thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng trụ

thiết kế quy trình gia công bánh răng trụgiới thiệu chung về nghành công nghệ chế tạo máyphân tích chi tiết gia côngthiết kế sơ bộ phương án công nghệthiết kế quy trình gia công bánh răng trụgiới thiệu chung về nghành công nghệ chế tạo máy

Lời nói đầu

Trong xu thế phát triển của nền kinh tế thế giới, công nghệ nói chung và côngnghệ nói riêng từ trớc đến giờ vẫn đợc đầu t và phát triển Bởi tỷ trọng của ngànhcông nghiệp đóng góp cho nền kinh tế quốc dân luôn luôn ổn định và chiếm tỷtrọng lớn chính vì vậy mà nghành công nghiệp luôn luôn đợc đánh giá cao và đợcquan tâm hàng đầu Đồng thời nó cũng đợc coi là một chỉ tiêu của phát triển kinh tếcủa mỗi quốc gia

Đối với đất nớc ta để thực hiện đợc mục tiêu Công Nghiệp Hoá Và Hiện ĐạiHoá mà đảng và nhà nớc đã đề ra thì nớc ta phải đầu t và tạo điều kiện thuận lợicho một số nghành cộng nghiệp phát triển nh :Công nghệ thông tin, điện tử, cơ khí.Trong đó nghành cơ khí đóng vai trò hết sức quan trọng nó là nguồn gốc và là điềukiện cho các ngành khác phát triển Trong ngành cơ khí thì ngành công nghệ chếtạo máy đóng một vai trò then chốt trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật

Đất nớc ta đang trong thời kỳ phát triển còn thua kém so với các nớc trong khuvực và trên thế giới về các nghành khoa học kỹ thuật Chính vì vậy cần phải đầu t

về trang thiết bị kỹ thuật hiện đại đồng thời phải xúc tiến việc đào tạo nguồn nhânlực để phục vụ cho quá trình công nghịêp hoá, hiện đại hoá đất nớc

Là một sinh viên của trờng Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, em rất tự hào vì đây

là một cái nôi đào tạo nguồn nhân lực để góp một phần vào quá trình công nghiệphoá và hiện đại hoá đất nớc với bề dày thành tích hơn 100 năm xây dựng và trởngthành nên em luôn ý thức đợc rằng hãy tự hào và cố gắng học tập tốt dới sự quantâm của các thầy cô

Sau thời gian em học xong môn chuyên ngành công nghệ chế tạo máy em đợcgiao một đồ án môn học là thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răngtrụ Đây là một đồ án mới nên em còn cảm thấy nhiều lạ lẫm vì vậy trong quá trìnhnghiên cứu và thiết kế gặp nhiều khó khăn nhng nhờ sự giúp đỡ rất nhiệt tình củathầy Th.s NGUYỄN CHÍ BẢO em đã hoàn thành xong đồ án của mình

Em cũng đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành đồ án một cách tốt nhất vớinhững kiến thức mà em đã tiếp nhận đợc trong những ngày ngồi trên giảng đờng Nhng do chúng em cha trải qua thực tế, nên trong quá trình làm đồ án vẫn còn rấtnhiều hạn chế Em mong rằng các thầy chỉ bảo thêm cho em để em rút kinh nghiệmgiúp chúng em tiếp cận với thực tế sản xuất để sau khi ra trờng chúng em có đợcchút vốn kinh nghiệm

Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

Ngành chế tạo máy giữ vai trò quan trọng trong viêc sản xuất ra máy móc, thiết

bị cho tất cả mọi ngành kinh tế quốc dân Có thể nói rằng không có ngành chế tạomáy thì không tồn tại các ngành công nghiệp khác vì vậy vịêc khát triển khoa học

kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy có ý nghĩa hàng đầu nhằm thiết kế,hoàn thiện và vận dụng các phơng pháp chế tạo tổ chức và điều khiển quá trìnhsản xuất đạt hiiêụ quả cao nhất

Bất kể một sản phẩm cơ khí nào cũng đợc hình thành nh sau:

Căn cứ vào yêu cầu sử dụng, thiết kế ra nguyên lý của thiết bị, từ đó thiết kế rakết cấu thực sau đó chế tạo thử để kiểm nghiện kết cấu và sửa đổi và hoàn thiệnhơn rồi mới sản suất hàng loạt Nhiệm vụ của nhà thiết kế là phải thiết kế nhữngthiết bị đảm bảo phù hợp với yêu cầu sử dụng, còn nhà công nghệ thì căn cứ vào kếtcấu đã thiêt kế để chuẩn bị quá trình sản suất Nhà thiết kế phải nắm vững kiến thức

về công nghệ chế tạo

Công nghệ chế tạo máy là lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứuthiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật trong diều kiện kinh tế cụ thể

Công nghệ máy là môn liên hệ chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn sản suất Nóđược đỳc kết từ thực tiễn sản suất, đợc trải qua nhiều lần kiểm nghiệm của sảnxuất để không ngừng nâng cao trình độ kỹ thuật, rồi đem vào ứng dụng trong thực

tế

Hiện nay khuynh hớng tất yếu của chế tạo máy là tự động hoá và điều khiển quátrình công nghệ qua việc điện tử hoá và sử dụng máy vi tính từ khâu chuẩn bị sảnsuất tới khi sản phẩm ra xởng Để làm công nghệ đợc tốt cần có sự hiểu biết sâurộng về các môn học nh sau: Sức bền vật liệu, nguyên lý máy

Chơng II : Phân tích chi tiết gia công

1> Phân tích chức năng nhiệm vụ của chi tiết

Chi tiết bánh răng trụ là một chi tiết quan trong trong cỏc bộ phận của mỏy , nú

có tác dụng truyền chuyển động giữa các cơ cấu trục nó truyền mômen xoắn tới cáctrục chuyển động làm thay đổi tốc độ của hộp tốc độ

Bề mặt φ28 đợc gia công chính xác cấp 7 bề mặt này đuợc lắp ghép với trục và truyền chuyển động trong hộp tốc độ

Các thông số kỹ thuật của bánh răng có ảnh hởng cao nhất tới tính năng và chất lượng vận hành của cụm máy Do đó các yêu cầu kỹ thuật của bánh răng cần đợc

đảm bảo và gia công chính xác

Bánh răng trụ đợc làm từ thép đỳc C30

Thành phần hoa học của thép C30 (theo khối lợng )

C Si Mn S P Ni Cr

Không lớn hơn0,3 0,2 0,6 0,04 0,04 0,3 1

3

)

HB (không lớn hơn)

2> Phân tích tính công nghệ của kết cấu chi tiết

Bánh răng đợc chế tạo từ thép C30 dễ xuất hiện cong vênh khi nung nóng và làm nguội trên quan điểm biến dạng thì phần thân răng dể gây biến dạng nhất vì bề dày thành lỗ mỏng ,làm cho thân răng sai lệch biến dạng khi làm việc để đảm bảo không dẫn đến vấn đề trên thì nên nhiệt luyện từng phần của bánh răng lỗ bánh răng là lỗ trụ thông suốt nên thuận lợi công việc gia công :

Khi thiết kế phải chú ý đến khả năng gia công năng suất cao nh :

Chế tạo bánh răng bằng phơng pháp đúc trong khuôn có hình dáng giống với chi tiết , lỗ của phôi đợc làm sao cho vừa đủ lợng d để gia công

+ Ưu điểm của phơng pháp này là cho năng suất cao, đồng thời nâng cao độ bền và tính chống mỏi của chi tiết

Chơng III : Thiết kế sơ bộ phơng án công nghệ

1> Chọn và xác định dạng xản xuất :

Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất lớn đến quá trình thiết kế, quá trìnhcông nghệ nó góp phần quan trọng trong việc tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cụthể: Nếu nh dạng sản xuất là đơn chiếc thì có thể tập trung nguyên công, dùng đồgá vạn năng thay cho đồ gá chuyên dùng nh vậy sẽ giảm đợc chi phí gia công Cònnếu nh dạng sản xuất là hàng khối thì ta phải phân tán nguyên công, sử dụng cácthiết bị đồ gá chuyên dùng (mỗi nguyên công chỉ có một bớc công nghệ ) làm nhvậy thì sẻ tăng đợc năng suất gia công giảm giá thành sản phẩm

a> Xác định dạng sản xuất dựa vào bảng sau:

bảng phân loại sản xuất

Dạng sẩn xuất

Q trọng lợng chi tiết

>200kg 4- 200 kg < 4 kgSản lợng háng năm của chi tiét (chiếc)

>1000

<1010-200 200-500500-1000

>5000

<100100-500500-50005000-50000

>50000

Sản lợng của chi tiết : N1 = 1000

Tính khối lợng của chi tiết :

tính Qct= V γ (kg)

với V: là thể tích của chi tiết

γ : khối lợng riêng của vật liệu γthep =7,852 kg/dm

3

Xác định trọng lợng của chi tiết :

V là thể tích của chi tiết gồm có:

Dựa vào bảng phân loại sản xuất ta thấy dạng sản xuất là hàng vừa

2.>Chọn phôi và ph ơng pháp tạo phôi

Dựa trên yêu cầu kỹ thuật của bánh răng, hình dáng bề mặt và kích thớc của chi tiếtquy mô và tính loạt của chi tiết ta có thể chọn phôi nh sau: chọn vật liệu: thép đỳc C30

+> Ph ơng pháp tạo phôi :

Phôi đúc

Phôi đúc có nhièu loại và phơng pháp đúc kiểu khuôn đúc và điêù kiện tạophôi khác Phôi đúc đợc đúc theo ba phơng pháp khác nhau cho độ chính xác và l-ợng d khác nhau

Đúc trong khuôn cát : dùng để chế tạo phôi bánh răng trụ Phôi bánh răng

đ-ợc chế tạo bằng cách rót kim loại nóng chảy vào khuôn thép Độ chính xác của phôi bánh răng phụ thuộc vào độ chính xác của khuôn kim loại , kích thớc và hình dáng của chi tiết , chất lợng của kim loại nóng chảy

ủ phôi sau đúc để giảm độ cứng của phôi trớc khi gia công

II.> Tính l ợng d và thiết kế bản vẻ lồng phôi :

Dungsai (àm)

kích thớc giớihạn

trị số giới hạncủa lợngd

)

Kích thớc(mm)

dmin(mm)

dmax(mm)

thô

50 50 100 0 4024 19,14 300 18,84 19,14 4,02 6,47

Tiện

tinh

30 30 81 0 393 19,533 170 19,36 19,53 0,39 0,52Mài

b) Xác định lợng d cho bề mặt lỗ φ 28 đợc tiến hành theo trình tự sau đây

Lập bảng và ghi trình tự cá bớc công nghệ: rèn, tiện thô, tiện tinh, mài thô, mài tinh

tính sai lệch không gian ρ của phôi :

• ρ =

2 2 lt

• 2Zbmin =2(Rza+ Ta + ρa )

• tiẹn thô : 2Zbmin =2.(150 +250 +1612 ) =4024 àm

• tiện tinh: 2Zbmin =2.(50 +50 +96,72 ) =393,4 àm

2 chØ sè sau dÊu phÈy ( cét 10)

TÝnh kÝch thíc giíi h¹n nhá nhÊt b»ng c¸ch lÊy kÝch thíc giíi h¹n lín nhÊt trõ ®i dung sai nguyªn c«ng (cét 9 )

2Z

min b

∑

2Zbmax = 0,202 +0,411 + 0.52 + 6,47 =7,603 mm 2Z

min b

=

n i

∑

2Z

min b

= 0,19 + 0,28 + 0,39 + 3,48 = 4,34 mm

• Kiểm tra phép tính : thực hiện đúng khi

2Zbmax - 2Z

min b

= δP - δCT 7,603 – 4,61 = 3,29– 0,3 = 2,99 mm

Vậy lợng d tính toán là đúng

Chơng IV : Thứ Tự Thực Hiện Các Nguyên Công

A) NGUYÊN CÔNG I: Đúc , ủ giảm độ cứng

Kim loại núng chảy đợc cho vào khuôn đỳc và

+ ủ phôi : sau khi đỳc do mạng tinh thể của kim loại cha ổn định , độ

cứng của kim vật liệu cao,điều đó sẽ gây ra khó khăn khi gia công bằng các phơng pháp gia công cơ Do đó ta phải ủ để giảm đọ cứng và làm cho mạng tinh thể của kim loại ổn định trở lại

B) NGUYÊN CÔNG II : Tiện mặt đầu ,khoan- doa φ 20 , vỏt mộp

a> mục đích yêu cầu: tạo chuẩn cho các nguyên công sau, do đó yêu cầu đầu tiên của mặt đầu là phải phẳng, lỗ φ 20 phải vuụng gúc với mặt đầu,độ nhám

theo yêu cầu bản vẽ

b > định vị : chuẩn định vị là chuẩn thô , ta dùng bề mặt φ 126 khống chế 2 bặc

tự do, mặt đầu còn lại làm chuẩn định vị chính khống chế 3 bậc tự do

c > kẹp chặt: chi tiết đợc kẹp chặt bằng chấu cặp 3 chấu tự định tâm

d > chọn máy và dao :

Ta chọn máy tiện : 1K62 của Nga có công suất động cơ N= 7,5 k w

Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 90

0

gắn mảnh hợp Kim cứng T15K6 có h =20 , b = 16 , L =120 ,n =6 , l =16 ,r =1,

v K S t T

C

.

T : chu kỳ bền của dao T =50 (phút)

kv :hệ số diều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv= kmv knv kuv

kmv : hệ số phụ thuộc vào chất lợng của vật liệu gia công

tra b¶ng 5 - 1 , 5 -2 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II

knv :hÖ sè phô thuéc tr¹ng th¸i bÒ mÆt cña ph«i

tra b¶ng 5 - 5 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II chän :knv =0,8

: kuv : hÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu cña dông cô c¾t

tra b¶ng 5 - 17 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II chän : kuv =1

292

15 , 0 3 , 0 18 , 0

=100 (m/p)

=

126 14 , 3

100 1000

b¶ng 5 - 22 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II :

pz

γ K

= 1 , Kϕpz = 0,89 ,

=

⋅

pz λ

K

1 K

pz

=0,86 0,89 1 1 =0,76 Thay vµo c«ng thøc ( 1 ):

Pz = 300 2.8

1

1,21 99 0,76

15 , 0 75 ,

y x

py

γ K

py

= 0,86 0,5 1 1 = 0,43 Thay vµo c«ng thøc ( 2 ):

Py = 243 2,8 .1,21 .1000 .0,43

3 , 0 6

, 0 9 ,

ypx xpx

px

γ K

K

px

= 0,86 1,17 1 1 = 1 Thay vµo c«ng thøc ( 3 ):

Px = 339

4 0 5

, 0

1 1 , 21 1000 8

.

1 = 65,880 kg C«ng xuÊt tiªu thô khi c¾t :

tÝnh theo c«ng thøc : N =

102 60

V

P z

=

120 60

99 13 , 369

2 1

56 + +

= 0,195phót +> tiÖn tinh :

ChiÒu s©u c¾t t =0,2 mm

Bảng 5-14 sổ tay công nghệ chế tạo máy 2 S = 0,1 - 0,13 mm/ vg

Ta chọn S = 1.21 vì σb = 610 < 700 (MPa )

nên S =0,13 0,45 =0,059 mm/ vòng

Tốc độ cắt đợc tính theo công thức : V1 =

v y x m

v K S t T

C

.

T : chu kỳ bền của dao T =50 (phút)

kv :hệ số diều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv= kmv knv kuv

kmv : hệ số phụ thuộc vào chất lợng của vật liệu gia công tra bảng 5 - 1 , 5 -2 sổ tay công nghệ chế tạo máy _ II

knv :hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt của phôi

tra bảng 5 - 5 sổ tay công nghệ chế tạo máy _ II chọn :knv =0,8

: kuv : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

tra b¶ng 5 - 6 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II chän : kuv =1

292

15 , 0 3

, 0 18 , 0

=

126 14 , 3

356 1000

= 396 m/p +> tÝnh lùc c¾t :

0 ⋅ − ⋅

=251 kg Lùc híng kÝnh :

-PY =

py ny

y x

tra b¶ng 5 - 9 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II ⋅

py

γ K

, 0 9

,

= 1 kg Lùc däc trôc :

Px =

px nx

ypx xpx

( 6 ) tra b¶ng 5 - 23 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II chän C

px

γ K

px

= 0,86 1,17 1 1 = 1 Thay vµo c«ng thøc ( 6 ):

Px = 339

4 , 0 5

, 0

1 0 , 055 126 2

,

1= 2,3 kg C«ng xuÊt tiªu thô khi c¾t :

tÝnh theo c«ng thøc : N =

102 60

V

P z

=

102 60

396 51 , 2

⇒

TCB=

315 09 , 0

2 1

56 + +

= 1,073 phút b> tiện thô φ 120:

v K S t T

C

.

T : chu kỳ bền của dao T =50 (phút)

kv :hệ số diều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv= kmv knv kuv

kmv : hệ số phụ thuộc vào chất lợng của vật liệu gia công tra bảng 5 - 1 , 5 -2 sổ tay công nghệ chế tạo máy _ II

knv :hÖ sè phô thuéc tr¹ng th¸i bÒ mÆt cña ph«i

tra b¶ng 5 - 5 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II chän :knv =0,8

: kuv : hÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu cña dông cô c¾t

tra b¶ng 5 - 6 sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y _ II chän : kuv =1

292

15 , 0 3 , 0 18 , 0

=

120 14 , 3

125 1000

= 119 m/p

pz

γ K

= 1 , Kϕpz = 0,89 ,

=

⋅

pz λ

K

1 K

pz

=0,86 0,89 1 1 =0,76 Thay vµo c«ng thøc ( 4 ):

Pz = 300 1,4

1

1.21 315 0,76

15 , 0 75

,

0 ⋅ − ⋅

=155,38kg

- Lùc h íng kÝnh :

PY = py

ny y

py

γ K

py

= 0,86 0,5 1 1 = 0,43 Thay vµo c«ng thøc ( 2 ):

Py = 243 1,4 .1,21 .315 .0,43

3 , 0 6

, 0 9 ,

= 28,23 kg

- Lùc däc trôc

Px = px

nx ypx xpx

px

γ K

px

= 0,86 1,17 1 1 = 1 Thay vµo c«ng thøc ( 3 ):

Px = 339

4 , 0 5 , 0

1 1 , 21 315 4

,

1 = 52,29 kgC«ng xuÊt tiªu thô khi c¾t :

tÝnh theo c«ng thøc : N =

102 60

V

P z

=

102 60

315 38 , 155

=7,99 (Kw)

So sánh với thuyết minh th máy đảm bảo an toàn

Tính thời gian cơ bản :

Tcb= Sn

L L

2 1

zv v

mv

K

(m/p) Theo bảng 39 chế độ cắt và gia cụng cơ khớ ĐHCNHN

0

4 , 0

=477 (v/p)Theo may chon n =400 v/p

→V t = 1000

20 14 , 3

500

=31,4 m/p(t) chạy máy

vậy chiều sâu cắt t =0,7 mm

Lợng chạy dao S mm/vòng

Bảng 5 -60 sổ tay CN CTM II ta có

Sn = 0,5 - 0,7 mm/vòng , theo máy chọn S n= 0,6 mm/ vòng tốc độ cắt: V m/phút

Tra bảng 5 -64 sổ tay CN CTM _II : tốc độ cắt V = 188 m/phút

Vận tốc tính toán V = 1 2 3 4

K K K K

K

:hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K2=0,82

K3 : hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K3=1

K4: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K4=1

=

78 14 , 3

163 1000

= 666 (v/ phút) chọn nm áy< nt ⇒

nm áy=630(v/p) tính thời gian cơ bản :

TCB =

i n S

L L

- L1= 2 mm

⇒

TCB= 0.6.630

2 7 ,

= 0,01( phút)

C ) Nguyên công ΙΙΙ : Tiện ngoài φ 120

a> mục đích yêu cầu : tạo chuẩn gia công bánh răng Do đó yêu cầu của mặt ngoài φ 120 là phải đảm bảo độ đồng tâm với tâm của lỗ

ta chọn máy tiện : 1K62 của nga có công suất động cơ N= 7,5 k w

chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 90

0

gắn mảnh hợp Kim cứng T15K6 có h =20 , b = 16 , L =120 ,n =6 , l =16 ,r =1,