Thiết kế lập quy trình gia công chế tạo chi tiết trục ren m30 và đai ốc m30

+ Phân tích chi tiết kết cấu phù hợp với tính năng và công dụng của chitiết bệ tỳ tay + Xác định kích thước vị trí làm việc quan trong nhằm đưa ra những yêucầu kỹ thuật cho chi tiết + Xâ

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt và đóng vai trò quyếtđịnh trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Nhiệm vụ của côngnghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí nói chung và cơ cấu đảochiều sử dụng bánh răng côn nói riêng để phục vụ cho mọi lĩnh vực của nền kinh

tế quốc dân Việc phát triển nghành công nghệ chế tạo máy đang là mối quantâm đặc biệt của đảng và nhà nước

Phát triển nghành công nghệ chế tạo phải được tiến hành đồng thời vớiviệc phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang thiết bị Việc phát triển nguồnnhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học

Hiện nay trong các nghành kinh tế nói chung và nghành cơ khí nói riêngđòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng,đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụthể trong thực tế sản xuất

Để giúp cho sinh viên nắm vững được kiến thức cơ bản của môn học vàgiúp cho họ làm quen với nhiêm vụ thiết kế Trong quá trình đào tạo, đồ án môncông nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu được của sinh viên chuyênnghành cơ khí chế tạo

Sau một thời gian tìm hiểu với sự giúp đỡ tận tình của thầy: đến nay em

đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Trong quá trình thiết kế và tính toán sẽ cónhiều sai sót do thiếu kinh nghiệm và thiếu thực tế Em rất mong được sự chỉbảo của các thầy cô giáo và sự đóng góp của các bạn để em hoàn thiện đề tài nàytốt hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn

Trang 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lý do chọn đề tài

Đồ án công nghệ chế tạo máy là một phần không thể thiếu trong chươngtrình đào tạo của ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy Nó giúp sinh viên giải quyếtmột số vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo máy sau khi nghiên cứu các giáotrình cơ bản của ngành Chế tạo máy

Khi thiết kế đồ án chế tạo máy sinh viên sẽ làm quen với cách sử dụng tàiliệu, sổ tay, tiêu chuẩn và có khả năng kết hợp, so sánh những kiến thức lýthuyết với thực tiễn sản xuất

Giúp ích cho việc chế tạo các cơ cấu máy Phục vụ cho công tác đào tạotrong các trường kỹ thuật

Để vận dụng lý thuyết vào trong thực tế là một vấn đề hết sức quan trọng

và rất cần thiết trong mỗi sinh viên đặc biệt là đối với sinh viên chuyên ngànhCông nghệ chế tạo máy Từ những kiến thức mà các thầy các cô cung cấp trongquá trình học và thực tập tại trường cho đến khi tốt nghiệp và trở thành người kỹ

sư là một điều hết sức quan trọng và rất cần thiết Đồ án tạo cho sinh viên mởrộng những kiến thức được học và phần nào ứng dụng vào thực tế

Để làm rõ hơn vấn đề gia công và phương pháp gia công , áp dung linhhoạt quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình vào việc chế tạo các chi tiết

có dạng hỗn hợp em đã lựa chọn đề tài : “ Thiết kế lập quy trình gia công chế tạo chi tiết trục ren M30 và đai ốc M30 ”

Trang 3

+ Phân tích chi tiết kết cấu phù hợp với tính năng và công dụng của chitiết bệ tỳ tay

+ Xác định kích thước vị trí làm việc quan trong nhằm đưa ra những yêucầu kỹ thuật cho chi tiết

+ Xây dựng bản vẽ chi tiết bản vẽ lồng phôi bản vẽ sơ đồ nguyên công

và bản vẽ đồ gá gia công chi tiết

+ Gia công chế tạo chi tiết ngoài thực tế

+ Đo đạc sản phẩm kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

Trang 4

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1 Thông số , tính kết cấu công dụng của trục ren M30 và đai ốc M30

2.1.1 Thông số

Thông số của trục ren M30 và đai ốc M30 bao gồm :

 Chiều dài chuôi côn

 Đường kính lỗ kẹp

 Loại , kiểu kẹp

 Khả năng kẹp

 Đường kính ngoài trục ren M30 và đai ốc M30

 Chiều dài của bầu cặp

2.2.2 Tính kết cấu

Kết cấu chi tiết trục ren M30 và đai ốc M30 không phức tạp ,toàn bộ trụcren M30 và đai ốc M30 có cấu tạo đối xứng đảm bảo điều kiện ổn định khi gáđặt gia công tốc độ cao

Kích thước chiều dài so với đường kính lớn nhất <1/5 đảm cũng gópphần giảm thiểu rung lắc khi gia công tốc độ cao

2.2 Thiết kế trục ren M30 và đai ốc M30

Độ cân bằng được chú ý trong tất cả các giai đoạn từ thiết kế đến giacông phải đạt được yêu cầu bề mặt ngoai phải được mài bóng sau khi hoàn tấtphải được kiểm tra cân bằng động

Phần rãnh then sẽ được gia công sau khi sử lý nhiệt

Kết cấu thiết kế phải nhỏ gọn độ dài so với đường kính phải đảm bảotránh rung động tối đa trong quá trình gia công Với thiết kế loại côn sẽ đápứng được yêu cầu này

Trang 5

Thân trục ren M30 và đai ốc M30 được thiết kế dày hơn chống rung độngtăng độ bóng bề mặt khi gia công , thân hình côn tăng hiệu ứng giảm chấn

CHƯƠNG 3 : LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 3.1 Phân tích điều kiện làm việc và công dung của chi tiết gia công

Trang 6

Hình 3.1: Bản vẽ chi tiết gia công

3.1.1 Chức năng , điều kiện làm việc của chi tiết gia công

Trục ren M30 và đai ốc M30 là dạng trục và đai

Chi tiết làm việc trong điều kiện chịu momen xoắn và rung động khi giacông

3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

Khi gia công chi tiết Trục ren M30 và đai ốc M30 cần đạt được nhiều yêu

cầu kỹ thuật khác nhau về độ chính xác kích thước, độ nhám bề mặt, về sai lệchhình dạng và về vị trí tương quan giữa các bề mặt làm việc

Độ chính xác kích thước :

 Côn yêu cầu cấp chính xác IT6

 Bậc trục yêu cầu cấp chính xác IT6

 Kich thước bề rộng ren yêu cầu cấp chính xác IT9

Trang 7

 Kích thước còn lại không nghi dung sai lấy cấp chính xác IT14

Độ nhám bề mặt :

 Bề mặt côn ,yêu cầu cấp độ nhám Rz20 ( cấp 8 )

 Bề mặt trục yêu cầu cấp độ nhám Rz20 ( cấp 8 )

 Bề mặt cong lại không nghi yêu cầu nhám Rz40 ( Cấp 4)

Yêu cầu vị trí tương quan :

 Dung sai biên dạng bề mặt côn so với bề măt A 0.025mm

 Dung sai độ song song của rãnh then so với tâm trục 0.08mm

Thành phần hoá học ( % )

Không quáC45 450 – 690 35-45 0.44-0.48 0.15-0.25 0,02 0,0.035( Trang 1455 – 1456 / Sổ tay thép thế giới )

* Cơ tính và độ cứng của vật liệu

C45 có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả chống bào mòn tốt.Không những thế, nó còn chịu được tải trọng cao, có tính đàn hồi tốt, chịu đượcnhững va đập mạnh và ứng lực tàn dư nhỏ

Thép C45 có sức bền kéo trung bình, tốt cho chế tạo và tăng cường cáctính chất cơ lý riêng.Ngoài ra, thép C45 còn có một số ưu điểm khác như dễnhiệt luyện

Trang 8

3.1.3 Tính công nghệ trong kết cấu

Khi gia công các mặt có thể tiến và thoát dao dễ dàng, có thể nang caonăng xuất bằng cách gia công nhiều chi tiết trong một đường chạy dao

Chi tiết cũng dễ dàng chọn chuẩn khi gia công có thể chọn chuẩn tinhthống nhất để gia công các mặt rãnh đảm bảo chính xác gia công

3.1.4 Xác định dạng sản xuất

Sản xuất đơn chiếc

* Trọng lượng của chi tiết:

- Được xác định theo công thức: Q1 = V. (kg)

Trong đó: Q1: trọng lượng của chi tiết (kg)

V= 10709 (mm3): Thể tích của chi tiết

 : Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chi tiếtVới chi tiết thân hộp chuyển đổi là chi tiết dạng hộp, vật liệu là GX 28-48,nên trọng lượng riêng của gang xám là: 7,15 (g/cm3 )

