Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy: Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo trục khuỷu máy Dập tấm

Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sưvà cán bộ kĩ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngànhkinh tế như công

Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư

và cán bộ kĩ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngànhkinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực,v v.Đồ án môn họcCNCTM là đồ án vận dụng lí thuyết của nhiều môn học: CNKL1, CNKL2, CNCTM,Dung sai, để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ Với mục đích như vậy tôi tiến hànhthiết kế qui trình công nghệ gia công trục khuỷu máy Dập tấm

Gia công trục khuỷu máy Dập tấm là một công việc hết sức phức tạp yêu cầu thợ bậccao, đồ gá, máy chuyên dùng có tính chính xác cao Các nguyên công gia công trụckhuỷu máy Dập tấm đều đòi hỏi phải có đồ gá song do phạm vi nghiên cứu cũng như sựhạn chế về mặt thời gian nên trong đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên côngphay rãnh then trên trục Đây là nguyên công được tiến hành sau khi nhiệt luyện

Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơ tốt để tìm hiểu thiết kếcác loại chi tiết khác.Phát huy trí sáng tạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giảiquyết các nhiệm vụ khoa học khác, hình thành phương pháp luận khoa học cho ngườihọc viên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra các giả thiết và

so sánh kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khối lượng công việctương đối lớn, các môn học về đồ gá chưa nhiều nên trong đồ án sẽ còn có những thiếusót Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng để đề tài được hoàn chỉnhhơn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo của thầy giáo hướng dẫn Trần HữuQuang và sự giúp đỡ của các đồng chí trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này

Học viên:

Phùng Quốc Hoàn.

Mục lục: Trang

Lời nói đầu 4

Mục lục 5

Chương I: Phân tích chi tiết, chọn phôi và xác định phương pháp chế tạo 6

1.1 Phân tích chi tiết gia công 6

1.2 Xác định phương pháp chế tạo phôi 7

Chương II : Lập qui trình công nghệ gia công cơ 8

2.1 Thứ tự các nguyên công 8

2.2 Sơ đồ nguyên công 8

2.3 Tính và tra lượng dư cho các nguyên công 15

2.4 Tính và tra chê độ cắt cho các nguyên công 18

Chương III: Thiết kế đồ gá 23

3.1 Thiết kế đồ gá 23

3.2 Nguyên lí làm việc của đồ gá 26

Tài liệu tham khảo 27

Chương 1 Phân tích chi tiết và xác định phương pháp chế tạo phôi Trong nội dung chương này chúng ta sẽ xem xét điều kiện làm việc của trục khuỷu máy Dập tấm từ đó đưa ra được những kết luận về tính công nghệ của kết cấu 1.1 Phân tích chi tiết gia công: Trục khuỷu máy Dập tấm là một trong những chi tiết quan trọng nhất, biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay Trạng thái làm việc của trục khuỷu máy Dập tấm rất nặng Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực quán tính ( quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay).Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên có tính chất va đập rất mạnh Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ biên Vì vậy đối trong cơ cấu trục khuỷu phải đảm các yêu cầu bền, cứng vững, trọng lượng nhỏ, ít mòn, độ chính xác gia công, độ bóng cao,

Trục khuỷu máy Dập tấm có các bộ phận chính như sau:

1 Đầu trục khuỷu

2 Cổ trục khuỷu

 Cổ biên : Là phần nối với thanh truyền tạo chuyển động quay.

 Đuôi trục khuỷu: Thường lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyền dẫn công suất

So với các loại trục khuỷu khác về mặt kết cấu trục khuỷu máy Dập tấm là tương đốiđơn giản, chế tạo phôi bằng phương pháp dập nóng hoặc rèn khuôn Tuy nhiên do cókích thước lớn nên trục khuỷu máy Dập tấm lại trở nên khó gia công Khi cắt gọt cầnphải chú ý đến độ cứng vững của dao Độ chính xác và độ bóng là phù hợp với các bềmặt làm việc

Trong thực tế sản xuất trục khuỷu máy Dập tấm người ta thường có các biện phápcông nghệ để làm tăng sức bền của trục như sau :

 Dùng phương pháp rèn khuôn để chế tạo trục

 Làm chai bề mặt bằng phun bi thép, phun cát thạch anh hoặc lăn cán bề mặt tạo cholớp bề mặt có ứng suất dư nén làm tăng sức bền mỏi

