ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC KHUỶU

Phần I: Phân tích chi tiết, chọn phôi và xác định phương pháp chế tạo 1.1 Phân tích chi tiết gia công. 1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết: 1.3 Xác định phương pháp chế tạo phôi . Phần II : Lập qui trình công nghệ gia công cơ . 2.1 Thứ tự các nguyên công . 2.2 Sơ đồ nguyên công . 2.3 Tra lượng dư cho các nguyên công . 2.4 Tra chế độ cắt cho các nguyên công . Phần III: Tính toán thiết kế đồ gá . 3.1 Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công gia công cổ khuỷu. Phần kết luận Tài liệu tham khảo.

Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong

ch-ơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế chế tạo cácloại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh côngnghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực,v v Đồ án mônhọc Công nghệ chế tạo máy là đồ án của sinh viên nghành côngnghệ chế tạo máy, đồng thời đồ án này cũng là một đồ án bắtbuộc đối với một số nghành nh ô tô, động cơ đốt trong, máychính xác…Đồ án công nghệ chế tạo máy hớng dẫn sinh viên giảiquyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo máy sau khi đãnghiên cứu các giáo trình cơ bản của nghành công nghệ chế tạomáy Khi làm đồ án công nghệ chế tạo máy sinh viên sẽ vận dụng líthuyết của nhiều môn học: Công nghệ kim loại, Dung sai, các sổtay để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ Với mục đích nhvậy khi học môn học Công nghệ chế tạo máy tôi đợc giao nhiệm vụthiết kế qui trình công nghệ gia công Trục khuỷu máy dập tấm Gia công Trục khuỷu máy diezel là một công việc hết sức phứctạp yêu cầu thợ bậc cao, đồ gá, máy chuyên dùng có tính chính xáccao Các nguyên công gia công trục khuỷu máy diezel đều đòi hỏiphải có đồ gá song do phạm vi nghiên cứu cũng nh sự hạn chế vềmặt thời gian nên trong đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá chonguyên công phay rãnh then trên trục

Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơtốt để tìm hiểu thiết kế các loại chi tiết khác Phát huy trí sángtạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụkhoa học khác, hình thành phơng pháp luận khoa học cho ngời họcviên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tàiliệu đặt ra các giả thiết và so sánh kết luận, tuy nhiên do kiếnthức thực tế còn hạn chế, khối lợng công việc tơng đối lớn nên trong

đồ án sẽ còn có những thiếu sót Tôi rất mong nhận đợc sự đónggóp ý kiến xây dựng để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn chỉ bảo của thầy giáo

và các giáo viên khác trong bộ môn công nghệ chế tạo máy của các

đồng chí trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này

Mục lục:

Phần I: Phân tích chi tiết, chọn phôi và xác định phơng pháp

chế tạo

1.1 Phân tích chi tiết gia công

1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chitiết:

Phần III: Tính toán thiết kế đồ gá

3.1 Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên cônggia công cổ khuỷu Phần kết luận

Tài liệu tham khảo

Phần i Phân tích chi tiết và xác định phơng pháp chế tạo

phôi.

Trong nội dung chơng này chúng ta sẽ xem xét điều kiện làmviệc của trục khuỷu máy Diezel từ đó đa ra đợc những kết luận

về tính công nghệ của kết cấu

1.1 Phân tích chi tiết gia công:

Trục khuỷu máy Điezel là chi tiết dạng trục, là một trong những chitiết quan trọng nhất của động cơ, cờng độ làm vịêc lớn nhất vàgiá thành cao nhất của động cơ đốt trong

Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận từ pittông truyền quathanh truyền, biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển độngquay để đa công suất ra ngoài và nhận mômen từ bánh đàtruyền lên pittông để khởi động quá trình làm việc của động cơ Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng Trong quá trình làmviệc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính( quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển độngquay).Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên

có tính chất va đập rất mạnh.Các lực này tác dụng gây ra ứng suấtuốn và xoắn trục đồng thời gây ra hiện tợng dao động dọc và dao

động xoắn, ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây hao mòn lớntrên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ khuỷu

Vì vậy khi chế tạo trục khuỷu cần đạt những yêu cầu sau:

Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lợng nhỏ và ít mòn

Có độ chính sát gia công cao, các bề mặt làm việc cần có độbóng và độ cứng cao

Về kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau.

Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao độngmômen xoắn nhỏ

-Đuôi trục khuỷu

+Đầu trục khuỷu: Thờng dùng để nhận công suất từ máychính

+Cổ trục: là bộ phận để lắp trục lên thân máy qua bạc trợc.+Má khuỷu: Là bộ phận nối cổ trục và cổ khuỷu

+Cổ khuỷu : Là phần nối với thanh truyền tạo chuyển độngquay

+Đuôi trục khuỷu: Thờng lắp với các chi tiết máy của cơ cấutruyền dẫn công suất (nh bánh răng, puli.v.v)

1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết:

Trục khuỷu máy Diezel có dạng trục lệch tâm Trục là loại chi tiếtquan trọng, chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là dạng trònxoay

Bề mặt làm việc của trục là các bề mặt trụ tròn xoay 50-0,0500,025,và 60-0,0070,012,

-vì vậy các kích thớc quan trọng và bề mặt quan trọng của chitiết là 50 và 60 và chiều dài của nó Độ nhám của bề mặt trụ 60khá cao Ra = 0,63 ( cấp 8 ), độ lệch tâm e của cổ khuỷu so với cổtrục là e = 65 (mm)

Độ đồng tâm giữa các cổ trục là 0,02 (mm)

Độ song song giữa hai cổ khuỷu là 0,05 (mm)

Từ sự phân tích trên ta nhận thấy điều kiện làm việc của trụcphức tạp vừa chịu mô men xoắn vừa chịu uốn nên khó gia công

+ Rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản

+ Dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép

M Phơng pháp đúc trục khuỷu có những u điểm nh:

Trọng lợng phôi và lợng d gia công nhỏ, đồng thời có thể đúc

đ-ợc những kết cấu phức tạp của trục khiến cho việc phân bố khối ợng bên trong trục khuỷu có thể thực hiện theo ý muốn để đạt đợcsức bền cao nhất Tuy nhiên phơng pháp đúc trục khuỷu còn có rấtnhiều nhợc điểm, đó là:

l Thành phần kim loại đúc khó đồng đều; thép kết tinh không

đều tinh thể phía trong thô hơn tinh thể phía ngoài, gang grafitcầu có quá trình cầu hoá không hoàn toàn nên ảnh hởng đến sứcbền của trục khuỷu

+Thao tác trong quá trình rèn khuôn đơn giản không đòi hỏitrình độ tay nghề cao

+Thuận lợi cho cơ khí hoá và tự động hoá quá trình rèn , phùhợp với công nghiệp sản xuất hàng loạt và giá thành sản phẩm giảm,năng suất cao

+Trớc khi gia công ta phải tiến hành ủ và thờng hoá để khửnội lực Trớc khi mài phải tôi hoặc ram để đảm bảo tính năng củatrục khuỷu

Nhợc điểm:

+Lợng d gia công lớn, khi gia công cắt gọt thớ kim loại của trụckhuỷu bị cắt đứt, không liên tục ảnh hởng đến sức bền của trụckhuỷu, với những trục khuỷu có khối lợng lớn, sản xuất loạt vừa vàhoàn loạt có tính kinh tế không cao

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, u nhợc điểm của các phơngpháp rèn, đúc

ở phơng án của đồ án này ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là

đúc Trục khuỷu là chi tiết quan trọng yêu cầu kỹ thuật cao nên ta

đúc trong khuôn hợp kim có lớp trát phủ, đúc áp lực

Phần II Lập qui trình công nghệ gia công cơ

Trong chơng này, từ việc xác định phôi là đúc ta sẽ tiến hànhphân tích và giải quyết các vấn đề theo trình tự các nguyên côngsau:

2.1 Thứ tự các nguyên công:

Để tạo ra sản phẩm chi tiết trục khuỷu máy Diezel ta phải tiếnhành gia công theo thứ tự các nguyên công sau:

Nguyên công 1 : Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

Nguyên công 2 : Tiện thô mặt trụ 60 và 50 (cổ trục)

Nguyên công 3 : Tiện tinh mặt trụ 60 và 50 (cổ trục)

Nguyên công 4 : Tiện thô hai cổ khuỷu 50

Nguyên công 5 : Tiện tinh hai cổ khuỷu 50

Nguyên công 6 : Phay rãnh then

Nguyên công 7 : Nhiệt luyện

Nguyên công 8: Kiểm tra sự biến dạng của trục

Nguyên công 9: Sửa lỗ tâm

Nguyên công 10: Mài tinh cổ trục 60 và 50

Nguyên công 11: Mài tinh hai cổ khuỷu 50

2.2 Sơ đồ các nguyên công:

Theo cách phân chia nh trên có 11 nguyên công, tuy nhiênnguyên công nhiệt luyện,kiểm tra không có sơ đồ nguyên công mà

ta chỉ hình dung là phải có những nguyên công này

MCác sơ đồ nguyên công đợc thể hiện lần lợt nh sau:

M Nguyên công i: phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

Chọn chuẩn thô: mặt trụ ngoài của đầu và đuôi trục

Chọn máy:Tra bảng 9_38 sổ tay công nghệ chế tạo máy trang 73

ta chọn máy phay vạn năng và khoan tâm bán tự động kí hiệu6H82 có các thông số chính sau:

+ Khoang cách a từ đờng trục trục chính đếm bàn máy30350 mm

+ khoảng cách b từ sống trợt thân máy tới bàn máy 240480mm

+ khoảng cách lớn nhất từ sống trợc thẳng đứng đến thanhgiằng 775 mm

+khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính đến mặt dớicủa xà ngang 155 mm

+ khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính đến ổ đỡ trụcdao 700 mm

+ khoảng cách từ mặt sau của bàn đến sống trợc thân máy

320 mm

+ đờng kính lỗ trục chính 29 mm

+ đờng kính trục gá dao 32 mm

+ phạm vi tốc độ truc chính 301500 vg/phút

+ công suất động cơ chạy dao 1,7 KW

+ kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy B1= 320 mm, L=

+Động cơ của truyền động chính đạt công suất:7,510[KW]

+Kích thớc máy: 252211661324 [mm]

+ Khối lợng của máy 2290 kg

+dịch chuyển lớn nhất bàn dao (dọc 460930 mm, ngang

250 mm )

Chọn dao tiện : Theo bảng 4-6 trang 297 tập 1 sổ tay CNCTMchọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 90o (trái và phải)gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bản hbL=1610100 [mm],n=4,l=10,R=0,5 [mm],

Dao vát mép:Theo bảng 4-6 trang 297 sổ tay CNCTM là dao tiệnngoài thân cong có góc nghiêng chính là 90o (phải) gắn hợp kimcứng có kích thớc cơ bản là: hbL=1610100[mm]

Đồ gá : 2 mũi tâm và kẹp tốc

 Các bớc trong nguyên công:

+ Lần gá 1

Tiện thô đạt 60,925

M Nguyªn c«ng V cã chuÈn, g¸, dao gièng nh nguyªn c«ng IV

Chän chuÈn: chuÈn tinh ®Çu trôc, ®u«i trôc vµ mét ®iÓm ë m¸khuûu; chuÈn th«: gê trôc

M Nguyªn c«ng Vi: phay r·nh then

+Công suất động cơ chạy dao:1,7 KW

+Kích thớc làm việc của bàn máy:3201250 [mm]

+Số cấp bớc tiến của bàn máy: 18

M nguyên công VIi: nhiệt luyện

Mnguyên công VIii: kiểm tra sự biến dạng của chi tiết

Mnguyên công ix: sửa lỗ tâm

MNguyên công x: mài các mặt trụ Φ50 và Φ60

Chọn chuẩn: hai lỗ tâm khống chế năm bậc tự do

Định vị : giống nguyên công II

Chọn máy: tra bảng 9_50 trang 95 sổ tay CNCTM ta chọn máymài tròn ngoài kí hiệu 3M151 có các thông số cơ bản nh sau:

+ Đờng kính gia công lớn nhất: 200 [mm]

+ Chiều dài gia công lớn nhất: 700 [mm]

+ Đờng kính mài lớn nhất

+ Mài ngoài 60 mm

+ Chiều dài mài lớn nhất

+ Mài ngoài 700 mm

+ Chiều cao từ tâm tới bàn máy 125 mm

+Côn móc của trục chính ụ trớc và nòng ụ sau: N0 4

+ Số vòng quay của trục chính:50500; Số vòng quay củaphôi gia công: 75; 150; 300;

+Tốc độ dịch chuyển tự động của bàn máy: 0,055[vòng/ph]

+Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ mài: 185 [mm]

+Công suất của động cơ: 10 [kW]

+Kích thớc máy: 4635X2459X2150 [mm]3

+Đờng kính đá mài lớn nhất 600 mm

+Chiều cao lớn nhất 100 mm

+Tốc độ chạy dao ngang của ụ mài 0,14 (mm/ph)

+Tốc độ quay trục chính mang đá mài 1590 (vòng/ph)

Chọn đá mài: tra bảng 4_170 sổ tay CNCTM trang 459 ta chọn

đá mài phẳng kí hiệu ΠΠ có các thông số cơ bản nh sau:

+ Mài thô cổ trục đạt 60,85 dài 55 [mm]

+ Mài thô đầu trục đạt 50,01dài 90 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt 60 dài 55 [mm]

+ Mài tinh đầu trục đạt 49,975dài 90 [mm]

 Lần gá 2:

+ Mài thô cổ trục đạt 60,85 dài 55 [mm]

+ Mài thô đuôi trục đạt 50,01 dài 96 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt 60 dài 55 [mm].độ nhám 0,63 HRC+ Mài tinh đuôi trục đạt 49,975dài 96 [mm] độ nhám 0,63HRC

M Nguyên công Xi: mài cổ khuỷu

Chọn chuẩn, gá giống nguyên công IV

Chọn máy giống nguyên công X

Chọn đá mài có chiếu dày 40mm

Thứ tự các bớc trong nguyên công:

 Gá lần 1

+ Mài thô cổ biên đạt 50,10 dài 45 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt 49,975 dài 45 [mm], độ nham 0,63HRC

 Gá lần 2

+ Mài thô cổ biên đạt 50,10 dài 45 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt 49,975 dài 45 [mm], độ nhám 0,63HRC

2.4 Tra lợng d cho các nguyên công:

- Xác định lợng d gia công cho các bề mặt căn cứ vào:

Vật liệu chi tiết

+Phôi và phơng pháp chế tạo phôi

+Tiến trình công nghệ gia công các bề mặt

+Sơ đồ gá đặt chi tiết khi gia công bề mặt

+Kích thớc, yêu cầu kỹ thuật đối với bề mặt gia công

Căn cứ vào phơng pháp chế tạo phôi và các kích thớc của phôi trabảng [3] tập 1 sổ tay CNCTM ta có lợng d cho các nguyên công nhsau:

2 TiÖn tinh cæ khuûu 50

dµi 45TiÖn tinh cæ khuûu 50 dµi 45

11

X 1 Mµi th« cæ trôc 60 dµi

Quá trình tra chế độ cắt đợc tiến hành nh sau:

- Đầu tiên ta chọn chế độ cắt phù hợp với các yêu cầu về độ nhám

bề mặt, yêu cầu về nâng cao năng suất

- Tra lợng chạy dao

- Tra tốc độ cắt: Khi tra đợc tốc độ cắt đã tính đén các hệ số

điều chỉnh ta tính ra số vòng quay tính toán, sau đó chọn sốvòng quay theo máy

- Từ các thông số trên ta tra công suất cắt cần thiết với công suấtcủa máy Nếu thấy nhỏ hơn thì thoả mãn, nếu không thì phảichọn lại

Theo trình tự nh vậy, ta tiến hành tra chế độ cắt lần lợt cho cácnguyên công nh sau:

a.Tra chế độ cắt cho nguyên công I :

v[m/p] Nc[kW] T0[ph]

Phay mặt

b Tra chế độ cắt cho nguyên công II:

Tra bảng 5-60 trang 52, bảng 5-64 trang 56 tài liệu [st],

c Tra chế độ cắt cho nguyên công III:

Tra bảng 5-62 [st] có s= 0,16 [mm/v], bảng 5-63 có v= 106[m/p] , bảng5_68 ta có công suất N

Bảng tra chế độ cắt cho nguyên công III:

d.Tra chế độ cắt cho nguyên công IV:

Tơng tự nh khi tra chế độ cắt cho nguyên công II ta lập đợcbảng chế độ cắt cho các nguyên công V, tính cho hai lần gá

e.Tra chế độ cắt cho nguyên công V:

Tơng tự nh khi tra chế độ cắt cho nguyên công III ta lập đợcbảng chế độ cắt cho nguyên công VI, tính cho hai lần gá:

f.Tra chế độ cắt cho nguyên công VI:

Tra bảng 5-146 trang 131 sổ tay CNCTM, bảng 5_147 ta lập đợcbảng chế độ cắt cho nguyên công VI:

g Tra chế độ cắt cho nguyên công IX:

Tra bảng 5-203 trang 181, bảng 5-205 trang 183 sổ tay CNCTM,

ta có bảng chế độ cắt cho nguyên công IX:

i Tra chế độ cắt cho nguyên công XI:

Tra bảng 5_203 trang 181, 5-204 trang 182, bảng 5-205 trang

183 sổ tay CNCTM ta có bảng chế độ cắt cho các nguyên côngnày nh sau, tính cho hai lần gá:

Trong nội dung chơng này ta sẽ thiết kế đồ gá cho nguyên cônggia công cổ khuỷu.tiện hoặc mài cổ khuỷu

Nội dung của chơng bao gồm: thiết kế đồ gá, nguyên lí làmviệc của đồ gá

3.1 Thiết kế đồ gá:

3.1.1 Xác định máy:

Trong chơng III ta đã xác định máy cho nguyên công tiện cổkhuỷu là maý có ký hiệu T616 có các thông số kích thớc chính nhsau:

-Kích thớc của bàn máy: 2355x852x1225[mm]

-Số cấp tốc độ trục chính 12

-Phạm vi tốc độ trục chính 441980 v/ph

-công suất động cơ chính 4,5 Kw

-Khoảng cach lớn nhất từ tâm máy tới mếp đài dao 185 mm

-Khoảng cách lớn nhất từ bàn máy đến trục chính: 450[mm]

3.1.2 Phơng pháp định vị và kẹp chặt:

Để gia công cổ khuỷu trên máy tiện hay máy mài ta phải đánhlệch cổ chính để đa tâm quay cổ khuỷu trùng với tâm quay củatrục chính khoản lệch tâm bằng 65mm bằng khoảng cách giữa haitâm cổ chính và cổ khuỷu, để quá trình gia công không tại lực litâm gây ảnh hởng đến chất lợng gia công ta tạo đối trọng đểcân bằng lực do chi tiết quay tạo ra

Định vị chi tiết lên đồ gá nhờ 2 khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do.Khối V1 đợc gá trên trục chính của máy, còn khối V2 đợc gá vào ụ

động phía sau ,chi tiết đợc kẹp chặt bằng các bulông 3 và 4 Cábulông này có thể xoay đợc khi cần tháo miệng kẹp 5 ra để gá chitiết gia công, để cho tâm quay cổ khuỷu trùng với tâm quay của

Khi tiện chi tiết chịu tác dụng của các lực.

Lực tiếp tuyến Pz, lực chiều trục Px, lực hớng kính Py

Theo sơ đồ ta có phơng trình cân bằng lực Mo=N2.L2-N1.L1= 0Phơng trùnh cân bằng lực có dạng:

Mms= Wt.f2.R+ 2f1.R.Wt/(2.sin/2) = K.M= K.Pz.R0

Trong đó:

Mms- mô men ma sát giữa bề mặt tiếp xúc chữ V và chi tiết

f1 , f2 - hệ số ma sát giữa bế mặt tiếp xúc chữ V và chi tiết vàgiữa mỏ kẹp với chi tiết.theo bảng 7.2 sách hớmg dẫn thiết kế đồ

án CNCTM ta chọn f1= 0,15 ; f2= 0,25

Wt - lực kẹp tổng cộng

R bán kính chi tiết tại phần cha gia công

R0 - bán kính chi tiết tại phần đã gia công

M - mô men cắt

K - hệ số an toàn K= 1,31,6

Từ công thức cân bằng lực ta có: