Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh)

Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh) Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh) Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh) Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh) Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh) Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh) Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh răng (có file CAD và file thuyết minh)

Lời nói đầu

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển với một tốc độ vũ bão mang lại những lợi ích to lớn cho con ng-ời về tất cả các lĩnh vực tinh thần và vật chất Để nâng cao đời sống của nhân dân, để hòa nhập vào sự phát triển chung của các n-ớc trong khu v-c cũng nh- các n-ớc trên thế giới Đảng và Nhà n-ớc

ta đã để ra mục tiêu trong thời kỳ mới là thực hiện “ Công nghiệp hóa và hiện

đại hóa đất nước”

Muốn thực hiện “ Công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước” một trong những ngành cần quan tâm phát triển mạnh là cơ khí chế tạo vì cơ khí đóng vai trò quan trọng trong trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quóc dân, tạo tiền đề cần thiết để các ngành này phát triền mạnh hơn

Để phục vụ cho việc phát triển ngành cơ khí hiện nay chúng ta cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao về các lĩnh vực, đội ngũ kỹ s- và cán bộ kỹ thuật cơ khí đ-ợc đào tạo ra phải có kiến thức t-ơng đối rộng, đồng thời phải vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề th-ờng gặp trong sản xuất

Sau một thời gian tìm hiờ̉u với sự chỉ bảo tận tình của thầy cụ giỏo PHẠM THỊ THU HẰNG em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài lập quy trình công nghệ gia công “bánh răng trụ răng thẳng” Do trình độ và kiến thức thực tế của em còn hạn chế cho nên không tránh khỏi những sai sót trong quá tình thiết kế, em rất mong đ-ợc sự chỉ bảo của thầy cô giáo trong bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy và sự đóng góp của các bạn khác để đồ án của em đ-ơc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội tháng 10/2014

Sinh viên: Lấ THANH NĂM

Ch-ơng I: Phân tích yêu cầu kỹ thuật

Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động hoặc thay đổi dạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng (hoặc thanh răng )

Tuỳ theo vị trí t-ơng đối giữa các trục có các loại truyền động bánh răng nh- tr-ờng hợp hai trục song song, tr-ờng hợp hai trục cắt nhau, tr-ờng hợp hai trục chéo nhau, truyền động bánh răng thanh răng So với các truyền

động cơ khí khác, truyền động bánh răng có nhiều -u điểm nổi bật nh-: khích th-ớc nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu suất cao, tuổi thọ cao, làm việc chắc chắn, tỉ số truyền cố định làm việc tốt trong phạm vi công suất tốc độ và tỷ

số truyền khá rộng Tuy nhiên truyền động bánh răng có nh-ợc điểm là đòi hỏi chế tạo chính xác, có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn chị va đập kém

Bánh răng trụ răng nghiêng dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau Ưu điểm của loại bánh răng này là khả năng chịu va

đập, chịu tải trọng tốt hơn so với các loại bánh răng bình th-ờng

Về yêu cầu kỹ thuật của chi tiết này là độ chính xác về lắp ghép khá cao Do độ chính xác giữa mặt đầu và tâm lỗ là rất cao Độ chính xác này nhằm cho khi hai bánh răng ăn khớp với nhau cho khả năng tiếp xúc đều và truyền động êm ái, dễ dàng Độ cứng của bánh răng cũng không yêu cầu cao lắm cho nên bánh răng có khả năng truyền tải cũng không lớn lắm

Bánh răng trụ răng nghiêng về yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau :

_ Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đ-ờng tròn cơ sở nằm trong khoảng 0,015 ữ 0,1mm

_ Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ nằm trong khoảng 0,01 ữ 0.015 mm trên 100 mm đ-ờng kính

_ Mặt lỗ và bề mặt răng đ-ợc gia công đạt chính xác cấp 7, rãnh then đạt độ chính xác 4 ữ 5

_ Độ nhám các bề mặt trên đạt Ra = 1,25 ữ 0,63 Các bề mặt kết cấu khác đ-ợc gia công đạt cấp chính xác 8 ữ 9, độ nhám Ra = 10ữ 2,5

_ Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 45 ữ 52 HRC Độ sâu khi thấm cacbon là 1ữ1,5 mm

Ch-ơng II: Phân tích chi tiết gia công, xác định dạng

sản xuất và thiết kế bản vẽ lồng phôi

I Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

Trong máy than chuyên dùng bộ truyền bánh răng để truyền chuyển

động giữa hai trục, sau đó truyền chuyển động cho cơ cấu tai biên và cơ cấu này truyền chuyển động cho cơ cấu thanh tr-ợt giúp cơ cấu này chuyển động

tịnh tiến nghĩa là hệ thống bánh răng đã biến chuyển động quay thành

chuyển động tịnh tiến

Nguyên lý truyền chuyển động: bánh chủ động quay nhờ ăn khớp răng nên làm bánh bị động quay theo

Điều kiện làm việc :

Khi bộ truyền làm việc truyền đi mô men xoắn M1 thì tại chồ tiếp xúc giữa hai s-ờn răng của hai bánh răng sinh ra lực ăn khớp Pn theo ph-ơng tiếp tuyến

Pn =

01 1 2

d M

d01 : đ-ờng kính vòng cơ sở bánh răng 1

Lực Pn nằm theo đ-ờng pháp tuyến chính là đ-ờng ăn khớp của hai bánh răng nNN,, đ-ờng này vuông góc với bề mặt thân khai của s-ờn răng Ngoài ra quá trình ăn khớp còn phát sinh lực ma sát Fms = Pn.f trong đó f là

hệ số ma sát Các lực này gây ra cho răng chịu ứng suất phức tạp: tức là cùng một lúc vừa chịu áp lực sinh ra ứng suất tiếp xúc và sinh ra ứng suất uốn và

đồng thời còn do ma sát sinh ra biến dạng và mòn Khi làm việc mỗi răng chỉlàm việc một lần tiếp xúc sau vòng quay của bánh răng, do vậy ứng suất:

txvà u sẽ là ứng suất thay đổi theo chu kỳ tuần hoàn mạch động sẽ gây ra

hiện t-ợng mỏi cho răng Và qua nghiên cứu thấy rằng bánh răng làm việc chịu bốn dạng hỏng chính :

-Tróc rỗ bề mặt s-ờn vì txthay đổi

- Hỏng do ứng suất uốn gây gẫy răng

Để khắc phục những hiện t-ợng hỏng chính trên khi thiết kế với bộ truyền không đ-ợc ngâm dầu trong máy này phải tính theo sức bền uốn

Để giảm ứng suất tập trung thì phải tăng bán kính góc l-ợn

Hỏng do tróc rỗ bề mặt răng

Nguyên nhân là do ứng suất tiếp xúc thay đổi gây ra Sau một số chu

kỳ làm việc xuất hiện các vết nứt do mỏi bề mặt răng, vết nứt th-ờng xiên theo h-ớng vận tốc tr-ợt ở về phía chân răng các vết nứt rễ bị bịt miệng Để khắc phục khi chế tạo phải dùng ph-ơng pháp nhiệt luyện để tăng độ cứng bề mặt răng đồng thời phải có độ chính xác cao

Mòn răng

Do ma sát khi hai s-ờn răng có chuyển động t-ơng đối với nhau; Do hai cặp bánh làm việc trong môi tr-ờng không có dầu bôi trơn, bộ truyền làm

việc hở do vậy bụi của môi tr-ờng sẽ làm tăng tính mòn vì vậy tính nguy hiểm sẽ tăng lên

Để khắc phục hiện t-ợng trên khi làm việc phải tra dầu bôi trơn đầy đủ

đúng loại, tăng độ rắn bề mặt răng hạn chế hoặc ngăn bụi không cho vào vịtrí răng đang làm việc, có thể hạn chế chiều cao răng để hạn chế vận tốc tr-ợt

