khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành chế tạo máy thiết kế chế tạo máy đúc khuôn quay

Ưu nhược điểm của đúc khuôn quay: *Ưu điểm: - Là phương pháp phù hợp để sản xuất các hình dạng phức tạp, có kích thước khác nhau, từ các bộ phận của thiết bị trợ thínhnhỏ đến bể chứa côn

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Máy đúc khuôn quay là gì?

Phương pháp đúc khuôn quay là phương pháp sản xuất sản phẩm nhựa rỗng mà nhựa đƣợc đƣa vào một bộ khuôn có thể quay trên hai trục vuông góc ở tốc độ chậm, khuôn có thể được đưa vào lò nhiệt độ cao trước khi được làm nguội để định hình sản phẩm Sản phẩm đƣợc hình thành nhờ trọng lƣợng nhựa giúp nhựa luôn ép vào thành khuôn, không phải nhờ tác động của lực ly tâm, động tác quay khuôn chủ yếu để giúp nhựa phân bố đều

2 Ƣu nhƣợc điểm của đúc khuôn quay:

- Là phương pháp phù hợp để sản xuất các hình dạng phức tạp, có kích thước khác nhau, từ các bộ phận của thiết bị trợ thính(nhỏ) đến bể chứa công nghiệp có dung tích trên 20 gallon (75L) và thuyền dài tới 23 ft (7m)

- Cả khuôn và máy đều đơn giản và tương đối rẻ Cho phép sử dụng các loại khuôn có thành mỏng, độ bền thấp đối với các sản phẩm làm mẫu hoặc số lƣợng nhỏ

- Hoạt động sản xuất nhỏ có thể tiết kiệm chi phí

- Áp suất thấp và tốc độ quay thấp trong quá trình đúc tạo ra các bộ phận có mức độ căng khi đúc thấp

- Các bộ phận có sự phân bố độ dày thành tương đối tốt so với các quy trình, chẳng hạn như đúc thổi và ép nóng Các góc bên ngoài có xu hướng dày lên, đây có thể là một lợi thế trong các ứng dụng mà độ mài mòn là điều kiện ƣu tiên

- Các bộ phận có thể có thành mỏng so với kích thước và khối lượng của chúng, tức là thể tích chứa lớn

- Độ dày của thành phần có thể đƣợc điều chỉnh bằng cách điều chỉnh lƣợng vật liệu đƣợc sử dụng

- Các bộ phận có kích thước khác nhau có thể được sản xuất đồng thời trên cùng một máy tại cùng một thời điểm

- Các bộ phận làm bằng các vật liệu khác nhau có thể đƣợc đúc đồng thời trên cùng một máy và thậm chí trên cùng một cánh tay máy cùng một lúc

- Việc thay đổi màu sắc có thể đƣợc thực hiện nhanh chóng và dễ dàng Không có quy trình làm sạch, chẳng hạn nhƣ quy trình trong quy trình ép phun hoặc ép đùn; các bộ phận có thể đƣợc đúc bằng một màu mới mà không cần thay đổi vật liệu hoặc các bộ phận.Có thể đúc các sản phẩm có màu sắc khác nhau trên cùng một khuôn mẫu giúp tiết kiệm chi phí sản xuất

- Tất cả vật liệu đặt trong khuôn đƣợc sử dụng để tạo thành bộ phận Phế liệu đƣợc giới hạn ở những khu vực đƣợc loại bỏ khỏi bộ phận trong quá trình hoàn thiện.[1]

* Những hạn chế của đúc quay

- Quy trình này thường không phù hợp với quy mô sản xuất số lượng lớn của các chi tiết nhỏ, đối với các chi tiết dạng nhỏ, đúc thổi hoặc thậm chí ép phun có thể cạnh tranh hơn (mặc dù có thể đạt đƣợc tốc độ sản xuất cao thông qua việc sử dụng nhiều khuôn và máy, ví dụ: đồ chơi trẻ em)

- Số lƣợng vật liệu có sẵn để đúc quay bị hạn chế so với các quy trình khác

- Chi phí vật liệu cao hơn do phải nghiền các viên nguyên liệu thô thành bột mịn để đúc Công nghệ micropelletizing đã đƣợc khám phá để giảm chi phí cho quy trình này

- Thời gian chu kỳ dài hơn so với các quy trình khác vì cả khuôn và vật liệu đều phải được làm nóng và làm mát Các vật liệu được sử dụng thường yêu cầu bảo quản cao hơn và có thể đắt hơn một chút so với các quy trình khác

- Việc nạp khuôn và dỡ các bộ phận tốn nhiều công sức so với các quy trình khác, đặc biệt đối với các bộ phận phức tạp

- Cần có chất chống dính khuôn để đảm bảo rằng vật liệu không dính vào khuôn trong quá trình tháo khuôn Điều này thường đòi hỏi sự chú ý liên tục của người vận hành máy

- Bề mặt phẳng lớn khó sản xuất do cong vênh Các nhà thiết kế thường sẽ sử dụng các chi tiết có gờ và bề mặt để ngăn cách chúng thành từng phần

- Bề mặt bên trong của bộ phận đƣợc hình thành tự do trong quá trình đúc Điều này có nghĩa là các kích thước về độ dày không thể được kiểm soát với cùng mức độ chính xác, ví dụ nhƣ trong ép phun

- Sản phẩm có thể tự do co lại trong khuôn trong quá trình làm mát; độ chính xác về kích thước khó có thể dự đoán.[1]

3 Các bước của quá trình đúc khuôn quay Đúc khuôn quay (có thể)gồm bốn bước cơ bản:

- Cho vật liệu vào khuôn

3 Hình 1.1 Bốn bước cơ bản của khuôn quay

(A) Cho vật liệu vào (B) Sưởi nóng vật liệu (C) Làm mát (D) Tháo khuôn

Giai đoạn 1 và 4 thường được kết hợp thành một trạm vận hành duy nhất (bảo dưỡng khuôn) trong thiết kế máy sao cho cấu hình cơ bản nhất của máy thường bao gồm ba trạm làm việc: gia nhiệt, làm mát và bảo dƣỡng khuôn Tuy nhiên, sự đơn giản bề ngoài của quá trình này không thể phủ nhận sự tương tác phức tạp của quá trình truyền nhiệt và phân phối vật liệu xảy ra bên trong khuôn trong suốt quá trình Đúc quay là công nghệ nhựa duy nhất mà quá trình làm nóng, tạo hình và làm nguội vật liệu đều diễn ra bên trong khuôn mà không sử dụng áp suất Trước đây khi một chiếc khuôn được đưa vào lò đốt, người ta không biết gì khác ngoài việc bột đã tan chảy (hoặc chất lỏng đã phản ứng) và sau đó đƣợc làm lạnh để tạo thành phần cuối cùng Ngày nay, các hệ thống điều khiển tinh vi, có thể đo nhiệt độ bên trong khuôn trong chu kỳ, quét bề mặt khuôn liên tục để biết nhiệt độ

Trong quá trình này, một số yếu tố chính phải đƣợc xem xét để đảm bảo rằng quy trình có hiệu quả và kinh tế, hệ thống thông hơi đƣợc sử dụng để đảm bảo rằng áp suất bên trong khuôn cân bằng với môi trường bên ngoài, chất giải phóng phải đƣợc sử dụng cho hầu hết các vật liệu để đảm bảo rằng chúng không dính vào bề mặt khuôn, cài đặt xoay phải đƣợc lựa chọn cẩn thận vì mối quan hệ giữa trục chính và trục phụ ảnh hưởng đến cách phân phối vật liệu trong phần cuối cùng và chỉ bề mặt bên ngoài của bộ phận tiếp xúc với khuôn, đặc biệt trong trường hợp vật liệu bán kết tinh, chẳng hạn nhƣ poly ethylene, có nghĩa là tốc độ làm mát phải đƣợc kiểm soát để giảm thiểu biến dạng trong khi đẩy nhanh quá trình.[1]

4 Khuôn cho đúc khuôn quay

Các thiết bị hiện có

Hình 1.5 Máy di chuyển hai trục

Máy di chuyển hai trục đƣợc tích hợp các tính năng mới nhất đƣợc cung cấp bởi một số lƣợng lớn các công ty ở Ấn Độ Máy đúc khuôn xoay hai trục đƣợc thiết kế để đáp ứng nhu cầu của bạn một cách hiệu quả và phát triển bất kỳ sản phẩm đúc khuôn quay nào với độ chính xác cũng nhƣ sự hoàn hảo tối ƣu Cấu tạo phát triển them hệ thống sưởi, cảm biến, cánh tay mạnh mẽ, bộ điều khiển tốc độ, v.v giúp việc phát triển các loại khuôn khác nhau dễ dàng hơn cũng nhƣ giảm chi phí bảo trì máy móc.[2]

Hình 1.6 Máy Rock and Roll

Rocking Oven Rock and Roll là một phát minh của công nghệ hiện đại, một loại máy có khả năng sản xuất những sản phẩm có kích thước lớn mà không gặp bất kỳ khó khăn nào Máy đƣợc cấu hình để phù hợp với nhu cầu công nghiệp và nhu cầu sản xuất sản phẩm số lƣợng lớn.[2]

Thông thường, tất cả các hệ thống đúc quay đều có một số bộ phận bao gồm khuôn, lò nướng, buồng làm mát và trục xoay khuôn Các khuôn được sử dụng để tạo ra một phần, và thường được làm bằng nhôm Chất lượng và độ hoàn thiện của sản phẩm liên quan trực tiếp đến chất lƣợng của khuôn đƣợc sử dụng Lò đƣợc sử dụng để làm nóng bộ phận đồng thời xoay bộ phận để tạo thành bộ phận mong muốn Máy đúc quay lò nướng cũng được sử dụng rộng rãi trên thị trường Máy đúc này bao gồm nhiều tính năng năng động [2]

Hình 1.7 Máy đúc loại lò nướng

4 Shuttle Type Rotational Moulding Machinery (máy đúc quay dạng con thoi)

10 Hình 1.8 Máy quay vòng kiểu con thoi

Máy quay vòng kiểu con thoi đƣợc thiết kế đặc biệt để tiết kiệm năng lƣợng, buồng gia nhiệt thân thiện với môi trường với công nghệ truyền nhiệt hiệu quả.[2]

5 Rotational Carousel Machine (máy đúc quay băng chuyền)

Máy sử dụng hệ thống điều khiển Phương pháp truyền thông cáp mạng Siemens S7- 1200 để thu thập dữ liệu, giảm sự cố của các đường thông thường, đường đặt đẹp hơn

Carousel Rotomold Machine phù hợp với yêu cầu của khách hàng cần sản xuất số lƣợng và chất lƣợng cao; có thể chọn nhiều cấu hình, chẳng hạn nhƣ Ba nhánh độc lập với năm trạm và Bốn nhánh độc lập với sáu trạm.[2]

6 Four Arm Bi-Axial Machines (Máy hai trục bốn cánh tay)

Hình 1.10 Four Arm Bi-Axial Machines Nhiều loại khuôn giúp tiết kiệm thời gian thay khuôn

Thích hợp cho hai khuôn có công suất tối đa hoặc bốn khuôn công suất nhỏ trên tất cả các cánh tay thẳng

Tùy chọn bảng điều khiển PLC với màn hình cảm ứng có sẵn.[2]

Máy tự làm khuôn quay đƣợc chế tạo từ vật liệu phế liệu của các sinh viên thiết kế andrew duffy , craig tyler và edward harrison từ trường đại học rochester đã chế tạo một chiếc máy đúc quay nhỏ

Máy đúc xoay DIY đƣợc chế tạo để tái tạo quy trình công nghiệp nhằm giúp hiểu thêm về khả năng của nó Với việc sử dụng nhựa sinh học đông kết nguội đã tạo ra các sản phẩm nhựa rỗng

12 Hình 1.11 Máy đúc xoay DIY

Tiểu kết: Dựa vào yêu cầu đặc tính của máy và một số điều kiện ngoại cảnh của nhóm : nhân lực , kiến thức và điều kiện kinh tế Nhóm chọn máy đúc khuôn quay một động cơ làm đề tài đồ án

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ

PHƯƠNG ÁN 1: BỘ TRUYỀN ĐỘNG XÍCH

Cấu tạo cơ bản bao gồm: (1)Động cơ, (2)Bộ truyền xích, (3)Trục truyền động, (4)Hệ bánh răng côn, (5)Khung quay 1, (6)Khung quay 2

1 Ƣu điểm của bộ truyền xích:

- Không bị trơn trƣợt, tỷ suất lớn hơn, vẫn hoạt động khi bị quá tải - Không cần lực căng xích, giảm lực lên trục và ổ trục

- Kích thước bộ truyền xích nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền động có cùng công suất và cùng số vòng quay

- Vị trí góc không bắt buộc nhƣ truyền động đai nên có thể truyền đồng thời đến nhiều đĩa xích bị dẫn.[Trang 166.[5] ]

2 Nhƣợc điểm của bộ truyền xích:

- Khi ra vào ăn khớp các mắt xích xoay và tác dụng lên đĩa xích, đĩa xích sẽ mài mòn tạo ra các tải trọng động phụ

- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn

- Yêu cầu phải thường xuyên được bôi trơn bằng dầu, nhớt [Trang 167.[5] ]

3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền xích:

- Bộ truyền có thể truyền lực các trục xa (đến 8m), truyền chuyển động cho nhiều đĩa xích cùng lúc

- Bộ truyền xích có tải trọng truyền từ mức nhỏ tới trung bình Tải trọng lớn nhất có thể tới 100 kW

14 - Bộ truyền có thể hoạt động ổn định với vận tốc nhỏ tới trung bình v < 15m/s và số vòng quay n < 500vg/ph

- Tỷ số truyền của xích thường từ 1 đến 7 Tỷ số truyền lớn nhất không nên quá 15

- Tỉ số truyền và có thể lên tới lên tới 10 - Hiệu suất trung bình bộ truyền từ 0,95 đến 0,97 [Trang 167.[5] ]

PHƯƠNG ÁN 2 :BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Cấu tạo cơ bản gồm (1) Động cơ, (2) Bộ truyền động đai, (3)Trục, ( 4) Hệ bánh răng côn, (5) Khung quay 1, (6)khung quay 2

1 Ƣu điểm của bộ truyền đai:

– Bộ truyền đai có thể truyền lực các trục cách nhau khoảng cách lớn (>15m)

– Hoạt động không gây tiếng ồn nhờ tính dẻo của dây curoa nên có thể truyền tốc độ cao

– Làm cho các chi tiết không có dịch chuyển lớn do tải trọng thay đổi nhờ tính chất đàn hồi của dây curoa

– Khi động cơ khi quá tải xuất hiện sự trơn trƣợt của đai

– Bộ phận lắp ghép và vận hành đơn giản, giá thành hạ [Trang 122.[5]]

2 Nhƣợc điểm của bộ truyền đai:

– Kích thước truyền đai lớn (lớn hơn 5 khi so sánh với truyền động xích, khi cùng một công suất)

– Tỷ số truyền khi làm việc có thể đổi do trơn trƣợt tiếp xúc giữa đai và bánh đai khi tải tăng đột ngột (ngoại trừ đai răng)

– Tải trọng tác động lên trục và ổ lăn lớn (hơn từ 2-3 lần đối với bánh xích) vì phải có lực căng đầu

– Ma sát trơn trƣợt nhiều nên nhanh hỏng (từ 1000-5000 giờ) [Trang 122.[5]]

3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai:

– Khi sử dụng bộ truyền đai với khoảng cách xa Công suất truyền không lớn hơn 50kW và đƣợc sử dụng với trục có tốc độ cao Đai dẹt u, có bộ căng đai, đai thang, đai hình lƣợc có tỷ số truyền nhỏ hơn lần lƣợt là 5, 10, 10, 15 cuối cùng là đai răng K x =1 +K là điều kiện làm việc trên xích; theo CT 5.4[2] :

20 -Góc lệch hai tâm với truyền xích bằng 30 o K o =1(hệ số sắp xếp bộ truyền) -Chọn độ dài hai trục a≈(30:50)t chọn bằng 40

=>chọn K a bằng 1 -Vị trí đƣợc điều chỉnh bằng:

=>K đc =1(1 trong các đĩa xích) -Môi trường làm việc(có bụi)

=>K b =1,3 (bôi trơn đạt yêu cầu) -Làm việc êm

=>K đ =1(tải trọng tỉnh) -Bộ truyền làm việc 2 ca

-Theo bảng 5.12 [6], chọn loại xích 1 dãy có bước xích t=8 mm ký hiệu TOCT 10947-64, theo bảng 5.11[6] thỏa mãn t k r =0,42 F vđ – lực tác động trên 1m dãy xích:

23 E-mô đun đàn hồi : E= 2,1.10 5 Mpa

A – diện tích chiếu bởi bản lề, tra bảng 5.12[6] => A = 11mm k d - hệ số tải không đều : k d =1

Vậy dùng thép cacbon S45C đạt ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ] = 550 Mpa, đáp ứng độ bền tiếp xúc răng hai đĩa xích

 Lực tác dụng lên trục (theo CT 5.20[2])

  Z tn k x – hệ số về khối lƣợng xích k x =1,15

2 Tính toán bộ truyền bánh răng

P 2 = 2,8 W n 1 = 20 [v/ph] u h = 1 T2= 1337 Nmm Thời gian sử dụng = 24000 giờ

Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng a) Chọn vật liệu

- Bánh răng nhỏ: Théo C45 tôi cải thiện có độ cứng HB = (241 … 285)

Giới hạn bền: = 850 ( Pa) Giới hạn chảy: = 580 ( Pa)

- Bánh răng lớn: Thép C45 tôi cải thiện có độ cứng HB = (192 … 240) chọn HB = 240 Giới hạn bền: = 750 ( Pa) Giới hạn chảy: = 450 ( Pa) b) Ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ] và ứng suất uốn cho phép [ F ]:

(chọn sơ bộ Z R Z V K xH = 1 và Y R Y S K FL = 1)

K FC hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

25 K HL , K FL hệ số tuổi thọ và cách tải trọng của bộ truyền

N N m H = 6, m F =6 , bậc của đường cong mỏi

N HO chu kỳ ứng suất thay đổi tiếp xúc

=> N HO1 = 30.280 2,4 = 22,4.10 6 N HO2 = 30.240 2,4 = 15,5.10 6 N FO = 4.10 6 chu kì ứng suất đổi

Chu kì với tải trọng tĩnh

C, n, : số lần ăn khớp , số vòn quay trên phút, tổng giờ làm việc

N HE = N FE = 60.1.20.24000 =2,88.10 8 Ta thấy N HE > N HO , N FE > N FO nên:

26 c) Xác định thông số cơ bản của bộ truyền:

Xác định đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ: Đường kính khi tính theo độ bền tiếp xúc: d e1 = K d 3 2

K d = 100 MPa 1/3 :hệ số răng côn thẳng

K be hệ số chiều rộng vành răng, với u < 3 chọn K be = 0,25

K Hβ hệ số tải không dều be be

T 1 = 1337 Nmm - momen xoắn trục chủ động

[σ H ] = 500 MPa - ứng suất tiếp xúc cho phép

Xác định các thông số ăn khớp

Thông số ăn khớp xác định nhƣ nhau:

Chọn mvà Z : Tra bảng 6.22[6] với d e1 = 31,25 mm => Z 1p = 24

Với bánh răng côn răng thẳng: Z vn1 = Z 1 /cos 1

Z vn1 = 24 0 cos 45 = 34 > 17: đáp ứng điều kiện tránh cắt lẹm chân răng

27 Đường kính trung bình và mođun trung bình: d m1 = (1 - 0,5.K be ).d e1 = (1 - 0,5.0,25).31,25= 27.34mm m tm = d m1 /Z 1 = 27,34/24 = 1,14 m te = m tm /(1 - 0,5.K be ) = 1,14/(1 - 0,5.0,25) =1,3 Theo tiêu chuẩn bảng 6.8[6] ta chọn m te = 1,5

Tính lại mtm: m tm = m te (1 - 0,5.K be ) = 1,5.(1 - 0,5.0,25) = 1,31

Z 1 = d m1 / m tm = 27,34/1,31= 20,87 Chọn Z 1 " răng Số răng bánh 2:

Hệ số dịch chỉnh: x r1 = -x r2 = a +b(u-2,5) = 0,03+0,008(1-2,5) = 0,018 x 1 = 0,38; x 2 = -0,38 (Tra bảng 6.20[6])

Kiểm lại răng về độ bền tiếp xúc: Ứng suất tiếp xúc mặt răng của bánh nhỏ đảm bảo điều kiện:

Z M : hệ số cơ tính của vật liệu làm bánh răng

Z  : hệ số ăn khớp của răng

  : hệ số trùng khớp ngang

Z H : hệ số hình dạng mặt tiếp xúc

K H : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

K H  : hệ số về tải không đều trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.21:

K H  : hệ số về việc phân bố không đều tải trọng cho các cặp răng đồ ăn khớp,

K H  = 1 (Răng côn răng thẳng) K Hv : hệ số tải trọng động có trong vùng ăn khớp

1 v H =  H g 0 v. u u d m ( 1) d m1 ',34 mm đường kính trung bình bánh răng nhỏ

 H = 0,006 tra ở bảng 6.15 g o = 53 tra bảng 6.16[6] ( dùng cấp chính xác 7 và 3.55 > u ) v H = 0,006.47.0,029.√ (

= 0,069 v H < v Hmax = 160 b = K be R e : chiều rộng vành răng b = 0,25 23,33= 5,833

Với  H = 495 MPa < [ H ] = 500 MPa  thoả mãn độ bền tiếp xúc

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Điều kiện:

Trong đó: m tm = 1,31 môđun pháp trung bình b = 5,833 chiều rộng

30 đều tải trọng trên các vành răng

Tra bảng 6.21: K F  = 1,48 vành răng d m1 = 27,34 mm đường kính trung bình của bánh chủ động

Y  = 1/  = 1/1,59 = 0,63 hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Y  = 1 hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Y F1 , Y F2 hệ số dạng răng, tra bảng 6.18[6] với: x 1 = 0,38; x 2 = - 0,38

K F : hệ số tải trọng khi tính về uốn

K F  hệ số kể đến sự phân bố không

K F  hệ số về sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

K F  =1 (răng côn răng thẳng) K Fv hệ số về tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Hai bánh răng thoả mãn về độ bền uốn

Xác định các kích thước hình học

Bảng 3.1 kết quả tính toán bánh răng

Thông số  Kí hiệu  Công thức

Chiều dài côn ngoài (mm) Re Re = 0,5.m te Z 1 2 Z 2 2 = 23,33

Chiều rộng vành răng(mm) b b = K be Re = 5,833 Chiều dài côn trung bình(mm) R m R m = Re - 0,5.b = 20,41

Tỷ số truyền u brc u brc = 1

Hệ số dịch chỉnh chiều cao x 1 = 0,38 x 2 = -0,38 Đường kính chia ngoài(mm) d e d e1 = m te Z 1 = 33 d e2 = m te Z 2 = 33

Chiều cao răng ngoài(mm) h e h e = 2.h te m te + c = 3,3 Với h te = cos m = 1 c = 0,2.m te = 0,3

Chiều cao đầu răng ngoài (mm) h ae h ae1 = (h te + x n1 cos  m ).m te = 2,07 Với x n1 = x 1 = 0,38 h ae2 = 2.h te m te - h ae1 = 0,93

