mm

        + Tốc độ quay của trục chính của ụ mài              2450               vg/ph

        + Tốc độ quay trục chính của phôi                      150                  vg/ph

        + Kích thước bao của bàn máy                           1600x1670       mm

        + Công suất động cơ chính                                 1.5                    KW .

- Dụng cụ:

vDụng cụ đo : Pan me, đồng hồ so ...

vDụng cụ cắt :

- Đá mài :

·             Chọn đá mài éé (Bảng 4.169-[11]-T1) .

• Vật liệu mài: Cô ranh đông điện trắng C_t  (Oxit nhôm trắng).
• Độ hạt: chọn nhóm hạt mài, độ hạt 50-M28 (Bảng 4.169-[11]-T1).
• Chất kết dính: Kêramít (Chất kết dính vô cơ- gốm) (Bảng 9.3-[11]-T1).
• Độ cứng đá mài: mềm trung bình M2- CM2 (MV), cấp độ MV1 (Bảng 9.4-[11 ]-T1).
• Tổ chức của đá mài: số hiệu cấu trúc (5), tỷ lệ thể tích vật liệu mài : (50%-60%).
• Cấp độ chính xác của đá mài : cấp ỹ   ( Mài được các cấp).
• Hình dạng đá mài : D. H .d =80.40.32.

-Số lượng và trình tự các bước công nghệ:

Số lần gá: 2

+ Mài mặt trụ f24.

+ Mài mặt trụ f26.

+ Mài mặt trụ f20.

+ Mài mặt trụ f10.

2.3.9. Nguyên công 9: Mài tinh mặt trụ f24, f20

- Đồ gá: Chống tâm hai đầu .

- Máy: 3B110  (các thông số như ở trên).

- Đá mài: Theo Bảng 4-169,4-170-[11]-T1 ta chọn đá mài kiểu prôphin chất kết dính kê ra mít với:

           D=80 mm ,  d=40 mm ,  H=50 mm,

           Vật liệu mài 4A

           Độ hạt 5-0

-Số lượng và trình tự các bước công nghệ:

Số lần gá: 1

+ Mài mặt trụ f24.

+ Mài mặt trụ f20.

2.4.Tra lượng dư cho các nguyên công

      Căn cứ vào phương pháp chế tạo phôi tra lượng dư  theo sổ tay CNCTM  cho các nguyên công như sau:

Nguyên công	Bước	Nội dung	Lượng dư   (mm)	Ghi chú
I	1	Phay mặt đầu	4
	2	Khoan lỗ tâm
II	1	Tiện thô trục f26	2a = 2,6
	2	Tiện thô trục f20	2a = 5,7
	3	Tiện thô trục f16	2a = 4,8
	4	Tiện thô trục f10	2a = 5,7
	5	Tiện thô trục f24	2a = 4,3
	6	Tiện thô trục f8 dài	2a =  16,8
	7	Tiện thô trục f6 dài 45	2a = 2
III	1	Tiện tạo mặt trụ f14 (I)	2a = 2,9
	2	Tiện tạo mặt trụ f12	2a = 2
	3	Tiện rãnh rộng 6mm	2a = 5,7
	4	Tiện tạo mặt trụ f14 (III)	2a = 11,7
	5	Tiện rãnh rộng 2mm (1)	2a =2,9
	6	Tiện rãnh rộng 2mm (2)	2a = 1,9
	7	Tiện rãnh rộng 2mm (3)	2a = 3,7
	8	Tiện rãnh rộng 2mm (4)	2a = 3,2
	9	Tiện rãnh rộng 1mm (1)	2a = 2,0
	10	Tiện rãnh rộng 1mm (2)	2a = 2,9
IV	1	Tiện tinh mặt trụ f10	2a = 0,9
	2	Tiện tinh mặt trụ f16	2a = 0,9
	3	Tiện tinh mặt trụ f20	2a = 1,0
	4	Tiện tinh mặt trụ f26	2a = 1,0
	5	Tiện vát mép ngõng trục f10	1x450
	6	Tiện tinh mặt trụ f6	2a =  0,9
	7	Tiện tinh mặt trụ f8	2a = 0,9
	8	Tiện tinh mặt trụ f24	2a = 1,0
	9	Tiện vát mép ngõng trục f6	1x450
	10	Tiện ren M6
V	1	Phay rãnh then trên mặt f24
	2	Phay rãnh then trên mặt f26
	1	Phay rãnh then trên mặt f10
VIII	1	Mài thô mặt trụ f24	2a = 0,4
	2	Mài thô mặt trụ f26	2a = 0,4
	3	Mài thô mặt trụ f20	2a = 0,4
	4	Mài thô mặt trụ f10	2a = 0,3
IX	1	Mài tinh mặt trụ f24	2a = 0,3
	2	Mài tinh mặt trụ f20	2a = 0,3

