THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT DẠNG TRỤC TRUYỀN BK ĐH ĐÀ NẴNG

PHẦN I

PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM

 

I.1. Phân tích điều kiện làm việc của sản phẩm

Các chi tiết dạng trục được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy, bề mặt chính cần gia công là bề mặt tròn xoay. Có các loại trục khác nhau:

v   Trục trơn.

v   Trục bậc.

v   Trục rỗng.

v   Trục răng.

v   Trục lệch tâm.

Chi tiết đã cho dạng trục bậc 1 được dùng trong máy dệt. Một đầu có được xẻ rãnh và có ren gắn cố định vào một chi tiết khác. Đầu còn lại có lỗ và rãnh thông dùng để liên kết với chi tiết khác.

Bề mặt làm việc chủ yếu là bề mặt rãnh 11. Ngoài ra, vì trục có một đầu có ren và là trục bậc nên trục phải đạt được độ cứng cần thiết để không bị gãy khi làm việc.

I.2. Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

I.2.1. Dung sai và độ nhám bề mặt

v   Bề mặt ngõng trục gia công đạt độ chính xác cấp 7÷8.

v   Độ côn bằng 0.25÷0.5 dung sai đường kính lỗ.

v   Nhám mặt đầu trục ren R_z = 40.

v   Nhám các bề mặt còn lại R_a = 2.5.

v   Rãnh then được gia công theo chiều rộng đạt độ chính xác cấp 4÷6.

v   Bề mặt ren được gia công đạt độ chính xác cấp 7÷8 đối với ren.

I.2.2. Độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt

v   Sai lệch của cổ trục ren M20x1.5 so với tâm chung của trục cho phép trong giới hạn 0.05÷0.1mm.

v   Độ không đối xứng của rãnh 11 đối với  không quá 0.03 trên 100mm chiều dài.

v   Độ không vuông góc giữa  và  không quá 0.05 trên 100mm chiều dài.

v  Độ cứng sau nhiệt luyện đạt từ 45÷50HRC.

I.3. Tính công nghệ trong kết cấu’

v   Các bề mặt của trục có thể được tiện bằng phương pháp tiện thông thường. Đối với rãnh 11 ta có thể dùng phương pháp xọc gá phôi nghiêng để gia công. Riêng rãnh 12 ta có thể dùng phương pháp phay.

v   Trục phải đảm bảo được độ cứng vững khi làm việc.

v   Vì là chi tiết nhỏ, phần lắp rãnh 12 có chỉ phù hợp với những kết cấu cứng vững vừa nên chọn vật liệu thép C45 có thành phần hóa học như sau:

v    

C	Si	Mn	S	P	Ni	Cr
0,4 – 0,5	0,17 – 0,37	0,5 – 0,8	0,045	0,045	0,3	0,3

 

 

PHẦN II

ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

 

II.1. Định dạng sản xuất

Trong chế tạo máy người ta phân biệt 3 dạng sản xuất:

v   Sản xuất đơn chiếc.

v   Sản xuất hàng loạt.

v   Sản xuất hàng khối.

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công.

Sản lượng hàng năm là : 4000chiếc/năm.

Sau đó cần xác định trọng lượng Q₁ của chi tiết:

                   Q₁ = V.γ

Trong đó: Q₁ : Trọng lượng của chi tiết  (kg).

                   V  : Thể tích chi tiết (dm³).

                   g : Trọng lượng riêng của vật liệu .Ở đây vật liệu chế tạo tiết là thép có

g_­thép=7,852kG/dm³

II.2. Tính gần đúng thể tích của chi tiết     

 

           V ₌ V₁ + V₂   V₃  V₄

V₁=π.l.R²=3,14.40.14²= 24617,6 (mm³)

V₂=π.28.10²  24.12.20 =3036,46 (mm³)

V₃=π.5².28 = 2199,1 (mm³)

V₄= [(23+27)/2].14.11.2 = 7700 (mm³)

à V= 24617,6 + 3036,46  2199,1  7700 =17754,96 (mm³)

       =0,017754 (dm³)

à Q₁=V.γ= 0,017754.7,852 = 0,14  (kG)      ;      với γ_thép=7,852 (kG/dm³)

Mặt khác, ta có sản lượng hàng năm: 4000 (Chi tiết/năm)

Tra bảng 2[1] (“Hướng dẫn đồ án công nghệ chế tạo máy – Nguyễn Quang Tuyến)  ta có được dạng sản xuất là hàng loạt vừa.

PHẦN III

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

 

III.1. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

Đối với chi tiết nhỏ, vật liệu để chế tạo trục là thép C45 nên ta có thể dùng phôi thanh hoặc phôi dập.

Đối với phôi thanh, dạng trụ trơn, khi gia công sẽ gây ra lượng dư khá lớn do chi tiết trục bậc 1.

Đối với phôi dập, khi gia công sẽ tiết kiệm được khá nhiều lượng dư gia công do hình dạng của phôi đã gần giống với chi tiết gia công. Nhược điểm khi sử dụng phương pháp này là khá tốn kém chi phí ban đầu cho máy dập và máy ép công suất.

Tuy nhiên, đối với dạng sản xuất hàng loạt vừa trở lên cho chi tiết nhỏ, ta chọn phương pháp dập.

III.2. Thiết kế bản vẽ lồng phôi

Phần IV

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT

 

IV.1. Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kĩ thuật các bề mặt cần gia công

Dạng sản xuất là dạng hàng loạtlớn,muốn chuyên môn hóa cao đểđạt năng suất cao trong điều kiện công nghệ sản xuất của ViệtNam hiện nay thìđường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong 1 nguyên công).Muốn vậy ta dùng các máy vạn năng kết hợp vớiđồ gá chuyên dùng.

Chi tiết có dạng trục nên ta dùng phương pháp gia công tiện cho các nguyên công. Các bề mặt trục Ø28, rãnh 2x2 ta có thể dùng phương pháp tiện để đạt kích thước và độ nhám yêu cầu.Đối với ren ngoài M20x1,5, trước tiên ta tiện thô rồi sau đó taro ren hoặc tiện ren. Ta dùng phương pháp phay rãnh mồi để có được lỗ Ø10. Đối với rãnh 11 có độ nghiêng thì ta dùng phương pháp xọc, đồng thời gá đặt phôi sao cho bề mặt cần gia công thẳng đứng. Rãnh 12 thì ta dùng phương pháp phay để đạt hình dạng và kích thước cần thiết.

IV.2. Phân chia trình tự các nguyên công

A.Trình tự các nguyên công gia công:

            Chi tiết có chiều dài không lớn lắm, độ chênh lệch giữa các đường kính bề mặt trụ không quá nhiều nên ta có thể không cần nhiệt luyện trước khi gia công. Từ những phôi này ta gia công theo trình tự sau để được chi tiết.

            Trình tự các nguyên công:

v  Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm.

v  Nguyên công 2: Tiện mặt trụ Ø28 và vát đầu trục.

v  Nguyên công 3: Tiện rãnh 2x2, tiện mặt trụ Ø20, vát đầu trục và tiện ren M20x1,5.

v  Nguyên công 4: Phay rãnh 24x12.

v  Nguyên công 5: Khoan lỗ Ø10.

v  Nguyên công 6: Phay rãnh 11.

v  Nguyên công 7: Xọc 4 mặt nghiêng của rãnh 11

v  Nguyên công 8: Nhiệt luyện.

v  Nguyên công 9: Kiểm tra.              

  B.  Lập quy trình công nghệ, chọn máy, dao cho từng nguyên công.

           IV.2.1. Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm.

   - Sơ đồ định vị kẹp chặt:

                  + Định vị 5 bậc tự do bằng 1 khối V dài và 1 chốt tỳ

                  + Kẹp chặt bằng mỏ kẹp. Lực kẹp có điểm đặt, phương chiều như hình vẽ.

 

- Chọn máy: máy phay và khoan tâm bán tự động MP-71M

                  + Công suất động cơ phay - khoan là 7,5 - 2,2 (kW)

- Chọn dao: Theo bảng 4-92/(STCNCTM-I): chọn dao phay mặt đầu bằng thép                                           gió, kích thước: D = 40 mm, số răng: z = 10 răng. Theo bảng 4-40/(STCNCTM-I): chọn mũi khoan ruột gà thép gió.

        + Tuổi bền của dao: theo bảng 2-82/(STGCC), T = 180 (ph).

        IV.2.2. Nguyên công 2: Tiện Ø28 và vát đầu trục.

   - Sơ đồ định vị kẹp chặt:

                  + Định vị 5 bậc tự do bằng 2 mũi tâm cứng, truyền mômen bằng tốc cặp.

                  +  Kẹp chặt bằng mũi tâm theo phương dọc trục có hướng từ phải qua trái.

PHẦN V

THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG 7:

XỌC 4 MẶT NGHIÊNG CỦA RÃNH 11

 

V.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý của đồ gá

V.1.1. Mục đích của đồ gá

- Nhằm định vị, kẹp chặt phôi trong quá trình gia công. Do vậy thiết kế đồ gá hợp lý sẽ mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực, nhờ thế có thể tiết kiệm được thời gian gia công cũng như chất lượng sản phẩm, nhờ vào các cơ cấu định vị. Bên cạnh đó, đồ gá cũng tạo ra lực kẹp đủ lớn để đảm bảo giữ chặt chi tiết trong quá trình gia công.
       - Qua những yếu tố trên, đồ gá cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Kết cấu định vị phải phù hợp với kết cấu và độ bóng của chi tiết

+ Kết cấu định vị cần đảm bảo lâu dài về vị trí tương quan, các kích thước tương quan.

+ Kết cấu định vị đảm bảo độ bền qua nhiều lần sử dụng.

+ Cơ cấu kẹp chặt phải tạo ra lực kẹp cần thiết để đảm bảo độ cứng vững trong quá trình gia công.

+ Cơ cấu kẹp chặt phải có kích thước gọn, đủ bền, phù hợp với thang đồ gá.

+ Cơ cấu kẹp chặt dễ sử dụng, điều chỉnh.

     V.1.2. Mục đích nguyên công

Gia công rãnh nghiêng thông 11 bằng phương pháp xọc, đồ gá đặt chi tiết nghiêng góc 8,13 so với mặt phẳng nằm ngang.

     V.1.3. Nguyên lý làm việc của đồ gá

            a. Định vị: hạn chế 6 bậc tự do bằng 2 khối V ngắn, 1 chốt tỳ và 1 chốt trám lắp vào lỗ Ø10

            b. Kẹp chặt: cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít.

            c. Lực cắt:

Khi dao tiến vào gia công thì sẽ có các lực tác dụng lên chi tiết: l

+ Lực tiếp tuyến

+ Lực hướng kính

+ Lực dọc trục

N

            Tra bảng 5-23/STCNCTM-II ta có: C_p=247, x=1, y=1, n=0

            Các hệ số trên tra theo bảng 5-22/STCNCTM-II.

        Lực cắt tạo với lực kẹp 1 góc có tgα=2/14 à α~8,13^o, bao gồm 2 thành phần: lực P₀₁=P₀.cosα có phương trùng với phương lực kẹp và P₀₂=P₀.sinα có phương dọc trục nên ta có:

             N

            à W = 2003/2 =1001,5 N

            Với 

            K₀- hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp, K₀=1,5

            K₁- hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, K₁=1

            K_­2- hệ số tăng lực cắt khi dao mòn, K₂=1,2

            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, K₄=1

            K₅- hệ số tính đến mức độ thuận lợi cơ cấu kẹp, K₅=1

            K₆- hệ số tính đến mômen là quay chi tiết, K₆­=1

            f₁: hệ số ma sát giữa mỏ kẹp và chi tiết, f₁=0,1÷0,15 à chọn f₁=0,15

            f₂: hệ số ma sát giữa mặt chuẩn của chi tiết và chi tiết định vị,

                                f₂=0,1÷0,3 à chọn f₂=0,3

d. Lực kẹp:

Đối với dạng sản xuất hàng loạt vừađòi hỏi tính cơ khí hoá cao. Do đó ta phải chọn cơ cấu kẹp chặt có tính cơ động cao, tháo lắp chi tiết phải nhanh, gá lắp chi tiết phải nhanh, chính xác. Để đáp ứng những đòi hỏi trên ta chọn cơ cấu kẹp chặt là mỏ kẹp, kẹp bằng cơ cấu thanh kẹp trượt và bulông (cơ cấu kẹp ren vít – Atlas đồ gá, bảng 4-2)

            e. Tính toán nguồn sinh lực:

- Sơ đồ nguyên lý cơ cấu kẹp:

   Lực dọc trục bulông Q sinh ra khi xiết chặt đai ốc:

   Trong đó: + W: lực kẹp, W = 2851 N.

+ : tỷ số giữa các cánh tay đòn, theo bảng 8-30-(STCNCTM-II)                    chọn tỷ số  = 2,24

   Vậy lực Q là:          Q = 2851 ´ 2,24 = 6386 (N)

   Theo bảng 8-51/(STCNCTM-II), với Q = 6386N, ta chọn bulông có đường kính d = 16(mm).Với chiều dài tay vặn 190 mm và lực tác động vào tay vặn là 100 N. Theo bảng 8-30-(STCNCTM-II), ta xác định kích thước cơ bản của thanh kẹp trượt:   L = 125 (mm), l = 56 (mm).

Tài liệu tham khảo

      [1] Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy_Gs.Ts Trần Văn Địch.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2004

      [2] Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy_Gs.Ts Nguyễn Đắc Lộc-Lưu Văn Nhang. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2004

      [3] Giáo trình công nghệ chế tạo máy_trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng 2005 

      [4] Trang bị công nghệ và cấp phôi tự động_thầy Châu Mạnh Lực-Phạm Văn Song.Trường ĐHBK Đà Nãng  2003

      [5] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-1999

      [6] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2007

      [7] Atlas đồ gá_ Gs.Ts Trần Văn Địch.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2004

      [8] Nguyên lý cắt kim loại_ Gs.Ts Trần Văn Địch.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2006

      [9] Dung sai lắp ghép_PGS.TS Ninh Đức Tốn.Nhà xuất bản giáo dục 2007

      [10] Kỹ thuật đo lường -kiểm tra trong chế tạo cơ khí_Pgs.Ts Nguyễn Tiến Thọ-Gvc Nguyễn Thi Xuân Bảy-Ths Nguyễn Thị Cẩm Tú.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2004

      [11] Đồ gá cơ khí hóa & tự động hóa. Gs.Ts Trần Văn Địch-Pgs.Ts Lê V ăn Tiến- Pgs.Ts Trần Xuân Việt.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2003

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA SẢN PHẨM    2

1/ Điều kiện làm việc của chi tiết:2

2/Yêu cầu kĩ thuật của chi tiết:2

3/Tính công nghệ trong kết cấu:2

PHẦN II:  ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.. 3

Phần III:  LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI4

THIẾT KẾ BẢN VẼ LỒNG PHÔI4

1/Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi:4

Phần IV:  THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT.. 5

1/Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kĩ thuật bề mặt cần gia công:5

2/ Phân chia trình tự nguyên công:5

3/ Tra lượng dư cho từng bước công nghệ:11

4/ Tra chế độ cắt cho từng bước công nghệ:11

4.1/ Nguyên công 1:11

4.2/ Nguyên công 2:11

4.3/ Nguyên công 3:.12

4.4/ Nguyên công 4:13

4.5/ Nguyên công 5:14

4.6/ Nguyên công 6:14

4.7/ Nguyên công 7:15

5/ Thời gian cơ bản cho từng nguyên công:15

5.1/ Nguyên công 1:15

5.2/ Nguyên công 2:16

5.3/ Nguyên công 3:.16

5.4/ Nguyên công 4:17

5.5/ Nguyên công 5:18

5.6/ Nguyên công 6:18

5.7/ Nguyên công 7:18

Phần V: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG XỌC.. 19

1/ Xây dựng sơ đồ nguyên lý của đồ gá:23

2/ Tính toán lực kẹp cần thiết, lựa chọn cơ cấu tạo lực kẹp và tính toán nguồn sinh lực:24

3/Chọn cơ cấu kẹp chặt:25

4/ Tính toán nguồn sinh lực:26

Tài liệu tham khảo. 28