Thiết kế QTCN gia công trục con lăn

Thiết kế QTCN gia công trục con lăn k11

Đồ án môn học

Đề Tài:

Thiết kế QTCN gia công trục con lăn

k11

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nước, các ngành kinh tế nói chung

và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư thực hành và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế

Đồ án môn học đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành người kỹ sư Qua quá trình làm đồ án môn học công nghệ chế tạo máy giúp cho sinh viên hiểu rõ và nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ

án cũng như công tác sau này

Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí Trong thời gian làm đồ án môn học em được

giao nhiệm vụ: '' Thiết kế QTCN gia công trục con lăn k11.'' Đây là một đề tài mới

và khó đối với em Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và làm đồ án được sự chỉ bảo

tận tình của thầy giáo hướng dẫn: thầy giáo Trần Văn Quân Vơí sự học hỏi của bản

thân em đã đưa ra một phương án gia công trục con lăn k11, theo em phương án này sẽđảm bảo độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật.Đồ án môn học của em gồm có phần thuyếtminh và phần bản vẽ mà ở đó đã trình bày đầy đủ quy trình công nghệ gia công, chế

độ cắt và đồ gá dùng để gia công.Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tếcòn hạn chế, do đó trong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót Vậy em rất mong nhậnđược sự chỉ bảo của các thầy và các bạn để em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũngnhư các phương án khác hợp lý hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Trần Văn Quân cùng các thầy giáotrong bộ môn chế tạo máy -khoa cơ khí - Trường ĐHKTCN đã tận tình hướng dẫn emhoàn thành đồ án đóng thời hạn Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới cácthầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án môn học

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011

Sinh viên

ĐẶNG VĂN THẢO

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Mục lục ……… 2

PhầnI:Phân tích chi tiết gia công 3

1.1: Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết 3

1.1.1: Phân tích chức năng của chi tiết gia công 3

1.1.2: Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết 3

1.1.3: Vật liệu chế tạo chi tiết……… ………4

1.2: Phân tích yêu cầu kỹ thuật và định ra phương pháp gia công lần cuối cho các bề mặt 4

1.3: Phân tích yêu cầu kỹ thuật và đưa ra biện pháp công nghệ để đảm bảo cho các bề mặt 4

1.4: Phân tích công nghệ trong kết cấu 5

Phần II: Xác định dạng sản xuất 6

2.1: Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất 6

2.2: Xác định dạng sản xuất 6

Phần III: Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 9

3.1: Cơ sở việc chọn phôi 9

3.2: Phương pháp chế tạo phôi 9

Phần IV: Thiết kế quy trình công nghệ 14

4.1: Chọn chuẩn định vị 14

4.1.1: Yêu cầu chung 14

4.1.2: Những lời khuyên chung khi chọn chuẩn 14

4.1.3: Chọn chuẩn tinh 19

4.1.4: Chọn chuẩn thụ 20

4.2: Lập quy trình công nghệ 21

Phần V: Xác định lượng dư gia công 22

5.1: Tính lượng dư cho bề mặt

Phần VI: Tính và tra chế độ cắt 25

Phần I

PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

1 1 Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết :

1.1.1 Chức năng chi tiết gia công

Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục được dùng phổ biến trong ngành chếtạo máy, chúng có các bề mặt cơ bản là các mặt trụ tròn xoay, mặt ngoài dùng

để lắp ghép với ổ lăn và con lăn

1.1.2 Điều kiện làm việc

Khi bộ truyền làm việc ,trong quá trình làm việc chi tiết bị mòn hoặc hỏngđiều đó không tránh khỏi Vì vậy đòi hỏi chi tiết phải được gia công chính xác ,nhiệt luyện đạt độ cứng cần thiết để đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của chitiết khi làm việc

- Bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết là các bề mặt trụ, tròn, đó là mặttrụ Ø30 là bề mặt chính quan trọng nhất Lỗ Ø6 dẫn dầu đi bôi trơn trục

Nhưng với trục thì yêu cầu quan trọng nhất là đảm bảo độ cứng uốn và độ cứng xoắn tất cả các yêu cầu trên quyết định đến điều kiện làm việc của chi tiết

1.1.3 Vật liệu chế tạo chi tiết

Vật liệu chế tạo là thép C45 là loại vật liệu thuộc nhóm thép kết cấuđược sử dụng phổ biến trong nghành chế tạo máy

Thép C45 có thành phần hóa học và tính chất cơ lý là :

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của thép C45 ,% (theo khối lượng).

Không lớn hơn0.4÷0.5 0.17÷0.37 0.50÷0.80 0.045 0.045 0.30 0.30

Bảng 1.2 Tính chất cơ học của thép C45.

T,MPa b, MPa s,% ,% C,j/cm3 HB(không lớn hơn)

Không nhỏ hơn Sau cán nóng Sau ủ

36 



 tham gia vào trong quá trình làm việc yêu cầu giacông đạt cấp chính xác 7 ,độ bóng bề mặt cấp 7 (Ra=1.6) vậy chọn phươngpháp gia công lần cuối là mài

-Hai bề mặt 0 00

02 , 0

30 



 tham gia vào trong quá trình làm việc yêu cầu giacông đạt cấp chính xác 7,độ bóng bề mặt cấp 7 (Ra = 1.6) vậy chọn phươngpháp gia công lần cuối là mài

-Bề mặt  29 5 không tham gia vào quá trình lắp ráp ta tra được cấp chínhxác 12 , vậy chọn phương pháp gia công lần cuối là tiện tinh

- Dung sai độ ôvan, độ côn bề mặt 36và 30 không quá 0,01 mm

-Lỗ  6, 4 không yêu cầu cao trong quá trình làm việc , ta tra được cấpchính xác 12 , chọn phương pháp gia công lần cuối là khoan

-Bề mặt rãnh vuông 6x6 không yêu cầu cao trong quá trình làm việc ,tratheo cấp chính xác 12 ,phương pháp gia công lần cuối là phay

-Bề mặt rãnh có kích thước 6 và đáy R3 không yêu cầu cao trong quá trìnhlàm việc ,tra theo cấp chính xác 12 ,phương pháp gia công lần cuối là phay -Để thoát dao khi tiện chi tiết có rãnh thoát dao  28

-Các đầu trục và các cạnh sắc yêu cầu vát mép góc 45 độ

1.3 Phân tích yêu cầu kỹ thuật và đưa ra biện pháp công nghệ để đảm bảo các yêu cầu quan trọng

- Với chi tiết gia công là trục con lăn thì bề mặt quan trọng nhất là bề mặtlàm việc của trục Trong quá trình làm việc trục được lắp trên hai ổ đỡ do đócần đảm bảo độ đồng tâm giữa đường tâm trục với các cổ trục nhỏ hơn 0,1 mmchọn phương pháp gia công là tiện.

- Để đảm bảo độ đồng tâm cao nhất giữa các bề mặt ngõng trục và bề mặttrục dùng chuẩn là chuẩn thống nhất trên hai lỗ tâm

-Các bề mặt yêu cầu lắp ghép như hai bề mặt 30 để đảm bảo độ song song

ta thực hiện nguyên công mài đồng thời trên một lần gá

1.4 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu:

Vật liệu gia công chi tiết là thép C45 là loại thép kết cấu được sử dụng rấtrộng rãi, có tính công nghệ tốt Có thể sử dụng phương pháp tôi thể tích để đạthiệu quả cao

-Để dễ lắp ổ các đầu trục có vát mép một góc 450

-Để thoát đá mài sau khi mài chi tiết có rãnh thoát đá 28

-Trục có kết cấu giảm dần đường kính về một phía thuận lợi cho việc giacông đồng thời bằng nhiều dao

-Khi gia công cần có lỗ tâm để đảm bảo cứng vũng cho chi tiết khi giacông

Vì chi tiết là một loại rất phổ biến trong nghành cơ khí do đó kết cấu đãkhá hợp lí và không cần phải sửa đổi gì thêm

Phần II XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

2.1 Ý nghĩa của xác định dạng sản xuất.

Quy trình công nghệ mà ta thiết kế phải đảm bảo được độ chính xác vàchất lượng gia công, đồng thời phải đảm bảo tăng năng suất lao động và giảmgiá thành sản phẩm.Quy trình công nghệ này phải đảm bảo sản xuất đặt ra Đểđược những chỉ tiêu trên đây thì quy trình công nghệ phải được thiết kế hợp lývới dạng sản xuất Vì vậy việc xác định dạng sản xuất là công việc hết sức quantrọng

Trong điều kiện hiện nay việc xác định dạng sản xuất chủ yếu dựa vào sảnlượng và khối lượng của chi tiết gia công

Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là :

-Sản lượng

-Tính ổn định của sản phẩm

-Tính lặp lại của quy trình sản xuất

-Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất

Tùy theo mức độ ổn định của sản phẩm và sản lượng hàng năm mà người

ta chia ra làm ba dạng sản xuất sau:

-Sản xuất đơn chiếc là sản xuất có số lượng hàng năm ít nhất, sản lượngkhông ổn định do nhiều chủng loại, chu kỳ chế tạo không xác định được

-Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất có số lượng hàng năm không ít, sảnlượng được chế tạo theo hàng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổnđịnh

-Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất có sản lượng rất lớn, sản phẩm cótính ổn định trong thời gian dài (có thể từ 1-5 năm )

2.2 Xác định dạng sản xuất.

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta phải xác định sản lượng hàngnăm của chi tiết gia công

Theo đề sản lượng kế hoạch là: 18000 ct/năm

Sản lượng cơ khí được tính theo công thức

Trong đó:

Ni : Sản lượng cơ khí của chi tiết cần chế tạo(ct/năm)

N : Sản lượng kế hoạch hàng năm (ct/năm)  N = 18000 (ct/năm)

mi : Số chi tiết cùng tên trong sản phẩm  mi = 1

100

5 1 (

V - Thể tích chi tiết gia công (dm3)

 - Khối lượng riêng chi tiết gia công (kg/dm3)

4 3 2

30

* 14

5 29

* 14

30

* 14

36

* 14

Với chi tiết có khối lượng 0.974 kg.Sản lượng cơ khí là 19845 (ct/năm)

 Đây là dạng sản xuất loạt lớn

PHẦN III CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

3.1 Cơ sở chọn phôi:

-Chi tiết là trục con lăn làm việc trong điều kiện chịu uốn và chịu xoắn căn

- Vật liệu chi tiết gia công là thép C45

-Là loại thép kết cấu có tính dẻo cao,có tính đúc tốt

- Dạng sản xuất là loạt lớn

- Độ chính xác cần đạt của chi tiết cấp 7

-Kích thước trục thay đổi không lớn

-Độ chính xác của bản thân các bề mặt và độ chính xác về vị trí không quá0.1 mm

- Hình dáng, kết cấu của chi tiết là hình trụ tròn xoay

-Chi tiết gồm có các bề mặt trụ đồng tâm với đường kính lớn nhất

36,kích thước của lỗ là 6

- Điều kiện hiện có của phân xưởng tuỳ chọn:

Do vậy chi tiết gia công có thể chọn từ vật liệu gia công biến dạng dẻo

3.2 Phương pháp chế tạo phôi

3.2.1 Rèn tự do.

Rèn tự do là dùng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm kim loạibiến dạng tự do ở nhiệt độ rèn để tạo ra sản phẩm có hình dạng, kích thước theoyêu cầu

+)Nhược điểm:

-Độ chính xác về kích thước, hình dạng thấp, do đó để lại lượng dư giacông cắt gọt lớn, chi phí gia công tăng, hệ số sử dụng vật liệu thấp do đó hiệuquả kinh tế không cao

-Chất lượng giữa các phần của phôi cũng như giữa các phôi không đồngđều và phụ thuộc vào tay nghề của người 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 nghành chế tạo thiết bị …Khi chi tiết lớn chịu tảitrọng phức tạp thì hợp lý nhất là chế tạo phôi bằng rốn tự do

3.2.2 Phôi cán.

Quá trình cán là cho kim loại biến dạng giữa hai trục quay ngược chiềunhau (gọi là hai trục cán) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả là làmcho chiều cao của phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên Hình dạng củakhe hở giữa hai trục cán quyết định hình dạng của sản phẩm Quá trình phôichuyển động qua khe trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi

*Cán nóng:

Nhiệt độ gia công của phôi từ 800c đến 1000c

+)Ưu điểm:

- Nâng cao chất lượng của phôi

- Năng suất đạt được rất cao (do tính liên tục)

+)Ưu điểm:

-Kết cấu thép trở nên cứng hơn và khoẻ hơn

-Không làm thay đổi cấu tạo vật chất thép, nó chỉ làm biến dạng

-Sản phẩm chính xác hơn nhiều bởi vì nó đó trải qua quá trình làm nguội.-Bề mặt bóng và mịn

-Độ chính xác cao; chất lượng cao

-Cơ tính của sản phẩm cao, ép xong có thể không cần gia công cơ khí

- Năng suất cao (ví dụ ép ống có đường kính 84mm, dầy 3mm, một lần ép trong thời gian 2 - 2,5 phút được đoạn ống dài 13 mét

- Ép các thỏi đồng thau đường kính 150mm dài 500 - 600mm chỉ cần mộtphút có thể ép thành thỏi có  = 25 mm)

- Do trạng thái ứng suất là nén khối nên khả năng biến dạng dẻo tốt cho phép chế tạo được các sản phẩm có hình dạng phức tạp từ các kim loại và hợp kim có độ dẻo kém

+)Nhược điểm:

-Hao mòn rất nhanh (xi lanh, pit tông, khuôn ép) vì làm việc với lực và nhiệt độ cao; hao phí kim loại nhiều, đặc biệt là khi ép ống (các ống nhỏ hao phí12- 15%, ép ống lớn có thể hao phí đến 45%).

3.2.4 Phôi kéo.

-Kéo sợi là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ khuôn kéo làm cho tiết diện ngang của phôi giảm và chiều dài tăng Hình dạng và kích thước tiết diện ngangcủa chi tiết giống hình dạng và kích thước của lỗ khuôn kéo

+)Ưu điểm :

-Độ chính xác cao; chất lượng cao

-Chỉ kéo được phôi có đường kính nhỏ

So sánh ưu ,nhược điểm và phạm vi sử dụng của các phương pháp chế tạo phôi bằng gia công biến dạng dẻo ta thấy chế tạo phôi bằng phương pháp cán là hợp lý nhất Vậy chọn phương pháp chế tạo phôi là cán

-Bảo đảm chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt QTGC.

-Nâng cao năng suất, giá thành hạ

4.1.2 Lời khuyên.

-Chọn chuẩn phải tuân thủ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết

số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất Tuyệt đối trpháph hiện tượng thiếu

và siêu định vị và trong một số trường hợp là thừa định vị một cách không cầnthiết

-Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm chi tiết, đồ gá bị biến dạngcong vênh đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm nhẹ sức lao động cho công nhân.-Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng thuận lợi

và thích hợp với từng loại hình sản xuất nhất định

-Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính.

-Cố gắng chọn chuẩn sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt

-Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất

4.2.3 Các phương pháp chọn chuẩn tinh

*Nhược điểm:

-Có sai số chuẩn theo hướng trục, ảnh hưởng đến độ chính xác chiều dàicác bậc trục khi gia công chiều dài các bậc trục theo phương pháp điều chỉnhsẵn dao đặt kích thước nếu mũi tâm bên trái là mũi tâm cứng

+ Không phải là chuẩn tinh thống nhất, tính trùng chuẩn không cao, do đó

sẽ gây ra sai số chuẩn trong quá trình gia công Đồ gá phức tạp

+ Không gian gia công hẹp

- Phạm vi sử dụng : dùng để khoan lỗ và phay rãnh trên chi tiết gia công

-Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công.

vị trí tương quan so với bề mặt gia công là cao nhất làm chuẩn thô

-Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có tất cảcác bề mặt đều gia công thì nờn chọn bề mặt phụi của bề mặt nào yêu cầu lượng

dư nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô

-Nếu có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nờn chọn bề mặt bằng phẳng, trơn tru nhất làm chuẩn thô

-Ứng với một bậc tự do cần thiết thì chuẩn thô chỉ được chọn và sử dụng không quá một lần trong cả quá trình gia công Nếu vi phạm lời khuyên này thì gọi là phạm chuẩn thô.Nếu phạm chuẩn thô thì sẽ làm cho sai số về vị trớ tươngquan giữa các mặt gia công là rất lớn

4 3.3 Phương pháp chọn chuẩn thô.

Dựa vào kết cấu của chi tiết và chuẩn tinh đã chọn ở trên ta chọn chuẩn thônhư sau :

Chọn chuẩn thô là bề mặt trụ ngoài định vị trên 2 khối V

B Thiết kế quy trình công nghệ

* Xác định thứ tự nguyên công

- Nguyên công I : cắt phôi

- Nguyên công II : Khoả mặt đầu, khoan tâm

- Nguyên công III : Tiện thô bề mặt 30

-Nguyên công IV: Tịên thô bề mặt 36

-Nguyên công V: Tiện tinh bề mặt 30,29.5, vát mép 2x450,sấn rãnh B3.-Nguyên công VI: Tiện tinh bề mặt 36,vát mép 1x450

-Nguyên công VII: Khoan lỗ 6

-Nguyên công VIII: Khoan hai lỗ 4,khoan lỗ 6

-Nguyên công IX: Phay rãnh then B6 bậc trục 30

Nguyên công X: Phay rãnh then B6 bậc trục 36

-Nguyên công XI: Nhiệt luyện đạt độ cứng 425÷450 HB

-Nguyên công XII: Mài bề mặt 30

-Nguyên công XIII: Mài bề mặt 36

- Nguyên công XIV: Tổng kiểm tra

PHẦN V TRA LƯỢNG DƯ BỀ MẶT.

Khái niệm lượng dư gia công cơ : Lượng dư gia công cơ là lớp kim loạiđược hớt đi trong suốt quá trình gia công để biến từ phôi thành chi tiết hoànthiện

5.1 Ý nghĩa của lượng dư gia công cơ:

Việc xách định lượng dư gia công cơ hợp lý cú ý nghĩa lớn về kinh tế - kỹthuật

 Nếu lượng dư gia công cơ quá lớn sẽ dẫn đến :

- Tốn vật liệu

- Tăng khối lượng lao động

- Tốn năng lượng điện

- Tăng chi phí dụng cụ cắt

- Tăng chi phí về máy, chi phí vận chuyển…

 Ngược lại nếu lượng dư gia công cơ quá nhỏ sẽ dẫn đến :

- Lượng dư gia công không đủ để hớt đi sai lệch của phôi.đặc biệt làkhông sửa được sai số in dập

- Lượng dư quá nhỏ sẽ xảy ra hiện tượng trượt giữa dao và chi tiết giacông, dao mòn nhanh, bề mặt gia công bị cào xước.vv…

5.2 Tính lượng dư :

Việc xác định lượng dư gia công cơ trong chế tạo máy có thể xác định theohai phương pháp sau:

5.2.1 Phương pháp thống kê - kinh nghiệm:

Phương pháp thống kê- kinh nghiệm được sử dụng phổ biến trong sảnxuất Theo phương pháp này thì lượng dư gia công được xác định bằng tổng giátrị lượng dư teo kinh nghiệm nhược điểm của phương pháp này không tính đếnđiều kiện gia công cụ thể ,cho nên lượng dư gia công thường lớn hơn giá trị cần