 Nhiệt luyện bằng phương pháp tốt như tôi cao tần, thấm Nitơ,

 Mài bóng bề mặt ,

Tóm lại trục khuỷu máy Dập tấm là một chi tiết tương đối đơn giản, kích thước lớn, số

bề mặt gia công là ít nhất có thể Do làm việc trong điều kiện chịu tải trọng cao nên yêucầu kỹ thuật cao vì thế gia công trục khuỷu máy Dập tấm phải đạt độ chính xác cao.Trong các phần tiếp theo ta sẽ nghiên cứu phương pháp gia công chi tiết này

Dạng sản xuất: Trục khuỷu máy Dập tấm có qui mô sản xuất dạng loạt vừa, sản lượnghằng năm trung bình

1.2 Xác định phương pháp chế tạo phôi

Trong chương này chúng ta sẽ phân tích chi tiết và các phương pháp gia công để quyếtđịnh phương pháp chế tạo phôi

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết ta thấy rằng chỉ có thể có các phương pháp gia công

là rèn ( rèn tự do hoặc rèn khuôn) hoặc đúc

- Đối với phương pháp đúc, thường là đúc các trục khuỷu là thép cácbon, thép hợp kim

và gang grafit cầu Phương pháp đúc trục khuỷu có những ưu điểm như: trọng lượngphôi và lượng dư gia công nhỏ, đồng thời có thể đúc được những kết cấu phức tạp củatrục khiến cho việc phân bố khối lượng bên trong trục khuỷu có thể thực hiện theo ýmuốn để đạt được sức bền cao nhất Tuy nhiên phương pháp đúc trục khuỷu còn có rấtnhiều nhược điểm, đó là:

 Thành phần kim loại đúc khó đồng đều; thép kết tinh không đều tinh thể phía trongthô hơn tinh thể phía ngoài, gang grafit cầu có quá trình cầu hoá không hoàn toànnên ảnh hưởng đến sức bền của trục khuỷu

 Dễ xảy ra các khuyết tật đúc như rỗ ngót, rỗ khí, rạn nứt ngầm,

 Sức bền kéo , nén tại các gấp khúc kém

Đối với phương pháp rèn, trước khi gia công ta phải tiến hành ủ và thường hoá để khửnội lực Trước khi mài phải tôi hoặc ram để đảm bảo tính năng của trục khuỷu.

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, ưu nhược điểm của các phương pháp rèn, đúc ởphương án của đồ án này ta chọn phương pháp chế tạo phôi là rèn khuôn

chương II

Lập qui trình công nghệ gia công cơTrong chương này, từ việc xác định phôi là rèn khuôn ta sẽ tiến hành phân tích và giảiquyết các vấn đề theo trình tự các nguyên công sau:

2.1 Thứ tự các nguyên công:

Để tạo ra sản phẩm chi tiết trục khuỷu máy Dập tấm ta phải tiến hành gia công theo thứ

ự các nguyên công sau:

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

 Nguyên công 2 : Tiện thô mặt trụ 45 và 35

 Nguyên công 3 : Tiện tinh mặt trụ 45 và 35

 Nguyên công 4 : Tiện thô cổ biên

 Nguyên công 5 : Tiện tinh cổ biên

 Nguyên công 6 : Phay rãnh then

 Nguyên công 7 : Nhiệt luyện

 Nguyên công 8 : Mài mặt trụ 45 và 35

 Nguyên công 9: Mài cổ biên

2.2 Sơ đồ các nguyên công:

Theo cách phân chia như trên có 10 nguyên công, tuy nhiên nguyên công nhiệt luyệnkhông có sơ đồ nguyên công mà ta chỉ hình dung là phải có những nguyên công này.Các sơ đồ nguyên công được thể hiện lần lượt như sau:

Nguyên công i: phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

Chọn chuẩn thô: mặt trụ ngoài của đầu và đuôi trục

Chọn máy: tra bảng 25 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy phay và khoan tâm bán tựđộng ký hiệu MP-76M có các thông số chính như sau:

-Đường kính chi tiết gia công: 2580 [mm].

-Chiều dài chi tiết gia công: 400 [mm]

-Giới hạn số vòng quay của dao: 1255 [v/p]

Nguyên công ii:tiện thô ệ45 và ệ35

Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự do

Chọn máy: tra bảng 4 trang 110 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy tiện ren vít vạnnăng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản như sau:

-Đường kính gia công lớn nhất: 400[mm]

-Số cấp tốc độ: 23

-Giới hạn vòng quay của trục chính: 12,52000 [v/p]

Máy tiện ren vít 1K62 có các cấp tốc độ [mm]: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000

Chọn dao: theo bảng 4-6 trang 263 tài liệu [5] chọn dao tiện ngoài thân cong có gócnghiêng chính là 90(phải và trái) gắn hợp kim cứng T15K6 có kích thước cơ bản là:

h x b x L = 16 x 10 x 100 [mm]

Đồ gá : 2 mũi tâm và kẹp tốc

Các bước trong nguyên công:

Lần gá 1

Nguyên công iii: tiện tinh ệ45 và ệ35.

Chọn máy, gá, dao, thứ tự các bước giống nguyên công II

Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự do

Chọn máy: tra bảng 4 trang 110 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy tiện ren vít vạnnăng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản như sau:

-Đường kính gia công lớn nhất: 400[mm]

-Số cấp tốc độ: 23

-Giới hạn vòng quay của trục chính: 12,52000 [v/p]

Máy tiện ren vít 1K62 có các cấp tốc độ [mm]: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000

Chọn dao: theo bảng 4-6 trang 263 tài liệu [5] chọn dao tiện ngoài thân cong có gócnghiêng chính là 90(phải và trái) gắn hợp kim cứng T15K6 có kích thước cơ bản là:

4.Tiện tinh đạt 35,26

Nguyên công Iv: tiện thô cổ biên

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờ trục.Định vị: 2 khối V ngắn

Chọn máy: máy tiện 1K62 giống nguyên công 2

Chọn dao: tra bảng IX-13 trang 164 tài liệu [9] chọn dao tiện láng gắn hợp kim cứng có

kí hiệu dao: 21041-001-BK6 có các thông số cơ bản là:

B= 16 [mm]; H= 25 [mm]; L= 200 [mm]; h= 19,1 [mm]; b1= 6,7 [mm]

Thứ tự nguyên công:

- Tiện thô cổ biên đạt 35,56

Nguyên công v: tiện tinh cổ biên

Nguyên công V có chuẩn, máy, gá, dao giống như nguyên công IV.

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờ trục.Định vị: 2 khối V ngắn

Chọn máy: máy tiện 1K62 giống nguyên công 2

Chọn dao: tra bảng IX-13 trang 164 tài liệu [9] chọn dao tiện láng gắn hợp kim cứng có

kí hiệu dao: 21041-001-BK6 có các thông số cơ bản là:

B= 16 [mm]; H= 25 [mm]; L= 200 [mm]; h= 19,1 [mm]; b1= 6,7 [mm]

Thứ tự nguyên công:

+Tiên tinh cổ biên đạt 35,26

Nguyên công VI khác nguyên công V ở chế độ công nghệ (ta sẽ xem xét trong phần trachế độ cắt)

Nguyên công Vi: phay rãnh then

Chọn chuẩn: Mặt trụ ngoài của đầu trục khuỷu, đuôi trục khuỷu và 1 điểm ở má khuỷu.Định vị: 2 khối V ngắn và 1 chốt tì.

Chọn máy: chọn máy phay vạn năng 6M82Ù

Chọn dao: tra bảng 4-65 tài liệu [5] chọn dao phay ngón đuôi trụ có các thông số cơ bảnnhư sau:

+ Đường kính dao phay: 4 [mm]

+ Chiều dài phần lưỡi cắt: 11 [mm]

+ Chiều dài toàn bộ dao: 43 [mm]

+Số răng dao loại 1 là 4

Thư tự nguyên công:

+Phay rãnh then dài 50 [mm]

nguyên công VIi: nhiệt luyện

Nguyên côngVIII: màI các mặt trụ có ệ45 và ệ35

Chọn chuẩn: hai lỗ tâm khống chế năm bậc tự do

Định vị : giống nguyên công II

Chọn máy: tra bảng 10 trang 113 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy mài tròn ngoài kíhiệu 3A151 có các thông số cơ bản như sau:

+ Đường kính gia công lớn nhất: 200 [mm]

+ Chiều dài gia công lớn nhất: 750 [mm]

+Côn móc ụ trước: N0 4

+ Số vòng quay của trục chính: 1080; 1240; Số vòng quay của phôi gia công: 75; 150;300;

+Tốc độ của bàn máy: 0,10,6 [mm/p]

+Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ mài: 200 [mm]

+Công suất của động cơ: 7,5 [kW]

+Kích thước máy: 2100x3100 [mm]

Chọn đá mài: tra bảng IX- 93 trang 304 tài liệu [9] ta chọn đá mài phẳng kí hiệu éé cócác thông số cơ bản như sau:

+Đường kính đá mài: 80 [mm].

+Chiều dầy của đá mài: 63 [mm]

Chọn hạt mài: tra bảng 4-166 trang 418 tài liệu [5] ta chọn đá mài có độ hạt là 50

Chất kết dính : Karemic

Thứ tự các bước trong nguyên công:

Lần gá 1;

+ Mài thô cổ trục đạt 45,1 dài 65 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt 44,95 dài 65 [mm]

+ Mài thô đầu trục đạt 35,01dài 90 [mm]

+ Mài tinh đầu trục đạt 34,95dài 90 [mm]

Lần gá 2;

+Mài thô cổ trục đạt 45,1 dài 65 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt 44,95 dài 65 [mm]

+ Mài thô đuôi trục đạt 35,01dài 70 [mm]

+ Mài tinh đuôi trục đạt 34,95dài 70 [mm]

Nguyên công IX: mài cổ biên

Chọn chuẩn, gá giống nguyên công IV

Chọn máy giống nguyên công VIII

Chọn máy: tra bảng 10 trang 113 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy mài tròn ngoài kíhiệu 3A151 có các thông số cơ bản như sau:

+ Đường kính gia công lớn nhất: 200 [mm]

+ Chiều dài gia công lớn nhất: 750 [mm]

+Côn móc ụ trước: N0 4

+ Số vòng quay của trục chính: 1080; 1240; Số vòng quay của phôi gia công: 75; 150;300;

+Tốc độ của bàn máy: 0,10,6 [mm/p]

+Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ mài: 200 [mm]

+Công suất của động cơ: 7,5 [kW]

Thứ tự các bước trong nguyên công:

+ Mài thô cổ biên đạt 35,01 dài40 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt 34,95 dài 40 [mm]

2.3 Tính và tra lượng dư cho các nguyên công:

2.3.1 Tính lượng dư cho bề mặt trụ ngoài 45

Bề mặt trụ ngoài có các yêu cầu kĩ thuật:

Độ nhám bề mặt: Ra= 0,63

Vật liệu thép C45, nhiệt luyện đạt độ cứng 48…52 HRC

Quá trình gia công bề mặt trụ phải qua các nguyên công:

1 Tiện thô từ phôi rèn

 Zbmin- lượng dư gia công nhỏ nhất

 Rz- độ nhấp nhô bề mặt do bước sát trước để lại

 h - chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

 - sai lệch về vị trí không gian do bước cong nghệ sát trước để lại

 b- sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Với b=c+k;

c- sai số chuẩn

k- sai số kẹp chặt

Sau đây ta sẽ lần lượt tính lượng dư cho từng nguyên công

Theo bảng 3 84 [5] phôi rèn khuôn có các giá trị sau đây:

Với độ cong giới hạn của phôi trên 1mm chiều dài =3 ỡm/mm

( bảng 3 75 st)

L chiều dài toàn bộ chi tiết, L = 400 mm

= 3.400 = 1200 ỡm

_độ lệch tâm do khoan mũi tâm, = 0,25

T_dung sai đường đính phôi, bảng 3 91[5]T = 1,5 mm>1

Nên = 0,25T = 0,25.1,5 = 0,375mm

 = = 1,581 mm

Sai lệch không gian còn lại được tính theo công thức: ’ = Kchx 

Trong đó: Kchx hệ số chính xác; đối với tiện thô: Kchx= 0,06;

đối với tiện tinh: Kchx = 0,04 ; đối với mài thô: Kchx= 0,02;

Như vậy sai lệch không gian còn lại được tính theo công thức:

Sau tiện thô:thô= 0,06.1581 = 94,86[m]

Sau tiện tinh: tinh= 0,04.1581 = 63,24 [m]

Vậy ta có:

Nguyên công tiện thô:

2Z = 2(1500 + 1581) = 3081.2[m]=6162 [m]

Nguyên công tiện tinh:

Tra bảng 3 84 [st] sau tiện thô có: RZ=50 [m]; h=50 [m]

2Z = 2(50 + 50 + 94,86) = 2.194,86 [m]=389,72 [m]

Vẫn theo bảng 3 84 [st] sau tiện tinh có: RZ= 20 [m]; h = 30 [m]

Nguyên công nhiệt luỵện:

Sau nguyên công nhiệt luyện độ chính xác giảm đi 1 cấp, độ nhám bề mặt tăng lên từ12 cấp, các giá trị tương ứng sau nhiệt luyện: RZ = 60 [m];h = 60 [m]

Tra bảng 3 75 [st] có: = k.L = 1,5.65 = 97,5 [m]

Nguyên công mài thô:

2Z = 2 (60 + 60 + 97,5) = 2.217,5[m] = 435 [m]

Nguyên công mài tinh:

Sau mài thô có: RZ = 6,3 [m];h = 20 [m]; Ä’ = 0,06.435 = 26,1

Cột lượng dư giới hạn được xác định như sau:

2Zmax là hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất

2Zmin là hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất

Kích thướcgiới hạn[mm] Trị số giớihạn của

lượng dư[m]

2.3.2 Tra lượng dư cho các nguyên công càn lại:

Căn cứ vào phương pháp chế tạo phôi và các kích thước của phôi tra bảng VII-45 trang

556 tài liệu [13] ta có bảng tra lượng dư cho các nguyên công như sau:

Nguyên

2 Tiện thô đầu trục 35 dài 90 3

4 Tiện thô cổ trục 45 dài 65 3

5 Tiện thô đuôi trục 35 dài 70 3

2 Tiện tinh đầu trục 35 dài 90 0,3

3 Tiện tinh cổ trục 45 dài 65 0,3

4 Tiện tinh đuôi trục 35 dài 70 0,3

2 Mài thô đầu trục 35 dài 90 0,25

3 Mài thô cổ trục 45dài 65 0,25

4 Mài thô đuôi trục 35 dài 70 0,25

5 Mài tinh cổ trục 45 dài 65 0,06

6 Mài tinh đầu trục 35 dài 90 0,06

7 Mài tinh cổ trục 45 dài 65 0,06

8 Mài tinh đuôi trục 35 dài 70 0,06

2 Mài tinh cổ biên 35 dài 40 0,06

2.4 Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công:

2.4.1 Tính chế độ cắt cho nguyên công tiện tinh 45

a Chiều sâu cắt:

Lượng dư cho tiện tinh là 389,72 m nên chọn t= 194,86 m

b Lượng chạy dao:

Theo bảng 5-14 trang 13 [st]: từ độ nhám bề mặt tiện tinh: Ra=1,25 m; bán kính đỉnhdao r = 1 mm ta tra được s = 0,165 mm/v , chọn theo máy ta được s = 0,17 mm/v

c Tốc độ cắt:

Tốc độ cắt v được tính theo công thức sau:

Trong đó:

T – tuổi bền của dao, chọn T=60 [ph]

Cv – hệ số điều chỉnh tốc độ cắt; x, y, m là các số mũ phụ thuộc vào dụng cụ cắt, vật liệugia công và phương pháp gia công

Tra bảng 5-17 trang 14 [6] với vật liệu là thép C40, vật liệu dao T15K6, tiện dọc ngoàivới S< 0,3 [mm/v] ta có:

Cv= 420; x=0,15; y= 0,2; m= 0,2;

Kv – hệ số tích luỹ, Kv= KMv.Knv.Kuv;

KMv - hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công, tra bảng 5-1 trang 6 [6] ta

có ,tra bảng 5-2 trang 6 [st] ta có Kn= 1; nv=1,75 thép C40 có b =750[MPa] Thay số vào công thức trên ta có KMv= 1,0

Knv -hệ số phụ thuộc vào tình trạng phôi, tra bảng 5-5 trang 8 [st] ta có Knv= 0,8