Thiết kê qui trình công nghệ chê tạo trục khuỷu máy Dập tâm

Môn học CNCTM có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nôns n

(ZM- án eổnự nụ/lê e/tê'íạớ /náụ Ợì/ĩỉt/tụ Qỉiỡe 7ổffàn

1

BỘ QUỐC PHÒNG.

HỌC VIỆN Kĩ THUẬT QUÂN sụ

ĐỔ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHÊ TẠO MÁY.

Đề bài:Thiết kê qui trình công nghệ chê tạo trục khuỷu máy Dập tâm

Học viên thực hiện : Phùng Quốc Hoàn

Giáo viên hướng dẫn : Trần Hữu Quang

HÀ NỘI 2002.

NHIỆM VỤ ĐỔ ÁN

eờỉiự /lự/iỊ' c/ií' /ạừ tnáụ 7Mà, iự 7ổừàfỉ

2

Họ và tên.Phùnh Quốc Hoàn Lớp: Máy Tàu thuỷ K234.Khoa :Động lực 1 Tên đề tài:

Thiết hế QTCN gia Gồng chỉ tiết “Trục khuỷu máy Dập tấm”.

• Bản vẽ chi tiết số:036.

• Trang bị công nghệ tự chọn.

Lời nói đầu.

/-PHÂN TÍCH SẢN PHẨM

//-CHỌN PHUƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

///-LẬP QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG cơ

Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án:

Giáo viên hướng dẫn.

Trần Hữu Quang.

ỉ/7ỉf?Ợ£ ửì/ĩ/iỵ^^

NVHM

Wâ án eótiự tiụAê e/tê 'tạớ máụ '/^/ỉtí/ỉự Qfiàe ?ổơàn

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học CNCTM có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết

kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nôns nghiệp,giao thông vận tải, điện lực,v v.Đồ án môn học CNCTM là đồ án vận dụng lí thuyết của nhiều mônhọc: CNKL1, CNKL2, CNCTM, Dung sai, để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ Với mục đíchnhư vậy tôi tiến hành thiết kế qui trình công nghệ gia công trục khuỷu máy Dập tấm

Gia công trục khuỷu máy Dập tấm là một công việc hết sức phức tạp yêu cầu thợ bậc cao, đồ gá,máy chuyên dùng có tính chính xác cao Các nguyên công gia công trục khuỷu máy Dập tấm đềuđòi hỏi phải có đồ gá song do phạm vi nghiên cứu cũng như sự hạn chế về mặt thời gian nên trong

đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên công phay 1'ãnh then trên trục Đây là nguyên côngđược tiến hành sau khi nhiệt luyện

Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơ tốt để tìm hiểu thiết kế các loại chi tiếtkhác.Phát huy trí sáng tạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụ khoa họckhác, hình thành phương pháp luận khoa học cho người học viên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu.Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra các giả thiết và so sánh kếtluận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khối lượng công việc tương đối lổm, các môn học

về đồ gá chưa nhiều nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến xây dựng để đề tài được hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo của thầy giáo hướng dẫn Trần Hữu Quang và sựgiúp đỡ của các đồng chí trong lóp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này

Chươns I: Phân tích chi tiết, chọn phôi và xác định phương pháp chế tạo 6

ỢỈAừtiự.

CHƯƠNG I

PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI Trong nội dung chương này chúng ta sẽ xem xét điều kiện làm việc của trục khuỷu máy Dập tấm từ đó đưa ra được nhữns kết luận về tính công nghệ của kết cấu

1.1.Phán tích chỉ tiết gia công:

Trục khuỷu máy Dập tấm là một trong những chi tiết quan trọng nhất, biến chuyển động tịnhtiến thành chuyển động quay

Trạng thái làm việc của trục khuỷu máy Dập tấm rất nặng Trong quá trình làm việc, trục khuỷuchịu tác dụng của lực quán tính ( quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển độngquay).Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên có tính chất va đập rất mạnh.Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ

biên Vì vậy đối trong cơ cấu trục khuỷu phải đảm các yêu cầu bền, cứng vững, trọng lượng nhỏ, ítmòn, độ chính xác gia công, độ bóng cao,

Trục khuỷu máy Dập tấm có các bộ phận chính như sau:

• Má khuỷu: Là bộ phận nối cổ trục và cổ biên Trong đồ án này má khuỷu có dạng hình tròn

• Cổ biên : Là phần nối với thanh truyền tạo chuyển động quay

• Đuôi trục khuỷu: Thường lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyền dẫn công suất

So với các loại trục khuỷu khác về mặt kết cấu trục khuỷu máy Dập tấm là tương đối đơn giản, chếtạo phôi bằng phương pháp dập nóng hoặc rèn khuôn Tuy nhiên do có kích thước lớn nên trụckhuỷu máy Dập tấm lại trở nên khó gia công Khi cắt gọt cần phải chú ý đến độ cứng vững của dao

Độ chính xác và độ bóng là phù hợp với các bề mặt làm việc

Trong thực tế sản xuất trục khuỷu máy Dập tấm người ta thường có các biện pháp côn 2 nghệ đểlàm tăng sức bền của trục như sau :

• Dùng phương pháp rèn khuôn để chế tạo trục

• Làm chai bề mặt bằng phun bi thép, phun cát thạch anh hoặc lăn cán bề mặt tạo cho lớp bề mặt

có ứng suất dư nén làm tăng sức bền mỏi

• Nhiệt luyện bằng phương pháp tốt như tôi cao tần, thấm Nitơ,

Tóm lại trục khuỷu máy Dập tấm là một chi tiết tương đối đon giản, kích thước lớn, số bề mặt giacông là ít nhất có thể Do làm việc trong điều kiện chịu lải trọng cao nên yêu cầu kỹ thuật cao vì thế

gia công trục khuỷu máy Dập tấm phải đạt độ chính xác cao Trong các phần tiếp theo ta sẽ nghiêncứu phương pháp gia công chi tiết này.

Dạng sản xuất: Trục khuỷu máy Dập tấm có qui mô sản xuất dạng loạt vừa, sản lượng hằng nămtrung bình

ỢỈAừtiự.

1.2 Xác đinh phương pháp chẽ tao phôi.

Trong chương này chúng ta sẽ phân tích chi tiết và các phương pháp gia công để quyết định phươngpháp chế tạo phôi

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết ta thấy rằng chỉ có thể có các phương pháp gia công là rèn ( rèn

tự do hoặc rèn khuôn) hoặc đúc

- Đối với phương pháp đúc, thường là đúc các trục khuỷu là thép cácbon, thép hợp kim và sanggrafit cầu Phương pháp đúc trục khuỷu có những ưu điểm như: trọng lượng phôi và lượng dư giacône nhỏ, đồng thời có thể đúc được những kết cấu phức tạp của trục khiến cho việc phân bố khốilượng bên trong trục khuỷu có thể thực hiện theo ý muốn để đạt được sức bền cao nhất Tuy nhiênphương pháp đúc trục khuỷu còn có rất nhiều nhược điểm, đó là:

• Thành phần kim loại đúc khó đồng đều; thép kết tinh không đều tinh thể phía trong thô hơn tinhthể phía ngoài, gang grafit cầu có quá trình cầu hoá không hoàn toàn nên ảnh hưởng đến sức bềncủa trục khuỷu

• Dễ xảy ra các khuyết tật đúc như 1'ỗ ngót, rỗ khí, rạn nứt ngầm,

• Sức bền kéo , nén tại các gấp khúc kém

Đối với phương pháp rèn, trước khi gia công ta phải tiến hành ủ và thường hoá để khử nội lực.Trước khi mài phải tôi hoặc ram để đảm bảo tính năng của trục khuỷu

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, ưu nhược điểm của các phương pháp rèn, đúc Ở phương án của

đồ án này ta chọn phương pháp chế tạo phôi là rèn khuôn

CHƯƠNG II

LẬP QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG cơ Trong chương này, từ việc xác định phôi là rèn khuôn ta sẽ tiến hành phân tích và giải quyết các vấn đề theo trình tự các nguyên công sau:

2.1 Thứ tư các nguvên công:

Để tạo ra sản phẩm chi tiết trục khuỷu máy Dập tấm ta phải tiến hành gia công theo thứ ự cácnguyên công sau:

• Nguyên công 1 : Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

• Nguyên công 2 : Tiện thô mặt trụ Ộ45 và cỊ>35

• Nguyên công 3 : Tiện tinh mặt trụ (Ị>45 và (Ị)35

• Nguyên công 4 : Tiện thô cổ biên

• Nguyên công 5 : Tiện tinh cổ biên

• Nguyên công 6 : Phay rãnh then

• Nguyên công 7 : Nhiệt luyện

• Nguyên công 8 : Mài mặt trụ 4>45 và cỊ>35

• Nguyên công 9: Mài cổ biên

2.2 Sơ đổ các nguvên công:

Theo cách phân chia như trên có 10 nguyên công, tuy nhiên nguyên công nhiệt luyện không có sơ

đồ nguyên công mà ta chí hình dung là phải có những nguyên công này

Các sơ đồ nguyên công được thể hiện lần lượt như sau:

NGUYÊN CÔNG I: PHAY MẶT ĐAU VÀ KHOAN Lỗ TÂM

£ìơ án eờtiự nựAệ' e/tê 'íạơ máụ '/Ọ/ỉù/ỉụ Qtiàí' Tổờàn

Chọn chuẩn thô: mặt trụ ngoài của đầu và đuôi trục

Chọn máy: tra bảng 25 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy phay và khoan tâm bán tự động ký hiệuMP-76M có các thông số chính như sau:

-Đường kính chi tiết gia công: 25-Ỉ-80 [min]

-Chiều dài chi tiết gia công: 400 [mm]

-Giới hạn số vòng quay của dao: 1255 [v/p]

Chọn dụng cụ :

-Dao phay: theo bảng IX-67 trang 258 tài liệu [9] chọn dao phay cán lắp răng nhỏ có các thông số

cơ bản của dao như sau:

NGUYÊN CÔNG II:TIỆN THÔ 045 và 035

Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự do

Chọn máy: tra bảng 4 trang 110 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy tiện ren vít vạn năng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản như sau:

-Đường kính gia công lớn nhất: 400[mm]

Wû án eờtiự nựAệ' e/tê 'íạơ máụ '/^/ỉtí/ỉự Qfiàe ?ổơàn

1 0

-Số cấp tốc độ: 23

-Giới hạn vòng quay của trục chính: 12,5^-2000 [v/p]

Máy tiện ren vít 1K62 có các cấp tốc độ [mm]: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000

Chọn dao: theo bảng 4-6 trang 263 tài liệu [5] chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính

là 90°(phải và trái) gắn hợp kim cứng T15K6 có kích thước cơ bản là: h X b X L = 16 X 1 о X 100 [mm]

Wû án eờtiự nựAệ' e/tê 'íạơ máụ ỢỈArtMự Qff/)ĩ' 17 /fifWfi

1 1

5

Chọn máy, gá, dao, thứ tự các bước giống nguyên công II

Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự do

Chọn máy: tra bảng 4 trang 110 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy tiện ren vít vạn năng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản như sau:

-Đường kính gia công lớn nhất: 400[mm]

-Số cấp tốc độ: 23

-Giới hạn vòng quay của trục chính: 12,5^-2000 [v/p]

Máy tiện ren vít 1K62 có các cấp tốc độ [mm]: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160;200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000

Chọn dao: theo bảng 4-6 trang 263 tài liệu [5] chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính

là 90°(phải và trái) gắn hợp kim cứng T15K6 có kích thước cơ bản là: h X b X L = 16 X 10 X 100 [mm]

Định vị : 2 mũi tâm và kẹp tốc Hạn chế 5 bậc tự do Các bước trong nguyên công:

NGUYÊN CÔNG IV: TIỆN THÔ cổ BIÊN

5

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờ trục Định vị: 2 khối V ngắn

Chọn máy: máy tiện 1K62 giống nguyên công 2

Chọn dao: tra bảng IX-13 trang 164 tài liệu [9] chọn dao tiện láng gắn hợp kim cứng có kí hiệu dao:21041-001-BK6 có các thông số cơ bản là:

B= 16 [mm]; H= 25 [mm]; L= 200 [mm]; h= 19,1 [mm]; b)= 6,7 [mm]

Thứ tự nguyên công:

- Tiện thô cổ biên đạt (ị)35,56 NGUYÊN

CÔNG V: TIỆN TINH cổ BIÊN

1 3

Nguyên công V có chuẩn, máy, gá, dao giống như nguyên công IV

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gò’ trục Định vị:

2 khối V ngắn

Chọn máy: máy tiện 1K62 giống nguyên công 2

Chọn dao: tra bảng IX-13 trang 164 tài liệu [9] chọn dao tiện láng gắn hợp kim cứng có kí hiệu dao: 21041 -001-BK6 có các thông số cơ bản là:

B= 16 [min]; H= 25 [mm]; L= 200 [mm]; h= 19,1 [min]; b|= 6,7 [mm]

Thứ tự nguyên công:

+Tiên tinh cổ biên đạt (Ị)35,26

Nguyên công VI khác nguyên công V ở chế độ công nghệ (ta sẽ xem xét trong phần tra chế độ cắt).NGUYÊN CÔNG VI: PHAY RÃNH THEN

Chọn chuẩn: Mặt trụ ngoài của đầu trục khuỷu, đuôi trục khuỷu và 1 điểm ở má khuỷu Định vị: 2 khối V ngắn và 1 chốt tì

Chọn máy: chọn máy phay vạn năng 6M82D4

Chọn dao: tra bảng 4-65 tài liệu [5] chọn dao phay ngón đuôi trụ có các thông số cơ bản như sau:+ Đường kính dao phay: 4 [mm]

+ Chiều dài phần lưỡi cắt: 11 [mm]

+ Chiều dài toàn bộ dao: 43 [mm]

+SỐ răng dao loại 1 là 4

Thư tự nguyên công:

+Phay rãnh then dài 50 [mm]

NGUYÊN CÔNG VII: NIIIỆT LUYỆN

NGUYÊN CÔNGVIII: MÀI CÁC MẶT TRỤ CÓ 045 và 035

'/9/ỉtí/ỉự Cỉííàử 7&ớàn

1 4

Chọn chuẩn: hai lỗ tâm khống chế năm bậc tự do

Định vị : giống nguyên công II

Chọn máy: tra bảng 10 trang 113 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy mài tròn nsoài kí hiệu 3A151

+Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ mài: 200 [mm]

+Công suất của động cơ: 7,5 [kW]

+Kích thước máy: 2100x3100 [mm]

Chọn đá mài: tra bảng IX- 93 trang 304 tài liệu [9] ta chọn đá mài phẳng kí hiệu ПП có các thông số

cơ bản như sau:

+Đường kính đá mài: 80 [mm]

+Chiều dầy của đá mài: 63 Ịmm]

Chọn hạt mài: tra bảng 4-166 trang 418 tài liệu [5] ta chọn đá mài có độ hạt là 50

Chất kết dính : Karemic

Thứ tự các bước trong nguyên công:

Lần gá 1 ;

+ Mài thô cổ trục đạt ф45,1 dài 65 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt ф44,95 dài 65 [mm]

+ Mài thô đầu trục đạt Ộ35,01dài 90 [mm],

+ Mài tinh đầu trục đạt Ộ34,95dài 90 [mm]

Lần gá 2;

+Mài thô cổ trục đạt ф45,1 dài 65 [mm],

+ Mài tinh cổ trục đạt ф44,95 dài 65 [mm]

1 5

+ Mài thô đuôi trục đạt cỊ)35,0ldài 70 [mm] + Mài

tinh đuôi trục đạt (Ị)34,95dài 70 [mm] NGUYÊN

CÔNG IX: MÀI cổ BIÊN

Wû án eờtiự nựAệ' e/tê 'íạơ máụ '/^/ỉtí/ỉự Qfiàe ?ổơàn

5

Chọn chuẩn, gá giống nguyên công IV

Chọn máy giống nguyên công VIII

Chọn máy: tra bảng 10 trang 113 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy mài tròn nsoài kí hiệu 3 A151 có các thông số cơ bản như sau:

+ Đường kính gia công lớn nhất: 200 [mm]

+ Chiều dài gia công lớn nhất: 750 [min]

+Côn móc ụ trước: N°4

+ Số vòng quay của trục chính: 1080; 1240; Số vòng quay của phôi gia công: 75; 150; 300;+TỐC độ của bàn máy: 0, l-ỉ-0,6 [mm/p]

+Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ mài: 200 [mm]

+Côn2 suất của động cơ: 7,5 [kW]

Thứ tự các bước trong nguyên công:

+ Mài thô cổ biên đạt (Ị)35,01 dài40 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt (Ị)34,95 dài 40 [mm]

2.3 Tính và tra lương dư cho các nguyên công:

án eótiự tiụAê e/tê 'tạớ máụ '/9/ỉtí/ỉự Cỉííàử 7&ớàn

1 6

2.3.1 Tính lượng clư cho bề mặt trụ ngoài Ộ45 ^5 Bề mặt trụ ngoài có

các yêu cầu kĩ thuật:

Độ nhám bề mặt: Ra= 0,63

Vật liệu thép C45, nhiệt luyện đạt độ cứng 48 52 HRC

Quá trình gia công bề mặt trụ phải qua các nguyên công:

1 Tiện thô từ phôi rèn

• Zbmin- lượng dư gia công nhỏ nhất

• Rz- độ nhấp nhô bề mặt do bước sát tnrớc để lại

• h - chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

• Aỵ- sai lệch về vị trí không gian do bước cong nghệ sát trước để lại.

• eb- sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Với £b=£c+8k;

ec- sai số chuẩn

£k- sai số kẹp chặt

Sau đây ta sẽ lần lượt tính lượng dư cho từng nguyên công

Theo bảng 3 84 [5] phôi rèn khuôn có các giá trị sau đây:

Rz + h - 1500 lụm].

Vì gia công có chống tâm 2 đầu nên sai số gá đặt trong trường hợp này eb = 0

Sai lệch không gian tổng cộng được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

Với ÀK độ cong giới hạn của phôi trên lmm chiều dài AK =3 ụm/mm

Sai lệch không gian còn lại được tính theo công thức: A’x = Kchx Aỵ Trong đó: Kchx hệ

số chính xác; đối với tiện thô: Kchx= 0,06; đối với tiện tinh: Kchx = 0,04 ; đối với mài thô:

Kchx= 0,02;

Như vậy sai lệch không gian còn lại được tính theo công thức:

1 7

Wâ án eótiự tiụAê e/tê 'tạớ máụ '/9/ỉtí/ỉự Qfiàe 7&ờàn

Sau tiện thô:Àthô= 0,06.1581 = 94,86[|um]

Sau tiện tinh: Atinh= 0,04.1581 = 63,24 [|am]

Vậy ta có:

Nguyên công tiên tlỉô:

2Zmin = 2(1500 + 1581) = 3081.2[|am]=6162 [um]

Neuvên côm tiên tinh:

Tra bảng 3 84 [st] sau tiện thô có: Rz=50 [|im]; h=50 [|am]

=>2Zmin = 2(50 + 50 + 94,86) = 2.194,86 [|im]=3 89,72 [ụxnl

Vẫn theo bảne 3 84 [st] sau tiện tinh có: Rz= 20 [|am]; h = 30 [|am]

Nguyên công nhiẽt Ị uyên:

Sau nguyên công nhiệt luyện độ chính xác giảm đi 1 cấp, độ nhám bề mặt tăng lên từ 1-5-2 cấp, các giá trị tương ứng sau nhiệt luyện: Rz= 60 [|um];h = 60 [um]

Tra bảng 3 75 [st] có: = Ak.L = 1,5.65 = 97,5 [|Lim]

Nsuvên côns mài tliô:

2Zmin = 2 (60 + 60 + 97,5) = 2.217,5[|um] = 435 Lum]

Nguỵên công mài tinh:

Sau mài thô có: Rz= 6,3 [|Lim];h = 20 [|am]; A’ = 0,06.435 = 26,1

=>2Zmin = 2(6,3 + 20 + 26,1) = 2.52,4 [|Lim] = 104,8 [um]

Từ kết quả tính toán ta lập ra bảng ghi kết quả theo qui tắc sau:

thước giới hạn lớn nhất

Cột lượng dư giới hạn được xác định như sau:

2Zmax là hiệu các kích thước siới hạn lớn nhất

2Zmin là hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất

lượng dư [|Lim]

sai[|im]

Kích thước giớihạn[mm]

Trị số giới hạncủa lượng dư[um]

min