3.4. Thiết kế qui trình công nghệ
3.4.3. Thiết kế sơ bộ tiến trình công nghệ gia công cơ chi tiết
+ Xác định đường lối công nghệ:
Do sản xuất hàng loạt nhỏ nên ta chọn phương pháp gia công 1 vị trí, gia công tuần tự.
Để nâng cao năng suất gia công, ta sử dụng rộng rãi các máy chuyên dùng có năng suất cao kết hợp với đồ gá chuyên dùng.
+ Phân tích chuẩn và định vị khi gia công:
Trong sản xuất hàng loạt, quá trình gá đặt được thực hiện trên đồ gá theo phương pháp tự động đạt kích thước nhờ các mặt chuẩn trên chi tiết gia công.
Chọn chuẩn hợp lí cho phép nâng cao độ chính xác gia công, đơn giản quá trình gá đặt và kết cấu của đồ gá. Để đạt được độ chính xác cao nhất, quá trình gia công chỉ nên thực hiện chỉ sau một lần gá đặt để loại bỏ sai số do thay đổi chuẩn và gá đặt gây ra.
Đối với chi tiết dạng bánh răng, yêu cầu về độ vuông góc giữa mặt đầu mayơ, mặt bên bánh răng và đặc biệt là độ đồng tâm của đường kính vòng lăn của bánh răng so với đường tâm lỗ là rất quan trọng. Để đảm bảo yêu cầu này, khi gia công cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất là bề mặt lỗ kết hợp với bề mặt bên. Dùng bề mặt lỗ và bề mặt bên để định vị và kẹp chặt chi tiết có thể gia công được hầu hết các bề mặt khác, đồng thời bề mặt lỗ cũng là bề mặt tham gia lắp ghép và làm việc nên nó là chuẩn tinh chính.
Khi định vị bằng bề mặt lỗ trong để gia công các bề mặt khác nhau trong quá trình gia công, ta có thể sử dụng các trục gá để định vị.
+ Chọn phương pháp gia công:
- Gia cụng bề mặt lỗ trong đạt φ 45+0,025 (mm), độ nhỏm Ra = 2,5àm khi trên phôi chưa có lỗ sẵn ta tiến hành gia công khoan, khoét mở rộng lỗ rồi chuốt lỗ để đạt độ chính xác cao.
- Với cỏc bề mặt bờn yờu cầu độ nhỏm Ra = 2,5 àm ta chỉ cần tiện thụ rồi tiện tinh mỏng là đạt yêu cầu.
- Gia cụng đường kớnh ngoài của bỏnh răng đạt độ nhỏm Ra = 2,5 àm ta chỉ cần tiện thô rồi tiện tinh.
- Gia công rãnh then có kích thước b = 12 00,,1205 ++
(mm); t = 3,3+0,2 (mm) ta sử dụng phương pháp xọc rãnh then.
- Gia công răng: Răng là bề mặt làm việc chính của bánh răng nên có yêu cầu độ chớnh xỏc khỏ cao: Độ nhỏm Ra = 1,25àm; Cấp chớnh xỏc làm việc cấp 7 nên ta chọn phương pháp gia công răng đạt chất lượng cao là phay lăn răng và cần phải tiến hành cà lại răng hoặc mài lại răng sau khi gia công nhiệt bề mặt răng để đảm bảo độ rắn bề mặt răng là 21 – 22 HRC.
+ Lập thứ tự gia công chi tiết:
Khi chế tạo chi tiết bánh răng có thể chia ra các giai đoạn chính sau:
- Gia công chuẩn bị:
Quá trình gia công tạo phôi là bước rất quan trọng vì nó quyết định tới tính chất của các quá trình gia công tiếp theo. nếu chất lượng phôi cả về hình dáng, kết cấu và cơ tính tốt thì quá trình gia công cơ cắt gọt sẽ đơn giản, chi phí sản xuất cho cắt gọt cả về dao cụ, máy, thời gian gia công … sẽ giảm theo và ngược lại. Vì vậy ta phải chế tạo phôi tốt ngay trong quá trình tạo phôi.
• Nhập phôi liệu: Thép 45 và tiến hành kiểm tra thành phần hoá học cũng như cơ lí tính của phôi.
• Tạo phôi theo yêu cầu: Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc.
• Gia công sơ bộ bề mặt ngoài của phôi để loại bỏ cát cháy, đậu hơi, đậu ngót, rỗ co, lõm co….
- Gia công cơ:
• Quá tình gia công được thực hiện đầu tiên bằng việc gia công tạo chuẩn tinh định vị chính và sau đó dùng chuẩn tinh đó để định vị và gia công các bề mặt còn lại.
• Gia công tạo chuẩn: Gia công mặt bên và gia công lỗ trụ trong để tạo chuẩn tinh chính cho cả quá trình gia công sau.
• Gia công bề mặt trụ ngoài ( đường kính ngoài của bánh răng ) và mặt bên còn lại của bánh răng.
• Gia công tinh bề mặt trụ ngoài và mặt đầu
• Xọc rãnh then: Gia công tạo rãnh then trước khi gia công răng vì so với gia công răng, gia công rãnh then khó hơn nhiều, thời gian cho gia công nhiều và chi phí cũng đắt hơn nhiều nên ta gia công rãnh then trướcđể loại bỏ khả năng sai hỏng do gia công rãnh then gây ra mà phải loại bỏ cả loạt chi tiết đã được gia công răng sẽ làm tăng chi phí gia công.
• Gia công răng.
- Kiểm tra sơ bộ sản phẩm để loại bỏ các bán thành phẩm không đạt yêu cầu.
- Nhiệt luyện: Trong chế tạo cơ khí hiện đại, gia công nhiệt là bước quan trọng trong chế tạo sản phẩm cơ khí chính xác. Với chi tiết bánh răng, việc gia công nhiệt bề mặt răng là rất quan trong để nâng cao độ rắn và khả năng làm việc lâu dài của răng nhưng vẫn phải đảm bảo độ bền dẻo bên trong răng mayơ và vành răng. Để đảm bảo được điều kiện đó ta chọn phương pháp tiến hành tôi bề mặt răng bằng dòng điện cao tần đảm bảo độ rắn theo yêu cầu.
- Gia công tinh răng sau nhiệt luyện:
Sau khi gia công nhiệt, chi tiết có thể bị biến dạng cong vênh do nhiệt đồng thời phải đảm bảo độ chính xác động học và độ nhẵn bề mặt răng nên ta cần phải tiến hành gia công lại bề mặt răng bằng phương pháp mài răng.
Bảng tóm tắt quá trình công nghệ gia công bánh răng:
Thứ
tự Tên nguyên công Độ chính
xác
Độ nhám bề mặt cần đạt 1 Tạo phôi: Đúc phôi
2 Gia cụng thụ mặt đầu 10 20 àm
Khoan lỗ 12
Khoột lỗ 10 20 àm
3 Chuốt lỗ 8 2,5àm
4 Gia cụng mặt đầu cũn lại 10 2,5àm
Gia cụng đường kớnh ngoài 10 20àm
5 Gia cụng tinh mặt đầu và mặt trụ ngoài 8 2,5àm
6 Xọc rónh then 8 2,5àm
7 Gia cụng răng: Phay lăn răng 8 2,5àm
8 Kiểm tra sơ bộ
9 Nhiệt luyện: Tôi bề mặt răng bằng dòng điện cao tần
10 Mài răng 7 1,25àm
11 Tổng kiểm tra
- Tổng kiểm tra sản phẩm.
Tuỳ theo điều kiện sử dụng và nhiệm vụ chính của bánh răng khi làm việc, người ta có thể kiểm tra bánh răng theo các yêu cầu:
o Độ chính xác động học;
o Độ ổn định khi làm việc;
o Độ chính xác tiếp xúc;
o Khe hở mặt bên.
+ Tính lượng dư gia công cho bề mặt lỗ trụ φ 45 (mm).
Do tỉ lệ giữa chiều sâu lỗ và đường kính lỗ của chi tiết là khá cao:
45 70 d L =
= 1,56 nên quá trình tạo lỗ ngay trong khi tạo phôi là không kinh tế với dạng sản xuất loạt nhỏ vì vậy ta không tạo lỗ ra ngay trong quá trình tạo phôi bằng phương pháp đúc mà phải tạo ra bằng phương pháp gia công cơ qua các bước khoan, khoét mở rộng lỗ rồi chuốt lỗ để đạt độ chính xác cũng như độ nhám yêu cầu.
Bước 1: Khoan lỗ φ 35±0,1 (mm).
Bước 2: Khoét mở rộng lỗ đạt kích thước: φ 44+0,1 (mm).
Bước 3: Chuốt lỗ φ 45+0,025 (mm).
Lượng dư gia công đối với các bề mặt tròn xoay được xác định theo công thức:
2.Zi min = 2.( Rzi – 1 + Tai – 1 + ρi2−1+εi2 ).
Trong đó:
Rzi – 1 - Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại.
Tai - Chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hư hỏng do bước công nghệ sát trước để lại.
ρI – 1 – Sai lệch về vị trí tương quan và sai số không gian tổng cộng do bước công nghệ sát trước để lại.
εi – Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện.
Chất lượng bề mặt đạt được sau khi gia công lỗ bằng khoan; Tra theo bảng 3.87[9] ta cú: Rz = 50 àm;
Ta = 70 àm;
ρ = C20 +(∆yl.)2 .
Với: C0 - Độ lệch tâm của mũi khoan với vị trí yêu cầu; Tra bảng 3.86 [9]:
C0 = 30 àm;
Δy - Độ cong đơn vị; Tra bảng 3.86[9]: Δy = 0,7( àm/mm );
l - Chiều sâu lỗ; l = 70 ( mm ).
ρ = 302 +(0,7.70)2 = 55,12 àm;
Tra bảng 3.11[8] ta cú: ε = 500 àm;
Lượng dư gia công cho khoan lỗ:
2.Zi min = 2.( 50 + 70 + 55,122 +5002 ) = 2.623.
Sau bước khoan lỗ là bước khoét mở rộng lỗ đồng thời nâng cao độ chính xác của lỗ:
Tra bảng 3.87[9] ta có:
RZ = 20àm;
T = 20àm;
Sai lệch không gian còn lại sau bước công nghệ khoan là: ρ2 = 0,06.ρ = 0,06.55,12 = 3,31 àm;
Gia công lỗ trên máy Rơvonve nên giữ nguyên định vị của phôi do đó ta có sai số gá đặt chi tiết: ε = 0.
Lượng dư cho khoét lỗ là:
2.Zi min = 2.( 20 + 20 + 3,312 +02 ) = 2.88,62 àm.
Sau bước khoét lỗ là bước chuốt lỗ chính xác.
Dựa trên nguyên tắc gia công thô và gia công tinh không thể gia công đồng thời trên cùng một máy nên để nâng cao độ chính xác và độ nhẵn bóng của lỗ ta chuốt lỗ.
Tra bảng 3.87[9] ta có:
RZ = 5 àm;
Ta = 10 àm;
Ta chọn phương pháp chuốt trên đồ gá tự lựa nên sai số không gian và sai số gá đặt chi tiết bằng không:
ρ = 0 àm;
ε = 0.
Lượng dư cho chuốt chính xác lỗ là:
2.Zi min = 2.( 5 + 10 ) = 2.15 àm.
Ta có bảng giá trị tính toán như ở trang sau.
Bảng tính lượng dư gia công các kích thước giới hạn trung gian của lỗ φ45:
Bước công nghệ
Các thành phần của lượng dư
Lượng dư tính toán Zimin
Kích thước
tính toán
Dung sai δ;
μm
Kích thước giới hạn, mm
Lượng dư giới hạn,
mm
Rza Ta ρa εb dmin dmax Zbmin Zbmax
Phôi
đúc 200 300 140
Khoan 50 70 55,12 500 2.623 35,55 250 35,6 35,854
Khoét 20 30 3,31 0 2.86,62 44,80 100 44,827 44,927 230 80
Chuốt 5 10 0 0 2.15 44,98 39 44,96
7 45,006 140 76
Bảng giá trị lượng dư các bề mặt còn lại:
Bề mặt Kích thước, (mm) Lượng dư, (mm) Dung sai
Mặt bên phía dưới L = 70 6 ±0,8
Mặt bên phía trên L = 70 4 ±0,8
Đường kính ngoài φ254 6 ±1