ĐỒ án CÔNG NGHỆ CHẾ tạo máy TRỤC THEN HOA

Quá trình phân tích sẽ cho phép phát hiện các sai sót của kết cấu theo các thông tin có trong bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật ghi trên đó, từ đó đề xuất cải tiến và hoàn thiện tính công nghệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

Huỳnh Quốc Khanh Dương Tuấn Khải; MSSV: B1803260

Ngô Như Ngoan; MSSV: B1803415

Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy – Khóa: 44

Tháng 12/2021

Trước tiên chúng em xin cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ đã cổ vũ, động viên, hỗ trợ

về tinh thần cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt tiểu luận này

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Quốc Khanh đã luôn quan tâmchỉ dạy, theo dõi, giúp đỡ tận tình trong suốt khoảng thời gian em thực hiện tiểu luận

Và hơn hết, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng đến quý thầy cô trườngĐại học Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báo cho chúng

em trong thời gian vừa qua để chúng em có đủ kiến thức, điều kiện để thực hiện đề tàinày Đồng thời chúng em cũng rất biết ơn các cán bộ trực ở thư viện khoa công nghệ,trung tâm học liệu, phòng máy đã hỗ trợ giúp đỡ chúng em trong thời gian qua

Đồng cảm ơn đến các tác giả trong các quyển sách báo, internet, anh chị đitrước đã tìm tòi, nghiên cứu đúc kết kinh nghiệm làm tài liệu để em có thể tham khảotrong quá trình thực hiện đề tài

Sau cùng tôi xin cảm ơn các bạn cùng lớp Cơ khí chế tạo máy, khoa Công nghệ,trường Đại học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ cho tôi thực hiện tiểu luận này

Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện

Cần Thơ, ngày tháng năm 2021

Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện

Ngô Như Ngoan

Lời cám ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh mục hình v

Danh mục bảng vi

Danh mục từ viết tắt vii

CHƯƠNG I 1

MỞ ĐẦU 1

1.1 Phân tích đầu đề 1

1.2 Phân tích công dụng 1

1.3 Phân tích công nghệ trong kết cấu 2

CHƯƠNG II 4

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT, CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 4

2.1 Xác định dạng sản xuất 4

2.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 5

CHƯƠNG III 9

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG 9

3.1 Phương án 1 9

3.2 Phương án 2 9

3.3 Thiết kế nguyên công 11

CHƯƠNG IV 21

TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT 21

4.1 Tính chế độ cắt cho nguyên công tiện tinh trục Ø30 21

4.2 Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại 23

CHƯƠNG V 32

TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG 32

5.1 Tính lượng dư gia công cho mặt trụ Ø30 32

5.2 Tra các lượng dư các mặt còn lại 5

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

Hình 2.1: Xác định lượng dư phôi rèn 8

Hình 3.1: Chi tiết trục then hoa 9

Hình 3.2: Nguyên công 1 11

Hình 3.3: Nguyên công 2 12

Hình 3.4: Nguyên công 3 13

Hình 3.5: Nguyên công 4 13

Hình 3.6: Nguyên công 5 14

Hình 3.7: Nguyên công 6 15

Hình 3.8: Nguyên công 7 16

Hình 3.9: Nguyên công 8 17

Hình 3.10: Nguyên công 9 18

Hình 3.11: Nguyên công 10 18

Hình 3.12: Nguyên công 11 19

Hình 3.13: Nguyên công 12 19

Hình 3.14: Nguyên công 13 20

Ngô Như Ngoan

Bảng 1.1: Thành phần hóa học thép 45 2

Bảng 1.2: Tính chất cơ học của thép 45 2

Bảng 2.1: Xác định dạng sản xuất 5

Bảng 2.2: Các kích thước lượng dư phôi 8

Bảng 3.1: Thứ tự các nguyên công 10

Bảng 4.1: Các cấp tốc độ máy tiện T616 21

Bảng 4.2: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 2 28

Bảng 4.3: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 3 28

Bảng 4.4: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 4 29

Bảng 4.5: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 5 29

Bảng 4.6: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 6 30

Bảng 4.7: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 7 30

Bảng 4.8: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 8 30

Bảng 4.9: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 9 31

Bảng 4.10: Bảng tra chế độ cắt nguyên công 10 31

Bảng 5.1: Bảng tính toán lượng dư Ø30 34

KTCK: Kỹ thuật cơ khí

KCN: Khoa công nghệ

Ngô Như Ngoan

CHƯƠNG I

MỞ ĐẦU1.1 Phân tích đầu đề

Trục then hoa thuộc nhóm trục bậc do đó có điều kiện kỹ thuật, tính công nghệtrong kết cấu cũng như quy trình công nghệ chế tạo chung cho chi tiết dạng trục Dựatrên kết cấu trục bậc có thêm các đặc tính công nghệ:

- Đường kính phôi gần sát với đường kính trục (bán thành phẩm) để lượng phoicắt đi là tối thiểu

- Số lượng bậc trên trục phải ít nhất

- Chiều dài các đoạn trục có đường kính khác nhau nên lấy bằng nhau (để có thể gia công trên máy nhiều dao, có năng suất cao)

- Bán kính góc lượn cố gắn lấy bằng nhau

- Chiều rộng rãnh then nên lấy bằng nhau

- Các rãnh then cần bố trí theo một đường sinh trục

1.2 Phân tích công dụng

So với mối ghép then, mối ghép then hoa đảm bảo cho các chi tiết lắp trên trục

có độ đồng tâm tốt hơn, khả năng tải và độ tin cậy làm việc cao hơn, nhất là khi mốighép chịu tải trọng thay đổi và tải trọng va đập

Trong quá trình làm việc, mối ghép then hoa có thể bị hỏng do dập bề mặt làmviệc, ngoài ra mối ghép then hoa còn có thể bị hỏng do mòn bề mặt làm việc

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45, phương pháp nhiệt luyện là thường hoá

có độ cứng sau thường hoá lớn nhất đạt 229 HB Do có độ bền kéo cao (từ 570 –690MPa), thép C45 có khả năng chống bào mòn, chống oxy hóa tốt và chịu được tảitrọng cao Cùng với đó độ bền kéo và giới hạn chảy cao nên thép C45 chịu được vađập mạnh, tính đàn hồi tốt Sức bền kéo cao giúp thuận lợi cho việc nhiệt luyện, chếtạo chi tiết máy, khuôn mẫu Mức giá thành thấp hơn so với các dòng thép nguyên liệukhác

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của thép 45, % (theo khối lượng)

C

0.4 ÷ 0.5

σ T ,

σ bp, MPa MPa

360

1.3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu

Trong quá trình thiết kế công nghệ và trong điều kiện sản xuất, bất kỳ một sản

phẩm cần chế tạo nào cũng phải được phân tích tính công nghệ thật kỹ lưỡng Quá

trình phân tích sẽ cho phép phát hiện các sai sót của kết cấu theo các thông tin có trong

bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật ghi trên đó, từ đó đề xuất cải tiến và hoàn thiện tính công

nghệ của kết cấu, đáp ứng các đòi hỏi cao về kỹ thuật và kinh tế của sản phẩm hiện

đại

1.3.1 Kiểm tra các bản vẽ

Các bản vẽ chi tiết gia công phải chứa đủ các thông tin cho phép người đọc hiểu

được bản vẽ Do đó bản vẽ chi tiết phải có đủ các hình chiếu cho phép mô tả một cách

chính xác và đầy đủ hình dáng của chi tiết

Trên bản vẽ phải có đủ dung sai và kích thước của các bề mặt tướng ứng, độ

nhám yêu cầu, sai số hình dáng cho phép của các bề mặt so với yêu cầu, các thông tin

về vật liệu, gia công nhiệt, các loại lớp phủ bảo vệ và chống oxy hóa, khối lượng và

các thông số khác Giai đoạn này cho phép hoàn thiện bản vẽ chi tiết, tránh các sai sót

và nhầm lẫn đáng tiếc trước khi đưa vào gia công chế tạo

1.3.2 Phân tích tính công nghệ của kết cấu cho chi tiết dạng trục

Kết cấu của trục cho phép tiến dao thông suốt và có khả năng gia công bằng cácdao thông thường;

Kích thước đường kính giảm dần về phía hai đầu trục;

Giảm đường kính trục đến mức có thể nhưng vẫn đảm bảo chức năng làm việc của trục;

Độ cứng vững của trục cho phép gia công đạt độ chính xác cao;

Trục có nhiệt luyện, khả năng bị biến dạng của trục sau nhiệt luyện thấp;

Khi gia công, cần lấy lỗ tâm làm chuẩn tinh phụ

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT, CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG

N: số chi tiết được sản xuất trong 1 năm

N1: số sản phẩm (số máy) sản xuất trong 1 năm

m: số chi tiết trong một sản phẩm m=1

: 3÷6% lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi (đúc hoặc rèn gâyra)

: 6% lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ

N 5000.1 1

Trọng lượng của chi tiết:

Q1 V.

