Thiết Kế Máy Cắt Nhám Bạc Quy Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Sát Si Quả Lô Nhám Và Gối Chỉnh Quả Lô Nhám Của Máy.docx

ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc 1 §å ¸n tèt nghiÖp  C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ®Ò TµI THIÕT KÕ m¸y c¾t nh¸m b¹c quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng chi tiÕt s¸t si qu¶ l« nh¸m vµ gèi chØnh qu¶ l« nh¸m cña m¸y Môc lôc[.]

đề TàI

THIếT Kế máy cắt-nhám bạc quy trình công nghệ gia công chi tiết sát si quả lô nhám

và gối chỉnh quả lô nhám của máy

Mục lục

Chơng 1: Thiết kế máy cắt – nhám bạc nhám bạc

Chơng 2: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi

2.7 Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 58

2.7.5 Nguyên công VI : Phay mặt lắp ghép phía dói 64

2.7.6 Nguyên công VII : Phay 4 lắp ghép 65 2.7.7 Nguyên công VIII: Phay mặt đầu trong của

2.7.8 Nguyên công IX: Phay mặt đầu trong của

2.7.10 Nguyên công XI : Khoét doa42 70 2.7.11 Nguyên công XII : Phay mặy rãnh 73 2.7.12 Nguyên công XIII : Phay mặt phía trong

2.7.13 Nguyên công XIV : Khoan bốn lỗ 5 76 2.7.14 Nguyên công XV : khoan bốn lỗ 7 772.8 Tính thời gian gia công cơ bản

2.9 Tính và thiết kế đồ gá nguyên công VIII 87

2.9.3 Xác định phơng chiều, điểm đặt

2.9.4 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá 92

Chơng 3: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi

3.1 Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết 933.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 94

3.5.2 Lập thứ tự các nguyên công chi tiết

3.5.3 Chọn máy, chọn dao và sơ đồ định vị

3.7 tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 1093.8 Tính thời gian gia công cơ bản cho tất

cả các nguyên công 1213.9 Tính và thiết kế đồ gá nguyên công XVIII 127

Lời nói đầuCông nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai tròquyết định trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất n ớc.Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khícho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngànhcông nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhànớc ta

Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải đợc tiến hành đồngthời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu t các trang bị hiện đại.Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các tr ờng đạihọc

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nóiriêng đòi hỏi kĩ s cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải cókiến thức cơ bản tơng đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiếnthức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất.Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơngtrình đào tạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy vàcác thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh công nghiệp, nôngnghiệp, giao thông vận tải, điện lực vv

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo

Nguyễn Hiệp Cờng đến nay Em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp công

nghệ chế tạo máy Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ cónhững sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong đ ợc

sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và

sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế saunày đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Chơng 1

1.1 Thiết kế động học

1.1.1 Nhiệm vụ của máy:

Máy cắt - nhám bạc có nhiệm vụ tạo nhám, in lôgô lên giấy bạctrong bao thuốc lá và cắt đúng kích thớc theo yêu cầu của sản phẩm.Sản phẩm giấy bạc sau khi hoàn thành phải đảm bảo các yêu cầu:

1.1.2 Sơ đồ bố trí không gian của máy

Xuất phát từ yêu cầu của sản phẩm là đợc tạo nhám và giấy bạc đợcchia ra hai phần trong đó có một phần in lôgô của hãng sản xuất Chonên ta có thể tạo nhám cho giấy bạc trên một máy sau đó rồi mới inlôgô và cắt trên máy khác Làm nh thế sẽ rất phức tạp và việc căn chỉnhgiấy bạc thực hiện hai lần, trong quá trình đem đi cắt có thể làm hỏngnhám Làm theo phơng án này không năng suất, tốn nhân công, tốn thờigian căn chỉnh máy Trong khi đó máy tạo nhám và cắt cho giấy bạc chỉlàm việc với điều kiện tải trọng nhỏ độ rung động nhỏ Không gian làmviệc của máy không đòi hỏi lớn, do đó ta có thể kết hợp việc tạo nhám,

in lôgô và cắt giấy bạc trong một máy

Máy sẽ gồm hai cụm: cụm tạo nhám đồng thời trên quả lô tạo nhám

có in lôgô của sản phẩm, và cụm cắt giấy trong đó có quả lô dao cắtgồm hai lỡi dao có nhiệm vụ cắt đứt từng sản phẩm và chia giấy bạc ralàm hai phần trong đó có phần in lôgô của hãng sản xuất Hai cụm này

sẽ đợc nối với nhau bẵng xích động cứng đảm bảo cho việc căn chỉnhlôgô theo đúng vị trí cần thiết

Do máy chỉ có nhiệm vụ tạo nhám và cắt giấy bạc, trong đó việc tạonhám cho giấy bạc đòi hỏi có độ nhám đều và cắt đúng vị trí do đó khimuốn thay đổi tốc độ của máy phải thay đổi từ từ tránh rung động ảnhhởng đến việc tạo nhám, vì vậy việc thay đổi tốc độ của máy ta dùng

biến tần điện để thay đổi trực tiếp tốc độ ở động cơ còn bộ truyền trongmáy chỉ cần một cấp tốc độ và đợc truyền động từ động cơ thông quahộp giảm tốc một cấp và truyền ra trục chính, trục quả lô nhám, trụcquả lô cắt với cùng một tốc độ quay thông qua bộ truyền bao gồm bộcác bộ truyền đai răng và các bộ truyền bánh răng, các bộ truyền nàychỉ có tác dụng là dẫn chuyển động đến các trục chứ không làm nhiệm

vụ thay đổi tỉ số truyền

Ta có sơ đồ bố trí không gian sơ bộ nh sau:

1.1.3 Lới đồ thị vòng quay

Từ đồ thị vòng quay sẽ cho ta các tỷ số truyền của các bộ truyền và

từ đó ta có thể đi tính toán đợc số răng của các bánh răng trong máy cắt– nhám bạc nhám bạc Thế nhng để có thể vẽ đợc đồ thị vòng quay trớc tiên taphải xác định đợc số vòng quay của trục động cơ lắp trên máy Đối vớimáy tơng tự trong dây truyền sản xuất thuốc lá sử dụng động cơ chophần cắt - nhám bạc có công suất là N = 0,25 ( Kw ) và số vòng quay là:

n =1400 ( vg/ph ) do đó ta cũng chọn động cơ có công suất và số vòngquay nh vậy để đi tính toán những bớc tiếp theo

Để truyền động từ trục động cơ lên trục đầu tiên của trục chínhcủa máy thì thông qua hộp giảm tốc trục vít – nhám bạc bánh vít ta sử dụng bộ

Bánh răng trục chính

Bánh răng trung gian

Bộ truyền đai

Hộp giảm tốc

Bộ truyền đai

Bánh răng quả lô dao cắt

Bánh răng quả lô nhám

Bánh răng trung gian

Động cơ

truyền đai Nếu nh sử dụng bộ truyền đai dẹt hoặc đai thang thì ta sẽgặp phải khó khăn trong việc căng đai, nối đai và có sự tr ợt giữa đai vàbánh đai nên ở đây ta dùng bộ truyền đai răng Điều ta mong muốn ở

đây là bộ truyền có tỷ số truyền không đổi

Do yêu cầu của trục làm việc có tốc độ n = 147 vòng/phút

Để đơn giản trong việc tính toán các nhóm truyền sau này và việcthiết kế kết cấu nhỏ gọn cho các bộ truyền ta sẽ chọn no = 147 (vg/ph)

và tỷ số truyền chính xác của hộp giảm tốc sẽ là:

Ta cã sè vßng quay cña trôc chÝnh:

Trôc III

Trôc IITrôc I

i4

i5

1.1.4 Xác định công suất, mômen xoắn, số vòng quay trên các trục

Tra Bảng 2.3 (Trang 19 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơkhí), ta đợc các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết nh sau:

ĐC

Puly

Puly Puly

Puly Z40 Z40

Z22 Z37 Z22

* Ta có công suất trên các trục lần lợt đợc xác định nh sau :

Tỷ số truyền trên các truc đều bằng 1 nên ta có:

b1 = 850 MPa ; ch 1 = 580 Mpa

Chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB 1 = 250.

Bánh lớn: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện saukhi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng, giới hạn bền và giớihạn bền chảy) lần lợt nh sau:

b2 = 750 MPa ; ch2 = 450 Mpa

Chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB 2 = 190

2 Xác định ứng suất tiếp xúc [H ] và ứng suất uấn [f ] cho phép.

a ứng suất tiếp xúc cho phép đợc xác đinh bởi công thức nh sau:

Do giới hạn bền mỏi tiêp xúc ứng với chu kỳ chịu tải NHE đợc xác

định nh sau: σ H lim=σ H lim o K HL

Trong đó: - σ ° H lim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.

- KHL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kỳ làm việc

Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)

ta công thức xác định SH và σ ° H lim nh sau: σ ° H lim = 2.HB + 70 ; SH = 1,1

Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh rănglớn nh sau:

 H lim1 = 2.HB1 + 70 = 2.220 + 70 = 510 (Mpa).

 H lim2 = 2.HB2 + 70 = 2.190+ 70 = 450 (Mpa).

Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng đợc xác định nh sau:

- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét

- mH là bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc ở đây mH = 3.Vậy với bánh răng lớn ta có: N HE2=60 c.∑(T i/Tmax)3 t i n i

Tiến hành thay thế các giá trị bằng số ta có

[σ H]2 =σ H lim2 o K HL

450 1 1,1 =409 (MPa)Nhng ứng suất cho phép dùng để tính toán cho hệ chuyển động răngnghiêng là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

{ [ σ H ] =1,18.min ( [ σ H ] 1 , [ σ H ] 2 ) =1,18.409=482,6 ( MPa ) ¿¿¿¿

[H]=436(MPa)

[σ F]=σ F lim Y R Y S K xF/S F.

Trong đó:

- [Flim] là giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kỳ chịu tải NEF.

- SF là hệ số an toàn lấy bằng 1,7 do bề mặt đợc tôi cải thiện

- YS=1,08– nhám bạc0,16.lgm là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc răng

- YR 1 là hệ số xét đén ảnh hởng độ nhám mặt lợn chân rằng

- KxF là hệ số xét đén ảnh hởng của kích thớc bánh răng

Chọn sơ bộ YR.YS.KxF = 1  [σ F]=σ F lim/S F

Do giới hạn bền mỏi tiêp xúc ứng với chu kỳ chịu tải NHE đợc xác

định nh sau: σ F lim=σ o F lim K FL

Trong đó:

- σ ° F lim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.

- KFL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kỳ làm việc

Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)

ta có công thức xác định SF và σ ° H lim nh sau: σ ° F lim = 1,8HB và SF =1,75.

Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh rănglớn nh sau:

- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét

- mF là bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn ở đây mF = 6

Vậy với bánh lớn (Lắp trên trục trung gian) ta có:

N FE 2=60 c ∑(T i/Tmax)6 t i n i

Tiến hành thay số vào các giá trị trong công thức ta có:

Trong đó: - T1 là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục II)

- a = b/a1 = 0,4 là hệ số chiều rộng bánh răng

- KH là hệ số tập trung tải trọng

- KHv là hệ số tải trọng động

- KH là hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng

- u1 là tỉ số truyền của cặp bánh răng ta đang xét

Bánh nhỏ Z1 = 22

Bánh lớn Z2 = 37

 = arccos[(m.Zt)/(2.a)] = arccos[(2.59/(2.61,4)] = 1605’

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện H  [H] = 436 (MPa)

- ZM = 274 Mpa1/3Vì bánh răng là thép tra Bảng 6.5(Trang 96-Tập 1)

- ZH = √sin 2α 2 cos β tw=√2 cos16 , 070

 [H] = 436.1.0,95.1 = 414 MPa

Nhận thấy rằng H = 400 (MPa) < [H] = 414 (MPa) do đó bánhrăng nghiêng ta tính toán đã đáp ứng đợc điều kiện bền do tiếp xúc

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc không bị gãy răngthì ứng suất uốn tác dụng lên bánh răng F phải nhỏ hơn giá trị ứng suấtuốn cho phép [F] hay: F  [F]

Tra Bảng 6.13 (Trang 106-Tập 1:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơkhí) ta có cấp chính xác động học 9 Tra Bảng 6.14 (Trang 107-Tập 1:TTTKHDĐCK) ta đợc KF =1,37

 F2 = F1 YF2 / YF1 = 108,52.3,7/3,9 = 102,9 (MPa)

Do ứng suất uốn thực tế bánh răng có thể chịu đợc xác định nh :[F1]= [F1].YS YxF.YR và [F2]= [F2].YS YxF YR

Với m =2 mm YS = 1,08 – nhám bạc 0,0695.Ln(2)1 Còn YR =1 và KxF =1:

 [F1] = [F1].1.1.1 = 257,14 MPa

 [F2] = [F2].1.1.1 = 226,29 MPa

Nhận thấy rằng cả hai bánh răng đều đáp ứng đợc điều kiện bền uốn

vì : { σ F1 =108,52 ( MPa ) < [ σ F1 ] =257,14 ( MPa ) ¿¿¿¿

Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán đợc ở trên hoàn toàn

đảm bảo đợc rằng bộ truyền cấp nhanh làm an toàn

da2 = d2 + 2.m = 76,96 + 2.2 = 80,96 mm

- Đờng kính đáy răng: df1 = d1 – nhám bạc 2,5 m=45,76 - 2,5.2 = 40,76 mm

df2 = d2 - 2,5.m = 76,96 - 2,5.2 = 71,96 mmTính toán bộ truyền bánh răng ở cụm nhám bạc: Ta tính bộ truyềnbánh răng thẳng từ trục trung gian đén trục quả lô nhám với các thông

số đã đợc tính toán trong phần động học nh sau:

Vật liệu làm bánh răng đáp ứng các đòi hỏi sau:

- Vật liệu làm bánh răng phải thoả mãn các yêu cầu về độ bền bềmặt để tránh hiện tợng gẫy răng, mài mòn, …9 và độ bền uốn trong quátrình làm việc Cho nên vật liệu làm bánh răng th ờng là thép có chế độnhiệt luyện hợp lý hoặc đợc làm bằng gang hay các vật liệu không kimloại khác

- Theo yêu cầu ở phần động học thì bộ truyền bánh răng thẳng phảitruyền đợc công suất tối đa chính là công suất truyền lớn nhất của trụcchính là 0,23 (kW)) và có tỷ số truyền bằng 1 ứng với chế độ chế dộ làmviệc không thay đổi cho nên vật liệu làm bánh răng thuộc nhóm 0 có độcứng đạt HB  350

- Để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế ta phải chọn vật liệu và ph ơng phápgia công hợp lý để cho cặp bánh răng có thời gian sử dụng không đ ợcchênh lệch nhau không quá nhiều

Căn cứ vào các tiêu chuẩn đó và Bảng 6.1 (Trang 92-Tập 1:Tínhtoán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta xác định sơ bộ vật liệu làm cặpbánh răng nh sau:

Bánh chủ động trên trục trung gian chọn vật liệu thép C45 và chế độ

nhiệt luyện là tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số

kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lợt nh sau:

HB = 241  285; b1 = 850 MPa ; ch 1 = 580 Mpa

Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB1 = 250.

Bánh bị động trên trục quả lô nhám: chọn vật liệu thép C45 cũngtiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số về vật liệu (độcứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lợt nh sau:

HB = 192  240; b2 = 750 MPa ; ch2 = 450 Mpa

Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB2 = 200.

2 Xác định ứng suất tiếp xúc [H ] và ứng suất uốn [f ] cho phép.

a ứng suất tiếp xúc cho phép đợc xác đinh bởi công thức nh sau:

Do giới hạn bền mỏi tiếp xúc ứng với chu kỳ chịu tải NHE đợc xác

định nh sau: σ H lim=σ H lim o K HL

Trong đó: - σ ° H lim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.

- KHL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kỳ làm việc Theo Bảng 6.2 (Trang 94 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ thông dẫn

- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét Vậy với bánh trung gian ta có: N HE2=60 ci.∑(T i/Tmax)3 t i n i.

Thay số vào các giá trị tơng ứng của công thức ta có:

Ta lại có : N HE1 = N HE2 U 1 ¿ } ¿¿ → K HL =1 ¿

Thay số vào ta sẽ xác định đợc ứng suất cho phép của bánh răng nhsau:

[σ H]1=σ H lim 1 o K HL

570 1 1,1 =518 (MPa)

[σ H]2=σ H lim2 o K HL

470 1 1,1 =427 , 3 (MPa)

Do đây là cặp bánh trụ răng thẳng ăn khớp cho nên ứng suất tiếp xúccho phép xác định nh sau:

- [Flim] là giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kỳ chịu tải NEF.

- SF là hệ số an toàn lấy bằng 1,7 do bề mặt đợc tôi cải thiện

Do giới hạn bền mỏi tiếp xúc ứng với chu kỳ chịu tải NHE đợc xác

định nh sau: σ F lim=σ o F lim K FL

Trong đó: - σ ° F lim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.

- KFL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kỳ làm việc

Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết hệ dẫn động cơ khí)

ta có công thức xác định σ ° F lim và SF nh sau: σ ° F lim = 1,8.HB và SF

Mà số chu kỳ cơ sở NFO =6.106 đợc xác định cho mọi loại thép

Còn số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng NFE đợc xác định:

N FE=60 ci.∑(T i/Tmax)m F t i n i

Trong đó:- c là số lần ăn khớp trong một vòng quay Nên ta có c = 1

- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét

- ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét

- mF là bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn ở đây mF = 6

Vậy với bánh răng trung gian ta có: N FE=60 ci.∑(T i/Tmax)6.t i n i.

Tiến hành thay các giá trị bằng số vào công thức ta có:

 Môđun của bánh răng trụ răng thẳng (m) đợc xác đinh nh sau:Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn m = 1,75 mm

*Ta có theo phần dộng học: Z1 = 40 răng Z2 = 40 răng

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện H  [H] = 427,3 MPa

động học là 9

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc bị gãy răng thì ứngsuất uốn tác dụng lên bánh răng F phải nhỏ thua giá trị ứng suất uốncho phép [F] hay: F  [F]

Do

σ F 1=2.T1 K F .Y F 1

b ω .d ω 1 .m  F2 = F1 YF2 / YF1

Trong đó :- T1 : Mômen xoắn tác dụng trên trục chủ động

- KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn KF = KF.KF KFv

Do { Z 1 =40⇒Y F1 =3,7 ¿¿¿¿

Theo Bảng6.18(Trang 109-Tập1:TTHDĐCK)

Bảng 6.15 (Trang 107-Tập 1:TTTK hệ dẫn động cơ khí) F = 0,011Bảng 6.16 (Trang 107-Tập 1:TTTK hệ dẫn động cơ khí) go = 73Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1: TTTK hệ dẫn động cơ khí) KF = 1,11

 F2 = F1 YF2 / YF1 = 64,15.1 = 64,15 (MPa)

Do ứng suất uốn thực tế bánh răng có thể chịu đ ợc khi làm việc xác

định: [F1]= [F1].YS YxF.YR và [F2]= [F2].YS YxF YR

1.2.3 Tính toán thiết kế trục

Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sựtập trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng Cho nênthép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục.Việc lựa chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làmviệc trục đó có chịu tải trọng lớn hay không

Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tảitrọng trung bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép C45 th ờng hoá cócơ tính nh sau:

b= 600 Mpa; ch= 340 Mpa; Với độ cứng là 200 HB

ứng suất xoắn cho phép [] = 10  30 Mpa tuỳ thuộc vào vị trí đặtlực ta đang xét

1 Xác định sơ bộ đờng kính trục

Trục sử dụng trong các máy thờng đợc chế tạo có hình dạng trụ trònnhiều bậc (gồm nhiều đoạn có đờng kính khác nhau) có nh vậy mới phùhợp với sự phân bố áp suất trong trục, tạo điều kiện cho việc lắp ráp vàsửa chữa đợc thuận lợi hơn Tại các tiến diện thay đổi đờng kính có mốiquan hệ với nhau qua biểu thức sau:

di  1 = di  d (mm)

Trong đó: Dấu (+) ứng với trờng hợp từ tiết nhỏ lên tiết diện lớn hơn

- Dấu (-) ứng với trờng hợp từ tiết lớn xuống tiết diện nhỏ hơn

- d = 510 mm Đối với vai trục thì d =10 còn không thì d =5

Do mômen T có ảnh hởng rất lớn đến khả năng làm việc của trục Vìtrục cũng là bộ trực tiếp tham gia vào qúa trình truyền mômen giữa các

trục Cho nên giữa đờng kính trục với mômen T trục đó phải truyền có

mối liên hệ bởi công thức

d≥3√0,2.T[τ] (mm).

Trong đó: - T là mômen xoắn tác dụng lên trục

- []= 10 20 (MPa) là ứng suất xoắn cho phép

Vì trong quá trình tính toán trục không xét đến ảnh hởng của ứngsuất uốn cho nên để bù lại ảnh hởng của ứng suất uốn tới tuổi bền củatrục ta phải hạ thấp [] xuống

* Đờng kính ngõng trục vào của trục chính:

d n 2≥3√0,2.T[τ]=

3

Vậy ta chọn sơ bộ đờng kính ngõng trục vào là dn = 18 mm

* Đờng kính trục trung gian của cụm cắt bạc:

Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng trung gian đ ợc xác

Vậy ta chọn đờng kính trục lắp bánh răng quả lô dao cắt làd = 16 mm

* Đờng kính trục trung gian của cụm nhám bạc:

Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng trung gian đ ợc xác

định sơ bộ nh sau:

d = (0,27  0,35).a1 =(0,27  0,35).70 = 18,9  24,5 mm

Vậy ta chọn đờng kính trục lắp bánh răng trung gian là d = 20 mm

*Đờng kính ngõng trục lắp quả lô nhám bạc:

Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng quả lô nhám đ ợc xác

định sơ bộ nh sau:

d = (0,27  0,35).a1 =(0,27  0,35).70 = 18,9  24,5 mm

Vậy đờng kính trục lắp bánh răng nghiêng quả lô nhám là d = 19 mm

Căn cứ vào đờng kính của ngõng trục cần lắp ổ lăn ta tiến hành trabảng 10.2 (Trang 189-Tập1 tính toán hệ dẫn động cơ khí) ta sẽ xác định

đợc gần đúng chiều rộng của ổ lăn cần lắp nh sau:

 { d n2 =18mm⇒b 01 =12mm ¿ { d n3 =15mm⇒b 02 =9mm ¿ { d n4 =16mm⇒b 03 =22mm ¿ { d n5 =20mm⇒b 03 =12mm ¿¿¿¿

Do trong máy cắt - nhám bạc thì trục chính có cấu tạo là phức tạpnhất quyết định kích thớc của các trục khác khi truyền chuyển động chonhau, nên ảnh hởng tới kích thớc của các trục khác Do đó khi tính toánkích thớc hình học của các trục thì ta phải xác định kích th ớc của trụcchính trớc hết căn cứ vào đó để định các thông số hình học cho các trụckhác

Sơ đồ (sơ bộ) kết cấu của trục chính trong máy

Trong đó: - b2 = 24 là chiều rộng của ổ lăn lắp với trục chính

- b2 = 12 là chiều rộng của ổ lăn lắp với tay biên.

- c = 244 vai trục ở giữa chặn bánh răng và ổ bi

Sơ đồ (sơ bộ) kết cấu của trục quả dao cắt

Trong đó: - b1 = 22mm là chiều rộng của ổ lăn lắp với trục

- b0 là chiều rộng của bánh răng bo=11 mm

- a,c là chiều dài vai trục a = c = 22,5mm

- b là chiều dài của quả lô dao cắt b=133mm

- k là chiều dài vai trục k = 4mm

Sơ đồ (sơ bộ) kết cấu của trục quả lô nhám

- b1 là chiều rộng của bánh răng b1=13 mm

- a,c là chiều dài vai trục a = c = 2mm

- b là chiều dài của quả lô nhám b = 156 mm

2 Xác định các lực qua bánh răng tác dụng lên trục.

Căn cứ vào sơ đồ làm việc ta có sơ đồ lực đặt lên chi tiết trong máy

* Lực tác dụng khi ăn khớp bánh răng đợc chia làm ba thành phần:Ft: Lực vòng; Fr: Lực hớng tâm; Fa: Lực dọc trục;

Trong đó: k là số thứ tự của trục cần tính

i:số thứ tự của chi tiết quay lắp trên trục có tham gia truyền tải trọngFxki, Fyki , Fzki: lực tác dụng theo phơng x, y, z

rki: Toạ độ điểm đặt lực trên bánh răng thứ i trên trục k

hrki: hớng răng của bánh răng thứ i trên trục k

hrki = 1 khi răng phải và = -1 khi răng trái

cbk =1 khi chi tiết quay là chủ động,=-1 khi chi tiết quay là bị động.cqk = 1 khi trục quay ngợc chiều kim đồng hồ và = -1 khi trục quaycùng chiều kim đồng hồ

Trong đó các giá trị lực đợc xác định nh sau:

Ft = 1000.P/v với P: là công suất; v: là vận tốc tính theo công thức:V1 = .d1.n2/60000 = 3,14.66,1,147/60000 = 0,509 m/s

Fy22 =(1 1,2) Fr2 = (1 1,2)1000.0,2/0,509 = 470 N

Góc nghiêng của bộ truyền đai truyền từ hộp giảm tốc lên trục chính

là 150 nên lực tác dụng từ bộ truyền đai răng theo hai phơng ox và oy:V1 = .d1.n2/60000 = 3,14.88,14,147/60000 = 0,6784 m/s

Fx21 =(1 1,2) Fr2sin150 = (1 1,2)1000.0,2.0,2588 /0,6784 = 90 NFy21 =(1 1,2) Fr2cos150 = (1 1,2)1000.0,2.0,966/0,6784 = 340 N

3 Xác định các thành phần phản lực của ổ lăn và biểu đồ mômen của các trục.

a) Đối với trục chính (Trục II): ta có sơ đồ bố trí lực nh hình 1

Thay số vào hệ phơng trình trên xác định đợc XAI; XBI; YAI; YBI :Rx1 = 483; Rx2 =10; Ry1 =216; Ry2 =35

c) Trục quả lô nhám (Trục VI): ta có sơ đồ bố trí lực nh hình 3:

4 Kiểm nghiệm trục chính về độ bền mỏi:

Nhận thấy trên trục chính tại tiết diện lắp bánh răng nghiêng là tiếtdiện nguy hiểm nhất vì tại đó có mômen uốn và mômen xoắn có giá trị

Để trục làm việc dài lâu thì tại tiết diện trục nguy hiểm này phải có

hệ số an toàn thoả mãn điều kiện:

s=s σ s τ/√s σ2

+s2τ

≥[s]

Trong đó:

- [s] là hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,52,5 Có thể [s] = 2,53.

- s là hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trờng hợp ứng suất pháp

- s là hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trờng hợp ứng suất tiếp

m = a = 0,5.max = 0,5.T/W)o = 0,5.17,6 = 8,8 (MPa)

- k và k là hệ số tập trung ứng suât đối với trục có rãnh then có b700 tra Bảng 15.3(Tập 2 Chi tiết máy) ta có k = 1,75 và k =1,5

-  và  là hệ số ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình với

b= 600 (MPa) tra Bảng 10.7 (Trang 197-Tập 1:Tính toán thiết kế )

ta có  = 0,05 còn  = 0

-  và  là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diên trục đến

độ bền mỏi đối với các trục bằng thép cacbon với d = 55 tra Bảng 10.10(Trang198-Tập 1 Tính toán ) ta có  = 0,8 và  = 0,75

- Do trục không đợc tăng bền nên  = 1

Tiến hành thay số ta xác định đợc các hệ số an toàn khi xét riềng

điều kiện chịu uốn hoặc chịu xoắn tại vị trí nguy hiểm nh sau:

5 Kiểm nghiệm trục chính về độ bền tĩnh.

Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là: σ td=√σ2+3 τ2≤[σ] .

Tại tiết diện A: -  =Mmax/(0,1.d3) = 12597/(0,1.203) = 15,75 MPa

1.3 Nguyên lý hoạt động của máy

Tốc độ của máy cắt nhám bạc đợc điều khiển bằng điện thông quamột biến tần Chuyển động của động cơ đợc truyền qua hộp giảm tốc vàthông qua bộ truyền trong máy để truyền chuyển động đến các trụctrong máy thực hiện tạo nhám và cắt giấy bạc

Giấy bạc đợc lắp trên cụm bạc thiếc thông qua hai quả lô dẫn bạcqua chổi để làm sạch trớc khi đa vào cụm tạo nhám Trong cụm tạonhám giấy bạc đợc tạo nhám bởi hai quả lô nhám lăn lên nhau đồng thờitrong đó có một quả lô nhám đợc in lôgô để in luôn lôgô cho giấy bạctrong cụm tạo nhám

Sau khi tạo nhám xong giấy bạc đợc dẫn xuống cụm cắt bạc, giấybạc đợc cắt bởi dao cắt Dao cắt có hai dao một dao cắt giấy bạc ra từngsản phẩm, một dao cắt tạo vết giấy bạc ra hai phần Cuối cùng sảnphẩm đoc đa ra một hệ thống quấn sản phẩm ở bên ngoài máy.

Nguyên tắc điều khiển:

Lúc máy cha làm việc thì hai quả lô nhám cách rời nhau, quả lô dao

và quả lô tỳ dao cũng ở vị trí rời nhau

Ban đầu ta tháo nắp ở cụm bạc thiếc và lắp quận giấy bạc vào trụcbạc thiếc sau đó đậy nắp cụm bạc thiếc lại

kéo giấy bạc qua hai quả lô dẫn bạc đa qua chổi làm sạch qua khehai quả lô nhám , rồi dẫn qua khe quả lô dao cắt và quả lô tỳ dao

Ta gạt cần gạt trên cụm nhám bạc để cho hai quả lô nhám tỳ sát vàonhau, sau đó gạt cần gạt ở bộ phận dao cắt sao cho quả lô dao cắt tỳ vàoquả lô tỳ dao

Bật điện và điều chỉnh biến tần cho máy chạy với vận tốc thấp chỉnhmáy sao cho quả lô nhám tạo đợc nhám đẹp và quả lôdao cắt đúng vịtrí Cho đến khi sản giấy bạc ra theo đúng yêu cầu thì ta điều chỉnh biếntần cho máy chạy với vận tốc ổn định để thc hiện quá trình tạo nhám vàcắt giấy cho đến khi tạo nhám và cắt hết quận bạc thì ta tắt máy và gạthai cần gạt cho hai quả lô tạo nhám và quả lô dao , quả lô tỳ dao ở vị trírời nhau Quá trình lại đợc tiếp tục thực hiện nh trên cho quận tiếp theo

Chơng 2

thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi

Tiết sát si quả lô nhám bạc của

Bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết là lỗ trụ 42 −0.023+0.07 lắp trục quảlô nhám Mặt rãnh 44mm mặt tiếp xúc với bạc vuông Bp cụm nhám bạc,

bề mặt đáy và ba lỗ 15 để lắp gép với thành dới, bề mặt lắp ghép vớigối chỉnh quả lô nhám, bề mặt trên để lắp ghép với cụm quấn bạc thiếc,

và bốn lỗ M10 để lắp ghép với gối chỉnh quả lô nhám, bề mặt đầu củatrụ 60 để khống chế chuyển động dọc trục quả lô nhám bạc

Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và tải trọng thay đổi nhỏ.Vật liệu sử dụng là : GX 15-32 , có các thành phần hoá học sau :

C = 3  3,7 Si = 1,2  2,5 Mn = 0,25  1,00

S < 0,12 P =0,05  1,00

[]bk = 150 Mpa []bu = 320 Mpa

2.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi

tiết

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :

Mặt trên của của chi tiết có đủ độ cứng vững để khi gia công không

bị biến dạng có thể dùng chế độ cắt cao , đạt năng suất cao

Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thựchiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thựchiện quá trình gá đặt nhanh

Chi tiết đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc Kết cấu tơng đối phức tạp, có nhiều bề mặt phải gia công với nhiều góc cạnh khó gia công, vàkhó khăn trong việc ăn dao

*Các bề mặt cần gia công chi tiết sát si quả lô nhám bạc là :

Gia công tinh bề mặt phẳng trên và mặt phẳng bên để làm chuẩntinh chính cho nguyên công sau

Gia công mặt phẳng E làm chuẩn tinh phụ

Gia cônglỗ trụ 42 −0.023

+0.07

để lắp trục quả lô nhám bạcGia công mặt đầu trụ 60

Gia công bề mặt rãnh và mặt phẳng vuông góc với mặt rãnh 44mmGia công mặt phẳng đáy C lắp ghép với hai thành dới của máy

N = N1.m (1+

α+β

Trong đó

N- Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm

N1- Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm (500 chiếc/năm)

m- Số chi tiết trong một sản phẩm

- Phế phẩm trong xởng đúc  =(3  6) %

- Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ  =(5  7)%

 - Trọng lợng riêng của vật liệu gang xám= 6,8  7,4 Kg/dm3

V - Thể tích của chi tiết

Chọn phôi đợc xác định theo nhiều yếu tố :

+ Kết cấu của chi tiết là chi tiết dạng hộp

+ Vật liệu của chi tiết là GX 15-32

+ Điều kiện làm việc chịu va đập nhẹ

+ Dạng sản xuất hàng loại vừa

Cơ tính và độ chính xác của phôi đúc tuỳ thuộc vào phơng pháp đúc và

kỹ thuật làm khuôn Tuỳ theo tính chất, vật liệu của chi tiết đúc, trình độ kỹthuật đúc để chọn các phơng pháp đúc khác nhau

Chọn phôi hợp lý chẳng những đảm bảo tốt những tính kỹ thuật của chitiết mà còn có ảnh hởng tốt đến năng suất và giá thành sản phẩm Chọnphôi tốt sẽ làm cho quy trình công nghệ đơn giản đi nhiều và phí tổn về vậtliệu cũng nh chi phí gia công giảm đi Phôi đợc xác định hợp lý phần lớnphụ thuộc vào việc xác định lợng d gia công Dựa vào các yếu tố trên ta đa

ra các phơng pháp chế tạo phôi sau :

Phơng án 1:

Chọn phôi đúc đợc thực hiện trong khuôn kim loại, mẫu gỗ

*Ưu điểm:

- Có thể tạo hình dáng của phôi gần với hình dáng chi tiết

- Lợng d gia công bên ngoài của phôi tơng đối đồng đều, lợng d giacông nhỏ  Chế độ cắt ổn định

*Nhợc điểm:

- Giá thành chế tạo khuôn kim loại tơng đối đắt.

 Phơng pháp này không hợp lý vì đây là dạng sản xuất hàng loạt vừasản lợng 500 chi tiết/1 năm

Phơng án 2:

Chọn phôi đúc đợc thực hiện trong khuôn cát

*Ưu điểm:

- Giá thành chế tạo phôi rẻ

- Có thể tạo hình dáng của phôi gần với hình dáng chi tiết

- Lợng d gia công bên ngoài của phôi tơng đối đồng đều  Chế độ cắt

ổn định

*Nhợc điểm:

- Thời gian gia công chuẩn bị phôi tơng đối mất nhiều công sức

 Phơng pháp này phù hợp với sản xuất hàng loạt vừa sản l ợng

500 chi tiết/1 năm.

Yêu cầu kỹ thuật chi tiết thành ngoài máy cắt bạc:

- Đảm bảo độ đồng tâm của hai lỗ 42 −0.023+0.07

- Đảm bảo độ vuông góc giữa mặt rãnh và mặt bên

- Đảm bảo độ vuông góc giữa tâm của lỗ 42 −0.023

+0.07

và mặt đầu

- Đảm bảo độ đồng phẳng giữa tâm của lỗ 42 −0.023

+0.07với tâm rãnh

- Đảm bảo độ song song gia hai mặt phẳng trên và mặt phẳng dới

- Đảm bảo độ chính xác các kích thớc trên chi tiết

2.5 thứ tự các nguyên công

2.5.1 Xác định đờng lối công nghệ

Do là sản xuất loạt vừa do đó muốn chuyên môn hoá cao để có thể

đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam thì đ ờng lối côngnghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công ở đây ta dùng các loạimáy vạn năng kết hợp với các loại đồ gá chuyên dùng để chế tạo

2.5.2 Lập thứ tự các nguyên công chi tiết thành ngoài máy cắt bạc:

Nguyên tắc chung khi thiết kế nguyên công là đảm bảo đ ợc năngsuất và độ chính xác yêu cầu Năng suất và độ chính xác phụ thuộc vàochế độ cắt, lợng d, số bớc và số thứ tự các bớc công nghệ v.v Vì vậy khithiết kế nguyên công phải dựa vào dạng sản xuất phơng pháp phân tánnguyên công để chọn sơ đồ nguyên công hợp lý

Tuy nhiên trong thực tế sản xuất một dạng sản xuất có thể có nhiềuphơng án gia công khác nhau nên số nguyên công cũng nh số thứ tự cácnguyên công phụ thuộc vào dạng phôi, độ chính xác yêu cầu của chitiết.

Các nguyên công các bớc cần đạt độ chính xác và độ bóng cao nêntách thành các bớc nguyên công các bớc riêng biệt và nên áp dụng ph-

ơng pháp gia công tuần tự bằng một dao

Đối với các máy tổ hợp, máy tự động, các nguyên công đ ợc xác địnhtheo phơng pháp gia công song song, đờng lối công nghệ ở đây là tậptrung nguyên công, nghĩa là một nguyên công có nhiều b ớc công nghệ

Đối với chi tiết dạng hộp mà ta đang gia công thì ta chọn ph ơngpháp phân tán nguyên công để gia công và áp dụng ph ơng pháp giacông tuần tự

1 Nguyên công I : Chuẩn bị phôi gồm đúc chi tiết trong khuôn cát

và Làm sạch và cắt ba via, khử ứng suất d

2 Nguyên công II : Gia công mặt phẳng trên A bằng ph ơng phápphay

3 Nguyên công III : Gia công mặt phẳng bên B bằng phơng phápphay

4 Nguyên công IV : Gia công mặt phẳng C phơng pháp phay

5 Nguyên công V : Gia công mặt đầu ngoài của trụ 60 bằng phơngpháp phay

6 Nguyên công VI: Gia công mặt phẳng đáy d ới bằng phơng phápphay

7 Nguyên công VII : Gia công 4 mặt phảng D bằng ph ơng phápphay

8 Nguyên côngVIII : Gia công mặt đầu trong của trụ 60 phía bênphải bằng phơng pháp phay

9 Nguyên côngIX : Gia công mặt đầu trong của trụ 60 phía bêntrái bằng phơng pháp phay

10 Nguyên công X: khoan ba lỗ bắt vít 15

11 Nguyên công XI: khoét doa lỗ 42

12 Nguyên công XII : phay măt rãnh

13 Nguyên công XIII: phay mặt phẳng phía trong vuông góc vớirãnh

14 Nguyên công XIV: khoan bốn lỗ 5