Thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh nghiêng

Thúc Độ- Năng xuất đúc cao do khuôn làm bằng máy - Đúc đợc các chi tiết có khối lợng từ bé đến lớn - lợng d để lại cho gia công nhỏ - Vật liệu chế tạo khuôn là cát , đất sét có sẵn hạ gi

Thóc §é

NhËn XÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

NhËn XÐt cña gi¸o viªn chÊm

Thúc Độ

Lời nói đầu

gày nay, khi nền khoa học kỹ thuật phát triển nh vũ bão Bất kỳ một ý đồ thiết kế, thử nghiệm cũng nh thực tế sản xuất đều có thể áp dụng công nghệ tin học máy tính nhằm cho ra những sản phẩm theo nh ý muốn Song những cơ sở cốt yếu nhất của nó vẫn nguyên bản, mà loài ngời chỉ hoàn thiện

N

Thúc Độ

thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí nhằm đạt

đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất có thể

Kết thúc môn học công nghệ chế tạo máy, em đợc giao đề tài:

“ Thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng

nghiêng”.

Nhờ có sự hớng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn:

Chu Thúc Độ, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn đã tạo mọi điều kiện cung

cấp tài liệu, những ý kiến đóng góp quý báu và cùng với sự nỗ lực của bảnthân sự phấn đấu lỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ của bạn bè đến nay em đãhoàn thành đồ án đề tài đợc giao Song do thời gian và kiến thức còn hạn chếnên không thể tránh khỏi những sai sót Vì vậy em rất mong nhận đợc sự giúp

đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy cô, các bạn bè để bản đồ án của em đợchoàn thiện hơn

tài liệu tham khảo

[ I ] Sổ tay công nghệ chế tạo máy T1 , T2 , T3 , T4 (1976)

Nguyễn Ngọc Anh[ II ] Sổ tay công nghệ chế tạo máy T1, T2 (1999- 2000)

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật[ III ] Thiết kế môn học dụng cụ cắt

Trịnh Khắc Nghiêm[ IV ] Công nghệ chế tạo máy T1 , T2

PGS - PTS.Nguyễn Đắc LộcPGS - PTS.Lê Văn Tiến[ V ] Thiết kế đồ án chế tạo máy

PGS - PTS Trần Văn Địch[ VI ] Tính và thiết kế đồ gá

Đặng Vũ Giao

Thúc Độ

[ VII ] Giáo trình KTCTM

PGS Lê Cao Thăng[ VIII ] Sổ tay nhiệt luyện

Đặng Lê Toàn [ IX ] Kỹ thuật Phay

Nhà xuất bản - ĐH và Giáo dục chuyên nghiệp

Phần i

phân tích chi tiết gia công

I PHÂN TíCH CHứC NĂNG, ĐIềU KIệN LàM VIệC, ĐặC ĐIểM KếT CấU Và PHÂN LOạI CHI TIếT GIA CÔNG.

1- Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

- Các chi tiết bánh răng thờng đợc dùng chủ yếu để nhận và truyền chuỷen động, truyền mômen xoắn giữa các trục song song nhờ sự ăn khớp giữa bánh răng với bánh răng khi chúng đợc lắp trên trục

Vì vậy đòi hỏi chi tiết phảI đợc gia công chính xác đảm bảo yêu cầu kĩ thuật đề

ra Nh vậy đòi hỏi phần thân răng phảI đảm bảo độ cứng xoắn, bánh răng phảI

đảm bảo không bị gẫy, bị trọc rỗ bề mặt, bị dính răng và bị mòn trong qúa trình làm việc

2 Phân tích đặc điểm kết cấu và phân loại chi tiết gia công

- Chi tiết cần gia công của chúng ta là chi tiết dạng bánh răng, là loại chi tiết

đợc sử rộng trong ngành công nghiệp chế tạo máy Chúng có bề mặt cần giacông cơ bản là mặt răng, mặt lỗ, mặt then, mặt then hoa,…

- Cụ thể chi tiết của chúng ta : bánh răng đợc lắp trên trục, có gia công 3 lỗ córen để kẹp chặt và định vị, truyền lực ; 3 lỗ đợc bố trí lệch nhau 120°

Phần răng là răng nghiêng, đợc gia công theo các thông số đã cho và đảm bảo

Thúc Độ

- Với chi tiết của ta có bề mặt lỗ ∅30 đợc lắp ghép trên thân trục nên yêu cầu

độ chính xác cao, cần gia công đạt Ra = 1.25, độ đồng tâm giữa mặt lỗ ∅30

và mặt trụ ngoài ∅112 là ≤0.01, độ không vuông góc giữa mặt đầu ≤0.015

Ta sử dụng phơng pháp gia công lần cuối là chuốt lỗ

- Phần bánh răng thì các răng đợc chế tạo chính xác đúng theo yêu cầu bản vẽ,

độ nhẵn bóng bề mặt là Ra=1.25 Ta sử dụng phơng pháp phay lăn răng

Iii phân tích tính công nghệ trong kết cấu

- Bánh răng đợc chế tạo từ vật liệu gang (GX15 - 32)do vậy không phảI qua gia công nhiệt luyện nên kết cấu của nó giữ vành răng va thân răng không cần sửa

đổi

- Kết cấu nh vậy cũng thuận lợi cho việc gia công tăng năng suất: khi gia công 2 bánh răng cùng một lúc sẽ không cần thêm một vòng cách, làm giảm chiều dài cắt, tăng năng suất gia công

- Kết cấu có u điểm là 2 đầu lỗ đều vát mép với đờng kính lớn hơn đờng kính của

lỗ nên dễ sử dụng phơng pháp chuốt lỗ sau khi vát mép Các mặt đầu có thể gia công bằng nhiều dao đồng thời

Phần ii xác định dạng sản xuất

1

ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất

Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp nó phản ánhmối quan hệ qua lại giữa các đặc trng về công nghệ kỹ thuật của nhà máy vớicác hình thức tổ chức sản xuất quản lý kinh tế nhằm đạt đợc hiệu quả quátrình sản xuất là cao nhất

Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng, nó quyết định

đến chất lợng sản phẩm cũng nh hiệu quả kinh tế Xác định đúng loại hình sảnxuất sẽ ảnh hởng quyết định đến vấn đề đầu t trang thiết bị máy móc, nhân lực, mặt bằng sản xuất…

2 Xác định dạng sản xuất

- Sản lợng hàng năm của chi tiất gia công N(chiếc/ năm)

- Khối lợng của chi tiết gia công (kg)

2.1 Xác định sản l ợng hàng năm của chi tiết gia công

Thúc Độ

Trong đó: Ni: Sản lợng cơ khí chi tiết cần gia công

N:Sản lợng theo kế hoạch N =50.000(Chiếc/năm)

mi : Số chi tiết cùng tên trong mỗi sản phẩm mi =1

5

2.2 Xác định khối l ợng chi tiết.

Khối lợng của chi tiết đợc tính theo công thức: G =V.γ

Trong đó:

V: thể tính của chi tiết (dm3);

γ - trọng lợng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết

Với vật liệu gia công là thép ta có: γ =7,852(kg/dm3)

- Xác định thể tích của chi tiết số 1

Ta có: V = V1 + V2+ V3+ V4+ V5 - 6V6- 6V7 –V8

Trong đó : V1 =

4

) 160 255

.( 2 − 2

π .93 10 −3 = 0,703(dm3)

V6 = V6lỗ φ 14 = 6.π 2

14 35 10 −3 = 0,1292 (dm3)18

φ π 2

18 10 −3

Để xác định đợc loại phôi thích hợp cần căn cứ vào các yếu tố sau :

- Vật liệu chế tạo phôi và cơ tính của vật liệu

- Kích thớc, hình dáng và kết cấu của chi tiết

- Loại hình sản xuất

- Khả năng đạt độ chính xác của phơng pháp chế tạo phôi

- Cơ sở vật chất kĩ thuật cụ thể của nơi sẽ sản xuất ra nó

Thúc Độ

Chọn loại phôi hợp lý chẳng những đẳm bảo tốt những tính năng kỹthuật của chi tiết mà còn có ảnh hởng tốt đến năng suất và giá thành sảnphẩm Chọn phôi tốt sẽ làm cho quá trình công nghệ đơn giản đi nhiều và phítổn về vật liệu cũng nh chi phí gia công giảm đi

Trong gia công cơ khí các dạng phôi có thể là : phôi đúc, phôi rèn, phôidập, phôi cán và các loại vật liệu phi kim loại Cụ thể với chi tiết cần gia công

có vật liệu là gang xám GX 15-32 , với hình dáng kích thớc và chi tiết thuộcdạng sản xuất loạt lớn nh trên thì ta sử dụng phôi đúc là tốt nhất

- Độ chính xác của phôi thấp

- Độ chính xác của phôi đúc phụ thuộc vào tay nghề của ngời thợlàm khuôn

+ Phạm vi ứng dụng:

Từ những đặc điểm trên ta thấy rằng phơng pháp đúc này chỉ phù hợp

Thúc Độ

- Năng xuất đúc cao do khuôn làm bằng máy

- Đúc đợc các chi tiết có khối lợng từ bé đến lớn

- lợng d để lại cho gia công nhỏ

- Vật liệu chế tạo khuôn là cát , đất sét có sẵn hạ giá thành sản phẩm

- Năng suất , chất lợng của phôi đúc cao

- Đúc đợc các chi tiết có thành mỏng , kết cấu phức tạp

- Năng suất , chất lợng của phôi đúc cao

- Đúc đợc các chi tiên phức tạp , có khối lợng nhỏ

- Năng suất , phôi đúc có độ chính xác cao , cơ tính tốt

- Đơn giản trong quá trình dỡ khuôn và làm sạch vật đúc

- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá trong quá trình làm khuôn

Thúc Độ

Nhận xét : Qua phân tích u nhợc điểm của từng phơng pháp đúc.

áp dụng vào điều kiện cụ thể của chi tiết nh vật liệu là gang xám GX

15-32, dạng sản xuất hàng khối, chi tiết cỡ trung bình, có hình dạng phức tạp, phôi yêu cầu độ chính xác, độ nhẵn không cao, trang thiết bị sản xuất tự chọn Nên ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy

Ta có bản vẽ vật đúc nh sau:

phần Iv lập quy trình công nghệ

I phân tích lựa chọn chuẩn định vị

Chọn chuẩn là một việc làm có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quytrình công nghệ Chọn chuẩn là xác định vị trí tơng quan giữa dụng cụ cắt với

bề mặt gia công , chọn chuẩn hợp lý sẽ đảm bảo 2 yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lợng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công

T

D

Thúc Độ

- Nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm

Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta có một số lời khuyên chung khi chọnchuẩn nh sau:

1 Chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khốngchế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất Tuyệt đối tránh trờng hợpthiếu và siêu định vị và trong một số trờng hợp thừa định vị không cần thiết

2 Chọn chuẩn sao cho lực cắt , lực kẹp không làm biến dạng, cong vênhchi tiết, đồ gá nhng đồng thời lực kẹp phải nhỏ dể giảm nhẹ sức lao động chocông nhân

3 Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, sử dụng thuận lợi vàthích hợp với từng loại hình sản xuất nhất định

4.1 Chọn chuẩn tinh.

Khi chọn chuẩn tinh phẩi thoả mãn 2 yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các mặt gia côngvới nhau

- Đảm bảo phân bố đủ lợng d cho các bề mặt gia công

Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta có một số lời khuyên khi chọ chuẩn tinh

nh sau:

1 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính

2 Chọn chuẩn sao cho có tính trùng chuẩn càng cao càng tốt

3 Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt nếu chọn

đ-ợc nh vậy thì chủng loại đồ gá sử dụng trong quy trình công nghệ ít đi vàgiảm đợc sai số phát sinh trong quy trình công nghệ

Xuất phát từ các yêu cầu và những lời khuyên và hình dáng kết cấu củachi tiết ta có các phơng án chọn chuẩn tinh nh sau:

Các ph ơng án chọn chuẩn tinh

Phơng án 1 Chọn chuẩn tinh là bề mặt lỗ Φ120 khống chế 4 bậc tự do vàmặt đầu khống chế 1 bậc tự do

Thúc Độ

+ Ưu điểm: - Phơng án này gá đặt nhanh chóng, đảm bảo đợc độ chínhxác qua nhiều lần gá, tính trùng chuẩn cao, là chuẩn tinh thống nhất cho nhiềulần gá

- Phơng án này đảm bảo đợc độ đồng tâm giữa các đờng kính gia công

đồng thời cho phép gia công đợc nhiều bề mặt trên một lần gá

- Đảm bảo độ chính xác tơng quan giữa các bề mặt cao

+ Nhợc điểm: độ cứng vững khi gia công không cao

a) Phơng án 2 Chọn chuẩn tinh là mặt ngoài kết hợp với mặt đầu

Khi chọn chuẩn thô phải đảm bảo 2 yêu cầu sau :

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các mặt gia công vàkhông gia công

Thúc Độ

- Đảm bảo phân bố đủ lợng d cho các bề mặt sẽ gia công

Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta có một số lời khuyên khi chọn chuẩn thô

3, Theo một phơng kích thớc nhất định nếu trên chi tiết gia công có tấtcả các bề mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt nào yêu cầu lợng d nhỏ và

đồng đều nhất làm chuẩn thô

4, Nếu nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nên chọn bằngphẳng , trơn chu nhất làm chuẩn thô

5, ứng với một bậc tự do cần thiết thì chỉ đợc chọn và sử dụng chuẩn thôkhông quá một lần Nếu vi phạm nguyên tắc này gọi là phạm chuẩn thô sẽgây ra sai số về vị trí tơng quan giữa các mặt gia công với nhau là rất lớn Căn cứ vào những yêu cầu và những lời khuyên , dựa vào hình dáng kếtcấu và phơng án chuẩn tinh đẵ chọn ta chọn chuẩn thô cho chi tiết nh sau :

Các ph ơng án chọn chuẩn thô

Chọn chuẩn thô là mặt trụ ngoài kết hợp với mặt đầu khống chế 5 bậc tự

do Chọn phơng án này làm chuẩn thô sẽ đạt đợc độ chính xác về vị trí tơngquan giữa các mặt trụ ngoài và mặt đầu nên thoả mãn lời khuyên 2 Ngoài ragá đặt đơn giản nhanh chóng, độ cứng vững cao

Thúc Độ

II lập quy trình công nghệ.

Thứ tự các nguyên công:

I Khoả mặt đầu, tiện thô, tiện tinh lỗ Φ118

II Khoả mặt đầu, tiện thô Φ155, Φ160, Φ180, tiện góc 10 x 450

III Tiện thô Φ190, Φ255, tiện côn 150

IV Tiện tinh Φ155, Φ160, tiện vát mép 2 x 450

V Tiện thô, tiện tinh Φ185, tiện rãnh, tiện vát mép 2 x 450

VI Tiện thô lỗ Φ149, tiện tinh Φ150, Φ152,8

VII Tiện rãnh, tiện côn trong 5 x 450, tiện vát mép 1 x 450

VIII Khoan, tarô lỗ M8

IX Khoan 6 lỗ Φ18, khoan 6 lỗ Φ14, doa 6 lỗ Φ14

X Khoan lỗ Φ6

XI Xọc răng

XII Kiểm tra trung gian

XIII Nhiệt luyện

XIV Mài lỗ Φ120

XV Mài bề mặt Φ155, Φ160

XVI Mài mặt đầu và bề mặt Φ185

XVII Tổng kiểm tra

Sơ đồ nguyên công nh sau:

Phần V

tính và tra lợng d

*Ta biết rằng trong ngành chế tạo máy, tuỳ theo dạng sản xuất mà chi phí

về phôI liệu chiếm từ 30% đến 60% tổng chi phí tạo ra sản phẩm

* PhôI đợc sác định hợp lý phần lớn phụ thuộc vào lợng d gia công Lợng

d gia công dợc xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần vào đảm bảo hiệu quả kinh tế cuả quá trìng công nghệ vì:

- Lợng d quá lớn sẽ tốn nguyên liệu, tiêu hoa sức lao động vì phảI gia côngnhiều ,tốn lợng điện và dung cụ cắt, vận chuyển nặng…dẫn đến giá thành cao

Thúc Độ

- Ngợc lại lợng d quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đI các sai lệch của phôI nguyên liệu để biến phôI nguyên liệu thành chi tiết hoàn thiện Điều nàu có thể giảI thích bằng hệ số in dập K ( Hệ số in hình, hệ số giảm sai ):

K=

Trong đó :

+ : à sai lệch cửa chi tiết

+ : là sai lệch của phôi

• Nh vậy sai lệch sẽ giảm dần sau mỗi nguyên công cắt gọt Vì vậy trong một quá trình công nghệ ta phảI chia ra làm nhiều nguyên công, nhiều bớc công nghệ để dần đI nhiều lớp kim loại mang sai số in dập do nguyên công trớc để lại lợng d phảI đủ để thực hiện các nguyên công cần thiết đó

• Mặt khác nếu lợng d quá nhỏ thì khi gia công có thể sẽ sảy ra hiện ợng trợt giữa dao và chi tiết , dao sẽ bị mòn nhanh và bề mặt gia công

t-sẽ không bóng

• Trong ngành chế tạo máy thì thờng sác định lợng d gia công theo hai phơng pháp đó là: phơng pháp thống kê kinh nghiệm và phơng pháp tính toán phân tích

• Nh vậy , việc định ra đợc lợng d hợp lý cho phôI , cho chi tiết gia công trong các bớc công nghệ ,

I Phơng pháp thống kê kinh nghiệm:

Theo phơng pháp này lợng d trung gian đợc xác định dựa trên cơ sở lợng

d tổng cộng của bề mặt lấy theo kinh nghiệm Các số liệu kinh nghiệm này ờng đợc tổng hợp theo bảng trong sổ tay TKQTCN

+Ưu điểm : Cho phép xác định lợng d đơn giản nhanh chóng

+Nhợc điểm : Độ chính xác thấp do lấy từ thống kê kinh nghiệm của nhàmáy hoặc khu sản xuất trong một thời gian xác định , không đi sâu phân tíchcác điều kiện gia công cụ thể của các bớc gia công vì thế trị số lợng d thờnglớn hơn nhiều so với giá trị cần thiết

+Phạm vi sử dụng : Chủ yếu dùng trong sản xuất nhỏ trong sản xuất lớndùng để tham khảo

II Phơng pháp tính toán phân tích:

Phơng pháp này xác định lợng d dựa trên cơ sử các yếu tố tạo ra lớp kimloại cần phải hớt đi , phân tích sai số gia công xảy ra trong các trờng hợp cụ

Thúc Độ

+ Phạm vi sử dụng: Dùng trong sản xuất loạt lớn và loạt vừa, trong sảnxuất nhỏ dùng khi vật liệu quá hiếm

Với cách phân tích ở trên ta thấy phơng pháp tính toán phân tích có nhiều

u điểm hơn nên chọn phơng pháp này vào việc tính toán lợng d cho chi tiết giacông

ρa : là tổng sai số không gian do bớc nguyên công trớc để lại

εb : Sai số gá đặt chi tiết ở bớc hay nguyên công đang thực hiện tạo nên

Zb min : Lợng d nhỏ nhất ở một phía bớc hay nguyên công đang tính + Phôi đúc : Tra bảng 3- 65 / 235/ ( I ) ta có:

d) Mài thô : chi tiết đợc gá trên 2 mũi tâm.

Ta sau khi nhiệt luyện không xét đến nữa → Ta = 0

εb = εlt = 0,25δD

Tra bảng V-1/1967 ta có: δD = 100 (àm)

Vậy εb = εlt = 0,25δD = 0,25.100 = 25 (àm)

d tÝnh to¸n

Z bmin

( µ m)

KÝch thíc tÝnh to¸n (mm)

Dung sai ( µ m)

KÝch thíc giíi h¹n (mm)

TrÞ sè giíi h¹n lîng d ( µ m)

IV Tra lîng d vµ ph©n phèi lîng d cho c¸c bÒ mÆt

1) Tra lîng d vµ ph©n phèi lîng d cho chi tiÕt sè 1.