Trong đó:

Q1: trọng lượng của chi tiết (Kg)

Mγ: trọng lượng riêng của vật liệu γthép = 7,852 Kg/dm3

V: thể tích của chi tiết (dm3)

Có N và Q1 dựa vào bảng 2.1 để xác định dạng sản xuất phù hợp

Dựa vào phần mềm Inventor để xác định khối lượng chi tiết

Q

1 2 Kg

Ngô Như Ngoan

Bảng 2.1: Xác định dạng sản xuất theo bảng

Dạng sản xuất

Đơn chiếcHàng loạt nhỏHàng loạt vừaHàng loạt lớnHàng khối

=> Dựa vào bảng 2.1 xác định dạng sản xuất là hàng loạt lớn

2.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

Phương pháp chế tạo phôi phụ thuộc vào rất nhiều vấn đề như chức năng và kết

cấu của chi tiết trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng bề mặt

và kích thước của chi tiết, quy mô và tính loạt của sản xuất

Chọn phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo, phương pháp hình thành phôi,

xác định lượng dư gia công cho các bề mặt, tính toán kích thước và quyết định dung

sai cho quá trình tạo phôi

Cần đưa ra một số phương pháp chế tạo phôi phù hợp với chi tiết từ đó lựa

chọn phương pháp phù hợp nhất

2.2.1 Phôi thép thanh

Phôi thép thanh hay dùng để chế tạo các loại chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp

chặt, các loại trục, cylinder, piston, bạc, bánh răng có đường kính nhỏ… Trong sản

xuất hàng loạt vừa, loạt lớn và hàng khối thì dung sai phôi thép thanh được lấy theo

bảng 3 TL [1]

Chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng, kết cấu và sản lượng của

loại trục, vì vậy tốt nhất là dùng phôi thanh để chế tạo trục trơn ban đầu

2.2.2 Phôi thép cán

*Ưu điểm:

Thép cán có hình dạng, kích thước tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn, độ

chính xác, chất lượng bề mặt cao, thành phần hóa học ổn định hơn so với phôi đúc;

Phôi của chi tiết có tiết diện ngang hình trụ hoặc hình chữ nhật thường được cắt

từ thép cán ví dụ như phôi của các chi tiết dạng trục, bánh răng, bộ bơm cao áp…

*Nhược điểm:

Sử dụng phôi cắt từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp, do đó thường chỉdùng trong sản xuất đơn chiếc hoặc dùng trong sản xuất hàng loạt với điều kiện hìnhdạng, kích thước tiết diện ngang của phôi gần giống với tiết diện ngang của chi tiết.

=> Các loại phôi cán chuyên dụng được sử dụng trong sản xuất hàng khối vàloạt lớn cho phép giảm đáng kể lượng dư và khối lượng gia công, góp phần làm giảmgiá thành sản phẩm

2.2.3 Phôi rèn tự do

*Ưu điểm:

Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng (có thể giacông được vật nhỏ từ vài gram đến hàng trăm tấn), có thể gia công được các vật lớnhơn so với dập thể tích;

Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng khảnăng chịu tải trọng của vật liệu;

Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít

*Nhược điểm:

Độ chính xác về hình dáng và kích thước thấp, do để lại lượng dư gia công cắtgọt lớn, chi phí gia công cơ tăng, hệ số sử dụng vật liệu thấp do đó hiệu quả kinh tếkhông cao;

Chất lượng giữa các phần của phôi cũng như giữa các phôi không đồng đều vàphụ thuộc vào tay nghề công nhân;

Năng suất thấp

=> Rèn tự do được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc, trong côngnghiệp sửa chữa của tất cả các ngành chế tạo thiết bị, đặc biệt trong các ngành chế tạotàu thủy, tàu hỏa… Khi chi tiết lớn và chịu tải trọng phức tạp thì hợp lý nhất là tạophôi bằng phương pháp rèn tự do

2.2.4 Phôi dập thể tích

*Ưu điểm:

Phôi có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cao Hầunhư kim loại bị biến dạng ở trạng thái ứng suất khối nên tính dẻo cao hơn, do đó biếndạng triệt để, chế tạo được các phôi có hình dạng phức tạp, hệ số sử dụng vật liệu caohơn so với rèn tự do

Có thể đúc được tất cả các kim loại và hợp kim có thành phần khác nhau;

Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng, kết cấu phức tạp mà các phươngpháp khác khó hoặc không chế tạo được;

Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác caohay thấp;

Dễ cơ khí hóa, tự động hóa; cho năng suất cao, giá thành thấp và đáp ứng đượctính chất linh hoạt trong sản xuất

*Nhược điểm:

Tốn kim loại cho hệ thống đậu rót và đậu ngót và để kiểm tra chất lượng củavật đúc cần phải có thiết bị hiện đại

2.2.6 Phương pháp chế tạo phôi

Với dạng sản xuất là hàng loạt lớn và trục có kết cấu đơn giản, độ chính xáchình dạng, kích thước, chất lượng bề mặt phôi cao, độ bền cao, giảm được thời giangia công cắt gọt và tổn thất vật liêu nên giảm được chi phí sản xuất, rút ngắn được quátrình công nghệ, dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao Nên ta chọn phôi dậpthể tích để gia công

Dập thể tích khuôn hở trên máy búa

Xác định dung sai và lượng dư trên các trục bậc

Hình 2.1: Xác định lượng dư phôi rèn

Dựa vào bảng 1.41 [5]

Kích thướcDung sai

Góc nghiêng ≥ 27° khi khoảng cách các bậc > 3 mm

Góc thoát phôi α = 30

Nhiệt độ bắt đầu dập 12600C

Nhiệt độ khi kết thúc dập 7600C ≤ t ≤ 8500C

Thời gian nung tnung = α.K.D.√ D = 1.10.0,05.√ 0,05 = 7 (phút)

α: Hệ số phụ thuộc vào cách xếp phôi α = 1

K: Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng Cacbon trong thép K = 10

D: Đường kính phôi

CHƯƠNG III THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG3.1 Phương án thứ nhất

Hình 3.1: Chi tiết trục then hoa

Nguyên công 1: Khoả hai mặt đầu 1; 16 và khoan hai lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện thô các bậc 3; 5; 7; 8; và vát mép 2; 6

Nguyên công 3: Tiện tinh các mặt 3;5;7

Nguyên công 4: Tiện thô bậc 14; 11 và vát mép 15; 12; 10

Nguyên công 5: Tiện tinh bậc 14; 11

Nguyên công 6: Tiện rãnh 9; 13

Nguyên công 7: Phay then hoa 5

Nguyên công 8: Phay then hoa 7

Nguyên công 9: Phay bánh răng 11

Nguyên công 10: Nhiệt luyện tôi cao tần

Nguyên công 11: Mài thô 8; 14

Nguyên công 12: Mài tinh 8; 14

Nguyên công 13: Mài răng 11

Nguyên công 14: Kiểm tra

3.2 Phương án thứ hai

Nguyên công 1: Khoả hai mặt đầu 1; 16 và khoan hai lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện thô các bậc 11, 14.

Nguyên công 3: Tiện tinh các bậc 11, 14 và vát mép 10, 12, 15

Nguyên công 4: Tiện thô bậc 3, 5, 7, 8

Nguyên công 5: Tiện tinh các bậc 3, 5, 7, 8 và vát mép 2, 4, 6

Nguyên công 6: Tiện rãnh 9, 13

Nguyên công 7: Phay then hoa 5

Nguyên công 8: Phay then hoa 7

Nguyên công 9: Phay bánh răng nghiêng

Nguyên công 10: Nhiệt luyện

Nguyên công 11: Mài thô 8; 14

Nguyên công 12: Mài răng

Nguyên công 13: Kiểm tra

Kết luận: Trong 2 phương án gia công trên, phương án 2 là hợp lí nhất Ưu

điểm so với phương án còn lại là ít tốn thời gian gá đặt phôi, dẫn đến giảm sai số gáđặt, tiết kiệm thời gian giữa các nguyên công, đồng thời giảm thời gian điều chỉnh vàluân hồi máy

Thứ tự nguyên công

Nguyên công 1Nguyên công 2Nguyên công 3Nguyên công 4Nguyên công 5Nguyên công 6Nguyên công 7Nguyên công 8Nguyên công 9Nguyên công10Nguyên công11

Ngô Như Ngoan

12Nguyên công13

3.3 Thiết kế nguyên công

3.3.1 Nguyên công 1: Khỏa mặt, khoang tâm

Định vị: chi tiết được định vị 4 bậc tự do bằng cách đặt chi tiết lên trên 2 khối VKẹp chặt: dùng phiến tỳ để kẹp chặc chi tiết hướng của lực kẹp từ trên xuống,Phương của lực kẹp thẳng đứng

Máy: Máy khỏa mặt khoan tâm LC – 700HS Công suất 1,5 (kW)

khoan tâm: DV301030 YG1

Lượng dư: phay 1 lần với lượng dư 2 (mm)

Hình 3.2: Nguyên công 1

3.3.2 Nguyên công 2: Tiện thô các mặt 11, 14

Định vị: chống tâm 2 đầu định vị 5 bậc tự do

Kẹp chặt: lực kẹp của chống tâm và luynet

Máy: T616 công suất 4,5 (kW)

Chọn dao: mảnh dao tiện LP-UE6105 gắn với cán dao tiện ngoài

3.3.3 Nguyên công 3: Tiện tinh 11, 14 và vát mép 10, 12, 15

Định vị: chống tâm 2 đầu định vị 5 bậc tự do

Kẹp chặt: lực kẹp của chống tâm và luynet

Máy: T616 công suất 4,5 (kW)

Chọn dao: mảnh dao tiện LP-UE6105 gắn với cán dao tiện ngoài

DCLNR1616H09 Mitsubishi vận tốc cắt 220 (vòng/phút)

Lượng chạy dao S0 = 0,4 (mm/vòng)

Chiều sâu cắt 0,3 (mm)

Lượng dư: cho mài 2a = 0,3 (mm)

Hình 3.4: Nguyên công 3

3.3.4 Nguyên công 4: Tiện thô các mặt 3, 5, 7, 8

Định vị: chống tâm 2 đầu định vị 5 bậc tự do

Kẹp chặt: lực kẹp của chống tâm và luynet

Máy: T616 công suất 4,5 (kW)

Chọn dao: mảnh dao tiện LP-UE6105 gắn với cán dao tiện ngoài

Định vị: chống tâm 2 đầu định vị 5 bậc tự do.

Kẹp chặt: lực kẹp của chống tâm và luynet

Máy: T616 công suất 4,5 (kW)

Chọn dao: mảnh dao tiện LP-UE6105 gắn với cán dao tiện ngoài

3.3.6 Nguyên công 6: Tiện rãnh 9, 13

Định vị: chống tâm 2 đầu định vị 5 bậc tự do

Kẹp chặt: lực kẹp của chống tâm và luynet

Máy: T616 công suất 4,5 (kW)

Chọn dao: dao tiện rãnh NX2525 mitsubishi

Vận tốc cắt v = 70 (m/phút)

Lượng chạy dao S0 = 0,1 (mm/vòng)

Hình 3.7: Nguyên công 6

3.3.7 Nguyên công 7: Phay then hoa 5

Định vị: Chống tâm 2 đầu và dùng luynet

Kẹp chặt: Đưa lực kẹp theo chống tâm để kèm lại, phương lực kẹp là phương của đường tâm

Máy: Chọn máy phay lăn răng chuyên dụng CA – 250 của hãng Chingyuang.+ Công suất động cơ chính: 3 (HP)

+ Công suất động cơ cho trục dao phay lăn răng: 1 (HP)

+ Khối lượng máy: 3 400 (kg)

+ Đường kính cắt phôi lớn nhất: 250 (mm)

+ Khoảng cách từ tâm đến dao phay lăn răng: 20 – 220 (mm)

+ Số vòng quay dao phay lăn răng: 80 – 250 (vòng/phút)

Hình 3.8: Nguyên công 7

3.3.8 Nguyên công 8: Phay then hoa 7

Định vị: Chống tâm 2 đầu và dùng luynet

Kẹp chặt: Đưa lực kẹp theo chống tâm để kèm lại, phương lực kẹp là phương của đường tâm

Máy: Chọn máy phay lăn răng chuyên dụng CA – 250 của hãng Chingyuang.+ Công suất động cơ chính: 3 (HP)

+ Công suất động cơ cho trục dao phay lăn răng: 1 (HP)

+ Khối lượng máy: 3 400 (kg)

+ Đường kính cắt phôi lớn nhất: 250 (mm)

+ Khoảng cách từ tâm đến dao phay lăn răng: 20 – 220 (mm)

+ Số vòng quay dao phay lăn răng: 80 – 250 (vòng/phút)

Lượng ăn dao theo số vòng quay F = 1 (mm/vòng)