CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1 Phân tích chi tiết gia công Trục giữa là chi tiết dạng trục bậc được lắp ở ổ trục giữa khung xe đạp, hai đầu đối xứng lắp với hai đùi xe, đùi phải gắn liền với đĩa xích để lắp dây xích Công dụng chính của trục giữa là truyền môment xoắn, trục còn chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng Như vậy trục giữa làm việc trong môi trường chịu môment xoắn lớn nhưng chịu lực kéo dọc trục là rất nhỏ Các kích thướ.
Trang 1CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
1 Phân tích chi tiết gia công
- Trục giữa là chi tiết dạng trục bậc được lắp ở ổ trục giữa khung xe đạp, hai đầu đối xứng lắp với hai đùi xe, đùi phải gắn liền với đĩa xích để lắp dây xích
- Công dụng chính của trục giữa là truyền môment xoắn, trục còn chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng Như vậy trục giữa làm việc trong môi trường chịu môment xoắn lớn nhưng chịu lực kéo dọc trục là rất nhỏ
- Các kích thước cơ bản:
+ Đầu trục có ren M10x1 + Hai đoạn trục Ø16 dập vuông côn về 2 đầu + Đoạn trục tiếp theo có đường kính Ø16,7 nối giữa đoạn đầu trục và đoạn gờ trục Tại chỗ chuyển tiếp giữa đoạn trục này và đoạn gờ trục có lắp bi trực tiếp lên đó tạo ra ổ bi, do đó bán kính góc lượn tại chỗ chuyển tiếp này phải lớn hơn bán kính bi R2,5; đồng thời bề mặt này phải có độ nhẵn bóng cao
+ Đoạn gờ trục Ø22 có tác dụng như vòng cách của ổ bi
+ Đoạn tiếp theo là đoạn trục giữa Ø16,7 nối giữa hai đoạn gờ trục, trên đoạn này không nắp ghép với bề mặt nào nên độ nhẵn bóng không cần cao, nhưng chỗ chuyển tiếp phải tạo góc lượn hợp lý để tránh tập trung ứng suất
- Vật liệu chi tiết: Thép cacbon C45, ta có cơ tính của vật liệu như sau:
+ Độ cứng: 210-240HB + Giới hạn bền kéo: 750-850 N/mm2 + Giới hạn chảy: 450 N/mm2
2 Xác định dạng sản xuất
- Xác định dạng sản xuất bằng phương pháp tra bảng thông qua hai chỉ tiêu là:
+ Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tao trong một năm
+ Khối lượng chi tiết gia công
- Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm sản (sản lượng cơ khí) trong đó N = 5000 (chi tiết/năm)
- Trọng lượng của chi tiết:
Q1 = V Trong đó: Q1 – trọng lượng chi tiết (kG)
V – thể tích của chi tiết (dm3)
- trọng lượng riêng của vật liệu Ta có thép = 7,852 kG/dm3
Q1 = 0,028.7,582 = 0,219 kG
- Xác định N và Q1 ta dựa vào bảng 2, chọn dạng sản xuất hàng loạt lớn
3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết
- Trục giữa xe đạp có kết cấu đồi xứng
- Điều kiện kỹ thuật:
+ Độ nhám mặt đầu và các đầu côn 1x18 đạt tối thiểu Rz = 20
+ Đường kính cổ trục lắp bi cần đạt độ nhám cấp 7 với Ra = 0,63
+ Độ nhám ren đạt Ra= 1,25
Trang 2+ Độ song song các cổ trục lắp bi không lớn hơn 0,05mm.
+ Ổ trục giữa sau khi lắp hoàn chỉnh phải quay nhẹ nhàng, không có hiện tượng gàn, kẹt bi
+ Do tỉ số L/D = 150/16 < 10 nên trục đảm bảo độ cứng vững Trục phải qua giai đoạn nhiệt luyện để tăng khả năng chịu kéo, chịu xoắn trong quá trình làm việc Do trục ngắn (150 mm), đường kính nhỏ nên khả năng biến dạng sau nhiệt luyện là ít
+ Tại mặt trục lắp bi, toàn bộ tải trọng tải trọng phải chịu đặt trực tiếp lên các viên bi trong ổ nên bề mặt trục lắp bi phải chịu tải trọng cục bộ rất lớn
do đó trục nhanh mòn hoặc bị mỏi ở tiết diện này Vì vậy bề mặt này cần phải gia công chính xác cao và đảm bảo độ cứng cần thiết
+ Tôi đạt độ cứng HRC 40-50, chiều sâu thấm tôi 1-1,2mm
CHƯƠNG II
CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1 Các phương pháp chế tạo phôi
Trang 31.1 Phôi thép thanh
- Phôi thép thanh dùng để chế tạo các loại chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, các loại trục, xilanh, pitton, bạc, bánh răng có đường kính nhỏ v.v…
1.2 Phôi dập
- Phôi dập có đặc điểm sử dụng một bộ khuôn có kích thước lồng khuôn gàn giống với vật gia công, thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ Δ2-Δ4, độ chinh xác đạt được ±0,05 - ±0,1mm Được dùng cho các chi tiết sau: Trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷ…
- Ưu điểm: Phôi dập có độ bóng và độ chính xác cao, tổ chức kim loại đồng đều, có khả năng chế tạo các chi tiết phức tạp, tốn ít vật liệu, năng suất cao,
dễ cơ khí hoá, phù hợp sản xuất loạt lớn hàng khối
- Nhược điểm: máy gia công cần có công suất lớn, thời gian chế tạo khuôn dài, một bộ khuôn chỉ chế tạo được một loại chi tiết
1.3 Phôi rèn
* Rèn tự do
- Ưu điểm: Trang thiết bị đơn giản,phù hợp với sản xuất đơn chiếc Cơ tính tốt, tổ chức kim loại bền chặt, chịu uốn, chịu xoắn tốt
- Nhược điểm: năng xuất không cao, tiêu hao nhiều năng lượng, vật liệu, hiệu quả thấp, điều kiện lao động cực nhọc, hay bị biến cứng lớp bề mặt, lượng dư lớn
* Rèn trong khuôn
- Ưu điểm: Phôi có độ chính xác cao, lượng dư gia công nhỏ, dộ bóng cao,
ít phế phẩm
- Nhược điểm: Công suất thiết bị lớn Phải có khuôn chuyên dùng cho từng chi tiết, vốn đầu tư thiết bị lớn
1.4 Phôi đúc
- Phôi đúc được dùng cho các loại chi tiết như: các gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, các loại càng phức tạp, các loại trục chữ thập v.v…
- Ưu điểm: Đúc được loại phôi phức tạp có đường kính lớn
- Nhược điểm: Tổ chức kim loại đúc kém, lắm khuyết tật, đòi hỏi kỹ thuật cao
2 Xác định phương pháp chế tạo phôi
- Với chi tiết dạng trục, đường kính các đoạn trục nhỏ, chênh lệch đường kính không nhiều, vật liệu là thép C45, sản xuất loạt vừa nên ta sử dụng phôi dập nóng
- Kim loại biến dạng trong khuôn, gia công trên các máy dập, máy rèn đứng hay ngang… Sản phẩm có độ chính xác cao (lượng dư gia công nhỏ) Năng suất cao hơn nhiều so với các phương pháp khác nên nó dùng cho sản xuất hàng loạt
Trang 4CHƯƠNG III
1 Xác định đường lối công nghệ
- Số lượng các nguyên công của một quá trình công nghệ phụ thuộc vào phương pháp thiết kế các nguyên công
- Thực tế người ta thường sữ dụng hai phương pháp thiết kế nguyên công là tập chung nguyên công và phân tán nguyên công
- Ở đây chi tiết gia công thuộc dạng sản xuất hàng loạt vừa nên ta chọn phương pháp gia công một vị trí, một dao và gia công tuần tự với đồ gá chuyên dụng
2 Chọn phương pháp gia công
- Ta có các đoạn Ø22, đoạn giữa trục Ø16,7 và đoạn dập vuông côn 1x18 không yêu cầu cao về độ chính xác và độ bóng bề mặt, nên gia công tiện tinh là đạt yêu cầu
- Đoạn trục giữa yêu cầu cấp chính xác 7, yêu cầu độ bóng đạt Ra = 0,63
vì vậy là cần phải gia công là tiện tinh và mài thì mới đạt yêu cầu
- Góc lượn R2,5 yêu cầu độ bóng Ra = 0,63
- Hai đầu ren M10x1 gia công tiện ren phải, yêu cầu độ bóng là Ra
=1,25
3 Lập tiến trình công nghệ
Chi tiết có thể được gia công theo trình tự như sau:
- Gia công chuẩn bị: Cắt đứt phôi theo chiều dài, khỏa hai mặt đầu và khoan lỗ tâm
- Gia công trước nhiệt luyện: Để đảm bảo độ cứng vững của trục, khi gia công người ta gia công các doạn trục có đường kính lớn trước, rồi gia công các đường kính nhỏ sau
+ Tiện thô và bán tinh các bề mặt trụ
+ Tiện tinh các mặt trụ
+ Mài thô một số mặt trụ để đỡ chi tiết khi phay
+ Gia công các mặt định hình, rãnh then, rãnh chốt, răng trên trục…
- Gia công nhiệt luyện
- Gia công tinh sau nhiệt luyện:
+ Mài thô và tinh các cổ trục
+ Mài thô và tinh các mặt định hình
Trang 5+ Đánh bóng.
4 Thiết kế nguyên công
Trên cơ sở phân tích như trên ta lập thứ tự các nguyên công theo 2 phương án sau:
1 Nguyên công 1: Khoả mặt, khoan tâm
2 Nguyên công 2: Tiện Ø9; Ø16,7; Ø22; côn Ø16; vát mép
3 Nguyên công 3: Tiện góc bo R2,5
4 Nguyên công 4: Phay cạnh tứ giác côn
5 Nguyên công 5: Tiện ren M10x1
6 Nguyên công 6: Nhiệt luyện
7 Nguyên công 7: Mài Ø16,7
8 Nguyên công 8: Kiểm tra
Thiết kế cụ thể cho các nguyên công:
4.1 Nguyên công 1: Khoả mặt, khoan tâm
a) Sơ đồ gá đặt
- Định vị: Trục được định vị bằng 2 khối V ngắn và chốt tỳ khống chế 6 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo 3 phương: OX; OY; OZ
+ Quay quanh các trục: OX; OY; OZ
- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren, 1 thanh kẹp được bắt với một thanh ren và đai ốc rồi kẹp chặt chi tiết từ trên xuống
B A
A
B
Hình 4.1 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1
b) Chọn máy:
Tra bảng 9.38 trang 75 (Sổ tay CNCTM tập 3, NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chon máy phay vạn năng ký hiệu 6H82Γ có các thông số cơ bản như sau:
+ Khoảng cách từ trục hoặc mặt đầu dao tới bàn máy: 50-350mm + Mặt làm việc của bàn máy (rộng x dài): 320x1250mm
+ Công suất động cơ 7 kW
+ Bước tiến (mm/ph)
Trang 6• Chạy dao dọc: 23,5-1180
• Chạy dao ngang: 23,5-1180 + Số cấp tốc độ: 18
+ Giới hạn vòng quay: 30-1500 (vòng/ phút)
+ Khối lượng máy: 2700 kg
c) Chọn dụng cụ cắt
- Tra bảng 4-96 trang 377 (Sổ tay CNCTM tập 1, NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chọn dao phay mặt đầu có cơ cấu kẹp tròn mảnh hợp kim cứng T15K6 Có các thông số sau:
- Khoan: Ta chọn mũi khoan tâm chuyên dùng Ø3mm
c) Bước gia công
+ Bước 1: Phay mặt đầu
+ Bước 2: Khoan lỗ tâm
+ Bước 3: Đo kích thước L =150mm, phay mặt đầu còn lại + Bước 4: Khoan lỗ tâm còn lại
4.2 Nguyên công 2: Tiện trục Ø9; Ø16,7; Ø22; côn Ø16; vát mép
a) Sơ đồ gá đặt
- Định vị: Chi tiết được định vị bằng 2 mũi chống tâm khống chế 5 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo 3 phương: OX; OY; OZ
+ Quay quanh các trục: OZ; OY
- Kẹp chặt: Mũi chống tâm di động xiết chặt bằng tay quay
n
Hình 4.2 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2
b) Chọn máy:
Tra bảng 9.4 trang 17 (Sổ tay CNCTM tập 3, NGUYỄN ĐẮC LỘC),
ta chon máy tiện vạn năng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản như sau:
+ Đường kính gia công lớn nhất : 400mm
Trang 7+ Chiều dài lớn nhất tiện được trên 2 lỗ tâm: 640-930mm.
+ Số cấp tốc độ: 23
+ Giới hạn vòng quay của trục chính : 12,5÷2000 v/p
+ Công suất động cơ của truyền động chính : 7,5 kW
+ Khối lượng máy : 2290 kg
c) Chọn dụng cụ cắt
- Dao Tiện: Tra bảng 4-3 trang 292 (Sổ tay CNCTM tập 1,
NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chọn dao tiện ngoài thân thẳng, gắn mảnh hợp kim cứng T5K10 góc nghiêng 90˚ Có các thông số sau:
d) Bước gia công
+ Bước 1: Tiện thô, tiện tinh trụ Ø10, l= 10mm
+ Bước 2: Tiện thô, tiện tinh Ø16,7, l= 11,5mm
+ Bước 3: Tiện thô, tiện tinh Ø22, l= 3mm
+ Bước 4: Tiện thô côn Ø16, l= 20mm
+ Bước 5: Vát mép
+ Bước 6: Tiện thô, tiện tinh trụ Ø10, l= 10mm còn lại
+ Bước 7: Tiện thô, tiện tinh trụ Ø16,7, l= 11,5mm còn lại
+ Bước 8: Tiện thô, tiện tinh Ø22, l= 3mm còn lại
+ Bước 9: Tiện thô côn Ø16, l= 20mm còn lại
+ Bước 10: Vát mép
4.3 Nguyên công 3: góc bo R2,5
a) Sơ đồ gá đặt
- Định vị: Chi tiết được định vị bằng 2 mũi chống tâm khống chế 5 bậc tự do
+ Tịnh tiến theo 3 phương: OX; OY; OZ
+ Quay quanh các trục: OZ; OY
- Kẹp chặt: Mũi chống tâm di động xiết chặt bằng tay quay
n
Hình 4.3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3
b) Chọn máy:
Trang 8Tra bảng 9.4 trang 17 (Sổ tay CNCTM tập 3, NGUYỄN ĐẮC LỘC),
ta chon máy tiện vạn năng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản như sau:
+ Đường kính gia công lớn nhất : 400mm
+ Chiều dài lớn nhất tiện được trên 2 lỗ tâm: 640-930mm
+ Số cấp tốc độ : 23
+ Giới hạn vòng quay của trục chính : 12,5÷2000 v/p
+ Công suất động cơ của truyền động chính : 7,5 kW
+ Khối lượng máy : 2290 kg
c) Chọn dụng cụ cắt
- Dao Tiện: Tra bảng 4-3 trang 292 (Sổ tay CNCTM tập 1,
NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chọn dao tiện ngoài thân thẳng, gắn mảnh hợp kim cứng góc nghiêng 90˚ T15K6 Có các thông số sau:
d) Bước gia công
+ Bước 3: Tiện thô, tiện tinh góc bo R2,5
+ Bước 4: Tiện thô, tiện tinh góc bo R2,5 còn lại
4.4 Nguyên công 4: Phay cạnh tứ giác côn
a) Sơ đồ gá đặt
- Định vị: Chi tiết được định vị bằng 2 mũi chống tâm (khống chế 5 bậc tự do)
+ Tịnh tiến theo 3 phương: OX; OY; OZ
+ Quay quanh các trục: OZ; OY
- Kẹp chặt: Mũi chống tâm di động xiết chặt bằng tay quay
.
s
Hình 4.4 Sơ đồ gá đặt nguyên công 4
b) Chọn máy:
Tra bảng 9.38 trang 75 (Sổ tay CNCTM tập 3, NGUYỄN ĐẮC
LỘC), ta chon máy phay vạn năng ký hiệu 6H82Γ có các thông số cơ bản như sau:
+ Khoảng cách từ trục hoặc mặt đầu dao tới bàn máy: 50-350mm + Mặt làm việc của bàn máy (rộng x dài): 320x1250mm
+ Công suất động cơ 7 kW
Trang 9+ Bước tiến (mm/ph)
• Chạy dao dọc: 23,5-1180
• Chạy dao ngang: 23,5-1180 + Số cấp tốc độ: 18
+ Giới hạn vòng quay: 30-1500 (vòng/ phút)
+ Khối lượng máy: 2700 kg
c) Chọn dụng cụ cắt
- Dao Tiện: Tra bảng 4-66 trang 357 (Sổ tay CNCTM tập 1,
NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chọn dao phay ngón đuôi côn Có các
thông số sau:
d) Bước gia công
- Đầu thứ nhất
+ Bước 1: Phay mặt đầu tiên
+ Bước 2: Phay mặt thứ 2
+ Bước 3: Phay mặt thứ 3
+ Bước 4: Phay mặt cuối
- Đầu thứ hai
+ Bước 1: Phay mặt đầu tiên
+ Bước 2: Phay mặt thứ 2
+ Bước 3: Phay mặt thứ 3
+ Bước 4: Phay mặt cuối
4.5 Nguyên công 5: Tiện ren M10x1
a) Sơ đồ gá đặt
- Định vị: Chi tiết được định vị bằng 2 mũi chống tâm (khống chế 5
bậc tự do)
+ Tịnh tiến theo 3 phương: OX; OY; OZ
+ Quay quanh các trục: OZ; OY
- Kẹp chặt: Mũi chống tâm di động xiết chặt bằng tay quay
Hình 4.5 Sơ đồ gá đặt nguyên công 5
b) Chọn máy:
Trang 10Tra bảng 9.76 trang 127 (Sổ tay CNCTM tập 3, NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chon máy gia công ren ký hiệu 5991 có các thông số cơ bản như sau:
+ Đường kính ren được cắt: M4 – M16
+ Bước ren được cắt: 0,75 – 2mm
+ Chiều dài lớn nhất ren được cắt: 125mm
+ Giới hạn vòng quay của trục chính : 90 ÷ 500 v/p
+ Công suất động cơ của truyền động chính : 1,1 kW
+ Khối lượng máy : 980 kg
c) Chọn dụng cụ cắt
- Dao Tiện: Tra bảng 4-127 trang 412 (Sổ tay CNCTM tập 1,
NGUYỄN ĐẮC LỘC), ta chọn dao 2K-25
d) Bước gia công
+ Bước: Tiện ren M10x1.0, l= 9,5mm
+ Bước 2: Tiện ren M10x1.0, l=9,5mm còn lại
4.6 Nguyên công 6
Chi tiết được nhiệt luyện trong lò điện cảm ứng cao tần
- Tôi:
+ Nhiệt độ tôi: khoảng 850 - 870˚C
+ Thời gian: 1-2phút
+ Môi trường làm nguội: nước
+ Độ cứng đạt được sau khi nhiệt luyện kết thúc: 56 – 64HRC
- Ram trung bình:
+ Nhiệt độ tôi: khoảng 300 - 450˚C
+ Thời gian: 1-2h
+ Môi trường làm nguội: không khí
+ Độ cứng đạt được sau khi nhiệt luyện kết thúc: 40 – 45HRC
4.7 Nguyên công 7
a) Sơ đồ gá đặt
- Định vị: Chi tiết được định vị bằng 2 mũi chống tâm (khống chế 5 bậc tự do)
+ Tịnh tiến theo 3 phương: OX; OY; OZ
+ Quay quanh các trục: OZ; OY
- Kẹp chặt: Mũi chống tâm di động xiết chặt bằng tay quay
Trang 11s
Hình 4.6 Sơ đồ gá đặt nguyên công 7
b) Chọn máy:
- Tra bảng 10, Trang 79 (Hướng dẫn đồ án CNCTM, Trần Văn Địch)
ta chọn máy mài tròn ngoài kí hiệu 3M185 có các thông số sau:
+ Đường kính gia công lớn nhất: 140mm
+ Chiều dài chi tiết được mài lớn nhất: 180mm
+ Đường kính đá mài: 250mm
+ Số vòng quay của trục chính 2340 – 2860v/p
+ Tốc độ của bàn máy: 0,03 – 4 mm/p
+ Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ là: 125mm
+ Giới hạn số vòng quay: 78 – 780v/p
+ Công suất dộng cơ: 1,5kW
+ Kích thước máy: 1560x1750mm
c) Chọn dụng cụ cắt
- Tra bảng 4-166, trang 455 (Sổ tay CNCTM tập 1, NGUYỄN ĐẮC LỘC), Chọn đá mài đính hạt mài kim cương với AC2-200/160 dùng
để mài các chi tiết có độ nhám 1,25 ÷ 0,16 μm
d) Bước gia công
+ Bước 1: Mài mặt trụ Ø16,7, l= 11,5mm
+ Bước 2: Mài góc bo R2,5
+ Bước 1: Mài mặt trụ Ø16,7, l= 11,5mm còn lại
+ Bước 2: Mài góc bo R2,5 còn lại
4.8 Nguyên công 8: Kiểm tra
a) Kiểm tra độ đồng tâm tại vị trí lắp bi
- Gá truc lên đồ gá sao cho kim đồng hồ so tiếp xúc mặt trụ, sau đó xoay mặt trụ nếu kim đồng hồ so không dịch chuyển hoặc dịch chuyển trong phạm vi cho phép thì chi tiết đạt yêu cầu về độ tròn
