đồ án công nghệ chế tạo máy thiết kế chế tạo trục xe đạp

LỜI NÓI ĐẦUCông nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyếtdịnh trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.. Nhiệm vụ củacông nghệ chế tạo máy là chế tạo ra

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyếtdịnh trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Nhiệm vụ củacông nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vựccủa nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máyđang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước ta

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêngđòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiếnthức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức

đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chươngtrình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và cácthiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp,giao thông vận tải, điện lực vv

Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của mônhọc và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đàotạo, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu đượccủa sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáoNguyễn Viết Tiếp đến nay em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chếtạo máy Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót

do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo củacác thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ýkiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này được hoàn thiệnhơn

- ` - 11

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

1 Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết :

+ Đây là chi tiết dạng trục

+ Truc giữa xe đạp được lắp ở giữa khung xe đạp , hai đầu lắp với hai đùi xe có lắp bàn đạp Đùi xe bên phải có liền với với đĩa xích

để lắp xích Khi hai chân người đạp vào bàn đạp thì qua đùi xe sẽ tạo được một ngẫu lực trên trục , ngấu lực này xẽ truyền vào đĩa xích , qua xích , líp được lắp ỏ trục sau sẽ tạo được một mô men xoắn trên trục sau , do đó làm bánh xe quay và xe chuyển động

- Đường kính hai đoạn lắp ổ lăn là ỉ16,7-0.18

- Dầu ngắn (28mm) lắp với đùi xe đạp

- Đầu dài (32mm) lắp với đùi và đĩa xích của xe đạp + Điều kiện làm việc của trục :

- Chịu lực kéo nén dọc là rất nhỏ

- Chịu mômen xoắn lớn + Điều kiện kỹ thuật :

- Đường kính cổ trục lắp ổ lăn CCX 8, độ nhẵn bóng cấp 8 (Ra = 0,32 )

- Độ nhám mặt đầu và các cổ trục đạt Rz40

- Dung sai chiều dài các cổ trục: 0,05 ÷ 0,2 mm

- Độ đảo các cổ trục lắp ổ lăn không lớn hơn 0,02 mm

- Độ không đồng tâm của hai đoạn trục lắp ổ lăn không lớn hơn 0,02 mm

σch = 86 kg/mm2.

2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết :

Trục giũa xe đạp có kêt cấu đối sứng, chỉ có lắp chốt (goi là đinh cavét)

là không đối sứng

Quan trong nhất trong kết cấu của trục giữa xe đạp là :

+ Hai rãnh lắp chốt phải đảm bảo độ song song là 0,05mm Điều đó cho hai

đũi xe không bị lệch nhau

+ Đương kính các cổ trục giảm dần về hai phía

+ Do tỉ số L/D = 138/16 < 10 nên trục đảm bảo độ cứng vững

+ Trục phải qua giai đoạn nhiệt luyện để tăng khả năng chịu kéo, chịu xoắn trong quá trình làm việc Do trục ngắn ( 138 mm ), đương kính nhỏ nên khả năng biến dạng sau nhiệt luyện là ít

3 Dạng sản xuất :

Sản lượng hàng năm là N=1000 chi tiết / năm

Trọng lượng của chi tiết được tính theo công thức :

277,0

2773216

.1384

dm

mm V

⇒ Sản xuất loạt vừa

4 Chọn phương pháp chế tạo phôi :

4.1 Xác định phương pháp chế tạo phôi :

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy

- ` - 33

đứng hay ngang … Sản phẩm có độ chính xác cao (lượng dư gia côngnhỏ ) Năng suất cao hơn nhiều so với các phương pháp khác lên nó dùng cho sản xuất hàng loạt

5 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết :

5.1 Xác định đường lối công nghệ :

Trong sản xuất loạt vừa, để đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất ở nước ta thì đường lối công nghệ là phân tán nguyên công Khi

đó sẽ có ít bước công nghệ hơn trong mỗi nguyên công Dùng máy vạn năng kết hợp với các đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng.5.2 Chọn phương pháp gia công :

- Ta có các đoạn, ỉ22góc lượn R6 và đoạn giưa trục ỉ16,7 có cấp chính xác 12, không yêu cầu về độ bóng , do đó ta không cần phải giacông vì nguyên công (dập nóng ) đã đạt độ chính xác cấp 9 đến 11

- Hai mật đầu có Rz20 chỉ cần phay thô là đạt

- Đoạn đầu trục ỉ16,7-0.18 có cấp chính xác 12

- Đoạn đầu trục ỉ16-0.058 có cấp chính xác 10

Do đó hai đoạn trên chỉ cần tiên thô là được

- Đoạn đầu trục ỉ16,7-0,18 yêu cầu độ bóng Ra=1,25

- Đoạn ỉ16-0,058 yêu cầu độ bóng Ra = 0,5

- Góc lượn R4,5 yêu cầu độ bóng Ra = 0,32

Vì vậy ba đoạn trên ta cần phải gia công tinh là mài thì mới đạt yêucầu

Về độ bóng trước đó là tiên thô Góc lươn R4,5 tiên định hình

- Hai rãnh then gia công bằng phay định hình ,yêu cầu độ bóng là

Ra =1,6 nên ở đậy là phay tinh

Trên cơ sở phân tích như trên ta lập thứ tự các nguyên công như sau

1. Dập nóng

2. U kiểm tra

S S

1

3. Khoả mặt đầu và khoan tâm

4. Tiện thô đầu 1

5. Tiện thô đầu 2

6. Phay rãnh 1

7. Phay rãnh 2

8. Nhiêt luyện

9. Mài đoạn ỉ16-0,058 đầu 1

10. Mài đoạn ỉ16-0,058đầu 2

11. Mài đoạn ỉ16,7-0,18 đầu 1

12. Mài đoạn ỉ16,7-0,18 đầu 2

13. Mạ và kiểm tra

14 Bao gói

B Thiết kế cụ thể cho các nguyên công

Nguyên công1: Dập nóng

- Được thực hiên trên máy búa Kim loại được nung nóng và được

cho vào máy búa để dập Khuôn dập được thiết kế định hình chitiết gia công cộng thêm lượng dư của dập nóng

Nguyên công2 : ủ và kiển tra trước khi gia công

- Sau khi chế tạo phôi song đem ủ rồi kiểm tra sem phôi nào đạt yêu

cầu thi đem ra công

Nguyên công3 : Khoả mặt đầu và khoan tâm

- Định vị : Trục được định vị hạn chế 4 bậc tự do trên khối V dài ,

một mặt khối V tỳ vào bậc của trục định vị 1 một bậc tự do

- ` - 55

- Kẹp chặt : Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren Hai thanh kẹpđược

bắt với một thanh ren và đai ốc rồi kẹp chặt chi tiết từ trên xuống

- Chọn máy : Tra bảng 25/trang 119 [1] ta chọn được máy phay vàmáy khoan tâm bán tự động như sau MP – 71M với các thông sốnhư sau

 Máy Phay : Các thông số như sau

- Đường kính gia công : 25-125mm

- Chiều dài chi tiết gia công : 200 – 500mm

- Giới hạn chay dao của dao phay :20- 400 (mm/phút )

- Số cấp tấc độ của dao phay là : 6

- Giới hạn số vòng quay của dao phay là : 125-712(vg/phút)

- Công suất động cơ là 7,5 kw

 Máy khoan

- số cấp tấc độ của máy khoan là :6

- Giới han số vòng quay của máy khoan là 238 – 1125 (vg/phút )

- Giới hạn chay dao là : 20-300(mm/phút )

- Công suất động cơ là 2,2 (kw)

 Chon dao :

S S S

55 3

+ Dao Khoan : chon mũi khoan ruột gà

Có kich thước như sau

+ Định vị : chi tiết được định vị bằng hai mũi tâm hạn chế 5 bậc tự

do và dùng tốc truyền để truyền chuyển động quay cho phôi

- tịnh tiến theo Ox, Oy, Oz

- Quay theo Oy, Oz

- Quá trình gia công hoàn thành sau hai lần gá phôi để gia công hai đầu

+ Chọn máy :

Với điều kiện sản xuất cuả Việt Nam, và kích thước của phôi tachọn máy tiện vạn năng T616 có :

- Đường kính phôi lớn nhất Dmax = 230 mm

- Khoảng cách hai đầu tâm : L =750 mm

- Chiều dài lớn nhất tiện được : lmax = 700 mm

- Tốc kẹp đường kính lớn nhất dmax = 220 mm

Công suất động cơ : P = 4,5 KW

+ Chọn dao : Tra bảng 4- 3/trang192 [II] ta chọn dao tiện có gắnmảnh hợp kim cứng T15K6 kích thước của dao như sau

- Đường kính d :d = 2-9mm

- Chiều dài : L = 120 – 280mm

- Chiều dài phần làm việc : l = 55- 120 mm

Nguyên công 5 : Tiện thô đầu 2

- Vì trục có kết cấu đối sứng do vậy tiện thô dầu 2 ta chỉ việc đổiđầu chi tiết sau khi thực hiện nguyên công 4 rồi gia cộng nhưnguyên công 4

- Do đó các cơ cấu định vị và kẹp chặt , máy và dao và các chế độcắt cũng như gia công nguyên công 4

Nguyên cộng 6 : Phay rãnh 1

- Định vị : Trục được định vị 4 bậc tự do trên khối V dài, phươngcủa lực kẹp vuông góc với mặt định vị

tỳ phụ

+ Chọn máy : tra bảng 19/trang117 [I] ta chọn máy phay 6H82

Các thông số kỹ thuật của máy như sau

- Khoảng cách từ mặt đầu dao tới bàn máy a : 50-350mm.

- Kích thước bàn máy : 200 x 800 mm

- Số cấp chạy dao 12

- Giới hạn số vòng quay : 50 – 2240 (vg/ph)

- Giới hạn chạy dao : 9 – 400 mm/ph

- Công suất động cơ : 3 Kw

- Đinh vị và kẹp chặt cũng giống như trên nhưng thêm một chốt tỳ

chống soay vào bề mặt rãnh 1 đã gia công

- Chọn máy và dao: dùng máy và dao của nguyên công phay rãnh 1

8 Nhiệt luyện: Chi tiết trước khi đem gia công tinh cần phải đem đi

nhiệt luyện

9 Mài đoạn φ 16 - 0,058 đầu 1.

- Đinh vị: Bằng hai mũi tâm hai đầu

- Kẹp chặt: Dùng tốc tuyền của mài

- Chọn máy : Tra bảng 10/ trang 113 [1] ta chọn máy mài 3A110 cócông suất 1,5kw Đường kính đá mài là : D = 250mm

- Chọn dao: Tra bảng 5 – 204/ trang 182 chọn đá mài có chiều dày <32mm, loại đá HH, vật liệu mài là 4A Kích thước đá mài như sau: H =

30 (mm)

D = 80 (mm)

d = 20 (mm)

10 Mài đoạn φ 16 - 0,058 đầu 2.

- Sau khi mài xong nguyên công 9 ta tháo chi tiết ra rồi đảo đầu lại rồimài giống như nguyên công 9 do 2 đầu trục đối cứng với nhau

- Do đó các cơ cấu định vị và kẹp chặt , máy, dao và chế độ cắt cũngnhư nguyên công 9

11 Mài đoạn φ 16,7 - 0,18 đầu 1.

- Định vị và kẹp chặt giống nguyên công mài ở trên

- Máy mài cũng giống như mài ở nguyên công trước

- ` - 11

12 Mài đoạn φ 16,7 - 0,18 đầu 2.

- Sau khi mài xong nguyên công 11 ta tháo chi tiết ra rồi đảo đầu lạirồi mài giống như nguyên công 11 do 2 đầu đối trục xứng với nhau

- Do đó các cơ cấu định vị và kẹp chặt, máy, dao và chế độ cắt cũngnhư nguyên công 11

13 Kiểm tra

Ta kiểm tra yêu cầu kĩ thuật quan trọng nhất của trục xe đạp là độ

không song song của 2 rãnh không được vượt quá 0,05

- Định vị bằng khối V dài, đồng thời dùng tì phụ tì lên mặt rãnh 1

- Kẹp chặt Vẫn dùng cơ cấu kẹp bằng ren những lưc kẹp nhỏ hơn

- Để kiểm tra độ không song song ta dùng đồng hồ đo chạy ngang rãnh 2 để đo Độ không song song giữa 2 rãnh chính là chỉ số cao nhất của đồng hồ

- Ngoài ra ta kiểm tra độ đảo của hai vị trí lắp ổ bi so với tâm trục < 0,05

- Để kiểm tra độ đảo mặt lăn bi ta dùng đồng hồ đo đặt đầu kim đồng hồlên mặt lăn bi và quay tròn phôi độ không đồng tâm giưa mặt lăn bi với tâmtrục là chỉ số cao nhất của đồng hồ

14 Bao gói

- Nguyên công cuối cùng là đóng gói những chi tiết đạt yêu cầu

VII Tra lương dư gia công

- Lượng dư của phôi dập nóng: Tra bảng 3-9/ trang 102 [I1] ta cólượng dư của phôi dập nóng là : 2,9(mm) + 0,1 (mm) ( thuộc nhóm thứnhất)

- Lượng dư của 2 nguyên công mài : Tra bảng 3-122/ trang 267 ta có lượng dư của 2 nguyên công mài là : 2a = 0,3 (mm) ( lượng dư 2 phía )

- Lượng dư của các nguyên công tiện thô:

+ Đoạn φ 16-0,058: Bằng lượng dư của nguyên công dập nóng trừ đilượng dư của nguyên công mài : 2,9 – a = 2,9 – 0,3/2 = 2,75(mm)

+ Đoạn φ 16,7-0,18: Tương tự trên : 2,9 – a = 2,9 – 0,3/2 = 2,75 (mm)

+ Các đoạn còn lại không gia công tinh nên lượng dư bằng lượng dưcủa nguyên công dập nóng

VIII Tính và tra chế độ cắt.

- ` - 13

- Chiều sâu cắt t lấy bằng lượng dư : t = 2,9 (mm)

Lượng chạy dao : Sz = 0,1 (mm/răng) (Bảng 5 – 125/trang 113 [12])

- Tốc độ cắt tra bảng : Vb = 340 ( vòng/ phút) (Bảng 5-126/trang 114[12])

Với D/Z = 80/5

- Tốc độ cắt tính toán : Vt = bb.k1.k2.k3

Trong đó :

+ K1 = 0,9 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công

+ K2 = 0,75 : Hệ số phụ thuộc vào trạng tháu bề mặt

+K3 = 1 : hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao

- Lấy theo máy : Sm = 100 (mm / phút)

- Thời gian gia công:

T0 = (L+L1 +L2) / (s.n)

, 2 2 )

- Lượng chạy dao : S = 0,05 (mm/ vòng) (Bảng 5-127/ trang 115 [I2])

- Ta chọn số vòng quay theo máy : nm = 500 ( vòng/ phút) Do đó tốc

- Tốc độ cắt tính toán : vt = vb.k1.k2.k3.

Trong đó :

+k1 = 0,9 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công

+k2 = 0,75 : hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt

+ k3 = 1 : hệ số phụ thuộc vào buổi bền n của dao

- Lượng chạy dao : S= 0,4 (mm/ vòng) (Bảng 5-60/ tràn 52 [I2])

- Tốc độ cắt tra bảng : vb = 144 (m/ phút) (Bảng 5-63/ trang [I2])

- Tốc độ cắt tính toán : vt = vb.k1 k2.k3

Trong đó :

+k1 = 0,9: hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công

+k2 = 0,75 : hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt

+k3 =1 : hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao

-Chiều sâu cắt lấy bằng lượng dư: t = 2,75 (mm)

- Lượng chạy dao : S = 0,03 (mm/ vòng) Bảng 5-60/ trang 52 [I2]) vớichiều rộng dao B = 8 mm

- ` - 17

Trong đó :

+k1 = 0,9 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công

+ k2= 0,75: hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt

+ k3=1 : hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao

- Chiều sâu 1: Tính chế độ cắt để thiết kế đồ gá

- Chiều sâu cắt t lấy bằng lượng dư : t = 3+0,3/2 = 3,15 (mm)

- Lượng chạy dao : Sz = 0,06 (mm/ răng) (Bảng 5-163/ trang 146 [I2])

- Tốc độ cắt tính toán : vt =

v p n y Z z m

p

Z B S t T

D C

.

+ Chu kì bền của dao: T = 120 (phút)

+ Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt : kv = kMV.knv.knv với :

kMV là hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công Tính theobảng 5-1/ trang 16 [I2]:

Vậy : vt = (690.60 )/ (120 3,15 0,06 12 16 )0.,48 = 239,5 (m/phút)

- Số vòng quay tính toán của trục chính là :

Vậy : Pz = (10.261.3,15 0,06 12 16)/ ( 60 10000,1).1,09 = 157(N)

- Công suất cắt : Nc = (Pz.vtt) /(1020.60) = (157.180,5)/ (1020.60) =0,46 (KW)

- Mà công suất của máy là Nm = 3kW và hiệu suất là 0,8 nên

Nc = 0,46 < Nm.0,8 = 2,4 (kW)

Do đó máy đã chọn có thể phay đạt công suất cắt yêu cầu

- Thời gian gia công:

15 , 3 2 )

- Chiều sâu cắt t lấy bằng lượng dự : t = 3 + 0,3/2 = 3,15 (mm)

- Lượng chạy dao : Sz = 0,06 (mm/ răng) (Bảng 5-163/trang 146 [I2])

- Tốc độ cắt tính toán : vt =

v p n Z y x m

p

Z B S t T

D C

.

Trong đó :

+ Các hệ số tra bảng 5-39 / trang 32 [ I2]

- ` - 21

+ Chu kì bền của dao : T = 120 (phút)

+ Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt : kv = kMV.knv kuv với :

kMV là hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công Tínhtheo bảng 5-1/ trang 16 [ I2]:

+ kMV = kn (750/σb) nhiệm vụ vưới kn là hệ số điều chỉnh

kn = 0,8

nv = 1 (bảng 5-2 / trang 6 [2])

KMV là hệ số phụ thuộc vào trang thái bề mặt của phôi

Knv = 08 (bảng 5-5/trang 8 [I2] )

+kuv là hệ số phục thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

kuv = 1 (Bảng 5-6 / trang 8 [ I2])

+ kuv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

kuv = 1 ( bảng 5-6 / trang 8 [ I2]

Do đó : kv = 0,8.0,6.1 = 0,48

Vậy : v1 = ( 690.600,2)/ (1200,35.3,150,3.0,060,4.120,1.160).0,48 = 239,5(m/phút)

- Số vòng quay tính toán của trục chính là :

- Công suất cắt : Nc = (Pz.vtt) /(1020.60) = (157.180,5)/ (1020.60) =0,46 (kW)

- ` - 23

Do đó máy đã chọn có thể phay đạt công suất cắt yêu cầu.

- Thời gian gia công:

15 , 3 2 )

- Chiều sâu cắt t lấy bằng lượng dư : t = a = 0,3/2 = 0,15 (mm)

- Lượng chạy dao ngang : S = 3,08 (mm/ phút) bảng 5 – 204/ tranmg

+ k1 = 0,9 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công

+ k2 = 0,75 : hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt

+ k3 = 1: hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao