Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế hộp số trục vít hành tinh và QTCN gia công các chi tiết cụm trục ra

Thiết kế hộp số trục víthành tinh và QTCN gia công các chi tiết cụm trục raĐồ án bao gồm các nội chính dung sau:Chương 1. Tính toán, thiết kế hộp số trục vít hành tinh.Chương 2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết “Trục ra”Chương 3. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết “Trục bánh răng hành tinh”

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỘP SỐ TRỤC VÍT - HÀNH TINH 6

1.1 Tổng quan về hộp số “Trục vít - hành tinh” 6

1.1.1 Giới thiệu về hộp số 6

1.1.2 Ứng dụng của hộp số 6

1.1.3 Phân loại hộp số 7

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số “Trục vít - hành tinh” 8

1.2.1 Cấu tạo 8

1.2.2 Nguyên lý hoạt động 8

1.3 Tính toán, thiết kế hộp số 9

1.3.1 Thông số thiết kế 9

1.3.2 Chọn động cơ và phân phối các tỷ số truyền 10

1.3.3 Tính toán, thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít 11

1.3.4 Tính toán sơ bộ trục 15

1.3.5 Tính toán bộ truyền bánh răng hành tinh 16

1.3.6 Tính toán, thiết kế kết cấu vỏ hộp 17

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT “TRỤC RA” 21

2.1 Phân tích chi tiết “Trục ra” 21

2.1.1 Phân tích kết cấu và các yêu cầu kỹ thuật trên cơ sở chức năng làm việc của chi tiết 21

2.1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 22

2.1.3 Xác định dạng sản xuất 22

2.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi chi tiết “Trục ra” 24

2.2.1 Phân tích thành phần vật liệu chi tiết 24

2.2.2 Các phương pháp tạo phôi 25

2.2.3 Phương pháp chế tạo phôi 27

2.2.4 Bản vẽ lồng phôi 28

2.3 Thiết kế quy trình công nghệ chi tiết “Trục ra” 29

2.3.1 Thiết kế tiến trình công nghệ gia công 29

2.3.2 Xác định lượng dư gia công 37

2.3.3 Thiết kế nguyên công 40

2.3.4 Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 59

2.4 Thiết kế trang bị công nghệ 64

2.4.1 Phân tích các điều kiện đã biết của nguyên công cần thiết kế đồ gá.64 2.4.2 Tính toán thiết kế đồ gá 65

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT “TRỤC BÁNH RĂNG HÀNH TINH” 71

3.1 Phân tích chi tiết “Trục bánh răng hành tinh” 71

3.1.1 Phân tích kết cấu và các yêu cầu kỹ thuật trên cơ sở chức năng làm việc của chi tiết 71

3.1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 71

3.1.3 Xác định dạng sản xuất 72

3.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi chi tiết “Trục bánh răng hành tinh” 74

3.2.1 Phân tích thành phần vật liệu chi tiết 74

3.2.2 Các phương pháp tạo phôi 74

3.2.3 Phương pháp chế tạo phôi 77

3.2.4 Bản vẽ lồng phôi 78

3.3 Thiết kế quy trình công nghệ chi tiết “Trục bánh răng hành tinh” 79

3.3.1 Thiết kế tiến trình công nghệ gia công 79

3.3.2 Xác định lượng dư gia công 83

3.3.3 Thiết kế nguyên công 87

3.3.4 Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 95

KẾT LUẬN 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, ngành cơ khí cómột vai trò quan trọng trong sự nghiệp phát triển của nền kinh tế quốc dân.Trong đó ngành chế tạo máy đóng một vai trò then chốt đảm bảo thiết kế, sảnxuất ra các chi tiết máy và dụng cụ lao động, máy móc công cụ cho các ngànhkinh tế khác

Đồ án tốt nghiệp là đồ án quan trọng nhất trong chương trình đào tạo kỹ sư

cơ khí Nhằm giúp người học hệ thống lại những kiến thức đã học, đồng thờivận dụng sáng tạo kiến thức đã học vào quá trình thiết kế, chế tạo chi tiết đápứng yêu cầu trong nhiệm vụ công tác sau này Trong quá trình làm đồ án, ngoàikiến thức môn học công nghệ chế tao máy còn đòi hỏi người thực hiện phải biếtvận dụng kiến thức nhiều môn học trong quá trình 5 năm học

Trục ra và trục bánh răng hành tinh là những chi tiết rất phổ biến trong cơcấu của hộp số giảm tốc hành tinh Chế tạo trục ra và trục bánh răng hành tinh

có nhiều phương pháp và quy trình chế tạo khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm cóchất lượng đặc điểm khác nhau Trục ra và trục bánh răng hành tinh cũng lànhững chi tiết điển hình trong công nghệ chế tạo máy Do đó, để nghiên cứu sâuhơn về quy trình công nghệ chế tạo trục ra và trục bánh răng hành tinh, tổng hợpcác kiến thức đã được học tập, vận dụng chúng vào giải quyết các vấn đề cụ thể,

tôi được giao đồ án: “Thiết kế hộp số trục vít-hành tinh và QTCN gia công các

chi tiết cụm trục ra”

Đồ án bao gồm các nội chính dung sau:

Chương 1 Tính toán, thiết kế hộp số trục vít - hành tinh

Chương 2 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết “Trục ra”

Chương 3 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết “Trục bánh rănghành tinh”

Việc hoàn thành đồ án sẽ tạo cho học viên có cơ sở tốt để tìm hiểu thiết kếquy trình công nghệ gia công các dạng chi tiết khác, gắn lý thuyết với thực tiễn,

vận dụng những kiến thức đã được trang bị vào giải quyết một vấn đề thực tế đặt

ra một cách khách quan, khoa học không chỉ trong quá trình làm đồ án mà còntrong quá trình công tác sau này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu, đặt ra cácgiả thiết, so sánh, kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khốilượng công việc tương đối lớn, nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót Emrất mong nhận được sự đóng góp của tất cả mọi người đặc biệt là giáo viênhướng dẫn để đồ án được hoàn chỉnh hơn

Em xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, Ngày14 tháng 07 năm 2020 Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỘP SỐ TRỤC VÍT - HÀNH

TINH 1.1 Tổng quan về hộp số “Trục vít - hành tinh”

1.1.1 Giới thiệu về hộp số.

Hộp số trục vít- hành tinh là một trong những bộ phận quan trọng trongcác thiết bị máy móc, dây chuyển sản xuất… Chúng giúp động cơ hoạt độngtheo ý muốn của người sử dụng cũng như góp phần vào sự phong phú của các hệthống bánh răng được sử dụng trong các loại hộp số

Hộp số trục vít - hành tinh là một bộ phận giữ vai trò điều khiển việc giảmtốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tang tốc cho một thiết bị máy móc

Hộp số trục vít - hành tinh bao gồm các bánh răng hành tinh, các ly hợp

và phanh Nhờ sự kết nối của hai bộ truyền bánh răng hành tinh trước và saucùng với các ly hợp, phanh giúp thiết bị dễ dàng ngắt công suất và thực hiệntang giảm tốc độ một cách dễ dàng, an toàn

Hộp số trục vít - hành tinh có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính là:

- Dùng để truyền tải momen lớn với cấu trục nhỏ gọn: thích hợp sử dụngcho máy bay.

- Dùng để tổng hợp chuyển động: thích hợp sử dụng trong các công cụ,máy móc, cơ cấu và các thiết bị bụ tốc độ

- Dùng để ngắt truyền động sử dụng tron điều khiển oto

1.1.3 Phân loại hộp số.

Có rất nhiều tiêu chí để phân loại hộp số, tuy nhiên đơn giản và phổ biếnnhất là phân theo 2 tiêu chí:

- Theo nguyên lý truyền động:

Theo nguyên lý truyền động, chia ra các loại như: bánh răng trụ, bánhrăng hành tinh, bánh răng côn, bánh vít trục vít… Có nhiều loại nguyên lý nhưvậy là bởi mỗi loại đều có những ưu, nhược điểm riêng, phù hợp với yêu cầu sửdụng ở mỗi điều kiện nhất định Chẳng hạn như loại bánh răng trụ thì có mứcgiá rẻ, và hoạt động ổn định, nhưng hạn chế là chỉ truyền động cho các trục; loạibánh răng hành tinh thì đồng trục; loại bánh răng côn cho các trục không, loạibánh vít trục vít thì hoạt động êm ái và có khả năng tự hãm…

- Theo cấp giảm tốc:

Phân theo cấp giảm tốc ta có loại 1 cấp, 2 cấp, 3 cấp…

Hiểu đơn giản số cấp là số lần thay đổi tỉ số truyền động (thông qua việcthay đổi số lượng bánh răng chuyển động ăn khớp nhau trong hộp giảm tốc).Chẳng hạn, bạn muốn tỉ số truyền động bằng 4, bạn chỉ cần lắp phối hợp 2 bánhrăng với số lượng răng tương ứng với tỉ lệ truyền động này là 1:4 (một bánhrăng có số lượng răng gắp 4 lần bánh răng còn lại)

Ở đây ta chỉ cần dùng tới 1 lần truyền động là đã biến đổi được tốc độđộng cơ từ 4 đơn vị (trụ vào), chỉ còn là 1 đơn vị (tại trụ ra) Hộp giảm tốc sửdụng 1 lần truyền động như thế này ta gọi là hộp giảm tốc loại 1 cấp

Tương tự như thế ta có hộp giảm tốc loại 2 cấp, 3 cấp, … Thông thườngkhi chế tạo hộp số giảm tốc, người ta thường chế tạo hộp nhiều cấp, với tỉ sốtruyền mỗi cấp trong khoảng từ 3-5 là phù hợp nhất

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số “Trục vít - hành tinh”

1.2.2 Nguyên lý hoạt động.

Các bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động dựa trên nguyên tắc dẫnđộng bánh răng, nếu 2 bánh răng ăn khớp ngoài với nhau thì sẽ quay ngượcchiều, còn ăn khớp trong thì sẽ quay cùng chiều với nhau

Bánh răng hành tinh có thể tạo ra các chế độ làm việc: giảm tốc, đảochiều, truyền thẳng (nối trực tiếp), tăng tốc bằng cách thay đổi các phần tử đầuvào, đầu ra và cố định một bộ truyền

1.2.2.1 Giảm tốc (tỷ số truyền > 1)

Trong hộp số trục vít – hành tinh, đầu vào là bánh răng bao, đầu ra là cầndẫn và phần tử cố định là bánh răng mặt trời Bánh răng mặt trời bị cố định, chỉ

có bánh răng hành tinh quay xung quanh bánh răng mặt trời

Do đó trục đầu ra chỉ giảm tốc độ so với trục đầu vào bằng chuyển độngquay của bánh răng hành tinh

Khi đó tốc độ đầu ra sẽ nhỏ hơn tốc độ đầu vào

Bạn có thể tham khảo kỹ hơn trong cách tính tỷ số truyền bánh răng hành tinh.1.2.2.2 Tăng tốc (tỷ số truyền < 1)

Ngược lại với chế độ giảm tốc, cơ cấu bánh răng hành tinh ở chế độ tăngtốc thì phần tử đầu vào và đầu ra được đảo ngược lại Đầu vào là cần dẫn, cònđầu ra là bánh răng bao và bánh răng mặt trời sẽ cố định Như vậy tốc độ đầu ra

sẽ lớn hơn tốc độ đầu vào

1.2.2.3 Truyền thẳng – nối trực tiếp (tỷ số truyền = 1)

Đây là chế độ truyền động có tỷ số truyền = 1, tốc độ đầu vào và tốc độđầu ra là bằng nhau Đầu vào là bánh răng mặt trời và bánh răng bao, còn đầu ra

Hay là do hệ bánh răng hành tinh vi sai và bánh răng bao ăn khớp trongnên quay cùng chiều Bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh ăn khớp ngoàinên dẫn tới quay ngược chiều nhau

1.3 Tính toán, thiết kế hộp số.

1.3.1 Thông số thiết kế.

1.3.1.1 Thông số đầu vào

Trong nội dung đồ án này, các thông số đầu vào như sau:

- Công suất trục đầu ra: P=14 kW.

- Số vòng quay trục đầu ra: n=63 v/ph

- Tỉ số truyền: 1:120

- Hiệu suất hộp giảm tốc: 80%.

1.3.1.2 Tính năng, nguyên lý làm việc

Hộp giảm tốc kết hợp giữa một bộ trục vít - bánh vít và bộ truyền bánhrăng hành tinh

- Giảm tốc độ vòng quay từ động cơ đến đầu ra cơ cấu

- Tăng momen xoắn cho trục công tác

- Tỷ số truyền lớn

Nguyên lý làm việc:

- Động cơ quay truyền mô men cho trục bánh vít của hộp giảm tốc, thôngqua bộ truyền trục vít bánh vít làm giảm tốc độ vòng quay, tăng mô men xoắntrên trục

- Bánh vít được lắp cố định vào trục mang bánh răng mặt trời, truyềnđộng qua ăn khớp ngoài tới các bánh răng hành tinh, đồng thời các bánh rănghành tinh ăn khớp trong với bánh răng bao được cố định lên vỏ Các bánh rănghành tinh nằm trên cần dẫn đồng thời là trục công tác (trục ra)

1.3.2 Chọn động cơ và phân phối các tỷ số truyền.

Khối lượng = 130 (kg)

Tỉ số vòng quay đầu ra : 0,7

1.3.2.2 Phân phối các tỷ số truyền

Dựa vào các thông số ban đầu, ta phân phối tỷ số truyền như sau

Hộp giảm tốc gồm một bộ truyền trục vít bánh vít có tỉ số truyền 1/20 và

bộ truyền bánh răng hành tinh tỷ số truyền 1/6

1.3.2.3 Tính toán tốc độ vòng quay trên các trục

- Tốc độ quay của trục đầu ra: nt = 63 (vòng/phút)

- Tốc độ quay của trục I (trục vuông góc): n1 = nt = 63 (vòng/phút)

- Tốc độ quay của bánh vít: nbv = n1 = 63 (vòng/phút)

tv

n n

- T2: mômen xoắn trên trục bánh vít (Nmm)

Theo các số liệu đã tính toán ở trên ta có:

[ σ H ] = [ σ HO ] K HL = 261.0,7082 = 185 (MPa)

- Với trục vít:

Vì trục vít làm bằng vật liệu có cơ tính kém hơn nên ta chỉ cần xác địnhứng suất cho phép đối với vật liệu làm bánh vít

Ứng suất uốn cho phép:

Đối với bánh vít làm bằng đồng thanh nhiều thiếc, ứng suất uốn cho phépđược xác định theo công thức:

Thay số vào ta được:

[ σ F ] = [ σ FO ] K FL = 108.0,5712 = 61,7 (MPa)

* Ứng suất cho phép khi quá tải:

Để kiểm tra độ bền tĩnh, tránh quá tải cần xác định ứng suất tiếp xúc chophép khi quá tải [ σ H ]max và ứng suất uốn cho phép khi quá tải [ σ F ]max

Với bánh vít bằng đồng thanh nhiều thiếc, [ σ H ]max và [ σ F ]max đượctính theo công thức:

- Chọn module tiêu chuẩn m = 12 (mm).

- Từ đó ta tính lại khoảng cách trục theo công thức:

Đường kính trục 2 (trục đầu ra 1):

d2=√3 T2

0,2[τ]=

3

√20036580,2.30 =69,37 (mm)Chọn d2 = 70mm

Đường kính trục rỗng 3 (trục đầu ra 2):

Đường kính ngoài: d3 = 180mm

Đường kính trong: D3 = 120mm

1.3.5 Tính toán bộ truyền bánh răng hành tinh.

Thiết kế bộ vi sai gồm 1 bánh răng bao, 1 bánh răng mặt trời và 3 bánhrăng hành tinh

Bánh răng mặt trời 1 lắp với bánh vít và quay đồng trục với trục ra Bánhrăng bao được cố định với vỏ Ba bánh răng hành tinh ăn khớp trong với bánhrăng bao cố định và ăn khớp ngoài đồng thời với bánh răng trung tâm kéo theocần dẫn và trục công tác quay

- Tỉ số truyền u = 1/6

- Mô men xoắn bánh răng chủ động T = 392430 N

- Chọn vật liệu Thép 40X thấm C và nhiệt luyện tôi ,ram trung bình

Bánh rănghành tinh

1.3.6 Tính toán, thiết kế kết cấu vỏ hộp.

Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

- Chiều dày thân hộp:

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít:

Xác định theo kích thước nắp ổ và tra bảng 18-2

Khoảng cách từ tâm lỗ bulông cạnh ổ đến tâm ổ:

Giữa bánh răng với thành trong hộp:

2.1 Phân tích chi tiết “Trục ra”

2.1.1 Phân tích kết cấu và các yêu cầu kỹ thuật trên cơ sở chức năng làm

việc của chi tiết.

Chi tiết cần gia công là TRỤC RA có kết cấu khá điển hình của chi tiếtdạng trục kết hợp mặt bích Trên trục có then hoa gồm 8 rãnh hình chữ nhật cóchiều dài 85 (mm), đường kính đỉnh then là 72(mm), đường kính chân then là62(mm)

Chiều dài phần trục là 183(mm), chiều dày phần bích là 50(mm)

- Đường kính ngoài lớn nhất: Ø162 mm

- Đường kính lỗ trong: Ø47mm, Ø40mm

Chi tiết có tỷ lệ chiều dài với đường kính nhỏ hơn 4, với những đặc điểm

và chức năng như trên ta có thể xếp chi tiết TRỤC RA vào dạng chi tiết là dạngtrục trơn ngắn

Khi chế tạo chi tiết TRỤC RA ta cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đưa ranhư sau:

- Độ nhám các bề mặt của chi tiết ở mức trung bình là cấp 8 (Ra = 1,25)

- Độ chính xác cao nhất là IT7

- Trên mặt bích có 3 lỗ Ø25 để lắp trục vòng bi và 3 lỗ M10 để lắp ghépbulong

- Lỗ trong Ø47 có độ chính xác IT7 và độ nhám cấp 8 để đóng vòng bivào Đường kính trục ngoài Ø80 có độ chính xác IT7 và nhám cấp 8 đểlắp vòng bi

- Ngoài ra trục còn có then hoa ở phần đầu đảm nhận nhiệm vụ truyềnchuyển động từ hộp số ra

Nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 52 và vê tròn các cạnh sắc Phải nhiệt luyện

để đảm bảo cơ tính của chi tiết phù hợp với điều kiện làm việc

2.1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết.

Đối với chi tiết TRỤC RA tính công nghệ trong kết cấu của nó có một ýnghĩa quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và độ chính xác giacông Do đó khi thiết kế chúng ta cần chú ý:

- TRỤC RA có chiều dạng chi tiết trục tròn xoay độ cứng vũng tương đốicao, do đó trong quá trình gia công cần chú ý chọn chuẩn hợp lý để đảmbảo độ cứng vững của hệ thống tốt nhất

- Kết cấu của chi tiết không thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiếtcùng một lúc

- Hình dáng của thanh phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩntinh thống nhất

Từ hình dạng, kích thước và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết ta thấy:

- Do hình dạng của trục khá cơ bản và đơn giản nên ta có thể gia côngtrên các máy cắt gọt thông dụng, với các đồ gá chuyên dùng kết hợp sửdụng các loại đồ gá vạn năng thông dụng

- Chọn bề mặt ngoài làm chuẩn tính thống nhất Khoan 2 lỗ tâm để giacông bề mặt chuẩn tinh

2.1.3 Xác định dạng sản xuất.

Dạng sản xuất góp phần rất lớn trong việc xây dựng, thiết kế quy trìnhcông nghệ gia công chi tiết Các dạng sản xuất khác nhau sẽ có những quy trìnhcông nghệ khác nhau để đảm bảo phù hợp với dạng sản xuất đó Các dạng sảnxuất bao gồm: Đơn chiếc, sản xuất loạt: (loạt nhỏ, loạt vừa, loạt lớn), sản xuấtkhối

Theo bảng 1.1 [3] dạng sản xuất được quy định theo các thông số chotrong bảng 1.1 dưới đây:

N1 – số sản phẩm được sản xuất trong 1 năm;

m – số chi tiết trong 1 sản phẩm;

α – số chi tiết phế phẩm (α = 3÷6%);

β – số chi tiết được chế tạo thêm để dự phòng (β = 5÷7%)

Ta có N1 = 500 chiếc/năm; m = 1; lấy α = 4%; β = 5% nên:

N = 500 × 1 × (1 + 4+5100 ) = 545 chiếc/năm

Sau đó ta xác định khối lượng của chi tiết theo công thức:

Q = V.γ

Với:

V – thể tích của chi tiết (dm³)

γ – khối lượng riêng của vật liệu

Sử dụng công cụ tính toan trên phần mềm ta có khối lượng của chi tiết:

Q = 7,45 kg > 4 kg và sản lượng 545 chiếc/năm thì đây là dạng sản xuấtloạt lớn Với các đặc điểm chính sau đây:

- Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặplại ổn định

- Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo quy trình công nghệ

- Sử dụng các máy vạn năng và chuyên dùng,

- Các máy được bố trí theo quy trình công nghệ

- Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng

- Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn

- Công nhân có trình độ tay nghề trung bình

2.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi chi tiết “Trục ra”

2.2.1 Phân tích thành phần vật liệu chi tiết.

Vật liệu làm phôi là thép C45 có thành phần hóa học và cơ tính như sau(theo GOST 1050-74 và 14959-79):

Thép C45 dùng làm vật liệu chế tạo phôi có những đặc điểm sau:

- Tinh đúc kém, độ cứng ở mức trung bình, độ dẻo tốt

- Có tính nhiệt luyện tốt, giá thành thấp vì vậy được sử dụng rộng rãitrong ngành kỹ thuật

2.2.2 Các phương pháp tạo phôi.

Để chế tạo chi tiết bích lắp ghép có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu sau:

- Phôi đúc (Đúc trong khuôn cát và khuôn kim loại)

- Phôi rèn tự do

- Phôi dập

- Phôi cán đặc

Sau đây ta xem xét đặc điểm từng loại phôi

Phôi đúc (đúc trong khuôn cát và khuôn kim loại):

Ưu điểm:

Đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp

Trang bị công nghệ đơn giản, vốn đầu tư ít (đúc trong khuôn cát).Chất lượng bề mặt tốt, cơ tính cao (đúc trong khuôn kim loại).Nhược điểm:

Tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi

Sản phẩm đúc dễ bị khuyết tật, lượng dư gia công lớn (đúc trongkhuôn cát)

Chi phí làm khuôn lớn (đúc trong khuôn kim loại)

Áp dụng:

Đúc trong khuôn cát áp dụng cho sản xuất đơn chiếc

Đúc trong khuôn kim loại dùng trong sản xuất hàng loạt và khối

Phôi thanh:

Ưu điểm:

Phôi có dạng gần giống chi tiết

Sản phẩm chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng dư gia công ít.Năng suất cao

Thuận tiện cho cơ khí hóa và tự động hóa

Phương pháp đơn giản.

Năng suất cao

Phôi có hình dạng gần giống chi tiết

Sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng gia công ít

Hệ số sử dụng kim loại cao

Thao tác đơn giản, quy trình công nghệ ít

Thuận tiện cho việc cơ khí hóa và tự động hóa

Nhược diểm:

Chi phí đầu tư khuôn và máy lớn

Áp dụng:

Thường áp dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

Chọn phôi người ta thường căn cứ vào:

- Vật liệu và cơ tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi

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

- Dạng sản xuất và sản lượng của chi tiết

- Khả năng đạt độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật của phương pháp chế tạophôi

- Hoàn cảnh cụ thể của nhà máy

Yêu cầu khi chọn phôi:

- Lượng gia công nhỏ nhất

- Có hình dạng gần giống chi tiết để giảm nguyên công gia công trên máy

- Có kết cấu đơn giản phù hợp với trang thiết bị công nghệ

- Giá thành rẻ

→ Nhằm mục đích dạt chất lượng tốt nhất mà giá thành rẻ nhất

Kết luận: Dựa trên phân tích kết cấu chi tiết và sản lượng là loạt lớn, ta chọn phôi thanh có các đặc điểm.

+ Phôi có dạng gần giống chi tiết

+ Sản phẩm chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng dư gia công ít.+ Năng suất cao

+ Thuận tiện cho cơ khí hóa và tự động hóa

2.2.3 Phương pháp chế tạo phôi.

Đối với thực tế của chi tiết nắp bích do kết cấu khá đơn giản và dạng sảnxuất loạt lớn nên ta chọn phương pháp gia công tạo phôi là phôi dập có kíchthước và hình dạng gần giống chi tiết

2.2.4 Bản vẽ lồng phôi.

Hình 2.1 Bản vẽ phác phôi chi tiết “Trục ra”

2.3 Thiết kế quy trình công nghệ chi tiết “Trục ra”

2.3.1 Thiết kế tiến trình công nghệ gia công

2.3.1.1 Phân tích chiến lược gia công

Để có thể gia công được chi tiết thì việc chọn chuẩn công nghệ là vô cùngquan trọng Nó không những đảm bảo cho việc gá đặt chi tiết ổn định, chắc chắn

mà còn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho chi tiết gia công Khi chọnchuẩn để gia công các chi tiết máy ta phải xác định chuẩn thô và chuẩn tinh mộtcách hợp lý, để đảm bảo cho quá trình gia công được thuận lợi và đạt các yêucầu kỹ thuật đề ra

Phân tích chọn chuẩn tinh:

Khi chọn chuẩn tinh ta phải tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, như vậy làm cho sai số về

vị trí tương quan khi gia công và khi làm việc là nhỏ nhất

- Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai só chuẩnbằng không

- Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực cắt,lực kẹp, mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị

- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện khi sử dụng

- Cố gắng chọn chuẩn thống nhất để sai số chuẩn là nhỏ nhất

Với chi tiết bích lắp ghép: yêu cầu độ nhám của các bề mặt làm việc phảicao (cấp 7), dung sai kích thước cao nhất là IT7 Các bề mặt còn lại yêu cầu độnhám ở mức bình thường (cấp 6)

Căn cứ vào nguyên tắc chọn chuẩn tinh, ta chọn bề mặt trụ ngoài làm

chuẩn tinh để đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật và tối đa các nguyên tắc chọn

chuẩn đề ra

Phân tích chọn chuẩn thô:

Khi chon chuẩn thô ta cũng cần tuân thủ như sau:

- Nếu chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt

đó làm chuẩn thô, vì như vậy vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và bềmặt không gia công là nhỏ nhất

- Nếu có một số bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không giacông nào đó có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao nhất (đối với các

bề không gia công) làm chuẩn thô

- Trong các bề mặt phải gia công nên chọn bề mặt nào có lượng dư nhỏ

và đều làm chuẩn thô

- Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng không cómép rèn dập (bavia), đậu hơi, đậu ngót hoặc quá gồ ghề

- Chuẩn thô chỉ nên dùng 1 lần cho cả quá trình gia công

Đối với phôi làm chi tiết TRỤC RA là phôi thanh nên ta có thể chọn bề

mặt ngoài làm chuẩn thô Từ đó ta có chuẩn thô để tạo chuẩn công nghệ.

Ta biết rằng số lượng các nguyên công phụ thuộc vào phương pháp thiết

kế các nguyên công Trong thực tế có 2 phương pháp thiết kế kế nguyên công đó

là phương pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công Trong đồ án ta

sử dụng phương pháp tập trung nguyên công kết hợp với phương pháp phân tánnguyên công (bố trí nhiều bước công nghệ trong một nguyên công kết hợp chianhiều nguyên công nhỏ) Bởi áp dụng phương pháp này tạo điều kiện tăng năngsuất lao động, giảm chi phí cũng như phù hợp với điều kiện sản xuất của nước

ta Tuy nhiên áp dụng phương pháp này cần chú ý tính toán phân chia số máy,

số người cũng như khả năng làm việc của máy và tay nghề của công nhân mộtcách hợp lý

2.3.1.2 Thiết kế tiến trình công nghệ

Khi thiết kế tiến trình công nghệ ta phải lập thứ tự các nguyên công saocho chu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chiphí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công thực hiện theomột nguyên lý ứng với một phương pháp gia công thích hợp với kết cấu của chitiêt

Khi xác định các phương pháp gia công cho các bề mặt thường căn cứ vào cácđặc điểm sau:

- Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công.

- Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt

- Kích thước của bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết giacông và phạm vi gá đặt phôi trên máy gia công

- Độ chính xác có thể đạt được của phương pháp gia công

- Điều kiện thực tế ở đơn vị sản xuất

Do chi tiết TRỤC RA có dạng trục nên ta đưa ra trình tự các phương phápgia công cơ bản là: Tiện thô biên dạng ngoài → Tiện tinh → Tiện biên dạngtrong → Phay then hoa → Khoan hệ lỗ bắt bu lông → Nhiệt luyện Căn cứ vàophân tích kết cấu và tính công nghệ của chi tiết, điều kiện thường có tại cácxưởng, nhà máy ở nước ta Tiến trình công nghệ được đưa ra như sau:

- Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu, tiện thô biên dạng bích

- Nguyên công 2: Tiện mặt đầu còn lại và biên dạng chi tiết

- Nguyên công 3: Tiện tinh Ø80, Ø72

- Nguyên công 4: Tiện trong lỗ Ø47, Ø40

- Nguyên công 5: Tiện tinh lỗ Ø47

- Nguyên công 6: Phay then hoa

- Nguyên công 7: Phay biên dạng trụ

- Nguyên công 8: Phay biên dạng bích

- Nguyên công 9: Khoan hệ lỗ Ø25

- Nguyên công 10: Doa hệ lỗ Ø25

- Nguyên công 11: Khoan lỗ Ø8,4

- Nguyên công 12: Taro ren M10

- Nguyên công 13: Nhiệt luyện và kiểm tra kích thước sản phẩm

- Dùng daotiện gắn mảnhhợp kim cứng

- Dùng mũikhoan tâm

- Đồ gá: Mâmcặp

- Dùng daotiện gắn mảnhhợp kim cứng

- Dùng mũikhoan tâm

- Đồ gá: Mâmcặp

Tiện tinh

Ø80, Ø72

- Dùng máytiện vạn năng1K62

- Dùng daotiện gắn mảnhhợp kim cứng

- Đồ gá: Mâmcặp

- Dùng daotiện gắn mảnhhợp kim cứng

- Đồ gá: Mâmcặp

5

Tiện tinh lỗ

Ø47

- Dùng máytiện vạn năng1K62

- Dùng daotiện gắn mảnhhợp kim cứng

- Đồ gá: Mâmcặp

6 Phay then

hoa

- Dùng máyphay ngangvạn năng6H82

- Dùng daophay modun

- Đồ gá: đầu phân độ

dạng trụ

- Dùng máyphay vạnnăng 6H82

- Dùng daophay ngón

- Đồ gá: Đồ

gá chuyêndụng

dạng bích

- Dùng máyphay vạnnăng 6H82

- Dùng daophay ngón

- Đồ gá: đồ

gá chuyêndụng

9 Khoan hệ

lỗ Ø25

- Dùng máyphay vạnnăng 6H82

- Dùng daokhoan ruột gà

- Đồ gá: đồ

gá chuyêndụng

- Chọn máyphay vạnnăng 6H82

- Dùng daodoa

- Đồ gá: Đồ

gá chuyêndụng

11 Khoan lỗ

Ø8,4

- Chọn máyphay vạnnăng 6H82

- Dùng daokhoan ruộtgà

- Đồ gáchuyên dụng

12

Taro ren

M10

- Chọn máyphay vạnnăng 6H82

- Dùng daotaro M10

- Đồ gáchuyên dụng

2.3.2 Xác định lượng dư gia công.

2.3.2.1 Tính lượng dư cho bề mặt gia công

Ở đây ta xác định lượng dư cho bề mặt lắp ghép, cụ thể là bề mặt trụ trònØ80 lắp vòng bi Áp dụng công thức khi gia công bề mặt tròn xoay ngoài:

2 Z i min=2(R z i−1+T a i−1+√ρ i−12 +ε2gdi)

ρi -1 – Sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại

ε gdi – Sai số gá đặt ở bước công nghệ đang thực hiện (bước công nghệ thứi)

Tiến trình gia công bề mặt A trải qua các bước:

- Tiện thô

- Tiện tinh

Tính sai lệch không gian của phôi:

Ta có: ρph = Δcv L = 1,5 237 = 355.5μmm

Với: Δcv – Độ cong đơn vị Tra sổ tay Δcv = 1.5μmm/mm

L – chiều dài tổng cộng phôiTính sai lệch còn lại sau các nguyên công:

- Sau tiện thô: ρ1 = 0,06 ρph = 0,06 355,5 = 21,33μmm

- Sau tiện tinh: ρ2 = 0,04 ρph = 0,04 355,5 = 14,22μmm

Sai số gá đặt:

Do chuẩn định vị trùng với gốc kích thước nên εc = 0

Bỏ qua sai số của đồ gá nên εđg = 0

Sai số gá đặt trong trương hợp này bằng sai số kẹp chặt εk

Tra sổ tay Kỹ sư công nghệ chế tạo máy vì gia công trong cùng 1 lần gánên ta có ở nguyên công phay thô và phay tinh ε1 = ε2 = 50μmm

Lập bảng và tra tiếp các yếu tố Rz, h rồi ghi vào bảng ta có:

(μmm)

Kíchthướctínhtoán d(mm)

Dun

g saiδ(μmm)

Kích thướcgiới hạn(μmm)

Lượng dưgiới hạn(μmm)

5

150

321

- Tiện thô: 2Zmin = 2(125 + 150 + 321) = 2 596 μmm

- Tiện tinh: 2Zmin = 2(60 + 60 +19 + 50) = 2 189 μmm

Tính kích thước tính toán:

- Tiện tinh: d2 = 79,986 + 2 123 = 80,232 mm

- Tiện thô: d1 = 80,232 + 2 189 = 80,61 mm

- Phôi: dph = 80,61 + 2 596 = 81,802

Xác định lượng dư giới hạn:

- Mài tinh: 2Zmax = 14,29 – 14 = 0,29 mm = 290 μmm

2Zmin = 14,23 – 13,986 = 0,244 mm = 244 μmm

- Phay tinh: 2Zmax = 14,81 – 14,29 = 0,52 mm = 520 μmm

2Zmin = 14,61 – 14,23 = 0,38 mm = 380 μmm

- Phay thô: 2Zmax = 16,8 – 14,81 = 1,99 mm = 1990 μmm

2Zmin = 15,8 – 14,61 = 1,19 mm = 1190 μmmXác định lượng dư tổng cộng:

2Z0.max = 290 + 520 + 1990 = 2800 μmm

2Z0.min = 244 + 380 + 1190 = 1814 μmm

2.3.2.2 Tra lượng dư cho các bề mặt khác

Căn cứ vào các phương pháp chế tạo phôi, tra sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập

1 ta có lượng dư cho các bề mặt gia công như sau:

2.3.3 Thiết kế nguyên công

2.3.3.1 Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu, tiện thô biên dạng bích

Chọn chuẩn: Bề mặt trụ ngoài của phôi và một mặt đầu làm chuẩn thô

để gia công chuẩn tinh

Chọn máy: Dựa vào sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập 3 ta chọn máytiện ren vít vạn năng 1K62 với các thông số chính như sau:

Đường kính nhỏ và lớn nhất của phôi trên luynet cố định (mm): 20-130