Hỏng do dính răng

Hay xảy ra với bộ truyền chịu tải lớn vận tốc cao, nguyên nhân chủ yếu là tại chỗ ăn khớp vì ứng suất lớn sinh nhiệt nhiều sẽ làm tan mất màng dầu bôi trơn nên hai s-ờn răng tiếp xúc trực tiếp với nhau mặt khác vì sinh nhiệt nhiều làm biến dạng vật liệu của răng bị mềm ra khi chúng chuyển

động t-ơng đối với nhau sẽ làm bứt các mảnh kim loại nhỏ từ s-ờn răng này

rính sang s-ờn răng kia và ng-ợc lại

Để khắc phục ta cũng dùng dầu bôi trơn ngoài ra con dùng thêm cả dầu chống dính phù hợp, chọn vật liệu phù hợp giữa hai bánh th-ờng thìbánh nhỏ tốt hơn bánh lớn, nhiệt luyện làm tăng độ rắn bề mặt răng

Do làm việc trong những điều kiện trên nên vật liệu sử dụng là thép 45

là hợp lý và khi qua nguyên công nhiệt luyện thép với hàm l-ợng cacbon này

đảm bảo độ cứng cao, tính chống mài mòn tốt nh-ng vẫn có độ dẻo dai cần thiết

THàNH PHầN HOá HọC CủA THéP 454

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Chi tiết “Bánh răng trụ răng nghiờng” có kết cấu hết sức đơn giản Về hình dáng bề ngoài của bánh răng không có gì là khó gia công lắm, phần làm việc là phần răng nằm song song với trục có yêu cầu độ chính xác cao còn phần còn lại là phần không làm việc độ chính xác không cao lắm do đó ta chỉcần dùng dao chép hình côn tiện qua là đ-ợc Hình dáng trong lỗ cũng vậy ta cũng làm t-ơng tự nh- vậy Riêng lỗ lắp trục thì ta cần phải gia công chính xác để cho việc lắp ghép đ-ợc dễ dàng

6 lỗ ỉ25 là nơi dùng để giảm tải trọng nên về yêu cầu độ chính xác cũng không cao lắm cho nên ta chỉ cần khoan là đ-ợc

Về tính công nghệ trong gia công cơ khí thì chi tiết có những đoạn hình côn làm cho trong quá trình gia công phải thay nhiều dao

Về kết cấu của chi tiết thì đảm bảo độ cứng vững

Nói tóm lại “Bánh răng trụ răng nghiêng ” là chi tiết có tính công nghệ tương

đối hợp lý, kết cấu vững chắc dễ dàng gia công Điều kiện chịu tải trọng tốt

Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Tuy nhiên ở đây chúng ta không đi sâu nghiên cứu những đặc điểm của từng dạng sản xuất mà chỉ nghiên cứu ph-ơng pháp xác định dạng sản xuất theo tính toán

Muốn xác định dạng sản xuất tr-ớc hết phải biết sản l-ợng hàng năm của chi tiết gia công Sản l-ợng hàng năm đ-ợc xác định theo công thức sau:

N = N1 (1+

100



) Trong đó: - N: Số chi tiết sản xuất trong 1 năm

- N1: Số sản phẩm( số máy) sản xuất trong 1 năm

- m : Số chi tiét trong 1 sản phẩm

- β : Số chi tiết đ-ợc chế tạo để dự chữ (5 ữ 7%) Nếu tính đến số % phế phẩm chủ yếu trong các phân x-ởng đúc và rèn thì

* Tí nh khối l-ợng của chi tiết

Khối l-ợng của chi tiết đ-ợc xác định theo công thức

Q=V γ

Trong đó: - V : thể tích của chi tiết

- γ : trọng l-ợng riêng của vật liệu, với thép γ=7,852 kg/dm3

- Q : Khối l-ợng của chi tiết (Kg)

- V = .R2.h

* Tí nh thể tí ch của chi tiết

Dựa vào hình dạng bánh răng ta chia làm 5 khối thể tích cơ bản :

