Thiết kế quy trình gia công trục máy nghiền

KHOA CƠ KHÍ Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -Trang thiết bị công nghệ : Tự chọn -Dạng sản xuất : Loạt vừa 3.. Môn học chế tạo máy là m

ThiÕt kÕ qui tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng chi tiÕt sè 027

Gi¸o viªn h íng dÉn : TS L¹i Anh TuÊn Häc viªn thùc hiÖn : TrÇn V¨n Hîp Líp : CNCT Vò KhÝ K36

Hµ Né i -2005

KHOA CƠ KHÍ Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-Trang thiết bị công nghệ : Tự chọn

-Dạng sản xuất : Loạt vừa

3 Nội dung bản thuyết minh :

Lời nói đầu

Phần I : Phân tích sản phẩm và chọn phôi

Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật

1.2 Phân tích tính công nghệ của sản phẩm

1.3 Phân tích vật liệu và chọn phôi

Phần II : Thiết kế quá trình công nghệ

2.1 Xác định đường lối công nghệ

2.2 Thiết kế tiến trình công nghệ

2.3 Thiết kế nguyên công

2.4 Xác địnhlượng dư gia công cho các bề mặt

2.5 Xác định chế độ cắt cho các bề mặt

Phần III : Tính toán, thiết kế đồ gá

3.1 Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan

3.2 Nguyên lý làm việc của đồ gá

Kết luận

Tài liệu tham khảo

4 Bản vẽ :

-01 Bản vẽ chi tiết đã điều chỉnh (khổ A3)

-01 bản vẽ chi tiết lồng phôi (khổ A3)

-01 bản vẽ nguyên công (khổ A0)

-01 bản vẽ lắp đồ gá (khổ A2)

5 Tài liệu khác :

-01 Tập phiếu công nghệ

Ngày nộp đồ án:13/07/2005 Ngày 01 tháng 07 năm 2005

Giáo viên hướng dẫn

Lại Anh Tuấn

LỜI NÓI ĐẦU

Chế tạo máy là một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân Phạm vi

sử dụng sản phẩm của ngành chế tạo máy rất rộng rãi, đặc biệt là trong lĩnh vựcchế tạo máy công cụ Môn học chế tạo máy là một môn học chính trong chươngtrình đào tạo kỹ sư chế tạo máy cung cấp cho người học những kiến thức cơbản về năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm, về phương pháp thiết kếqui trình công nghệ, về phương pháp xác định chế độ cắt tối ưu và về nhữngphương pháp gia công mới

Việc thiết kế đồ án môn học là một hoạt động cụ thể hoá những kiến thức

lý thuyết, vận dụng chúng vào trong thực tế sản xuất Để thực hiện tốt đồ ányêu cầu học viên (Sinh viên) phải nắm được tổng thể các kiến thức về môn họcCông nghệ chế tạo máy và các kiến thức cơ sở khác như: nguyên lý cắt kimloại, Thiết kế dụng cụ cắt, Sức bền vật liệu Ngoài ra còn cần biết sử dụng cácphần mềm trợ giúp thiết kế như AutoCAD, Mechanical Desktop, Với mục tiêu

là thiết kế qui trình công nghệ chế tạo được chi tiết mà đồ án yêu cầu

Sau một thời gian được sự tận tình giúp đỡ của thầy Lại Anh Tuấn và cácthầy trong bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí em đã thiết kế được qui trình

công nghệ chế tạo chi tiết “Trục máy nghiền”, nội dung thiết kế chính được

ghi trong bản thuyết minh và các bản vẽ Tuy nhiên do kiến thức thực tế, kinhnghiệm thiết kế còn hạn chế do vậy đồ án không thể tránh được các thiếu sót

Em rất mong nhận được các ý kiến phê bình của các thầy giáo và các bạn để đồ

án đạt được tính thực tế cao nhất

Em xin chân thành cảm ơn !

Ngày 30 tháng 06 năm 2005

Học viên hực hiện

Trần Văn Hợp

PHẦN-I PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ CHỌN PHÔI

1.1.Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật:

-Trục là loại chi tiết cơ sở quan trọng trong đó chi tiết trục máy nghiền cũngkhông là ngoại lệ, có dạng bề mặt cơ bản cần gia công là dạng tròn xoay

- Chi tiết dạng trục có bậc;

- Chiều dài toàn bộ 375 mm, đường kính phần lớn nhất 86, lỗ ren M16và lỗren M12 nằm về hai phía của chi tiết và có đường tâm vuông góc với nhau;-Chi tiết có dạng bậc chia thành nhiều bậc nhỏ có bậc 86 ; bậc 76; bậc 70;bậc 56 với các kích thước chiều dài như hình vẽ;

-Trên phần trụ có 56 gia công một lỗ ren M12 và trên phần trụ bị phay mặtphẳng trên đó thì cũng tạo một lỗ ren M16 có đường tâm vuông goc với mặtphẳng đó;

- Chi tiết thuộc loại trung bình;

- Độ nhám bề mặt có 76 đạt Ra=0,63, độ nhám phần 56:Ra=1,25; độ đồngtâm 0,02; độ trụ 0,04;

-Độ không vuông góc của đường tâm 2 lỗ ren M16 và M12  0,03;

- Các bề mặt còn lại Rz20;

- Yêu cầu độ cứng 48 52 HRC Để đạt độ cứng này ta tiến hành nhiệt luyện(tôi + ram cao);

-Tất cả các góc nếu không vát thì lấy R=3 mm

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

- Chi tiết chiều dài lớn nhất là 375mm và đường kính nhỏ nhất là 56 mm do đóchi tiết có độ cứng vững khá cao

- Chi tiết có dạng trục bậc (Bậc lớn ở giữa, 2 bậc nhỏ 2 bên) nhằm đảm bảođiều kiện lắp ghép đồng thời phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục

để giảm tối đa đường kính trục nhưng vẫn đảm bảo điều kiện bền và làm việctin cậy.Tuy nhiên do kết cấu trục là trục bậc sẽ gây tập trung ứng suất làm giảm

độ bền của chi tiết Để làm giảm tập trung ứng suất ta làm các rãnh thoát dao vàcác góc lượn chuyển tiếp

- Các rãnh thoát dao của chi tiết để bảo vệ đá mài không bị mẻ khi gia công màitrục

- Các mặt đầu và mặt bên có ba via, cạnh sắc không làm các rãnh tròn mà thaybằng mặt vát ( 3x45 0) bởi vì khi đó gia công thuận tiện hơn, kinh tế hơn so vớilàm rãnh tròn ( Vì phải có dao định hình ) Đồng thời hình dáng, kích thước cácmặt vát hoàn toàn giống nhau để thuận tiện trong quá trình gia công, giảm sốlượng dao, tăng hiệu quả kinh tế

-Vật liệu chế tạo trục là thép 40Cr ; nhiệt luyện đạt HRC 48 52

- Trong khi nhiệt luyện cần chú ý đến sự biến dạng của trục Khi nhiệt luyệncần bảo đảm trục luôn luôn ở tư thế thẳng đứng

- Khi gia công ta tiến hành dùng chống tâm hai đầu có lỗ tâm làm chuẩn tinhthống nhất trong quá trình gia công.

1.3.1 Phân tích vật liệu:

- Chọn vật liệu chế tạo phôi người ta thường căn cứ vào :

 Dạng sản xuất

 Điều kiện làm việc của chi tiết

 Tính công nghệ của chi tiết

 Tính chất cơ lý của chi tiết

 Giá thành của sản phẩm

Nhằm mục đích chi tiết đảm bảo chất lượng 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 màimòn )

 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 tĩnh và tảitrọng va đập trung bình nên chi tiết phải đảm bảo độ bền và độ dai Do đó cóthể sử dụng loại thép hoá tốt (Thuộc thép kết cấu \ thép hợp kim ) Để lựa chọnvật liệu ta xem xét đặc điểm một vài nhóm thép hoá tốt có thể dùng làm vậtliệu chế tạo chi tiết :

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

 Rẻ

 Tính công nghệ tốt

 Độ thấm tôi thấp do đó độ cứng không đồng đều

 Cơ tính không cao

 Ứng dụng chế tạo chi tiết chịu tải trọng không lớn: trục truyền, trụckhuỷu động cơ

 Điển hình : C45

 Nhóm thép Crôm :

 Cơ tính tổng hợp cao

 Tính chống ram tốt do đó giảm ứng suất dư bên trong

 Độ bền, giá thành, độ thấm tôi cao hơn một chút so vối nhóm thép cácbon

 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 trungbình: trục, bánh răng, hộp giảm tốc

 Điển hình : 40Cr ( Tốt nhất trong nhóm này )

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

 Tương đối rẻ (Đắt hơn nhóm thép Crôm một chút )

C 45 0.42 - 0.49 0.17 - 0.37 0.50 - 0.80  0.25  0.25 

0.00430CrMnSi 0.28 - 0.35 0.90 - 1.20 0.80 - 1.10 0.80 - 1.10  0.25 

 Không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi

 Phù hợp chi tiết dạng trục trơn

 Chế tạo chi tiết nhanh

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

Dạng sản xuất thường 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

 Quá trình công nghệ đơn giản

 Trang thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít

- Nhược điểm :

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

 Sản phẩm có nhiều khuyết tật, chất lượng bề mặt, cơ tính thấp, lượng dưgia công lớn

 Độ chính xác của phôi thấp

 Hệ số sử dụng kim loại trung bình

- Áp dụng :

Thường áp dụng trong sản xuất đơn chiếc

b)Phôi đúc trong khuôn kim loại :

- Ưu điểm :

 Sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng dư gia công ít

 Độ chính xác cao

 Hệ số sử dụng kim loại cao

 Năng suất cao

 Phôi có hình dạng gần giống chi tiết

 Hệ số sử dụng kim loại cao

 Sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng dư gia công ít

 Năng suất cao

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

 Năng suất cao

 Phôi có hình dạng gần giống chi tiết

 Sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng dư 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

- Nhược điểm :

Chi phí đầu tư khuôn và máy lớn

- Áp dụng :

Thường áp dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

- Chọn phôi người ta thường căn cứ vào:

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

 Kích thước, hình dáng, kết kấu của chi tiết

 Dạng sản xuất và sản lượng của chi tiết

 Khả năng đạt độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật của các phương pháp chếtạo phôi

 Hoàn cảnh cụ thể của nhà máy

- Yêu cầu khi chọn phôi:

 Lượng dư gia công nhỏ nhất

 Có hình dạng gần giống chi tiết để giảm các nguyên công gia công trênmáy

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

+ Đặc điểm chi tiết dạng trụ bậc nên ta sử dụng phôi rèn khuôn

- Vì chi tiết đòi hỏi phải gia công cắt gọt do đó sau khi rèn phải tiến hành nhiệtluyện sơ bộ để cải thiện tính cắt gọt của phôi

- Sau khi rèn phôi thường được mang đi ủ (thường ủ hoàn toàn), thường hoá

hoặc ram cao

- Quy trình công nghệ chế tạo phôi thường là:

 Tính toán kích thước, trọng lượng, chuẩn bị phôi

 Tiến hành rèn khuôn

 Cắt ba via và lớp chưa thấu

 Làm sạch, tinh chỉnh, nhiệt luyện sơ bộ

 Kiểm tra, đóng gói

- Chế độ nhiệt luyện sơ bộ và nhiệt luyện kết thúc phôi tuỳ thuộc vàothành phần thép, đối với thép hoá tốt thường theo bảng dưới đây:

Bảng 1.2: Công nghệ nhiệt luyện phôi thép hoá tốt (nhi t luy n s b )ệt luyện sơ bộ) ệt luyện sơ bộ) ơ bộ) ộ)

Độ cứngHB

Nhiệt độ

C

Độ cứngHB

850

Nước Dầu

400-600 500

Nước hoặc dầu  980  784  9  45  59

PHẦN-II THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Xác định đường lối công nghệ:

Số lượng các nguyên công của một quá trình công nghệ phụ thuộc vàophương pháp thiết kế các nguyên công

Trong thực tế người ta thường áp dụng hai phương pháp thiết kế các nguyêncông tuỳ thuộc vào trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó làphương pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công

Trên cơ sở thực trạng trình độ công nghệ hiện nay ở nước ta, sử dụngphương pháp tập trung nguyên công kết hợp phân tán nguyên công (Bố trínhiều bước công nghệ trong một nguyên công kết hợp bố trí ít bước công nghệtrong một nguyên công) Bởi vì áp dụng phương pháp này tạo điều kiện tăngnăng suất lao động, rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm chi phí điều hành và lập kếhoạch sản xuất

Tuy nhiên áp dung phương pháp này cần chú ý tính toán phân chia số máy,

số người, cũng như khả năng làm việc của máy và tay nghề của công nhân mộtcách 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 chochu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phígia công, đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công được thưc hiệntheo một nguyên lý ứng với một phương pháp gia công thích hợp với kết cấucủa chi tiết Khi xác định các phương pháp gia công cho các bề mặt thường căn

cứ vào các đặc điểm sau :

Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công

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

Kích thước bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết gia công vàphạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phương pháp gia công

Độ chính xác có thể đạt được của phương pháp gia công

Điều kiện sản xuất thực tế ở đơn vị

Phương pháp gia công chi tiết “Trục máy nghiền” đạt được yêu cầu đề ra ta

tiến hành theo tiến trình công nghệ sau:

 Nguyên công I : Khoả mặt đầu -Khoan lỗ tâm

+ b1 : Khoả mặt đầu

+ b2 : Khoan lỗ tâm

 Nguyên công II: Tiện thô mặt trụ ngoài

+ b1: Tiện thô bề mặt trụ 86

 Nguyên công VII: Nhiệt luyện

 Nguyên công VIII: Nắn thẳng

 Nguyên công IX: Sửa lỗ tâm

 Nguyên công X: Mài tròn ngoài thô

 Nguyên công XI: Mài tròn ngoài tinh

+ Mài tinh lại mặt trụ 76

 Nguyên công XII: Mài tinh mặt phẳng

2.3 Thiết kế các nguyên công:

2.3.1 Nguyên công I: Khoả mặt đầu –Khoan lỗ tâm

- Chọn chuẩn thô : Bề mặt trụ

- Gá : Dùng hai khối V ngắn

- Chọn máy : Tra bảng 25-[11], ta chọn máy phay và khoan tâm bán tự động kí hiệu MP-76M có các thông số chính sau:

+ Đường kính chi tiết gia công: 25 80 mm

+ Chiều dài chi tiết gia công : 500 1000 mm

+ Giới hạn vòng quay của dao : 1225 vòng/phút

+ Công suất của động cơ phay- khoan: 5,5 kW

-Số lần gá : 1

- Trình tự các bước nguyên công:

+ b1 : Phay mặt đầu + b2 : Khoan lỗ tâm

2.3.2 Nguyên công II: Tiện thô mặt trụ ngoài

-Chọn chuẩn : Mặt côn hai lỗ tâm

-Định vị bởi : Hai mặt côn hai lỗ tâm định vị 5 bậc tư do

-Chọn máy : Tra bảng 4 trang 110 phần phụ lục tài liệu(Thiết kế đồ án CNCTMTrần văn Địch, NXBKH&KT 1999)ta chọn máy tiện ren vít vạn năng ký hiệu1K62 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]

-Chọn dao: Theo bảng 4-6 trang 263 tài liệu [Sổ tay CNCTM tập 1-Nhà xuấtbản khoa học và kĩ thuật 2000] :chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêngchính là 90(phải và trái) gắn hợp kim cứng T15K6 có kích thước cơ bản là: h x

- Chọn chuẩn : Mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị bởi : Hai mặt côn hai lỗ tâm định vị 5 bậc tư do

- Chọn máy : Tra bảng 9-4 T3,Chọn máy 1U611  ;các thông số kĩ thuật tratrong bảng:

+ Khoảng cách hai đầu tâm :500 mm

- Chọn chuẩn : Mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị bởi : Hai mặt côn hai lỗ tâm định vị 5 bậc tư do

- Chọn máy : Tra bảng 9-38 T3, Chọn máy phay vạn năng 6H81 các thông số

kĩ thuật :

+ Khoảng cách từ đường trục chính tới bàn máy: 30 340 mm + Khoảng cách sống trượt tới tâm bàn máy: 170 370 mm-Chọn dao: Tra bảng IX-65 trang 256(Sổ tay CNCT Máy II,III,IV) dao phay trụrăng răng lớn các thông số:

+ Kích thước bề mặt làm việc của bàn máy: 400x450 mm

+ Khoảng cách từ đường tâm trục chính tới trụ: 250 mm

-Chọn dao:

+ Dao khoan lỗ :Tra bảng 4-40 T1,dùng dao thép gió đường kính d=14 mm; L=120 mm; l=60 mm

+ Dao Ta-rô: Tra bảng IX-79 trang 271 với các thông số kích thước : d=16 mm; bước ren s=2mm; L=100 mm; l=32 mm; đối với lỗ thông bộ tinh l1=4mm;

+ Kích thước bề mặt làm việc của bàn máy: 400x450 mm

+ Khoảng cách từ đường tâm trục chính tới trụ: 250 mm

-Chọn dao:

+ Mũi khoan : Tra bảng 4-40 T1,dùng dao thép gió đường kính d=10 mm; L=120 mm; l=70 mm

+ Dao Ta-rô : Tra bảng IX-79 trang 271 với các thông số kích thước :

d=12mm; bước ren s=1,75mm; L=90 mm; l=28 mm; đối với lỗ thông bộ tinh

2.3.7 Nguyên công VII : Nhiệt luyện.

2.3.8 Nguyên công VIII : Nắn thẳng

2.3.9 Nguyên công IX : Sửa lỗ tâm.

2.3.10 Nguyên công X: Mài tròn ngoài thô

-Đồ gá: Mâm cặp 3 chấu và đầu chống tâm di động

-Máy: tra bảng 10 trang 113 phần phụ lục tài liệu [Thiết kế ĐACNCT Máy] tachọn máy mài tròn ngoài kí hiệu 3B12 có các thông số cơ bản như sau:

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

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

+Côn móc ụ trước: N0 4

+ Số vòng quay của trục chính: 1080; 1240; Số vòng quay của phôi giacông: 75; 150; 300;

+Tốc độ của bàn máy: 0,10,6 [mm/p]

+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 kíhiệu éé có các thông số cơ bản như sau:

+Đường kính đá mài: 80 [mm]

+Chiều dầy của đá mài: 63 [mm]

-Chọn hạt mài: tra bảng 4-166 trang 418 tài liệu [5] ta chọn đá mài có độ hạt là50

-Chất kết dính : Karemic

-Thứ tự các bước trong nguyên công:

Lần gá 1;

+ Mài thô đoạn trục đạt 56 dài 100 [mm]

+ Mài thô đoạn trục đạt 86 dài 50 [mm]

+ Mài thô đầu trục đạt 70 dài 60 [mm]

+ Mài thô đoạn truc 86 dài 10 mm

Lần gá 2;

+Mài thô đoạn trục đạt 76 dài 55 [mm]

2.3.11 Nguyên công XI: Mài tròn ngoài tinh