đồ án công nghệ chế tạo máy thiết kế chi tiết hộp bánh răng côn

LỜI NÓI ĐẦUĐồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy là một môn học mang tính tổng hợp các kiến thức đã học có liên quan tới Công Nghệ Chế Tạo Máy như :Công Nghệ Chế Tạo Máy 1;2, Vật Liệu Học,

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy là một môn học mang tính tổng hợp các kiến thức đã học có liên quan tới Công Nghệ Chế Tạo Máy như :Công Nghệ Chế Tạo Máy 1;2, Vật Liệu Học, Chế Độ Cắt Gia Công

Cơ Khí, Dung Sai,… Để chế tạo được một chi tiết máy nhằm đảm bảo đượcyêu cầu thiết kế, phù hợp với điều kiện công nghệ hiện tại của nước ta, với thời gian và phương pháp gia công tối ưu… Muốn đạt được tất cả các điều trên thì ta phải thiết kế được một quy trình công nghệ gia công hợp lí

Để thực hiện được đồ án ngoài việc phải nắm vững các kiến thức về cácphương pháp tạo phôi, các phương pháp gia công,định vị, gá đạt, đo lường ,

… mà còn phải biết cách lựa chọn phương pháp nào là tối ưu, hợp lý nhất Một quy trình công nghệ hợp lí là áp dụng được những công nghệ, máy móc phù hợp với điều kiện trong nước, thời gian gia công ngắn, chi phí cho gia công thấp nhưng chi tiết vẫn đạt được kích thước với dung sai đúng theoyêu cầu kĩ thuật đặt ra, có giá thành rẻ đáp ứng được nhu cầu của xã hội.Các số liệu, thông số do tra bảng hoặc tính toán đều dựa vào các tài liệu

và kinh nghiệm của thầy hướng dẫn

Một sản phẩm có thể có nhiều phương án công nghệ khác nhau, việc thiết kế quy trình công nghệ còn so sánh và chọn lọc ra được một phương

án công nghệ hợp lí nhất đảm bảo yêu cầu về chất lượng, giá thành rẻ, thời gian, đáp ứng nhu cầu xã hội

Tuy nhiên, lần đầu thực hiện đồ án Thiết Kế Quy Trình Công Nghệ nên

em không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán cũng như chọn các số liệu Em rất mong thầy góp ý, để em bổ sung kiến thức của mình được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Định

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

…

PHẦN 1 PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA

THÂN HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG CÔN

 CÔNG DỤNG CỦA CHI TIẾT

- Chi tiết hộp giảm tốc có dạng hộp dùng để làm giá đỡ, kết hợp với các chi tiết khác thành một bộ phận của chi tiết máy

- Chi tiết hộp giảm tốc có chức năng đỡ các trục bánh răng, giúp truyền chuyển động giữa các trục

- Các lỗ ø65±0.04 gia công với độ chính xác cao, dùng để lắp ráp các trục lại với nhau

 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

- Thân hộp giảm tốc được cố định khi máy làm việc, dùng để đỡ các trục

do đó chịu tác động của lực nén Các trục chuyển động quay tròn nên hộp chịu tác dụng của momen uốn

- Mặt đáy hộp giảm tốc có tác dụng định vị chi tiết lên nền hoặc một chi tiết khác và được bắt chặt nhờ 4 lỗ ø12 ở 4 góc

- Mặt trên hộp giảm tốc dùng để bắt nối với nắp của hộp giảm tốc nhờ các

PHẦN 2 TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

Dựa vào bản vẽ ta thấy:

 Hình dáng tương đối đơn giản, chiều dày mỏng

 Các lỗ cũng như các mặt phẳng có vị trí hợp lí nên dễ gia công

do vậy tiết kiệm được thời gian gia công chế tạo chi tiết

 Chi tiết có độ cứng vững cao, khi gia công chi tiết ít bị biến dạng

có thể dùng tốc độ cao để nâng cao được năng suất giảm giá thành sản phẩm

 Lấy mặt phẳng đáy và 2 lỗ chéo nhau trên mặt đáy làm chuẩn tinh thống nhất Từ đó đảm bảo sai số chuẩn ở các nguyên công sau bằng 0

 Các yêu cầu kĩ thuật của hộp giảm tốc:

- Bề mặt làm việc chính là 2 lỗ ø65±0.04 vì thế bề mặt các lỗ cần gia công chính xác cao, ngoài 2 lỗ ø65±0.04 thì các bề mặt đáy và các lỗ ø13 và ø8 cũng tham gia định vị trong quá trình gia công nên cũng cần gia công đạt độ chính xác

- Đảm bảo độ không song song giữa mặt A và B nhỏ hơn 0,1

- Đảm bảo độ không vuông góc giữa mặt bên C và đường tâm lỗ ø65 nhỏ hơn 0,1

- Đảm bảo độ không vuông góc giữa 2 mặt đáy và đường tâm lỗ ø65 nhỏ hơn 0,1

- Đảm bảo độ không vuông góc giữa hai đường tâm lỗ ø65 nhỏ hơn 0,04

- Bề mặt máy, bề mặt nắp và bệ mặt bên của hộp giảm tốc yêu cầu gia công với độ chính xác cấp 4

- Bề mặt lỗ ø65±0.04 dùng để bắt chặt vì thế yêu cầu độ chính xác cấp dùng để bắt chặt vì thế yêu cầu độ chính xác cấp 6

 Vật liệu:

- Vật liệu chế tạo chi hộp giảm tốc là gang xám GX 15-32

Thành phần hóa học và cơ tính:

Vật liệu Giới hạn

bền kéo(N/mm2)

Giới hạnbền uốn(N/mm2)

Giới hạnbền nén(N/mm2)

Độ giãndài

δ (%)

Độcứng(HB)

Dạnggeafit

- Chịu rung động tốt, tính đúc tốt, nhiệt độ chảy thấp, gang không thể biến

dạng dẻo được dù ở trạng thái nóng

- Gang xám GX 15-32, là loại gang thường được dùng để chế tạo chi tiết

máy Gang xám GX 15-32 cũng là loại gang dễ tìm thấy trên thị trường

 Nhược điểm:

- Do nồng độ các bon cao nên gang có tính dòn cao,khó biến dạng Độ

cứng gang trong khoảng 150 – 250 HB, độ bền dẻo của gang hầu như

không có, gang xám không chịu được biến dạng dẻo, dễ phá hủy

⇒ Từ các phân tích trên cho thấy gang xám GX 15-32 để làm vỏ hộp giảm tốc

là hợp lí hơn cả

PHẦN 3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Khối lượng của chi tiết được xác định bằng công thức:

Q = V (Kg)

Trong đó: - V là thể tích của chi tiết )

- khối lượng riêng của vật liệu (Kg/) Vì vật liệu là gang xám nên ta chọn

= 7,2 (Kg/)

 Thể tích của thân hộp (tính gần đúng)

V1 V3V2

V4 V6 V7

V5 V8

⇒ V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 + V8

V= 75884,4 + 32104,9 + 58884,4 + 331914,5 + 137343,6 + 72663,5 +123637,5 + 95342,4

V= 927775 ( = 0,9277752 (

⇒

Sản lượng hàng năm của chi tiết gia công được xác định theo công thức:

Trong đó:- : số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch

Có =6000 ( chi tiết)_đầu bài

- m số lượng chi tiết trong 1 sản phẩm

- : lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi gây ra

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

PHẦN 4 CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI

Phân tích:

- Phôi rèn dập: Phôi rèn có cơ tính cao, tạo nên ứng xuất dư trong chi tiết, nhưng tạo cho chi tiết có tính dẻo và tính đàn hồi tốt Chi tiết đã cho có hình dáng phức tạp so vơi phương pháp rèn, chất liệu làm lại bằng gang xám nên chế tạo phôi theo phương pháp này là không hợp lí vì gang có tính dòn do đó khi rèn dễ làm chi tiết bị vỡ, nứt

- Phôi cán: Chi tiết làm bằng phôi cán có cơ tính giống phôi rèn nhưng khigia công vật liệu bằng gang xám dễ nứt,năng suất không cao

- Phôi đúc: Có cơ tính không cao bằng phôi rèn Nhưng việc chế tạo khuôn đúc những chi tiết phức tạp khá dễ dàng, trang thiết bị đơn giản Đồng thời việc đúc rất thích hợp cho những chi tiết làm bằng gang và cũng ít tốn kém nguyên vật liệu

Kết luận:

⇒ Từ các dạng phôi trên ta thấy phôi đúc là thích hợp nhất vì có nhiều

ưu điểm hơn các phương pháp khác

Chọn cấp chính xác của phôi

 Dựa vào bảng 2.12 Quan hệ giữa cấp chính xác của phôi đúc với dạng sản xuất xuất_tr36_HD Thiết Kế ĐA CNCTM_GS.TS Nguyễn Đắc Lộc

• Chọn cấp chính xác là 2

Phân tích: Ta thường dùng các loại phôi được đúc bằng các phương pháp sau đây

1. Đúc trong khuôn cát, mẫu gỗ, làm khuôn bằng tay

- Phương pháp này cho độ chính xác thấp, lượng dư dùng để gia công cắt gọt lớn, năng suất thấp,thích hợp cho sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ

- Cấp chính xác phôi đạt được 16÷17

- Độ nhám bề mặt

2. Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy:

- Phương pháp này cho năng suất cao,độ chính xác cao thích hợp cho dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

- Cấp chính xác phôi đạt được 15÷16

Giá thành phôi được tính theo công thức:

Kết hợp tra sách trang 16_ TKĐACNCTM _GS.TS Trần Văn Địch ta có:

Q= lượng dư + khối lượng chi tiết = 0,9+6,7 = 7,6 (Kg)

q = 6,7 (Kg) ; = giá thành 1 tấn phôi = 5000000

S = giá thành 1 tấn phôi phế phẩm = 300000 (Đồng)

Thay vào ta được : 14000 (Đồng)

189 ±0.8

Ø59 23

PHẦN 5 LẬP TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

A. Chọn chuẩn công nghệ:

- Khi phân tích chi tiết chế tạo ta thấy lỗ ø65±0.04 dưới đáy là quan trọngnhất nhưng nếu chọn tâm lỗ làm chuẩn thì kho kiểm tra kích thước khi gia công nên chọn gián tiếp mặt phẳng vuông góc với tâm lỗ làm chuẩn công nghệ và gốc kích thước

 Kiểm tra đánh giá các nguyên công sau

 Độ vuông góc với mặt đầu của lỗ

 Độ không song song giữa các đường tâm

 Độ không vuông góc giữ các đường tâm

B. Chọn tiến trình gia công các bề mặt phôi

- Từ phân tích trên, các nguyên công để gia công chi tiết bao gồm:

 Gia công các mặt phẳng đáy làm chuẩn công nghệ

 Gia công thô và tinh 4 lỗ ø12 đế

 Gia công bề mặt lắp

 Gia công thô và tinh 4 lỗ M8

 Gia công thô tinh lỗ ø65±0.04 (dưới đáy)

 Gia công 4 lỗ M12

 Gia công bề mặt lỗ ø65±0.04 (cạnh bên)

 Gia công khoét doa lỗ ø65±0.04 (cạnh bên)

 Gia công 4 lỗ M10

 Gia công bề mặt lỗ thoát dầu

 Gia công lỗ thoát dầu M18

 Ta rô 4 lỗ M8

 Tiện thành ø150

C. Lập quy trình công nghệ

Giấy A1

PHẦN 6 TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CƠNG

- Chọn nguyên cơng khoét, doa mặt trụ trong ø65

- Vật liệu gang xám 15-32

- Chiều dài danh nghĩa của lỗ là: 20mm

- Lượng dư nhỏ nhất hai phía 2Zimin=2(RZi-1 + Ti-1 +

2 i

2 1 i

P− +ε

)Trong đđó :

Zimin: lượng dư bề mặt của bước cơng nghệ thứ i

RZi-1: chiều cao nhấp nhơ do bước gia cơng trước để lại µm

Ti-1 : chiều sâu lớp biến cứng ở bước gia cơng trước để lại µm

Pi-1: sai số khơng gian của bề mặt gia cơng bước gia cơng sát trước đểlại µm

- Sai lệch khơng gian :

2 2

Trong đĩ :

ρcv :sai số do cong vênh của bề mặt gia cơng µm

ρcm : sai số vị trí tương quan giữa mặt gia cơng với mặt định vị µm

- Sai số gá đặt

εi =

2 gđ

2 k

2

c +ε +εε

Trong đĩ :

εi sai số gá đặt phôi

εk sai số do kẹp chặt

εc sai số chuẩn

εgđ sai số đồ gá

- Là lắp với trục ta chọn Ra=1,6 theo nguyên tắc để đạt được Ra=1,6 thì phải

tiến hành khoét thô, khoét tinh, doa tinh

-Theo bảng 3-69 trang 237 ta được trình tự các bước công nghệ đạtđược độ nhám, cấp chính xác như sau:

- Sai số không gian của bề mặt gia công của phôi.

07 0 20 ( ) 65 2 ( ) (

) ( ∆ × 2 + ∆ × 2 = × 2 + × 2 =

c

ρ

µm + ρcm: sai số vị trí tương quan giữa mặt gia công và mặt định vị

500 2

2

2 2

2 2

130 2 2 2

2

0 = ρcv + ρcv = + =

ρ

µm+ Sai số không gian còn lại bước khoét thô

ρ1 = 0,05 x ρ0

=0.05 x 337 = 16,85 µm+ Sai số không gian còn lại sau bước khoét thô

ρ2 = 0,02 x ρ1 =0.02 x 16.85= 0.337µm

- Sai số gá đặt

εgđ =

2 2 2

dg k

4

166

004 0 008 0 012

H : Khoảng cách giữa 2 lỗ chuẩn

120

29 2 2 2 2

+ Sai số gá đặt còn lại sau bước khoét thô:

ε1 = 0,05 123,6 = 6,18 µm

+ sai số gá đặt còn lại sau bước khoét tinh:

ε2 = 0,02 6,18 = 0.1236 µm

- Vậy lượng dư nhỏ nhất cả hai phía tính cho từng bước nguyên công

+ Lượng dư cho bước gia công khoét thô :

788 2 ) 5 , 123 337

20 15 ( 2 (

2

0

2 0 0 min

µm + Lượng dư cho bước gia công khoét tinh:

96 2 ) 18 , 6 85 , 16 30 ( 2 (

2

0

2 0 0 min

µm + Lượng dư cho bước gia coâng doa tinh :

7 2 ) 1236 0 337 0 3 ( 2 (

2

0

2 0 0 min

Dkhoét tinh = Ddoa tinh - 2Z3min=65,035 – 0,007 = 65,028 mm+Kích thước trung gian của lỗ sau khi gia công khoét tinh

Dkhoét thô = Dkhoét tinh - 2Z2min=65,028 – 0,096 = 64,932 mm +Kích thước trung gian của lỗ sau khi gia công khoét thô

Dphôi= Dkhoét thô- 2Z1min=64,932– 0,788 = 64,144 mm+ Tra bảng 3-91_tr248 sổ tay 1 ta được:

+ sau doa tinh:

dmax = 65,035 mm => dmin = 65,035 - 0.03 = 65.005 mm

+ Sau khoeùt tinh :

- Tính lượng dư lớn nhất và nhỏ nhất của lỗ

- Cột lượng dư giới hạn được xác định như sau: Zmin bằng hiệu giữa 2 kíchthước lớn nhất của 2 nguyên công kề nhau Zmax bằng hiệu giữa 2 kíchthước nhỏ nhất của 2 nguyên công kề nhau Do đó ta có:

+ Khoét thô:

2Z1min = D1max - D0max = 64,932 – 64,144 =0,788 mm 2Z1max = D1min - D0min = 64,632 – 63,744 = 0,858 mm

+ Khoét tinh2Z2min = D2max - D1max = 65,028 –64,932 = 0,096 mm2Z2max = D2min – D1min = 64,982 – 64,632 = 0,350 mm +Doa tinh

2Z3min = D3max – D2max = 65,035 – 65,028 = 0,007 mm2Z3max = D3min – D2min = 65,005 – 64,982 = 0.023 mm

⇒ Vậy lượng dư tổng cộng lớn nhất và bé nhất:

⇒ Z0min = 2

∑

=

3 1

i Zimin

= 0.788 + 0.096 + 0.007 = 0.891 mm

⇒ Z0max = 2

∑

=

3 1

i Zimax

= 0,858 + 0.350 + 0.023 =1.231 mm

 Bảng xác định lượng dư bằng phương pháp phân tíchTrình

µm

Kíchthướctínhtoán

µm

Dungsaimm

Kích thướcgiới hạnmm

Lượng dưgiới hạnmm

Rzi Ti ρi εi

Dmin

Dmax

Zmax

Zmin

64,93

0,788

0,858Khóet

6,1

64,982

65,02

0,096

0,350

3.Doa

-0,12(36)

7 65,035 0.03 65,00

5

65,03

0,007

0,023

11,231

 Tra bảng lượng dư các nguyên công còn lại

-Tra từ sổ tay 1_ bảng 3-59 ; bảng 3-98_tr252 được kết quả sau :

Nguyên công Kích thước (mm) Tra bảng (mm) Dung sai (mm)

-B. Tính tốn và tra chế độ cắt cho các nguyên cơng

 NGUYÊN CƠNG 1 : Đúc

Chi tiết đúc xong khơng bị rỗ khí, khơng quá thơ, khơng ngậm xỉ

Làm sạch bavia, đậu rĩt, đậu ngĩt

 NGUYÊN CƠNG 2 : Phay đế thân hộp giảm tốc

a. Yêu cầu kĩ thuật :

- số cấp tốc độ trục chính : 18

- cơng suất động cơ trục chính : 10kw

- kích thước bề mặt làm việc của máy: 400 x 1600

( Trang 221_ Chế độ cắt gia cơng cơ khí )

b. Bước tiến dao: ( Bảng 5-125 sổ tay 2)

So = Sz.n = 0,2 x 12 = 2,4 (mm/vg)

- phay tinh : Sz = 0,15 ( mm/răng)

π

=

252 200 14 , 3

158

π

=

323 200 14 , 3

203

200 14 , 3 300 1000

. D = =

.

2

1 + +

=

i (Bảng 5.7-tr144-HDTKĐA CNCTM- Nguyễn Đắc Lộc)

Trong đó:

- L : chiều dài bề mặt gia công

-L1: chiều dài ăn dao (

mm t

D t

L1 = ( − ) + ( 0 , 5 ÷ 3 )

)

-L2 chiều dài thoát dao (L2 =(1÷3)mm)

- S lượng chạy dao mm/vòng

- n Số vòng quay hoặc hành trình kép trong một phút

2 28 180

5 , 1 11 180

 NGUYÊN CÔNG 3 : Phay mặt dưới lỗ

- Tương tự thực hiện như nguyên công 1 ta thu được kết quả

 NGUYÊN CÔNG 4 : Khoan doa 4 lỗ đế.

1. Yêu cầu kĩ thuật :

- công suất động cơ :6 kw

- đường kính mũi khoan lớn nhất :

( Trang 220 _ Chế độ cắt gia công cơ khí )

( Bảng 4-49_sổ tay 1)

6 Chế độ cắt

a xác định chiều sâu cắt t:

- Bước 1: Khoan : =0,5 D = 0,5.11,5 = 5,75 mm

- Bước 2: Doa thô: = 0,3 mm

- Bước 3 : Doa tinh: = 0,2 mm

b Lượng chạy dao s:

- Bước 1: Theo bảng 5-25_sổ tay 2 ta chọn S=0,55 mm/vòng

- Bước 2: Doa thô 0.9 mm/vòng

- Bước 3: Doa tinh 0.6 mm/vòng

c tốc độ cắt

+ khoan :

y x m v

q v k

S T T

K D C v

.

.

=

(Sổ tay2_ tr20)Tra bảng 5.30 sổ tay 2 ta được :T= 20Tra bảng 5.28 sổ tay 2 ta được :

Cv = 34,2 ; q = 0,45 ; y = 0,3 ; m = 0,2

Kv = Kmv.Kuv.Klv (Sổ tay2_ tr20)

Kmv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công: Kmv= 1

Kuv : hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt: Kuv= 0,83

Klv : hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan: Klv = 1

=>

1550 5

, 11

56 1000

(vòng/ph)Chọn n = 1390 (vòng/ph)

=>

50 1000

1390 5 , 11 1000

, 0 45

83 , 0 8 , 11 2 , 34

3 , 0 2 , 0

45 , 0

, 11

42 1000

42

π

(vòng/ph)Chọn n= 1390 (vòng/ph)

=>

5 , 51 1000

1390 8 , 11 1000

47 6

, 0 45

83 , 0 12 2 , 34

3 , 0 2 , 0

45 , 0

.

47 1000

52 1000

1390 12 1000

+khoan : To=

i n S

L L L

.

2

1 + +

L=15mm

L1=

) 2 5 , 0 ( cot

+ doa thô: : To= S n

L L L

.

2

1 + +

L1=

) 2 5 , 0 ( cot

2−d gα + ÷

D

L2= 2

=> To= 0,16 phThời gian để gia công 4 lỗ là: To 4 = 0,62 ph

+ doa tinh : To=0,23 phThời gian để gia công 4 lỗ là: To 4 = 0,92 ph

Doa thoâ 0,9 0,3 1390 0,62

 NGUYÊN CÔNG 5: Phay mặt nắp

Tương tự như nguyên công 1 ta có bảng:

- Cơ cấu kẹp chặt : Cơ cấu vít vặn

 NGUYÊN CÔNG 6 : Khoan doa 4 lỗ M8

Tương tự nguyên công 3 ta có bảng :

- Cơ cấu kẹp chặt : Cơ cấu vít vặn

 NGUYÊN CÔNG 7 : Khoét doa lỗ ø65 ở đáy

1 yêu cầu kĩ thuật :

3 Chọn máy khoan đứng 2A135

(Trang 220 _ Chế độ cắt gia công cơ khí )

4 Chọn đồ gá :

- Định vị : phiến tì , 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt trám

- Kẹp chặt : cơ cấu mỏ kẹp

5 dụng cụ cắt

- Dao khoét gắn mảnh hợp kim cứng BK8 D = 64.5

- Dao doa hợp kim cứng BK8 : D = 65

(Bảng 4-49_Sổ tay 1)

6 chế độ cắt :

b) Xác định chiều sâu cắt t :

-Bước 1 : Khoét thô : = 2 mm

- Bước 2 : Khoét tinh : = 0,7 mm

-Bước 3 : doa tinh : = 0,3 mm

c) Lượng chạy dao S :

- Bước 1 : Khoét thô : = 1,4 mm/vòng (Bảng 5-26_Sổ tay 2)

- Bước 2 : Khoét tinh : = 1 mm/vòng

-Bước 3 : Doa tinh : = 0,6 mm/vòng (Bảng 5-27_sổ tay 2)

d) Tốc độ cắt

- Khoét :

y x m v

q v k

S t T

K D C v

.

.

=

Tra bảng 5.30 sổ tay 2 ta được :T= 100Tra bảng 5.29 sổ tay 2 ta được :

Cv = 105 ; q = 0,5 ; y = 0,45 ; m = 0,4 ; x=0,15