Lời nói đầu Trong công công nghiệp hoá đất nớc, ngành kinh tế nói chung, ngành khí nói riêng có tầm quan trọng lớn Vì đòi hỏi kỹ s cán kỹ thuật có kiến thức tơng đối rộng sâu Đồng thời phải biết sáng tạo kiến thức đẫ học để làm việc có hiệu góp phần nhỏ bé vào công đại hoá, công nghiệp hoá đất nớc Là sinh viên ngành khí thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đợc giao đề tài thiết kế quy trình tạo phôi công nghệ chế tạo trục răng, đề tài khó ®èi víi em Trong thêi gian thùc tËp vµ lµm đồ án đợc bảo tận tình thầy giáo khoa Cơ Khí em đà đa quy trình thiết kế Công nghệ tạo phôi công nghệ chế tạo trục mà theo em đạt yêu cầu Tuy nhiên trình độ hiểu biết có hạn nên tránh khỏi thiếu sót Vì em mong đợc bảo thầy, bạn để em có hiểu biết sâu biết đợc nhiều phơng án gia công hợp lý Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Vũ Đình Trung, thầy môn thầy Khoa Cơ Khí đà tận tình hớng dẫn để em hoàn thành đề tài Thái Nguyên, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thiết kế Trần Đình Vân Trng HKTCN THI NGUYấNI NGUYấN Khoa: Cơ Khí Cộng hòa xà héi chđ nghÜa ViƯt Nam §éc lËp - Tù - Hạnh phúc -o0o - Bộ môn: C«ng nghệ vật liệu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đồ án tốt nghiệp Bộ môn công nghệ vật liệu Ngêi thiết : TRầN ĐìNH VÂN Lớp : LT07M Giáo viên hớng dẫn: Th.S vũ đình trung Ngày giao đề tài: Ngày hoàn thành đề tài: Nội dung đề tài: THIT KẾ CƠNG NGHỆ DẬP VÀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CễNG TRC RNG Sản lợng chi tiết : 4.000 ct/năm Điều kiện trang thiết bị : Tự chọn Số lợng kích thớc vẽ: 05 - 07 A0 Số thuyết minh: 02 Ngày trởng môn (Ký tên) Cán hớng dẫn (Ký tên) tháng năm 2010 TL/Hiệu trởng Trởng khoa (Ký tên) Phần A Thiết kÕ c«ng nghƯ dËp SV:Trần Đình Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn cơng ngh vt liu Đ I : Phân tích công nghệ chi tiết chọn phơng án tạo phôi I Chức năng, điều kiện làm việc, công dụng chi tiết Chức Trục chi tiết đợc sử dụng rÊt réng r·i lÜnh vùc c¬ khÝ Nã cã nhiệm vụ truyền momen xoắn tới trục chi tiết khác thông qua bánh răng, puly đai, bánh xích ta thấy chi tiết cần chế tạo trục hộp truyền lực Trên trục có bánh đợc lắp với chi tiết khác nh then, ổ lăn Vì chế tạo cần phải ý tới kết cấu yêu cầu kỹ thuật chi tiết Điều kiện làm việc Với nhiệm vụ truyền mômen xoắn ta nhận thấy trục chủ yếu chịu lực mômen xoắn Ngoài trục chịu lực uốn lớn Nh vậy, trục đầu làm việc điều kiện nặng Vì đòi hỏi kết cấu nh vật liệu làm trục phải đợc lựa chọn tính toán tốt Yêu cầu kỹ thuật Đặc điểm chi tiết trục có bề mặt nh cổ, trục, then dùng để lắp ghép với chi tiết khác nh ổ lăn, then Vì độ xác bề mặt yêu cầu cao Ngoài bề mặt bề mặt phụ có yêu cầu độ xác không cao Để đảm bảo tính ổn định nh độ bền trục số chi tiết lắp trục, trục cần đảm bảo số yêu cầu sau: - Vật liệu chế tạo trục thép 45, chi tiết có độ cứng 45-50HRC đạt đợc yêu cầu ta dùng liệu pháp sau ram thấp - Bề mặt 35 đạt độ nhẫn bề mặt cấp 6,7 phải gia công mài lần cuối - Các cổ trục 35 dùng để lắp với ổ cần đạt độ cứng cao phải cao tần ram thấp - Bề mặt then yêu cầu đồ xác tơng đối cao nên ta chọn phơng pháp gia c«ng b»ng dao phay ngãn - ë tiÕt diƯn thay đổi ta dùng góc lợn nhằm giảm tập trung ứng suất - Các bề mặt khác có yêu cầu độ xác không cao độ nhẵn bề mặt R=40 nên ta chọn phơng pháp gia công lần cuối tiện tinh Từ vẽ mà yêu cầu kü tht cđa chi tiÕt ta thÊy kÕt cÊu h×nh dáng hình học hợp lý cho phép gia công máy vạn gia công máy tiên tiến Các chuỗi kích thớc công nghệ kiểm tra phơng pháp đo trực tiếp sử dụng dụng cụ đo trực tiếp sử dụng dụng cụ đo thông thờng để kiểm tra II Xác định dạng sản xuất SV:Trn ỡnh Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ môn công nghệ vật liệu ý nghÜa Dạng sản xuất phụ thuộc vào sản lợng sản phẩm năm Xác định dạng sản xuất hợp lý có ảnh hởng đến vốn đầu t hình thức tổ chức sản xuất Sản lợng sản phẩm lớn ta đầu t thiết bị chuyên dùng tổ chức sản xuất theo dây chuyền đem lại hiệu kinh tế cao, chất lợng sản phẩm tốt đồng Nếu sản phẩm sử dụng thiết bị vạn năng, trình độ công nhân đòi hỏi cao, tổ chức sản xuất không theo dây truyền đem lại hiệu kinh tế tốt Từ ta thấy việc xác định dạng sản xuất hợp lý có ý nghĩa quan trọng trình tổ chức sản xuất đầu t, nh bố trí công nhân hợp lý dẫn đến trình sản xuất đạt hiệu cao Xác định sản lợng khí 100 ct/năm NI = N.m Trong đó: Ni: Sản lợng khí sản xuất năm N: Sản lợng sản phẩm sản xuất năm m: Số chi tiết loại m =1 : Hệ số % dự phòng h hỏng chế tạo: = : Hệ số % dự phòng mát: = 35 Thay vào công thức ta cã: NI = 4000.1 100 = 4320 (ct/năm) Xác định khối lợng chi tiết Để xác định khối lợng chi tiết ta tách chi tiết thành phần nhỏ đơn giản V1 V2 V3 V4 V5 V6 + Theo c«ng thøc: G =V Trong ®ã: V- ThĨ tÝch chi tiÕt SV:Trần Đình Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn cụng ngh vt liu - Khối lợng riêng vËt liÖu = 7,85 kg/ dm3 50 dm3 V1 = R2.h = 3,14 302 = 35325 (mm3)=0,035325 56 dm3 V2 = R2.h = 3,14 352 = 53851(mm3) = 0,053851 23 dm3 V3 = R2.h = 3,14 452 = 146245,5(mm3) = 0,146245 100 dm3 V4 = R2.h = 3,14 772 = 465426,5 (mm3) = 0,4654265 60 dm3 V5 = R h = 3,14 45 = 95377,5 (mm3) = 0.0953775 2 20 dm3 2 V6 = R h = 3,14 35 =19232,5 (mm ) = 0,0192325 Vct = V1+V2+V3+V4+V5+V6 =7000000 (mm3) = 0,7 (dm3) Thay vào công thức ta có: G = Vct = 0,7.7,85 = 5,5(kg) Theo b¶ng 2[1] với G = 5,5 kg sản lợng 4320 (ct/năm) ta có dạng sản xuất hàng khối III Chọn phơng án chế tạo phôi Phơng án tạo phôi Việc chế tạo phôi để đạt đợc yêu cầu kỹ thuật kinh tế, ngời thiết kế phải xác định kích thớc phôi chọn phôi thích hợp với điều kiện sản xuất chọn phôi nên dựa vào sở sau: - Vật liệu làm phôi - Hình dáng kết cấu chi tiết - Điều kiện sản xuất cụ thể nhà máy - Tạo phôi giống chi tiết tốt vật liệu thép 45 với loại vật liệu có độ cứng độ dẻo dai phù hợp với phơng án gia công cắt gọt sau Qua yêu cầu kỹ thuật chi tiết dựa vào sở ta có ph ơng án tạo phôi sau: Đúc, gia công áp lực cán, rèn tự do, rèn khuôn So sánh phơng án tạo phôi a) Phơng án Đúc Ưu điểm: SV:Trn ỡnh Võn GVHD: ThS.V Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn cơng ngh vt liu Năng suất cao, vốn ít, rẻ tiền Cho phôi có hình dạng phức tạp Nhợc điểm: Tổ chức hạt khô, không đều, bề mặt bị biến dạng cứng nên khó gia công cắt gọt Độ bền độ dẻo dai b) Phơng án Cán Phơng án tạo phôi đơn giản, rẻ tiền dễ chế tạo, suất cao cho phôi có tính tốt Nhợc điểm: Phôi có hình dạng đơn giản, thép cán thông thờng đợc tiêu chuẩn hoá, với trục trung gian việc chế tạo hình phức tạp tốn thêi gian, l·ng phÝ nguyªn vËt liƯu c) RÌn tù Ưu điểm: Vốn đầu t thấp, thiết bị đơn giản Nhợc điểm: Khó tạo đợc phôi có độ xác cao Năng suất không phù hợp với dạng sản xuất hàng khối phù hợp với dạng sản xuất nhỏ đơn d) Rèn khuôn Có độ xác độ bóng cao, chế tạo đợc chi tiết có kích thớc vừa nhỏ phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối nhng chi phí lớn thiết bị phức tạp có hai loại: * Dập nóng máy ép thuỷ lực Phơng pháp phôi đạt độ bóng cao tính tốt Máy làm việc êm, độ cứng vững tốt, dẫn hớng êm, xác Nhợc điểm: Giá thành máy ép cao, kích thớc phôi ban đầu yêu cầu xác, khó đánh lớp ôxy hoá nên yêu cầu thiết bị nung phức tạp Do hành trình đầu ép cố định nên tính chất vạn cần phải có thiết bị phụ để tạo phôi * Dập nóng máy búa cho phôi có hình dạng phức tạp, độ xác cao so với rèn tự do, tính phôi tốt phù hợp với sản xuất hàng loạt hàng khối, tiết kiệm kim loại, giảm thời gian gia công cơ, giá thành hạ Do hành trình đầu búa lớn nên tính chất vạn cao máy ép Do lực tác dụng lực va đập nên giảm tối thiểu lớp ôxy hoá tạo điều kiện cho việc làm phôi Tuy nhiên bên cạnh u điểm máy búa có nhợc điểm sau: Do lực tác dụng lực va đập nên việc chế tạo khuôn khó khăn làm tăng giá thành sản phẩm Máy búa không linh hoạt máy ép nên khó tự động hoá khí hoá Tuy phơng pháp dập nóng máy búa có u điểm hơn, đảm bảo yêu cầu kỹ thËt vµ kinh tÕ cđa chi tiÕt SV:Trần Đình Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp B mụn cụng ngh vt liu Chọn phơng án tạo phôi Qua phân tích phơng án ta nhận thấy phơng án tạo phôi dập nóng máy búa u việt nên ta chọn phơng án để chế tạo phôi trục trình sản xuất Đ II: thiết kế công nghệ dập phôi trục I Phân loại vật dập Quá trình công nghệ dập máy lúa phụ thuộc vào dạng kích thớc vật dập Để thiết kế vật dập khuôn dập cần phải phân loại vật dập theo cấu tạo đờng phân khuôn, dạng trục vật dập, hình dáng vật dập Dựa vào đặc điểm ngời ta chia làm nhóm gồm 10 phân nhóm: nhóm I có A phân nhóm, nhóm II III có phân nhóm, phụ thuộc vào hình dạng phân nhóm chia loại A, B, C Dựa vào đặc điểm nhóm bvd 309 phân nhóm ta xét tỷ số chiều dài chiều rộng trục răng: bvd = 77 Căn vào bảng 64 trang 164[2] ta cã vËt rÌn thc nhãm I ph©n nhãm loại A II Thiết kế vật dập Chọn mặt phân khuôn a Phơng án T D Với bề mặt phân khuôn này, có u điểm tiết diện lớn lòng khuôn không sâu dễ điền đầy kim loại vào khuôn, dễ lấy vật dập Nhợc điểm: Vành biên lớn nên cha tiết kiệm SV:Trn Đình Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn cơng nghệ vật liệu b Ph¬ng án 2: T D Với bề mặt đợc chọn làm bề mặt phân khuôn chiều sâu lòng khuôn lớn Do có hòm khuôn hòm khuôn dới nên có sai lệch tâm trục lớn, khó khắc phục Qua hai phơng án ta thấy phơng án thứ có u việt ta chọn phơng án thứ làm phơng án chọn mặt khuôn Xác định lợng d dung sai vật dập a Dung sai Là độ chênh lệch cho phép kích thớc thực kích thíc danh nghÜa cđa vËt dËp *Do mét sè nguyªn nhân: +Dập không chiều cao + Kim loại không điền đầy lòng khuôn +Lòng khuôn bị mòn hay chế tạo khuôn không +Vật dập bị ô xi hoá bị xây sát Muốn cho độ nhẵn bề mặt vật dập tốt, kích thớc xác cần phải: +Trớc dập phải làm phôi lòng khuôn SV:Trn Đình Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ môn công nghệ vật liệu +Khèng chÕ dung sai trình dập Để xác định kích thớc phôi trục đầu vào Z30 bao gồm sai lệch đại lợng chênh lệch cho phép lớn kích thớc danh nghĩa gọi sai lệch (+), đại lợng chênh lệch cho phép nhỏ kích thớc danh nghÜa gäi lµ sai lƯch díi (-) x y Dung sai chung lµ: =2 2 =x+y b Lợng d Là lớp kim loại cần bóc khỏi bề mặt vật dập trình gia công cơ, để đạt kích thớc theo yêu cầu nh yêu cầu kỹ thuật ta có công thức tính lợng d x =G+T+ =G+R Trong đó: G: lợng d cắt gọt cần thiết để gia công chi tiết đạt yêu cầu R:Tất lợng d trình dập x : Dung sai âm phía Để nhận đợc vật dập xác cao với lợng d dung sai tối thiểu dẫn đến giảm thời gian gia công cơ, tiết kiệm kim loại Để đạt đợc mục đích cách: + Sử dụng máy ép có công suất lớn yêu cầu vật dập + Lắp khuôn vào bệ đầu búa hớng, khuôn phải có khoá để chống trợt + Cải tạo chế độ nung phôi tốt dùng lò điện cảm ứng phôi giảm ôxít, không thoát Cacbon + Phôi dập nhiệt độ quy định + Phải chỉnh hình (nắn) sau cắt vành biên để chống cong vênh Căn vào khả cho phép yêu cầu lợng d dung sai Dựa vào kết cấu vật dập yêu cầu kỹ thuật nã nh sau: - ChiỊu cao lín nhÊt: B=77mm - ChiỊu dµi lín nhÊt: L=309 mm Víi vËt liƯu C45 sản xuất hàng khối theo cấp xác I Lợng d vµ dung sai dùa theo kÝch thíc tÝnh B = L1 = 77(mm), L =309 (mm) SV:Trần Đình Vân GVHD: ThS.Vũ Đình Trung Đồ án tốt nghiệp Bộ môn công nghệ vật liệu L 309 L Do ®ã: = 77 = 4>2 Tra b¶ng 70 ta đợc lợng d dung sai nh sau: 2,0 1,8 Theo B = 2,5 1,3 ; Theo L = 2, 75 1,5 Các bề mặt có độ bóng R = 40 cộng thêm lợng d nguyên công bên thêm 0,15 (mm) bề mặt có Ra =1,25 R =2,5 cộng thêm lợng d nguyên công bên 0,25(mm) Vậy kích thớc vật dËp lµ: a 2,0 30 + (2,5 + 0,25).2 = 35,5 1,3 2,0 35 + (2,5 + 0,25).2 = 40,5 1,3 2,0 45 + (2,5 + 0,15).2 = 50,3 1,3 2,0 77 + (2,5 + 0,25).2 = 82,5 1,3 1,8 L = 309 + 2,75.2= 314,5 1,5 Xác định góc nghiêng thành lòng khuôn Trong trình sản xuất, để tăng suất lao động đảm bảo chất lợng vật dập, đòi hỏi dập kim loại phải điền đầy lòng khuôn lấy vật dập khỏi lòng khuôn dễ dàng Để đạt đợc điều đó, việc xác định góc nghiêng thành lòng khuôn phải phù hợp với chi tiết vật dập Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn bé, dẫn ®Õn lùc c¶n sÏ gi¶m lùc Ðp ®Ĩ Ðp kim loại vào đầy rÃnh nhỏ lòng khuôn mòn nhng việc lấy vật dập khỏi lòng khuôn khó khăn vật dập bị giữ chặt lòng khuôn lực ma sát Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn lớn tạo điều kiện thuận lợi cho việc lấy vật dập khỏi lòng khuôn, kim loại dễ điền đầy lòng khuôn nhng khuôn lại chóng mòn, tăng lợng d gia công Vì ta phải chọn góc nghiêng thích hợp Tuy lực ma sát sinh qúa trình dập nhiều nguyên nhân khác, nh độ bóng bề mặt lòng khuôn, lợng vẩy ôxít, hớng co ngót nguội v.v Trong trình dập máy búa lực tác dụng lực va đập nên hạn chế tối thiểu lợng vẩy ôxít Với chi tiết dập có kết cấu bậc giảm dần hai đầu hình trụ co ngót theo chiều, tạo khe hở vật dập hông lòng khuôn làm giảm ma sát thuận lợi cho việc dập khuôn Để xác định góc nghiêng thành lòng khuôn ta vào tỷ số: SV:Trn ỡnh Võn GVHD: ThS.Vũ Đình Trung