>1000

<10 10-200 200-500 500-5000

>5000

<100 100-500 500-5000 5000-50000

>50000

Ta thấy N= 7700 (chi tiết) trong một năm

Vậy chi tiết đã cho thuộc loại sản xuất loạt khối

IV Chọn phôi và ph-ơng pháp chế tạo phôi

1 Chọn phôi

“Bánh răng trụ răng nghiêng” là chi tiết được chế tạo từ thép C45, ưu

điểm của thép là có tính dẻo cao, do đó nó dễ dàng cho việc rèn dập hơn so

với đúc Do tính chất của thép có tính chất kém Do đó em chọn ph-ơng pháp chế tạo phôi là ph-ơng pháp dập

Ph-ơng pháp dập có hai ph-ơng án gia công là ph-ơng án dập nóng và ph-ơng án dập nguội Để dễ dàng cho việc dập và giảm thời gian gia công

em chọn ph-ơng án dập nóng

Đặc điểm của ph-ơng án dập nóng là có nhiều cách khác nhau nh-: dập trong khuân hở, dập trong khuân kín, ép và đột dập, dập trong khuân cối lắp ghép Trên máy rèn ngang, uấn, ép h-ớng kính, chồn ép Trên máy ép

điện (đồng thời dùng điện để nung nóng), chồn trên máy rèn đứng,dát, cán răng, cán ngang, dập trên thiết bị tốc độ cao

Căn cứ vào từng ph-ơng án em chọn ph-ơng án dập trong khuân kín

Ưu điểm của ph-ơng án này là giảm đ-ợc l-ợng kim loại (do không có bavia)

2 Rz+T i− + i− + 

Trong đó:

Rz(i-1) : chiều cao nhấp nhô b-ớc công nghệ sát tr-ớc để lại h1-1

 (i-1) : Tổng sai lệch về vị trí t-ơng quan do b-ớc công nghệ sát tr-ớc

2 Rz+T i− + i− + 

B¶ng 12(CNCTM-trang 40 )

KhoÐt th« => Rz =100 (m) , Ti =100 (m)

B¶ng 21 ( CNCTM –trang 47 )

1

 =80, 2=90

2 2 2

,

87 + =697,46 (m) VËy TiÖn th« lç Ø30 lµ 1,2 mm

Nguyªn c«ng I: T¹o ph«i dËp

Nguyªn c«ng II: Gia c«ng mÆt ®Çu A vµ v¸t mÐp

Nguyªn c«ng III: Gia c«ng mÆt ®Çu cßn l¹i vµ v¸t mÐp

Nguyªn c«ng IV: Khoan 6 lç Ø25

Nguyªn c«ng V : Xäc r·nh then

Nguyªn c«ng VI: Phay l¨n r¨ng

Nguyªn c«ng VII: NhiÖt luyÖn

Nguyên công VIII: Kiểm tra

Ph-ơng án 2

Nguyên công I: Tạo phôi đúc

Nguyên công II: Gia công mặt đầu A và vát mép

Nguyên công III: Gia công mặt đầu còn lại và vát mép

Nguyên công IV: Khoan 6 lỗ ỉ25

Nguyên công V: Phay lăn răng

Nguyên công VI: Xọc răng

Nguyên công VII:Nhiệt luyện

Nguyên công VIII: Kiểm tra

So sánh hai ph-ơng án trên em thấy ph-ơng án 1 có nhiều -u điểm hơn so với ph-ơng án 2:

* Ph-ơng án 1:

Tạo phôi dập có -u điểm hơn so với tạo phôi đúc là tạo ra l-ợng d- nhỏ, phôi tạo ra có độ chính xác cao hơn Phôi dập phù hợp với tính chất của thép hơn phôi đúc Phay lăn răng nhanh hơn so với xọc răng bằng ph-ơng pháp bao hình, đạt năng suất cao hơn

II: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

1 Nguyên công I: Tạo phôi dập

a Sơ đồ nguyên công

Quá trình gia công phôi ta chọn ph-ơng pháp gia công là dập trên máy búa Với ph-ơng pháp chế tạo hòm khuân hai nửa

* Mục đích của ph-ơng pháp dập

- Chế tạo đ-ợc chi tiết phù hợp với dạng sản xuất

- Đảm bảo khi dập phải phân phối l-ợng đ- để gia công

- Nguyên công này đòi hỏi khuân phải có độ chính xác cao và ng-ời thợ phải

có trình độ và kinh nghiệm

* Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm khi thực hiện ph-ơng pháp dập

- Không bị nứt, mẻ, cong, vênh và làm sạch bavia nếu có

- Phôi không bị sai lệch về hình dáng quá phạm vi cho phép

- Đảm bảo kích th-ớc theo bản vẽ lồng phôi

- Đảm bảo độ nhẵn các bề mặt không gia công

2 Nguyên công II: tiện măt và vát mép măt a

2.1 Sơ đồ nguyên công

Máy 1K62 có N = 10kw,  = 0 , 75

Dụng cụ: dùng dao vai, dao tiện lỗ gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

kích th-ớc dao 25x40, dao tiện định hình B=25

e Dụng cụ đo: Th-ớc cặp 1/20

T

C

.

45 , 0 15 , 0 2 ,

176 1000



=

75 , 0 75

=

35 , 1 75



=

1 75

.

thuc

V Pz

=

60 102

200 3 , 206

= 6,74 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện thô

T0 =

n S

L L L

.

2

1 + +

Trong đó

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

C

.

KQv = 1

-> Kv = 1,27

Thay vµo c«ng thøc ta cã

14 , 0 5 , 0 45

292

3 , 0 15 , 0 18 ,

374 1000



=

75 , 0 75

=

35 , 1 75



=

1 75

.

thuc

V Pz

=

60 102

545 15

= 1,5 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện tinh

T0 =

n S

L L L

.

2

1 + +

Trong đó

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

0

42

=0,55 (phút)

2.3.2 Chế độ cắt khi tiện lỗ ỉ35

Dùng dao đầu gắn hợp kim cứng có góc nghiêng chính là 60 ,có bxh = 20x20

* Chiều sâu cắt tiện thô một lần : t = 1,2 (mm)

* B-ớc tiến: S

Si =YPz  

l K V t C

BH

Pz nz X Pz

u

6

6

20 20 20

15 0 1

2

=

- Tính theo sức bền cơ cấu chạy dao

S2 =YPx

Pz nz X Px

m

K V t C

360

4 0

- Tính độ chính xác của chi tiết gia công

S3 =Ypz  

Pz nz Xz

C

f J E k

6

.

(mm /vong)

Với K =4.8 ; E =2,1.104; J = 0,05,  f = 0 01

94 , 0 190 2 300 50 1 , 1

01 , 0 35 05 , 0 10 1 , 2 8 , 4

15 0 1 2

T

C

.

Theo bảng 1-1 Chế độ cắt gia công cơ khí

35 , 0 15 , 0 2 ,

136 1000

=

75 , 0 75



=

35 , 1 75

thuc

V Pz

=

60 102

134 136

= 3 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện thô

T0 =

n S

L L L

.

2

1 + +

Trong đó

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

BH

Pz nz X Pz

u

6

 2

(mm /vong)

S1 = 0.75 6(mm / vong)

30 1 190 1 , 0 300 6

20 20 20

15 0

2

=

−

S2 =YPx

Pz nz X Px

m

K V t C

P

45

S2 = 0.5

2 190 1 , 0 339 45 ,

1

360

4 0

− = 2,7 (mm /vong)

S3 = Ypz  

Pz nz Xz

C

f J E k

6

.

(mm /vong)

94 , 0 190 60 300 50 1 , 1

01 , 0 30 05 0 10 1 , 2 48

15 0 3

4 4

T

C

.

Theo bảng 1-1 Chế độ cắt gia công cơ khí

292 0,15 0,35 0,2 60 Theo bảng 2-1 Chế độ cắt gia công cơ khí

Thay vào công thức ta có

61 , 0 1 , 0 60

292

35 , 0 15 , 0 2 ,

261 1000



=

75 , 0

Theo bảng 12-1 và 13-1 Chế độ cắt gia công cơ khí