Thiết kế Quy trình nguyên công gia công chi tiết Trục khuỷu máy dập tấm

Đề bài:Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo trục khuỷu máy Dập tấm Học viên thực hiện : Nguyễn Văn Hng 3.Nội dung bản thuyết minh: Lời nói đầu.. Đồ án môn học Côngnghệ chế tạo máy là

Bộ quốc phòng.

Học viện kĩ thuật quân sự

KHOA CƠ KHí

đồ án môn học công nghệ chế tạo máy.

Đề bài:Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo trục khuỷu máy Dập tấm

Học viên thực hiện : Nguyễn Văn Hng

3.Nội dung bản thuyết minh:

Lời nói đầu.

I-PHÂN TíCH SảN PHẩM.

ii-CHọN PHƯƠNG PHáP CHế TạO PHÔI.

iii-LậP QUi TRìNH CÔNG NGHệ GIA CÔNG CƠ.

Iv-tính toán thiết kế đồ gá.

Tài liệu tham khảo.

L¹i Anh TuÊn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn h íng dÉn:

NhËn xÐt b¶o vÖ:

Lời nói đầu.

Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s vàcán bộ kỹ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh

tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực,v v Đồ án môn học Côngnghệ chế tạo máy là đồ án của sinh viên nghành công nghệ chế tạo máy, đồng thời đồ ánnày cũng là một đồ án bắt buộc đối với một số nghành nh ô tô, động cơ đốt trong, máychính xác…Đồ án công nghệ chế tạo máy hớng dẫn sinh viên giải quyết một vấn đề tổnghợp về công nghệ chế tạo máy sau khi đã nghiên cứu các giáo trình cơ bản của nghànhcông nghệ chế tạo máy Khi làm đồ án công nghệ chế tạo máy sinh viên sẽ vận dụng líthuyết của nhiều môn học: Công nghệ kim loại, Dung sai, các sổ tay để giải quyết mộtnhiệm vụ công nghệ Với mục đích nh vậy khi học môn học Công nghệ chế tạo máy tôi

đợc giao nhiệm vụ thiết 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 nh sựhạn chế về mặt thời gian nên trong đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên côngphay rãnh then trên trục

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 phơng pháp luận khoa học cho ngời họcviên, 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 lợng công việc tơng

đối lớn nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót Tôi rất mong nhận đợc sự đóng góp ýkiến xây dựng để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn chỉ bảo của thầy giáo

Lại Anh Tuấn và các giáo viên khác trong bộ môn công nghệ chế tạo máy của các đồng

chí trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này

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

1.1 Phân tích chi tiết gia công 6

1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết: 7

1.3 Xác định phơng pháp chế tạo phôi 7

Chơng 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 lợng d cho các nguyên công 15

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

Chơng III: Thiết kế đồ gá 23

3.1 Thiết kế đồ gá 23

3.2 Nguyên lí làm việc của đồ gá 26

Phần kết luận

Tài liệu tham khảo 27

Chơng i Phân tích chi tiết và xác định phơng pháp chế tạo phôi Trong nội dung chơng này chúng ta sẽ xem xét điều kiện làm việc của trục khuỷu máy Dập tấm từ đó đa ra đợc 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 lợng nhỏ, ít mòn, độ chính xác gia công, độ bóng cao,

Trục khuỷu máy dập tấm có các bộ phận chính nh sau:

1 Đầu trục khuỷu

2 Cổ trục khuỷu

3 Má khuỷu

4 Cổ biên

5 Đuôi trục khuỷu

• Đầu trục khuỷu: Thờng dùng để nhận công suất từ máy chính

• Cổ trục khuỷu : là bộ phận để lắp trục lên ổ

• Má khuỷu: Là bộ phận nối cổ trục và cổ biên Trong đồ án này má khuỷu có dạnghình tròn

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

• Đuôi trục khuỷu: Thờng 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 tơng đối đơngiản, chế tạo phôi bằng phơng pháp dập nóng hoặc rèn khuôn Tuy nhiên do có kích thớclớn nên trục khuỷu máy dập tấm lại trở nên khó gia công Khi cắt gọt cần phải chú ý đến

độ cứng vững của dao Độ chính xác và độ bóng là phù hợp với các bề mặt làm việc Trong thực tế sản xuất trục khuỷu máy dập tấm ngời ta thờng có các biện pháp côngnghệ để làm tăng sức bền của trục nh sau :

• Dùng phơng 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 d nén làm tăng sức bền mỏi

• Nhiệt luyện bằng phơng pháp tốt nh tôi cao tần, thấm Nitơ,

• Mài bóng bề mặt ,

Tóm lại trục khuỷu máy dập tấm là một chi tiết tơng đối đơn giản, kích thớc lớn, số bềmặt 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 phơng pháp gia công chi tiết này

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

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

Trục khuỷu máy dập tấm có dạng trục lệch tâm Trục là loại chi tiết quan trọng, chúng

có bề mặt cơ bản cần gia công là dạng tròn xoay

Bề mặt làm việc của trục là các bề mặt trụ tròn xoay 35 và 45 vì vậy các kích thớcquan trọng và bề mặt quan trọng của chi tiết là 35 và 45 và chiều dài của nó Độ nhámcủa bề mặt trụ 45 khá cao Ra = 0,63 ( cấp 8 ), độ lệch tâm e của cổ biên so với cổ trụckhuỷu là e = 40(mm)

Trục có chiều dài là 400(mm), đây là trục có độ cứng vững không cao

Trên trục có hai đoạn lệch tâm là 94 với chiều dài là 35(mm), một đoạn lệch tâm 35dài 40(mm), ở phần trụ 35 dài 70(mm) có rãnh then

Vật liệu chế tạo thép C45 có thành phần là:

C Si Mn S P Ni Cr0,40,5 0,170,37 0,50,8 0,045 0,045 0,3 0,3Trong khi nhiệt luyện cần chú ý đến biến dạng trục Khi nhiệt luyện cần đảm bảo trục

Trong chơng này chúng ta sẽ phân tích chi tiết và các phơng pháp gia công để quyết

định phơng pháp chế tạo phôi

Các phơng pháp tạo phôi :

+ Phôi thanh+ Phôi cán nóng+ Rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản+ Dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép+ Rèn trên máy rèn ngang

+ ĐúcCăn cứ vào hình dáng của chi tiết ta thấy rằng chỉ có thể có các phơng pháp gia công làrèn ( rèn tự do hoặc rèn khuôn) hoặc đúc

- Đối với phơng pháp đúc, thờng là đúc các trục khuỷu là thép cácbon, thép hợp kim vàgang grafit cầu Phơng pháp đúc trục khuỷu có những u điểm nh: trọng lợng phôi và l-ợng d gia công nhỏ, đồng thời có thể đúc đợc những kết cấu phức tạp của trục khiến choviệc phân bố khối lợng bên trong trục khuỷu có thể thực hiện theo ý muốn để đạt đợcsức bền cao nhất Tuy nhiên phơng pháp đúc trục khuỷu còn có rất nhiều nhợc điểm, đólà:

• 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 hởng đến sức bền của trục khuỷu

• Dễ xảy ra các khuyết tật đúc nh rỗ ngót, rỗ khí, rạn nứt ngầm,

• Sức bền kéo , nén tại các gấp khúc kém

Đối với phơng pháp rèn khuôn với các lý do sau đây:

Rèn khuôn có thể chế tạo đợc các vật rèn đạt độ chính xác gia công từ cấp 4 đến cấp 8

và độ nhám bề mặt từ cấp 3 đến cấp 6

Có khả năng tạo ra vật rèn có hình dáng phức tạp , rèn đợc vật rèn làm bằng vật liệukhó biến dạng

Thao tác trong quá trình rèn khuôn đơn giản không đòi hỏi trình độ tay nghề caoThuận lợi cho cơ khí hoá và tự động hoá quá trình rèn , phù hợp với công nghiệp sảnxuất hàng loạt và giá thành sản phẩm giảm, năng suất cao

Trớc khi gia công ta phải tiến hành ủ và thờng hoá để khử nội lực Trớc khi mài phảitôi hoặc ram để đảm bảo tính năng của trục khuỷu

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, u nhợc điểm của các phơng pháp rèn, đúc ở phơng

án của đồ án này ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là rèn khuôn

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

Nguyên công 2 : Tiện thô mặt trụ φ45 và φ35

Nguyên công 3 : Tiện tinh mặt trụ φ45 và φ35

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: Kiểm tra và nắn thẳng

Nguyên công 9: Sửa lỗ tâm

Nguyên công 10: Mài mặt trụ φ45 và φ35

Nguyên công 11: Mài cổ biên

2.2 Sơ đồ các nguyên công:

Theo cách phân chia nh trên có 11 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 đợc thể hiện lần lợt nh 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 sổ tay công nghệ chế tạo máy ta chọn máy phay và khoan tâm bán tự động kí hiệu MP-76M có các thông số chính sau:

+Đờng kính chi tiết gia công:25ữ80{mm}

+Chiều dài chi tiết gia công:500ữ1000{mm}

+Giới hạn vòng quay của dao:1255{v/p}

+Công suất của động cơ phay-khoan:5,5{kω}

Nguyên công iI: khoan lỗ Φ8 TRÊN Má KHUỷU

Nguyên công iII:tiện thô, vát mặt đầu Φ45 và Φ35

Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự d o

-Chọn máy:Máy tiện 1K62 với các thông số nh sau:

+Đờng kính lớn nhất của chi tiết đợc gia công trên máy:400[mm]

+Khoảng cách hai đầu tâm:700ữ1000 [mm]

+Hiệu suất:0,75

+Số cấp tốc độ trục chính:23

+Phạm vi tốc độ trục chính:12,5ữ2000[v/p], Máy tiện ren vít 1K62 có các cấp tốc

độ [v/p]: 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

+Động cơ của truyền động chính đạt công suất:10[KW]

Đồ gá : 2 mũi tâm và kẹp tốc

Các bớc trong nguyên công:

Lần gá 1

1 Tiện thô đạt φ45,925

- Chän m¸y:M¸y tiÖn T616 cã c¸c th«ng sè c¬ b¶n sau:

+§êng kÝnh gia c«ng lín nhÊt cña chi tiÕt gia c«ng trªn th©n m¸y:320 [mm] +Kho¶ng c¸ch lín nhÊt gi÷a hai mòi t©m:750 [mm]

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờ trục.

Thứ tự nguyên công:

- Tiện thô cổ biên đạt φ35,56

Nguyên công vI: tiện tinh cổ biên

Nguyên công V có chuẩn, gá, dao giống nh nguyên công IV

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờ trục

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

Nguyên công ViI: phay rãnh then

Chọn chuẩn: Mặt trụ ngoài của đầu trục khuỷu, đuôi trục khuỷu và 1 điểm ở má khuỷu

+Công suất động cơ chạy dao:1,7 KW

+Kích thớc làm việc của bàn máy:320ì1250 [mm]

+Số cấp bớc tiến của bàn máy: 18

nguyên công VIiI: nhiệt luyện

nguyên công IX: kiểm tra và nắn thảng

nguyªn c«ng x: söa lç t©m

Nguyªn c«ng xI: mµI c¸c mÆt trô Φ35 vµ Φ45

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 nh sau:

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

+ Chiều dài gia công lớn nhất: 750 [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 bớc trong nguyên công:

Lần gá 1;

+ Mài thô cổ trục đạt φ45,1 dài 65 [mm]

+ Mài thô đầu trục đạt φ35,01dài 90 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt φ44,95 dài 65 [mm]

+ Mài tinh đầu trục đạt φ34,95dài 90 [mm]

Lần gá 2;

+ Mài thô cổ trục đạt φ45,1 dài 65 [mm]

+ Mài thô đuôi trục đạt φ35,01dài 70 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt φ44,95 dài 65 [mm]

+ Mài tinh đuôi trục đạt φ34,95dài 70 [mm]

Nguyên công XIi: 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 nh sau:

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

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

+ Mài thô cổ biên đạt φ35,01 dài40 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt φ34,95 dài 40 [mm]

