Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục khuỷu máy Dập tấm

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy

Bộ quốc phòng.

Học viện kĩ thuật quân sự

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 : Phùng Quốc Hoàn

Lớp : Máy Tàu Thuỷ K234

Giáo viên hớng dẫn : Trần Hữu Quang

Hà nội 2002.

Nhiệm vụ đồ án

Họ và tên:Phùnh Quốc Hoàn Lớp: Máy Tàu thuỷ K234.Khoa:Động lực.

1.Tên đề tài: Thiết kế QTCN gia công chi tiết “Trục khuỷu máy Dậptấm”

2.Các số liệu ban đầu:

 Bản vẽ chi tiết số:036.

 Trang bị công nghệ tự chọn.

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.

Nhận xét của giáo viên h ớng dẫn:

Nhận xét bảo vệ:

Lời nói đầu

Môn học CNCTM có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s

vận tải, điện lực,v v.Đồ án môn học CNCTM là đồ án vận dụng líthuyết của nhiều môn học: CNKL1, CNKL2, CNCTM, Dung sai, để giảiquyết một nhiệm vụ công nghệ Với mục đích nh 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 tạpyêu cầu thợ bậc cao, đồ gá, máy chuyên dùng có tính chính xác cao Cácnguyên công gia công trục khuỷu máy Dập tấm đều đòi hỏi phải có đồgá song do phạm vi nghiên cứu cũng nh sự hạn chế về mặt thời gian nêntrong đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnhthen trên trục Đây là nguyên công đợc tiến hành sau khi nhiệt luyện Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơ tốt đểtìm hiểu thiết kế các loại chi tiết khác.Phát huy trí sáng tạo,ý thức tựchủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụ khoa học khác,hình thành phơng pháp luận khoa học cho ngời học viên, đặc biệt làcách 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 tếcòn hạn chế, khối lợng công việc tơng đối lớn, các môn học về đồ gá ch-

a nhiều nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót Tôi rất mong nhận

đợc sự đóng góp ý kiến xây dựng để đề tài đợc hoàn chỉnh hơn Tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn chỉ bảo của thầy giáo hớngdẫn Trần Hữu Quang và sự giúp đỡ của các đồng chí trong lớp đã giúptôi hoàn thành đồ án này

Học viên:

Phùng Quốc Hoàn.

Mục lục:Trang

Lời nói đầu 4

Mục lục 5

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 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 chê 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

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 việccủa trục khuỷu máy Dập tấm từ đó đa ra đợc những kết luận vềtính 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 trọngnhất, biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay Trạng thái làm việc của trục khuỷu máy Dập tấm rất nặng Trong quátrình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực quán tính ( quántính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển độngquay).Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên cótính chất va đập rất mạnh Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còngây hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ biên Vìvậy đối trong cơ cấu trục khuỷu phải đảm các yêu cầu bền, cứngvững, 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

 Đuôi trục khuỷu: Thờng lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyềndẫn công suất

So với các loại trục khuỷu khác về mặt kết cấu trục khuỷu máy Dậptấm là tơng đối đơn giản, chế tạo phôi bằng phơng pháp dập nónghoặc rèn khuôn Tuy nhiên do có kích thớc lớn nên trục khuỷu máy Dậptấm lại trở nên khó gia công Khi cắt gọt cần phải chú ý đến độ cứngvững của dao Độ chính xác và độ bóng là phù hợp với các bề mặt làmviệc

Trong thực tế sản xuất trục khuỷu máy Dập tấm ngời ta thờng cócác biện pháp công nghệ 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 lăncán bề mặt tạo cho lớp bề mặt có ứng suất d nén làm tăng sứcbền mỏi

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

1.2 Xác định ph ơng pháp chế tạo phôi

Trong chơng này chúng ta sẽ phân tích chi tiết và các phơng phápgia công để quyết định phơng pháp chế tạo phôi

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết ta thấy rằng chỉ có thể có các

ph-ơng pháp gia công là rèn ( 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 và gang grafit cầu Phơng pháp đúc trục khuỷu cónhững u điểm nh: trọng lợng phôi và lợng d gia công nhỏ, đồng thời

có thể đúc đợc những kết cấu phức tạp của trục khiến cho việcphân bố khối lợng bên trong trục khuỷu có thể thực hiện theo ý muốn

để đạt đợc sức bền cao nhất Tuy nhiên phơng pháp đúc trục khuỷucòn có rất nhiều nhợc điểm, đó là:

 Thành phần kim loại đúc khó đồng đều; thép kết tinh không

đều tinh thể phía trong thô hơn tinh thể phía ngoài, gang grafitcầu có quá trình cầu hoá không hoàn toàn nên ảnh hởng đến sứcbền 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, trớc khi gia công ta phải tiến hành ủ và thờnghoá để khử nội lực Trớc khi mài phải tôi hoặc ram để đảm bảotính năng của trục khuỷu.

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, u nhợc điểm của các phơng pháprèn, đúc ở phơng án của đồ án này ta chọn phơng pháp chế tạo phôi

2.1 Thứ tự các nguyên công:

Để tạo ra sản phẩm chi tiết trục khuỷu máy Dập tấm ta phải tiếnhành 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 nh trên có 10 nguyên công, tuy nhiên nguyêncông nhiệt luyện không 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 phần phụ lục tài liệu [7] ta chọn máy phay vàkhoan tâm bán tự động ký hiệu MP-76M có các thông số chính nhsau:

-Đờng 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]

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 máytiện ren vít vạn năng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản nh sau:-Đờng 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 ngoàithân cong có góc nghiêng chính là 90(phải và trái) gắn hợp kimcứng T15K6 có kích thớc cơ bản là:

Chọn máy, gá, dao, thứ tự các bớc 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 máytiện ren vít vạn năng ký hiệu 1K62 có các thông số cơ bản nh sau:-Đờng 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 ngoàithân cong có góc nghiêng chính là 90(phải và trái) gắn hợp kimcứng T15K6 có kích thớc cơ bản là:

Nguyên công Iv: tiện thô cổ biên

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở mákhuỷu; 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 lánggắn hợp kim cứng có kí hiệu dao: 21041-001-BK6 có các thông số cơbản 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 nh nguyên công IV.

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở mákhuỷu; 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 lánggắn hợp kim cứng có kí hiệu dao: 21041-001-BK6 có các thông số cơbản 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 xemxét trong phần tra chế độ cắt)

Nguyên công Vi: phay rãnh then

Chän chuÈn: MÆt trô ngoµi cña ®Çu trôc khuûu, ®u«i trôc khuûu vµ

1 ®iÓm ë m¸ khuûu

§Þnh vÞ: 2 khèi V ng¾n vµ 1 chèt t×

Chän m¸y: chän m¸y phay v¹n n¨ng 6M82Щ

Chän dao: tra b¶ng 4-65 tµi liÖu [5] chän dao phay ngãn ®u«i trô cãc¸c th«ng sè c¬ b¶n nh sau:

+ §êng kÝnh dao phay: 4 [mm]

+ ChiÒu dµi phÇn lìi c¾t: 11 [mm]

+ ChiÒu dµi toµn bé dao: 43 [mm]

+Sè r¨ng dao lo¹i 1 lµ 4

Th tù nguyªn c«ng:

+Phay r·nh then dµi 50 [mm]

nguyªn c«ng VIi: nhiÖt luyÖn

Nguyªn c«ngVIII: mµI c¸c mÆt trô cã Φ45 vµ Φ35

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 chọnmáy mài tròn ngoài kí hiệu 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 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]

+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 chọnmáy mài tròn ngoài kí hiệu 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]

Chọn đá: tra bảng IX- 93 trang 304 tài liệu [9] ta chọn đá mài phẳng

kí hiệu ΠΠ.Kích thớc của đá nh sau:

+ Đờng kính đá: 80 [mm]

Chất kết dính : Karemic.

Thứ tự các bớc 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 l ợng d cho các nguyên công:

2.3.1 Tính lợng d 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:

 - sai lệch về vị trí không gian do bớc cong nghệ sát trớc đểlại

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

Với b=c+k;

c- sai số chuẩn

k- sai số kẹp chặt

Sau đây ta sẽ lần lợt tính lợng d cho từng nguyên công

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

Sai lệch không gian còn lại đợc 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;

Nh vậy sai lệch không gian còn lại đợc tính theo công thức:

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 từ 12 cấp, các giá trị tơng ứng sau nhiệt luyện: RZ

Làm tròn kích thớc tính toán đến giá trị có nghĩa của dung sai ta

đ-ợc kích thớc giới hạn nhỏ nhất Sau đó lấy kích thớc giới hạn nhỏ nhất

2Zmin lµ hiÖu c¸c kÝch thíc giíi h¹n nhá nhÊt.

h¹n[mm]

TrÞ sè giíih¹n cña l-

tinh 20 30 63,24 389,72 45,535 120 45,7 45,82 600 880NhiÖt

2.3.2 Tra lîng d cho c¸c nguyªn c«ng cµn l¹i:

C¨n cø vµo ph¬ng ph¸p chÕ t¹o ph«i vµ c¸c kÝch thíc cña ph«i trab¶ng VII-45 trang 556 tµi liÖu [13] ta cã b¶ng tra lîng d cho c¸cnguyªn c«ng nh sau:

III 1 Tiện tinh cổ trục 45 dài

VIII 1 Mài thô cổ trục 45 dài

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

Theo bảng 5-14 trang 13 [st]: từ độ nhám bề mặt tiện tinh: Ra=1,25

m; bán kính đỉnh dao r = 1 mm ta tra đợc s = 0,165 mm/v , chọntheo máy ta đợc s = 0,17 mm/v

c Tốc độ cắt:

Tốc độ cắt v đợc 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 thuộcvào dụng cụ cắt, vật liệu gia công và phơng pháp gia công

Tra bảng 5-17 trang 14 [6] với vật liệu là thép C40, vật liệu daoT15K6, tiện dọc ngoài với 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 lợng 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

(Với kí hiệu vt là vận tốc cắt tính toán)

Số vòng quay tính toán của trục chính:

KPi - hệ số điều chỉnh : KPi = KPi.KPi.KPi.KrPi (**).

KPi,KPi,KPi,KrPi phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể, tra bảng 5-23trang 16 [6]

f Thời gian gia công:

Ta có công thức tính thời gian gia công:

.L- chiều dài bề mặt gia công, L= 65 [mm]

L1- chiều dài ăn dao, do = 90 L1= 0;

2.4.2 Tra chế độ cát cho các nguyên công:

a.Tra chế độ cắt cho nguyên công I :

Tra bảng 33 trang 66 tài liệu [7], bảng 88, bảng 125, bảng

phải chọn lại n; chọn n= 318 thấy thoả mãn điều kiện Nc < Nm..Vậy

ta lập đợc bảng chế độ cắt cho nguyên công I nh sau:

b Tra chế độ cắt cho nguyên công II:

Tra bảng 5-60 trang 52, bảng 5-64 trang 56 tài liệu [6], bảng 33trang 66 tài liệu [7]

Từ bảng 5-64 tra đợc v= 182 v/p từ đó tính đợc n= 966 v/p  chọntheo máy ta có n= 800 v/p Từ t, S, v tra 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 II: