Đồ Án Công Nghệ Khớp Nối Răng

Khớp nối răng là một chi tiết trong hệ thống dây truyền cán thép, nó có nhiệm vụ truyền chuyển động mô men xoắn theo kiểu nối trục bù. Khớp trục răng để nối các đầu trục có sai lệch về vị trí tương đối giữa các đầu trục như: độ lệch dọc, độ lệch góc, độ lệch tâm nhờ khả năng di động và tự lựa giữa các chi tiết trong khớp nối. Khớp nối răng làm việc ở chế độ khá đặc biệt: làm việc với mô men xoắn lớn, mài mòn lớn, tải trọng thay đổi thường xuyên do có sự lệch góc, lệch tâm, lệch dọc trục. Đồng thời những bề mặt răng khi làm việc phải chịu va đập. Vì vậy vật liệu chế tạo phải có tính năng chịu va đập, bề mặt răng phải đảm bảo độ cứng, chịu mài mòn nhưng phần lõi vẫn phải đảm bảo dẻo dai tránh gãy răng.

NhËn XÐt cña gi¸o viªn

NLời nói đầugày nay, khi nền khoa học kỹ thuật phát triển nh vũ bão Bất kỳ một ý tởng thiết kế, thử nghiệm cũng nh thực tế sản xuất đều có thể áp dụng công nghệ tin học máy tính nhằm cho ra những sản phẩm theo nh ý muốn Song những cơ sở cốt yếu nhất của nó vẫn nguyên bản, mà loài ngời chỉ hoàn thiện dần cho đến mức tối u.

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng về thiết kế, chế tạo các loại chi tiết, máy móc và trang bị cơ khí phục vụ cho các ngành kinh tế Môn học tạo điều kiện cho ngời học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phơng pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất có thể

Qua quá trình đợc học tập tại trờng, với vốn kiến thức mà nhà trờng đã trang bị cho, em đã đợc nhận Đồ án công nghệ chế tạo máy với đề tài: “Thiết kế qui trình công

nghệ gia công chi tiết khớp nối răng”

Nhờ có sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn: Phạm Quang Đồng cùng các thầy

cô giáo trong bộ môn, sự phấn đấu lỗ lực của bản thân, cùng sự giúp đỡ của bạn bè đến nay em đã hoàn thành đề tài đợc giao Song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Vì vậy em rất mong sự góp ý của các thầy cô, các bạn để bản đồ án của em đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo cùng toàn thể các bạn sinh viên!

Thái Nguyên, Ngày 27 tháng 12 năm 2013

Sinh viên thiết kế

Doãn Trần Hoàn

Mục Lục

Trang

Lời nói đầu 2

Mục Lục 3

Phần I: Phân tích chi tiết gia công 4

Phần II: Xác định dạng sản xuất 6

Phần III: Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi 8

Phần IV: Lập quy trình công nghệ 11

Phần V: Tính và tra lợng d 25

Phần VI : Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 27

Tài liệu tham khảo 46

Phần i phân tích chi tiết gia công

I.1 PHÂN TíCH CHứC NĂNG, ĐIềU KIệN LàM VIệC, ĐặC ĐIểM KếT CấU Và PHÂN LOạI CHI TIếT GIA CÔNG

I.1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

Khớp nối răng là một chi tiết trong hệ thống dây truyền cán thép, nó có nhiệm vụ truyền chuyển động mô men xoắn theo kiểu nối trục bù Khớp trục răng để nối các đầu trục có sai lệch về vị trí tơng đối giữa các đầu trục nh: độ lệch dọc, độ lệch góc, độ lệch tâm nhờ khả năng di động và tự lựa giữa các chi tiết trong khớp nối Khớp nối răng làm việc ở chế độ khá đặc biệt: làm việc với mô men xoắn lớn, mài mòn lớn, tải trọng thay

đổi thờng xuyên do có sự lệch góc, lệch tâm, lệch dọc trục Đồng thời những bề mặt răng khi làm việc phải chịu va đập Vì vậy vật liệu chế tạo phải có tính năng chịu va đập,

bề mặt răng phải đảm bảo độ cứng, chịu mài mòn nhng phần lõi vẫn phải đảm bảo dẻo dai tránh gãy răng

Khớp nối răng là chi tiết trung gian trong dây truyền cán thép, đợc lắp với các chi tiết khác để truyền chuyển động từ hộp giảm tốc sang các máy cán Bề mặt răng đợc lồng vào các rãnh răng của chi tiết khớp nối có răng trong Mặt lỗ đợc lắp ghép với trục, trên đó có rãnh then để lắp ghép với then giúp định vị và truyền lực cho trục Những bề mặt còn lại không lắp ghép gì cả Nó đợc sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp nặng có khả năng truyền tải cao vì có nhiều răng đồng thời ăn khớp truyền đợc mô men xoắn lớn, va đập nhỏ do răng ăn khớp êm, có tính công nghệ cao, dễ bảo quản và sử dụng

I.1.2 Phân tích đặc điểm kết cấu và phân loại chi tiết gia công

Khớp nối răng cần gia công có dạng tròn xoay trên đó có răng ngoài để ăn khớp với chi tiết dạng ống nối có răng trong Ngoài ra còn phải gia công mặt trụ trong, mặt đầu để lắp ghép Gia công rãnh then để định vị và truyền lực cho trục, gia công 2 lỗ ren M20 để bắt bu lông móc dễ thao tác tháo lắp, bảo dỡng và vận chuyển Dựa vào tỉ lệ kích thớc chiều dài và kích thớc đờng kính có thể xếp vào chi tiết dạng bạc nhng qua kết cấu có thể coi nó thuộc dạng đĩa nh bánh răng

Vật liệu chế tạo khớp nối răng là gang xám 15-32 có tỉ lệ thành phần [9] nh sau:

i.2 phân tích yêu cầu kỹ thuật và chọn phơng pháp gia công lần cuối các bề mặt

Với các đặc điểm và điều kiện làm việc của chi tiết nh đã phân tích ở trên, để đảm bảo khả năng làm việc của khớp nối, nâng cao tuổi thọ, giảm chi phí về vật liệu, chi phí gia công, phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật, khớp nối răng đợc làm bằng vật liệu

GX 15-32 Đặc biệt gia công răng đợc bố trí trên một mặt cầu nên khi gia công răng phải đảm bảo yêu cầu quan trọng là đảm bảo độ đồng tâm so với mặt lỗ không vợt quá 0,01mm Trong quá trình làm việc chi tiết có chuyển động quay sẽ sinh ra lực quán tính

ly tâm và chuyển động dọc trục sẽ dẫn đến rung lắc, để giảm bớt hiện tợng này phải khống chế dung sai, sai lệch giữa các mặt cầu, mặt lỗ và mặt đầu với đờng tâm lỗ

Để đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật trên ta phải chọn chuẩn định vị, gá đặt hợp lý

và các phơng pháp gia công thích hợp để gia công chi tiết Từ những yêu cầu kỹ thuật và những phân tích ở trên ta chọn biện pháp gia công lần cuối các bề mặt của chi tiết để đạt yêu cầu kỹ thuật nh sau:

- Bề mặt lỗ ứ200 do yêu cầu độ chính xác và độ nhám bề mặt cao để cho năng suất

ta chọn phơng pháp gia công lần cuối là chuốt

- Bề mặt trụ ngoài ứ375 với yêu cầu về dung sai và độ nhám bề mặt kông cao nên ta chọn phơng pháp gia công lần cuối là tiện bán tinh

- Bề mặt răng yêu cầu độ chính xác cao nên chọn phơng pháp phay tinh bằng dao phay

lăn trục vít

- 2 lỗ M20 yêu cầu độ chính xác không cao nên chọn phơng pháp khoan rồi tarô.

- Bề mặt rãnh then vì không yêu cầu độ nhám bề mặt cao nên để cho năng suất ta sẽ

- Để đảm bảo độ đồng tâm giữa đờng kính vòng chia của răng và đờng tâm lỗ ứ200

ta định vị mặt ứ375 để gia công lỗ ứ200, sau đó định vị vào mặt lỗ gia công lại mặt

ứ375 và gia công răng

- Bề mặt răng đợc thực hiện trên máy phay lăn răng chuyên dùng.

- 2 lỗ M20 chọn phơng pháp gia công bằng máy khoan-tarô trên 1 lần gá.

i.3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu

Trên cơ sở phân tích chức năng và điều kiện làm việc, đặc điểm kết cấu của chi tiết gia công, việc đánh giá tính công nghệ trong kết cấu là một yếu tố quan trọng không những ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm mà còn ảnh hởng đến vấn đề tiêu hao vật liệu, giá thành chế tạo

Từ bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật ta thấy chi tiết có hình dáng hình học hợp lý thuận lợi cho gia công và lắp ráp Khối lợng trung bình, sử dụng vật liệu thống nhất rẻ tiền mà vẫn đảm bảo độ cứng vững Các chuỗi kích thớc công nghệ có thể kiểm tra bằng phơng pháp đo trực tiếp và sử dụng các dụng cụ đo thông thờng nh: thớc cặp, pan me, đồng hồ so

Với những u nhợc điểm trên ta thấy chi tiết có tính công nghệ tốt, hợp lý không cần sửa đổi, dễ dàng cho việc tạo phôi và gia công

Phần ii xác định dạng sản xuất

II.1 ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất

Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp nó phản ánh mối quan hệ qua lại giữa các đặc trng về công nghệ, kỹ thuật của nhà máy với các hình thức tổ chức sản xuất, quản lý kinh tế nhằm đạt đợc hiệu quả quá trình sản xuất là cao nhất

Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng nó quyết định đến chất lợng sản phẩm cũng nh hiệu quả kinh tế Xác định đúng loại hình sản xuất sẽ ảnh hởng quyết

định đến vấn đề đầu t trang thiết bị máy móc, nhân lực, mặt bằng sản xuất

II.2 Xác định dạng sản xuất

Dạng sản xuất đợc xác định bởi:

- Sản lợng hàng năm của chi tiất gia công N(chiếc/năm)

- Khối lợng của chi tiết gia công (kg)

II.2.1 Xác định sản lợng hàng năm của chi tiết gia công

Ni - Sản lợng theo kế hoạch N = 12 000 (Chiếc/năm);

mi - Số chi tiết trong 1 sản phẩm (mi =1);

1 = 13 200 (chiếc/năm)

II.2.2 Xác định khối lợng chi tiết

Khối lợng của chi tiết đợc tính theo công thức: G = V.γ; [4]

Trong đó:

V: thể tính của chi tiết (dm3);

γ - trọng lợng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết

Với vật liệu gia công là gang xám ta có: γ = 7 (kg/dm3)

Đối với chi ti ết cần gia công ta có :

G = V.γ = (V1+V2+V3-V4-V5-2.V6).γ (kg)

Trong đó :

V1, V2, V3, V4, V5, V6 là thể tích chia nhỏ của chi tiết nh hình vẽ và đợc xác định

nh sau:

π l

2 =

2.4164

π 70 = 9 509 427,2 (mm3)

V3 =

4

d 2 3

π l

3 =

2.3754

π l

6 =

2.204

π 50 = 15 700 (mm3)Thay vµo ta cã :

V = V1+V2+V3-V4-V5-2.V6

= 8 058 515,63 + 9 509 427,2 + 14 019 609,38 - 8 478 000 - 206 550 - 2.15 700 = 22 871 602,21 (mm3) 22,87≈ (dm3)

phần III chọn phôi và phơng pháp

chế tạo phôi

III.1 Cơ sở của việc lựa chọn phôi

Việc chọn phôi và phơng án chế tạo phôi có ý nghĩa rấy quan trọng, để đạt đợc yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế thì ngời thiết kế phải chọn loại phôi cho thích hợp Chọn loại phôi có hình dáng phôi gần giống với hình dáng chi tiết nhất cho phép quy trình công nghệ chế tạo đơn giản và giảm chi phí về vật liệu

Để xác định đợc loại phôi thích hợp cần căn cứ vào các yếu tố sau:

- Đặc điểm kết cấu của chi tiết;

- Yêu cầu kỹ thuật;

- Vật liệu của chi tiết;

- Dạng sản xuất

Từ các yếu tố trên ta thấychi tiết cần gia công có vật liệu là gang xám (GX 15-32)

có thể chế tạo phôi bằng phơng pháp đúc, dập, rèn Vì dạng sản xuất là hàng khối nên cần chọn phôi phù hợp Chế tạo phôi rèn có hình dáng giống với chi tiết mất rất nhiều nguyên công Phôi rèn có độ chính xác không cao làm tăng quy trình công nghệ Phôi dập đòi hỏi chế tạo khuôn có độ chính xác nhất định nh vậy làm tăng giá thành chi tiết Nếu sử dụng phôi thanh vì chi tiết có dạng trục răng các đờng kính trục thay đổi nhiều, lại có lỗ với kích thớc lớn nên lợng kim loại bị cắt gọt sẽ rất lớn Hơn nữa với kích thớc của chi tiết lớn chi phí để mua phôi thanh là rất cao Phôi hàn lại không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

Với 1 số tính chất của gang xám là rẻ tiền, dễ kiếm, dễ nấu luyện, tính đúc và tính gia công cắt gọt tốt và chi tiết này có kích thớc và khối lợng lớn nh vậy sử dụng phôi đúc

là phơng pháp tối u

III.2 Chọn phơng pháp chế tạo phôi

Với việc lựa chọn phôi đúc nh ở trên ta có nhiều phơng pháp chế tạo phôi khác nhau nh: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc áp lực, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc ly tâm

III.2.2 Đúc khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy

+ Ưu điểm:

- Độ chính xác của phôi cao hơn làm khuôn bằng tay

- Năng xuất đúc cao do khuôn làm bằng máy

- Lợng d để lại cho gia công nhỏ

- Vật liệu chế tạo khuôn là cát, đất sét có sẵn hạ giá thành sản phẩm

+ Nhợc điểm:

- Giá thành chế tạo mẫu khuôn cao

III.2.3 Đúc áp lực

+ Ưu điểm:

- Năng suất, chất lợng của phôi đúc cao

- Đúc đợc các chi tiết có thành mỏng, kết cấu phức tạp

- Hạt kim loại nhỏ, mịn cơ tính của vật đúc cao

+ Nhợc điểm:

- Khuôn chóng mòn

- Thành khuôn đợc chế tạo chính xác nên giá thành cao

- Khó đúc đợc những hợp kim có nhiệt độ chảy cao

III.2.4 Đúc trong khuôn kim loại

- Thành khuôn đợc chế tạo chính xác nên giá thành cao

- Khả năng dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khó vật đúc có thành mỏng

- Khi đúc gang dễ bị biến trắng, vật đúc dễ nứt

III.2.5 Đúc trong khuôn vỏ mỏng

+ Ưu điểm:

- Phôi đúc có độ chính xác cao, cơ tính tốt

- Đơn giản trong quá trình dỡ khuôn và làm sạch vật đúc

+ Nhợc điểm:

- Chỉ đúc đợc các chi tiét có khối lợng nhỏ

- Khó cơ khí hoá và tự động hoá trong quá trình làm khuôn

III.2.6 Đúc trong khuôn mẫu chảy

+ Ưu điểm:

- Đúc đợc vật đúc có hình dáng phức tạp, có độ bóng cao

- Đúc đợc các kim loại và hợp kim khó chảy

- Không có mặt phân khuôn, không cần rút mẫu nên tăng độ chính xác cho phôi

+ Nhợc điểm:

tự chọn Nên ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy.

Ta có bản vẽ chế tạo phôi đúc nh sau:

T D

phần Iv lập quy trình công nghệ

IV.1 phân tích lựa chọn chuẩn định vị

Chọn chuẩn là một việc làm có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quy trình công nghệ Chọn chuẩn là xác định vị trí tơng quan giữa dụng cụ cắt với bề mặt gia công, chọn chuẩn hợp lý sẽ đảm bảo 2 yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lợng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công

- Nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm

Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta có một số lời khuyên chung khi chọn chuẩn nh sau:1) Chọn chuẩn phải xuất phát từ 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 trờng hợp thiếu định vị, siêu

định vị và một số trờng hợp thừa định vị không cần thiết

2) Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm biến dạng, cong vênh chi tiết, đồ gá nhng đồng thời lực kẹp phải nhỏ dể giảm nhẹ sức lao động cho công nhân

3) Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, sử dụng thuận lợi và thích hợp với từng loại hình sản xuất nhất định

IV.1.2 Chọn chuẩn tinh

Khi chọn chuẩn tinh phẩi thoả mãn 2 yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các mặt gia công với nhau

- Đảm bảo phân bố đủ lợng d cho các bề mặt gia công

Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta có một số lời khuyên khi chọn chuẩn tinh nh sau:1) Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính

2) Chọn chuẩn sao cho có tính trùng chuẩn càng cao càng tốt

3) Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất trong nhiều lần gá đặt Nếu chọn đợc nh vậy thì chủng loại đồ gá sử dụng trong quy trình công nghệ ít đi và giảm đợc sai số phát sinh trong quy trình công nghệ

Xuất phát từ các yêu cầu và những lời khuyên và hình dáng kết cấu của chi tiết ta

có các phơng án chọn chuẩn tinh nh sau:

Phơng án 1: Chọn chuẩn tinh là bề mặt lỗ ứ200 khống chế 4 bậc tự do và mặt đầu khống chế 1 bậc tự do

+ Ưu điểm:

- Phơng án này đảm bảo đợc tính trùng chuẩn cao, là chuẩn tinh thống nhất

- Phơng án này đảm bảo đợc độ chính xác tơng quan giữa các bề mặt cao

đồng thời cho phép gia công đợc nhiều bề mặt trên một lần gá

+ Nhợc điểm:

- Đồ gá phức tạp vì có thêm trục gá, do đó kết cấu của đồ gá cồng kềnh

- Chi tiết có kích thớc và khối lợng lớn nên lực kẹp không đảm bảo để chống lại lực cắt

Phơng án 2: Chọn chuẩn tinh là mặt ngoài kết hợp với mặt đầu khống chế 5 bậc tự do.

Kết luận: so sánh các phơng án trên ta thấy phơng án 3 có nhiều u điểm hơn nên

chọn làm chuẩn tinh

IV.1.3 Chọn chuẩn thô

Khi chọn chuẩn thô phải đảm bảo 2 yêu cầu sau:

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các mặt gia công và không gia công

- Đảm bảo phân bố đủ lợng d cho các bề mặt sẽ gia công

Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta có một số lời khuyên khi chọn chuẩn thô nh sau:1) Theo một phơng kích thớc nhất định nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn mặt đó làm chuẩn thô

2) Theo một phơng kích thớc nhất định nếu trên chi tiết gia công có 2 hay nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt nào yêu cầu độ chính xác vị trí tơng quan so với

bề mặt gia công cao nhất làm chuẩn thô

3) Theo một phơng kích thớc nhất định nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt nào yêu cầu lợng d nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô

4) Nếu nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nên chọn bằng phẳng, trơn chu nhất làm chuẩn thô

5) ứng với một bậc tự do cần thiết thì chỉ đợc chọn và sử dụng chuẩn thô không quá một lần trong cả quá trình gia công Nếu vi phạm nguyên tắc sẽ gây ra sai số về vị trí tơng quan giữa các mặt gia công với nhau là rất lớn

Căn cứ vào những yêu cầu và lời khuyên, dựa vào hình dáng kết cấu của chi tiết ta

có phơng án chọn chuẩn thô nh sau:

Chọn chuẩn thô là mặt trụ ngoài kết hợp với mặt đầu khống chế 5 bậc tự do Chọn phơng

án này có u điểm là đồ gá đơn giản, gá đặt nhanh chóng và dễ dàng, độ cứng vững cao Nhng nhợc điểm là không đảm bảo đợc độ đồng tâm cao giữa mặt lỗ và mặt trụ ngoài do

độ chính xác của bản thân đồ gá không cao nên dễ gây ra sai số

IV.2 thiết kế quy trình công nghệ

Trong quá trình nghiên cứu thiết kế, quy trình công nghệ gia công chi tiết phải hợp

lý với quá trình hình thành các bề mặt gia công cơ Trình tự gia công hợp lý các bề mặt của chi tiết thể hiện ở thứ tự tối u của các nguyên công trong quá trình công nghệ Nó phụ thuộc vào tính chất của chi tiết gia công, chuẩn công nghệ và các dạng sản xuất theo các dạng chi tiết điển hình

Việc thiết kế qui trình công nghệ gia công dựa trên hai nguyên tắc cơ bản sau:

- Căn cứ vào trạng thái bề mặt cuối cùng gia công để lập thứ tự hợp lý

- Cố gắng bố trí các nguyên công dễ gây phế phẩm lên trớc để tránh gây mất thời gian gia công chi tiết phế phẩm

Nguyên công II: Chuốt lỗ ứ200

Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu; tiện thô mặt trụ ngoài ứ375 và ứ416

Nguyên công IV: Tiện bán tinh mặt đầu; tiện bán tinh mặt trụ ngoài ứ375; vát mép

lỗ ứ200

Nguyên công V: Đảo đầu, tiện bán tinh mặt đầu; tiện bán tinh mặt trụ ngoài ứ375; vát mép lỗ ứ200

Nguyên công VI: Tiện chép hình bán tinh mặt cầu SR208

Nguyên công VII: Chuốt rãnh then

Nguyên công VIII: Phay lăn răng

Nguyên công IX: Khoan; tarô 2 lỗ M20

Nguyên công X: Tổng kiểm tra

IV.2.2 bản vẽ sơ đồ nguyên công

1

2

3

4

5

6

7

8

9