Phần II : KỸ THUẬT CƠ KHÍ Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết có bản vẽ kỹ thuật kèm theo` Chương I : Phân tích chi tiết gia công 1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của
Trang 1Phần II : KỸ THUẬT CƠ KHÍ Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết ( có bản vẽ kỹ thuật kèm theo)
`
Chương I : Phân tích chi tiết gia công
1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết
Các chi tiết dạng trục được dựng phổ biến trong ngành chế tạo máy.Chúngđược dùng để truyền mô men xoắn giữa hai trục song song hoặc vuông góc hoặc chéonhau nhờ truyền động cơ khí giữa các cặp bánh răng hay bánh vít - trục vít được lắptrên đó Trong quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do tác dụng của tải trọng vàđiều kiện làm việc
Trục bậc thường được sử dụng trong các hộp tốc độ, trên trục lắp các bánh răng để truyền chuyển động quay và lắp các ổ đỡ
Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục bậc Chi tiết bao gồm 4 bậc trục vớiđường kính khác nhau, cũng như yêu cầu về độ chính xác khác nhau
Trang 2Chi tiết trục mà ta cần thiết kế là loại trục bậc lắp bánh răng Kết cấu của nóđơn giản, bao gồm mặt chính với các chức năng làm việc sau:
- Bậc trục (1) có: là các bậc trục dùng để lắp bánh răng, để truyền mô men xoắn
Phương pháp gia công lần cuối các bề mặt
Bậc trục (2): là bậc trục để lắp với ổ cần độ nhám Ra=0,63µm Độ đảo hướngkính ≤0.01 mm/100mm chiều dài Bậc trục có độ chính xác IT cấp 6
Vậy ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối là mài tinh
Bậc trục (1) có: là các bậc trục dùng để lắp bánh răng, để truyền mô men xoắn.cần độ nhám Ra=1,25µm yêu cầu độ đồng tâm ≤0.02mm/100mm Bậc trục có độchính xác IT cấp 6 Vậy ta chọn phương pháp gia công lần cuối là tiện tinh
Bậc trục (3) : ;(4): là bề mặt không lắp ghép, nên có yêu cầu độ chính xác khôngcao, nhám Rz=40 µm Độ chính xác IT cấp 12
Nên ta chọn phương pháp gia công lần cuối là tiện thô
Các rãnh then được gia công bằng phương pháp phay sử dụng dao phay ngón
Các biện pháp công nghệ
Chi tiết trục khi gia công chủ yếu gia công mặt tròn ngoài Hình dáng kết cấutối ưu của trục được gia công với khối lượng lao động là ít nhất, cần đảm bảo các điềukiện sau:
Trang 3- Trục có hình dạng hình học đảm bảo khả năng gia công toàn bộ trục từ một chuẩnthống nhất: đó là mặt trụ ngoài của trục hoặc là mặt trụ ngoài kết hợp với lỗ tâm.Nhận thấy chi tiết cần gia công đảm bảo yêu cầu.
- Để gia công rãnh then sử dụng phương pháp phay dùng dao phay ngón
Để đảm bảo độ đồng tâm giữa các bề mặt lắp bánh răng và độ đảo của các cổ trụclắp ghép ta dùng chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm và dùng hai mũi tâm để định
vị chi tiết và gia công nhiều bề mặt trên một lần gá đặt
1.3 Đánh giá tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết gia công
Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nó đảm bảo lượng tiêu hao kim loại ít nhất, khối lượng gia công là nhỏ
và lắp ráp là ít nhất, giá thành chế tạo nhỏ nhất trong điều kiện quy mô sản xuất nhất định
- Các bề mặt trục có thể gia công bằng phương pháp tiện thông thường, đường kínhcác đoạn trục giảm dần về 2 đầu nhưng vẫn phải đảm bảo độ cứng vững khi làmviệc
- Các đầu trục nên vát mép 2×450 để khi lắp bánh răng dễ dàng hơn
- Trong trường hợp gia công bằng nhiều dao cùng một lúc trục vẫn đảm bảo độ cứngvững L/D ≤ 10
Nhìn chung kết cấu chi tiết không có gì phức tạp, thuận lợi cho quá trình lắp ráp
và thuận lợi cho việc gá đặt và gia công Nhất là khi muốn gá nhanh để gia công hàngloạt
Kết luận: Vậy kết cấu trục hợp lý, phù hợp với điều kiện làm việc và các yêucầu kỹ thuật hoàn toàn có thể đạt được
Chương II : Xác định dạng sản xuất 2.1 Tính sản lượng cơ khí
Theo đề tài thiết kế có sản lượng kế hoạch là 50 (ct/năm)
⇒ Sản lượng cơ khí được tính theo công thức:
Trang 4Ni : Là sản lượng cơ của công thức thứ i.
N : Sản lượng trong 1 năm
mi : Số lượng chi tiết cùng tên trong 1 sản phẩm
α : Hệ số % dự trữ để đề phòng do hư hỏng trong khi chế tạo
31
= 53(CT/năm)
2.2 Tính khối lượng chi tiết gia công
Tính trọng lượng của chi tiết :
Trang 5γ : trọng lượng riêng của vật liệu chi tiết : Với thép C45 = 7,85 kg/dm3
Vậy trọng lượng của chi tiết :
Q = 0,647x7,85 = 5,08 (kg)
2.3 Xác định dạng sản xuất
- Dạng sản xuất được định bởi:
+ Sản lượng hàng năm của chi tiết N(chiếc/năm)
+ Khối lượng của chi tiết gia công (kg)
Chi phí phôi chiếm 20% - 50% giá thành sản phẩm Vì vậy việc lựa chọn vậtliệu, lựa chọn phương pháp tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý sẽ góp phầnvào việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn giảm chi phí sản xuất nângcao hiệu quả kinh tế kỹ thuật cho quá trình sản xuất
Vật liệu chế tạo chi tiết dạng trục thường dùng là thép các bon: C35, C40, C45
…, thép hợp kim như: 40Cr, 45Mn2, hay 18CrMnTi… Ngoài ra cá thể sử dụng các
Trang 6loại gang có độ bền cao v.v.
Vậy như sản lượng đã tính ở trên ta chọn dạng sản xuất là sản xuất đơn chiếc.[Tra bảng 2.1 - Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy – NXB Khoa học kỹthuật – Hà Nội – 2004- Gs.Ts Nguyễn Đắc Lộc, Lưu Văn Nhang ]
Bảng 2.1: Vật liệu chế tạo phôi thép 40X
Trang 7+ Tính chống mài mòn cao duy trì được ở nhiệt độ hơn 200°C + Ít biến dạng, nứt Khi tôi do được làm nguội trong dầu nên làm được các chi tiết có hình dạng phức tạp.
Chương III Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 3.1 Chọn phôi.
Trang 8- Với chi tiết dạng trục sản xuất đơn chiếc để phù hợp với điều kiện sản xuất chọn phôi cán.
- Với yêu cầu của phôi có kích thước đảm bảo phân phối đủ lượng dư cho quá trình gia công sau này, vừa phải đảm bảo lượng dư gia công là ít nhất, đồng thời nâng cao hệ số sử dụng vật liệu, hình dạng của phôi càng gần chi tiết gia công càng tốt, yêu cầu này cho phép giảm số lần chạy dao, giảm thời gian gia công, ngoài ra còn căn cứ vào dạng sản xuất để chọn phương pháp tạo phôi phù hợp
Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
- Việc tạo phôi phải phù hợp với việc chế tạo chi tiết, phải căn cứ vào các yếu tố như:
+ Cơ tính vật liệu mà chi tiết yêu cầu
+ Dạng sản xuất
- Khả năng đạt được độ chính xác của chi tiết gia công, chọn phôi phù hợp không những đảm bảo tính năng kỹ thuật của chi tiết máy mà còn ảnh hưởng tới giá thành sản phẩm, chọn phôi phù hợp sẽ giảm quy trình công nghệ, độ tổn hao kim loại không lớn, đảm bảo độ bền, độ dẻo dai cao
3.2 Các phương pháp chế tạo phôi bằng gia công áp lực:
Trang 9+ Tổ chức kim loại bền chặt.
+ Chịu uốn, xoắn tốt
- Nhược điểm:
+ Năng suất không cao
+ Tiêu hao nhiều năng lượng, vật liệu
- Thường có hai phương pháp rèn khuôn:
+ Rèn trong khuôn hở: Sản phẩm thường phức tạp, rèn từ phôi cán, cho độ bóng, độchính xác cao
+ Rèn trong khuôn kín: Thường áp dụng cho vật rèn có hình dạng phức tạp và thiết bịđắt tiền
d) các phương pháp đúc:
- Đúc trong khuôn cát: Được phổ biến ở nước ta chế tạo khuôn mẫu tốn thời gian.Phù hợp với dạng sản xuất loạt nhỏ đơn chiếc
- Đúc trong khuôn vỏ mỏng dùng cho các loại phôi quan trọng có hình dang phức tạp
- Đúc trong khuôn kim loại có hiệu quả khi số chi tiết trong loạt là 300÷500 chiếc vớiphôi kích thước nhỏ Còn với phôi kích thước lớn không nên ít hơn 30÷50 chiếc.Năng suất cao
- Đúc trong khuôn mẫu nóng chảy có hiệu quả khi đúc các chi tiết có hình dángphức tạp từ vật liệu bất kì với chi tiết trong loạt không nhỏ hơn 100 chiếc
- Đúc áp lực chủ yếu dùng để đúc các vật liệu thiếc, nhôm, kẽm, manhê
- Đúc li tâm để tạo các chi tiết có dạng tròn xoay, năng suất cao
Trang 10+ Giá thành cao Kích thước phôi ban đầu yêu cầu độ chính xác
Vậy ta chọn phôi cán Vì phôi thép cán được tiêu chuẩn hoá không phải chế tạo khuôn dập hay phải gia công để chế tạo phôi, có thể giảm được giá thành, thép cán có tổ chức kim loại mịn, chặt đều trên suốt chiều dài trụ, có lớp ứng suất dư bề mặt Chọn phôi thép có đường kính d=63[theo tiêu chuẩn TCVN 6283-1:1997]
Chương IV Thiết kế quy trình công nghệ 4.1 Chọn chuẩn
4.1.1 Nguyên tắc khi chọn chuẩn
-Chọn chuẩn là việc làm rất quan trọng trong quá trình thiết kế quá trình côngnghệ nhằm xác định vị trí của chi tiết gia công, bề mặt gia công so với quỹ đạo chuyểnđộng của dao để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của nguyên công Việc chọn chuẩn hợp lýsẽ đảm bảo:
+ Chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công
+ Năng suất cao giá thành hạ
- Các lời khuyên khi chọn chuẩn
+ Chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết
số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất Tuyệt đối tránh thiếu định vị và siêu định
vị, trong một số trường hợp là thừa định vị
Trang 11+ Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm biến dạng cong vênh chi tiết đồgá.
+ Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản gọn nhẹ dễ sử dụng và phù hợp vớitừng loại hình sản xuất
4.1.2 Chọn chuẩn tinh
• Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh.
+ Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau.+ Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công
• Lời khuyên khi chọn chuẩn tinh.
+ Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất
+ Cố gắng chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt
+ Chuẩn tinh để gia công các mặt được chọn sao kết cấu đồ gá đơn giản và thuậntiện khi sử dụng
+ Các bề mặt làm chuẩn tinh phải có kích thước đủ lớn, hình dáng ổn định chophép định vị và kẹp chặt chi tiết không làm biến dạng chi tiết
Căn cứ vào các lời khuyên và yêu cầu khi chọn chuẩn, hình dáng kết cấu cụ thểcủa chi tiết ta có các phương án chọn chuẩn tinh:
Chuẩn tinh là hai lỗ tâm, sơ đồ định vị như hình vẽ Phương án này khống chế 5 bậc
tự do: 3 bậc tịnh tiến và 2 bậc quay
- Ưu điểm: có thể gia công trên nhiều lần gá đảm bảo tốt kích thước đường kính và
độ đồng tâm giữa các bậc trục, gá đặt chi tiết một cách nhanh chóng, đảm bảo lờikhuyên chọn chuẩn tinh thống nhất
- Nhược điểm: chọn chuẩn tinh là hai lỗ tâm thì khi gia công lỗ tâm chóng mòn vàsinh nhiệt do ma sát sẽ làm biến dạng lỗ tâm do đó phải sửa lại lỗ tâm khi bị mòn, mặt
Trang 12khác do truyền lực bằng tốc nên độ cứng vững gá đặt kém gây ra sai số cho chi tiết giacông.
4.1.3 Chọn chuẩn thô
Yêu cầu kỹ thuật khi chọn chuẩn thô
Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến độchính xác gia công , phân bố lượng dư cho các bề mặt gia công Vì vậy khi chọnchuẩn thô đảm bảo hai yêu cầu:
- Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công
- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và bề mặtkhông gia công
Các lời khuyên khi chọn chuẩn thô
- Nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó
làm chuẩn thô
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có hai hay
nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công nào có yêu cầu về
độ chính xác vị trí tương quan với bề mặt gia công cao nhất làm chuẩn thô
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề
mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt gia công nào có cơ tính đồng đều nhất làmchuẩn thô
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt
đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nên chọn bề mặt nào bằng phẳng trơn chu nhất làmchuẩn thô, khi đó việc gá đặt sẽ đơn giản dễ dàng hơn
- Ứng với một bậc tự do cần thiết của chi tiết gia công chuẩn thô chỉ được chọn và
sử dụng không quá một lần trong suốt quá trình gia công
Nguyên tắc khi chọn chuẩn thô
- Nếu chi tiết gia công có 1 bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làmchuẩn thô
Trang 13- Nếu chi tiết có một số bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia côngnào có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao nhất đối với các bề mặt giacông làm chuẩn thô.
- Nếu tất cả các bề mặt phải gia công, nên chọn bề mặt nào có lượng dư nhỏ, đềulàm chuẩn thô
- Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng không có bavia đậungót, đậu rót hoặc quá gồ ghề
Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong cả quá trình gia công
Phương án chọn chuẩn thô: là bề mặt chưa qua gia công lần nào
+ Ưu điểm : Độ cứng vững cao
+ Nhược điểm : Vị trí đỡ của luy nét không theo sát vị trí tác động của lực cắt
- Luy nét động : Được lắp trên bàn xe dao và chuyển động cùng với dao Luy nétđộng có hai loại : Loại chạy trước vào loại chạy sau dao
+ Ưu điểm : Vị trí đỡ của luy nét luôn theo sát vị trí tác động của lực cắt
+ Nhược điểm : độ cứng vững thấp
b Sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm
- Ưu điểm : Lực kẹp lớn, Tính vạn năng cao
- Nhược điểm : Độ chính sác đồng tâm thấp, tuy thao tác khá đơn giản nhưng năngsuất không cao
4.2.2 Chọn phương pháp gia công
Phương pháp gia công có thể sử dụng các phương pháp như
Trang 14- Tiện khỏa mặt đầu, khoan
Ta có quy trình công nghệ gia công trục bậc như sau
NGUYÊN CÔNG I: KHỎA MẶT ĐẦU KHOAN TÂM VÀ TIỆN THÔ
ĐOẠN TRỤC ∅60, ∅51, ∅41
- Máy: Máy tiện 1K62
- Dao: ( Theo bảng 4-2 sổ tay công nghệ chế tạo máy)
Dao :- Dao tiện hợp kim cứng T15k6
- Mũi khoan thép gió p18
Đồ Gá: Mâm Cặp 3 chấu tự định tâm
Trang 15NGUYÊN CÔNG II: ĐẢO ĐẦU KHỎA MẶT ĐẦU VÀ KHOAN TÂM TIỆN
THÔ ∅50 ∅44 ∅40
- Máy: Máy tiện 1K62
- Dao: ( Theo bảng 4-2 sổ tay công nghệ chế tạo máy)
Dao :- Dao tiện hợp kim cứng T15k6
- Mũi khoan thép gió p18
Đồ Gá: Mâm Cặp 3 chấu tự định tâm
Trang 16NGUYÊN CÔNG III: TIỆN TINH CÁC MĂT TRỤ φ50, φ40, VÁT MÉP 2x45 0
- Máy: Máy tiện 1K62
- Dao: Dao tiện hợp kim cứng T15K6
- Đồ gá: Mũi tâm, tốc truyền lực
- Bước công nghệ:
+ Bước 1 : Tiện tinh mặt trụ φ50.4
+ Bước 2 : Tiện tinh mặt trụ φ40
+ Bước 3: Vát mép 2x450
NGUYÊN CÔNG IV: TIỆN TINH MẶT TRỤ φ50.4, φ40, VÁT MÉP 2x45 0
Trang 17- Máy: Máy tiện 1K62
- Dao: Dao tiện hợp kim cứng T15K6
- Đồ gá: Mũi tâm, tốc truyền lực
- Bước công nghệ:
+ Bước 1 : Tiện tinh mặt trụ φ50.4
+ Bước 2 : Tiện tinh mặt trụ φ40
+ Bước 3: Vát mép 2x450
NGUYÊN CÔNG V: PHAY RÃNH THEN
- Máy: Máy phay 6H12π
- Dao: Dao phay thép gió P18
- Đồ gá: 2 khối V ngắn
- Bước công nghệ:
+ Bước 1 : Phay rãnh then bậc trục φ40
+ Bước 2 : Phay rãnh then bậc trục φ40
Trang 18NGUYÊN CÔNG V: NHIỆT LUYỆN
- Bước công nghệ: Tra bảng 10.23, trang 92, Công nghệ nhiệt luyện (Phạm Thị MinhPhương – Tạ Văn Thất –NXB giáo dục)
+ Bước 1: Tôi ở nhiệt độ 870°C, giữ nhiệt trong thời gian 10’, làm nguội trong dầu.+ Bước 2: Ram thấp ở nhiệt độ 360°C, giữ nhiệt trong thời gian 45’, làm nguội trongkhông khí
NGUYÊN CÔNG VII: MÀI MẶT TRỤ φ50
- Máy: Máy mài 3A110
- Dao: Đá mài trụ ππ
- Đồ gá: Mũi tâm, tốc truyền lực
Trang 19- Bước công nghệ:
+ Bước 1: Mài mặt trụ φ50
NGUYÊN CÔNG VIII: MÀI MẶT TRỤ : φ50.
- Máy: Máy mài 3A110
- Da: Đá mài trụ ππ
- Đồ gá: Mũi tâm, tốc truyền lực
- Bước công nghệ:
+ Bước 1: Mài mặt trụ φ50
Trang 20NGUYÊN CÔNG IX: NGUYÊN CÔNG TỔNG KIỂM TRA.
Chương V: Tra lượng dư cho các bề mặt 5.1 Tra lượng dư cho các bề mặt cần gia công
Để đạt được một chi tiết có hình dáng, kích thước và chất lượng bề mặt phù hợpvới các yêu cầu trong bản vẽ cần phải thực hiện qua nhiều bước nguyên công
Tại mỗi bước nguyên công, hớt đi một lớp kim loại trên bề mặt gia công để làmthay đổi hình dạng và kích thước phôi Lớp kim loại được lấy đi trong quá trình giacông cơ gọi là lượng dư Khi thiết kế quy trình công nghệ cần phải xác định lượng dưhợp lý vì:
- Lượng dư lớn quá sẽ tốn nguyên vật liệu, năng lượng điện, dụng cụ cắt, tiêuhao lao động và thời gian gia công
- Ngược lại lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ hớt đi những sai lệch của phôi, cóthể xảy ra hiện tượng trượt giữa dao với chi tiết gia công làm cho nhám bề mặt tăng,dụng cụ mòn nhanh hơn dẫn đến số lượng phế phẩm tăng làm tăng giá thành sảnphẩm
5.1.1 Tra lượng dư
- Lượng dư tiện thô :2Z1=10.4
- Lượng dư tiện tinh : 2Z2= 1,3
- Lượng dư mài tinh : 2Z3=0.5