thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết trục gá

Sở dĩ phải tiến hành nhiệt luyện bởi vì nhằm đảm bảo cơ tính của chi tiết phù hợpvới điều kiện làm việc, mà trong các phơng pháp nhiệt luyện thì phơng pháp hoá nhiệtluyện là phơng pháp đ

CNCT Đạn 35

Phần I : Phân tích sản phẩm và chọn phôI

1.1.Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật:

- Chi tiết "Trụcgá" là chi tiết định vị dạng trục rỗng dùng để gá đặt các chi tiết giacông trên các máy tiện, máy mài hoặc máy phay khi chuẩn là lỗ đã qua gia công.Quá trình làm việc chi tiết chịu uốn, nén, xoắn, va đập, ma sát, mài mòn Tải trọngtác dụng tải trọng động (thuộc loại trung bình) Hình thức gia tải có thể là từ từ hoặctăng đột ngột Môi trờng làm việc trong không khí Do đó chi tiết bị phá huỷ có thể dobền hoặc do mỏi

- Chi tiết có kích thớc khuôn khổ:

• Chiều dài: 160 mm

• Đờng kính ngoài: Φ35 mm

• Đờng kính trong: Φ26 mm

Chi tiết thuộc loại nhỏ, trọng lợng trung bình

- Kết cấu của chi tiết gồm 2 phần hoàn toàn đối xứng nhau:

đồng tâm của 2 chi tiết lắp ghép

- Cấp độ nhám bề mặt các bề mặt còn lại là Rz = 20 (Cấp 5 ) là yêu cầu hơi cao vì các

bề mặt đó đều là các bề mặt không làm việc yêu cầu nh vậy sẽ tăng chi phí gia côngcắt gọt làm tăng giá thành sản phẩm Tuy nhiên để nâng cao tính thẩm mỹ và khảnăng chịu lực của chi tiết yêu cầu này có thể chấp nhận đợc

CNCT Đạn 35

- Dung sai độ trụ của mặt trụ ngoài Φ35 là 0,01; dung sai độ tròn là 0,02 là yêucầu hợp lý bởi điều kiện làm việc của trục gá yêu cầu độ chính xác rất cao(IT6, Ra= 0,32)

- Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa

- Trang thiết bị sản xuất tuỳ chọn

- Yêu cầu độ cứng: 48 52 HRC Để đạt đợc độ cứng đó ta tiến hành nhiệt luyệnbằng phơng pháp hoá nhiệt luyện(tôi và ram thấp)

Sở dĩ phải tiến hành nhiệt luyện bởi vì nhằm đảm bảo cơ tính của chi tiết phù hợpvới điều kiện làm việc, mà trong các phơng pháp nhiệt luyện thì phơng pháp hoá nhiệtluyện là phơng pháp đảm bảo đồng thời cơ tính tổng hợp và tính công nghệ cao nhất

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của sản phẩm:

- Chi tiết có dạng hình trụ rỗng chiều dài là 160 mm và đờng kính ngoài là Φ35 mm

và đờng kính lỗ trong là Φ26 mm do đó chi tiết có độ cứng vững cao

- Chi tiết không yêu cầu độ đồng tâm giữa mặt trụ trong và mặt trụ ngoài cũng nh

2 mặt trụ ở 2 đầu nên để giải quyết vấn đề đó ta sử dụng chuẩn tinh thống nhất là mặttrụ ngoài Φ35 mm để gia công các mặt trụ khác

- Các rãnh thoát dao của chi tiết nhằm giảm tập trung ứng suất trên trục đồng thời

để bảo vệ đá mài không bị mẻ khi gia công mài trục Hình dáng, kích thớc các rãnhthoát dao hoàn toàn giống nhau để thuận tiện trong quá trình gia công, giảm số lợngdao, tăng hiệu quả kinh tế

- Các mặt đầu và mặt bên có ba via, cạnh sắc không làm các rãnh tròn mà thaybằng mặt vát(1x45 0) bởi vì khi đó gia công thuận tiện hơn, kinh tế hơn so với làm rãnhtròn (vì phải có dao định hình) Đồng thời hình dáng, kích thớc các mặt vát hoàn toàngiống nhau để thuận tiện trong quá trình gia công, giảm số lợng dao, tăng hiệu quả kinh tế

- Để gia công 2 lỗ ren M12 trớc hết ta khoan mồi sau đó tarô Để đảm bảo khoan

lỗ trùng với đờng tâm chi tiết ta định vị và kẹp chặt chi tiết trên mâm cặp 3 chấu cóchốt tỳ hạn chế bằng 5 bậc tự do

- Để gia công lỗ Φ8 mm trên mặt trụ ngoài đảm bảo khoan lỗ vuông góc với đờngtâm và không bị nghiêng khi gia công(làm gãy mũi khoan và giảm độ chính xác) ta sửdụng đồ gá chuyên dùng (2 khối V ngắn và một chốt tỳ hạn chế bằng 5 bậc tự do)

1.3 Phân tích vật liệu và chọn phôi:

1.3.1 Phân tích vật liệu:

- Chọn vật liệu chế tạo phôi ngời ta thờng căn cứ vào:

• Dạng sản xuất

• Điều kiện làm việc của chi tiết

• Tính công nghệ của chi tiết

CNCT Đạn 35

• Tính chất cơ lý của chi tiế

• Giá thành của sản phẩm

Nhằm mục đích chi tiết đảm bảo chất lợng và giá thành rẻ nhất

- Yêu cầu vật liệu phải có:

• Cơ tính tổng hợp (giới hạn bền, giới hạn mỏi, độ dẻo, độ dai, tính mài mòn )

• Tính công nghệ tốt (tính cắt gọt, tính gia công áp lực, tính hàn )

- Do đặc điểm làm việc của chi tiết trong điều kiện chịu tải trọng va đập trung bìnhnên chi tiết phải đảm bảo độ bền và độ dai Do đó có thể sử dụng loại thép hoá tốt(thuộc thép kết cấu \ thép hợp kim ) Để lựa chọn vật liệu ta xem xét đặc điểm mộtvài nhóm thép hoá tốt có thể dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết:

 Nhóm thép các bon (thuộc thép hoá tốt):

• Tính chống ram tốt do đó giảm ứng suất d bên trong

• Độ bền, giá thành, độ thấm tôi cao hơn một chút so vối nhóm thép các bon

• Tính công nghệ kém hơn nhóm thép các bon

• ứng dụng chế tạo chi tiết có tốc độ, áp suất riêng và chịu tải trọng trung bình:trục, bánh răng, hộp giảm tốc

• Điển hình: 40Cr ( tốt nhất trong nhóm này )

 Nhóm thép Crôm – Măng gan và Crôm – Măng gan – Silic:

• Không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi.

• Phù hợp chi tiết dạng trục trơn

• Chế tạo chi tiết nhanh

- Nhợc điểm:

• Hệ số sử dụng kim loại thấp

• Quy trình công nghệ gia công chi tiết dài do đó tổn hao (máy, dao, nguyêncông) làm tăng chi phí sản xuất

• Chất lợng sản phẩm thấp

- áp dụng:

Thờng chế tạo chi tiết dạng trục trơn hoặc trục bậc chênh lệch ít

Dạng sản xuất thờng dùng: đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ

1.3.2.2 Phôi đúc (đ úc trong khuôn cát và đúc trong khuôn kim loại ):

a) Phôi đúc trong khuôn cát:

- Ưu điểm:

• Có thể chế tạo phôi có hình dạng gần giống chi tiết

CNCT Đạn 35

• Quá trình công nghệ đơn giản

• Trang thiết bị đơn giản, vốn đầu t ít

- Nhợc điểm:

• Tốn kim loại bởi hệ thống rót, đậu ngót đậu hơi

• Sản phẩm có nhiều khuyết tật, chất lợng bề mặt, cơ tính thấp, lợng d gia cônglớn

• Độ chính xác của phôi thấp

• Hệ số sử dụng kim loại trung bình

- áp dụng:

Thờng áp dụng trong sản xuất đơn chiếc

b)Phôi đúc trong khuôn kim loại:

• Phôi có hình dạng gần giống chi tiết

• Hệ số sử dụng kim loại cao

• Sản phẩm có chất lợng bề mặt, cơ tính cao, lợng d gia công ít

• Phôi có hình dạng gần giống chi tiết.

• Sản phẩm có chất lợng bề mặt, cơ tính cao, lợng d gia công ít

• Hệ số sử dụng kim loại cao

• Thao tác đơn giản quy trình công nghệ ít

• Thuận tiện trong quá trình cơ khí hoá và tự động hoá

- Nhợc điểm:

Chi phí đầu t khuôn và máy lớn

- áp dụng:

Thờng áp dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

- Chọn phôi ngời ta thờng căn cứ vào:

• Vật liệu và cơ tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi

• Kích thớc, hình dáng, kết kấu của chi tiết

• Dạng sản xuất và sản lợng của chi tiết

• Khả năng đạt độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật của các phơng pháp chế tạo phôi

• Hoàn cảnh cụ thể của nhà máy

CNCT Đạn 35

- Yêu cầu khi chọn phôi:

• Lợng d gia công nhỏ nhất

• Có hình dạng gần giống chi tiết để giảm các nguyên công gia công trên máy

• Có hình dạng đơn giản, phù hợp với điều kiện trang bị công nghệ

- Ta biết rằng số lợng các nguyên công phụ thuộc vào phơng pháp thiết kế các nguyên công

- Trong thực tế có 2 phơng pháp thiết kế các nguyên công phụ thuộc vào trình độphát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phơng pháp tập trung nguyên công

và phân tán nguyên công

- Trong đồ án ta sử dụng phơng pháp tập trung nguyên công kết hợp phơng phápphân tán nguyên công (bố trí nhiều bớc công nghệ trong một nguyên công kết hợp bốtrí ít nguyên công trong quy trình công nghệ) Bởi vì áp dụng phơng pháp này tạo điềukiện tăng năng suất lao động, rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm chi phí điều hành và lập

kế hoạch sản xuất cũng nh phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế ở nớc ta.Tuy nhiên

áp dung phơng pháp này cần chú ý tính toán phân chia số máy,số ngời, cũng nh khảnăng làm việc của máy và tay nghề của công nhân một cách hợp lý

2.2 Thiết kế tiến trình công nghệ:

- Khi thiết kế quy trình công nghệ ta phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu

kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công,

đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công đợc thc hiện theo một nguyên lý

CNCT Đạn 35

ứng với một phơng pháp gia công thích hợp với kết cấu của chi tiết Khi xác định cácphơng pháp gia công cho các bề mặt thờng căn cứ vào các đặc điểm sau:

•Khả năng tạo hình của các phơng pháp gia công

•Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt

•Kích thớc bề mặt gia công, kích thớc tổng thể của chi tiết gia công và phạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phơng pháp gia công

•Độ chính xác có thể đạt đợc của phơng pháp gia công

•Điều kiện sản xuất thực tế ở đơn vị cơ sở

Ph

ơng pháp gia công các bề mặt chủ yếu nh sau:

 Gia công bề mặt trụ ngoài Φ35:

+ Các phơng pháp gia công chủ yếu: tiện, mài

+ Yêu cầu kỹ thuật: cấp chính xác IT6, cấp độ nhám bề mặt Ra = 0,32 và sau nhiệtluyện cấp chính xác tăng 1 cấp còn cấp độ nhám bề mặt giảm 1 đến 2 cấp

+ Chọn các bớc gia công:

Tiện thô → Tiện tinh → Nhiệt luyện → Mài (mài tròn ngoài)

 Gia công lỗ Φ26:

+ Các phơng pháp gia công chủ yếu: khoan, khoét, tiện, doa, mài

+ Yêu cầu kỹ thuật: cấp chính xác IT7, cấp độ nhám bề mặt Rz = 20 và sau nhiệtluyện cấp chính xác tăng 1 cấp còn cấp độ nhám bề mặt giảm 1 đến 2 cấp

+ Các phơng pháp gia công chủ yếu: khoan, doa

+ Yêu cầu kỹ thuật: cấp chính xác IT6, cấp độ nhám bề mặt Rz = 20 và sau nhiệtluyện cấp chính xác tăng 1 cấp còn cấp độ nhám bề mặt giảm 1 đến 2 cấp

+Chọn các bớc gia công:

Khoan → Doa →Nhiệt luyện

- Cấu trúc các nguyên công:

 Nguyên công 1: Tiện đạt kích thớc

CNCT Đạn 35

 Nguyên công 2: Gia công mặt trụ ngoài (Φ35 mm)

 Nguyên công 3: Gia công lỗ (Φ26 mm) và lỗ ren M12

 Nguyên công 4: Tiện móc (Φ26,3 mm), doa (Φ26 mm), tiện mặt đầu, vát mép

 Nguyên công 5: Gia công lỗ (Φ8 mm)

 Nguyên công 6: Nhiệt luyện

 Nguyên công 7: Mài thô mặt trụ ngoài(Φ35,4 mm)

 Nguyên công 8: Mài tinh mặt trụ ngoài(Φ35 mm)

4 Đờng kính lớn nhất của chi tiết gia công đợc trên bàn dao 180 mm

6 Đờng kính lớn nhất của vật liệu luồn qua lỗ trục chính 34 mm

CNCT Đạn 35

Nh hình vẽ

Hình 2: Sơ đồ gia công tiện mặt trụ ngoài

2.3.3.Nguyên công 3: gia công lỗ và tarô lỗ ren M12

Hình 3: Sơ đồ gia công khoan lỗ Φ26 mm và tarô lỗ ren M12

2.3.4 Nguyên công 4: tiện móc, doa, tiện mặt đầu và vát mép a) Đồ gá:

CNCT Đạn 35

• Chọn mũi doa liền khối, chuôi côn

• Vật liệu phần cắt T15K6

• Kích thớc dao: D*L*l = 26*200*50

• Tuổi bền của dao: T = 25 ph (Bảng 5.30-[II], trg24 )

- Với tiện mặt đầu và vát mép:Tra bảng 4.6 [II], trg296, chọn dao tiện ngoài thânthẳng có gắn mảnh thép gió P18 có các thông số cơ bản nh sau:

2 Khoảng cách từ đờng tâm trục chính tới trụ 250 mm

- Mũi khoan: Bảng 4.42-[II], trg327.

• Chọn khoan ruột gà đuôi côn có các thông số:

2.3.6 Nguyên công 6: nhiệt luyện

Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết sau khi gia công đạt độ cứng 48 52 HRC Quá trìnhlàm việc chi tiết chịu uốn, nén, xoắn, va đập, ma sát, mài mòn …nên đòi hỏi ngoài yêucầu về độ cứng chi tiết còn phải có tính dẻo cao Vì vậy đối với chi tiết có yêu cầu kỹthuật nh vậy ta chọn phơng pháp nhiệt luyện bằng: tôi và ram thấp

Tôi:

Nung nóng chi tiết đến nhiệt độ cao hơn điểm tới hạn trên(Ac3) khoảng 30 ữ 500C

CNCT Đạn 35

Giữ nhiệt ở nhiệt độ đó và làm nguội nhanh với tốc độ đảm bảo cho Austenitchuyển biến thành Mactenxit Theo sau khi tôi có độ cứng cao đảm bảo đáp ứng đợcyêu cầu kỹ thuật về độ cứng của chi tiết(48…52 HRC) Tuy nhiên chi tiết sau khi tôi

có tính dòn cao nên ta cần phải tiến hành ram thấp để tăng tính dẻo, giảm tínhgiòn.đặc biệt là để khử ứng suất d

Ram thấp: Nung nóng chi tiết đến nhiệt độ khoảng nhiệt độ 150 ữ 250 0 C để đạt

đ-ợc tổ chức mactenxit ram, giữ nhiệt ở nhiệt độ đó và làm nguội chậm với tốc độ đảm

bảo.Chi tiết sau khi ram thấp sẽ tăng tính dẻo, tăng khả năng chống mài mòn, giảmtính giòn và khử ứng suất d trong qúa trình gia công trớc

Bảng chế độ nhiệt khi nhiệt luyện.

Chế độ

nhiệt luyện nung(Nhiệt độ0 C) Tốc độ nung(

0 C/s) Thời gian giữ nhiệt

(ph/mm) Môi trờng làm nguội

2.3.7 Nguyên công 7: mài thô mặt trụ ngoài

- Thực hiện nguyên công mài thô mặt trụ ngoài trên máy mài vô tâm

• Chất kết dính: Kêramít (chất kết dính vô cơ -gốm)

• Độ cứng đá mài: mềm vừa ( MV ), cấp độ MV1

CNCT Đạn 35

• Tổ chức của đá mài: số hiệu cấu trúc(5); tỷ lệ thể tích vật liệu mài:(50ữ60)%

• Cấp độ chính xác của đá mài : cấp Ђ ( Mài đợc các cấp).

• Hình dạng đá mài : D*H*d =110* 45 *30

* Sơ đồ gia công:

Nh hình vẽ

Hình 6: Sơ đồ gia mài thô mặt trụ ngoài Φ35 mm

2.3.8 Nguyên công 8: mài tinh mặt trụ ngoài

- Thực hiện nguyên công mài tinh mặt trụ ngoài trên máy mài vô tâm

• Chất kết dính: Kêramít (chất kết dính vô cơ -gốm)

• Độ cứng đá mài: mềm vừa ( MV ), cấp độ MV1

• Tổ chức của đá mài: số hiệu cấu trúc(5); tỷ lệ thể tích vật liệu mài:(50ữ60)%

• Cấp độ chính xác của đá mài : cấp Ђ ( Mài đợc các cấp).

• Hình dạng đá mài : D*H*d =110* 45 *30

* Sơ đồ gia công:

CNCT Đạn 35

Nh nguyên công mài thô (hình 7)

2.4.Xác định l ợng d gia công cho các bề mặt:

- Xác định lợng d gia công cho các bề mặt căn cứ vào :

• Vật liệu chi tiết

• Phôi và phơng pháp chế tạo phôi

• Tiến trình công nghệ gia công các bề mặt

• Sơ đồ gá đặt chi tiết khi gia công bề mặt

• Kích thớc, yêu cầu kỹ thuật đối với bề mặt gia công

- Các công thức tính toán : Dmax i = Di +ΔDi

Dmin i = Di - ΔDi

Di-1 = Di + 2.a (Với mặt trụ ngoài)

Di-1 = Di - 2.a (Với mặt trụ trong)

* Chú ý:

+ Kích thớc nhỏ nhất (hoặc lớn nhất ) của tất cả các bớc công nghệ đợc quy trònbằng cách tăng lên hoặc giảm đi kích thớc tính toán tơng ứng theo hằng số có nghĩacủa dung sai ở từng bớc công nghệ

+ Dung sai kích thớc chiều dài có thể xác định từ cấp chính xác

CNCT §¹n 35

-3.2 KhoÐt më réng lç Φ 25,8 - 210 Φ 25,69

5 Φ 25,905 Φ 25,8+−00,,105105 4.2 Doa lç Φ 26 0,2 23 Φ 26 Φ 26,023 Φ 260+0,023 Φ 26+−00,,105105

8 Φ 36,012 Φ 36+−00,,012012 Φ 37−+00,,1251253

-3.2 KhoÐt më réng lç Φ 25,8 - 210 Φ 25,69

5 Φ 25,905 Φ 25,8

105 , 0 105 , 0

+ Φ 260+0,0234.2 Doa lç Φ 26 0,2 23 Φ 26 Φ 26,023 Φ 260+0,023 Φ 26+−00,,105105

CNCT Đạn 35

012 , 0 012 , 0

công Bớc Nội dung Dung cụ (mm)t (mm/v)S (m/ph)V (v/ph)n N(kW) T0(ph)

1 Tiện đạt kích thớc Dao tiện cắt đứt - 0,15 30 267 - 0,08 2

4.2 Tiện vát mép Dao tiện

công Bớc Nội dung Dung cụ (mm)t (m/ph)SM (m/s)V (v/ph)n N(kW) T0(ph)

nh cải thiện điều kiện làm việc của của công nhân, không cần bậc thợ cao

3.1.Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan:

3.1.1 Chọn chuẩn và sơ đồ định vị

ở đây chi tiết cần gia công khoan 1 lỗ Φ8 cách đầu phải một khoảng cách là 25 mm.Ta chọn chuẩn là mặt phẳng bên phải của chi tiết

CNCT Đạn 35

Khi chọn chuẩn, mục đích của việc chọn chuẩn là để đảm bảo hai yêu cầu

- Chất lợng của chi tiết trong quá trình gia công

- Nâng cao năng suất và giảm giá thành

Đây là chuẩn tinh bởi vì tất cả các bề mặt của chi tiết đều đã qua gia công

Đảm tiếp xúc giữa các bề mặt chuẩn và các bề mặt của đồ định vị

Làm cho chi tiết không bị xô dịch khi có tác động lực cắt

Đảm bảo độ cứng vững của hệ thống công nghệ không bị rung động

+ Yêu cầu đối với lực kẹp:

Thao tác nhanh dễ dàng

Các cơ cấu của cơ cấu kẹp không đợc cản trở chuyển động của dụng cụ

3.1.3 Chọn máy

Tính toán chế độ cắt khi khoan – [III]: Sổ tay CNCTM - Tập II

- Chiều sâu cắt t = D/2; D là đờng kính mũi khoan

- Lợng chạy dao: chọn lợng chạy dao lớn nhất theo độ bền của mũi khoan tra bảng 5.25 – [III], trg 21

Chọn S = 0,11 (mm/vòng)

CNCT Đạn 35

- Tốc độ cắt v (mm/phút) v = m v y q K v

S T

D C

.

Các hệ số tra bảng (5.28) với vật liệu gia công là C45 σb = 600 (MPa) vật liệu lỡicắt P6M5 S < 0,2(mm/vòng) ta có :

750 bảng(5.1-5.4) - [III]

=1

9 0

Kuv: hệ số phụ thuộc vào vât liệu dụng cụ cắt, Kuv =1,0 bảng 5.6 - [III]

Klv: hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan, Klv = 1,0 bảng 5.31 - [III]

- Việc tính lực kẹp đợc coi là gần đúng trong điều kiện phôi ở trạng thái cân bằng tĩnh dới tác dụng của các ngoại lực Ngoại lực bao gồm lực kẹp, phản lực ở các điểm tựa, lực ma sát ở các mặt tiếp xúc, lực cắt trọng lực của chi tiết gia công …