2.3.2 Tra lợng d cho các nguyên công :

Căn cứ vào phơng pháp chế tạo phôi và các kích thớc của phôi tra bảng VII-45 trang 556tài liệu [13] ta có bảng tra lợng d cho các nguyên công nh sau:

Nguyên

2 Tiện thô đầu trục φ35 dài

90

5,2

3 Vát mép

5 Tiện thô đuôi trục φ35 dà 70 5,2

2 Tiện tinh đầu trục φ35 dài 90 1

3 Tiện tinh cổ trục φ45 dài 65 1,1

4 Tiện tinh đuôi trục φ35 dài 70 1

2 Mài thô đầu trục φ35 dài 90 0,3

3 Mài thô cổ trục φ45dài 65 0,4

4 Mài thô đuôi trục φ35 dài 70 0,3

5 Mài tinh cổ trục φ45 dài 65 0,06

6 Mài tinh đầu trục φ35 dài 90 0,06

7 Mài tinh cổ trục φ45 dài 65 0,06

8 Mài tinh đuôi trục φ35 dài 70 0,06

2 Mài tinh cổ biên φ35 dài 40 0,06

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

2.4.1.Tra chế độ cắt cho nguyên công I :

Tra bảng 5-126 ta đợc v= 48 m/p; khi tính đến các hệ số hiệu chỉnh v=48.1.1,18.0,92.1.1 = 52 [m/p], từ giá trị v này ta tính đợc n= 414[v/p], (số vòng quaycủa trục chính) và chọn giá trị n theo máy đợc n= 800 [v/p] Từ n này kết hợp với sốrăng dao phay ta sẽ tra đợc công suất cắt Nc, tuy nhiên giá trị Nc này lớn hơn công suấtcủa máy nên ta phải chọn lại n; chọn n= 318 thấy thoả mãn điều kiện Nc < Nm.η.Vậy talập đợc bảng chế độ cắt cho nguyên công I nh sau:

Chế độ cắt

2.4.2 Tra chế độ cắt cho nguyên công II:

2.4.3 Tra chế độ cắt cho nguyên công III:

Từ bảng 5-20 tra đợc v= 66[m/p] sau đó nhân với các hệ số hiệu chỉnh ta đợc v =44,45(m/p) từ đó tính đợc n= 314,4 v/p ⇒ chọn theo máy ta có n= 315{ v/p} Từ t, S, vtra ra đợc Nc; tra bảng 33 trang 66 tài liệu [7] tra đợc T0

Từ đó ta có bảng chế độ cắt cho nguyên công III:

Chế độ cắt

2.4.4.Tra chế độ cắt cho nguyên công IV:

Tra bảng 5-14 có s= 0,14 (mm/v), bảng 5-20 có v= 83 [m/p] sau khi nhân với các hệ sốhiệu chỉnh ta có v = 57 (m/p) suy ra n = 405 (v/p) (tính theo công thức đã đa ra ở phầntrên) chọn n theo máy ta có n= 450 [v/p]

Bảng tra chế độ cắt cho nguyên công III:

Chế độ cắt

Lần gá một

Lần gá hai

2.4.5.Tra chế độ cắt cho nguyên công V

Tơng tự nh khi tra chế độ cắt cho nguyên công III ta lập đợc bảng chế độ cắt cho cácnguyên công V

Chế độ cắt

2.4.6.Tra chế độ cắt cho nguyên công VI:

Tơng tự nh khi tra chế độ cắt cho nguyên công IV ta lập đợc bảng chế độ cắt cho nguyêncông VI:

Chế độ cắt

2.4.7.Tra chế độ cắt cho nguyên công VII:

Tra bảng 5-186 trang 160 tài liệu [6], bảng 33 trang 66 tài liệu [7] ta lập đợc bảng chế

độ cắt cho nguyên công VI:

Chế độ cắt

2.4.8 Tra chế độ cắt cho nguyên công XI:

Tra bảng 5-203 trang 181 đợc sct = 1,84 sau khi nhân với các hệ số hiệu chỉnh ta đợc sct =1,86, n = 105(v/p) ộ cắt cho nguyên công IX:

Chế độ cắt

Lần gá1