Dùng phần mềm Inventor, ta tính được trọng lượng của 2 chi tiết là:

Q1=0,8 (kg) và Q2=0,8 (kg)

Từ những kết quả có được qua tính toán, kết hợp với việc tra bảng 2.2 trang 20 - Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM, ta kết luận chi tiết được sản xuất ở

dạng sản xuất đơn chiếc 3.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

3.2.1 Xác định phương pháp chế tạo phôi

Từ việc phân tích kết cấu và các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết ta có một sốphương án chọn phôi và chế tạo phôi như sau

 Phôi đúc

Chi tiết có dạng trục bậc, kết cấu đơn giản nên có thể dễ dàng tạo phôi bằngphương pháp đúc

Trang 9

Đối với phôi đúc có thể đúc trong khuôn cát hoặc khuôn kim loại Đúc trongkhuôn cát mỗi khuôn chỉ dùng được một lần, muốn lấy phôi phải đập bỏ khuôn.Phôi đúc trong khuôn cát chất lượng thấp, lượng dư gia công lớn.

Đúc trong khuôn kim loại chất lượng tốt hơn, năng suất cao hơn, khuôn dùng

được nhiều lần nhưng chỉ phù hợp với chi tiết có khối lượng nhỏ Chi tiết Gía

đỡ bánh răng có kích thước và khối lượng nhỏ nên phù hợp với phương pháp

đúc trong khuôn cát làm khuôn bằng máy

Đối với dạng sản xuất loạt lớn nên chọn phương pháp đúc trong khuôn kimloại để cho phôi đúc có chất lượng tốt, lượng dư gia công nhỏ và giảm chi phícho việc chế tạo khuôn

Tuy nhiên, đối với phôi đúc thì cơ tính tổng hợp của chi tiết không tốt, kémdẻo dai, không chịu được va đập

Trang 10

Tuy nhiên, chi tiết có có sự chênh lệch giữa các đường kính ngoài lớn nênchọn phôi cán sẽ dẫn đến lượng dư gia công lớn, gây lãng phí về vật liệu, haomòn về dụng cụ cắt, hiệu quả kinh tế thấp thích hợp sản xuất loạt vừa nhỏ

So với phôi rèn thì chi phí chuẩn bị phôi của phôi cán thấp hơn nhưng chi phícho việc gia công cắt gọt cao hơn Đồng thời cơ tính tổng hợp không tốt bằngphôi rèn Cũng có thể chọn phôi cán sau đó dập sơ bộ để đạt được phôi có hìnhdáng gần giống với hình dáng của chi tiết Như vậy có thể cải thiện cơ tính củaphôi

 Phôi dập

Phôi dập chất lượng phôi tốt, lượng dư gia công nhỏ, cơ tính tốt, năng suấtchế tạo phôi cao nhưng chi phí chế tạo khuôn lớn

Đối với chi tiết cần phải dập qua nhiều lần, như vậy phải chế tạo nhiều

khuôn, chi phí tạo phôi cao hơn so với các phương án tạo phôi khác

So với phôi rèn tự do chi phí để chuẩn bị phôi dập cao hơn, nhưng của phôithì tương đương nhau Như vậy hiệu quả kinh tế cảu phôi dập thấp hơn so vớiphôi rèn tự do

Từ những phân tích trên ta có thể chọn Phôi cắt rời làm phươngpháp chế tạo phôi

3.2.2 Chọn cấp chính xác đúc

- Với những yêu cầu của chi tiết đã cho, tính kinh tế cũng như dạng sản xuất

ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn kim loại

- Phôi thanh CCX I, CCX kích thước IT13 ÷ IT14, độ nhám bề mặt Rz40 (

Trang 23 - Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM ).

Trang 11

3.2.3 Lượng dư gia công

- Dựa vào Bảng 3-95/ Sổ tay CNCTM tập 1/ trang 252 và Bảng 2.4/ trang 24/ Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM, ta có lượng dư gia công được thể hiện ở

- Lượng co theo chiều dài vật đúc: 1% ( Bảng 23/ trang 90/ Tài liệu TKĐ )

- Độ dốc rút mẫu: 1o30’ ( Bảng 3-7/ trang 177/ Sổ tay CNCTM tập 1 ) ( Bảng 24/ trang 93/ Tài liệu TKĐ )

- Bán kính góc lượn: R = 3 ( Giáo trình CNKL/ trang 25 ) ( Sổ tay CNCTM tập 1/ trang 178 )

3.3 Lập tiến trình công nghệ

3.3.1 Xác định đường lối công nghệ

- Quy trình công nghệ được thực hiên trên một hoặc vài máy tự động, bán

tự động

Theo dạng sản xuất của chi tiết là dạng sản xuất loạt vừa do đó nên chọnphương án nhiều gia công vị trí, nhiều dao và gia công song song Tuy nhiên cóthể gia công một vị trí, một dao gia công tuần tự

3.3.2 Phân tích chọn chuẩn

Đối với chi tiết trục ren M30 và đai ốc M30 cần đảm bảo độ chính xác về

kích thước và độ nhẵn bóng của bề mặt côn và bề mặt lắp nghép

Trang 12

Để đạt được độ chính xác về kính thước và độ nhẵn bóng của các bề mặttham gia lắp ghép cần gia công bằng phương pháp phay thô và phay bán tính sau

đó để lượng dư mài thô và mài tinh

Chuẩn thô được chọn là mặt trên và mặt ngoài

Sau khi chọn chuẩn thô tiến hành gia công tạo chuẩn tinh lấy lấy mặt trụlàm chuẩn tinh

Nếu gia công trên các máy chuyên dùng, máy bán tự động, đặc biệt là cácmáy CNC ta có thể nâng cao năng suất và chất lượng gia công vượt trội so vớiphương án gia công trên các máy vạn năng Khi đó, một nguyên công ta có thểgia công được nhiều bề mặt, đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa cácbề mặt tốt hơn, tránh được sai số gá đặt tích lũy qua các nguyên công Đồngthời, chi phí về đồ gá sẽ giảm đi (do số lượng nguyên công sẽ giảm), kết cấu đồ

gá sẽ đơn giản hơn (không cần các cơ cấu dẫn hướng, so dao), chi phí về dụng

cụ cắt cũng giảm xuống (do một dụng cụ cắt có thể gia công được nhiều bề mặt

và không cần thiết phải sử dụng các dụng cụ cắt gia công lỗ theo tiêu chuẩn).Hơn nữa, ở những nguyên công cơ thời gia máy lớn một công nhân có thể vậnhành được nhiều máy CNC cùng một lúc, điều này sẽ làm giảm chi phí về conngười cũng như công tác quản lí con người trong sản xuất

3.4 Qui trình nguyên công

Chi tiết trục ren M30:

Nguyên công 1: Khảo mặt dầu và tiện thô nửa trục

Trang 13

- Bước 1: Khỏa mặt đầu :

Trang 14

- Lực cắt: Theo bảng 2.76 trang 196 “Sổ tay gia công cơ” ta có Pzb = 240kG.

Ta có Nc < Nđc.η = 10.0,7,5 = 7,5 kW Vậy máy đảm bảo cắt được

Trong đó Nc là công suất cắt, Nđc là công suất động cơ, η là hiệusuất của động cơ

Trong đó L là tổng chiều dài chạy dao, Lct là chiều dài bề mặt gia công, φ

là góc nghiêng chính của dao

- Bước 2: Tiện thô mặt trụ đạt Φ35,5.

Trang 15

Theo các bảng 2.68; 2.73 và 2.74 “Sổ tay gia công cơ” ta có k1 = 0,75; k2

Ta có Nc < Nđc.η = 10.0,75 = 7,5 kW Vậy máy đảm bảo cắt được

- Thời gian gia công cơ bản: ph

Trong đó L là tổng chiều dài chạy dao

- Bước 3 : Tiện bán tinh mặt trụ đạt Φ27,5

Trang 16

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K1 = 0,72.

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K2 = 1 Vì tuổi bềndao chọn 60 phút

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K3 = 0,8

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K4 = 0,83

Vì chọn mác hợp kim cứng BK8

- Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2.K3.K4 = 84,6 m/phút

- Số vòng quay tính toán: nt =1000.V t

πD = 1000.84,63,14.22,5 = 545 vòng/phút Chọn số vòng quay theo máy : nm = 630 vòng/phút

Như vậy, tốc độ cắt thực tế là:

Vtt = π D n1000 = 3,14.27,5 6301000 = 97 m/phútLượng chạy dao phút:

Trang 17

* Tính thời gian gia công khi tiện tinh

- Thời gian cơ bản: To = L+L1+L2

S ph

Chiều dài bề mặt gia công L = 30

Khoảng tiến vào của dao L1 = tgφ t +(0,5÷ 2)=tg600,5o+2 = 2,1 mm

Trang 18

Vận tốc cắt thực tế (m/ph)Lượng chạy dao phút:

Ta có Nc < Nđc.η = 10.0,8 = 8 kW Vậy máy đảm bảo cắt được

Trong đó Nc là công suất cắt, Nđc là công suất động cơ, η là hiệu suất của động cơ

Nguyên công 2 : Khảo mặt đầu và tiện bán tinh nửa trục còn lại

1 Sơ đồ gá đặt

Trang 19

2 Cấu trúc nguyên công.

+ Nguyên công có 1 lần gá, 3 bước công nghệ

3 Chuẩn định vị: Chi tiết được định vị 5 bậc tự do.

+ Đường kính gia công (max): 400 mm

+ Khoảng cách giữa 2 mũi tâm: 1400 mm

+ Số cấp tốc độ: 24 cấp, n = 12,5−2000

630-800-1000-1250-1600-2000

12,5-16-20-25-31,5-40-50-63-80-100-125-160-200-250-315-400-500-+ Lượng tiến dọc: (mm/vòng )

Trang 20

0,07-0,014-0,084-0,097-0,11-0,12-0,13-0,14-0,15-0,17-0,195-0,21-0,23-+ Lượng tiến ngang: (mm/vòng )

0,12-0,13-0,14-0,15-0,17-0,195-0,21-0,23-0,26-0,28-0,3-0,34-0,39-0,43-0,47-0,52-0,57-0,61-0,7-0,78-0,87-0,95-1,04-1,14-1,21-1,4-1,56-1,74-1,9-2,08

0,035-0,037-0,042-0,048-0,055-0,06-0,065-0,07-0,014-0,084-0,097-0,11-+ Có công suất 7 kW, hiệu suất η = 0,75

+ Trang bị công nghệ

Cữ so dao

- Dụng cụ cắt: Dao tiện ngoài bằng thép gió P18

- Dụng cụ kiểm tra: thước cặp 1/20, ca líp nút, dưỡng

Trang 21

Ta có Nc < Nđc.η = 10.0,7,5 = 7,5 kW Vậy máy đảm bảo cắt được.

- Bước 2: Tiện thô mặt trụ đạt Φ35,5.

- Chiều sâu cắt: t = 2.25

- Lượng tiến dao: Theo bảng 2.63 trang 192 “Sổ tay gia công cơ” ta có S

= 0,6 (mm/vg) Theo máy T620 chọn S = 0,52(mm/vg)

Trang 22

- Tốc độ cắt: Theo bảng 2.67 trang 193 “Sổ tay gia công cơ” ta có Vb =

Ta có Nc < Nđc.η = 10.0,75 = 7,5 kW Vậy máy đảm bảo cắt được

Trong đó Nc là công suất cắt, Nđc là công suất động cơ, η là hiệu

Trang 23

- Thời gian gia công cơ bản: ph.

Trong đó L là tổng chiều dài chạy dao

- Bước 3 : Tiện bán tinh mặt trụ đạt Φ27,5

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K1 = 0,72

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K2 = 1 Vì tuổi bềndao chọn 60 phút

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K3 = 0,8

+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K4 = 0,83

Vì chọn mác hợp kim cứng BK8

- Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2.K3.K4 = 84,6 m/phút

- Số vòng quay tính toán: nt =1000.V t

πD = 1000.84,63,14.22,5 = 545 vòng/phút Chọn số vòng quay theo máy : nm = 630 vòng/phút

Như vậy, tốc độ cắt thực tế là:

Vtt = π D n1000 = 3,14.27,5.6301000 = 97 m/phútLượng chạy dao phút:

Sph = S.n = 0,5.630 = 315 mm/phút

Trang 24

- Công suất cắt khi tiện tinh: theo Bảng 5-69 Sổ tay CNCTM tập 2, ta có

công suất cắt là Nc = 2 kW

So sánh Nc = 2 kW < Nm = 7.0,75 = 5,25 kW ( Thỏa điều kiện làm việc củamáy )