Thuyết minh Đồ án công nghệ chế tạo máy

Đề tài : Quy trình công nghệ chế tạo sản xuất trục đơn chiếc Chi tiết trục thứ cấp là chi tiết dạng trục. Được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy. Chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt trụ tròn xoay, mặt ngoài dùng để lắp ghép với bánh răng, ổ lăn, bánh đai, khớp nối và một số chi tiết khác. Trên trục có một rãnh then và một đầu có then hoa dùng để truyền mômen xoắn cho bánh răng.

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá

Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân

Với những kiến thức đã học và học hỏi thêm của bản thân, Em đã tính toán thiết kế quy trình công nghệ gia công trục răng Đây là một chi tiết được sử dụng phổ biến trong nghành chế tạo máy.

Qua đề tài này Em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp Em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư thiết kế quy trình công nghệ Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên

đồ án của Em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án Em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Chế Tạo Máy trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Hoàng Văn Quyết.

Thái Nguyên, Ngày tháng 01 năm 2013

Lý Văn Ngân

Phần I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

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

Chi tiết trục thứ cấp là chi tiết dạng trục Được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy Chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt trụ tròn xoay, mặt ngoài dùng để lắp ghép với bánh răng, ổ lăn, bánh đai, khớp nối và một số chi tiết khác

Trên trục có một rãnh then và một đầu có then hoa dùng để truyền mômen xoắn cho bánh răng

1.2 Phân tích tính yêu cầu kỹ thuật và định ra phương pháp gia công lần cuối.

Những bề mặt làm việc của chi tiết:

- Đoạn trục 0,009

0,034 42

 

 dùng lắp ổ lăn

- Đoạn trụcn có then hoa, dùng lắp bánh răng hoặc bánh đai để nhận mô menxoắn từ bánh răng lắp trên trục khác ăn khớp với nó hoặc nhận chuyển độngquay từ động cơ thông qua bộ truyền đai

Các kích thước đường kính của các đoạn trục này cần phải được qui địnhdung sai một cách chặt chẽ vì đây là các bề mặt lắp ghép Ngoài ra, ta còn phảigia công đạt độ nhám bề mặt theo yêu cầu của chi tiết

Những điều kiện kỹ thuật cơ bản của chi tiết:

- Kích thước đường kính các cổ trục lắp ghép yêu cầu cấp chính xác 7 10nên phương pháp gia công lần cuối là mài

( tra phụ lục VIII- [1] trang 302 thì: T = 35  140 ( m )

- Độ chính xác về hình dáng hình học như độ côn, độ ô van của các cổ trụcnằm trong giới hạn 0,25  0,5 dung sai đường kính cổ trục

- Bảo đảm dung sai chiều dài mỗi bậc trục trong khoảng 0,05  0,2 ( mm )

- Độ đảo cổ trục lắp ghép không quá 0,01  0,03 ( mm )

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

- Độ không song song của rãnh then đối với tâm trục không vượt quá 0,1 mmtrên chiều dài

- Độ nhám của các cổ trục lắp ghép đạt Ra = 1,25  1,16, của các mặt đầu Rz

= 40  20, của các bề mặt không lắp ghép Rz = 80  40

Về tính chất cơ lý của bề mặt trục:

- Phần trục có then hoa yêu cầu tôi cao tần độ cứng đạt 4852HRC

- Phần khác tôi cải thiện đạt độ cứng 22  25 HRC

Chi tiết được chế tạo bằng vật liệu thép 40, có thành phần hoá học như trongbảng ( Bảng 1- [ 2 ] )

1.3 Các biện pháp công nghệ để đạt được yêu cầu quan trọng.

- Để đảm bảo độ đồng tâm giữa các bậc trục trong khoảng 0.05 ÷ 0.1mm, độ đồng tâm của then hoa thì biện pháp công nghệ là định vị lỗ tâm để gia công các mặt trụ

- Để đảm bảo độ đối xứng của rãnh then 12 thì biện pháp công nghệ là định

vị trên 2 khối V ngắn để gia công rãnh then

1.4/ Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.

Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nó đảm bảo lượng tiêu hao kim loại ít nhất, khối lượng gia công

và lắp ráp là ít nhất, giá thành chế tạo rẻ nhất trong điều kiện qui mô sản xuất nhất định.

Với chi tiết trục từ bản vẽ chế tạo ta thấy kết cấu của trục vậy là hợp lý nó đảm bảo được khả năng làm việc, thuận tiện cho việc tháo lắp và gia công Các

bề mặt của trục có thể gia công được bằng các dao thông thường

- Chi tiết có tính công nghệ trong kết cấu:

+ Trục có hình dáng thuôn nhỏ về hai đầu, thuận tiện cho việc lắp các chi tiếtkhác lên đó

+ Có các cạnh vát để tránh gây tập trung ứng suất ở các bề mặt chuyển tiếp,các đoạn trục có đường kính khác nhau

+ Các vát mép thuận tiện cho việc lắp ghép vận chuyển

+ Các chi tiết lắp trên trục đều được định vị theo phương chiều trục, then hoa

hở nên việc gia công được dễ dàng

+ Dung sai kích thước đều nằm trong phạm vi mà có thể chế tạo được bằngcác phương pháp thông thường

+ Chuẩn: bề mặt chuẩn là hai lỗ tâm đảm bảo đủ độ cứng vững cho chi tiết giacông

+ Phôi dược chế tạo đơn giản: đúc, rèn, dập

+ Vật liệu: thép 40X và với kết cấu như bản vẽ thì nhiệt luyện dễ dàng

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

Phần II XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

2.1 Khái niệm dạng sản xuất:

Dạng sản xuất (loại hình sản xuất) là một khái niệm kinh tế, kỹ thuật tổng hợp phản ánh mối quan hệ giữa các đặc trưng về kĩ thuật, về công nghệ của nhà máy vơí các hình thức tổ chức sản xuất, hạch toán kinh tế được sử dụng trong quá trình đó nhằm tạo ra các sản phẩm đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật Dạng sản xuất có các ý nghĩa:

Dạng sản xuất nói lên quy mô sản xuất với ý nghĩa vốn đầu tư, đầu tư cơ

sở vật chất trang thiết bị kỹ thuật để tổ chức sản xuất nhằm đạt được các mục đích khác nhau như nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm, hoặc nhằm đạt được một kế hoạch nhất định trong một khoảng thời gian nào đó

2.2 xác đ ịnh 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 tạo trong một năm và khối lượng của chi tiếtgia công :

Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm (sản lượng cơ khí) :

Nck : Số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch :

Ni : Số lượng chi tiết trong một sản phẩm

Ni = 46000 (chi tiết)

 : Lượng sản phẩm dự phòng sai hỏng khi tạo phôi gây ra

 : Lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ

m: sản lượng chi tiết cùng tên có trong sản phẩm

Thông thường lấy =  = 3  6 Ta chọn  =  = 3

Ta coi chi tiết có hình dáng đơn giản như sau:

i i

V V

Gọi trọng lượng của chi tiết là Q1, ta có:

Q 1 V  (kg)

Trong đó  là trọng lượng riêng của vật liệu

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

đối với thép thì =7,852 (kg/dm3)

Vậy Q1 = 0,224455.7,852 = 1,76 (kg)

Tra bảng 2- [2]: Ta xác định được dạng sản xuất hàng khối

Phần III XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1/Chọn phôi.

Nghiên cứu bản vẽ chi tiết ta nhận thấy:

- Chi tiết thuộc họ trục nên kết cấu đơn giản

- Vật liệu là thép 40X có tính công nghệ cao, dễ gia công, dễ kiếm, dễ chế tạophôi

- Kích thước lớn nhất là 44, không quá lớn

- Cơ tính yêu cầu đối với chi tiết là 48  52 HRC ( cho then hoa ) là cao nhất,còn các phần khác là 22  25 HB (các đoạn trục và cổ trục ) là trung bình.Không có yêu cầu gì đặc biệt

Căn cứ vào các điểm đã phân tích ở trên ta lựa chọn phôi dập nóng để chế tạochi tiết

3.2/Chọn phương pháp chế tạo phôi

Với vật liệu chi tiết là thép 40X cùng với dạng sản xuất hàng khối có rấtnhiều phương án chế tạo phôi được áp dụng: Phôi đúc, phôi cán, phôi rèn, và

phôi dập

a Phôi đúc :

Đúc là phương pháp gia công tạo phôi mà trong đó quá trình la lấu chảykim loại, hợp kim rồi rót vào một khoang rỗng đã được tạo hình trước theo yêucấu

* Ưu điểm:

Sản phẩm đúc có thể được chế tạo từ nhiều vật liệu

+ Có thể đúc được những sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến rất lớn

+ Sản phẩm đúc có thể đạt được độ chính xác cao, độ nhẵn bề mặt khá cao nhờ những phương pháp đúc đặc biệt

+ Tạo ra trên vật đúc những lớp vật liệu có cơ tính khác nhau

+ Có thể cơ khí hoá, tự động hoá

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

b Phôi thanh (Phôi cán) :

Cán là phương pháp cho kim loại biến dạng giữa hai trục quay ngượcchiều nhau (trục cán) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả làm chochiều cao của phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng

* Ưu điểm :

+ Nâng cao được chất lượng phôi

+ Năng suất cao

* Nhược điểm :

+ Chỉ cán được những sản phẩm không phức tạp

c Phôi rèn :

Rèn là phương pháp gia công bằng áp lực trong đó quá trình biến dạng

tự do dần dần về các hướng mà không bị hạn chế bới một bề mặt nào khác ngoài

bề mặt tiếp xúc trực tiếp với dụng cụ gia công

* Ưu điểm :

+ Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng,+ Có thể chế tạo được các chi tiết có hình dáng kích thước, khối lượng rất khác nhau,

+ Phôi có tính đồng đều thích hợp với các chi tiết chịu tải lớn,

+ Dụng cụ và thiết bị tương đối đơn giản cho nên vốn đầu tư ít, tính linh hoạt trong sản xuất cao

+ Nâng cao chất lượng sản phẩm

* Nhược điểm :

+ Độ bóng và độ chính xác đạt được không cao,

+ Sự đồng đều trong cả loạt sản xuất là không cao,

+ Lượng dư lờn, hệ số sử dụng vật liệu thấp,

+ Năng suất thấp đặc biệt khi rèn bằng tay,

+ Hình dáng phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân

d Phôi dập :

Phương pháp gia công bằng dập thể tích hay còn gọi la rèn khuôn khigia công áp lực phôi sẽ biến dạng và điền đầy vào một khoảng rỗng được gọi làlòng khuôn Sự biến dạng của kim loại được giới hạn trong lòng khuôn Kết thúcquá trình dập kim loại sẽ điền kín lòng khuôn và vật dập có hình dáng, kíchthước giống lòng khuôn

* Ưu điểm:

+ Vật dập có độ bóng và độ chính xác cao hơn phương pháp rèn tự do khi

áp dụng những phương pháp đặc biệt thì độ chính xác đạt được có thể rấtcao

+ Cơ tính của vật dập cao, đồng đều do giai đoạn nén khối gây nên,

+ Có thể dập được những chi tiết có hình dáng phức tạp, tiết kiệm đượckim loại do hệ số sử dụng vật liệu cao so với rèn tự do, thao tác đơn giảnkhông cần có thợ bậc cao

* Nhược điểm :

+ Giá thành chế tạo khuôn tương đối lớn, thường áp dụng cho sản xuấtloạtlớn hàng khối.

+ Đòi hỏi công suất thiết bị lớn do đó hạn chế trọng lượng của vật dập

* Kết luận:

Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi đã phân tíchtrên, căn cứ vào hình dạng chi tiết khá đơn giản, căn cứ vào dạng sản xuất làhàng khối và căn cứ vào điều kiện sản xuất chọn phương pháp chế tạo phôi làdập thể tích Với phương pháp chế tạo phôi như vậy sẽ đảm bảo cho chi tiết giacông đạt năng suất cao phù hợp với dạng sản xuất yêu cầu, cơ tính cao, đồngđều, và đảm bảo tính kinh tế là cao nhất

Bản vẽ vật dập

T D P

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

- Chọn chuẩn là việc làm rất quan trọng trong quá trình thiế kế công trình côngnghệ, chuẩn nhằm xác định vị trí của chi tiết gia công so với quỹ đạo chuyểnđộng của dao

- Chuẩn là tập hợp những bề mặt, đường, điểm khác

4.1.3/ Những lời khuyên khi chọn chuẩn:

- Khi chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm để khống chế hết số bậc

tự do cần thiết của chi tiết một cách hợp lí nhất Trong một số trường hợp tránhthừa định vị tuyệt đối tránh siêu định vị và thiếu định vị

- Chọn chuẩn sao cho không bị lực cắt lực kẹp làm biến dạng chi tiết gia côngquá nhiều đồng thời lực kẹp phải nhỏ để dảm sức lao động

- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, sử dụng thuận tiện, thích hợp vớiloại hình sản xuất

4.1.3/ Chọn chuẩn tinh:

-Đảm bảo phân bố lượng dư đủ cho các bề mặt gia công

- Đảm bảo độ chính xác và vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau

4.1.4/ những lời khuyên khi chọn chuẩn tinh:

- Chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính.

- Chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn là cao nhất nhằm giảm sai số tíchluỹ do quá trình gia công

- Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt nếu thực hiện đượclời khuyên này thì các nguyên công sử dụng chuẩn thống nhất đồ gá hoàn toàngiống nhau sẽ làm giảm chủng loại đồ gá,giảm tính toán thiết kế đồ gá do đó hạgiá thành.

- Chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai số chọn chuẩn bằngkhông

- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, thuận tiện khi sử dụng

4.1.5/ Các phương án khi chọn chuẩn tinh.

a/ Phương án 1: Căn cứ vào các lời khuyên khi chọn chuẩn tinh, ta chọn chuẩntinh là hai lỗ tâm côn ở hai đầu trục

Ưu điểm:

- Không gian gia công rộng

- Có thể hoàn thành gia công thô và tinh hầu hết các bề mặt của chi tiết, đây làchuẩn tinh thống nhất

- Có thể gia công được tất cả các mặt ngoài

- Khi dùng hai lỗ tâm làm chuẩn và định vị trên hai mũi tâm để gia công mặtngoài thì không có sai số chuẩn cho các kích thước đường kính các cổ trục vì khi

đó chuẩn định vị trùng chuẩn đo lường

- Gá đặt nhanh và sơ đồ gá đặt đơn giản

ThuyÕt minh §å ¸n C«ng NghÖ ChÕ T¹o M¸y

b/ Phương án 2: Chọn chuẩn tinh là mặt trụ  40 khống chế 2 bậc tự do, vai trụckhống chế 1 bậc tự do kết hợp lỗ tâm khống chế 2 bậc tự do Theo phương ánnày, dùng một đầu trục làm chuẩn thô, gia công đầu kia Dùng đầu trục đã giacông kết hợp với lỗ tâm để làm chuẩn tinh gia công các đoạn trục khác

Ưu điểm:

- Độ cứng vững cao, tính vạn năng cao, lực kẹp lớn, gá đặt đơn giản

- Gia công được tất cả các mặt ngoài

Nhược điểm:

- Dùng chuẩn tinh theo phương án này không phải là chuẩn tinh thống nhất

- Không gian gia công hẹp hơn so với phương án dùng chuẩn tinh là hai lỗtâm côn

- Độ chính xác đồng tâm thấp Gá đặt tuy đơn giản nhưng năng suất khôngcao

Sơ đồ định vị chi tiết trục thứ cấptheo phương án hai:

Kết luận về chọn chuẩn tinh: Chọn chuẩn tinh là hai lỗ tâm ở hai đầu trục(phương án 1), đây là chuẩn tinh thống nhất

4.2.1/ Chọn chuẩn thô:

Chuẩn thô thường được dùng ở nguyên công đầu tiên của quá trình gia công

cơ chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đối với quá trìng công nghệ

4.2.2/ Những yêu cầu khi chọn chuẩn thô:

Phân phối đủ lượng dư cho quá trình gia công, đảm bảo độ chính xác về vị trítương quan giữa các bề mặt sắp gia công và bề mặt không bị gia công

4.2.3/ Lời khuyên khi chọn chuẩn thô:

Nếu chi tiết gia cxông có một bề mặt không gia công thì chọn bề mặt đó làm

chuẩn thô vì như vậy sẽ làm cho sự thay đổi vị trí tương quan giữa bề mặt giacông và bề mặt không gia công là nhỏ nhất

- Nếu có một số bề mặt không gia công thì ta chọn bề mặt không gia công nào

có yêu cầu về độ chính xác và vị trí tương quan cao nhất đối với các bề mặt giacông làm chuẩn thô

- Trong các bề mặt phải gia công chọn bề mặt nào có lượng dư nhỏ nhất làmchuẩn thô

- Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng không có mép rèndập hoặc quá gồ gề

- Chuẩn thô nên dùng một lần trong cả quá trình gia công

Ưu điểm:

- Lượng dư nhỏ và phân bố đều

- Bề mặt trơn tru, không có ba via

- Yêu cầu cơ tính cao nhất

- Có đường kính bằng nhau, định vị trên khối V dễ dàng

- Khoảng cách xa nhau nên độ cứng vững khi định vị trên khối V cao

Sơ đồ định vị phôi trên khối V:

Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết: