Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA CHI TIẾT I.PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ, XÁC ĐỊNH DẠNG SẢM XUẤT. Chỉ có trên cơ sở hiểu biết sâu sắc nhiệm vụ và điều kiện làm việc của chi tiết mới xác định đúng yêu cầu kỹ thuật vận hành và chế tạo chúng , trong đó chi tiết dạng trục được dùng phổ biến trong trong ngành Chế Tạo Máy. Chi tiết dạng trục có bề mặt gia công dạng tròn xoay ngoài, các mặt này thường là mặt lắp ghép . Chi tiết dạng trục khi làm việc phải chịu nhiều lực tác dụng trong đó có lực dọc trục , lực xoắn . Do trục chịu lực lớn nên phải đảm bảo độ cứng vững và độ mòn ,mỏi . Trục cố định quay quanh tâm khi đó chịu lực xoắn , bề mặt gia công phải đảm bảo độ nhẵn bóng để giảm bớt sự mài mòn, độ nhám các mặt ổ trục đạt Ra=0,63~1,25, các mặt đầu Rz=40~20, mặt không gia công đạt Rz=80~40 . Độ chính xác hình học như độ ô van , độ côn của trục nằm trong giới hạn 0,25~0,5 dung sai đường kính ổ trục. Độ đảo của ổ trục lắp ghép không quá 0,01~0,03mm. I. Phân tích tính công nghệ của chi tiết trục : Chi tiết dạng trục nên khi gia công gặp khó khăn để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật . Khi gia công trục không thông suốt do có bậc , do đó dao không thể chạy thông suốt, khi đua giao sẽ khó khăn. Kích thước đướng kính nhỏ, chiều dài chi tiết lớn 242 , khối lượng (1.41336 ) khi gia công gặp khó khăn . Vật liệu làm trục là thép C45 đảm bảo độ cứng vững và chịu lực . Khi gia công có độ cứng cao. Khi gia công rãnh khó khăn vì rãnh kín hai đầu Gia công trục với yêu cầu kỹ thuật cao, yêu cầu đạt độ bóng cao Ra=0.63( ∇8 ) khi đó phải đem mài Trục chịu lực xoắn lớn và chịu mài mòn lớn nên phải đảm bảo độ cứng vững, yêu cầu đạt 45~50 HRC do đó phải nhiệt luyện đảm bảo độ cứng vững

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m … … …

Lời Nói Đầu

Đất nớc ta đang trên con đờng hội nhập và đang trong quá trình Công Nghiệp Hóa, Hiện Đại Hóa đất nớc Cùng với sự tiến bộ của loài ngời, nhu cầu về giải phóng sức lao động của con ngời đã kéo theo sự phát triển của nền Công Nghiệp nớc nhà Nó góp phần vào nền tăng trởng cùa nền kinh tế Quốc Dân, sự phát triển đó phải kể đến vai trò to lớn của ngành Cơ Khí Chế Tạo

Sau khi học song môn Công Nghệ Chế Tạo Máy chúng em đợc làm đồ án môn học Việc thiết kế đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy là một nhiệm vụ quan trọng của quá trình đào tạo kỹ s chuyên ngành Chế Tạo Máy

Nó giúp cho việc hệ thống lại các kiến thức đã thu nhập từ các bài giảng, không chỉ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy mà chúng em còn phải nắm vững kiến thức các môn khác, từ các bài tập thực hành đã hình thành cho chúng

em một khả năng làm việc độc lập, làm quen với các nhiệm vụ thờng nhật của một cán bô kỹ thuật trớc khi gia trờng

Hiện nay ngành cơ khí đã đợc quan tâm đầu t và phát triển và đã có những bớc phát triển nhng ngành cơ khí chế tạo nớc nhà còn nhiều lạc hậu với các nớc trong khu vực và trên thế giới

Để theo kịp các nớc trong khu vực việc đầu tiên đối với mỗi học sinh sinh viên là không ngừng học hỏi trong nhà trờng và ngoài xã hội Đó là nhiệm vụ hết sức nặng nề nhng cũng đầy vình quang đối với mỗi học sinh sinh viên ngành cơ khí

Bản thân em là một sinh viên ngành cơ khí Chế Tạo Máy của trờng, qua gần 3 năm học tập, dới sự dạy dỗ , dìu dắt của thầy cô giáo trong khoa, trong suốt thời gian học tập và thực hành em đã tích lũy đợc nhiều kiến thức bổ ích cho công việc sau này cũng nh trong cuộc sống Với những kiến thức đã học

đợc từ thầy cô giáo đã giúp em có những kiến thức cơ bản về công việc Chế Tạo Máy Qua đây em càng ý thức đợc bản thân mình cần phải trao đổi kiến thức nhiều hơn nữa để không phụ công sức dạy dỗ của thầy cô

Với đồ án đợc giao là : “ thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục “ đợc sự chỉ dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Tiến Sỹ , và đợc sự

góp ý của các bạn em đã hoàn thành đồ án của mình Song do khả năng có hạn khối lợng công việc lớn đòi hỏi sự tổng hợp tốt những kiến thức đã học Nên trong quá trình thiết kế đồ án không thể tránh khỏi những thiết sót Em

rất mong đợc sự chỉ bảo của thầy cô để em có thể hoàn thiện lại kiến thức của mình , rút kinh nghiệm để có những nhận thức tốt hơn

Em xin chân thành cám ơn!

Hà nội, ngày tháng năm2008 Sinh viên

Nguyễn Văn Quân

Chơng I: phân tích chức năng và nhiệm vụ của

chi tiết I.Phân tích chức năng, nhiệm vụ, xác định dạng sảm xuất.

Chỉ có trên cơ sở hiểu biết sâu sắc nhiệm vụ và điều kiện làm việc của chi tiết mới xác định đúng yêu cầu kỹ thuật vận hành và chế tạo chúng , trong đó chi tiết dạng trục đợc dùng phổ biến trong trong ngành Chế Tạo Máy Chi tiết dạng trục có bề mặt gia công dạng tròn xoay ngoài, các mặt này thờng là mặt lắp ghép

Chi tiết dạng trục khi làm việc phải chịu nhiều lực tác dụng trong đó có lực dọc trục , lực xoắn Do trục chịu lực lớn nên phải đảm bảo độ cứng vững và độ mòn ,mỏi Trục cố định quay quanh tâm khi đó chịu lực xoắn ,

bề mặt gia công phải đảm bảo độ nhẵn bóng để giảm bớt sự mài mòn, độ nhám các mặt ổ trục đạt Ra=0,63~1,25, các mặt đầu Rz=40~20, mặt không gia công đạt Rz=80~40

Độ chính xác hình học nh độ ô van , độ côn của trục nằm trong giới hạn 0,25~0,5 dung sai đờng kính ổ trục

Độ đảo của ổ trục lắp ghép không quá 0,01~0,03mm

I Phân tích tính công nghệ của chi tiết trục :

Chi tiết dạng trục nên khi gia công gặp khó khăn để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

Khi gia công trục không thông suốt do có bậc , do đó dao không thể chạy thông suốt, khi đua giao sẽ khó khăn

Kích thớc đớng kính nhỏ, chiều dài chi tiết lớn 242 , khối lợng (1.41336 ) khi gia công gặp khó khăn

Vật liệu làm trục là thép C45 đảm bảo độ cứng vững và chịu lực Khi gia công có độ cứng cao

Khi gia công rãnh khó khăn vì rãnh kín hai đầu

Gia công trục với yêu cầu kỹ thuật cao, yêu cầu đạt độ bóng cao

Ra=0.63( ∇8 ) khi đó phải đem mài

Trục chịu lực xoắn lớn và chịu mài mòn lớn nên phải đảm bảo độ cứng vững, yêu cầu đạt 45~50 HRC do đó phải nhiệt luyện đảm bảo độ cứng vững

Trục dài nên gia công gặp khó khăn dễ bị biến dạng và có độ côn

Khi nhiệt luyện sẽ làm cơ kết cấu và hình dạng chi tiết bị biến dạng Khi gia công cần phải khoan lỗ tâm để lấy chuẩn trục phụ khi gia công

VËy ®©y lµ s¶m xuÊt lo¹t võa

Để đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật và giá thành sản phẩm ta chọn phôi

để gia công là phôi thanh

II Thiết kế bản vẽ lồng phôi

Để thiết kế bản vẽ lông phôi cho chi tiết ta phải tính đợc lợng d gia công để đợc kích thớc của phôi

Với chi tiết là dạng trục tròn nên ta tính lợng d gia công cho nguyên một phía Ta chọn φ15 theo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết Kích thớc chi tiết

φ15 có yêu cầu kỹ thuật là đạt độ bóng ∇8 tơng đơng Ra=0.63

Ta tính lợng d cho φ15 theo phơng pháp kovan:

Ta phải tính lợng d nhỏ nhất cho từng bớc công nghệ ( lợng d trung gian) Sau đó tổng cộng lại đợc lợng d tổng cộng

Bớc tiện : theo công thức 2Zmin= 2(Rzi-1+Ti-1+Pi-1+ Ei)

Với Rzi-1 là độ nhám

Ti-1 chiều sâu lớp phá huỷ mà nguyên công trớc để lại

Ri-1 là sai lệch không gian

Sai lệch phôi về vị trí không gia đợc xác định theo công thức sau :

P= 2 2 2

rt cv

Plk là độ lệch tâm ( có thể lấy Plk= 1 (àm))

Pcv độ cong vênh phôi Pcv=Dk.L

Dk là độ cong đơn vị trên 1 mm chiều dài

L chiều dài gia công L=242

Ta có :Pcv= 0.00102x242=0.25 àm

Prt sai số do tạo lỗ tâm Prtđợc tính theo công thức:

Prt= ) 2

2 ( δph +0.252

δph là dung sai đờng kính của mặt chuẩn phôi dùng để gia công

công

nghệ

tính toán2Zbmin(

m

à )

thớctính toán b(mm)

g sai

)

( mà σ

Ch

ơng III: thiết kế quy trình công nghệ gia

công chi tiết trục

I thứ tự các nguyên công :

để gia công chi tiết trục ta thực hiện theo các nguyên công sau :

Nguyên công I: Phay 2 mặt đầu và khoan tâm

Nguyên công III: Cắt rãnh

Nguyên công IV : Phay rãnh then

Nguyên công V: Gia công răng

Nguyên công VI: Cắt bỏ 2 đầu tâm

Nguyên công VII: Nhiệt luyện

Nguyên công VIII : Mài

Nguyên công IX : Kiểm tra

II thiết kế nguyên công

Nguyên công II: Phay 2 mặt đầu và khoan tâm

để gia công trong cùng một nguyên công cả phay và khoan tâm ta chọn máy phay và khoan 6H82

- Công suất động cơ N= 7kw

- Hiệu suất n=0.75

- Lực cắt lớn nhất P=1500kg

Ta sử dụng dao phay đĩa vật liệu là hợp kim T15K6 có B=8, D= 40, Z=16Mũi khoan tâm ruột gà có d=4mm, thép gió P18

Chi tiết đợc định vị bằng 2 khối Vngắn

D C

.

22 , 1 40 740

=847.8(v/p)theo thuyết minh máy chọn n= 800(v/p)

=100.48m/p)Lùc c¾t P:

tÝnh theo c«ng thøc: p x q z y w u Mp

n D

Z B S t C

Kp=Kmp=(

75

85

)0.3=1.0195 Thay vµo c«ng thøc ta cã :

375 40

18 8 12 0 3 260

0 1 1

3 1 9

0

397 1 41 1020

x x

PV

=

=Theo c«ng suÊt m¸y chän N=7 Kw vËy m¸y lµm viÖc an toµn

M« men xo¾n trªn trôc chÝnh:

V= m v cv qv yv K v

S t T

D C

.

4 7

0 2

0 7 0

4 0

Sè vßng quay trôc chÝnh lµ:

4 14 3

69 6 1000

1000

p v x

x D

V

=

= π

Ta cã : Kmp=1.04

Tra b¶ng 7-3

Kw x

n

Vậy máy làm việc an toàn

Thời gian gia công phay :

Theo công thức : T0= i

S

L L L

m

2

1 + +

Trong đó i là số lần chạy dao

ph

= + +Thời gian khoan tâm :

Công thức : T0= i

S

L L L

m

2

1 + +

với L2 =0

2

4 ) 2 0 5 0 ( cot

68 0 7

S t

T

C

.

.

45

292

3 0 15 0 18

.

0

=

nπ

=169.64 m/p TÝnh to¸n lùc c¾t khi tiÖn dùa vµo c«ng thøc :

Lùc tiÕp tuyÕn : PZ = CPz.SYpz.tXpz.Vnz.KPz (KG)

VËy KmP=

75 0

TÝnh to¸n lùc híng kÝnh PY dùa vµo c«ng thøc :

CPY.SYpy.tXpy.Vny.KPY (KG)

VËy KmP=

35 1

64 , 169 9 , 71 102 60

Trong đó : To : thời gian gia công cơ bản

TP : thời gian phụ

TPV: thời gian phục vụ

Ttn : thời gian nghỉ ngơi của công nhân

Tcb-kt: thời gian chuẩn bị – kết thúc(nghiên cứu bản vẽ, nghiên cứu QTCN,

chuẩn bị chỗ làm, chỉnh máy, tháo lắp DCC và đồ gá )…

N : số chi tiết trong loạt

Ta tính toán thời gian cơ bản To, ta có To = L S L n L

v.

2

1 + +

trong đó : L là chiều dài bề mặt gia công, L = 143 mm

L1 là chiều dài ăn dao, L1=0

L2 là chiều dài thoát dao, L2=2ữ5, chọn L2=2 mm

Sv là lợng chạy dao vòng, tính theo công thức :

Sv = Sz = 0,21 mm/v

N là số vòng quay, n = 900

Vậy To =

900 21 , 0

0 2

= 0,77 ph

Bớc 2 :tiện tinh

Chọn máy, đồ định vị – kẹp chặt và dụng cụ cắt

Máy, đồ định vị và kẹp chặt giống các nguyên công 2 Dụng cụ cắt có lỡi hợp kim T15K6, bán kính mũi dao là R0.1

m

S t

T

C

.

964 , 0 1 , 0 25 , 0

45

292

3 0 15 0 18

.

nπ

= 235.62m/p TÝnh to¸n lùc c¾t khi tiÖn dùa vµo c«ng thøc :

Lùc tiÕp tuyÕn : PZ = CPz.SYpz.tXpz.Vnz.KPz (KG)

VËy KmP=

75 0

CPY.SYpy.tXpy.Vny.KPY (KG)

VËy KmP=

35 1

62 , 235 539 , 6 102 60

.

=

= P V

So sánh với công suất của máy ta có thể kết luận máy làm việc an toàn :Tính toán thời gian cho nguyên công :

Ta có : T = To+TP+TPV+Ttn+

n

T cb−kt

Trong đó : To : thời gian gia công cơ bản

TP : thời gian phụ

TPV: thời gian phục vụ

Ttn : thời gian nghỉ ngơi của công nhân

Tcb-kt: thời gian chuẩn bị – kết thúc(nghiên cứu bản vẽ, nghiên cứu QTCN, chuẩn bị chỗ làm, chỉnh máy, tháo lắp DCC và đồ gá )…

N : số chi tiết trong loạt

Ta tính toán thời gian cơ bản To, ta có To = L S L n L

v.

2

1 + +

trong đó : L là chiều dài bề mặt gia công, L = 143 mm

L1 là chiều dài ăn dao, L1=0

L2 là chiều dài thoát dao, L2=2ữ5, chọn L2=2 mm

Sv là lợng chạy dao vòng, tính theo công thức :

Sv = Sz = 0,1 mm/v

N là số vòng quay, n = 1250

Vậy To =

1250 1 , 0

0 2

= 1,16 ph

Nguyên công IV:cắt rãnh và vát mép

Chọn máy, đồ định vị và dụng cụ cắt

Máy tiện ngang 1K62, công suất N = 10 KW, Hiệu suất n= 45%

Dụng cụ cắt là dao tiện rãnh(dao cắt đứt), vật liệu lỡi cắt là hợp kim cứng T5K10, bề rộng B = 1.5 mm

Sơ đồ định vị và kẹp chặt giống các nguyên công tiện ngoài dọc trục

485 , 0 25 , 0

.

60

47

8 0 2

469 , 30 1000

Lùc tiÕp tuyÕn : PZ = CPz.SYpz.tXpz.Vnz.KPz (KG)

VËy KmP=

75 0

Tra bảng 15-1(cđcgcck)- ĐH SPKT TP HCM), ta đợc KϕP= 0.89, KγP= 1.25, KλP=1,

Vậy KPz=KmP KϕP.KγP KλP= 1 0,89 1,25 1 = 1,1125

Thay vào công thức tính lực cắt ta đợc

PZ = 408 0,250.8 1.20.72 14.2870 1,1125 = 170,735 (KG)

Tính toán lực hớng kính PY dựa vào công thức :

CPY.SYpy.tXpy.Vny.KPY (KG)

Vậy KmP=

35 1

287 14 735 , 170 102 60

Tính toán thời gian cho nguyên công :

Ta có : T = To+TP+TPV+Ttn+

n

T cb−kt

Trong đó : To : thời gian gia công cơ bản

TP : thời gian phụ

TPV: thời gian phục vụ

Ttn : thời gian nghỉ ngơi của công nhân

Tcb-kt: thời gian chuẩn bị – kết thúc(nghiên cứu bản vẽ, nghiên cứu QTCN,chuẩn bị chỗ làm, chỉnh máy, tháo lắp DCC và đồ gá )…

N : số chi tiết trong loạt

Ta tính toán thời gian cơ bản To, ta có To = L S L n L

v.

2

1 + +

trong đó : L là chiều dài bề mặt gia công, L = 2 mm

L1 là chiều dài ăn dao, L1=1.8

L2 là chiều dài thoát dao, L2=2ữ5, chọn L2=2 mm

Sv là lợng chạy dao vòng, tính theo công thức :

Sv = Sz = 0,25 mm/v

N là số vòng quay, n = 350

Vậy To =

350 25 , 0

2 8 1

= 0,066 phTiện 4 rãnh nên : Tot = 0.066 x 4 = 0,265 ph

Nguyên công V: phay rãnh then

Để gia công đợc rãnh then ta chọn may phay 6H82

Công suất động cơ N= 7kw

- Hiệu suất n=0.75

- Lực cắt lớn nhất P=1500kg

Mũi khoan tâm ruột gà có d=4mm, thép gió P18

Chi tiết đợc định vị bằng 2 khối Vngắn

D C

.

4 12

25 0 3 0 28

.

0

3 0

p m

Lùc c¾t khi phay :

Pz= m cv v yv qv uv pv K v

Z B S t T

D C

.

.

.

Tra b¶ng 3-5 ta cã :

nv=0.75

600 4

5 2 0 5 , 1 2 , 68

0 86 0

72 0 86 0

1000 2

4 3 , 48 1000

.

Kg z

D

P z

=

=6.Công suất máy :

102 60

53 , 7 3 , 48 102 60

.

Kg V

P z

=

=Máy làm việc đảm bảo an toàn

D C

.

=

=

p

δTra bảng 2-5 :T=60(phút)

4 12

0 25 0 3 0 28 0

3 0

p m

Số vòng quay trong 1 phút :

4 14 , 3

28 , 13 1000

1000

p v D

V

=

= πTheo máy chọn n=800 v/p

Vận tốc thực :

V= 10 04 ( / )

1000

4 14 , 3 800 1000

.

p m D

n

=

= π

Khi gia công tinh lực cắt và công suất nhỏ nên máy làm việc đảm bảo an toàn

Thời gian gia công chung:

To=L S L n L

v.

2

1 + +

1 4 60 )

1 5 0 (

ph S

d L S

D L

Mn np

=

− + +

−

=

− +

ữ +

−Với SM=Sz.Z.n=0,1.5.800=40

Bản chất của phơng pháp này là dới áp lực của dụng cụ cắt có độ cứng cao hơn bề mặt của vật liệu gia công bị biến dạng dẻo

Vật liệu để làm dụng cụ gia công biến dạng dẻo cần phải có cơ lý tính cao hơn vật liệu gia công nó đảm bảo các tính chất cơ lý sau đây: Có độ cứng cao tính trống mòn cáo chịu va đập tốt giới hạn chịu nén cao có hệ số gia công với kim loại nhỏ tính dẫn nhiệt và nhiệt dung lớn , dễ gia công đạt độ nhám tốt, tính chống bám dính cao

Kẹp chặt bằng mũi tâm động, xiết chặt tay quay ụ động và khoá lại

Ngoài ra để tăng thêm độ cứng vững của chi tiết ta có thể bằng trông thêm luy nét vào chi tiết

Chế độ cắt

Chiều sâu cắt :

t=0.5(mm)

Lợng chạy dao (tốc độ quay của dao):

Tra bảng 6-11 (sổ tay công nghệ chế tạo máy II ) ta có: s=0.3(mm/v)

Lực cán của dao là :

Tra bảng 6-12 (sổ tay công nghệ chế tạo máy II ) ta có: p=1600 (Kg)

Vận tốc cắt tính theo công thức :

V Yv Xv

m

S t

T

C

.

5 87

33 0 25 0 125

64 , 169 9 , 71 102 60

Trong đó : To : thời gian gia công cơ bản

TP : thời gian phụ

TPV: thời gian phục vụ

Ttn : thời gian nghỉ ngơi của công nhân

Tcb-kt: thời gian chuẩn bị – kết thúc(nghiên cứu bản vẽ, nghiên cứu QTCN, chuẩn bị chỗ làm, chỉnh máy, tháo lắp DCC và đồ gá )…

N : số chi tiết trong loạt

Ta tính toán thời gian cơ bản To, ta có To = L S L n L

v.

2

1 + +trong đó : L là chiều dài bề mặt gia công, L = 20 mm

L1 là chiều dài ăn dao, L1=0

L2 là chiều dài thoát dao, L2=2ữ5, chọn L2=2 mm

Sv là lợng chạy dao vòng, tính theo công thức :

Sv = Sz = 0,21 mm/v

N là số vòng quay, n = 900

Vậy To = 200,21+.2900+0= 0,12 ph

Sau 3 lần cán tổng thời gian là : 0.12x3=0.36(ph)

Nguyên công VII : cắt bỏ hai đầu chống tâm

để gia công phay cắt bỏ hai đầu tâm ta chọn máy phay 6H82

D C

.

22 , 1 40

=847.8(v/p)theo thuyÕt minh m¸y chän n= 800(v/p)

=100.48m/p)Lùc c¾t P:

tÝnh theo c«ng thøc: p x q z y w u Mp

n D

Z B S t C

Kp=Kmp=(

75

85

)0.3=1.0195Thay vào công thức ta có :

375 40

18 8 12 0 3 260

0 1 1

3 1 9

0

397 1 41 1020

x x

Theo công suất máy chọn N=7 Kw vậy máy làm việc an toàn

Mô men xoắn trên trục chính:

m

2

1 + +

Trong đó i là số lần chạy dao

ph

= + +

Nguyên công VIII : nhiệt luyện

Với thép C45 , để đạt cơ tính tổng hợp tốt ta cho qua tôi + ram cao

Tôi : Nhiệt độ tôi T = Ac3 + ( 30 ữ 500C ) = 8500C

Với C45 ta tôi trong môi trờng nớc lạnh có hoà tan 10% muối NaCl, Na2CO3 hoặc NaOH giúp khả năng tôi cứng tăng lên

Vận tốc tới hạn vth = 400 ữ 8000C/s Lấy vth = 4000C/s để giảm khuyết tật xảy ra

Ram : Nhiệt độ ram T = 500 ữ 6500C

Độ cứng sau khi tôi + ram cao là 200 ữ 300 HB (15 ữ 25 HRC)

Biểu đồ nhiệt luyện :

Chọn máy, dụng cụ cắt, đồ định vị và kẹp chặt

Chọn máy mài tròn ngoài KH3151A đá mài profin, chất kết địn hình, bề rộng B=60mm, đờng kính Dk=200 mm