Thiết kế cầu trục 25 tấn, khẩu độ 18m, chiều cao nâng 10m file cad

Chỉ dùng với các loại phôi có hình dạng đơn giản, không cán được thép có tổ chức kim loại chặt, kim loại có ứng suất dư.Phôi cán được tiêu chuẩn hoá nên khi chọn phôi phải chọn phôi có đ

PHẦN IX: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHẾ TẠO TRỤC THEN HOA

A) Phân tích chi tiết gia công và định dạng sản xuất

1) Phân tích chung

động cơ - hộp giảm tốc sang bánh xe chủ động của cơ cấu di chuyển cầu trục

động cơ - hộp giảm tốc và chịu ma sát giữa bề mặt làm việc của then hoa

− Chi tiết thuộc họ trục

then hoa là rất quan trọng Để đảm bảo yêu cầu này trong quá trình gia công phải sử dụng chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm ở hai đầu trục

− Kích thước đường kính trục giảm dần về hai phía

thường

− Tỉ số = =4,6<10⇒

6,

99462

mặt các đoạn cổ trục dùng để lắp ổ lăn, bề mặt đoạn trục để lắp bạc và bề mặt rãnh then hoa

− Do không có yêu cầu gì đặc biệt nên chọn vật liệu chế tạo trục then hoa: Thép 45

2) Phân tích đặc điểm công nghệ của chi tiết:

- Không thể thay thế trục bậc bằng trục trơn được vì trên trục phải có những mặt bậc để lắp ổ lăn và những bề mặt có tính công nghệ như bề mặt dùng để lắp bạc

- Trên trục phải bố trí rãnh thoát dao để đảm bảo tính công nghệ khi gia công các bề mặt bậc của trục và khi gia công đoạn trục then hoa

- Trong quá trình gia công phải sử dụng hai lỗ tâm là chuẩn tinh thống nhất

- Các bề mặt cổ trục dùng để lắp ổ lăn yêu cầu độ đồng tâm, độ nhám bề mặt và độ cứng cao nên sau khi gia công xong cần phải nhiệt luyện và mài

- Đoạn trục dùng để lắp bạc không yêu cầu cao về độ nhám bề mặt, độ cứng nên chỉ cần tiện tinh là được

- Những bề mặt không lắp ghép chỉ cần tiện thô

3) Yêu cầu kĩ thuật của trục.

- Độ đồng tâm của các đoạn trục đạt 0,025(mm)

- Độ chính xác hình học như độ côn, độ ôvan của các cổ trục và các đoạn trục then hoa đạt 0,03(mm)

641.(

1.100

Trọng lượng của chi tiết được tính theo công thức:

Q1=v.γ

Trong đó:

V: Thế tích của chi tiết (mm3)

Q1: Trọng lượng của chi tiết (kg)

γ: Trọng lượng riêng của vật liệu γ =7,852kg/dm3 = 7,852.10-3 (kg/cm3)

40 20 120

42

Thể tích của chi tiết được tính gần đúng như sau:

V=V1+V2+V3+V4+V5+V6

Vi =

4

D i2 L i

4

42.90

mm

=π

4

120.95

mm

=π

4

20.6,99

mm

=π

4

40.90

mm

=π

4

34.5,76

mm

=π

4

208.65

mm

=π

- Ưu điểm: Cơ tính tương đối tốt, tổ chức kim loại bền chặt, chịu uốn, chịu xoắn tốt

bóng cao, lượng dư gia công nhỏ, năng suất cao hơn, giảm phế phẩm và độ chính xác của phôi cao phù hợp với sản xuất loạt lớn nhưng chế tạo khuôn phức tạp, trang thiết bị đòi hỏi vốn đầu tư lớn

∗ Phôi cán: Ưu điểm là rẻ tiền nhưng cơ tính không đồng đều Chỉ dùng với các loại phôi có hình dạng đơn giản, không cán được thép có tổ chức kim loại chặt, kim loại có ứng suất dư.

Phôi cán được tiêu chuẩn hoá nên khi chọn phôi phải chọn phôi có đường kính lớn hơn đường kính lớn nhất của chi tiết gia công vì vậy sẽ mất nhiều thời gian cắt gọt làm cho năng suất giảm do đó giá thành sẽ tăng

∗ Phôi đúc:

- Ưu điểm: Đúc được loại phôi phức tạp có đường kính lớn

- Nhược điểm: Tổ chức kim loại kém, nhiều khuyết tật, đòi hỏi kỹ thuật cao

∗ Phôi dập:

- Ưu điểm: Phôi dập cơ độ bóng và độ chính xác cao, tổ chức kim loại đồng đều, có khả năng chế tạo phôi có hình dạng phức tạp, tốn ít vật liệu, năng suất cao phù hợp với sản suất loạt lớn hàng khối

- Nhược điểm: Máy có công suất lớn, thời gian chế tạo khuôn lâu, một

bộ khuôn chỉ chế tạo được một loại chi tiết

Trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc, phôi của trục được chế tạo bằng cách rèn tự do hoặc rèn trong khuôn đơn giản, đôi khi có thể dùng phôi cán nóng.Trong trường hợp cụ thể này phôi được sử dụng là loại phôi thanh vì đường kính các đoạn trục thay đổi không nhiều, phôi thanh sẵn có trên thị trường và không mất thời gian tạo phôi

B) Thiết kế quy trình công nghệ:

I) Chọn chuẩn:

Chọn chuẩn chính xác sẽ nâng cao độ chính xác gia công, đơn giản hoá quá trình gá đặt và kết cấu của đồ gá do đó giảm được thời gian phụ

Việc chọn chuẩn phải thoả mãn hai yêu cầu:

- Đảm bảo chất lượng chi tiết trong suốt quá trình gia công

- Đảm bảo năng suất cao giá thành hạ

 Một số nguyên tắc chọn chuẩn:

- Khi chọn chuẩn phải dựa trên nguyên tắc khống chế sáu bậc tự do một cách hợp lý nhất, tuyệt đối tránh trường hợp định vị thiếu bậc tự do hoặc định vị thừa bậc tự do (siêu định vị)

- Chọn chuẩn sao cho không bị lực cắt, lực kẹp làm biến dạng chi tiết quá nhiều đồng thời lực kẹp phải nhỏ nhằm giảm sức lao động của công nhân, đơn giản hệ thống tạo lực và đảm bảo kẹp an toàn

- Chọn chuẩn sao cho thiết kế đồ gá đơn giản, thích hợp với loại hình sản suất và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đặt ra

1) Chọn chuẩn tinh:

 Yêu cầu:

- Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công

- Đảm bảo độ chính xác tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau

 Các lời khuyên khi chọn chuẩn tinh:

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất

- Sử dụng chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt để đơn giản hoá việc

gá đặt trong quá trình công nghệ, giảm được chủng loại đồ gá, do đó giảm được thời gian thiết kế và chế tạo đồ gá

 Căn cứ vào các lời khuyên và yêu cầu khi chọn chuẩn tinh, hình dáng kết cấu của chi tiết mà ta có các phương án chọn chuẩn tinh như sau:

đó làm giảm sai số tổng của chi tiết

+ Đảm bảo độ đồng tâm giữa các bậc trục và gá đặt một cách nhanh chóng, đảm bảo chuẩn tinh là chuẩn tinh chính

+ Sẽ có sai số chuẩn theo hướng trục nếu như dùng mũi tâm bên trái là mũi tâm cứng khi gia công các bậc trục theo phương pháp điều chỉnh sẵn dao đạt kích thước

∗ Phương án 2:

Chọn chuẩn tinh là mặt ngoài của trục để gia công các mặt trụ khác, gia công mặt trụ cũng như các mặt khác của trục Định vị theo phương pháp này sẽ có sai số chuẩn hướng kính

2) Chọn chuẩn thô:

Chuẩn thô là chuẩn chưa được gia công và sử dụng ở nguyên công đầu tiên Khi chọn chuẩn thô phải đảm bảo được hai yêu cầu sau:

gia công còn lại

gia công với mặt gia công còn lại của chi tiết

+ Chọn theo một phương kích thước nhất định trên chi tiết gia công nếu có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô.

hai bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt có độ chính xác về vị trí tương quan với các bề mặt gia công là cao nhất để làm chuẩn thô

hay nhiều bề mặt đủ điều kiện làm chuẩn thô thì ta chọn bề mặt nào bằng phẳng nhất để làm chuẩn thô vì khi đó việc gá đặt sẽ đơn giản và dễ dàng hơn nhiều

chọn chuẩn thô quá một lần trong suốt quá trình gia công Nếu vi phạm lời khuyên này sẽ làm độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt kém

+ Theo một phương kích thước nhất định, nếu tất cả các bề mặt trên chi tiết đều phải gia công thì nên chọn bề mặt nào ứng với bề mặt gia công mà trên

đó đòi hỏi phân bố lượng dư đều và nhỏ nhất để làm chuẩn thô

ngoài của trục

II) Tính lượng dư cho một bề mặt

Chọn bề mặt để tính lượng dư là bề mặt đoạn trục Φ90 vì bề mặt này dùng

để lắp ghép ổ lăn Do đó yêu cầu độ chính xác, độ đồng tâm, độ cứng và độ nhám bề mặt cao

Quy trình công nghệ gia công mặt trụ Φ90m6 gồm các bước tiện thô, tiện tinh, nhiệt luyện, mài thô và mài tinh Khi tiện và mài chi tiết được gá trên hai mũi tâm

Tính lượng dư gia công tối thiểu cho bề mặt tròn xoay ngoài được xác định theo công thức:

Rzi: Chiều cao nhấp nhô bước tế vi do bước công nghệ trước để lại

Ti-1: Chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hư hỏng do bước công nghệ sát trước

Ở đây: Δk - độ cong đơn vị trên 1mm chiều dài, Δk = 0,08, bảng 3.7 - [VIII]

l = 42 mm Chiều dài mặt gia công

0,25 - Sai số do điều chỉnh máy khi khoan lỗ tâm

Với phôi thép tròn cán nóng, chất lượng thường: δph = 1,1

(bảng 2.8 - [VIII] )

⇒ ρlt = 0,25 0,60( )

2

1,

mm

=+

⇒ Sai lệch vị trí không gian của phôi: ρ = 3,362 +0,602 =3413(µm)

Lượng dư tối thiểu cho nguyên công tiện thô:

2.Zimin1 = 2(200+300+ 34132 +02 ) = 7826(µm).

Sau nguyên công tiện thô ta giữ nguyên gá đặt và tiến hành tiện tinh luôn nên ε =0

Sau nguyên công tiện thô: Rz = 50μm ; Ta = 50μm

Sai số không gian ρ2 = 0,06.ρ = 469,56(µm)

Lượng dư tối thiểu cho nguyên công tiện tinh:

2.Zimin2 = 2.(50+50+ 469,562 +02 ) =1139(µm)

Sau nguyên công tiện tinh: Rz=30µm; Ta=30µm

Sai số không gian: ρ3 = 0,04.ρ = 0,04.3413 = 136,52(µm)

Sau nhiệt luyện: Rz= 60µm; Ta=0µm

Sai số không gian ρ’= 0,3.ρ = 0,3.3413 = 1023,9(µm)

Sau nguyên công nhiệt luyện, chi tiết được mài sửa lại, chi tiết được gá trên hai mũi tâm ε = 0

Lượng dư tối thiểu cho nguyên công mài thô:

2.Zimin3 =2.(60+0+1023,9) = 2168(µm)

Sau nguyên công mài thô: Rz=10(µm); Ta=20(µm)

Sai số không gian: ρ4 =0,02.ρ = 0,02.3413 = 68,26(µm)

Lượng dư tối thiểu cho nguyên công mài tinh:

2.Zimin4 = 2.(10+20+68,26) = 1960(µm)

Sau nguyên công mài tinh: Rz=5(µm); Ta=15(µm)

Như vậy ta có:

- Tiện thô: 2.Zimin1 = 7826(μm) = 7,826(mm)

- Tiện tinh: 2.Zimin2 = 1139(μm) = 1,139 (mm)

- Mài thô: 2.Zimin3 = 2168(μm) = 2,168 (mm)

- Mài tinh: 2.Zimin4 = 1960(μm) = 0,196 (mm)

∗ Kích thước tính toán:

- Mài thô: dt3 = dmin + 2.Zimin4 = 90,013 + 0,196 = 90,209 (mm)

- Tiện tinh: dt2 = dt3 + 2.Zimin3 = 90,209 + 2,168 = 92,377(mm)

- Tiện thô: dt1 = dt2 + 2.Zimin2 = 92,367 + 1,139 = 93,516 (mm)

- Phôi: dtph = dt1 + 2.Zimin1 = 93,506 + 7,826 = 101,342 (mm)

∗ Kích thước giới hạn nhỏ nhất:

Xác định bằng cách làm tròn kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai theo chiều tăng

- Mài tinh: dmin4 = 90,013(mm)

- Mài thô: dmin3 = 90,210(mm)

- Tiện tinh: dmin2 = 92,400(mm)

- Tiện thô: dmin1 = 93,520(mm)

- Phôi: dminph = 102,350(mm)

∗ Kích thước giới hạn lớn nhất:

Xác định bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin với dung sai δ

- Mài tinh: dmax4 = 90,013 + 0,02 = 90,033(mm)

- Mài thô: dmax3 = 90,210 + 0,03 = 90,240(mm)

- Tiện tinh: dmax2 = 92,400 + 0,12 = 92,520(mm)

- Tiện thô: dmax1 = 93,520 + 0,4 = 93,920(mm)

- Phôi: dmaxph = 102,35 + 3,0 = 105,35(mm)

∗ Xác định lượng dư giới hạn:

Lượng dư giới hạn nhỏ nhất: Xác định bằng hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất

- Mài tinh: 2Zmin4 = 90,210 - 90,013 = 0,197(mm) = 197(μm)

- Mài thô: 2Zmin3 = 92,400 - 90,210 = 2,19 (mm) = 2190(μm)

- Tiện tinh: 2Zmin2 = 93,520 - 92,400 = 1,12(mm) = 1120(μm)

- Tiện thô: 2Zmin1 = 102,350 - 93,520 = 8,83(mm) = 8830(μm)

Lượng dư giới hạn lớn nhất: Xác định bằng hiệu các kích thước giới hạn lớn

nhất

- Mài tinh: 2Zmax4 = 90,240 - 90,033 = 0,207(mm) = 207(μm)

- Mài thô: 2Zmax3 = 92,520 - 90,240 = 2,28(mm) = 2280(μm)

- Tiện tinh: 2Zmax2 = 93,920 - 92,520 = 1,4(mm) = 1400(μm)

- Tiện thô: 2Zmax1 = 105,35 - 93,92 = 11,43(mm) = 11430(μm)

∗Bảng tính lượng dư gia công các kích thước giới hạn trung gian của mặt trụ

Lượng

dư tính toán

Kích thước tính toán

Dun g sai δ

Kích thước giới hạn, (mm)

Lượng dư giới hạn, (mm)

7) Bản vẽ chế tạo chi tiết:

∗ Phương pháp gia công chi tiết:

độ cứng bề mặt nên chỉ cần tiện thô và tiện tinh là đảm bảo chất lượng chi

tiết

− Hai mặt trụ Φ90 do yêu cầu đòi hỏi độ chính xác cao cho lắp ráp ổ lăn nên

phải tiện thô, tiện tinh, nhiệt luyện bề mặt Sau quá trình nhiệt luyện phải mài

lại để đảm bảo độ chính xác, độ nhám và độ cứng của bề mặt lắp ghép với ổ

lăn

nên chỉ cần phay thô sau đó phay tinh có thể đạt được độ nhám bề mặt và độ

chính xác yêu cầu mà không cần phải mài lại

C C

B

B

42

162 182

7 47 157

208 242 282 464

34

0.025 0.025

0.01 AB 0.025 0.01

0.025 0.01 AB 0.01

1,5x45°

1.25 1.25

+0.0 -0.1

2.5

+0.05

6 3

III) Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết.

Lập thứ tự gia công, khi chế tạo ta có thể chia ra các giai đoạn chính sau:

∗Gia công chuẩn bị.

+ Chuẩn bị phôi liệu

tiện ren vít vạn năng

+ Gia công trục then hoa trên máy phay lăn răng

+ Nhiệt luyện bề mặt các đoạn trục lắp ghép với ổ lăn

+ Mài thô, mài tinh các cổ trục trên máy mài tròn ngoài

∗Qui trình công nghệ gia công chi tiết:

1) Nguyên công 1: Tạo phôi

Do chọn phôi là loại phôi thanh có sẵn trên thị trường nên không mất thời gian chế tạo phôi mà chỉ cần nắn thẳng ( sau khi ủ để làm mềm chi tiết )

và cắt đứt phôi theo đúng kích thước yêu cầu

Khi nhập phôi cần kiểm tra chất lượng của phôi phải đảm bảo các yêu cầu về kích thước đường kính phôi, cơ lí tính và thành phần hoá học của vật liệu phôi

Biên dạng răng then hoa trong tiết diện pháp tuyến

Sử dụng máy cưa vòng SH630C để cắt phôi đạt kích thước như sau:

468

2) Nguyên công 2: Khoả mặt đầu, khoan tâm, gia công ren

+ Máy: Thực hiện trên máy tiện ren vít vạn năng T620 có các thông số sau:

Đường kính lớn nhất của chi tiết có thể gá trên máy

( hai đầu chống tâm )

Lmax=1400mm

Chuẩn định vị và gá kẹp: Bề mặt trụ ngoài định vị 4 bậc tự do

Đồ gá: Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm cặp ba chấu tự định tâm

45 7

mặt còn lại

∗Tính chế độ cắt và thời gian cơ bản:

Độ chính xác gia công cần đạt: Gia công mặt đầu đạt độ phẳng, độ nhẵn Rz20 μm; gia công bề mặt trụ tạo chuẩn tinh đảm bảo gia công hết lượng thô trên bề mặt

- Tiện mặt đầu: Tra bảng 5.64 - [VIII]

Ứng với loại vật liệu có σb = 750 MPa

+ Lượng chạy dao: S = 0,38 (mm/vòng)

+ Chiều sâu cắt: t = 3 (mm)

+ Vận tốc cắt: V = 255(m/ph)

108.14,3

255.1000

.1000

ph vg D

V

=

=π

n S

L L L

2

1++

25,0

tg

mm tg

t

=+

=

÷+

ϕ

L2 = (0.5÷5)mm, lấy L2 = 1(mm)

⇒Tcb1 = 0,19( )

752.38,0

1154

ph

=++

- Tiện bề mặt trụ tạo chuẩn tinh cho nguyên công tiếp theo

+ Lượng chạy dao: S = 0,38 (mm/vòng)

+ Chiều sâu cắt: t = 3 (mm)

+ Vận tốc cắt: V = 255(m/ph)

108.14,3

255.1000

.1000

ph vg D

π

n S

L L L

3mm)25,0(tg

t

=+

=

÷+

ϕ

L2 = (0.5÷5)mm, lấy L2 = 1(mm)

⇒Tcb1 = 0,7(ph)

752.38,0

11200

=++

.D.C

.17.18

V 0,25 0,3 0,2

6 , 0

.14,3

1,12.1000D

Với: L1= 3 mm - Chiều dài khoảng dao chuẩn bị tiến vào cắt.

L = 45 mm - Chiều sâu gia công

⇒Tcb2= 1,1(ph).

226

2

,

0

345

=+

.D.C

.17.18

V 0,25 0,3 0,2

6 , 0

.14,3

4,14.1000

1000

ph vg D

g d

D

=+

−

=

D - đường kính mũi khoan

d - đường kính lỗ khoan mồi

L = 40(mm): Chiều sâu khoan

⇒Tcb2= 0,8( ).

270

2

,

0

340

ph

=+

- Tiện ren trong:

+ Lượng chạy dao khi tiện bằng bước của ren cần cắt: S = 2 mm/vòng

+ Chiều sâu cắt : t = 0,5.(D-d) = 0,5.(20 - 17) = 1,5(mm) Theo bảng 3.7 [IX]: Số lát cắt là 4

t

S.T

6,32

V= 0,14 0,6 0,2 =

- Số vòng quay trục chính:

)

ph/vg(46220

.14,3

29.1000D

Thông số kiểm tra:

Kiểm tra kích thước ren trong lỗ, lỗ tâm;

Kiểm tra kích thước đường kính ngoài;

Dụng cụ đo:

Thước cặp đo lỗ có độ chính xác 0,1 mm

Bảng giá trị các thông số cho nguyên công 2:

cho chi tiết

242 208 282

+0.1 -0.1

157

 Bước 1 : Tiện thô đoạn trục:

Tiện thô các đoạn trục đạt kích thước:

Φ91+0,1 Φ76,5+0,1 Φ66+0,1

L=282± 0,1 L=242± 0,1 L = 208±0,1

- Tiện thô đoạn trục đạt kích thước: Φ91±0,1; L = 282(mm)

45

340

45 , 0 15 , 0 2

.14,3

25,99.1000

1000

ph vg D

750

750()750

kγpz=1; kϕpz= 0,89; kλpz=1; krpz = 1

.14,3

102.1000

1000

ph vg D

V

π

- Tốc độ cắt thực:

V = 102( / ).

1000

5,318.102.14,31000

ph m n

750

750()750

102.382460

1020

K V

242i

/(45869

.14,3

25,99.1000

1000

ph vg D

25,99.460860

Chọn máy, dao, đồ gá như bước 1

 Bước 2: Tiện tinh đoạn trục đạt: Φ90+0,1(mm); L = 42(mm)

,0.45,0.5,0

.14,3

202.1000D

750()750

202.31660

42i

+ Tốc độ cắt: V = 27(m/ph)

+ Số vòng quay trục chính:

)

ph/vg(13265

.14,3

27.1000D

750

750()750

27.82160

.1020

K V

P

132.2,0

25,1n

.S

+ Chọn dao tiện vát mép, máy và đồ gá vẫn giữ nguyên

V =

45

340

45 , 0 15 , 0 2

.14,3

247.1000D

750

750()750

(4,260.1020

247.58960

1020

K V

5,1

(ph)

N (kW)

4) Nguyên công 4 : Tiện thô, tiện tinh, tiện rãnh và vát mép nửa trục còn lại.

Chọn máy, dao và đồ gá như nguyên công 3

+0.1 -0.1 -0.1 +0.1

1 2

1 2 1,5x45°

1,5x45°

42 162

+0.1 -0.1

 Bước 1 : Tiện thô nửa trục còn lại:

∗ Tiện thô đoạn trục đạt kích thước: