do án công nghệ chế tạo máy

Kiến thức về công nghệ chế tạo máy là kiến thức không thể thiếu đợc của ngời kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

1 phân tích chức năng làm việc của chi tiết 2

2 phân tích tính c\ông nghệ trong kết cấu của chi tiết 3

3 Xác định dạng sản xuất 5

4 chọn phơng pháp chế tạo ph\ôI 6

5 Thiết kế và lập thứ tự các nguyên c\ông 7

5.1 Xác định chuẩn thanh định vị để gia c\ông chi tiết 7

5.2 Lập sơ bộ các nguyên c\ông 7

5.3 Thiết kế các nguyên c\ông cụ thể 7

5.3.1 Nguyên c\ông 1: Phay khoả 2 mặt đầu 7

5.3 2- Nguyên c\ông 2 :Khoan, Khoét - Vát mép lỗ (30+0.035 10

5.3.3- Nguyên c\ông 3 : Tiện tròn ngoài 15

5.3.4 Nguyên c\ông 4: Xọc rãnh then 17

5.3.5- Nguyên c\ông 5 : Phay răng 19

5.3.6 Nguyên c\ông 6: Nhiệt luyện 21

5.3.7.Nguyên c\ông 7: Mài bề mặt profin làm việc 21

5.3.8 Nguyên c\ông 8:Kiểm tra 23

6 Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên c\ông: 23

6.1 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 1: Phay mặt đầu b\ằng dao phay đĩa: 24

6.2 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 2: phay mặt đầu thứ 2 24

6.3 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 3: Khoan- Doa - Vát mép lỗ ( 30 24

6.4 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 4: Vát mép đầu còn lại của lỗ 25

6.5 Thời gian gia c\ông của nguyên c\ông tiện tròn ngoài 25

6.6 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 5: Xọc rãng then 26

6.7 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 6: cắt răng: 26

6.8 Thời gian cơ bản của nguyên c\ông 7: mài bề mặt làm việc của răng: 26

7 THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHI TIẾT CHO NGUYấN CễNG 2 26

7.1 Phõn tớch sơ đồ gỏ đặt và yờu cầu kỹ thuật của nguyờn cụng 2 26

7.2 Xỏc định mụ men cắt Mx 27

7.3 Xỏc định lực kẹp cần thiết 27

7.4 Xỏc định sai số cho phộp của đồ gỏ 28

Lời nói đầu

Kiến thức về công nghệ chế tạo máy là kiến thức không thể thiếu đợc của ngời kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết

bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu

và tự mình ứng dụng những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác nh: máy công cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp sinh viên nắm vững quy trình thiết kế , chế tạo một chi tiết cụ thể Với

đồ án này đó là bánh răng – một chi tiết thờng gặp nhng rất quan trọng trong tất cả các máy thông dụng

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy giáo- Ngô Đăng Huỳnh thuộc Bộ Môn Công Nghệ cơ khí – Khoa Cơ Điện , đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Nhng với kiến thức có hạn , cha có kinh nghiệm trong thiết kế chế tạo máy và kỹ thuật gia công cơ khí chắc chắn rằng không thể tránh đợc sai sót Em mong đợc nhận sự chỉ bảo , hớng dẫn thêm để hoàn thiện hơn khối kiến thức đã học Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội - Ngày 20 thỏng 11 năm 2011

Sinh viờn

Phạm Đức Lụ̣c

1 phân tích chức năng làm việc của chi tiết

Truyền động bánh răng chiếm một vị trí rất quan trọng, chúng là những cơ cấu đóng vai trò chủ yếu trong hầu hết các máy nh : ô tô máy kéo, máy công cụ, máy nông nghiệp.

Bánh răng có ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng làm việc, an toàn và chất lợng của máy

Nhiệm vụ chính của bánh răng là truyền chuyển động từ trục này sang trục khác và để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngợc lại

Bánh răng có một số u điểm lớn nh: khả năng truyền lực lớn, đảm bảo

tỷ số truyền ổn định , hệ số có ích lớn, và truyền động êm , tốc độ vòng của bánh răng trong các cơ cấu truyền chuyển động tốc độ cao có thể đạt tới 150m/s

Phần làm việc chính của bánh răng là các răng , nó làm việc trong điều kiện thờng xuyên bị va đập mạnh chịu tải trọng nặng, rất dễ gây ra các hiện tợng phá huỷ nh : mòn răng , cắt đứt chân răng Bề mặt profin tiếp xúc xảy ra hiện tợng hao mòn, tróc rỗ Bánh răng đợc chế tạo ở đây là bánh răng lớn cấp chậm trong hộp giảm tốc Đợc lắp chặt trên trục 3 , tải trọng làm việc dài hạn và ổn định

2 phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

- Hình dáng lỗ phải đơn giản, vì nếu hình dáng phức tạp sẽ phải dùng máy rơvônve hoặc máy bán tự động để gia công Điều đó làm tăng đáng kể thời gian gia công , tăng giá thành sản xuất.

- Mặt ngoài của bánh răng phải đơn giản Bánh răng có tính công nghệ cao nhất là bánh răng không có gờ, không có moay ơ

- Gờ của mặt ngoài chỉ nên bố trí ở 1 phía , nếu có gờ ở 2 phía thì thời gian và số lợng các máy gia công sẽ tăng

- Bề dày của mặt phải đủ để tránh biến dạng nhiệt luyện

- Hình dáng và kích thớc của các rãnh (nếu có) phải thuận tiện cho việc thoát dao

- Kết cấu bánh răng phải tạo điều kiện cho việc gia công nhiều dao một lúc

- Kích thớc khuôn khổ của bánh răng: Yếu tố này có ảnh hởng đến cách chọn thiết bị và dụng cụ cắt răng, đồng thời ảnh hởng tới độ chính xác gia công vành răng và phơng pháp gá đặt bánh răng trên trên máy

Gá đặt bánh răng nh vậy đợc thực hiện bằng cách gá trục quay của bàn máy nhờ đồng hồ so

- Hình dạng của bánh răng: Yếu tố này có ảnh hởng tới việc chọn máy gia công đến phơng pháp gia công phôi và đến phơng pháp chọn chuẩn công nghệ Hình dáng bánh răng hợp lý tạo điều kiện rút ngắn thời gian, hạ giá thành sản phẩm

- Hình dáng và vị trí của vành răng: Yếu tố này ảnh hởng tới chuẩn công nghệ và phơng pháp cắt răng Chiều rộng rãnh thoát dao nhỏ nhất phụ thuộc vào mô đun của bánh răng

- Biến dạng của bánh răng trong quá trình nhiệt luyện: Yếu tố này là một trong các chi tiết cơ bản của tính công công nghệ của bánh răng Biến dạng của bánh răng trong quá trình nhiệt luyện là sự thay đổi kích thớc của bánh răng nh đờng kính đỉnh, bớc răng và chiều dài khoảng pháp tuyến

chung Ngoài ra hình dáng của bánh răng cũng bị thay đổi, chẳng hạn vòng tròn trở thành ô van, hình trụ trở thành hình côn.

Để giảm độ biến dạng cần có chế độ nhiệt luyện tối u cần có nguyên công ram trớc khi thấm than, chạy rà răng, nhiệt luyện trong khuôn, sử dụng kết cấu hợp lý, sự dụng đồ gá để sửa tinh mặt chuẩn và hiệu chỉnh các thông

Tính khối lợng của chi tiết:

Theo công thức 1.5 tài liệu cnctm trang 19:

Q1= V.γ (kG)

Trong đó :

V: thể tích của chi tiết (dm3)

γ : trọng lợng của vật liệu.(do vật liệu là thép nênγ =7,852 kG/dm3

V3: ThÓ tÝch hai bªn cña b¸nh r¨ng V4: ThÓ tÝch 4 lç Ø15

2 5

4

π - 62 .1

4 d l

2

1.(3,14 54

Với bánh răng chế tạo bằng thép thờng hoá chúng ta có thể chọn phôi dập – phôi dập dùng cho các chi tiết trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng Phôi đợc chế tạo trên máy búa nằm ngang hoặc dập đứng

5 Thiết kế và lập thứ tự các nguyên công

5.1 Xác định chuẩn thanh định vị để gia công chi tiết

Khi gia công bánh răng trụ – răng thẳng có lỗ thì chuẩn tinh thống nhất là mặt lỗ Chuẩn lỗ cũng chính là chuẩn tinh chính vì nó đợc dùng khi lắp ráp Do vậy khi gia công phôi ta chú ý đến gia công lỗ Ngoài lỗ có thể chọn mặt đầu làm chuẩn Trong trờng hợp đó lỗ và mặt đầu phải gia công trong 1 lần gá để đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đầu và đờng tâm lỗ

5.2 Lập sơ bộ các nguyên công:

- Nguyên công 1 : Phay khỏa 2 mặt đầu

- Nguyên công 2: Khoan, doa, vát mép lỗ ∅ 30

- Nguyên công 3: tiện vành ngoài

- Nguyên công 4 : xọc rãnh then

- Nguyên công 5 : Phay răng

- Nguyên công 6 : nhiệt luyện

- Nguyên công 7 : mài răng

- Nguyên công 8 : kiểm tra

5.3 Thiết kế các nguyên công cụ thể:

5.3.1 Nguyên công 1: Phay khoả 2 mặt đầu

- Khoản cách từ sống trợt tới tâm bàn máy 220-480 mm

- Khoảng cách từ đờng trục chính tơi sống trợt thẳng đứng thân máy 220-480 mm

- Khoảng cách lớn nhất từ sống trợt thẳng đứng thân máy tới thanh răng 775 mm

– Khoảng cách từ đờng tâm trục chính tới mặt dới của xà ngang 155 mm

– Khoảng cách từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao 700 mm

– Khoảng cách lớn nhất của bàn sau tới sống trợt thân máy

320 mm– Bớc tiến bàn máy thẳng đứng 8- 390 mm/ ph– Lực kéo lớn nhất của cơ cấu chạy dao dọc 1500 KG

Ngang 1200 KG Thẳng đứng 500 kg– Đờng kính lỗ trục chính 29 mm

D C

.

Bước 2: Phay mặt đầu thứ 2

Cỏc bớc phay mặt đầu thực hiện nh nguyên công 1

S (lựơng chạy dao)mm/vg

T(chiều sõu cắtmm)

N (số vòng quay)Vg/ph

T( thời gian nguyên công)phỳt

T(tuổi bền)phút

Lập sơ đồ gá đặt: Mặt đáy định vị 3 bậc tự do và dùng bạc côn vừa

định tâm vừa khống chế 2 bậc tự do

Kẹp chặt: Nh nguyên công 1

Chọn máy: Bảng 5.22 trang 468(*) chọn máy khoan đứng 2H135: có

Chọn dao: Tra bảng 4.49 trang 366 (*) mũi khoan ruột gà đuôi côn

loại ngắn

d = 29 mm, chiều dài dao L=140mm,chiều dài phần làm việc 60mm.Tra bảng 2.105 trang 215(*) tuổi bền dao T=250 phỳt

Tra bảng 4.49 trang 336 [2] chọn mũi doa liền khối chuôi côn có

D = 30 mm,chiều dài dao L=292mm,phần làm việc l=38mm

Tra bảng 5.114 trang 106 [3] tuổi bền dao T=180 phỳt

Chọn dao cho chế độ vát mép lỗ φ 50 theo bảng 4.50 trang 338 tài liệu [2] chọn dao có các thông số :Đờng kính dao D=49mm,phần làm việc chính có góc nghiêng ϕ=15

Tính l ợng d gia công:

*)Tính lợng d của bề mặt φ30+0,035

Qui trình công nghệ gồm hai nguyên công (hai bớc) : khoan và doa Chi tiết đợc định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự do), 2 khối V ( một khối cố định, một khối di động )

Theo bảng 3.2 trang 70 tài liệu [1] với phôi dập có khối lợng 2,5 – 25 (kg) : Rz=150 àm ; Ta= 250 àm.

Rz là chiều cao nhấp nhô tế vi

Ta là chiều sâu lớp cắt kim loại bị h hỏng

Giá trị cong vênh ρc của lỗ đợc tính theo cả hai phơng hớng kính và ớng

h-ρc= = ( 0 , 4 54 ) 2 + ( 0 , 4 30 ) 2 =24,7 àm

Trong đó:

- ∆k lấy theo bảng 15 trang 83 tài liệu[6] ∆k=0,4 mm

- l,d là chiều dài và đờng kính lỗ l = 54.103 àm; d =30 103

àmGiá trị ρcm (Độ xê dịch phôi dập ) tra thao bảng 17 trang 85 tài liệu [6]:

Thay số tính đợc: ρcm = 600 àm

⇒Sai lệch không gian tổng cộng:

ρphôi = 24 , 7 2 + 600 2 = 601àm

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoan là:

ρ1 = k.ρphôi đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ số chính xác hoá)

ρ1 = 0,05.601 =30,05 àm

Sai số gá đặt chi tiết εgđ ở bớc nguyên công đang thực hiện đợc xác định bằng tổng véctơ sai số chuẩn εc và sai số kẹp chặt, nếu không xét đến sai số đồ gá:

εc : sai số chuẩn( khi gốc kích thớc không trùng với chuẩn định vị)

Do chi tiết đợc định vị bằng hai khối chữ V⇒ εc = 0 do chi tiết không bị xoay trong mặt phẳng nằm ngang khi gá đặt

εk: sại số kẹp chặt (theo bảng 24 trang 96 tài liệu[6] )⇒εk=110 àm

⇒ Lợng d nhỏ nhất của khoan (gia công thô):

Dung sai của từng nguyờn cụng:

- Dung sai doa: δ 1 =20(àm)

- Dung sai khoột: δ 2=0,14(mm)

- Dung sai phụiδ 3=0,3(mm)

- Kớch thước sau khi Doa:

- Sau khi Khoan: dmax2=29,91mm; dmin2= 29,91 - 0,14= 29,77 mm

Phụi: dmax phụi = 29mm dmin phụi= 29- 0,3= 28,7mm Giỏ trị dư nhỏ nhất Zgh min;Bằng hiệu của cỏc kớch thước lớn nhất trờn nguyờn cụng đang thực hiện và nguyờn cụng trước nú

Giỏ trị lượng dư lớn nhất giới hạn Zgh maxbằng hiệu của cỏc kớch thước giới hạn nhỏ nhất trờn nguyờn cụng đang thực hiện với nguyờn cụng kề ngay trước nú như vậy ta tớnh được:

với doa: 2Zgh

min3= 30,05 - 29.91 = 0,14( mm) = 140(àm) 2Zgh max3 = 30,03 – 29.77 = 0,26(mm ) = 260(àm)

với khoan: 2Zgh min2 = 29.91 – 29 = 0,91( mm) = 910 (àm)

Ta tra đợc các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (theo bảng 5-1 trang 6 tài liệu [3])

nt = = 338

29

8 , 30

8 , 30

S (lù¬ng ch¹y dao)Mm/ph

t (chiÒu s©u c¾t)mm

N (sè vßng quay)Vg/ph

T( thêi gian nguyªn c«ng)Phót

T(tuæi bÒn)phót

Lập sơ đồ gá đặt; sử dụng loại trục gá hình trụ kết hợp với vai chốt hạn chế

5 bậc tự do

Kẹp chặt :băng cách xiêt chặt đai ốc vào trục gá

Chọn máy: tra bảng 9.3 trang 16 [ 4 ] chọn máy T616 có các thông số:

- Đờng kính lớn nhất của chi tiết gia công 320 mm

Chọn dao:tra bảng 4.5 trang 295 [2] chọn dao tiện ngoài thân thẳng kiểu 1

có các thông số sau :

H = 10 mm , B = 10 mm , L = 60 mm, l = 30 mm, r = 0,5 mm

Lượng dư gia cụng a = 1.5 mm Bảng 3.120 trang 265[2]

Chế độ cắt : ta có chiều sâu cắt t = 0,5 mm, lợng chạy dao s = 0,2 mm/

S (lựơng chạy dao)mm/ph

t (chiều sâu cắt)Mm

N (số vòng quay)Vg/ph

T( thời gian nguyên công)Phút

T(tuổi bền)phút

5.3.4 Nguyên công 4: Xọc rãnh then

Chọn dao: dao xọc thân cong gắn mảnh hợp kim cứng: tiết diện

20x12, dài L=170mm (theo bảng 4-9 trang 298 tài liệu [2])

trang 279[2]

Chế độ cắt: chiều sâu cắt t = 0.3 mm, lợng chạy dao

S = 0,12 (mm/vòng) (Theo bảng 5-83trang 81 tài liệu[3])

S (lựơng chạy dao)mm/ph

t(chiều sâu cắt)Mm

N (số vòng quay)

T( thời gian nguyên công)phút

T(tuổi bền)phút

bề mặt chi tiết Trục gá

đợc truyền chuyển động bởi mâm cặp 3 chấu từ bàn cặp và một mui tâm để truyền chuyển

Có thông số kỹ thuật sau:

Khoảng cách từ đờng trục(mặt mút) trục chính tới bàn máy 30-400 mm

Khoản cách từ sống trợt tới tâm bàn máy 220-480 mm

- Khoảng cách từ đờng trục chính tơi sống trợt thẳng đứng thân máy 320 mm

– - Khoảng cách lớn nhất từ sống trợt thẳng đứng thân máy tới thanh răng 320 mm

– Khoảng cách lớn nhất của bàn sau tới sống trợt thân máy

320 mm– Bớc tiến bàn máy thẳng đứng 8- 390 mm/ ph– Lực kéo lớn nhất của cơ cấu chạy dao dọc 1500 KG

Ngang 1200 KG Thẳng đứng 500kg– Đờng kính lỗ trục chính 29 mm

– Đờng kính gá dao 40 mm

đ-ờng kính ngoài là D=112 mm, đđ-ờng kính lỗ lắp với trục d= 40 mm, chiều dài 40 mm, chiều dài dao L = 112 mm ,số rãnh thoát phoi Z0=14, ( theo bảng 4-106 trang 384 tài liệu [2])

L

ợng d gia công : Gia công răng cú modun m=3 nờn lượng dư cho

phay lăn răng 2a=0.75mm tra bảng 3-143 trang 283[2]

Chế độ cắt:

-Gia công thô: Lợng chạy dao S = 1,2 mm/vòng,

Tốc độ cắt V = 48 m/phút theo bảng 5-192 trang 173 tài liệu [3].Chiều sâu cắt t = 1,2 mm

- Gia công tinh : chiều sâu cắt t = 0,6 mm

Tốc độ cắt : V = 20 m/ phútLợng chạy dao : S = 0,8 mm/vòng

Số vòng quay của dao : n = =

30

20 1000

S (lựơng chạy dao)mm/ph

T(chiều sâu cắt)Mm

N (số vòng quay)mm/ph

T( thời gian nguyên công)Phút

T(tuổi bền)phút

5.3.6 Nguyên công 6: Nhiệt luyện

- Tôi cao tần bề mặt bánh răng, đạt độ cứng HRC=210

- Chiều sâu thấm: (14ữ15)mm.

- Thiết bị lò tôi cao tần 60kW

- Chế độ nhiệt luyện:

Nhiệt độ nung: 8300C , Môi trờng làm nguội : nớc

5.3.7.Nguyên công 7: Mài bề mặt profin làm việc

Chiều sâu cắt: t= 0,01 mm; đờng kính đá Dđ = 100 mm; chiều dày đá

50 mm; bớc tiến dọc Sd= 7,5 mm/phút; vận tốc quay của chi tiết tra theo bảng vb=30 v/phút (theo bảng 3-9 trang 195 tài liệu [6])

w

n ct

n d

S

Chế độ cắt

Thứ tự

Máy

V (vg/ph)

S (lựơng chạy dao)mm/ph

t(chiều sâu cắt)mm

N (số vòng quay)mm/ph

T( thời gian nguyên công)phút

T(tuổi bền)phút

5.3.8 Nguyên công 8:Kiểm tra

Kiểm tra độ đảo 2 mặt đầu không quá 0.08mm

Kiểm tra độ không vuông góc giữa đờng tâm lỗ và măt đầu

Kiểm tra độ cứng bề mặt răng HRC 40ữ45

Kiểm tra sai lệch frụfin răng,sai số bước cơ sở

6 Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên

công:

Trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối thời gian nguyên công

đợc xác định theo công thức sau đây:

Ttc = To + Tp + Tpv + TtnTrong đó :

Ttc - Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công)

To - Thời gian cơ bản ( thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thớc và tính chất cơ lí của chi tiết; thời gian này có thể

đợc thực hiện bằng máy hoặc bằng tay và trong từng trờng hợp gia công cụ thể có công thức tính tơng ứng)

Tp - Thời gian phụ ( thời gian cần thiết để ngời công nhân gá, tháo chi tiết, mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thớc của chi tiết ) Khi xác định thời gian nguyên công

ta có thể giá trị gần đúng Tp = 10%To