3.4.Tra chế độ cắt cho các nguyên công:

a.Tra chế độ cắt cho các  nguyên công

Căn cứ vào lượng dư gia công, chiêu sâu cắt, vật liệu gia công, vật liệu dao cắt ta tìm được lượng chạy dao sau đó ta tra vận tốc cắt. Từ đó ta tính được số vòng quay của máy (phải căn cứ vào máy ta chọn cho phù hợp ). Từ số vòng quay ta tra công suất và thời gian .

 Từ n này kết hợp với số răng dao phay ta sẽ tra được công suất cắt N_c, tuy nhiên giá trị N_c này lớn hơn công suất của máy nên ta phải chọn lại n thoả mãn điều kiện N_c < N_m.h.Vậy ta lập được bảng chế độ cắt cho nguyên công I như sau:

Từ bảng 5-125, bảng 5-126, bảng 5-129 tài liệu [11]-T2, bảng 5 -107,108,110 tài liệu [11]-T2.

a.Tra chế độ cắt cho nguyên công I: 

b.Tra chế độ cắt cho nguyên công II:

c.Tra chế độ cắt cho nguyên công III:

d.Tra chế độ cắt cho nguyên công IV:

đ.Tra chế độ cắt cho nguyên công V:

e.Tra chế độ cắt cho nguyên công VIII:

f.Tra chế độ cắt cho nguyên công IX

Phần  III

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

    Trong nội dung này chúng ta sẽ thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh then. Nội dung bao gồm:Thiết kế đồ gá, nguyên lí làm việc của đồ gá. Đồ gá phay được dùng trên máy phay để xác định vị trí tương đối giữa phôi và dao phay, đồng thời để kẹp chặt chi tiết để phay rãnh then.

3.1.Xác định máy

Trong chương III chúng ta đã xác định máy cho nguyên công phay rãnh then là máy phay 6H12 với số hiệu chính như sau:

-Máy:Theo sổ tay CNCTM ta chọn máy cho phay rãnh then là máy 6H12 với các thông số sau:

         +Số cấp tốc độ chính:   18

         + Công suất động cơ chính:  7 KW

         + Công suất động cơ chạy dao:1,7  KW

         + Kích thước làm việc của bàn máy:320´1250 [mm]

         + Số cấp bước tiến của bàn máy:   18

         + Hiệu suất:    0,75

3.2. Phương pháp định vị và kẹp chặt

Định vị chi tiết lên đồ gá nhờ hai khối chữ V ngắn hạn chế bốn bậc tự do. Khối V ngắn ở đầu trục chữ V tì vào gờ trục bậc định vị thêm bậc tự do tịnh tiến theo phương dọc trục.

       Kẹp chặt nhờ mỏ kẹp

       Sơ đồ kết cấu của đồ gá được trình bày ở bản vẽ đồ gá.

3.3.Tính lực kẹp cần thiết

Trong sơ đồ trên ta chọn L=2.l

Ta dễ dàng thấy rằng: N₁.L₂=W.L

       Suy ra:

Bây giờ ta phải tính phản lực N­­₁ tại bề mặt định vị của khối V.

Sơ đồ phản lực tại gối tựa được thể hiên như sau:

Phương trình cân bằng lực tác dụng lên chi tiết khi phay như sau:

               2N₁=(2N^’₁+2N^’₂).cos 45^o        (1)

Sơ đồ tính lực cắt khi phay như sau:

 Theo [11]-T2,              

Lực cắt tiếp tuyến được xác định theo công thức:

              R­_z=.z.K_MV

Trong đó:

  R_z-Lực cắt tiếp tuyến.

  C­_p, x, y, u, q, w là các hệ số. Tra Bảng 5-41-[11]-T2, ta có:

       C_p=12,5;     x=0,85;       y=0,75;       u=1,0;         q=0,73;       w=-0,13

t-Chiều sâu cắt, t =5mm

  S_z-Lượng chạy dao răng, S_z=0,012 mm. ( Vì S_z=)

  B-Bề rộng phay,B = 6mm.

  D-Đường kính dao phay, D=6mm

  n-Số vòng quay của dao, n=1500 [v/p].

  z-Số răng dao phay, z=5

  K_Mv-Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công, theo Bảng 5-9-[11]-T2, ta có:                    K­_Mv=()^0,3

Trong đó:      =610  KG/cm².

              Vậy: R_z=.5.()^0,3=315,1N

            Các thành phần lực khác được lấy như sau:

             - Lực hướng kính P_y= 0,4.R_z, R_z=  140,5N   

             - Lực chạy dao     P_s = 0,4.R_z, R_z=140,5N

             - Lực vuông góc với lực chạy dao  P_v= 0,9.R_z= 0,9.315,1 =360N            

            Để chi tiết định vị chắc chắn trong quá trình gia công thì lực ma sát tại các bề mặt tiếp xúc (gồm các bề mặt chữ V và tại vị trí kẹp chặt) phải lớn hơn lực cắt dọc trục tạo ra khi phay.

            Để đơn giản khi tính lực kẹp cho rằng chỉ có lực P_s tác dụng lên chi tiết.

Trong trường hợp này cơ cấu kẹp chặt phải tạo ra lực ma sát lớn hơn lực P_s. Do đó, ta phải có:

         2N₁.f+2(N^’₁+N^’₂)f/K.P_s.

Trong đó: f là hệ số ma sát, theo Bảng 7.2-[6], ta có f = 0,1

K là hệ số an toàn, K=K_o­...K_6.

K_o-Hệ số an toàn tính cho tất cả các trường hợp,K_o=1,5

K_­1-Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi,gia công thô lấy K₁=1,2

K₂-Hệ số tăng lực cắt khi dao mòn, chọn K₂=1,4

K₃-Hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn, K₃=1,2

K₄-Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, kẹp chặt bằng tay lấy K­₄=1,3

K₅-Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay,để thuận lợi chọn K₅=1

K₆-Hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết, định vị trên các phiến tỳ chọn K₆=1,5

       Từ đó ta có:

                      K=1,5.1,2.1,4.1,2.1,3.1.1,5 =5,9

Kết hợp với N^’₁=N^’₂ và phương trình (1) ta được:

     N_1/==1716,8N

         Vậy ta có N₁/1716,8N

Do đó, W=/N

3.4-Chọn các phần tử của cơ cấu kẹp chặt

4.4.1. Chọn bu lông kẹp

Theo công thức xác định đường kính bulông kẹp

d/C. [mm]

Trong đó:

                +C-Hệ số, C=1,4 đối với ren hệ mét cơ bản.

             +-ứng suất kéo,= 9   KG/mm² đối với bu lông bằng thép 45.

             +W-Lực kẹp cần thiết.

  Thay số vào công thức trên ta có:

                 d/mm

Để tăng độ cứng vững và phù hợp với kết cấu của đồ gá ta chọn d=6mm.

Trong quá trình làm việc, bulông kẹp trong đồ gá có thể chịu nén, uốn, xoắn, kéo từ đó sinh ra các dạng hư hỏng thường gặp như: cong, đứt thân bulông, đứt các đường ren. Để đảm bảo cho bulông kẹp đủ bền phải tính toán bền cho bulông dựa vào các thuyết bền của SBVL.

Nghiệm bền theo ứng suất tương đương:

Trong quá trình làm việc bulông chịu nén- xoắn hoặc kéo- xoắn, dựa vào SBVL ta tính ứng suất tương đương của bulông theo công thức sau:                 

Trong đó:           s_tđ có thể tính theo công thức sau:                            s_tđ = 1,3. s

                 s : ứng suất kéo hoặc nén khi bulông làm việc,   s = 4P/ p . d²

P lực kéo- nén tác dụng lên bulông .

D: đường kính chân ren của bulông.

                 [s ]: ứng suất cho phép  theo CTM:  [s] = 754 80 Mpa

Điều kiện bền của bulông:           d² >= 5,2.P/ (p.[s])

Có:                5,2.P/(p. [s]) =5,2.858,4/(3,14.72) = 19,74  

Þ d² = 64 > 19,74

Bulông đã chọn đảm bảo bền.

3.2.2. Chọn đai ốc

        Từ đường kính bulông ở trên, ta chọn đai ốc M6. Tra bảng 8.28/433 cho tay quay cố định

d	H	D	đ1	L	l	l1	c
M6	28	16	5	50	18	5	1

 

3.2.3. Chọn tay đòn kẹp chặt

Theo kích thước của chi tiết và đồ gá chọn ta có L₁ = L₂ = 40mm.

Theo sơ đồ lực tác dụng ở trên, ta dựng được biểu đồ mô men tác dụng lên thanh kẹp như sau:

Từ biểu đồ mômen trên ta xác định tiết diện của thanh như sau:

       Mômen chống uốn   W_u = b.h² / 6. (với thanh tiết diện chữ nhật)

Điều kiện đảm bảo bền uốn

         s_u = N₁ / W_u £  [s] 

 Trong đó [s] = 0,8. s_ch / n.          n: hệ số an toàn chọn n = 4.

Tra s_ch  theo CTM ta có  s_ch = 340 Mpa  (thép 45 thường hoá).

Khi đó  [s]  = 68 Mpa.

   Suy ra   b.h²  / 6.Q / [s]  = 6.858,4/68 =75,74

Chọn h = 7,5 mm, b = 10 mm.   Thanh kẹp đảm bảo bền uốn.

3.3.4. Kiểm bền cho chốt

 Khi tiến hành gá kẹp chi tiết gia công, chốt f6 chịu cắt. Ta kiểm nghiệm bền cho chốt. Theo SBVL ta có điều kiện bền cắt của chốt là:

t_c = N/ S  £ [ t_c]

trong đó :

N: Lực cắt chốt [N], N = N₁= W =858,4N

S : diện tích mặt cắt (mm²), S = 4².p  

[t_c] : ứng suất cắt cho phép. [ t_c]  = 0,4 s_ch .

Chọn vật liệu làm chốt là thép 45 thường hoá đạt HB 1704 217                     

có  s_ch = 340 MPa do đó [t_c]  = 0,4.340 = 136 MPa.

   Từ đó ta có  t_c = 858,4.4/ (4².p) = 68,34 < 136 = [t_c] .

Vậy chốt đảm bảo bền.

3.5.Tính sai số cho phép của đồ gá

Dựa theo phương pháp tính sai số cho phép của đồ gá trong sổ tay CNCTM ta có:         

-Sai số cho phép của đồ gá .

-Sai số gá đặt,=.;

-Dung sai của nguyên công phay rãnh then.Theo trên ta có:

=0,14=0,14/3=0,0467mm

      -Sai số chuẩn. Do trong kết cấu này chuẩn định vị trùng với chuẩn kích thước nên =0.

       -Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra,=0 do lực kẹp vuông góc với đường trục chi tiết.

     -Sai số do đồ gá bị mòn gây ra

      =.,Trong đó,-Hệ số phụ thuộc kết cấu định vị. Khi chuẩn tinh là khối V thì;ta chọn

       N-Số chi tiết được gia công trên đồ gá, ta chọn N=1000 chi tiết.

    Vậy ta có =0,5.=15,8

     -Sai số điều chỉnh,=7

    Cuối cùng ta được =

3.6-Nguyên lí làm việc của đồ gá

Đồ gá thực hiện nguyên công phay rãnh then được thiết kế làm việc theo nguyên lí sau:

      + Mở các thanh kẹp và đặt chi tiết lên hai khối V.

      + Kẹp chặt bằng các đai ốc với lực kẹp như đã tính toán.

      + Đưa kết cấu lên bàn máy khi chi tiết đã ở vị trí cần gia công cố định bằng các bu lông.

      + Khi gia công xong nguyên công của một chi tiết tháo đai ốc, mở thanh kẹp và tiếp tục đưa chi tiết kế tiếp vào gia công.