Vì vậy, chi tiết phải được gia công chính xác để đảm bảo yệu 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,
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đã và đang tạo ra được nhiều chủng loại chi tiết, máy móc hiện đại và các chi tiết có chất
lượng cao
Trước sự đòi hỏi của sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước ngày càng cao đòi hỏi phải có những người kỹ sư giỏi, được trang bị những kiến thức cơ bản và sâu rộng về khoa học kỹ thuật Vận dụng các kiến thức đó vào thực tiễn một cách khoa học, sáng tạo, linh hoạt nhất trên cơ sở tổng hợp các kiến thức đã học
Bài tập cơ khí đại cương là một trong những nội dung cơ bản không thể thiếu của sinh viên trong quá trình đào tạo trình độ kỹ sư Nhằm tập cho sinh viên làm quen với các công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí, đồng thời hệ thống tốt các kiến thức đã học làm cơ sở cho việc thực hiện các ý tưởng thiết kế sau này
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: , đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em
để bài tập được hoàn thành đúng tiến độ và công việc được giao với chất lượng đảm bảo Do thời gian còn hạn chế nên bài tập không thể tránh được các thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến sửa sai của các thầy để bài tập của em được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cám ơn
Trang 2BÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
NỘI DUNG :
- Chương 1: Giới thiệu chung về sản phẩm bao gồm: Các đặc điểm cơ bản và ứng dụng của sản phẩm trong thực tế
- Chương 2: Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc tính
cơ bản của vât liệu bao gồm: Thành phần hóa học, cơ tính, lý tính, hóa tính,
- Chương 3: Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thồng số cắt gọt chính cho môt số nguyện công cơ bản
- Chương 4: Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt cho sản phẩm đã chọn
- Chương 5: Kết luận
Chương 1: Giới thiệu chung về sản phẩm bao gồm: Các đặc điểm cơ bản và ứng
dụng của sản phẩm trong thực tế
• 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 ngoài Mặt này thường dùng làm mặt lắp ghép
Chi tiết dạng trục thường được dùng để truyền mô men xoắn giữa hai trục song song hoặc vuông góc hoặc tạo với nhau một góc Nhờ truyền động cơ khí giữa các cặp bánh rặng, bánh vít, trục vít ặn khớp 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 yệu 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 yệu cầu
• Cấu tạo, bản vẽ chi tiết trục:
Dưới đây chỉ là bản vẽ minh họa cho chi tiết trục
Trang 3• Chức năng của chi tiết:
Chức năng truyền chuyển động: Là bộ phận truyền chuyển động thông qua bánh răng bị động của bộ truyền
Là chi tiết máy có công dụng chung, được dùng để đỡ các chi tiết máy quay (như bánh răng, đĩa xích ),để truyền động, hoặc thực hiện cả hai nhiệm vụ trên
• Theo đặc điểm chịu tải, trục được chia làm hai loại: trục tâm và trục truyền
• TRục tâm
Trục tâm có thể quay và không quay, trục tâm chỉ chịu momen uốn
• TRục truyền
TRục truyền dùng để đỡ các chi tiết máy và truyền momen xoắn, nghĩa là chịu cả momen uốn và momen xoan
• Theo hình dạng đường tâm trục, chia ra:
- Trục thẳng, có đường tâm thẳng
- Trục khuỷu, trục có đường tâm gấp khúc TRục khuỷu được dùng trong các máy có píton
- Trục mềm, có đường tâm của trục có thể thay đổi hình dạng trong quá trình máy làm việc
• Theo cấu tạo của trục chia ra:
- Trục trơn, là trục chỉ có một đoạn duy nhất, kích thước đường từ đầu đến cuối như nhau Trục đơn giản, dễ chế tạo nhưng khó cố định chi tiết máy khác trên trục
- Trục bậc, gồm có nhiều đoạn trụ đồng tâm, các đoạn có kích thước khác nhau Trục có kết cấu phức tạp, nhưng dễ dàng cố định các chi tiết máy khác trên trục đây là trục được sử dụng nhiều nhất
- Trục đặc và trục rỗng khi có sự đòi hỏi khắt khe về khối lượng trục hoặc bên trong trujcthif ta bắt buộc phải sử dụng trục rỗng trục rỗng có nhiều
Trang 4ưu điểm như nhẹ hơn,khả năng chịu xoắn cao hơn, tuy nhiên nhược điểm
là giá thành cao Nếu không có yêu cầu đặc biệt, ta sẽ dùng trụ đặc
Chương 2: Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đăc tính cơ
bản của vât liêu bao gồm: Thành phần hóa học, cơ tính, lý tính, hóa tính,
Do trục cần chế tạo là trục chịu tải thường, chịu tốc độ quay không lớn nên vật liệu để làm trục này là các thép hóa tốt là 40, 45, 40X đôi khi 40XH Trong bài tập này, em xin chọn thép 45 hay C45 bởi độ phổ biến cũng như giá thành của nó
Thép C45 là gì?
Thép C45 là thép Carbon có hàm lượng Carbon là 0,45% (0,45%C), ngoài ra loại thép này còn chứa các tạp chất khác như silic, mangan, lưu huỳnh, crom, phốt pho, đồng, niken
Thép cacbon C45 còn được gọi là nhóm thép hóa tốt do chế độ nhiệt luyện cao thường được sử dụng phổ biến trong chế tạo các loại trục, bánh răng, lốp bánh
xe, trục, liềm, rùi, khoan gỗ làm việc, dao,
Mác C45: Chữ “C” là kí hiệu của thép Cacbon, trong đó “45” có nghĩa là mác thép chưa hàm lượng C là 0,45%
Đặc điểm và tính chất của thép C45
Thành phần hóa học của thép C45
Trang 5Mác thép C (%) min-max Si (%) min-max Mn (%) min-max P (%) tối đa S (%) tối đa Cr (%) min-max
Đặc tính cơ học của thép C45
Độ dày danh nghĩa, t
Má
c
thé
p
Điều
kiện
Yield Strengt h (Mpa)
Sức căng (Mpa)
Elon-gation A5 (%)
Độ cứng
H R C
Nhiệ t độ
Benda- khả năng 1.95mm<t<10.0mm
Cán 460 750 18 58 820
Nung 330 540 30 55 860
C45
Nước
ngập
nước 2270
-Bán kính uốn cong (<90 °)
2,0 x t 1,0
X t
Dầu ngập
Độ bên đứt Độ bền đứt Độ giãn dài tương đối Độ cứng
C45 0,42-0,50 0,15-0,35 0,50-0,80 0,025 0,025 0,20-0,40
1980
Mác thép Tiêu chuẩn
Trang 6C45 TCVN 1766-75 610 360 16 23
Chỉ số cấp bền thép C45
Ở điều kiện bình thường thép C45 có độ cứng HRC là 23, trong trường hợp yêu cầu cần thép có độ cứng cao hơn người ta sử dụng phương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép C45
Tùy theo độ cứng cần sử dụng, người ta có thể sử dụng phương pháp tôi dầu, tôi nước hoặc tôi cao tần trong các điều kiện thích hợp để có độ cứng mong muốn
Ứng dụng của thép C45
Thép mác C45 được ứng dụng và sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng và công nghiệp hiện nay bởi cơ tính (độ bền, độ cứng, dộ dẻo, ) rất phù hợp cho gia công cơ khí, chế tạo chi tiết máy, xây dựng cầu đường, khung thép, dễ dàng tôi, ram để đạt được độ cứng mong muốn
Ngoài ra thép tròn C45 thường được dụng chế tạo, cán ren, bulong, làm chi tiết máy, chế tạo các loại trục, bánh răng, lốp bánh xe, trục, liềm, rùi, khoan gỗ làm việc, dao,
Chương 3: Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự
gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thồng số cắt gọt chính cho một số nguyên công cơ bản
• Chọn phôi
Phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiên, dạng sản xuất cụ thể của từng Nhà máy xí nghiệp Chọn phôi tức là chọn phương pháp chế tạo xác định lượng dư, kích thước và dung sai của phôi
Việc xác định phương pháp tạo phôi hợp lý sẽ đảm bảo tốt yêu cầu
kỹ thuật của chi tiết, kích thước của phôi phải đảm bảo đủ lượng
dư cho quá trình gia công Hình dáng của phôi càng giống hình dáng của chi tiết bao nhiêu thì càng giảm được lượng dư gia công, yêu cầu này cho phép giảm số lần chạy dao, giảm thời gian gia công, tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm
Ta chọn phôi là cột thép C45 trụ tròn
Quy trình chế tạo trục:
Trang 7NGUYÊN CÔNG 1: NÉN THẲNG PHÔI
Nguyên công này thực hiện sau khi phôi được làm sạch, phải
xem xét độ công vênh là bao nhiêu sau đó gá trên hai khối V ngắn định vị 4 bậc tự do và thực hiện trên máy ép 40T
NGUYÊN CÔNG 2: GIA CÔNG CÁC MẶT CHUẨN
Mục đích của nguyên công này là gia công để đạt được kích
thước chính xác về chiều dài và gia công các mặt chuẩn định vị
Để đạt được kích thước về chiều dài thì dùng cữ so dao
Trình tự các bước trong nguyên công này thực hiện trên máy doa ngang
+ Định vị: Chi tiết được khống chế 4 bậc tự do trên 2 khối V ngan,
1 bậc tự do bằng chốt tì khía nhám ở má giữa, không định vị bậc tự
do làm chi tiết quay quanh trục tâm trục
+ Kẹp chặt: Lực kẹp chặt từ trên xuống ở trên khối V
+ Các bước trong nguyên công:
Tiến hành phay mặt đầu: sau khi phay xong mặt đầu thứ nhất quay bàn máy đi góc 180° để tiếp tục phay tiếp đầu còn lại
Thực hiện bước khoan tâm: sử dụng dao khoan tâm chuyên dùng, dao được gá trên trục chính của máy
Thực hiện bước tiện rộng lỗ
NGUYÊN CÔNG 3:TIỆN ĐẦU TRỤC
Do yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặt của trục cao: độ
chính xác cấp 1,2 còn độ bóng bề mặt đạt cấp 10 ( Ra=0,16 mm) Mặt khác trục gia công có chiều dài lớn nên cần phải tiến hành trên máy có độ cứng vững tốt Vậy chọn máy tiện bán tự động 1731 nhiều dao Khi tiện cổ thì sử dụng dao rộng bản, còn tiện má thì dùng dao tiện mặt đầu thép gió, dùng bàn dao sau ăn dao hướng kính
+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai mũi chống tâm, như vậy khống chế 5 bậc tự do
Trang 8+ Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng mũi chống tâm (lực kẹp trùng với tâm
cổ trục) và càng kẹp đặc biệt Ở đây chi tiết quay được chỉ nhờ tốc kẹp đặc biệt
+ Các bước trong nguyên công:
Tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh cổ trục giữa, đầu trục khuỷu Vát mép
Cắt rãnh
Tiện mặt F170
Tiện các cổ trục bằng dao tiện rộng bản gá lên bàn dao trước còn dao vát mép, dao cắt rãnh, dao tiện mặt khuỷu được gá lên bàn dao sau và chỉ chạy dao ngang
NGUYÊN CÔNG 4: TIỆN CÁC MẶT TRỤC, MÁ CÒN LẠI
+ Định vị: Gá chi tiết trên hai mũi chống tâm, vậy chi tiết được định vị 5 bậc tự do
+ Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp trên mâm cặp 3 chấu ở đầu nhỏ của chi tiết
+ Các bước thực hiện cho nguyên công này:
Tiến hành tiện thô, bán tinh, tiện tinh 4 cổ trục
Đồng thời tiện má ngoài, dao được gá lên bàn dao ngang và chỉ chạy dao ngang, má chỉ tiện thô và bán tinh
NGUYÊN CÔNG 5: PHAY CÁC MẶT LẮP ĐỐI TRỌNG
Nguyên công này được thực hiện trên máy phay nằm ngang P623 Để phay được tất cả các mặt lắp đối trọng thì đồ gá phải có
cơ cấu phân độ để sau khi phay xong 4 mặt má trên quay 180° để phay tiếp phía bên kia
+ Định vị:
Trang 9Gá chi tiết trên 2 khối V ngắn định vị 4 bậc tự do, dùng 1 chốt trám trên lỗ mặt bích để định vị góc xoay, vậy chi tiết được định vị
5 bậc tự do
+ Kẹp chặt:
Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu trên đầu phân độ, dùng tốc kẹp nối liền với mâm cặp để tăng độ cứng vững khi phay
+ Các bước thực hiện:
Phay rãnh lắp đối trọng Trường hợp này phải chọn đường kính dao thích hợp tránh tình trạng dao phay ăn vào bề mặt không gia công của má khác
Thay dao bằng dao phay trụ để phay mặt phẳng trên
NGUYÊN CÔNG 6: PHAY RÃNH CAVÉT
Được thực hiện trên máy phay đứng 6H12
+ Định vị: Chi tiết định vị trên hai khối V (hạn chế 4 bậc tự do), chốt trám chống xoay lắp vào lỗ và chốt tỳ chống tịnh tiến, vậy định vị tất cả 6 bậc tự do
+ Kẹp chặt: Lực kẹp chặt đặt ngay trên hai khối V
+ Thực hiện: Tiến dao vào nhờ cữ so dao để phay rãnh then theo kích thước mong muốn
Trang 10NGUYÊN CÔNG 7 : KHOAN LỖ DẦU Thực hiện trên máy khoan cần 2B56 Lỗ dầu là lỗ sâu, nên khi khoan mũi khoan phải ra vào tự động và làm mát mũi khoan liên tục Bề mặt để bắt đầu khoan lỗ là mặt trụ nên phải có bạc dẫn hướng chuyên dùng
+ Định vị: Sử dụng hai khối V ngắn, một chốt trám định vị ở lỗ mặt bích, một chốt tỳ ở mặt đầu, vậy định vị 6 bậc tự do
+ Kẹp chặt: Lực kẹp đặt ngay trên khối V
NGUYÊN CÔNG 8: SỬA TRỤC Sau các nguyên công, trục thường bị cong vênh do các yếu tố sau + Cong vênh do phân bố nhiệt độ không đều
+ Do cấu tạo đặc biệt cổ trục khuỷu để bị cong vênh Do đó sau khi tôi phải có nguyên công sửa trục, để nắn thẳng chi tiết, đảm bảo độ song song giữa cổ khuỷu và cổ biên theo đúng yêu cầu Nguyên công này được thực hiện trên máy ép 40T
NGUYÊN CÔNG 9: MÀI THÔ VÀ MÀI TINH TRỤC Nguyên công này gồm bước mài thô và mài tinh , thực hiện trên máy mài tròn ngoài 2A172 Trong quá trình mài có tiến dao ngang nên lực cắt lớn, để tránh biến dạng tại vị trí đối diện với đá mài ta dùng các vấu tỳ đỡ các cổ trục
NGUYÊN CÔNG 10: LẮP ĐỐI TRỌNG VÀ CÂN BẰNG
Khi cân bằng trục , thường sử dụng một số mặt phẳng điều chỉnh (ở đây là các đối trọng) Các máy cân bằng tự động xác định lượng dư cần hớt đi trên mặt điều chỉnh đó và sẽ cho các dấu hiệu tương ứng đồng thời cho tất cả các mặt khác trên trục
Máy cân bằng tự động gồm có các thiết bị cân bằng và có đầu để lấy kim loại từ trục ra
Trang 11NGUYÊN CÔNG 11: KIỂM TRA
Đối với trục, nguyên công này được thực hiện một cách phức tạp trên nhiều bề mặt khác nhau:
- Kiểm tra độ song song giữa tâm trục và lỗ khoan
- Độ côn của cổ trục
- Độ ô van của cổ trục
- Độ chính xác cân bằng của trục
Đối với các chi tiết dạng trục thường phải kiểm tra kích thước,
độ nhám bề mặt, hình dáng hình học các bề mặt
Kiểm tra kích thước bao gồm kích thước đường kính, chiều dài bậc trục, kích thước then, then hoa, ren trên trục vv Khi dung sai kích thươc lớn hơn 0,02 mm dùng thước cặp, nhỏ hơn 0,02mm dùng thước panme hoặc calíp, đồng hồ so vv
Nếu yêu cầu chính xác cao dùng dụng cụ quang học Trong sản xuất lớn dùng đồ gá chuyên dùng để kiểm tra
Kiểm tra hinh dáng hình học của trục nhờ đồng hồ so Chi tiết đươc gá trên hai mũi tâm của máy tiện hoặc đồ gá chuyên dùng, kiểm tra ở một tiết diện đánh giá độ ô van, kiểm tra nhiều tiết diện dọc trục suy ra độ côn
Kiểm tra vị trí tương quan giữa các bề mặt bao gồm :
+ Kiểm ra độ dao động giữa trục được thực hiện bằng cách đặt trục lên khối V, còn đầu đo của đồng hồ thì tỳ vào cổ trục cần đo Hiệu số lớn nhất và nhỏ nhất khi quay trục một vòng, chính là trị
số dao động đó
+ Kiểm tra độ song song các then, then hoa (chân đỉnh mặt bên) với đường tâm của các cổ đỡ được xác định nhờ đồng hồ ở hai vị trí
Trang 12+ Kiểm tra độ đồng tâm của trục nhờ đồ gá mang đồng hồ so quay quanh một bậc trục trong khi mũi tì đồng hồ tì vào bậc trục cần kiểm tra
Chương 4: Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt cho sản phẩm đã
chọn
- Phương pháp hoá nhiệt luyện:
+ Đối với loại thép ít các bon ( kể cả thép hợp kim ) sau khi gia công cắt gọt phải tôi
+ Đối với các chi tiết bánh răng có yệu cầu tính chịu mài mòn cao thi phải thấm Nitơ
Kêt Luận: Do kích thước của trục chế tạo, ta chọn phương pháp tôi thể tích.
Tôi : 820 độ C nguội trong dầu
Ram cao: 500 độ C thời gian ram 1-2h Thu đc tổ chức Xoocbit ram độ cứng chỉ đạt 180-250HB
Đối với chi tiết trục vừa chịu mài mòn và va đập thì sau khi nhiệt luyện hóa tốt (tôi+ram cao) ta phải tôi cảm ứng + ram thấp (150-250 độ C) : bề mặt đạt đc độ cứng 50-58HRC chống mài mòn khá tốt, lõi đạt độ cứng 30-40HRC chịu được va dập cao Tuy nhiện trục ta chế tạo chỉ là truyền lực, không cần thực hiện tôi cảm ứng và ram thấp
- Tôi cổ trục : Đây là phương pháp tôi cục bộ trện chi tiết,do đó cần có tôi cao tần và được thực hiện theo phương pháp sau:
- Cổ trục được lồng vào các vòng tôi, khe hở giữa các bề mặt cần tôi và các
bề mặt trong cua vòng tôi khoảng 1-1,5 mm Trong khi tôi cao tần, trục quay với 30vòng/phút.Khi cho dòng điện có tần số cao ( khoảng 2000HZ ), bề mặt trục bị nung nóng đạt đến nhiệt độ 830 - 8500C trong khoảng thời gian từ 4 - 6 giây
- Sau khi đạt đến nhiệt độ này, trong vòng tôi có các ống đặc biệt xuyện thấu qua nước, nước theo ống phun vào bề mặt chi tiết, nước có nhiệt độ từ 30 -400C phun ra vòi áp suất 3 - 4 kg/cm2 Toàn bộ nguyện công này kéo dài từ 10
- 18 giây
Sau khi tôi, cần phải ram để khử ứng suất bện trong ở nhiệt độ khoảng 200 -2200C và giữ nhiệt độ đó trong khoảng thời gian 2 giờ