Chiều cao chân răng ngoài (mm) h fe h fe1 = h e - h ae1 = 1,23 h fe2 = h e - h ae2 = 2,37 Đường kính đỉnh răng ngoài

(mm) d ae d ae1 = d e1 + 2.h ae1 cos 1 = 35,93 d ae2 = d e2 + 2.h ae2 cos 2 = 34,32 Đường kính trung bình (mm) d m d m1 = (1 - 0,5.b/Re).d e1 = 28,87 d m2 = (1 - 0,5.b/Re).d e2 = 28,87

Modun vòng ngoài m te m te =1,5

Mođun vòng trung bình m tm m tm = m te R m /Re = m te (1 - 0,5.K be ) = 1,31

3 Tính toán thiết kế trục

Từ những chi tiết của máy nhóm chọn chi tiết trục chính chuyển động giữa đĩa xích và bánh răng làm chi tiết tính toán thiết kế a) chọn vật liệu

33 Chọn vật liệu làm trục: các trục là thép C45 tôi cải thiện có = 600 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [ ] = 12 30 Mpa b) Tính đường kính sơ bộ trục

Tính sơ bộ đường kính trục, ta có công thức:

Theo bảng 10.2 [2]: b 02 6mm c) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

- Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền lên trục:

 Lực từ bộ truyền Bánh răng côn - trụ răng thẳng:

 Lực từ bánh đai tác dụng lên trục: F r = 46,44(N)

 Lực tác dụng lên khung quay:

F1 = 8,34N Tính khoảng cách các điểm đặt lực, theo [bảng 10.3[2]] ta có:

K 1 = 10 là khoảng cách từ một điểm mút chi tiết quay đến thành trong hộp K 2 = 10 là khoảng cách từ điểm mút ổ đến thành trong của vỏ hộp

Chiều dài may ơ của bánh răng trụ nhỏ:

= (1,2 … 1,5).d 2 = (1,2 … 1,5).10 = 12 … 15 = 14 mm Chiều dài may ơ của Bánh răng côn-trụ lớn: l m22 = (1,2 … 1,4).d 2 = (1,2 … 1,4).10 = 12 … 14 = 14 mm Chiều dài may ơ đĩa xích: l m23 = (1,2 … 1,5).d 2 = (1,2 … 1,5).10 = 12 … 15 = 15 mm

Chiều dài may ơ của bánh răng côn trụ:

= (1,2 … 1,5).d 2 = (1,2 … 1,5).10 = 14 mm Chiều dài may ơ đĩa xích: l mx = 15 mm Xác định theo bố trí các gối đở trực tiếp trên mô hình: l 22 = 60

*) Tính toán các phản lực:

Ox hướng từ trong ra ngoài theo chiều dương Đổi chiều các lực tính toán có kết quả âm

Sơ đồ bố trí lực chung

36 Sơ đồ bố trí lực trục chính

⇒ { d) Mômen uốn tổng và mômen tương đương:

 Tính momen uốn tổng M ki và momen tương đương M tđki tại các tiết diện i của các trục:

M xki , M yki : Momen uốn tổng theo phương xoz và yoz tại các tiết diện của trục k

[] : ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, []1 = 63 MPa

 Đường kính tại các tiết diện và lấy theo tiêu chuẩn : Đường kính tính được Đường kính chọn theo TC

Biểu đồ moment trục II

Biểu đồ moment trục III e) Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

  -1 = 0,43. b = 261,6 MPa  -1 = 0,58. -1 = 151,7 MPa Theo bảng [10.6[1]   = 0,05 ;  = 0 Các trục của hộp giảm tốc đều quay ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng :

Vì trục quay một chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ chuyển động

mj = aj = maxj/2 = j/2W 0j W j : Mômen cản uốn

 đối với tiết diện tròn j j j d t d t b d

  với trục có một rãnh then

 đối với tiết diện tròn j j j d t d t b d

  với trục có một rãnh then

+ Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa theo kết cấu trục và biểu đồ momen ta thấy các tiết diện nguy hiểm

Trên trục II : tiết diện đĩa xích & DD + Chọn lắp ghép bằng then với thông số kích thước theo [bảng 9.1[2]] ta có:

Bảng 3.2: thông số tiết diện then:

Tiết diện Đk trục bxh t1 a a W(N/mm3) W0(N/mm3)

Bảng 3.3: thông số tiết diện tròn :

Tiết diện Đk trục  a  a W(mm 3 ) W 0 (mm 3 )

+ Xác định các hệ số K dj và K dj đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức : K dj = ( K  /  + K x – 1 )/K y

Theo bảng 10.8  gia công phương pháp tiện  K x = 1,06 và không dùng tăng bền bề mặt  Ky = 1

Theo [bảng 10.12[2]] dùng dao phay ngón  hệ số tập trung US tại rãnh then ứng với vật liệu có  b = 600 MPa là K  = 1,76 và K  = 1,54

40 Tra [bảng 10.10[2]  hệ số kích thước  và  ứng với đường kính tiết diện nguy hiểm từ đó xác định đƣợc tỷ số K  / và K  / tại rãnh then trên các tiết diện này

Theo [bảng 10.11[2] ứng với kiểu lắp đã chọn b = 600 MPa và đường kính của tiết diện nguy hiểm tra đƣợc tỷ số K  /  và K  /  do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn trong 2 giá trị của K  /  để tính K d và giá trị lớn hơn trong 2 giá trị của K  /  để tính K d

Công thức tính hệ số an toàn theo công thức 10.19 [1]:

Trong đó s j là hệ số an toàn s  j là hệ số an toàn với ứng suất pháp s  j là hệ số an toàn với ứng suất tiếp Giá trị s  j , s tj đƣợc tính theo các công thức sau: mj aj dj j K s   

 ,   1 là giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn với chu kì đối xứng

 aj , a j ,  mj ,  mj là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j

Bảng 3.4 Hệ số của trục

Tỷ số K  /  do Tỷ số K  /  do

=> Các giá trị đều thõa mãn điều kiện bền f) Chọn và kiểm nghiệm độ bền then:

Dựa vào kích thước đường kính trục tại vị trí lắp then và bảng 9.1a [1] ta có tra các số liệu của then cho phù hợp:

Bảng 3.5: Thông số hình học của then

Tiết diện d b h t 1 t 2 Lt Số then

Trong khi hoạt động then thường xuyên phải chịu lực dập và lực cắt, dẫn đến mòn, hƣ hại mối ghép then Chính vì vậy, sau khi xác định đƣợc các thông số của then ta cần kiểm nghiệm then về độ bền dập và độ bền cắt theo các công thức 9.1, 9.2 [1]:

T là momen xoắn trên trục, Nmm

[ d ]150MPa là ứng suất dập cho phép đối với mối ghép then trong trường hợp mayơ làm bằng thép chịu tác động vừa

[c](60 90)MPalà ứng suất cắt cho phép đối với trường hợp then làm bằng thép chịu tác động nhẹ

Bảng 3.6 : Ứng suất dập và ứng suất cắt:

Vậy thoả mãn độ bền dập và độ bền cắt g) Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh: Để phòng trừ trường hợp trục bị biến dạng dẻo hoặc hư hại do quá tải đột ngột, cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh theo công thức 10.27 [1]:

Nhƣ vậy trục hoàn toàn đƣợc đảm bảo về độ bền tĩnh

Chọn ổ lăn cho trục II: a) Tính toán các lực:

- Lực hướng tâm tác dụng lên ổ (0) và ổ (1):

Với d = 12 mm, Chọn cỡ nhẹ , loại 1000900 P2.11 [1]

4.2.2 Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

K t :hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ ,K t =1 K d :hệ số kể đến đăc tính của tải trọng, K d =1,12 (tải trọng va đập nhẹ)

Q 0 = 1.1.147,12.1.1,12 = 164,77 N Q 1 = 1.1.159,93.1.1,12 = 179,12 N Do Q 1 >Q 0 chỉ cần tính cho ổ (1) vì ổ (1) chịu lực lớn hơn Q=Q 1 = 179,12 N -Theo 11-1 :C d =Q. trong đó: m: bậc của dường cong mỏi, m/3 (ổ bi)

4.2.3.Tính kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Xét biểu thức:Q t =X 0 F r Q t = 1.1.179,12= 179,12 (N) vậy Q t = 0,179 (kN) < C 0 => thõa mãn m L

THIẾT KẾ QUY TRÌNH NGUYÊN CÔNG CHI TIẾT TRỤC

PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

Tính công nghệ của một bộ phận hay chi tiết máy là đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và khả năng làm việc của chi tiết , bộ phận đó mà sử dụng ít nguyên liệu nhất, đảm bảo cấu tạo chi tiết tháo lắp dễ dàng Sử dụng thời hoàn thiện chi tiết và thời gian lắp ráp ngắn nhất, tiêt kiệm nguyên vật liệu Sử dụng các máy móc, phương án mới nhất làm tăng chất lƣợng và làm giảm giá sản phầm

- Chi tiết trục được gia công nhiều đường kính khác nhau

- Chi tiết trục có hình dáng cần gia công là dạng trụ tròn và cấp độ nhẵn bóng chủ yếu là V3 ( R z @) nên ta có thể tiện bằng dao tiện thường

- Đường kính trục nhỏ dần về 2 phía đầu trục - Cấu tạo của trục đơn giản nên không cần gia công bằng các phương pháp phức tạp

- Tỷ lệ chi tiết l/d = 250/14 = 17,8 trục đảm bảo độ cứng vững -Bậc ỉ14 là lớn nhất

- Trên trục đƣợc gia công then 1 đầu

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Trong sản xuất có ba dạng sản xuất chính - Sản xuất đơn chiếc

- Sản xuất hàng loạt (loạt lớn, loạt vừa, loạt nhỏ) - Sản xuất hàng khối

Các dạng sản xuất có những điểm khác biệt, tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Để xác định sản phẩm đƣợc sản xuất hàng năm theo yêu cầu đề tài thì ta cần xác định dạng sản xuất chi tiết Do dạng sản xuất là bước đầu để tạo ra được quy trình gia công và đồ gá cùng các công cụ phù hợp nhằm hạ giá thành sản xuất mà vẫn đảm bảo về số lƣợng và chất lƣợng sản phẩm Do đó việc xác định dạng sản xuất đem lại cho xí nghiệp nhiều lợi ích về thời gian và tiền bạc Không những vậy việc xác định dạng sản xuất và quy trình gia công cho chi tiết cũng là việc rất quan trọng là tiền đề các bước sau Xác định sai, sẽ dẫn đến việc không biết ra quy trình gia công theo nguyên tắc nào và có đảm bảo đƣợc số lƣợng hàng hóa sản xuất trong năm hay không Muốn xác định đƣợc sản phẩm có dạng sản xuất hợp lý ta dựa vào hai phần chính là số lƣợng sản xuất một năm và khối lƣợng của chi tiết

Số lƣợng của sản phẩm gia công:

) Trong đó : N- Sản phẩm sản xuất 1 năm N 1 – Sản phẩm sản xuất ( Theo yêu cầu đề bài ) N 1 = 10000 (chiếc /năm) m- (m=1) B - Sản phẩm chế tạo thêm: B= 5 -7 % chọn B=6% a – Sản phẩm hỏng a = 3-6 % chọn a=5%

) 100 Theo yêu số lƣợng yêu càu thì số lƣợng sản xuất một năm N100(chi tiết/ năm)

Sau khi tính đƣợc số lƣợng của chi tiết ta tính trọng lƣợng của chi tiết:

Trọng lƣợng đƣợc tính nhƣ sau:

Q1=V (kg) ở đây : Q1 - trọng lƣợng chi tiết (kg)

V- Thể tích (dm 3 ) -Khối lƣợng riêng của vật liệu Chọn là Thép 45 Ta có: =7,852 (kg/dm3)

47 Ra chia ra nhiều phần để tính (v)

V2=3,14.(14/2) 2 130 002 mm 3 V=V1+V2≈33567 mm 3 = 0,033567dm 3 Trọng lƣợng của chi tiết là : Q1=0,033567.7,852= 0,264 kg Bảng 4.1 : Bảng xác định dạng sản xuất

Trọng lƣợng Q=0,264kg 4(kg) Nhìn vào bảng ta thấy là dạng sản xuất hàng loạt lớn

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Hình 4.2: Bản vẽ lòng phôi Phương án chế tạo phôi:

Trong sản xuất công nghiệp thì tuỳ theo quy mô sản xuất mà chi phí cho nguyên vật liệu chiếm khoảng 30 – 60% chi phí sản xuất Xác định hình dáng phôi phù hợp sẽ mang lại hiệu quả cao thông qua việc xác định phương pháp chế tạo phôi qua các yếu tố:

- Cấu tạo và bề mặt của phôi

- Vật liệu và điều kiện sản xuất của chi tiết

- Số lƣợng sản xuất một chi tiết một năm

- Điều kiện của công ty

- Cấp độ chính xác và điều kiện của phương pháp chế tạo phôi

―Phôi đƣợc xác định theo hình dáng của chi tiết, vật liệu, hoàn cảnh tạo ra sản phẩm cụ thể của doanh nghiệp Chọn phôi bao là tính lƣợng dƣ của phôi và dung sai của phôi Phải chọn cấu tạo của phôi gần giống cấu tạo của chi tiết Có các cách tạo phôi tiêu biểu : a Phôi cán

Bề mặt phôi đều nhau, thép cán thường có các thông số theo chuẩn nhất định, cấp chính xác tốt, cơ tính vật liệu ổn định

Thường dùng trong sản xuất hàng lẽ hay hàng khối lớn với cấu tạo và kích thước của phôi gần giống với hình dáng của chi tiết b.Phôi đúc - Đúc trong khuôn cát

+Áp dụng nhiều loại nguyên liệu khác nhau, có trọng lƣợng từ nhỏ tới lớn, từ hàng gam tới hàng tấn Đúc đƣợc các chi tiết có cấu tạo khó mà nhiều công nghệ khác khó hoặc không thể làm đƣợc Phù hợp với nhiều dạng sản xuất Với nguồn vốn thấp, dễ đƣa vào sản xuất hàng loạt

49 + Độ chính xác chi tiết đúc thấp, lượng dư lớn Chất lượng chi tiết thấp, thường có bọt khí, rỗ xi, chất lƣợng bề mặt phôi không cao

- Đúc trong khuôn kim loại

+ Độ chính xác về cấu tạo và kích thước cao Kết cấu vật đúc chặt, bề mặt phôi ra chất lƣợng tốt Dễ đƣa vào sản xuất hàng loạt, năng suất cao

+ Trọng lƣợng chi tiết đúc không lớn, khó đúc đƣợc các loại phôi có cấu tạo phức tạp và có bề mặt mỏng, mặt ngoài chi tiết dễ bị biến cứng vì vậy sau khi đúc phôi thường phải ủ cho bước sau c- Phôi dập

+ Dưới tác động của máy móc cấu trúc vật liệu được định hướng và kéo dài tạo ra các bó sợi hoặc thớ làm tăng cơ tính chịu lực kéo dọc và lực cắt của chi tiết Trong thời gian biến dạng cấu trúc vật liệu bị lệch vì vậy độ dẻo của phôi giảm đi, độ cứng tăng cao

+ Đối với phôi dập cơ tính của vật liệu tăng lên Độ chính xác cấu tạo, kích thước, chất lƣợng bề mặt phôi cao Do đó, giảm đƣợc nguyên công và tổn thất nguyên vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng phôi, giảm bớt chi phí cho doanh nghiêp

+ Rút ngắn lại quy trình gia công + Dễ đƣa vào sản xuất hàng loạt

*Từ 3 cách chế tạo phôi ở trên, ta thấy: phương án sản xuất phôi bằng cách cán nóng là hợp lý nhất :

-Đối với phôi đúc : + Nếu đúc khuôn cát lƣợng dƣ lớn, bề mặt kém

+ Nếu đúc khuôn kim loại bước đầu làm khuôn tốn nhiều chi phí, làm tăng giá thành sản phẩm

- Phôi dập + Tính chịu uốn kém không phù hợp với chi tiết trục

Do đó chi tiết Trục nên dùng phương pháp cán nóng là hợp lí nhất đảm bảo cơ tính vật liệu , phù hợp hình dạng chi tiết, bề mặt chất lƣợng cao.

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

Nguyên công 1: Tiện vát mặt đầu số 1, khoan tâm

Nguyên công 2: Tiện vát mặt đầu số 2 đủ chiều dài 250, khoan tâm Nguyờn cụng 3: Tiện thụ, tinh ứ12 dài 60

Nguyờn cụng 4: Tiện thụ, tinh ứ12 dài 60 Nguyên công 5: Phay then

2 Trình tự gia công Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan tâm

Hình 4.3 : Nguyên công 1 - Định vị: Chi tiết đƣợc định vị bằng mâm cặp 3 chấu

- Định vị 4 bậc tự do - Kẹp chặt: mâm cặp 3 chấu tự định tâm

- Chọn máy: máy tiện vạn năng BMT-1440VE - Công suất động cơ: 3,7 kW

- Dao tiện: Thép gió [Bảng 4-3, [9]], mũi khoan tâm

+ Bước 1: tiện mặt đầu thứ nhất + Bước 2: Khoan tâm

Nguyên công 2: Tiện vát mặt đầu số 2 đủ chiều dài 250, khoan tâm

Hình 4.4 : Nguyên công 2 - Định vị: chi tiết đƣợc định vị bằng mâm cặp 3 chấu

- Định vị 4 bậc tự do - Kẹp chặt: mâm cặp 3 chấu tự định tâm

- Chọn máy: máy tiện vạn năng BMT-1440VE - Công suất động cơ: 3,7 kW

- Dao tiện: Thép gió (Bảng 4-3,[9]), mũi khoan tâm - Bước gia công:

+ Bước 1: Tiện mặt đầu đủ chiều dài 250 + Bước 2: Khoan tâm

Nguyờn cụng 3: Tiện thụ, tinh ứ12 dài 60

Hình 4.5 : Nguyên công 3 - Định vị: chi tiết đƣợc định vị bằng mâm cặp và chống tâm

- Định vị: 5 bậc tự do - Kẹp chặt: lực kẹp và chống tâm

52 - Chọn máy: máy tiện vạn năng BMT-1440VE

- Công suất động cơ: 3,7 kW

- Dao tiện: Thép gió (Bảng 4-3,[9])

+ Bước 1: Tiện thụ ứ12 dài 60 + Bước 2: Tiện tinh ứ12 dài 60

Nguyờn cụng 4: Tiện thụ, tinh ứ12 dài 60 đầu cũn lại

Hình 4.6 : Nguyên công 4 - Định vị: chi tiết đƣợc định vị bằng chống tâm 2 đầu và tốc kẹp

- Định vị 5 bậc tự do - Kẹp chặt: lực chống tâm 2 đầu

- Chọn máy: máy tiện vạn năng BMT-1440VE - Công suất động cơ: 3,7 kW

- Dao tiện: Thép gió (Bảng 4-3,[9])

+ Bước 1: Tiện thụ ứ12 dài 60 + Bước 2: Tiện tinh ứ12 dài 60

- Định vị: hai khối V ngắn, 1 khối V tỳ vào bậc của trụ - Định vị 5 bậc tự do

- Kẹp chặt: kẹp chặp nhờ lực của kẹp nhanh - Chọn máy: Máy phay đứng BMT 6000S - Kích thước làm việc của máy: 400x1600 (mm)

- Công suất động cơ: 16,3 Kw

- Số cấp tốc độ: 18 - Hiệu suất: = 0,8

- Tốc độ máy: 70-3000 (vòng/phút)

Dùng dao phay ngón gắn mảnh hợp kim cứng BK8.(Bảng 4-71, [9]]

+Bước 1: Khoan lỗ sâu 1,8mm

+ Bước 1: Phay thô rãnh then Dùng dao phay ngón, phay đạt kích thước lmm, h=1,6mm

+Bước 2 : Phay tinh rãnh Dùng dao phay ngón phay đạt kích thước lmm, h=1,8mm

4 Chế độ cắt Nguyên công 1 : Tiện vát mặt đầu số 1, khoan tâm

Dùng dao tiện thép gió [bảng 1-1,[9]],mũi khoan tâm

Chiều sâu cắt : Thô 0,2mm Lượng chạy dao, bước tiến: S=0,09[bảng 5-63, [10]]

00 v/p Chọn máy tiện máy vạn năng BMT-1440VE Công suất động cơ chính : 3,7KW

Tốc độ : n= 1500v/p Dụng cụ đo : Thước cặp , panme

Nguyên công 2 : Tiện vát mặt đầu số 2 đủ chiều dài 250

Dùng dao tiện thép gió[bảng 1-1,[9]], mũi khoan tâm

Chiều sâu cắt : Thô 0,2mm Lượng chạy dao, bước tiến: S=0,44[bảng 5-63, [10]]

= 1711 v/p Chọn máy tiện máy vạn năng BMT-1440VE Công suất động cơ chính : 3,7KW

Tốc độ : n= 1500 v/p Dụng cụ đo : thước cặp , panme

Nguyờn cụng 3: Tiện thụ, tinh ứ12 dài 60

Dùng dao tiện thép gió[bảng 1-1,[9]], mũi khoan tâm

Chiều sâu cắt : Thô 0,4mm, tinh 0,1mm Lượng chạy dao, bước tiến: S=0,44[bảng 5-63, [10]]

= 1409 v/p Chọn máy tiện máy vạn năng BMT-1440VE Công suất động cơ chính : 3,7KW

Tốc độ : n= 1400 v/p Dụng cụ đo : Thước cặp , panme

Nguyờn cụng 4: Tiện thụ, tinh ứ12 dài 60 đầu cũn lại

Dùng dao tiện thép gió[bảng 1-1,[9]], mũi khoan tâm

Chiều sâu cắt : Thô 0,4mm, tinh 0,1mm Lượng chạy dao, bước tiến: S=0,44[bảng 5-63, [10]]

55 Chọn máy tiện máy vạn năng BMT-1440VE

Công suất động cơ chính : 3,7KW Tốc độ : n= 1400 v/p

Dụng cụ đo : Thước cặp , panme

Nguyên công 5 : Phay rãnh then

Sử dụng dao phay ngón hợp kim cứng

Chiều sâu cắt : 0,5mm Lượng chạy dao, bước tiến S z =0,015-0,02mm/răng[bảng 12.5 [9]]

Tốc độ cắt: V= 34 m/phút [bảng 27.5,[10]]

Chọn theo máy: n= 1500v/p Máy phay - Chọn máy: Máy phay đứng BMT -6000S Công suất máy 16,3 KW

Tính lƣợng dƣ gia công

Phôi được xác định theo hình dáng của chi tiết, vật liệu, môi trường làm việc, kiểu chi tiết xí nghiệp sản xuất

Trong quá trình gia công chế tạo phôi, để phôi có độ chính xác và hợp lí phần lớn dựa vào việc tính đƣợc lƣợng dƣ gia công Xác định chính xác lƣợng dƣ gia công từ đó có những phương án điều chỉnh sao cho lượng dư gia công giảm xuống từ đó sẽ giảm nguyên vật liệu dẫn đến giảm bớt đƣợc chi phí

Tớnh lƣợng dƣ gia cụng của nguyờn cụng tiện ỉ12 chiều dài 60

 Sai lệch không gian p của phôi p= √ k 2 + c 2 + t 2 k: Độ lệch của phôi cán ,độ lệch này phụ thuộc vào khối lƣợng của phôi và k = 1 mm c Độ đồng tâm (độ đồng tâm của phôi) c = c L = 1.60 ≈ 0,06 mm ( c - độ cong đơn vị, c = 1 m/mm L – chiều dài từ đầu phôi tới mặt gia công t - là sai lệch khi lấy tâm chuẩn t= √(δ p 2)

+ 0,25 2 = 0,255 (δ p = 0,1mm - dung sai của phôi)

 Sai lệc sau các nguyên công Sau Tiện thô: t = 0,06 p = 0,06.1035 = 62,04 m

 Lƣợng dƣ gia công nhỏ nhất 2Z bmin = 2(R Za + T a + a ) Tiện thô:

 Kích thước tính toán Tiện tinh: d 4 = 11,99 Tiện thô: d 3 = 11,99 + 2.0,162 = 12,314 mm Phôi: d p = 12,314+2.1,435,183 mm

 Kích thước giới hạn lớn nhất Tiện tinh: d 2 = 11,99+0,01 = 12 mm Tiện thô: d 1 = 12,314 + 0,24 = 12,554 mm Phôi: d p = 15,183+0,1,283 mm

 Xác định lƣợng dƣ giới hạn 2Z bmax = hiệu kích thước giới hạn lớn 2Z bmin = hiệu kích thước giới hạn nhỏ Tiện tinh

2Z bmax = 12,554 - 12 = 0,554mm = 554 m 2Z bmin = 12,314 – 11,99 = 0,315 mm = 315 m Tiện thô

 Xác định lƣợng dƣ tổng cộng 2Z omax = ∑ n 1 2Z bmaxi = 554+2729 = 3273 m 2Z omin = ∑ n 1 2Z bmini = 315+2868 = 3183 m

 Kiểm tra phép tính 2Z omax - 2Z omin = δ p - δ ct Thay số liệu vào: 3282 - 3183 = 100 – 10 = 90

Bảng 4.2: Lƣợng dƣ gia công

Các yếu tố ( m) Lƣợn g dƣ tính toán 2Z bmin

Kích thước tính toán d (mm)

R Za T a S a d min d max 2Z bmin 2Z bmax

CHẾ TẠO MÁY

CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY

Theo thông số tính toán chọn đƣợc động cơ 31KGN-CW

Hình 5.1: Động cơ giảm tốc 31K15GN-CW Động cơ motor giảm tốc 31K15GN-CW bằng nhông sắt (không điều tốc) có các đặc điểm sau:

- Tốc độ quay 20 vòng/phút - Cấp nguồn 220vol

- Kích thước mặt 7cm x 7cm - Công suất 15w

- Lực kéo chậm khỏe lên đến 15 kg, - Vỏ , Nhông, Trục, Bạc Đạn, tất cả bằng kim loại

- Dây đồng 100% chịu nhiệt cao

- Tự ngắt bảo vệ khi quá nhiệt, quá tải - Hoạt động liên lục 24/24

- Trọng lƣợng trên 1.2kg - Hiệu quả nhƣ mong muốn >90%

Khung máy đƣợc hàn từ thép hộp vuông nhằm tăng cứng vững cho máy mà vẫn đảm bảo trọng lƣợng máy nhẹ dễ dàng cho việc di chuyển

Các thành phần dễ tháo lắp và thay thế, có thể tùy biến nhiều loại khuôn khác nhau

Nhóm lựa chọn sử dụng thép hộp 25x50, sau đó cắt và hàn thành khung có hình dạng như hình bên dưới

Hình 5.2: Khung máy Sử dụng thép hộp 20x20 để hàn khung quay 1, 2

3 Đĩa xích và xích a) Nhông(đĩa) xích:

Nhông xích hay còn gọi là bánh răng xích là phụ tùng cấu tạo nên hệ thống truyền động xích Cùng với dây xích, nhông xích ( đĩa xích) có tác dụng dẫn truyền lực, đƣợc liên kết lại với nhau tạo thành một cơ cấu truyền động

Hệ thống nhông xích công nghiệp này thường được sử dụng với mục đích truyền chuyển động từ các động cơ motor trực tiếp, hộ giảm tốc, băng truyền, băng tải…

Băng tải công nghiệp đƣợc vận hành liên tục, đảm bảo an toàn nhờ vào sự ăn khớp giữa nhông xích và các mắt xích của dây sên xích

61 Bảng 5.1 thông số xích loại 35B

Nhông xích 35B22 (Nhông xích 35B22 nghĩa là nhông 35, 22 răng) có các thông số sau: Đường kính đỉnh răng : 72 mm Đường kính vòng chia : 66,93 mm

Bước xích (P) : 9.525 mm Bề rộng con lăn (W) : 4.78 mm Đường kính con lăn (Dr) : 5.08 mm Bề dày răng (T) : 4.3 mm Vật liệu : Thép Cacbon cơ khí, S45C Khối lƣợng : 0,37 kg

62 Hình 5.4 : Nhông xích loại B b) Xích:

Xích đƣợc chọn là xích Ansi35-1R với các thông số nhƣ sau Bảng 5.2 Các thông số xích Ansi35-1R

Bước xích P (mm) Độ rộng trong con lăn W (mm) Đường kính con lăn D (mm) Đường kính trục trong con lăn d (mm)

Dài trục trong con lăn L1 (mm) dài trục trong khóa xích L2 (mm) độ dày má xích T (mm) k/c tâm hai dãy xích kép C (mm)

Gối Đỡ vòng Bi Mini KFL001

Hình 5.5 : Gối đỡ ổ lăn KDF CẤU TẠO

Gối đỡ KFL đƣợc chế tạo từ vật liệu chất lƣợng cao nhƣ gang, thép carbon hoặc thép không gỉ, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao

Cấu trúc của gối đỡ vitme KFL bao gồm một khung gối đỡ chắc chắn và một vòng bi chính xác đƣợc gắn trong khung đó Thiết kế này tạo nên sự ổn định và hỗ trợ cho trục đứng trong quá trình hoạt động

Gối đỡ KFL đƣợc thiết kế dễ dàng lắp đặt và bảo trì Khung gối đỡ có các lỗ lắp đặt tiện lợi để gắn kết và cố định vào các cấu trúc máy móc và thiết bị

Ngoài ra, gối đỡ KFL cũng có khả năng tự làm sạch và bôi trơn, giảm ma sát và tăng tuổi thọ của các bộ phận liên quan ƢU ĐIỂM Khả năng chịu tải trọng cao: Gối đỡ vitme KFL có khả năng chịu tải trọng lớn, giữ cho trục đứng vững chắc và ổn định trong quá trình vận hành

Linh hoạt trong việc lắp đặt: Thiết kế gối đỡ KFL cho phép dễ dàng lắp đặt và thay thế, tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình bảo trì và sửa chữa Độ bền và tuổi thọ cao: Gối đỡ KFL đƣợc chế tạo từ vật liệu chất lƣợng cao, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao trong môi trường làm việc khắc nghiệt

Giảm ma sát và tiếng ồn: Gối đỡ vitme KFL đƣợc thiết kế để giảm ma sát và tiếng ồn

Bánh răng côn là chi tiết không thể thiếu trong hệ thống vận hành của một thiết bị cơ khí từ những chiếc xe hay máy móc công nghiệp, máy móc trong gia đình Bánh răng côn có dạng hình nón cụt , các rãnh răng thẳng liên tiếp theo, đƣợc hình thành trên mặt côn Bánh răng côn truyền lực chuyển động quay giữa hai trục vuông góc với nhau Kích thước của răng và mô đun thay đổi theo chiều dài của răng, càng về phía đỉnh nón thì kích thước của răng và module càng nhỏ

Hình 5.6: Bánh răng côn Nhóm chọn bánh răng côn răng thẳng có các thông số cơ bản

Modund 1.5 Đường kính ngoài : 30 Số răng : 20 răng Lỗ trục : 12 siết chặt bằng ốc

Trục là một bộ phận cơ bản của hầu hết tất cả các loại máy thường có dạng tròn đối xứng dùng để truyền lự từ bộ phận này qua bộ phận khác , hoặc từ máy truyền năng lƣợng sang máy hấp thụ năng lƣợng Trục là bộ phận quan trọng của máy dùng để truyền lực và thường được hổ trợ bởi ổ lăn và thường được thiết kế dưới dạng bậc có nhiều đường kính khác nhau dọc theo trục , đồng nghĩa với việc ứng suất sẽ thay đổi trên suốt chiều dài trục

65 Hình 5.7: Chi tiết trục chính đƣợc lắp ráp

Hình 5.8 : Trục phụ Trong bài nhóm đã sử dụng 1 trục chính và 4 trục phụ , trục chính dùng để truyền động xích qua bánh răng côn và làm quay khung 2 thông qua trục phụ, trục phụ dùng để truyền lực từ động cơ , truyền lực khung và đỡ khung quay

Ngoài các bộ phận chính làm nhiệm vụ truyền động, cấu tạo máy còn có các bộ phận nhỏ nhƣ đai ốc , lòng đèn để siết chặt các khung , các trục

TRÌNH TỰ LẮP RÁP MÁY

Bước 1: Lắp trục , ổ lăn vào khung quay 400 và gắn đĩa xích, bánh răng côn lên trục

Hình 5.9: Lắp trục Bước 2 :Lắp xích vào đĩa xích , lắp khung 400 vào khung đỡ bằng các trục phụ và cố định bằng đai ốc M12

Hình 5.10: Lắp khung 400 Bước 3: Lắp khung 300 vào khung 400 thông qua trục phụ và cố định bằng đai ốc M12 đồng thời lắp bánh răng côn bị động

Bước : Lắp ráp động cơ và điều chỉnh các chi tiết hoàn thiện máy

THỬ NGHIỆM KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

THỬ NGHIỆM

Máy sau khi hoàn thiện đƣợc nhóm thử nghiệm và thấy máy có công suất , hiệu suất hoạt động ổn định nhƣ:

Máy có số vòng quay 20v/p nhƣ số liệu tính toán Trọng lƣợng khuôn có thể tải tối đa 3kg vựt qua ƣớc lƣợng ban đầu Máy hoạt động êm , các bộ phận nhƣ xích , bánh răng ăn khớp hoạt động ổn định

Sau đó đƣợc cho thử nghiệm độ phân bố của dung môi trên khuôn bằng cách cho sơn vào các chai nhựa trong suốt để xem độ đồng đều của sản phẩm Thí nghiệm đƣợc dựa trên ba loại chai có kích thước và hình dáng khác nhau như trụ tròn dài, trụ tròn ngắn, và hình tròn và cho các kết quả nhƣ sau:

Ban đầu sơn sẽ đƣợc cho vào chai nhựa trong suốt hạn chế bám vào thành chai để đảm bảo tính chính xác của thí nghiệm

Hình 6.1: sơn đƣợc cho vào bình Sau khi cho sơn vào chai nhựa sẽ đƣợc ghá lên khung và cho máy chạy kết quả thu đƣợc nhƣ sau:

69 Hình 6.2 Chai hình trụ dài

Hình 6.3: Chai hình trụ ngắn

Qua ba thí nghiệm chƣa có mẫu nào có sơn phân bố đều phủ hết thành sản phẩm , kết quả thu đƣợc là:

- Đối với chai hình trụ dài sơn có phân bố tới miệng và đế chai nhƣng phần thân sơn chỉ phân bố đƣợc 1/2

- Với chai hình trụ ngắn sơn phân bố hết miệng và đế chai, phần thân sơn phân bố 3/4 thân chai

- Với chai có hình tròn sơn phân bố tới miệng và đế chai, phần thân sơn phân bố lên tới gần nhƣ toàn bộ thân chai

KẾT LUẬN

Từ những kết quả thử nghiệm trên cho thấy máy có thể quay và phân bố đều hơn ở những khuôn có biên dạng tròn hoặc vuông

Hiện nay trên thế giới ngành công nghiêp nhựa phát triển rộng rãi với nhiều loại công nghệ, kỹ thuật khác nhau, và những sản phẩm rỗng thì phương pháp đúc khuôn quay là một trong những phương pháp tối ưu nhất Ở nước ta cũng có thể có vài công ty bán máy , sản xuất nhựa bằng phương pháp đúc quay nhƣng thật sự nó không phổ biến Nhóm đã hỏi và đƣợc hỏi về đề tài khóa luận nhƣng hầu hết 100% sinh viên không biết về loại máy này và giảng viên cũng biết rất ít, không thể hình dung về máy tới lúc nhóm trình bày Sách vở, tài liệu liệu về máy rất hạn chế, sách và tài liệu ở Việt Nam nhóm đã tra và hầu nhƣ không có thông tin, thông tin được tìm thấy ở báo nước ngoài nhưng số liệu không nhiều Vì công việc tìm tài liệu để tra cứu cũng nhƣ nguồn tài liệu về máy đúc khuôn quay còn rất hạn hẹp vì vậy việc nghiên cứu đề tài còn nhiều thiếu sót, sản phẩm cho ra chƣa đạt yêu cầu, chƣa thử nghiệm đƣợc nhiều tốc độ và tỉ số truyền khác nhau Tuy nhiên, qua quá trình thực hiện đề tài cũng giúp chúng em nắm đƣợc cách sản xuất, các dạng sản phẩm và

71 sự đa dạng của ngành sản xuất sản phẩm nhựa Áp dụng các kiến thức đã học để thiết kế, khảo nghiệm và ứng dụng vào đề tài Đề tài về máy đúc khuôn quay là một đề tài mới chƣa từng đƣợc thực hiện nên việc nghiên cứu vẫn còn gặp nhiều khó khan khi thực hiện tính toán thiết kế, thử nghiệm nhưng nhờ có thầy Nguyễn Khoa Triều giúp đỡ, hướng dẫn và các bạn trong nhóm cùng nỗ lực làm việc nên nhóm chúng em phần nào hiểu đƣợc về việc thiết kế máy cũng nhƣ việc lựa chọn các thông số, kết cấu đúng với thực tế hơn Đánh giá về sản phẩm hoàn chỉnh so với các chỉ tiêu kỹ thuật đầu vào mà nhóm đã lên kế hoạch thì có kết quả nhƣ sau:

STT Tên sản phẩm Chỉ tiêu chất lƣợng cần đạt Số lƣợng Đạt/

1 Mô hình máy đúc khuôn quay Trọng lƣợng khuôn 1kg 1 Đạt

Tập thuyết minh đầy đủ từ lý thuyết đến tính toán của mô hình có độ trùng lặp không quá 30%

3 Tập bản vẽ Tập bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp cần chế tạo để lắp ráp đạt TCVN

Bảng 6.1: Đánh giá chất lƣợng

KIẾN NGHỊ

Qua các tiến trình nghiên cứu đề tài nhóm chúng em có một số ý kiến sau:

- Cần thay đổi tỉ lệ quay giữa khung 1 và khung hai đến tỉ lệ 1:2 hoặc 1:3, sử dụng 2 động cơ độc lập cho 2 khung

- Sử dụng biến tần cho động cơ để có thể điều chỉnh số vòng quay tùy vào kích thước, hình dạng khuôn

- Do thiếu kinh nghiệm trong việc tra các thông số tính toán vì vậy trong quá trình làm sẽ không tránh khỏi những sai số, chúng em mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài nhóm chúng em đƣợc hoàn thiện hơn

- Tiến hành thiết kế thêm khuôn mẫu để có thể tao ra những chi tiết hữu dụng, đa dạng, mới mẻ

Tiếp tục nghiên cứu đề tài để cải thiện thành quả, củng cố kiến thức nền tảng, kiến thức nâng cao, chuyên sâu hơn cho bản thân nhằm tạo ra sản phẩm tốt hơn trong tương lai