Đồ án CTM,quy trình chế tạo chi tiết dạng Trục

Ở các cổ trục thường để lắp ghép nên yêu cầu độ chính xác cao về độ bong bề mặt, yêu cầu cấp độ nhám bề mặt phải ở cấp 7.Bốn lỗ khoan để truyền chuyển động đến chi tiết khác yêu cầu đồng tâm và đối xứng. Hai bề mặt phay cũng đòi hỏi song song độ bóng bề mặt ở mức tương đối cấp 6.Các bề mặt còn lại thì không làm việc nên không yêu cầu về độ nhám bề mặt.Trục làm việc thì yêu cầu bên ngoài phải cứng, bên trong phải dẻo dai do đó trục phải được nhiệt luyện để đạt được độ cứng 5560HRC.

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, môn công nghệ chế tạo máythự sự là hành trang không thể thiếu cho mỗi kĩ sư trướckhi ra trường, có thể xem đólàm làm quen với công việc tính toán và thiết kế thực sự sau này Môn công nghệ chếtạo máy được giảng dạy ở hầu hết các trường kỹ thuật và càng ngày không ngừng cảitiếndưới sự nghiên cứu sao cho ngày càng hiệu quả hơn Đồi với mỗi sinh viên khoa

cơ khí môn đồ án công nghệ chế tạo máy là môn học giúp sinh viên làm quen với việcgiải quyết các vấn đề tổng hợp của công nghệ chế tạo máy đã dược học ở trường quacác giáo trình cơ bản về công nghệ chế tạo máy Khi làm đồ án này và làm quen vớicách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay cung như so sánh những gì đã học lý thuyết ởtrường với thực tiễn sản xuất cụ thể một sản phẩn điển hình Em xin chân thành cảm

ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Văn Thạnh cùng các thầy cô giáo bộ môn

công nghệ chế tạo máy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Trong quá trình làmkhông tránh khỏi thiếu xót Em mong được sự chỉ bảo tận tình vày giúp đỡ cửa cácthầy!

Đà Nẵng ngày 3/3/2013

Sinh viên

Lê Phước Tịch

I Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm :

- Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục

- Các bề mặt trục có thể gia công bằng dao tiện thong thường

- Đường kính các cổ trục không giảm dần về hai phía

- Kết cấu trục không đối xứng vì vậy không thể gia công trên máy chép hình thuỷ lực

- Ta có l/d=130/24<10 nên trục đủ độ cứng vững

- Trục phải nhiệt luyện khả năng do biết dạng nhiệt do nhiệt luyện là có nhưng vẫnchấp nhận được

- Khi gia công trục chúng ta phải gia công hai lỗ tâm làm chuẩn định vị

- Không thể thay thế trục bậc thành trục trơn bởi vì chúng ta cần những bậc để lắp ổlăn hay lắp trục với các bộ phận khác của máy

II Định dạng sản xuất:

Sản lượng hàng năm N=5000(ct/năm)

Thể tích chi tiết

Hình 1: Thể tích chi tiết

III Chọn phương pháp chế tạo phôi:

Đối với chi tiết dạng trục ta dùng vật liệu bao gồm thép các bon như thép35,40,45; thép hợp kim như thép Cr, Cr-Ni, 40X…

Với đề tài này ta chọn vật liệu để gia công chi tiết trục là thép C45

Việc chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng kết cấu và số lượng củaloại trục đó Ví dụ đối với trục trơn thì tốt nhất dùng phôi thanh Dối với trục bậc cóđường kính chênh nhau không lớn lắm dùng phôi cán nóng

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phôi của trục được chế tạo bằng cáchdập nóng trên máy dập, hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rènngang và cũng có thể chế tạo bằng phương pháp đúc

Ta không nên chọn phôi là phôi đúc vì phoi đúc cho chất lượng bề mặt khôngtốt với lại chi tiết đúc có cơ tính không cao Chúng ta có thể chọn phôi thanh có độchính xác có thể chấp nhận được nhưng nhược điểm lớn nhất của loại phôi này là rấttốn vật liệu

Từ đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này đảm bảođược những tiêu chuẩn như: hình dáng phoi gần với chi tiết gia công, lượng dư hợp lý

có thể sản xuất phôi hàng loạt vừa

Hình 2: Khuôn dập

IV Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết.

1 Đặt điểm và yêu cầu kĩ thuật của bề bặt cần gia công:

Ở các cổ trục thường để lắp ghép nên yêu cầu độ chính xác cao về độ bong bềmặt, yêu cầu cấp độ nhám bề mặt phải ở cấp 7

Bốn lỗ khoan để truyền chuyển động đến chi tiết khác yêu cầu đồng tâm và đốixứng Hai bề mặt phay cũng đòi hỏi song song độ bóng bề mặt ở mức tương đối cấp 6

Các bề mặt còn lại thì không làm việc nên không yêu cầu về độ nhám bề mặt.Trục làm việc thì yêu cầu bên ngoài phải cứng, bên trong phải dẻo dai do đótrục phải được nhiệt luyện để đạt được độ cứng 55-60HRC

2 Trình tự các nguyên công, chọn chuẩn, chon máy, chọn dao:

2.1 Trình tự các nguyên công:

Nguyên công 1: Phay khoả mặt đầu và khoan hai lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện hai rãnh thoát dao, tiện thô và tiện tinh nữa trục.

Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh, và vát mép phần còn lại

Nguyên công 4: Phay hai mặt bên của vai trục

Nguyên công 5: Khoan bốn lỗ Φ6

Nguyên công 6: Nhiệt luyện

Nguyên công 7: Kiểm tra

Khi gia công các phần khác như đầu trục, khoan lỗ… Dùng các khối V, chốt tỳ,phiến tỳ khống chế đủ bậc tự do cần thiết

2.3 Chọn máy, chọn dao, trang bị công nghệ cho các nguyên công cụ thể:

Nguyên công 1: Khoả mặt đầu và khoan hai lỗ tâm.

Hình 3 : Khoả mặt đầu và khoan lỗ tâm

- Chi tiết được định vị trên hai khối V ngắn khống chế 4 bậc tự do và một chốt

tỳ vào vai trục khống chế 1 bậc tự do

- Khi khoan lỗ tâm cần phải chú ý độ chính xác vị trí đánh dấu và sai số của lỗtâm vì nó được dùng làm chuẩn để gia công các nguyên công sau này

Phay mặt đầu:

chọn máy:

Ta chọn máy gia công là máy phay và khoan tâm có kí hiệu MP-71M, có cácthong số máy như:

- Đường kính gia công: 25-125(mm)

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

- Giới hạn chạy dao của dao phay: 20-400mm/ph

- Giới hạn số vòng quay của dao phay: 125-712vg/ph

- Giới hạn số vòng quay của khoan: 20-300mm/ph

- Công suất động cơ phay, khoan: 2,2-7,5kW

Nguyên công 2: Tiện rãnh thoát dao, tiện thô và tiện tinh nữa trục.

Hình 4 : Tiện rãnh, thô và tinh nữa trụcĐịnh vị: Định vị bằng 2 mũi chống tâm, kẹp chặt và quay bởi tốc

Chọn máy:

Ta thực hiện tiện nữa trục trên máy tiện T616, có thông số máy như:

- Đường kính gia công lớn nhất: Dmax=320mm

- Khoảng cách giữa hai mũi tâm: 700mm

- Công suất máy: 10kW

Chọn dao:

Tiện mặt ngoài: Dao thân cong có góc nghiêng chính 900, vật liệu T15K6.Theo bảng 4-6 ST CNCTM1, ta có các kích thước của dao như sau: H=16mm,B=10mm, L=100mm, l=12mm, n=4, r =0,5

Tiện rãnh: Dao tiện cắt đứt có b=2mm

Tiện ren: Dao tiện ren có góc ở đỉnh 600

Tiện vát mép 1x450

Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh, vát mép phần trục còn lại.

Hình 5: Tiện thô, tinh và vát mép nữa trục còn lạiChọn máy, chọn dao như nguyên công 2

Định vị, kẹp chặt như nguyên công 2

Nguyên công 4: Phay hai mặt bên của vai trục.

