Đồ án thiết kế chi tiết trục chính máy khoan 2h125

1.1.2 Phân loại máy khoan Tuỳ theo kích thước và phương pháp điều chỉnh mũi khoan đến vị trí gia công, máy khoan có thể phân thành các loại sau: máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Phần lập quy trình công nghệ mục đích đưa ra được quy trình gia công chi tiết trong điều kiện sản xuất loạt lớn, hàng khối nhằm đưa ra được quy trình công nghệ, các nguyên công để gia công chi tiết Sauk khi làm phần này giúp cho sinh viên nắm vững hơn những kiến thức chuyên ngành cơ khí chế tạo máy : Máy công cụ, đồ gá, công nghệ chế tạo máy & liên hệ với thực tế sản xuất để làm cơ sở để thiết kế quy trình công nghệ của mình sao cho hợp lý.

Mục lục:

Chương 2 Tính toán trục chính máy 14

2.1 Tính toán sơ bộ đường kính & xác

Chương 1 Giới thiệu

1.1 Khái quát về máy khoan.

1.1.1 Công dụng máy khoan

Máy khoan là máy cắt kim loại chủ yếu dùng để gia công lỗ Ngoài ra nó còn dùng để khoét, doa, cắt ren bằng taro hoặc gia công những bề mặt có tiếtdiện nhỏ, thẳng góc hoặc cùng chiều trục với lỗ khoan

Chuyển động tạo hình chính của máy khoan là chuyển động chính quay vòng của dao & tịnh tiến của dao (trục chính) Cả hai chuyển động này đều

do dao đảm nhiệm

1.1.2 Phân loại máy khoan

Tuỳ theo kích thước và phương pháp điều chỉnh mũi khoan đến vị trí gia công, máy khoan có thể phân thành các loại sau: máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan nhiều trục, máy khoan chuyên dùng

A Máy khoan bàn:

Đây là loại máy khoan nhỏ đặt trên bàn, dùng để

gia công những chi tiết nhỏ với những lỗ khoan có

đường kính không quá 16mm

Truyền chuyển động quay chính dùng puli – đai

truyền có nhiều bậc và thường cho tốc độ cao Loại

máy này dùng rộng rãi trong ngành cơ khí

B Máy khoan đứng:

Chuyển động và kết cấu của máy khoan

đứng rất khác nhau, phổ biến nhất là loại có trụ

đứng Những cỡ máy nhỏ thì có truyền động

của trục chính đơn giản và chạy dao bẳng tay

Ở những máy có kích thước trung bình, lớn thì

có hộp tốc độ, hộp chạy dao và thường có cơ

cấu chạy dao tự động Máy khoan đứng chủ yếu

dùng để gia công những chi tiết có kích thước

trung bình

Trong máy khoan đứng hộp tốc độ được cố

định, hộp chạy dao có thể chuyển động theo

hướng thẳng đứng Bên trong hộp chạy dao có

trục chính thực hiện chuyển động chính quay n

và chuyển động chạy dao s Bàn máy có thể

quay tròn hoặc di động thẳng đứng bằng tay

Nhược điểm của máy khoan đứng là phải

luôn dịch chỉnh chi tiết gia công ở những vị trí

khoan rất khác nhau Đối với chi tiết nặng, việc

điều chỉnh vị trí gia công rất khó khăn, tốn

nhiều thời gian

C Máy khoan cần:

Máy khoan cần là loại máy khắc

phục được nhược điểm của máy khoan

đứng bằng cách gá chi tiết đứng yên và

trục chính di động được đến vị trí

khoan thích hợp khi gia công Vì vậy

máy khoan cần là loại máy khoan điều

khiển rất nhẹ nhàng, khả năng làm việc

được mở rộng và có thể gia công được

những chi tiết rất lớn

D Máy khoan nhiều trục

Máy khoan nhiều trục thường dùng để hoàn thành những nguyên công khoan (Khoan, khoét, doa, cắt ren) đồng thời hoặc lien tiếp nhau trên một chitiết Điều đó nâng cao đáng kể năng suất của máy khoan

Máy khoan nhiều trục có hai loại chính: máy khoan nhiều trục cố định và máy khoan nhiều trục cácđăng thay đổi

+ Máy khoan nhiều trục cố định :

Đây là loại máy khoan gồm nhiều máy

khoan nhỏ (kiểu khoan bàn hoặc đứng)

lắp đặt thành hàng với nhau trên một bàn,

hoặc trên một bệ máy chung Mỗi trục

chính của máy này có một động cơ riêng

để thực hiện truyền động Số trục chính

của máy có thể từ 2 đến 6 xếp thành

hàng với những khoảng cách bằng nhau

và trên đó lắp những dao cắt khác nhau

để có thể hoàn thành lần lượt các nguyên

công trên một phôi

+ Máy khoan nhiều trục cácđăng:

Đây là loại máy khoan nhiều trục có

dạng như máy khoan đứng, nhưng ở đầu

trục chính đặt nhiều trục khoan có lắp dao

nối liền với trục chính bằng các trục

cácđăng Các trục khoan có thể điều chỉnh

đến những vị trí khoan thích hợp và chúng

có thể gia công cùng một lúc tất cả các lỗ

khoan

E Máy khoan chuyên dùng

Trong các loại máy khoan chuyên dùng thì điển hình là máy khoan tâm dùng để khoan lỗ tâm ở hai đầu phôi; hoặc máy khoan sâu dùng để khoan những lỗ có chiều dài quá lớn so với đường kính như các lỗ trục chính, khoan nòng sung…

Các kích thước đặc trưng cho máy khoan là đường kính lớn nhất của mũi khoan, độ côn moóc của lỗ trục chính, hoặc độ vươn dài của trục chính như

ở máy khoan cần

Ký hiệu máy khoan:

Theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ quy ước :

 Chữ số đầu tiên chỉ kiểu máy : máy khoan – 7

 Chữ số tiếp theo chỉ loại máy

 Chữ số cuối cùng chỉ đường kính lớn nhất khoan được Dmax

Theo tiêu chuẩn Việt Nam quy định chữ cái nhóm máy được ký hiệu bằng chữ cái đầu tiên tên máy : máy khoan – K ; về dạng máy và cỡ máy

cũng ký hiệu như Liên Xô, máy đã cải tiến thêm chữ cái A,B,C đặt sau chữ

số đầu tiên

1.2 Máy khoan cần 2H125.

Các xích truyền động:

a Xích chuyển động chính (xích tốc độ):

Máy khoan 2H125 có chuyển động trục chính gồm 12 cấp tốc độ

n=45÷2000(vòng/phút) Chuyển động chính là chuyển động quay của trụcchính mang dao được truyền động từ động cơ có công suất N=2,2 kW qua khớp nối – cặp bánh răng cố định cho một tỷ số truyền từ trục I sang trục II - khối bánh răng di trượt 3 bậc cho ba tỷ số truyền giữa trục II

& III - Khối di trượt thứ hai cho hai tỷ số truyền giữa trục III & IV - Khối bánh răng di trượt hai bậc tạo hai tỷ số truyền từ trục IV sang trục V

b Chuyển động chạy dao:

Chuyển động chạy dao của máy khoan truyền động từ trục chính V truyền đến cơ cấu bánh răng – thanh răng trên ống ngoài của trục chính Lượng chạy dao của máy khoan được biểu thị bằng mm khi trục chính quay được một vòng

Thông qua hộp chạy dao tạo được 9 tốc độ chạy dao cho trục chính

Ở máy 2H125, động cơ được nối trực tiếp vào hộ tốc độ thông qua khớp nối mà không dùng đai nhằm giảm kích thước máy, vì động cơ đặt trên cao nên thiết kế như vậy máy sẽ gọn, độ cứng vững cao hơn

Chương 2 Tính toán trục chính máy

2.1 Tính toán sơ bộ đường kính các đoạn trục liên quan và xác định kích thước chiều trục

2.1.1.Xác định công suất trên các trục và đường kính sơ bộ

2.1.1.1 Công suất trên các trục:

NIV = N0 η η = 2,2 0,994

0,973 = 1,93 (Kw)+ Trục V :

Trong đó : Mj : mômen xoắn trên trục thứ j (N.mm)

Nj : công suất trên trục thứ j (kW)

nj : tốc độ vòng trên trục thứ j (vòng/phút) + Trục I :

[τ]: ứng suất xoắn cho phép (Mpa)

Với vật liệu là thép 45 có [τ] = (15 ÷ 30) (Mpa)

b0: Là chiều rộng ổ lăn, b0 =25 (mm) – Theo bảng (10 – 2) [1]

k3 : khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ

b2 , b3: Là chiều rộng của bánh răng ăn khớp với bánh răng di trượt trên trục

lv = l12 + l21 + l13 + l01 = 100 + 220 + 255 + 150 = 725 (mm)

2.2 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH TRỤC CHÍNH

2.2.1 Đặt tải trọng tác dụng lên trục

2.2.1.1 Tại vị trí ăn khớp giữa bánh răng Z 17 – Z 67

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng được tính theo công thức (10 – 1) [1]

Mô men xoắn trên trục VI là:

2.2.1.4 Mô men xoắn và lực chiều trục khi khoan:

Mô men xoắn MZ được tính theo công thức [trang 21 - III]

Trong đó: d là đường kính gia công lớn nhất đối với vật liệu đã quy định:

2.2.2 Sơ đồ hoá lực tác dụng lên trục.

Là phương pháp lươc bỏ những yếu tố không quan trọng và giữ lại cácyếu tố quan trọng để được sơ đồ tính

Phép sơ đồ hoá bao gồm các bước:

+ Sơ đồ hoá vật liệu

+ Sơ đồ hoá lien kết

+ Sơ đồ hoá ngoại lực

+ Sơ đồ hoá kích thước hình dáng hình học

2.2.3 vẽ biểu đồ mô men tại các vị trí ăn khớp.

Biểu đồ mô men được vẽ tại vị trí trục khoan đạt hành trình lớnnhất.Biểu đồ siêu tĩnh được vẽ sau khi đã xác định được các thành phần mômen của các gối trung gian

2.2.3.1 Tại vị tri ăn khớp Z 17 – Z 67

a, biểu đồ mô men M x

95

F E

= 15772,5.17,5 = 138009 b23 = 95 + 17,5 = 100,83 = 74385.95 = 3533287,5 b24 = 95 = 63,33

95

112,5 37,5

255 220

43330.4 11630.8

F E

F E

33880 14437.5

255 220

100

E

D F

MZ2 = 22479 (Nmm)

48691 39276

F E

M z2

M z3

D C

B A

Dj : đường kính trục tại tiết diện j

Mtdj : mômen xoắn tương đương tại tiết diện j

[ ]: là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục

Trục yêu cầu được chế tạo từ thép 40Cr, thép có thông số :

Thành phần : C ≤ 0,17, P ≤ 0,035, S ≤ 0,035, Cr = 0,35-0,60, Si = 0,60-0,90

Độ bền : [ u] ≥ 310MPa [ k] ≥ 515 ÷ 655MPa

Từ các biểu đồ Mx , My , Mz : siêu tĩnh ta thấy các mặt cắt nguy hiểm

là các mặt cắt C , E , F Ta lần lượt xét tại các tiết diện

Có : Mx = 39134 (Nmm)

My = 49274,7 (Nmm)

Mz = 388438 (Nmm)

dE = = 28,6 (mm)+ Tại mặt cắt F:

Có : Mx = 14437,5 (Nmm)

My = 14899,4 (Nmm)

Mz = 48691 (Nmm)

dE = = 19,4 (mm)+ Tại mặt cắt F:

F 18861 33880 48691 51885,22 19,78

Vậy tại hai vị trị ăn khớp Z17 – Z67 và vị trí Z56 – Z28 đường kính trục tínhđược từ 17,1 đến 29,5 (mm) Để nâng cao tính công nghệ trong kết cấu cũngnhư quá trình công nghệ gia công chi tiết sau này ta chọn đường kính trụctheo tiêu chuẩn: dC= dE = dF =30 (mm) Tại vị trí gia công then hoa theo bảng(9 – 3) [1] ta được thong số của then hoa

Vì trục chính cần độ cứng vững cao nên ta chọn [f] = 0,005m = 0,015mm

[ ] là góc xoay cho phép [ ] = 0,005 (rad)

m; là mô đun ăn khớp

Để tính được độ võng và góc xoay ta sử dụng phương pháp nhân biểu

Tại vị trí ăn khớp Z17 – Z67 biểu đồ Mx và biểu đồ My có giá trị lớn nên

ta kiểm tra cho vị trí ăn khớp này

Độ võng phải thoả mãn điều kiện:

95 37,5

95 37,5

95 37,5

M k=1

1 0,37

0,25

Góc xoay phải thoả mãn điều kiện:

< [ ]

Trong đó: =

, : là góc xoay của trục trong mặt phẳng xz và yz

*) Kiểm tra góc xoay tại gối A

Góc xoay trong mặt phẳng xz:

= My.Mk = ηi

= 8717,7.220 = 958947 η1 = = 958947 = 3,76.10-5 (rad)

= = 10-5 = 0,000045 (rad)

< [ ] = 0,005 (rad) thoả mãn điều kiện

*) Kiểm tra góc xoay tại gối D

Trong mặt phẳng yz

95 37,5

M k=1

0,37

= 101155,4.95 = 4804881 η1 = 0,37 + 1 = 0,58 = 49274,7.17,5 = 431153 η2 = 0,25 + 0,37= 0,29 = 110155,4.17,5 = 963860 η3 = 0,25 + 0,37= 0,33

95 37,5

M k=1

1

0,63 0,75

*) Kiểm tra góc xoay tại gối C

95 37,5

Sau khi xác định được kết cấu của trục cần tiến hành kiểm nghiệmtrục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố ảnh hưởng Thay đổi chu kỳ ứngsuất, tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt… Vì vậy phảikiểm nghiệm trục về độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểmthỏa mãn điều kiện sau:

+) -1,-1: Là giới hạn mỏi uốn và xoắn đối với chu kỳ đối xứng

Đối với thép 40Cr có thể lấy gần đúng -1= 0,4336.b với b = 600 (Mpa) -1= 0,4336.600 = 260,2 (Mpa)

W: Là mômen chống uốn tại tiết diện nguy hiểm

Chương 3 Lập bản vẽ trục và tra dung sai lắp ghép.

Chương 4 Thiết kế quy trỡnh cụng nghệ.

4.1 XáC định DạNG SảN XUấT

Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trng có tính chất

tổng hợp, là một yếu tố rất quan trọng trong việc thiết kếquy trình công nghệ gia công chi tiết vì từ dạng sản xuất

mà ta định hớng đợc trang thiết bị công nghệ sản xuấtgiúp cho việc xác định hợp lý biện pháp công nghệ, tổ chứcsản xuất chế tạo ra sản phẩm đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹthuật

Trong chế tạo máy ngời ta phân biệt ba dạng sản xuất

Ni: là số sản phẩm yêu cầu trong một loạt Ni = 1000(ct)

mi: là số loạt chi tiết trong sản phẩm m = 1

 : là số hệ số dự phòng do chế tạo sai hỏng Chọn  =3%

 : là số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ Chọn  =5%

Trọng lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức: Q =

V 

Trong đó:

V: là thể tích của chi tiết (dm3)

 V = V1 + V2

V2 = .3,14.6,25 = 0,44 (dm3)

 Q = (0,16 + 0,44).7,825 = 4,7 ( kg)

Vậy dạng sản xuất thuộc loạt lớn – hàng khối

4.2 - CHọN PHÔI Và PHƯƠNG PHáP CHế TạO PHÔI.

4.2.1 Chọn phôi.

Để chế tạo một chi tiết máy đạt yêu cầu kỹ thuật và kinh

tế thì ngời kỹ s chế tạo máy phải xác định kích thớc phôidựa trên cơ sở sau:

+ Vật liệu chế tạo và cơ tính vật liệu.

+ Hình dáng và kết cấu của chi tiết.

+ Loại hình sản xuất.

+ Khả năng đạt độ bóng của phơng pháp chế tạo phôi + Khả năng cụ thể của nhà máy.

ở đây chi tiết gia công là trục chính máy khoan vậtliệu chế tạo là thép 40Cr Loại thép này có độ dẻo và độ daitốt Với hình dáng và kết cấu của chi tiết không phức tạp,dạng sản xuất loạt lớn đòi hỏi phải có độ chính xác cao Mặtkhác tính năng làm việc của chi tiết đòi hỏi cơ tính tốt

loại bền chặt chịu uốn, xoắn tốt Nhng nhợc điểm là không

chế tạo đợc phôi có hình dáng phức tạp Phơng pháp này có

u điểm: đơn giản, rẻ tiền Nhng độ chính xác thấp, khôngphù hợp với sản xuất loạt lớn hàng khối

Đây là hình thức rèn khuôn, nó thờng cho phôi có hìnhdáng phức tạp, có độ chính xác cao, cơ tính của phôi tốt,thờng áp dụng trong sản xuất loạt lớn hàng khối Phơng phápnày có u điểm tiết kiệm đợc kim loại, giảm thời gian giacông cơ khí, giảm đợc giá thành chế tạo sản phẩm.

Nhợc điểm do dập trên máy búa nên lực ép lớn, va đậpnhiều dẫn đến việc chế tạo khuôn khó khăn nh vậy giáthành tơng đối cao

4 Phơng pháp cán.

Phơng pháp này cũng có u điểm là dễ chế tạo và năngsuất cao, rẻ tiền, đơn giản Nhng có nhợc điểm là cơ tínhvật liệu không cao, phôi có hình dáng đơn giản Nó chỉ phùhợp với những chi tiết có đờng kính thay đổi nhỏ

5 Phơng pháp dập nóng.

Phơng pháp náy có u điểm là độ nhẵn bóng bề mặtcao (không có ba via), giảm thời gian gia công, tiết kiệm đợcvật liệu, cơ tính cao

Nhợc điểm là giá thành máy ép cao, khi quá tải thờngxảy ra kẹt máy, nhiều trờng hợp khó giải quyết, kích thớc

phôi ban đầu yêu cầu phải có độ chính xác cao.

* Qua phân tích ở trên và dựa vào chi tiết cần giacông có đờng kính thay đổi Ta chọn phôi bằng phơngpháp dập nóng, phơng pháp này có những u điểm mà tacần

Sau khi chọn đợc dạng phôi, ta sẽ tách việc gia công

chuẩn bị phôi ra khỏi hẳn quy trình công nghệ gia côngcơ khí chính thức

1 Nắn thẳng phôi.

Ở đây là dạng sản xuất loạt lớn, vì vậy nguyên công

nắn thẳng phôi đợc thực hiện trên máy nắn thẳng chuyên

dùng

2 Cắt đứt phôi.

Ta có thể sử dụng phơng pháp cắt đứt phôi bằng ca

đĩa vì phơng pháp này cho năng suất cao, chất lợng mặt

cắt tốt, có thể gá một lần để cắt nhiều phôi phù hợp vớidạng sản xuất loạt lớn Sau khi cắt đứt phôi ta vuốt phôi đểnâng cao cơ tính cho chi tiết sau này Ta có hình dạngphôi nh hình vẽ:

4.3 - PHÂN TíCH CHI TIếT Và CHọN CHUẩN

Trên trục có bề mặt quan trọng là bề mặt lỗ côn để

lắp chuôi dao, bề mặt then hoa để lắp bánh răng di trợt

và các bề mặt trục để lắp với ổ bi yêu cầu chế tạo với độ

chính xác rất cao Các bề mặt của trục hoàn toàn có khả

năng gia công bằng các dao thông thờng và bằng các phơng

pháp gia công cổ điển Với các bề mặt có yêu cầu, độchính xác cao ta chọn phơng pháp gia công tinh lần cuối làmài.

4.3.2 Chọn chuẩn.

Yêu cầu chung khi chọn chuẩn Việc chọn chuẩn có ýnghĩa rất quan trọng trong thiết kế, chọn chuẩn hợp lýnhằm đảm bảo hai yêu cầu:

+ Đảm bảo chi tiết, đảm bảo chất lợng trong suốt quá

trình gia công

+ Đảm bảo năng suất cao, giá thành hạ.

* Những lời khuyên khi chọn chuẩn

+ Khi chọn chuẩn phải xuất phải từ nguyên tắc 6 điểm

để khống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lýnhất Tuyệt đối thiếu và siêu định vị Trong một số trờnghợp cần tránh thừa định vị không cần thiết

+ Chọn chuẩn sao cho không làm lực cắt, lực kẹp làm

biến dạng chi tiết quá nhiều Đồng thời lực kẹp phải nhỏ đểgiảm sức lao động cho công nhân

+ Chọn chuẩn sao cho kết cấu của đồ gá đơn giản, gọn

nhẹ, thuận tiện khi thao tác và thích hợp với từng loại hìnhsản xuất

a) Chọn chuẩn tinh.

- Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh

Khi chọn chuẩn tinh cần thoả mãn hai yêu cầu sau:

+ Đảm bảo bổ xung lợng d cho các bề mặt gia công + Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các

bề mặt với nhau

Những lời khuyên khi chon chuẩn tinh