THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÀNG GẠT DI TRƯỢT BÁNH RĂNG, hướng dẫn thiết kế đồ gá
đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, bài tập lớn công nghệ chế tạo máy, thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết, hướng dẫn quy trình công nghệ chế tạo máy,
CHƯƠNG 1:
PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT.
- Chức năng làm việc.
Là bộ phận nối giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt nhằm điều chỉnh sự ăn khớp của các cặp bánh răng (khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ).
Hình I.
- Điều kiện làm việc.
Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mô men xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyên không chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc không cao.
PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT.
Phân tích kết cấu theo quan điểm công nghệ trong kết cấu của chi tiết. Phần tử kết cấu cũng như những yêu cầu kỹ thuật chưa hợp lý với chức năng làm việc của đối tượng gia công.
- Về yêu cầu kỹ thuật.
Với những yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết là chưa phù hợp để đảm bảo chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết là tối ưu. Đó là bề mặt trong lỗ f42 là có độ nhẵn Ra=2,5 là không hợp lý vì bề mặt này không làm việc không cọ sát nên có thể chỉ cần lấy là Rz = 40mm.
-
Về các phần tử kết cấu.
- Đơn giản hoá kết cấu.
Ngoài những phần do đảm bảo chức năng làm việc không thể thay đổi được như mặt trụ, mặt làm việc, ta xét các bề mặt còn lại.
- Gân trợ lực.
Do khi làm việc chi tiết có chịu va đập mà vật liệu làm bằng gang dễ vỡ đồng thời phần chuyển tiếp giữa phần trụ ở đầu và thân có kích thước thay đổi đột ngột nên tập trung ứng suất, do đó tại vị trí này chi tiết dễ bị gãy. Để tránh việc chi tiết bị phá huỷ cần có gân trợ lực, việc bỏ gân trợ lực để đơn giản kết cấu là không thể được.
- Bố trí chi tiết đối xứng.
Do hình dạng của chi tiết nên ta ghép hai chi tiết lại thành một chi tiết có hình dạng đối xứng làm tăng độ cứng vững cho chi tiết khi gia công, đồng thời làm giảm số lượng các nguyên công (do chỉ gia công một chi tiết sau đó có nguyên công cắt đứt sau cùng).
Việc bố trí chi tiết đối xứng là không có lợi vì như thế sẽ làm tăng nguyên công hoặc bước, phải gia công các mặt đầu qua 2 nguyên công hoặc bước và khi đó định vị trên chuẩn tinh thống nhất chi tiết có độ cứng vững không cao.
Việc thay thế kết cấu bằng hàn, lắp ghép đều không đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
- Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến.
Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất.
Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa điện cho năng suất không cao và chất lượng bề mặt không đòi hỏi cao.
Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta.
CHƯƠNG 3:
XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.
Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:.....................................
CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.
- Xác định phương pháp chế tạo phôi.
Đối với chi tiết đã có, có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôi sau đây.
- Phôi dập.
Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu . . . có các đặc điểm.
Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vật gia công.
Độ chính xác của vật dập cao, đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn. Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ D 2 ¸D 4,độ chính xác đạt được ± 0,1¸ ± 0,05.
Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại có tính dẻo tốt hơn, biến dạng triệt để hơn, cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp.
Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao.
Hệ số sử dụng vật liệu cao.
Thiết bị sử dụng có công suất lớn, chuyển động chính xác, chế tạo khuôn đắt tiền.
Do những đặc điểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
- Rèn tự do.
Ưu điểm của rèn tự do.
Thiết bị rèn đơn giản, vốn đầu tư ít.
Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co ... Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, tạo được các tổ chức thớ uốn xoắn, do đó làm tăng cơ tính sản phẩm.
Lượng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt.
Các nhược điểm của rèn tự do.
Độ chính xác kích thước, độ bóng bề mặt kém.
Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết và giữa các loạt gia công chất lượng gia công còn phụ thuộc vào trình độ công nhân và trình độ tổ chức nơi làm việc.
Năng suất lao động thấp, lượng dư, dung sai và thời gian gia công lớn, hiệu quả kinh tế không cao.
Sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệp sửa chữa, chế tạo máy.
-
Đúc trong khuôn kim loại.
- Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao.
- Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác.
- Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt . . .
- Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót. . .
- Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém. Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt.
Tóm lại: Từ chức năng, điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn kim loại là phù hợp nhất.
- Bản vẽ chi tiết lồng phôi.
- Xác định lượng dư gia công cơ.
Xác định lượng dư gia công cơ phụ thuộc hợp kim đúc, kích thước lớn nhất của vật đúc, tính chất sản xuất, mức độ phức tạp của chi tiết, phương pháp làm khuôn (bằng tay hay bằng máy), vị trí bề mặt trong khuôn và cấp chính xác của vật đúc.
Với những vật đúc trong khuôn kim loại ta có cấp chính xác 2.
Tra bảng (3-110) [7] ta được lượng dư gia công cơ là:
Mặt trên: 2,5 mm.
Mặt dưới: 2,0 mm.
Mặt bên: 2,2 mm.
Dung sai vật đúc là ± 1,0 mm.
- Xác định độ dốc rút mẫu.
Tra bảng I-6 [5] ta được:
Độ dốc rút mẫu mặt ngoài: 1° 00¢.
Độ dốc rút mẫu mặt trong: 2° 00¢.
Ghi chú:
Mặt có gia công cơ độ xiên phải lấy chùm lên độ dư gia công cơ.
Mặt không gia công cơ độ xiên lấy như sau:
Thành dày < 5 mm độ xiên làm tăng chiều dày.
Thành dày 5 ¸ 10 mm độ xiên tăng một phần và giảm một phần.
Thành dày > 10 mm độ xiên làm giảm chiều dày.
Trên các gân tăng cứng vững góc nghiêng thường lấy 5° ¸ 8°.
- Xác định trị số góc đúc.
Những chỗ giao nhau giữa các thành vật đúc có các góc lượn bằng (1/5¸ 1/3) tổng chiều dày vật đúc.
Bán kính giữa phần trụ đặc và gân: 5 mm.
Bán kính giữa phần trụ đặc và thân: 5 mm.
Bán kính giữa phần thân và gân: 4 mm.
CHƯƠNG 5:
LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG.
- Xác định đường lối công nghệ.
Với dạng sản xuất loạt lớn và để phù hợp điều kiện sản xuất ở nước ta là các máy chủ yếu là máy vạn năng nên ta chọn phương án gia công tập trung nguyên công và gia công tuần tự các bề mặt.
- Chọn phương pháp gia công.
Chọn phương pháp gia công thích hợp để đạt độ bóng và độ chính xác yêu cầu:
.........................................................................................................................................
- Lập tiến trình công nghệ.
Phương án 1:
Nguyên công 1: Chế tạo phôi.
Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất.
Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ hai.
Nguyên công 4: Phay mặt đầu thứ ba.
Nguyên công 5: Khoan khoét, doa lỗ đặc.
Nguyên công 6: Khoét lỗ rỗng f42.
Nguyên công 7: Vát mép.
Nguyên công 8: Xọc rãnh then.
Nguyên công 9: Cắt đứt.
Nguyên công 10: Kiểm tra.
Phương án 2:
Nguyên công 1: Chế tạo phôi.
Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất.
Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ hai.
Nguyên công 4: Khoan khoét, doa lỗ đặc.
Nguyên công 5: Tiện mặt đầu, tiện lỗ f42.
Nguyên công 6: Vát mép.
Nguyên công 7: Xọc rãnh then.
Nguyên công 8: Cắt đứt.
Nguyên công 9: Kiểm tra.
- So sánh hai phương án:
Phương án 2(pa2) có số nguyên công nhiều hơn phương án 1(pa1) do nguyên công 3 và nguyên công 6 trong pa1 tập trung thành nguyên công 5 trong pa2. Trong pa1 sử dụng tối đa máy phay và máy khoan hơn pa2, còn pa2 tuy số nguyên công ít hơn nhưng loại máy sử dụng lại nhiều hơn. Không thể nói phương án nào là tối ưu hơn, tuỳ vào điều kiện cụ thể từng nhà máy mà ta theo phương án nào.
Ở đây ta chọn thiết kế nguyên công cho phương án 1. Sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, ký hiệu chiều chuyển động của dao và của chi tiết được thể hiện trong tập bản vẽ.
CHƯƠNG 6:
TÍNH LƯỢNG DƯ CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG BỀ MẶT CÒN LẠI.
Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì:
Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để gia công nhiều đồng thời tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt, vận chuyển nặng . . . dẫn đến giá thành tăng.
Ngược lại, lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh.
Trong công nghệ chế tạo máy, người ta sử dụng hai phương pháp sau đây để xác định lượng dư gia công:
Phương pháp thống kê kinh nghiệm.
Phương pháp tính toán phân tích.
Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm. Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị cần thiết.
Ngược lại, phương pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh.
Trong đồ án này chỉ tính lượng dư theo phương pháp phân tích cho nguyên công 4, còn lại là thống kê kinh nghiệm.
- Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất.
