Đồ án công nghệ chế tạo máy thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

NỘI DUNG CỦA TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT MINH. 1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết: Theo đề bài ta phải ‘Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng có m = 5 mm và Z = 24 răng với sản lượng 5000 (chi tiết/năm). Với điều kiện sản xuất phù hợp với nền cơ khí ở Việt Nam. Có hình dạng như sau: So với các cơ cấu cơ khí truyền động khác thì chuyền động bằng bánh răng có các ưu điểm nổi bật sau:  Kích thước của cơ cấu truyền tải nhỏ gọn mà khả năng tải lớn.  Tỷ số chuyền chuyển động không thay đổi, quá trình ăn khớp êm.  Hiệu suất làm việc cao có thể đạt 0,97  0,99.  Tuổi thọ cao làm việc tin cậy. Do đó mà bánh răng là chi tiết cơ khí được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến trong các loại máy móc khác nhau. Chúng dùng để chuyền hoặc đảo chuyển động quay tròn cùng mômen xoắn giữa các trục (Nhờ cặp bánh răng ăn khớp với nhau) hoặc dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến (Nhờ bánh răng ăn khớp với thanh răng). Do bánh răng yêu cầu gia công không có kết cấu rãnh then nên khi làm việc bánh răng thực hiện quay tự do trên trục trơn, cho nên để bảo đảm quá trình làm việc ổn định thì kết cấu bánh răng phải cho phép khi lắp ráp thì kết cấu lỗ của bánh răng phải được định vị được bốn bậc tự do là rất quan trọng. Bánh răng cần chể tạo yêu cầu được chế tạo từ thép 40X tương đương với thép hợp kim 40Cr. Thành phần hoá học của thép 40X như sau. CCrMnSmaxSiPmax 0,401,000,70,35≤0,050,35 Việc cho thêm hàm lượng Cr sẽ cải thiện khả năng thấm Cacbon trong khi nhiệt luyện. Điều đó sẽ làm cho cơ tính của bánh răng đáp ứng nhu cầu làm việc của chi tiết. Vì độ cứng tăng đồng nghĩa với tính chống mài mòn tăng sẽ làm thời gian sử dụng bánh răng cũng tăng đáng kể. 2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết: Ta đã biết rằng kết cấu của một chi tiết ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình công nghệ chế tạo do đó cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng của sản phẩm cùng độ bền khi làm việc. Vậy ngay từ khi thiết kế đối với bánh răng thẳng cần chú ý tới kết cấu và hình dạng bề mặt như sau.  Hình dạng lỗ phải thật đơn giản để tránh phải sử dụng máy tự động.  Mặt ngoài của bánh răng phải thật đơn giản, bánh răng có tinh công nghệ cao nhất là bề mặt ngoài có dạng mặt phẳng không có mayơ. Cố gắng tránh sử dụng bánh răng có mayơ ở cả hai phía (Giảm năng suất khi chế tạo).  Bề dày bánh răng phải đủ để tránh biến dạng khi nhiệt luyện.  Hình dạng và kích thước các rãnh (nếu có) phải thuận tiện cho

LỜI NÓI ĐẦU.

Cơ khí là một ngành công nghiệp nặng Nó có nhiệm vụ là chế tạo và sửa chữa các loại máy móc phục vụ trực tiếp cho quá trình sản xuất tạo ra của cải vật chất cho xa hội Cho nên việc đầu tư để phát triển ngành cơ khí hiện đang là mối quan tâm đặc biệt của đảng và nhà nước ta

Việc phát triển ngành cơ khí phải được tiến hành đồng trên cả hai lĩnh vực phát triển nguồn nhân lực và các trang bị công nghệ hiện đại Việc phát triển nguồn nhân lực có trình độ cao đáp ứng nhu cầu xã hội là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học.

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức 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 chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực …

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

Nguyễn Trọng Bình, đến nay em đã hoàn thành xong đồ án môn học đã

được giao Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất còn ít ỏi, nên trong quá trình tính toán và thiết kế vẫn chưa lường các yếu tố phát sinh khi sản xuất, cho nên sẽ gặp phải sai sót nhất định Cho nên em rất mong được

sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để khi làm đồ án tốt nghiệp sẽ hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn

Hà Nội - Ngày 25 tháng 9 năm 2003

NỘI DUNG CỦA TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT MINH.

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài ta phải ‘Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ

răng thẳng có m = 5 mm và Z = 24 răng với sản lượng 5000 (chi tiết/năm) Với

điều kiện sản xuất phù hợp với nền cơ khí ở Việt Nam Có hình dạng như sau:

130h11

A20H7

So với các cơ cấu cơ khí truyền động khác thì chuyền động bằng bánh răng

có các ưu điểm nổi bật sau:

 Kích thước của cơ cấu truyền tải nhỏ gọn mà khả năng tải lớn

 Tỷ số chuyền chuyển động không thay đổi, quá trình ăn khớp êm

 Hiệu suất làm việc cao có thể đạt 0,97  0,99

 Tuổi thọ cao làm việc tin cậy

Do đó mà bánh răng là chi tiết cơ khí được sử dụng rất rộng rãi và phổ biếntrong các loại máy móc khác nhau Chúng dùng để chuyền hoặc đảo chuyển động

quay tròn cùng mômen xoắn giữa các trục (Nhờ cặp bánh răng ăn khớp với

nhau) hoặc dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến (Nhờ bánh răng ăn khớp với thanh răng).

Do bánh răng yêu cầu gia công không có kết cấu rãnh then nên khi làm việcbánh răng thực hiện quay tự do trên trục trơn, cho nên để bảo đảm quá trình làmviệc ổn định thì kết cấu bánh răng phải cho phép khi lắp ráp thì kết cấu lỗ củabánh răng phải được định vị được bốn bậc tự do là rất quan trọng

Bánh răng cần chể tạo yêu cầu được chế tạo từ thép 40X tương đương với

thép hợp kim 40Cr Thành phần hoá học của thép 40X như sau.

Việc cho thêm hàm lượng Cr sẽ cải thiện khả năng thấm Cacbon trong khinhiệt luyện Điều đó sẽ làm cho cơ tính của bánh răng đáp ứng nhu cầu làm việccủa chi tiết Vì độ cứng tăng đồng nghĩa với tính chống mài mòn tăng sẽ làm thờigian sử dụng bánh răng cũng tăng đáng kể.

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

Ta đã biết rằng kết cấu của một chi tiết ảnh hưởng trực tiếp đến quy trìnhcông nghệ chế tạo do đó cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượngcủa sản phẩm cùng độ bền khi làm việc Vậy ngay từ khi thiết kế đối với bánhrăng thẳng cần chú ý tới kết cấu và hình dạng bề mặt như sau

 Hình dạng lỗ phải thật đơn giản để tránh phải sử dụng máy tự động

 Mặt ngoài của bánh răng phải thật đơn giản, bánh răng có tinh côngnghệ cao nhất là bề mặt ngoài có dạng mặt phẳng không có mayơ Cố gắng tránh

sử dụng bánh răng có mayơ ở cả hai phía (Giảm năng suất khi chế tạo)

 Bề dày bánh răng phải đủ để tránh biến dạng khi nhiệt luyện

 Hình dạng và kích thước các rãnh (nếu có) phải thuận tiện cho việc thoátdao khi gia công cơ

 Các bánh răng bậc nên có cùng một moduyl

Căn cứ theo những nét công nghệ điển hình cần có đối với bánh răng, tatiến hành so sánh với kết cấu của bánh răng cần gia công nhận thì thấy rằng cómột số điểm hợp lý và bất hợp lý như sau:

 Nhận thấy rằng ở cả hai phía của bánh răng đều tồn tại phần gờ cao hơn

bề mặt bên của bánh răng là 4 mm Điều đó sã làm hạn chế khả năng tăng năngsuất khi gia công, do không thể gia công đồng thời nhiều chi tiết trong một lần gáđặt , nếu muốn tiến hành gia công nhiều chi tiết trong một lần gá thì ta phải sửdụng bạc đệm giữa hai bánh răng Điều đó làm chiều dài hành trình chạy dao khigia công tăng làm cho thời gian gi công cũng tăng theo Mặt khác khi sử dụngbạc thì bề mặt dưới của bánh răng trên tồn tại một lớp ba via kim loại do khôngđược cắt hết, vậy lại phát sinh thêm một nguyên công cắt ba via trong qui trìnhcông nghệ

 Do đường kính bánh răng là 130 mm < 150 mm nên ta có thể không cầnthiết phần rãnh B có tác dụng giảm khối lượng của bánh răng tiết kiệm nguyênvật liệu Tuy nhiên nếu có rãnh giảm khối lượng trong kết cấu bánh răng thìkhông những ta tiết kiệm được nguyên vật liệu mà còn được giảm chiều dài cầnphải ra công ở hai mặt đầu của bánh răng điều đó sẽ làm thời gian gia công giảm

đồng thời năng suất chế tạo cũng tăng theo Hơn nữa trong một số trường hợp khilàm việc đòi hỏi bánh răng quay nhanh và đổi chiều đột ngột thì việc làm giảmkhối là rất quan trọng Do vậy trong kết cấu bánh răng có rãnh giảm khối lượng

là hoàn toàn hợp lý

Do đó ta có 3 phương án sử đổi kết cấu như sau:

Ph­ ¬ng­¸n­1 Ph­ ¬ng­¸n­2 Ph­ ¬ng­¸n­3

Trong cả ba phương án trên thì mỗi phương án đều có ưu điểm và nhược

điểm nhất định Tuy nhiên phương án 2 là phù hợp hơn cả vì nó khống những

đáp ứng việc sử dụng tiết kiệm nguyên vật liệu được đồng thời giúp cho quá trìnhgia công có năng suất cao

3 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.

Nhận thấy rằng trong kết cấu của bánh răng ta cần chế tạo không có rãnhlắp then truyền mômen xoắn Do đó trong quá trình làm việc bánh răng sẽ là chitiết chung gian, có nhiệm vụ chuyền chuyển động từ trục này tới trục khác mộtcách gián tiếp Vậy để đảm bảo rằng bánh răng ta chế tạo hoàn thành tốt nhiệm

vụ của nó thì khi chế tạo ta phải chú ý tới các yêu cầu kỹ thuật sau:

 Độ đảo không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở là 0,05 mm

 Độ vuông góc của mặt đầu với tâm lỗ không quá 0,03 mm

 Sau nhiệt luyện đạt độ cứng 55  60 HRC Độ sâu khi thấm C là 12mm.

 Còn các yêu khác được thể hiện trên bản vẽ chế tạo

Trong các yêu cầu kỹ thuật nói trên thì hai yêu cầu trên cùng là quan trọngnhất Vì nó ảnh hưởng một cách trực tiếp tới khả năng làm việc của các bánhrăng trong quá trình chuyển động Nhận thấy rằng với các yêu cầu như vậy thìkết cấu bánh răng như sau hoàn toàn đáp ứng được các điều kiện kỹ thuật đã đặtra

20

d

 Kết cấu như trên cho phép khi làm việc bánh răng khống chế đủ 4 bậc tự

do (l/d = 30/20 >1,2), đồng thời kết cấu này cho phép ta khi gia công răng thì ta

có thể gia công nhiều bánh răng cùng một lúc làm cho năng suất chế tạo tăng rútngắn thời gian gia công, hạ giá thành chế tạo sản phẩm

 Sau khi gia công cơ xong ta tiện hành thấm Cacbon cũng đạt độ cứngHRC 60  62 đảm bảo tính chống mài mòn cho bánh răng trong quá trình làmviệc

4 Xác định dạng sản xuất.

Để việc sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất trong khi sản phẩm chế tạo ravẫn đáp ứng được các yêu câu đã đặt ra đối với sản phẩm Ta phải căn cứ vào sảnlượng chi tiết cần chế tạo hàng năm và khối lượng của mỗi sản phẩm để quyếtđịnh dạng sản xuất từ đó ta có hình thức tổ chức quản lý sản xuất và đường lốicông nghệ hợp lý nhất hợp lý Có như vậy hiệu quả kinh tế mới cao

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

N = N1.m.[1 + (+a)/100] = 5000.1.(1 + 10%) = 5500 (Chi tiết).

Trong đó: - N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;

- N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;

- m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

- b : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

- a : Số chi tiết hỏng do chế tạo phôi (3% đến 6%)

Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V. = 0,35.7,852 = 2,75 (Kg)

Trong đó: - V: Thể tích của chi tiết cần gia công

- g : Trọng lượng riêng của vật liệu g thép =7,852 (Kg/dm3)

Ở đây ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp dập nóng khi đóhình dạng (sơ bộ) của phôi trước khi gia công có hình dạng như sau (Trang sau):

5 Chọn phương pháp chế tạo phôi:

Ta biết rằng để đạt hiệu quả kinh tế cao thì qui trình công nghệ và công tác

tổ chức sản xuất phải lựa chọn phải thật hợp lý Có như vậy thì năng suất giacông mới tăng, rút ngắn tối đa thời gian cần thiết để gia công xong lô sản phẩm

để kịp giao hàng Để làm được điều đó thì ngay từ quá trình chọn phôi cùngphương pháp để chế tạo phôi liệu ta cũng phải căn cứ vào dạng sản suất để chọn

lựa Đối với việc sản suất bánh răng bằng thép ở dạng sản xuất hàng loạt lớn thì

có hai phương chế tạo phôi liệu phù hợp đó là:

 Đúc trong khuôn cát

 Rèn và dập nóng tạo phôi có hình dạng gần giống với chi tiết cần giacông.

Trong hai phương pháp chế tạo trên thì phương pháp dập nóng thích hợphơn So sánh hai phương pháp chế tạo phôi thì nhận thấy rằng phôi chế tạo bằngphương pháp rèn dập có cơ tính cao hơn, còn phôi đúc do tính thiên tích và rỗ khí

sẽ làm cơ tính không đồng đều ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của bánh răng.Qui trình công nghệ để chế tạo phôi như sau:

 Chọn phôi ban đầu: Do bánh răng được chế tạo có kích thước 120mm Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ thép thanhtiết diện tròn ra từng phần nhỏ có kích thước phù hợp với bánh răng cần giacông, quá trình cắt đó được thực hiện trên máy cưa cần

 Tiến hành dập trong khuân kín nhiều lần

 Lần cuối cùng dập trong khuân kín thành có góc nghiêng 30

 Tiến hành ủ bán sản phẩm sau quá trình dập để làm mềm phôi dập

3°

6 Trình tự gia công cho chi tiết.

6.1 Xác định đường nối công nghệ.

Đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối thì qui trình công nghệđược xây dựng theo nguyên tắc phân tán nguyên công kết hợp với việc sử dụngcác máy chuyên dùng để gia công Theo phương pháp đó thì qui trình công nghệđược chia ra thành các nguyên công đơn giản Khi đó trên mỗi máy thực hiệnmột bước gia công nhất địch và sử dụng đồ gá chuyên dùng Tuy nhiên để thíchhợp với điều kiện sản xuất trong nước ta hiên nay thì trong quá trình thiết kế qui

trình công nghệ gia công chi tiết, ta cần xem xét thêm phương pháp tập trungnguyên công kết hợp với việc sử dụng các máy vạn năng cùng với đồ gá thiết kếthêm để nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất

6.2 Chọn phương pháp gia công.

Do yêu cầu khi làm việc mà một số bề mặt của bánh răng có những yêu cầu

về độ bóng và độ chính xác kích thước nhất định Chính điều này quyết định tớiphương pháp gia công chi tiết:

 Bề mặt lỗ 20H7 có độ bóng Ra = 1,6 mm (6  7) Cho nên nguyên

công để gia công lỗ lần cuối là mài tinh

 Bề mặt răng có độ bóng Ra = 1,25 mm (7  8) Cho nên nguyên công

gia công bề mặt răng lần cuối là mài răng (8)

2 Tiến hành nhiệt luyện Tiến hành nhiệt luyện

3 Gia công cơ tạo mặt chuẩn Gia công cơ tạo chuẩn

4 Khoả mặt đầu, khoan, tiện

7 Gia công biên dạng răng Khoan 4 lỗ 8.

8 Thực hiện nhiệt luyện bánh

răng

Gia công biên dạng răng

9 Mài tinh lỗ đạt 20h11H7. Thực hiện nhiệt luyện bánh

răng

10 Mài biên dạng răng Tiến hành mài biên dạng

răng

11 Tiến hành kiểm tra sản

phẩm

Mài tinh lỗ 20h11H7.

phẩm

Trong hai phương án trên ta nhận thấy rằng phương án 1 là phương án có

tính công nghệ nhất Nó cho phép chế tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng đều

và chính xác cao hơn, do đã sử dụng chuẩn tính thống nhất trong quá trình giacông

Để gia công khoả mặt đầu và khoan lỗ 20 trên máy tiện có sử dụng mâncặp 3 chấu làm đồ gá, ta cần hạn chế được ít nhất 5 bậc tự do Trong khi bề mặttròn xoay ngoài chỉ có khả năng khống chế được 2 bậc tự do (l/d = 32/120 <1), do

đó ta phải sử dụng thêm bề mặt đầu để hạn chế thêm 3 bậc tự do nữa Thế nhưng

do phôi được chế tạo bằng phương pháp dập nóng nên không thể tránh được việctrên bề mặt phôi vẫn tồn tại bavia hoặc nhấp nhô bề mặt đồng, thời vị trí tươngquan giữa các bề mặt lại không đảm bảo chính xác Cho nên không thể bảo đảmrằng trong quá trình kẹp chặt phôi không bị xô lệch khỏi vị trí định vị sẽ làm chochất lượng gia công không bảo đảm Do đó trước quá trình gia công cơ ta phảitiến hành nguyên công tạo chuẩn để bắt đầu gia công cơ

6.4 Thiết kế các nguyên công

6.4.1 Nguyên công 1: Tiến hành chế tạo phôi:

Tham khảo lại phần chọn phương pháp chế tạo phôi

6.4.2 Nguyên công 2: Tiến hành nhiệt luyện phôi:

Do trong quá trình dập nóng phôi để tạo ra hình dáng ban đầu cho phôitrước khi tiến hnàh gia công cắt gọt tạo ra chi tiết Dưới tác dụng của nhiệt độ vàtải trọng dùng để gây biến dạng cơ học đã làm cho phôi tạo ra có bề mặt bị biếncứng và cơ tính không đồng đều do hiện tượng tập trung ứng suất gây ra Do đónếu tiến hành gia công ngay thì lưỡi cắt sẽ chóng bị mòn có thể mẻ hoặc gẫy làmquá trình gia công cơ gặp nhiều khố khăn, chất lượng bề mặt lại không ổn định

Vì quá trình cắt diễn ra không đồng đều Vậy trước khi gia công cơ ta phải tiếnhành nhiệt luyện để làm mền loại bỏ lớp kim loại biến cứng tăng khả năng cắt gọtcủa phôi

6.4.3 Nguyên công 3: Gia công tạo chuẩn thô sơ bộ:

- Sơ đồ định vị (Hình 1):

- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên mâm

cặp ba chấu tự định tâm, mặt đầu B hạn chế 3 bậc tự do

nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn xoay C hạn

chế 2 bậc tự do nhờ ba chấu kẹp Như vậy ta đã khống

chế được 5 bậc tự do cho chi tiết

- Kẹp chặt: Sau khi chi tiết đã được định vị trên

mâm cặp ba chấu ta ta tiến hành xiết mâm cặp để tạo lực

kẹp cần thiết Phương của lực kẹp chặt vuông góc với bề

mặt tròn xoay 130mm Sau khi chi tiết được kẹp cố định

ta tiến hành gia công theo các bước sau:

 Tiện thô bề mặt C

 Tiện thô bề mặt A

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620

của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW

- Chọn dao: Dùng mảnh kim loại làm lưới cắt là T15K6, còn thông số hìnhhọc của lưỡi cắt như sau:  = 300;  = 00 ;  = 00; r = 0,5 mm

- Lương dư gia công: - Gia công bề mặt A: t = 1 mm.

Trong đó: - Các hệ số Cv và các số mũ m, x, y được xác định theo Bảng

5-17 (Trang 14-Quyển2) Đối với dao tiện sử dụng mảnh hợp kim T15K6 làm lưỡi

cắt thực hiện chạy dao S = 1 > 0,7 ta có: Cv = 340, m = 0,2; x = 0,15; y = 0,35

- T là trị số trung bình tuổi bên của dao T = 30  60 (phút)

- kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.kuv

kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong

Bảng 5-1  5-4 (Quyên 2) đối với thép ta có.

C

W

Ở đây: - b : Giới hạn bền của vật liệu, b = 750 Mpa.

- Kn là hệ số điều chỉnh  vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1

- nv là số mũ cho trong Bảng 5-2: nv = 1

- knv là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi: knv = 0,8

- kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: kuv = 1

N = 1345.124,34/1020.60 = 2,754(kW) < Nmáy. = 7,5.0,8 = 6 (kW)

Như vậy máy đủ công suất để cắt được hết lượng dư kim loại theo yêu cầucủa quá trình gia công cơ.

6.4.4 Nguyên công 4: Gia công mặt đầu còn lại, khoan lỗ và tiện lỗ trong.

- Sơ đồ định vị (Hình 2):

- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên

mâm cặp ba chấu tự định tâm, mặt đầu B hạn chế 3

bậc tự do nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn

xoay C hạn chế 2 bậc tự do nhờ ba chấu kẹp Như vậy

ta đã khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết

- Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên mâm

cặp ba chấu ta sử dụng luôn mâm cặp để kẹp tạo lực

kẹp chặt Phương của lực kẹp chặt vuồn góc với bề

mặt tròn xoay 120mm Sau đó ta tiến hành các bước

gia công theo thư tự sau:

 Tiện khoả mặt đầu B

 Khoan lỗ 18 mm.

 Tiện tinh từ 18 lên 19,8 mm đạt độ bóng 7.

 Tiện vát mép lỗ 19,8 mm.

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620

của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW

- Chọn dao: + Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6

+ Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ 18 mm.

+ Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6 để tiện tinh lỗ

- Lương dư gia công: + Tiện bề mặt B: t = 1 mm.

+ Gia công khoan lỗ 18 mm: t = 9 mm.

 Đối với bước gia công khoan lỗ 18 mm: Tra bảng 5-58 (Trang 84-Quyển

 Đối với bước gia công tiện lỗ: Tra bảng 5-62 (Trang 54- Quyển 2) khi sử

dụng dao tiện có r = 2mm gia công đạt độ bóng bề mặt Ra = 2,5 ta đã có t = 0,9

6.4.5 Nguyên công 5: Tiến hành gia công bề mặt

ngoài tròn xoay của phôi

- Sơ đồ định vị (Hình 3):

- Định vị: Do lúc này trên chi tiết hầu hết các bề

mặt đã được gia công tinh đặc biệt là bề mặt lỗ 19,6H7

Cho nên ta tiến hành lắp chi tiết lên trục gá có vai, khi

đó chi tiết được định vị 1 bậc tự do nhờ mặt đầu B tiếp

xúc với vai trục còn 4 bậc tự do còn lại được định vị nhờ

trụ dài lắp vào lỗ 19,6H7

- Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên trục gá ta sư

dụng mối ghép ren để tạo lực kẹp chặt dữ chi tiết cố định trên trục khi gia công.Sau khi kẹp chặt chi tiết ta tiến hành gia công theo các bước sau:

 Tiện thô toàn bộ bề mặt tròn xoay để đạt kích thước 131+0,4 mm

 Tiện tinh bề mặt tròn xoay 130-0,25 mm

 Tiến hành vát mép 450 ở cả hai bên của phôi

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620

của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW

- Chọn dao: Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6

- Lương dư gia công: + Tiện thô bề mặt C: t = 1,5 mm.

+ Tiện tinh bề mặt C: t = 0,5 mm để đạt 78.

- Chế độ cắt khi gia công cơ đối với mỗi bước nguyên công như sau:

 Đối với bước gia công tiện thô bề mặt 120mm: Tra bảng 5-60 và 5-63

(Trang 52 và 55- Quyển 2) ta đã có t = 1,5 mm, S = 0,26 (mm/vg), V = 106(m/ph) Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau:

 Đối với bước gia công tiện tinh bề mặt 120mm: Tra bảng 5-62 (Trang

54- Quyển 2) khi sử dụng dao tiện có r = 2mm gia công đạt độ bóng bề mặt Ra =1,25 ta đã có t = 0,5 mm, S = 0,17 (mm/vg) và V = 110 (m/ph)

Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau:

6.4.6 Nguyên công 6: Khoang 4 lỗ 8 mm.

- Sơ đồ định vị (Hình 4) trang sau:

H×nh­4

- Định vị: Tiến hành định vị trên đồ gá chuyên dùng, mặt đầu B hạn chếđược 3 bậc tự do còn lỗ 20H7 hạn chế được 2 bậc tự do nhờ lần lượt sử dụngphiến tỳ phẳng dạng đĩa và một chốt trụ ngắn có đường kính19,6h7.

- Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lựckẹp chặt dữ chi tiết cố định trên trục khi gia công Sau khi chi tiết được kẹp chặt

ta tiến hành gia công 4 lỗ8mm trên máy khoan Để tăng năng suất gia côngtrong đồ gá ta lắp phiến dẫn có 4 bạc dẫn hướng tương ứng với 4 vị trí cần khoan

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy khoan cần K125 của

Liên Xô công suất của động cơ 2,8 kw còn hiệu suất  = 0,8

- Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ 8 mm.

- Lương dư gia công: Gia công khoan lỗ 10 mm: t = 4 mm.

- Chế độ cắt: t = 4mm, n = 1008 (vg/ph) còn S = 0,17 (mm/vg)

(Tính toan cụ thể ở phần tính chế độ cắt cho một nguyên công)

6.4.7 Nguyên công 7: Gia công biên dạng của bánh răng.

- Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lựckẹp chặt giữ chi tiết cố định trên trục khi gia công Sau khi chi tiết được kẹp chặt

ta tiến hành gia công biên dạng răng bằng dao phay lăn răng chuyên dùng

Chú ý trong quá trình gia công ta phải tiến hành gá dao nghiêng so với trụccủa vật gia công một góc đúng bằng góc nâng của đường xoắn vít trên trục chiacủa dao

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy phay lăn răng 5324 của Liên Xô Công suất động cơ của máy mài là 2,8 kW còn hiệu suất  = 0,7.

- Chọn dao: Sử dụng dao phay lăn răng bằng thép gió: D = 112 mm

- Chế độ cắt: Do bánh răng cần chế tạo có m = 5 mm nhưng độ chính xácsau khi gia công yêu cầu đạt cập chính xác cấp 8 Cho nên khi chế tạo ta tiếnhành gia công trực tiếp biên dạng răng bằng dao phay trục vít một đầu mối Mặtkhác để gia công được hết toàn bộ bề mặt các răng thì trong quá trình cắt daothực hiện hai chuyển động quay tròn và tịnh tiến dọc theo trục của phôi để cắt bềrộng của bánh răng, còn phôi thức hiện chuyển động quay tròn để dao cắt hếttoàn bộ các răng có trên bánh răng.Vậy thống số điều chỉnh máy khi cắt răng nhưsau

 Đối với dao: Lượng chạy dao sau khi chi tiết quay được 1 vòng S0 = 1,25(mm/vg) còn tốc độ cắt V = 36 (m/ph)

Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính mang dao:

Trong đó: - wd,nd,Zd : Tốc độ góc, số vòng quay, số răng của dao

- wc,nc,Zc : Tốc độ góc, số vòng quay, số răng của bánh răng Vậy tốc độ quay của chi tiết khi gia công là:

Để tạo ra tốc độ quay của phôi chuyển động của dao cắt đẻ chế tạo ra chitiết có biên dạng răng đạt yêu cầu, ta sử dụng các cặp bánh răng thay thế phù hợp

để tạo ra tỉ số truyền phù hợp

6.4.8 Nguyên công 8: Tiến hành nhiện luyện bánh răng.

Để bánh răng có độ cứng đạt 55  60 HRC Ta tiện hành nhiệt luyện thấm

Cacbon, đối với thép 40Cr thì độ cứng bề mặt sau khi thấm Cacbon là 60  62

HRC Tuy nhiên sau quá trình nhiệt luyện thì độ chính xác của chi tiết giảm đimột cấp còn độ nhám bề mặt tăng 1 tới 2 cấp Do đó ta phải tiến hành thêmnguyên công mài lại các bề mặt làm việc của bánh răng để đạt độ bóng yêu cầu

6.4.9 Nguyên công 9: Tiến hành mài bóng hai bề mặt răng

Sau quá trình nhiệt luyện để tăng độ cứng cho chi tiết, chi tiết sẽ bị biếndạng nhiệt làm giảm cấp chính xác và độ bóng bề mặt của chi tiết tăng, cho nên

để đảm bảo bề mặt răng có Ra = 1,25 mm thì chi tiết phải được mài lại biên dạngrăng Nhưng do để bài yêu cầu thiết kế qui trình công nghệ phù hợp với điều kiệngia công trong nước Cho nên nguyên công này có thể bỏ qua, vì hiện tại trong

nước chưa có mái bài biên dạng răng chuyên dùng (Hình 6)

trị m (d = p.m/2 = 7,85 mm Chọn d = 8 mm )

- Kẹp chặt: Sử dụng mâm cặp ba chấu tự định tâm để tạo lực kẹp chắt cầnthiết giữ cố định chi tiết khi gia công

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy mài tròn trong

3A227 của Liên Xô Công suất động cơ của máy mài là 3 kW

- Dụng cụ cắt: Đá mái có đường kính D = 12,5 mm

- Lương dư gia công: Mài lỗ 20H7 sau nhiệt luyện : h = 0,1 mm.

- Chế độ cắt: Xác định theo bảng 5-207 (Trang 184 và 185-Quyển 2) ta có:

Lượng chạy dao dọc lấy theo chiều dày đá sau một vòng quay chi tiết:S

6.4.11 Nguyên công 11: Tiến hành kiểm tra chất lượng của bánh răng.

Sơ đồ kiểm tra chất lượng sản phẩm

Hình a: Sơ đồ đo độ vuông góc giữa mặt đầu với mặt lỗ 20

Hình b: Sơ đồ đo độ đảo hướng kính của bánh răng

Ở đây ta chỉ nên ra hai sơ đồ điển hình dùng để kiểm tra xem bánh răng cóđạt các yêu cầu kỹ thuật hay không

7 Tính lượng dư cho mỗi bề mặt gia công.

Nhận thấy rằng để từ phôi dập nóng trở thành bánh răng có thể làm việcđược thì ta phải tiến hành gia công cơ để bóc đi một lượng kim loại nhất định ởmột số bề mặt nhất định Lượng kim loại bị bóc đi để tạo sản phẩm hoàn thiệnchính là lượng dư gia công Việc xác định chính xác lượng dư kim loại về trị số

và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình gia công

Đối với chi tiết bánh răng ta phải tiến hành gia công cơ tại cả bốn bề mặtsau: Hai mặt đầu cùng hai mặt tròn xoay Tuy nhiên trong bốn bề mặt phải giacông thì chỉ có hai bề mặt trong xoay là phải đạt độ chính xác và độ bóng nhấtđịnh Do thời gian có hạn cho nên trong các bề mặt cần gia công đó ta chỉ cầntính lượng dư kim loại cho một bề mặt còn các bề mặt khác ta tiến hành tra bảng

trong sổ tay công nghê chế tạo máy Ở đây ta chọn bề mặt tròn xoay 130-0,25mm

độ nhẵn bóng Ra = 1,25 mm để xác định lượng kim loại cần cắt bỏ

7.1 Xác định lượng dư khi gia công bề mặt 130h11 (Ra = 1,25 mm).

Đối với mặt tròn xoay ngoài cùng thi lượng kim loại dư được xác đinh:2.Z0 = Zi = dph - dct

Trong đó: - Z0 : tổng lượng dư kim loại cần loại bỏ qua mọi nguyên công

- dph : Kích thước đường kính phôi

- dct : Kích thước đường kính chi tiết

Để gia công được 130-0,25mm; Ra = 1,25 mm ta phải trải qua hai bước gia

công sau: Tiện thô, tiện tinh (Các bước nguyên công này đều được thực hiện

trong một lần gá), cho sai số gá đặt giữa các bước gia công  = ch = 0,5.Smax Domối ghép giữa bánh răng với trục gá là mối ghép trung gian 19,6H7/h7 cho nên

độ hở lớn nhất của mối ghép được xác định như sau:

Lỗ 19,6H7 { ES=21μmm ¿¿¿¿ ; Trục 20h7 { es=0μmm ¿¿¿¿ 

Vậy Smax = 42 mm   = ch = 0,5.Smax = 21 mm

Tuy nhiên do mỗi bước gia công cơ học lại đạt những độ chính xác và độbóng nhất định và không hề cố định Cho nên lượng dư cần thiết cho một bề mặt

là một giá trị nằm trong khoản giá trị xác định Do đó ta phải đi xác định lượng

dư lớn nhất Zmax, lượng dư lớn nhất Zmin và lượng dư danh nghĩa Zi cho một bềmặt được xác định như sau:

7.1.1 Xác định lượng dư nhỏ nhất Zmin

Đối với mặt tròn xoay ngoài thì Zmin được xác định như sau:

2.Zmin = 2 [ (R Z+h)i−1+√Δ2Σii−1+ε1] .

Trong đó: - RZi-1 : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

- hi-1 : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước đểlại

- i-1: Tổng sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước

để lại

- i : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Do tính chất in dập các sai sô sau mỗi bước gia công cơ Cho nên sai số vịtrí không gian cũng có thể được xác định gần đúng bởi công thức: ci = Kchx ph.(Kchx: Hệ số chính xác ứng với mỗi bước nguyên công)