CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG HÌNH SẢN XUẤT Hình 1. 1: Bản vẽ 2D chi tiết bánh răng Phân tích chức năng nhiệm vụ của chi tiết Phân tích chi tiết gia công Theo hình 1.1, chi tiết cần lập quy trình công nghệ và gia công có dạng bánh răng, nên những bề mặt làm việc của nó bao gồm: + Bề mặt lỗ lắp trục Ø110 + Bề mặt ngoài bánh răng Ø398 + Bánh răng trụ răng nghiêng với số răng Z = 32 răng Bánh răng có kết cấu 4 lỗ Ø40 và 2 rãnh then để lắp trục truyền động cho bánh răng. Khi làm việc chi tiết bánh răng chịu lực phức tạp từ các bộ truyền như lực ăn khớp của bộ truyền bánh răng nghiêng, lực vòng, lực dọc trục. Chi tiết làm việc trong điều kiện bị mài mòn chịu uốn và chịu xoắn. Các yêu cầu quan trọng của chi tiết bánh răng: + Phôi rèn, vật liệu 20CrNiMo hoặc tương đương + Thấm C, tôi thể tích, ram đạt độ cứng 56 58 HRC + Độ đảo của vành răng so với lỗ Ø110 < 0,02 + Độ côn, ô van của lỗ Ø110 ≤ 0,02 + Độ không đối xứng của rãnh then 28 so với tâm trục ≤ 0,02 + Làm cùn tất cả cạnh sắc Chức năng và nhiệm vụ của chi tiết Bánh răng được chế tạo từ thép 20CrNiMo. Bánh răng này có nhiệm vụ truyền Momen và truyền lực từ trục này sang trục khác của máy. Độ chính xác và độ nhám của bề mặt lỗ và bề mặt 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 ăn khớp của bánh răng. Do đó đường kính vòng đỉnh của bánh răng không cần phải gia công chính xác mà ta chỉ cần quan tâm đến độ chính xác của đường kính vòng chia. Vật liệu chế tạo Vật liệu chế tạo bánh răng là thép 20CrNiMo. Thành phần hoá học của thép 20CrNiMo (theo bảng 1 hdtkdactm): Bảng 1. 1: Thành phần hóa học của thép 20CrNiMo C Si Mn S P Mo Cr 0,170,23 0,17 – 0,37 0,60 – 0,95 ≤ 0,035 ≤ 0,035 0,20 – 0,30 0,40 – 0,70 Nếu như Gang là loại vật liệu có tính đúc tốt, độ chảy loãng cao, độ co ngót ít, dễ đầy điền khuôn, khả năng chịu nén cao, tải trọng tĩnh tốt và khả năng chịu mài mòn cao. Thì Thép là hợp kim khó nấu luyện hơn, giá thành tương đối cao… Vì đặc điểm của bánh răng là làm việc có sự chuyển động tương đối, chịu lực uốn, xoắn và chịu mài mòn cao, do vậy việc lựa chọn vật liệu để chế tạo phải dựa trên cơ sở các cặp vật liệu ma sát cho phù hợp. Thì thép hợp kim lại có ưu điểm có cơ tính tổng hợp cao, có thể chịu tải trọng rất nặng, độ bền cao, độ dai va đập và tính chống ăn mòn. Do chi tiết có đường kính lỗ lớn thường chọn phôi ống hoặc phôi có lỗ rèn sẵn. Chọn được phương pháp rèn hợp lý sẽ nâng cao được cơ tính của vật liệu. Phân tích công nghệ cho kêt cấu của chi tiết Dựa trên cơ sở nghiên cứu bản vẽ chi tiết và điều kiện làm việc của chi tiết ta không cần đơn giản hoá các kết cấu của chi tiết vì: + Với kết cấu này các bề mặt cho phép thoát dao tương đối dễ dàng + Trên chi tiết không có những lỗ nghiêng so với mặt ăn dao + Chi tiết đủ độ cứng vững + Bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích tiếp xúc + Phương pháp chế tạo phôi đơn giản Chọn và xác định dạng sản xuất Do cần xác định nhanh về dạng sản xuất, ta sử dụng phương pháp tra bảng hay còn gọi là phương pháp gần đúng. Khi xác định dạng sản xuất bằng phương pháp tra bảng cần xác định khối lượng của chi tiết gia công và số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm. Số lượng chi tiết: Yêu cầu sản lượng hàng năm là N1 = 1 chiếc. số chi tiết sản xuất hàng năm (công thức tài liệu (hdtkdactm)): (1.1) Với: N1 sản lượng; N1 = 1 chiếc m số chi tiết trong một sản phẩm phần trăm chi tiết phế phẩm, = 3%\div 6% phần trăm chi tiết sản xuất thêm để dự trữ, = 2% Trọng lượng chi tiết: Q = V. (1.2) Với: trọng lượng riêng; với Thép: = 7,852 (Kgdm3). V thể tích chi tiết. V = \pi.r2.h (1.3) Ở đây bản vẽ có đưa ra khối lượng của chi tiết là: Q = 65 (Kg) Theo bảng 2 (hdtkdactm): Số lượng chi tiết sản xuất: N = 1 (chi tiết) Trọng lượng chi tiết: Q = 65 (kg) (trọng lượng lớn) Dạng sản xuất là dạng sản xuất đơn chiếc Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc quy định kết cấu của chi tiết. Kết luận chương 1 Như vậy, qua chương 1 ta xác định được dạng sản xuất là sản xuất đơn chiếc và các kết quả tính toán như sau: + Số lượng chi tiết sản xuất: 1 chi tiết + Trọng lượng gần đúng của chi tiết là: 65 Kg
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG HÌNH SẢN XUẤT Hình 1: Bản vẽ 2D chi tiết bánh 1.1 Phân tích chức nhiệm vụ chi tiết 1.1.1 Phân tích chi tiết gia cơng Theo hình 1.1, chi tiết cần lập quy trình cơng nghệ gia cơng có dạng bánh răng, nên bề mặt làm việc bao gồm: + Bề mặt lỗ lắp trục Ø110 + Bề mặt bánh Ø398 + Bánh trụ nghiêng với số Z = 32 Bánh có kết cấu lỗ Ø40 rãnh then để lắp trục truyền động cho bánh Khi làm việc chi tiết bánh chịu lực phức tạp từ truyền lực ăn khớp truyền bánh nghiêng, lực vòng, lực dọc trục Chi tiết làm việc điều kiện bị mài mòn chịu uốn chịu xoắn Các yêu cầu quan trọng chi tiết bánh răng: + Phôi rèn, vật liệu 20CrNiMo tương đương + Thấm C, tơi thể tích, ram đạt độ cứng 56 - 58 HRC + Độ đảo vành so với lỗ Ø110 < 0,02 + Độ côn, ô van lỗ Ø110 ≤ 0,02 + Độ không đối xứng rãnh then 28 so với tâm trục ≤ 0,02 + Làm cùn tất cạnh sắc 1.1.2 Chức nhiệm vụ chi tiết Bánh chế tạo từ thép 20CrNiMo Bánh có nhiệm vụ truyền Momen truyền lực từ trục sang trục khác máy Độ xác độ nhám bề mặt lỗ bề mặt ảnh hưởng tới truyền động bánh Kích thước đường kính vịng chia quan trọng ảnh hưởng tới ăn khớp bánh Do đường kính vịng đỉnh bánh khơng cần phải gia cơng xác mà ta cần quan tâm đến độ xác đường kính vịng chia 1.1.3 Vật liệu chế tạo Vật liệu chế tạo bánh thép 20CrNiMo Thành phần hoá học thép 20CrNiMo (theo bảng hdtkdactm): Bảng 1: Thành phần hóa học thép 20CrNiMo C , 17−0 ,23 Si Mn S P Mo Cr 0,17 – 0,60 – ≤ ≤ 0,20 – 0,40 – 0,37 0,95 0,035 0,035 0,30 0,70 Nếu Gang loại vật liệu có tính đúc tốt, độ chảy lỗng cao, độ co ngót ít, dễ đầy điền khuôn, khả chịu nén cao, tải trọng tĩnh tốt khả chịu mài mòn cao Thì Thép hợp kim khó nấu luyện hơn, giá thành tương đối cao… Vì đặc điểm bánh làm việc có chuyển động tương đối, chịu lực uốn, xoắn chịu mài mòn cao, việc lựa chọn vật liệu để chế tạo phải dựa sở cặp vật liệu ma sát cho phù hợp Thì thép hợp kim lại có ưu điểm có tính tổng hợp cao, chịu tải trọng nặng, độ bền cao, độ dai va đập tính chống ăn mịn Do chi tiết có đường kính lỗ lớn thường chọn phơi ống phơi có lỗ rèn sẵn Chọn phương pháp rèn hợp lý nâng cao tính vật liệu 1.2 Phân tích cơng nghệ cho kêt cấu chi tiết Dựa sở nghiên cứu vẽ chi tiết điều kiện làm việc chi tiết ta khơng cần đơn giản hố kết cấu chi tiết vì: + Với kết cấu bề mặt cho phép thoát dao tương đối dễ dàng + Trên chi tiết khơng có lỗ nghiêng so với mặt ăn dao + Chi tiết đủ độ cứng vững + Bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích tiếp xúc + Phương pháp chế tạo phôi đơn giản 1.3 Chọn xác định dạng sản xuất Do cần xác định nhanh dạng sản xuất, ta sử dụng phương pháp tra bảng hay gọi phương pháp gần Khi xác định dạng sản xuất phương pháp tra bảng cần xác định khối lượng chi tiết gia công số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo năm Số lượng chi tiết: Yêu cầu sản lượng hàng năm N1 = số chi tiết sản xuất hàng năm (công thức tài liệu (hdtkdactm)): ( N=N m 1+ α+ β 100 ) (1.1) Với: N1 - sản lượng; N1 = m - số chi tiết sản phẩm - phần trăm chi tiết phế phẩm, = 3%÷ 6% - phần trăm chi tiết sản xuất thêm để dự trữ, = 2% Trọng lượng chi tiết: Q = V. (1.2) Với: - trọng lượng riêng; với Thép: = 7,852 (Kg/dm3) V - thể tích chi tiết V = π r2.h (1.3) Ở vẽ có đưa khối lượng chi tiết là: Q = 65 (Kg) Theo bảng (hdtkdactm): - Số lượng chi tiết sản xuất: N = (chi tiết) - Trọng lượng chi tiết: Q = 65 (kg) (trọng lượng lớn) Dạng sản xuất dạng sản xuất đơn Điều có ý nghĩa lớn việc quy định kết cấu chi tiết 1.4 Kết luận chương Như vậy, qua chương ta xác định dạng sản xuất sản xuất đơn kết tính tốn sau: + Số lượng chi tiết sản xuất: chi tiết + Trọng lượng gần chi tiết là: 65 Kg CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ THIẾT KẾ BẢN VẼ LỒNG PHƠI 2.1 Chọn phơi phương pháp chế tạo phôi 2.1.1 Chọn phôi Chi tiết bánh có hình dạng trịn xoay, có kích thước lớn rỗng bên nên chọn phôi dạng phôi rèn Đặc điểm phôi rèn: Dưới tác dụng ngoại lực tinh thể kim loại định hướng kéo dài tạo thành tổ chức sợi thớ làm tăng khả chịu kéo dọc thớ chịu cắt ngang thớ Trong trình biến dạng cấu trúc mạng bị xơ lệch cân làm cho tính chất dẻo bị giảm đi, độ cứng tăng lên, q trình gọi trình biến cứng, mức độ biến cứng phụ thuộc vào mức độ biến dạng Ưu điểm: - Cơ tính vật liệu cải thiện - Độ xác hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt phơi cao giảm thời gian gia cơng cắt gọt tổn thất vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu phơi, giảm chi phí - Rút ngắn q trình cơng nghệ - Dễ khí hóa tự động hóa nên suất cao Nhược điểm: - Khó chế tạo chi tiết có hình dáng phức tạp - Khơng áp dụng vật liệu có tính dẻo thấp gang hợp kim đồng 2.1.2 Tính linh hoạt phương pháp bị hạn chế Phương pháp chế tạo phôi Trên sở phần chọn phôi, xác định phương pháp chế tạo phôi phương pháp rèn Theo yêu cầu kỹ thuật, chọn phương pháp rèn tự 0,10 Tính tốn lượng dư gia cơng tiện lỗ Ø110+−0,40 , cấp xác phôi cấp 2, khối lượng phôi Q = 65kg, vật liệu phơi: thép20CrNiMo Quy trình cơng nghệ gồm bước: tiện thô - tiện tinh Theo bảng 3.2 trang 70 (hdtkdactm) giá trị R i Ti = 600 μm (250 + 350) Sau bước thứ nhất, thép tra bảng 3.4 bảng 3.5 trang 71 (hdtkdactm) T i có giá trị 50 μm 30 μm; Ri có giá trị 50 μm 20 μm Sai lệch không gian tổng cộng xác định theo công thức sau: ρ phôi =√ ρc + ρ cm 2 (2.1) + Giá trị cong vênh ρc lỗ được xác định theo hai phương hướng kính hướng trục: ρc = √¿ ¿ Với: (2.2) Δ k tra theo bảng bảng 3.7 trang 70 (hdtkdactm): Δ k = l d đường kính lỗ chiều dài lỗ Thay vào cơng thức (2.2), ta được: ρc = √ ¿ ¿ + Giá trị sai lệch ρcm xác định theo công thức sau: ρcm = √{ } { } √{ } { } δb δc + 2 ¿ 2 400 400 + =284 μm 2 (2.3) Ở ρb , ρc dung sai kích thước b,c phơi Như thay vào cơng thức (2.1) sai số không gian tổng cộng là: ρ phôi =√ 28 + 456 =537 (μm) 2 Sai lệch khơng gian cịn lại sau tiện thơ là: ρ1=0,05 ρ p =0,05.537=26,85( μm) (2.4) Sai số gá đặt tiện thô lỗ xác định sau: ε gd= √ ε c 2+ ε k = √ 02 +1002 = 100 (μm) (2.5) Sai số gá đặt cịn lại ngun cơng tiện tinh là: ε gd = 0,05.ε gd = 0,05.100 = (μm) (2.6) Sai số chuẩn trường hợp xuất chi tiết bị xoay định vị vào hai chốt mà hai chốt có khe hở với lỗ định vị ρmax =δ A + δ B + ρmin (2.7) Với: δ A - dung sai lỗ định vị, δ A = 0,016 mm δ B - dung sai lỗ định vị, δ B = 0,014 mm ρmin - khe hở nhỏ lỗ chốt, ρmin = 1,172 mm Thay vào (2.6) ta đưược: ρmax = 0,016 + 0,014 + 1,172 = 1,202 mm Lượng dư nhỏ tính theo cơng thức (gia cơng song song bề mặt trụ trong): Z imin = 2( R zi−1 + T i−1 + √ρ i−1 + ε 2i ) (2.6) + Lượng dư nhỏ tiện thô là: Z = 2(50 + 50 + √ 3102 +1002) = 2.426 ( μm) + Lượng dư nhỏ tiện tinh là: Z = 2(20 + 30 + √ 152 +52) = 2.66 ( μm) Cột kích thước tính tốn xác định sau Ta lấy kích thước cuối trừ lượng dư gia công tiện tinh kích thước tiện thơ, sau lấy kích thước tiện thô trừ lượng dư tiện thô ta kích thước phơi: d1 = 110 – 1,172 = 108,828 mm kích thước phơi d1= 108,828 – 2,592 = 106,236 mm Dung sai nguyên công tra theo bảng Dung sai tiện tinh δ=50 μm dung sai tiện thô δ =170 μm dung sai thước tính tốn làm trũn theo bảng số có nghĩa dung sai ta đươc dmax sau lấy dmax trừ dung sai ta dmin Vậy ta có: + Sau tiện tinh: dmax = 110 mm; dmin = 110 - 0,05 = 109,95 mm + Sau tiện thô: dmax = 109,87 mm; dmin = 109,87 - 0,17 = 109,7 mm +Kích thước phơi: dmax = 106,236 mm dmin = 106,236 - 0,4 = 105,836 mm Cột lượng dư giới hạn xác định sau: Zmin hiệu hai kích thước lớn ngun cơng kề Zmax hiệu hai kích thước nhỏ nguyên công kề - Khi tiện tinh: 2Zmin = 110 – 109,87= 0,13 mm 2Zmax = 109,95 – 109,7 = 0,25 mm - Khi tiện thô : 2Zmin = 109,87 – 106,236 = 3,634 mm 2Zmax = 109,7 – 105,836 = 3,864 mm Lượng dư tổng cộng : 2Z0min = 0,13 + 3,634= 3,764 mm 2Z0max = 0,25 + 3,864 = 4,114 mm Để tiện cho việc tính tốn, ta lập bảng sau: Bảng 1: Bảng kết tính tốn lượng dư bề mặt Ø532 2 Zmin Zmax ( μm) ( μm) 109, 363 87 864 110 130 250 Bướ Rz Ti ρ ε gd Zmt dt δ dmin dmax c ( μm) ( μm) ( μm) ( μm) ( μm) ( μm) ( μm) ( μm) ( μm) 600 310 105, 106, 836 236 50 50 15 109, 20 30 Phôi Tiện thô Tiện tinh 106, 236 100 426 66 Kiểm tra kết tính tốn: + Sau tiện tinh: 109, 87 110 400 170 50 109, 95 2Zmax – 2Zmin = 0,25 – 0,13 = 0,12 mm + Sau tiện thô: 2Zmax – 2Zmin = 3,864 – 3,634 = 0,23 mm Bảng 2: Thơng số lượng dư bề mặt Ø532 Bề Kích mặt thước Ø110 Lượng dư Tra Tính bảng tốn 4,5 4,1 (mm) (mm) Chọn lượng dư 4,5 (mm) 2.2 Tra lượng dư cho bề mặt lại Bản vẽ lồng phôi xây dựng sở lượng dư sai lệch kích thước chi tiết đúc Từ phương pháp chế tạo phôi chọn trên, ta xác định lượng dư sai lệch kích thước chi tiết đúc sau: - Lượng dư gia cơng kích thước phơi: Vật đúc nhận từ mẫu gỗ, khuôn kim loại dễ tháo lắp sấy khơ Do cấp xác chi tiết đúc nhận cấp xác - Theo bảng 3-103 trang 256 (Sổ tay CNCTM tập 1) ta có lượng dư gia cơng kích thước vật đúc: + Với kích thước 120 ≤ L ≤ 260mm: lượng dư đạt 4mm + Với kích thước 500 ≤ L ≤ 800mm: lượng dư đạt 7mm + Với kích thước 800 ≤ L ≤ 1250mm: lượng dư đạt 8mm - Theo bảng 3-106 trang 257 (Sổ tay CNCTM tập 1) ta có sai lệch cho phép theo kích thước vật đúc: + Với kích thước 120 ≤ L ≤ 260mm sai lệch cho phép: ±1mm Lực cắt tính theo cơng thức: (tr16 sổ tay CNCTM2) x y n P x, y , z=10 C p t S V k p Trong đó: theo bảng 5.23 (sổ tay CNCTM2) C p=339 ; x = 1; y = 0,5; n = 0,4 Theo bảng 5.9: hệ số tính đến gia cơng thực tế k p= 0,75 =1 0,75 P0=10.339 31 10,5 1270,4 1=70606 ( N ) Cơng suất cắt: Cơng suất cắt tính theo công thức: (tr16 sổ tay CNCTM2) N c= P z V 55.127 = =0,11kW 1020.60 1020.60 So sánh với công suất máy: Nc ≤ Nm η Nghĩa là: 0,11 ≤ 10 Vậy máy tiện T620 đủ công xuất tiện thô mặt đầu A2 - Khi tiện tinh Chiều sâu cắt t = 0,5 (mm) Lượng chạy dao: tra bảng 5.14 – sổ tay CNCTM2, ta chọn lượng chạy dao vòng là: S = 0,25 (mm/vg) Tốc độ cắt: V (m/ph) Tốc độ cắt tính theo cơng thức: V= Cv m x T t S y Cv Trong đó: C v, m, x, y: hệ số mũ Tra bảng 5.17 (sổ tay CNCTM tập 2) với vật liệu gia công thép 20CrNiMo, vật liệu luỡi cắt thép hợp kim cứng Ta có: C v =350 ; x = 0,15; y = 0,35; m = 0,2 - T: chu kì tuổi bền dao T = 30 ÷ 60 (phút) chọn T = 60 - Hệ số hiệu chỉnh chung tốc độ cắt, phụ thược vào điều kiện cắt cụ thể: K v =K mv K uv K nv Trong đó: K mv : hệ số phụ thuộc vào chất liệu vật gia công, theo bảng 5.1 (sổ tay CNCTM tập 2) K mv =K n( 750 n ) Theo bảng 5.2 (sổ tay CNCTM tập 2): σb v n v =1,7 => K mv =1 K nv : hệ số phụ thuộc vào tình trạng phơi Theo bảng 5.5 – sổ tay CNCTM tập K nv =1 K uv : hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt Theo bảng 5.6 - sổ tay CNCTM tập K uv =1 K v =1.1.1=1 V= 350 m 1=278( ) 0,15 0,35 phút 60 0,5 0,25 N= 0,2 1000 V 1000.278 vg = =286 ( ) π.D π 309,6 phút Lực cắt P0 : Lực cắt tính theo cơng thức: (tr16 sổ tay CNCTM2) P x, y , z=10 C p t x S y V n k p Trong đó: theo bảng 5.23 (sổ tay CNCTM2) C p=339 ; x = 1; y = 0,5; n = 0,4 Theo bảng 5.9: hệ số tính đến gia cơng thực tế 0,5 k p= 0,75 =1 0,75 0,4 P0=10.339 0,5 0,25 278 1=80493 ( N ) Công suất cắt: Cơng suất cắt tính theo cơng thức: (tr16 sổ tay CNCTM2)