Đồ án chuyên ngành cơ khí chế tạo máy thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục bậc

Vì vậy, chi tiết phải được gia côngchính xác để đảm bảo yêu 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,

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Giảng viên hướng dẫn : T.S Lưu Anh Tùng Sinh viên thực hiện : Trần Văn Sơn

Thái Nguyên - 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình hội nhập và phát triển của đất nước ta hiện nay thì tất cảcác lĩnh vực ngành nghề đều phát triển mạnh mẽ Mặt khác quá trình côngnghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đang diễn ra rất nhanh chóng Các máy mócthiết bị hiện đại đều đã và đang được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực Cùngvới sự phát triển đó thì ngành công nghệ chế tạo may đang từng bước đổi mới

để phù hợp với điều kiện thực tế Để có một nền kinh tế phát triển thì nền côngnghiệp không thể không phát triển được Chính vì vậy, nhà nước ta đã cónhững chính sách để tạo điều kiện cho ngành công nghiệp như có sự tham giađầu tư từ nước ngoài, sự mọc lên của các công ty liên doanh, các doanh nghiệpnước ngoài

Như vậy, để tránh tụt hậu về kiến thức thì yêu cầu người kỹ sư và các cán bộ

kỹ thuật viên phải nắm vững kiến thức, trau rồi kiến thức, học hỏi kinhnghiệm, và phải biết vận dụng những kiến thức đó sao cho hợp lý nhất Đối vối một sinh viên cơ khí như em thì cần phải cố gắng học tập tốt, nhất

là những môn chuyên ngành Đồ án công nghệ chế tạo máy là một điều kiện rấttốt để em có thể đọc thêm, hiểu thêm và tổng hợp các kiến thức và vận dụngchúng vào trong đồ án của mình

Đề tài em được giao là: “Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục bậc” Đề tài này rất mới mẻ đối với em, nên không tránh khỏi bỡ ngỡ,

cùng với lý thuyết và thực tiễn còn hạn hẹp nên không tránh khỏi sai sót, rấtmong sự chỉ bảo của các thầy, cô, cùng toàn thể các bạn để đề tài của em đượchoàn thiện hơn Em xin chân trành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của các thầy

trong bộ môn Chế tạo máy và đặc biệt là thầy Lưu Anh Tùng, là thầy đã trực

tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Em xin trân thành cảm ơn sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy, cô,cùng các bạn

Thái Nguyên – 2022 Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên:

Sơn

Trần Văn Sơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

1.1 Phân tích chi tiết gia công.

1.1.1 Phân tích đặc điểm, điều kiện làm việc, phân loại chi tiết gia công.

- Trục là chi tiết dùng để truyền mô men xoắn giữa các trục quay với nhau

thông qua các cặp bánh răng ăn khớp hoặc trục vít bánh vít Hay sử dụng để đỡcác chi tiết máy quay

- Trong quá trình làm việc trục chịu tác dụng của các lực ăn khớp, trọng lượngcủa bản thân nó và các chi tiết lắp trên nó Vì vậy dễ bị biến dạng khi làm việc

- Điều kiện làm việc: Chi tiết dạng trục thường được dùng để truyền mô menxoắn giữa hai trục song song, vuông góc hoặc tạo với nhau một góc Nhờtruyền động cơ khí giữa các cặp bánh răng, bánh vít, trục vít ăn khớp hay nhờtruyền động đai ma sát Trong quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do tácdụng của tải trọng và điều kiện làm việc Vì vậy, chi tiết phải được gia côngchính xác để đảm bảo yêu 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 yêu cầu

- Vật liệu thường sử dụng các vật liệu sau: thép cácbon như C35, C40, C45v.v.;thép hợp kim: 40Cr, 45Mn2, 50Mn hay 18CrMnTi.v.v Với các trục có kíchthước lớn ta có thể sử dụng các loại gang có độ bền cao,v.v

- Vật liệu ta dùng ở đây là thép C45

Bảng 1 Thành phần hóa học của thép C45

1.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật chọn ra phương pháp gia công tinh lần cuối

và biện pháp công nghệ gia công chi tiết

- Mặt trụ 50 dùng để lắp ổ lăn, có độ nhám bề mặt Ra=1,25μm, yêu cầu cấpchính xách IT6 Vậy ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối là mài tinh

- Mặt trụ 60 dùng để lắp bánh răng yêu cầu cấp chính xác IT6, độ nhám bềmặt Ra=1,25μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối là mài tinh

- Mặt trụ 40 dùng để lắp chi tiết yêu cầu cấp chính xác IT6, độ nhám bề mặt Ra=1,25μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối là mài tinh

- Mặt trụ 70, 42 không yêu cầu cấp chính xác, có độ nhám bề mặt  Ra=10μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối là tiện thô

- Bề mặt rãnh then 16x10 và 12x8 yêu cầu cấp chính xác N9, độ nhám bề mặt thành Ra=2,5μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối là phay tinh

- khi gia công phải đảm bảo:

+ Dung sai chiều dài mỗi bậc trục 0,05-0,2mm

+ Dung sai độ đảo của các cổ trục lắp ghép ≤ 0.01mm/100mm

+ Dung sai độ đồng tâm giữa các bề mặt 40, 50, 60 ≤ 0,02/100mm.   + Dung sai độ vuông góc của mặt đầu so với đường tâm ≤ 0.03mm

+ Độ cứng của các bề mặt lắp ghép 40 – 50 HRC, còn lại 280HB

+ Bán kính các góc lượn R=0,5mm.

- Các biện pháp công nghệ để đạt được các yêu cầu kỹ thuật quan trọng: vì chi tiết thuộc dạng trục nên yêu cầu độ đồng tâm giữa các cổ trục cao Để đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật này khi gia công cần phải sử dụng chuẩn tinh thống nhất Chuẩn tinh thống nhất ta dùng ở đây là 2 lỗ tâm ở 2 đầu của trục

1.1.3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.

- Đường kính cổ trục giảm dần về 2 đầu Giảm đường kính các bậc trục đến mức thấp nhất có thể nhưng vẫn không ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của chi tiết

- Các bề mặt trục có khả năng gia công được bằng các dao thông thường

- Trên trục có các rãnh then kín không thể thay bằng then hở

- Trục không đủ cứng vững khi gia công trên các máy chép hình thủy lực nên chỉ có thể gia công bằng 2 lỗ tâm trên máy tiện

- Qua đây ta thấy việc gá đặt và gia công chi tiết tương đối thuận lợi, đảm bảo

độ chính xác kích thước và hình dáng hình học giúp tăng năng suất và đem lại hiệu quả kinh tế cao

- Sau khi thực hiện xong các nguyên công gia công cắt gọt ta tiến hành nhiệt luyện để chi tiết đạt được độ cứng, độ bền cơ học cần thiết đảm bảo yêu cầu làm việc Cuối cùng ta thực hiện nguyên công mài đạt kích thước theo yêu cầu

1.2 Dạng sản xuất.

1.2.1 Xác định dạng sản xuất.

- Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi

tiết gia công Sản lượng cơ khí được xác định theo công thức:

- Trong đó:

+ Nck: Sản lượng cơ khí chi tiết cần chế tạo trong 1 năm

+ Nkh: Sản lượng kế hoạch cần chế tạo

+ : Hệ số % dự trữ đề phòng cho hư hỏng ( = 4%). 

+ β: Hệ số % dự trữ đề phòng cho mất mát, bảo quản (β = 6%)

ọng lượng của chi tiết: Q = Vɣ

+ : Trọng lượng riêng của vật liệu (Thép C45 = 7.85kg)ɣ ɣ

+ V: Thể tích của chi tiết (dm3) V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6

1.2.2 Đặc điểm của dạng sản xuất.

- Với dạng sản xuất hàng khối có đặc điểm là sản lượng lớn, các sản phẩm lặplại nên ta sử dụng chủ yếu ở đây là máy CNC

- Đặc điểm:

+ Sử dụng chủ yếu là máy CNC, máy chuyên dùng cho năng suất cao + Đồ gá và các trang bị công nghệ: sử dụng các loại đồ gá chuyên gia côngtrục, dùng cơ cấu kẹp bằng thủy lực

+ Bố trí máy: Bố trí theo nhóm gia công theo các nguyên công

+ Phương pháp gá đặt: Sử dụng chủ yếu là phương pháp tự động đạt kíchthước

+ Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia công: Sử dụng phương pháp tọa độ,chỉnh sẵn dao

+ Định mức kỹ thuật: Rất tỉ mỉ và chính xác, thường sử dụng các phương phápphân tích, tính toán, bấm giờ, chép thực ngày làm việc

+ Bậc thợ: Đòi hỏi thợ kỹ thuật lập trình và điều chỉnh máy lúc ban đầu thậtchính xác, thợ đứng máy không cần tay nghề cao

+ Văn kiện công nghệ: Được lập rất tỉ mỉ, thường sử dụng đến phiếu nguyêncông

+ Ưu điểm: Cho năng suất cao và độ đồng đều, chính xác của các chi tiết lớn.+ Nhược điểm: Chi phí đầu tư máy móc ban đầu lớn

1.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.

1.3.1 Phân tích các cơ sở chọn phôi và chọn phôi.

* Cơ sở chọn phôi:

- Chọn phôi hợp lý sẽ đảm bảo tối ưu hóa quá trình gia công, giảm tiêu haonguyên vật liệu, giảm thời gian gia công, rút ngắn quy trình công nghệ, đảmbảo tính năng kỹ thuật của máy từ đó dẫn đến giảm giá thành sản phẩm

- Chọn phôi căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây:

+ Kích thước, hình dáng chi tiết gia công

+ Vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.

+ Khả năng cụ thể của nhà máy

+ Dạng sản xuất

+ Hệ số sử dụng vật liệu

+ Chất lượng của phôi, hỏng hóc trong quá trình tạo phôi và khả năng loại bỏchúng

=> Từ các yếu tố trên ta chọn phôi là phôi gia công áp lực

1.3.2 Xây dựng bản vẽ chi tiết lồng phôi.

1.3.3 Phương pháp chế tạo phôi.

Ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp gia công áp lực, có nhiềuphương pháp gia công áp lực khác nhau:

 ‚p kim loại là được thực hiện bằng áp lực để ép kim loại trong khuôn kínqua lỗ khuôn ép, để tạo ra sản phẩm có hình dáng và kích thước chi tiết cầnchế tạo.

Ưu điểm của phương pháp:

+ có khả năng tạo thành những sản phẩm có độ chính xác cao và năng suấtcao

 Dập thể tích: là phương pháp sử dụng lòng khuôn để làm biến dạng kimloại theo hình dạng và kích thước nhất định

-Ưu điểm của phương pháp:

+ Chế tạo phôi có hình dạng và kích thước phức tạp hơn rèn tự do.+ Năng suất cao, dễ dàng cơ khi hóa và tự động hóa

+ Độ chính xác của phôi cao, cơ tính của phôi tốt nhất trong các phươngpháp gia công áp lực

+ Độ đồng đều của sản phẩm cao, ít phụ thuộc vào tay nghề của công nhân

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QTCN 2.1 Vấn đề chuẩn định vị khi gia công.

2.1.1 yêu câu và lời khuyên khi chọn chuẩn.

1 Yêu cầu:

- Bảo đảm chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công.

- Năng suất cao, giá thành giảm

2 Những lời khuyên khi chọn chuẩn:

 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 tránh hiện tượngthiếu và siêu định vị, trong một số trường hợp là thừa định vị một cáchkhông cần thiết

 Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm chi tiết gia công, đồ gá bịbiến dạng cong vênh; đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm nhẹ sức lao độngcho công nhân

 Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng thuận lợi vàphù hợp với từng loại hình sản xuất nhất định

2.1.2 Chọn chuẩn tinh.

1 Yêu cầu:

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công.

- Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt mặt sẽ gia công

2 Các lời khuyên:

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính vì khi lắp ráp ta cần gia

công nó và đảm bảo vị trí tương quan chính xác cho chi tiết khi làmviệc

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

sẽ làm giảm sai số không trùng chuẩn

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất, sẽ giảm được sốlượng đồ gá.

3 Phương án chọn chuẩn tinh:

- Từ bản vẽ chi tiết và lời khuyên khi chọn chuẩn tinh ta có các phương

án chọn chuẩn như sau:

 Phương án 1: Chuẩn tinh là 2 lỗ tâm.

- Phương án này khống chế 5 bậc tự do: Tịnh tiến theo Ox, Oy, Oz và xoay theo Oy, Oz

- Đảm bảo độ đồng tâm giữa các mặt trụ cao, gá đặt nhanh

- Phải gia công thêm chuẩn tinh phụ là 2 lỗ tâm

 Phương án 2: Chuẩn tinh là mặt trụ ngoài và vai trục

- Phương án này khống chế 5 bậc tự do: Tịnh tiến theo Ox, Oy, Oz và xoaytheo Oy, Oz

- Độ cứng vững cao nên ta dùng cho nguyên công phay rãnh then

 Phương án 3: Chuẩn tinh là mặt trụ ngoài và vai trục, kết hợp với lỗ tâm.

- Phương án này khống chế 5 bậc tự do: Tịnh tiến theo Ox, Oy, Oz và xoaytheo Oy, Oz

- Độ chính xác khi gia công phụ thuộc vào chất lượng của đồ gá

4 Kết luận:

- Sử dụng phương án 1 cho các nguyên công: Tiện, mài

- Sử dụng phương án 2 cho nguyên công phay rãnh then

2.1.3 Chọn chuẩn thô.

1 Yêu cầu khi chọn chuẩn thô:

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với các

bề mặt không gia công

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

2 Lời khuyên khi chọn chuẩn thô:

- Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công cómột bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô

- Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công cóhai hay nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt nào có yêu cầu

về độ chính xác tương quan so với bề mặt gia công là cao nhất

- Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có tất

cả các bề mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt phôi của bề mặt nào yêucầu lượng dư nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô

- Nếu trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thôthì nên chọn bề mặt nào bằng phẳng, trơn tru nhất làm chuẩn thô

- Ứng với một bậc tự do cần khống chế thì chuẩn thô chỉ được chọn và

sử dụng không quá một lần trong cả QTGC Nếu vi phạm lời khuyên

này thì gọi là phạm chuẩn thô Phạm chuẩn thô gây ra sai số lớn về vị trítương quan giữa các bề mặt gia công với nhau.

3 Phương án chọn chuẩn thô:

- Chuẩn thô là mặt trụ ngoài và vai trục.

LC-700HS

Dao phaykhỏa mặtSECO

Mũi khoan

Chuyêndùng

Bước 1: Khỏamặt đầu 2 đầutrục

Bước 2: Khoantâm

Thướckẹp

110308N-SUCNMG

120404 XP

Chuyêndùng

Bước 1: Tiệnthô biên dạngngoài các bềmặt trụ: Ø40,

Thướckẹp

TN6010 Ø42, Ø50, Ø70.

Bước 2: Tiệntinh biên dạngngoài các bềmặt trụ: Ø40,Ø50, Vát mép2x45º

110308N-SUCNMG

120404 XPTN6010

Chuyêndùng

Bước 1: Tiệnthô biên dạngngoài các bềmặt trụ: Ø50,Ø60

Bước 2: Tiệntinh biên dạngngoài các bềmặt trụ: Ø50,Ø60, Vát mép2x45º

Thướckẹp

530C

Dao phayngón hợpkim

Vạnnăng

Bước 1: Phayrãnh then 12x8.Bước 2: Phay

16x10

Thướckẹp

độ cứng 50HRC

V1

Chuyêndùng

Bước 1: Màitinh bề mặt trụ:

Panme

400x50x230 Ø40.

Bước 2: Màitinh bề mặt trụ:Ø50

Bước 1: Màitinh bề mặt trụ:Ø50

Bước 1: Màitinh bề mặt trụ:Ø60

Panme

2.2.2 Vẽ sơ đồ các nguyên công ở dạng lý thuyết.

- Quy trình công nghệ gia công chi tiết Trục (sản lượng 10.000 chi tiết/năm)

2.3 Tra lượng dư gia công.

2.3.1 Khái niệm về lượng dư gia công.

- Chi tiết gia công muốn đạt được hình dáng, kích thước và chất lượng phù hợpvới yêu cầu kỹ thuật ghi trên bản vẽ ta phải thực hiện gia công qua nhiềunguyên công hay nhiều bước Tại mỗi nguyên công hay bước ta phải hớt đi mộtlượng kim loại nhất định Lớp kim loại được hớt đi được gọi là lượng dư giacông

- Phôi được định hợp lý phần lớn phụ thuộc vào việc xác định lượng dư gia công Xác định lượng dư gia công hợp lý sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh

tế của quá trình công nghệ vì:

+ Lượng dư quá lớn sẽ lãng phí vật liệu, tiêu hao sức lao động vì phải gia công nhiều, tốn năng lượng điện, hao mòn dụng cụ cắt dẫn đến giá thành tăng.+ Ngược lại lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ hớt đi những sai lệch của phôi, có thể xảy ra hiện tượng trượt giữa dao với chi tiết gia công làm cho nhám bề mặt tăng, dụng cụ mòn nhanh hơn dẫn đến số lượng phế phẩm tăng làm tăng giá thành sản phẩm

- Để xác định lượng dư gia công Trong ngành chế tạo máy thường xác định lượng dư gia công theo hai phương pháp sau:

 Phương pháp thống kê kinh nghiệm:

- Phương pháp này sử dụng rất nhiều trong thực tế vì nó đơn giản, dễ thực hiện.Theo phương pháp này lượng dư gia công được xác định bằng tổng giá trị lượng dư các bước theo kinh nghiệm Giá trị lượng dư kinh nghiệm được tổng hợp thành bảng trong các sổ tay công nghệ chế tạo máy

- Nhược điểm cơ bản của phương pháp này không xét đến điều kiện gia công

cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn yêu cầu

 Phương pháp tính toán, phân tích:

- Theo phương pháp này lượng dư được tính toán trên cơ sở phân tích sai số giacông xảy ra ở từng trường hợp cụ thể khi chọn chuẩn và ở từ bề mặt gia công trên chi tiết tổng hợp lại

- Ưu điểm: Xác định lượng dư gia công cho từng bề mặt tương đối chính xác

- Để đơn giản cho quá trình tính toán ta chọn phương pháp tra lượng dư cho các bề mặt gia công là phương pháp thống kê kinh nghiệm: