có file cad thiết kế máy phay ngang vạn năng hạng trung trên cơ sở các máy phay tương tự đã có trong công nghiệp

Không đạt tới mức độ nghiên cứu chuyên sâu nh việc thiết kế một quy trình công nghệ chế tạo bánh răng hoàn chỉnh nhng ở phần này của đồ án em đã xây dựng quy trình chế tạo bánh răng trụ

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN 1 5

CƠ SỞ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY 5

1.1 Các thông số cần thiết cho máy mới 5

1.2 Các thông số kích thước cơ bản của máy thường gặp 5

1.3 Cách xác định (tính và chọn) các thông số động học và kích cỡ khi thiết kế máy 6

1.3.1 Chuyển động trong máy 6

1.3.2 Tính và chọn tốc độ vòng quay cho máy 6

1.3.3 Tính và chọn lượng chạy dao cho máy 10

1.3.4 Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân 13

1.3.5 Tính số hạng chuỗi số và công bội 15

PHẦN 2 21

KHẢO SÁT MÁY CÙNG LOẠI 21

2.1.Tổng quan về máy phay 21

2.2 Tính năng kĩ thuật của máy 6H82 23

2.2.1 Khảo sát hộp tốc độ 23

2.2.1.1 Phương án không gian của hộp tốc độ 24

2.2.1.2 Phương án thứ tự 25

2.2.2 Khảo sát hộp chạy dao 28

2.2.2.1 Phương án không gian 30

2.2.2.2 Phương án thứ tự 30

PHẦN 3 35

THIẾT KẾ MÁY MỚI 35

3.1 Phân tích và chọn số liệu ban đầu 35

3.1.1 Về tốc độ cắt 37

3.1.2 Về lực cắt 37

3.1.3 Về sử dụng máy 38

3.1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của hộp tốc độ 39

3.2 Tính toán động học hộp tốc độ của máy phay 39

3.2.1 Phân tích phương án không gian của hộp tốc độ 39

3.2.1.1 Phương án không gian: 39

3.2.1.2 Các phương án thứ tự của phương án không gian Z = 3x3x2 41

3.2.2 Phân tích và chọn phương án không gian 50

3.2.3 Chọn PATT cho hộp chạy dao 52

3.2.4 Vẽ đồ thị vòng quay của phương án đã chọn 57

3.2.5 Tính số răng của các bánh răng trong từng nhóm truyền của hộp chạy dao máy phay 58

3.2.6 Tính khoảng cách trục 62

3.2.7 Tính đại lượng chạy dao thực tế 64

3.2.8 Tính sơ bộ thông số hình học của các bánh răng trong hộp chạy dao máy phay 66

3.3.Xác định động cơ điện 72

PHẦN 4 74

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 74

4.1 Tính toán thiêt kế trục chính máy phay 74

4.2 Tính và kiểm nghiệm cặp bánh răng trung gian 83

4.2.1 Xác định ứng suất cho phép 83

4.2.2 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc 85

4.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 87

4.2.3.1.Bảng số vòng quay thực tế và sai số với giá trị chuẩn trong hộp tốc độ .88

4.2.3.2.Bảng thống kê số răng trong hộp tốc độ 89

4.2.3.2.1 Bảng thống kê lượng chạy dao 89

4.2.3.2.2.Bảng thông số tính toán đường kính và số răng hộp chạy dao 91

4.3 Thiết kế hệ thống làm nguội 92

4.3.1 Xác định lưu lượng của bơm 92

4.3.2 Hệ thống làm lạnh và các bộ phận của nó 93

4.4.Tính toán và chọn kết cấu hệ thống thống điều khiển 96

4.4.1 Chọn kiểu và kết cấu tay gạt điều khiển 96

4.4.2 Lập bảng tính vị trí bánh răng tương ứng với tay gạt 96

PHẦN 5 KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC MÁY PHAY 109

5.1 Kiểm tra độ chính xác trục chính 109

5.2 Điều chỉnh máy 111

5.2.1 Điều chỉnh máy phay 111

5.2.2 Lắp ráp và tháo trục chính máy phay 111

5.2.2.1 Lắp ráp trục chính 111

5.2.2.2 Tháo trục chính 112

ỨNG DỤNG:THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÁNH RĂNG HAI TẦNG 113

Tài liệu tham khảo 148

LỜI NÓI ĐẦU

Gúp phần cho sự phỏt triển của nghành cụng nghiệp núi chung và sự tiến

bộ của nền cơ khớ núi riờng, mỏy cụng cụ khụng ngừng nõng cao chất lượng Đúng vai trũ là mỏy cỏi – mỏy sản xuất ra những chi tiết để tạo ra mỏy mới hoặc thay thế cỏc thiết bị hư hỏng Mỏy cụng cụ luụn đúng vai trũ quan trọng trong cỏc phõn xưởng cơ khớ

Ngày nay với sự phỏt triển khụng ngừng của khoa học kĩ thuật, mỏy cụng

cụ cũng được tự động hoỏ điều khiển, bảo đảm độ chớnh xỏc, độ ổn định và độ tin cậy cao Tuy vậy, mỏy cụng cụ vạn năng truyền thống vẫn là một kiến thức

cơ bản của sinh viờn nghành cơ khớ, là cơ sở để nghiờn cứu và phỏt triển thành cỏc mỏy NC, CNC…

Nhiệm vụ của em l thi à thi ết kế máy phay ngang vạn năng hạng trung trên cơ sở các máy phay tơng tự đã có trong công nghiệp Thực hiện tốt nội dung đồ

án cho phép em có đợc một kiến thức cơ bản, hoàn chỉnh về việc thiết kế mới máy công cụ, nếu điều kiện kỹ thuật cho phép, có thể tham gia chế tạo ra máy do mình thiết kế ở phạm vi nhỏ hơn, trên sơ sở những hiểu biết chắc chắn về máy

do mình thiết kế, giúp em có thể hớng dẫn sử dụng, lắp đặt, tìm lỗi và sửa chữa các sai hỏng xuất hiện khi đa máy vào hoạt động.

Một nội dung rất quan trọng nữa của đồ án là xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bánh răng 2 bậc Z26, Z37 Không đạt tới mức độ nghiên cứu chuyên sâu nh việc thiết kế một quy trình công nghệ chế tạo bánh răng hoàn chỉnh nhng ở phần này của đồ án em đã xây dựng quy trình chế tạo bánh răng trụ răng thẳng 2 bậc Z26, Z37, m = 4 phù hợp với trang bị thiết bị hiện có, đồng thời có đa vào các kỹ thuật gia công răng mà các xí nghiệp công nghiệp tiên tiến

đang áp dụng

Để hoàn thành đồ ỏn này, ngoài sự tỡm tũi, học hỏi và làm việc nghiờm

tỳc của bản thõn cũn cú sự hướng dẫn tận tỡnh của thầy giỏo Trần Ngọc Hải

và cỏc thầy cụ Khoa Kỹ thuật Công Nghiệp trường Đại Học DL Lương Thế Vinh Qua đõy em xin chõn thành cảm ơn cỏc thầy, cỏc cụ đó nhiệt tỡnh giỳp đỡ

em hoàn thành đồ ỏn tốt nghiệp này.

Do cũn nhiều hạn chế về mặt kiến thức và kinh nghiệm thực tế nờn khú trỏnh khỏi cú nhiều thiếu xút Em mong được sự chỉ bảo của cỏc thầy, cỏc cụ để

em cú thể thực hiện tốt hơn cụng việc của bản thõn trong quỏ trỡnh cụng tỏc sau này.

Em xin chân thành cảm ơn !

Nam Định ngày 10 tháng 12 năm 2009

Sinh viên Phan Văn Vụ

PHẦN 6

ỨNG DỤNG: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÁNH RĂNG

LIỀN KHỐI DI TRƯỢT HAI TẦNG.

1 Thông số bánh răng cần chế tạo.

+0.

025

+0.015 +0.013

7 36 8

f

F x f

H x f

H x

- Bước theo vòng chia: t = m = 4 3,1416 = 12,56.

- Bước cơ sở: t0 = m  cos 20 0

- Hệ số dịch chỉnh x = 0

- Biên dạng răng thân khai

- Cấp chính xác cấp 7

- Vật liệu thép 45

2 Phân loại bánh răng.

Bánh răng gồm có các loại như sau:

Bánh răng cần gia công là bánh răng trụ răng thẳng

3 Độ chính xác khi gia công bánh răng.

Tính chất chung về độ chính xác truyền động bánh răng như độ dẻo, tuổithọ và độ làm việc êm phụ thuộc trước hết vào độ chính xác khi lắp ráp chế tạocủa chúng

Các sai số của máy, của dao, sai số gá đặt, biến dạng của hệ thống côngnghệ và các yếu tố khác có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của bánh răng

Độ chính xác khi chế tạo bánh răng được đánh giá theo tiêu chuẩn nhànước Việt Nam TCVN Đối với mỗi cấp chính xác tiêu chuẩn còn nêu ra các chỉtiêu để đánh giá độ chính xác của bánh răng Những chỉ tiêu đó là:

a) Độ chính xác truyền động: Độ chính xác này được đánh giá bằng sai

số góc quay của bánh răng sau một vòng Sai số này xuất hiện là dosai số của hệ thống công nghệ Ngoài ra độ chính xác truyền độngcòn được đánh giá bằng sai số bước vòng sai lệch khoảng pháptuyến chung

b) Độ ổn định khi làm việc: Độ ổn định khi làm việc ảnh hưởng trựctiếp đến độ ồn khi làm việc và tuổi thọ của bánh răng Độ ổn địnhkhi làm việc được dánh giá băng sai số chu kỳ (là giá trị trung bìnhcủa sai số truyền động bằng tí số giữa sai lệch lớn lớn nhất và sốrăng của bánh răng) Độ ổn định khi làm việc còn được đánh giábằng các sai lệch bước cơ sở

c) Độ chính xác tiếp xúc: Độ chính xác tiếp xúc được đánh giá bằngvết tiếp xúc của profol răng theo chiều dài , chiều cao và được biểuthị bằng %

d) Độ chính xác khe hở cạnh răng: Chỉ tiêu này quy định 4 loại khe hởcạnh răng:

ồn, không có chấn động, căn cứ vào tốc độ vòng và công suất của truyền động.Xác định cấp chính xác có thể bằng tính toán hoặc dựa theo kinh nghiệm, theocác bảng tiêu chuẩn Chọn cấp chính xác bằng tính toán là chính xác nhất

Theo tiêu chuẩn này bánh răng được chia thành 12 cấp chính xác và được

kí hiệu lần lượt từ 1,2,3…11,12 cấp chính xác nhất là cấp 1, cấp chính xác thấpnhất là cấp 12 Trong thực tế người ta chỉ dùng cấp chính xác từ 3…9 để chế tạobánh răng Chọn cấp chính xác 7

Việc chọn vật liệu chế tạo bánh răng phụ thuộc vào điều kiện làm việc củachúng Các bánh răng chịu lực thường được chế tạo bằng thép hợp kim Crôm( 15X, 15XA,20X, 40X,45X); Crôm – Niken và Crôm – Molipden( 40Xh, 35XMA, 18XГT) Các bánh răng chịu tải trọng trung bình và nhỏT) Các bánh răng chịu tải trọng trung bình và nhỏthường được chế tạo từ vật liệu là thép 45 hoặc gang.

Theo yêu cầu của chi tiết ta chọn vật liệu chế tạo là Thép 45

> 25 mm và chiều dài lỗ lớn hơn hoặc bằng 2d thì tạo lỗ khi rèn hoặc đúc luôn

- Hiện nay người ta đã chế tạo bánh răng từ vật liệu kim loại bột ép thiêukết không cần cắt gọt

Đối với yêu cầu thiết kế bánh răng liền khối di trượt hai tầng em chọnphương pháp tạo phôi bằng dập thể tích vì những lý do sau:

 Phôi sau khi dập có hình dạng gần giống hình dạng của chi tiết

 Cho phép nâng cao hệ số sử dụng kim loại lên 2550%, giảm độkhông đồng đều cácbít xuống 23 cấp, giảm lượng dư gia công vànâng cao cơ tính của vật liệu

5 Nhiệt luyện bánh răng.

Do yêu cầu làm việc của chi tiết, răng cần phải có độ cứng và độ bền cầnthiết, không cho phép chi tiết bÞ rạn nứt, cháy Biến dạng do nhiệt trong giới hạncho phép, cơ tính phải đồng đều Để đạt được các yêu cầu trên thì phải có chế độnhiệt luyện hợp lý

- Trước khi gia công phôi bánh răng phải được tôi cải thiện hoặc thườnghoá để tăng cơ tính cắt gọt độ cứng cần đạt là 220 – 280 HB

- Sau khi cắt răng bánh răng được nhiệt luyện bằng nhiều phương phápkhác nhau Đối với bánh răng có modun và kích thước nhỏ thì ta dùng phươngpháp tôi thể tích còn với các bánh răng có modun lớn và kích thước lớn thì phảidùng biện pháp tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần Phương pháp tôi bằng dòngđiện cao tần có ưu điểm là dễ điều chỉnh được chiều dầy thấm tôi, biến dạng

bé, độ nhẵn bề mặt cao tuy nhiên vốn đầu tư lớn chỉ dùng cho sản xuất loạt lớn

vì mỗi một loại răng khác nhau phải dùng các vòng nung khác nhau

6 Yêu cầu kỹ thuật khi chế tạo bánh răng.

Ngoài những yêu cầu về độ chính xác khi cắt răng, quy trình công nghệchế tạo bánh răng cần đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau:

- Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn khởi xuất nằm trongkhoảng 0,05 – 0,1 mm.

- Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ (hoặc trục) nằm trongkhoảng 0,01 – 0,015 mm trên 100 mm đường kính

- Mặt lỗ của các bánh răng được được chế tạo đạt cấp chính xác cấp 7

- Độ cứng khi những bề mặt không gia công đạt 180 – 280 HB

7 Phân tích kết cấu chi tiết

- Chi tiết bánh răng cần gia công thuộc loại bánh răng răng trụ răng thẳng,kết cấu bánh răng tương đối đơn giản nhưng khó khăn về công nghệ gia công,chế tạo v× yªu cÇu kü thuËt cao

- Số lượng bề mặt cần gia công của chi tiết tương đối nhiều nên thời giancắt gọt cũng tăng

- Chi tiết bánh răng làm việc chủ yếu theo mặt ngoài nhờ có răng mà chi tiếttruyền mômen xoắn từ trục mà chi tiết lắp lên Bánh răng là chi tiết dạng đĩa, chitiết này có bề mặt gia công là bề mặt ngoài (chu vi đĩa), mặt đầu và mặt lỗ, chitiết làm việc chủ yếu là mặt ngoài Độ chính xác và độ nhám của bề mặt lỗ và bềmặt của răng ảnh hưởng tới sự truyền động của bánh răng

Kích thước đường kính vòng chia là quan trọng vì nó ảnh hưởng tới sự ănkhớp của bánh răng Do đó đường kính vòng đỉnh của bánh răng không cần giacông qu¸ chính xác mà ta chỉ cần quan tâm tới độ chính xác cña đường kínhvòng chia

- Ngoài ra một yếu tố rất quan trọng khi chế tạo bánh răng 2 bậc đó là cácrăng của hai bánh răng phải trùng nhau khi nhìn theo hình chiếu bằng Để làmđược điều này thì cần phải chế tạo rãnh then hoa thật chính xác khi lắp vào trụcthen hoa có khe hở nhỏ nhất để thực hiện nguyên công xọc răng

- Bề dày của bề mặt răng đủ lớn để không bị biến dạng khi nhiệt luyện

8 Chọn chuẩn khi gia công bánh răng.

- Việc phân tích chuẩn định vị có ý nghĩ quan trọng, nó quyết định đến chấtlượng chi tiết gia công Do vậy chọn chuẩn tinh phải thoả mãn hai yêu cầu sau:

 Đảm bảo phõn bố lượng dư trờn toàn bộ chi tiết gia cụng trong suất quỏtrỡnh gia cụng.

 Nõng cao năng suất, hạ giỏ thành

Xuất phỏt từ hai yờu cầu trờn ta cú một số phương phỏp chọn chuẩn sau :

 Chọn chuẩn xuất phỏt từ nguyờn tắc 6 điểm, khống chế số bậc tự do cầnthiết một cỏch hợp lý Trỏnh trường hợp thiếu hoặc siờu định vị

 Chọn chuẩn sao cho khụng bị cỏc lực kẹp làm biến dạng, biến đổi chi tiếtquỏ nhiều Đồng thời lực kẹp nhỏ làm giảm sức lao động cho cụng nhõn

 Chọn chuẩn sao cho thiết kế đồ gỏ đơn giản thớch hợp với từng loại sảnxuất

Từ cỏc cỏc yờu cầu và cỏc phương phỏp chọn chuẩn ta chọn:

- Chọn chuẩn thụ là bề mặt ngoài của bỏnh răng và mặt đầu của bỏnh răng

- Chọn chuẩn tinh là bề mặt lỗ và mặt đầu A sau khi đó được gia cụng

9 Lập quy trỡnh cụng nghệ chế tạo bỏnh răng liền khối di trượt hai tầng 9.1 Nguyờn cụng 1: Tạo phụi.

Nhiệt độ bắt đầu : 10500C

Nhiệt độ kết thúc: 7200C

Mặt chuẩn thụ

Mặt chuẩn tinh

- Máy: chọn máy để gia công là máy búa BH 2000.

- Lực dập: P = 200 tấn

9.2 Nguyên công 2: Cắt vành biên( tẩy ba via)

- Kiểm tra kích thước bao của phôi Nếu không đảm bảo kích thước vàlượng dư gia công thì phôi đó trở thành phế phẩm.

- Kiểm tra phôi xem có bị rạn nứt, khuyết tật không Nếu bị nứt hoặckhuyết tật lớn không thể khắc phục được thì phải loại

9.5 Nguyên Công 5: Nhiệt luyện (Thường hoá).

Phôi sau khi gia công áp lực bị hoá bền bằng biến dạng nên ta phảithường hoá để làm cho tổ chức trong vật liệu đồng đều hơn, độ cứng Brinen nằmtrong khoảng 180  280 HB để tăng cơ tính cắt gọt

Ủ là nung thép đến nhiệt độ cao hơn điểm tới hạn AC1 giữ nhiệt ở một thờigian, sau đó làm nguội từ từ theo lò để được tổ chức gần với trạng thái cân bằng

Tác dụng của việc ủ sau gia công áp lực: nhằm khử nội ứng suất, giảmcứng, tăng độ dẻo, cải thiện tính công nghệ đồng thời còn làm cho hạt tinh thểnhỏ mịn, điều chỉnh tổ chức tế vi thuận lợi cho gia công cắt gọt và nhiệt luyện.Vật phẩm được nung đến nhiệt độ 830oC và thời gian giữ nhiệt là 10 phútsau đó được đem ra ngoài không khí để làm nguội

9.6 Nguyên công 6: Khoả mặt đầu A, vát mép, khoan lỗ,doa lỗ, tiện mặt trụ ngoài, tiện rãnh.

M?t A

Sd

Sd Sng

- Khoan lỗ:  35 , 20 , 08

- Doa lỗ: 0 , 04

01 , 0

36 





- Chọn máy: Máy Tiện T616

- Chọn dao: Chọn dao gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

T

C

.Trong đó:

Tra bảng 5.17 [9] ta có Cv = 340; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,2

Chu kì bền T của dao nằm trong khoảng 30  60 (phút) Chọn T = 40 (phút)

Kv - Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế;

340

45 , 0 15 , 0 2 ,

Bước 3: Khoan lỗ, doa lỗ.

Mũi khoan, doa thép gió P18

Lỗ đạt kích thước: 0 , 05

08 , 0

2 ,

C

= 37(m/ph) (Tra bảng 5.86- STCNCTM)

 Tốc độ cắt: V = m xv y K v

S t T

C

.Trong đó:

Tra bảng 5.17 ta có Cv = 340; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,2

Chu kì bền T của dao nằm trong khoảng 30  60 (phút) Chọn T = 45 (phút)

Kv - Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thựctế; Kv = KMv.Kuv.KLv

340

45 , 0 15 , 0 2 ,

Số vòng quay của trục chính : n = 1000.D.V

 = 1000.116.108.7

 = 298,27 (v/p).Tra theo số vòng quay tiêu chuẩn của máy : n = 630 (v/p)

1000

630 116 1000

Py = 10.243.1,50,9.0,70,6 110,5- 0,3.0,93 = 640 (N).

Pz = 10.300.11.0,70,75.110,5- 0,15.0,93 = 1054 (N)

z 2 y 2

P   = 1372 (N)

Công suất cắt: N =

60 1020

V P

=

60 1020

5 110

C

.Trong đó:

Tra bảng 5.17 ta có Cv = 340; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,2

Chu kì bền T của dao nằm trong khoảng 30  60 (phút) Chọn T = 45 (phút)

Kv - Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế;

340

45 , 0 15 , 0 2 ,

- Tiện thô đạt:  156 , 6  0 , 1

- Tiện tinh đạt:  156  , 1 0 , 05

Bước 1: Khoả mặt đầu B.

Mặt B

C

.Trong đó:

Tra bảng 5.17 [9] ta có Cv = 340; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,2

Chu kì bền T của dao nằm trong khoảng 30  60 (phút) Chọn T = 40 (phút)

Kv - Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế;

340

45 , 0 15 , 0 2 ,