Hình 6 : Phay hai mặt bên của vai trục

- Lực kéo lớn nhất chạy dao dọc 1500KG

- Lực kéo lớn nhất chạy dao ngang 1200KG

- Lực kéo lớn nhất chạy dao đứng 500KG

- Số cấp tốc độ trục chính 30-37,5-47,5-60-75-95-118-150-190-235-300-375

- Bước tiến của bàn 30-37,5-47,5-60-75-95-118-120-190-235-300-375-475

- Công suất động cơ 7kW

Hiệu suất 75%

Chọn dao:

Dao phay đĩa có đường kính 60mm

Nguyên công 5: Khoan lỗ Φ6.

Hình 7 : Khoan lỗ Φ6

Định vị: Hai phiến tỳ định vị 3 bậc tự do, 2 chốt định vị thêm 2 bậc tự do ở măt

mới phay xong Một chốt tỳ định vị thêm một bậc tự do ở mặt cong

Chọn máy:

Máy khoan K135, có các thông số sau:

- Công suất động cơ 4.5kW

- Hiệu suất 80%

- Đường kính khoan lớn nhất 35mm

- Kích thước bàn máy dài 500mm rộng 450mm

- Khoảng cách từ trục chính đến bệ máy 300mm

- Chuyển dịch lớn nhất theo phương thẳng đứng của bàn máy 325mm

- Giới hạn số vòng quay của trục chính 68-1100vg/ph

- Giới hạn chạy dao 0.115-1.6mm/vg

Chọn dao:

Mũi khoan Φ6

Nguyên công 6: Nhiệt luyện

Hình 8: Biểu đồ nhiệt luyện

Nguyên công 7: Kiểm tra

Hình 9: Kiểm tra độ vuông góc của tâm trục và vai trục

3 Tra lượng dư cho từng bước công nghệ:

Phôi là phôi dập nóng trên máy ép trục khuỷ, lượng dư có thể chọn theo đườngkính và khối lượng Đối với kích thước l=130mm và các kích thước đường kính tachọn lượng dư phôi như sau:

Lượng dư theo chiều dài mỗi bên là 2mm

Lượng dư theo hướng kính tại mỗi đoạn trục là1-2mm

Dung sai từ 1-2,5

Hình10: Lượng dư phôi

4 Tra chế độ cắt cho từng bước nguyên công:

Nguyên công 1: Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.

Bước 1: Phay mặt đầu:

Kích thước cần đạt được là 130mm

Chế độ cắt:

- Khi gia công mặt đầu ta cần chọn chiều sâu cắt t= 2mm

- Dựa vào bảng 5-125 sổ tay CNTM2, ta chọn bước tiến dao Sz= 0,13mm/răng

- Lượng chạy dao vòng So= 0,13x5= 0,65mm/vg

- Bảng 5-126 sổ tay CNTM2 ta chọn tốc độ cắt Vb=300m/ph

Các hệ số hiệu chỉnh tra theo sổ tay CNTM2:

- Hệ số phụ thuộc vào độ cứng gia công: k1=0.9 theo bảng 5.3

- Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt: k2=0.8 theo bảng 5.5

- Hệ số phụ thuộc tuổi bền của dao: k3=1 theo bảng 5.7

Vậy tốc độ tính toán là: Vt=Vb.k1.k2.k3 = 0.9x0.8x1x300 =216 (m/ph)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán:

)/(3,214321.14,3

216.1000

ph v

200 321 143

,

3

ph m

Chọn mũi khoan là mũi khoan tâm đuôi trụ làm bằng vật liệu T15K6 có cáckích thước như sau: d=5mm; L=132mm;l=87mm

Chế độ cắt tra theo sổ tay CNCTM2 :

Chọn chiều sâu cắt t=0.5d=2.5mm

Bảng 5-86 ta chọn bước tiến dao S=0.2(mm/vòng) , ta chọn tốc độ cắt

Vb =32(m/ph)

Các hệ số điều chỉnh:

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5.3)

Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k2=0.8 (theo bảng 5.5)

Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3=1 (theo bảng 5.7)

Như vậy tốc độ tính toán Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x32 =23.04(m/phút)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán:

)/(5,14675

.14,3

04,23.1000

ph v

1500 5 143

,

3

ph m

=

Nguyên công 2: Tiện hai rãnh thoát dao, tiện thô và tiện tinh nữa trục.

Gia công tiện thô:

K1=1 : hệ số hiệu chính phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép

K2=1 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền T

K3=1 : hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng chính của dao

K4=1 : hệ số điều chỉnh phụ thuộc vao bề mặt gia công

K5=0.8 : hệ số phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội

 V = 62.1.1.1.1.0.8= 49.6(mm/ph)

- Trường hợp D=27: nt=

6.50931

6.4910001000

355 31

6.4910001000

355 29

6.4910001000

505 26

6.4910001000

 Tốc độ cắt thực : Vt=

6 47 1000

505 30

(mm/ph)Gia công tiện tinh : D=25 (mm)

8 84 1000

 Tốc độ cắt thực : Vt=

2 60 1000

710 27

(m/ph)Tiện ren:

Với Ф=24:

Tốc độ trục chính ntc= 3,14.24

8.35.1000

.

=

m

n D

355.1000

Chọn tốc độ máy nm=355(v/ph);

Vận tốc cắt thực Vthực= 1000

355 27 14 , 3 1000

.

=

m

n D

π

=30.3 (m/ph)

Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh, và vát mép phần còn lại.

Gia công tiện thô:

K1=1 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép

K2=1 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền T

K3=1 : hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng chính của dao

K4=1 : hệ số điều chỉnh phụ thuộc vao bề mặt gia công

K5=0.8 : hệ số phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội

 V = 62.1.1.1.1.0.8= 41.6(mm/ph)

Với trường hợp D=52: nt=

3.22856

6.4110001000

254 56

(mm/ph)

- Trường hợp D = 10 (mm)

nt=

87714

6.4910001000

710 14

(mm/ph)Tiện bán tinh Ф52

nt=

346 54

59 1000

254 54

(m/ph)Gia công tiện tinh : D= 10 (mm)

8 84 1000

 Tốc độ cắt thực : Vt=

37 1000

1000 12

Chiều sâu cắt t = 12.5(mm)

Lượng chạy dao răng Sz = 0.05 (mm/răng)

Lượng chạy dao vòng S = Sz.Z = 0.05.16 =0.08 (mm/răng)

Tốc độ cắt tra được Vb = 38 (m/ph)

Tốc độ tính toán V = Vb.k1.k2.k3.k4.k5

K1 hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính của thép k1 = 1.2

K2 hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kì bền k2 = 1

K3 hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng k3 = 0.66

K4 hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k4 = 0.9

K5 hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay k5 = 1.13

K6 hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính k6 = 1

 V= 38.1,2.1.0,66.0,9.1,13.1 = 30.6 (m/ph)

Tốc độ trục chính nt = 1000.V/3,14.D = 1000.30.6/3,14.125 = 75 (vòng/ph)Chọn nm= 75 (vòng/ph)

q

S T

D C

.

(m/ph)

Vật liệu lưỡi cắt P6M5 do S<0.2mm/vòng nên ta chọn thông số Cv=7, q=0.4,y=0.7, m=0.2

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện thực tế:Kv=KmnxKuvxKlv

Tra bảng ta được Kv =1 => V=

93,311.16,0.25

6.7

7 , 0 2 , 0

4 , 0

=

(m/ph)

Tốc độ trục chính ntc= 3,14.6

93,31.1000

Vận tốc cắt thực Vthực= 1000

1360.6.14,31000

=

m

n D

π

=29.9 (m/ph)Lượng chạy dao phút : Sp= nmxSv=1360 x 0,16=217.6 (m/ph)

Mô men xoắn : Mx= 10.CM.Dq Sy Kp

Tra bảng ta được CM=0,0345; q=2; ; y=0.8

Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế Kp= Kmp=1

1360 45 , 6 9750

Nguyên công 6: Nhiệt luyện.

Nguyên công 7: Kiểm tra.

5 Tính toán thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công:

Thời gian nguyên công được xác định theo công thức:

Tct = T0 + Tp + Tpv + Ttn

Tct thời gian từng chiếc

T0 thời gian cơ bản

Tp thời gian phụ Tp = 0.1T0

Tpv thời gian phục vụ chỗ làm việc Tpv = 0.08T0

Ttn thời gian nghỉ ngơi của công nhân Ttn = 0.05T0

Thời gian cơ bản được xác định theo công thức T0 =(L1+L2+L)/S.n

L chiều dài bề mặt gia công

L1 chiều dài ăn dao

L2 chiều dài thoát dao

S lượng chạy dao vòng

n: số vòng quay hay hành trình kép/ phút

Nguyên công 1: Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.

Thời gian phay mặt đầu:

T1= S n

L L L

2

1 ++

= 200.0,65

25,14

30+ +

=0,4(phút)

L1=

2)(D−t +

t

=

2)280(

1

+

L=(d/2)ctgϕ+1=2,5.ctg60+1=2,5(mm)

T2=

2,0.1500

5,25

,

2 +

=0,02(phút)Tổng thời gian nguyên công:

i = 1: số bước gia công

n = 355 số vòng quay của chi tiết

S = 1.5 lượng chạy dao

Đoạn trục Ф24

T0 = i.(L1+L2+L)/S.n = 0.54 (phút)

L1,L2 = (1-3) bước ren

i = 1: số bước gia công

n = 272 số vòng quay của chi tiết

S = 1.5 lượng chạy dao

Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh, và vát mép phần còn lại.

Nguyên công 7: Kiểm tra.

Vậy tổng thời gian nguyên công cơ bản là

T0= 7 phút

Tct = T0 + Tp + Tpv + Ttn=7+0,1.7+0,08.7+0,05.7=8.61 (phút)

Chương V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ PHAY HAI MẶT BÊN

1.Phân tích sơ đồ gá đặt:

Hình 11: Quá trình gá đặt phôi

- Định vị: + Dùng khối V dài khống chế 4 bậc tự do

-Kẹp chặt: + Sử dụng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít thông qua đòn kẹp

2.Tính lực cắt và các ảnh hưởng khác lên chi tiết:

-Lực cắt được xác định theo công thức trang 28 sách sổ tay CNCTM2:

Sz= 0.05mm là lượng chạy dao răng

D=125mm đường kính dao phay

n=75 vòng/ph: số vòng quay của dao

Tra bảng ta có Cp =82.5 y=0.8 u=1.1

x = 0.95 q=1.1 w=0

kmv = (750/σb)n = (750/750)n= 1

- Điều kiện cân bằng Mms= Mx

Để tăng tính an toán cho cơ cấu kẹp ta dùng thêm hệ số an toàn K => Mms=K Mx

Từ sơ đồ phân tích lực ta có Mms=Fms l

Mà Fms= (W+Pz).f +2Nf=(W+Pz).f +Wf/sin( /2)

=> Mms=[ (W+Pz).f +Wf/sin( /2)].l

f hệ số ma sát, bề mặt chi tiết đã gia công và mỏ kẹp thì f = 0.4

N phản lực do khối V tác dụng lên chi tiết

Khi chi tiết đứng yên thì W=2Nsin( /2)=>N=W/2sin( /2)

l khoảng cách tay đòn, l=71mm

W ≥[ K.Mx/l – Pz f] / f[1/sin( /2)+1]

K : hệ số an toàn

K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6

K0 = 1.5 hệ số an toàn trong mọi trường hợp

K1 =1.2 hệ số kể đến lượng dư không đều

K2 = 1.2 hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt

K3 = 1.2 hệ số kể đến cắt không liên tục làm tăng lực cắt

K4 = 1.3 hệ số kể đến sai số của cơ cấu kẹp

K5 = 1 hệ số kể đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay

K6 = 1.5 hệ số kể đến mức độ kẹp thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay

4) Chọn cơ cấu kẹp:

Kẹp chặt: dùng cơ cấu kẹp chặt đơn giản, kẹp chặt bằng mối ghép ren, lực kẹp hướng

từ trên xuống thông qua mỏ kẹp

Hình 13: Sai số kẹp phôiKích thước H có gốc kích thước là mặt phẳng đối xứng của khối V hay là điểm O Sai số chuẩn của kích thước H là lượng dịch chuyển của gốc kích thước OO’ chiếu lên phương Ox :

+ εc(H) = ch (OO’)/Ox = OO’.cos90 = 0

+ sai số kẹp chặt được tính bằng công thức εk = C.P0.5 = 1.80520.5=89

C = (750/σb)n = (750/750)n= 1: hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công P lực kẹp