Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết tang quấn xích

Trong ngành Cơ Khí-Chế Tạo Máy, yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi khắt khe.

Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy LỜI NÓI ĐẦU Trong ngành Cơ Khí-Chế Tạo Máy, yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi khắt khe. Buộc người công nghệ luôn luôn phải tìm tòi, sáng tạo để tìm ra những phương pháp gia công tối ưu nhất cho từng nguyên công cũng như cho cả quy trình công nghệ gia công (qtcngc) nhằm mục đích nâng cao năng suất, chất lượng, đồng thời giảm chi phí gia công, giảm thời gian gia công, qua đó giảm giá thành sản phẩm. Để lựa chọn phương pháp gia công tối ưu nhất, điều đặc biệt quan trọng là phải xác định được những yếu tố ảnh hưởng trong quá trình gia công và trên cơ sở đó, người làm công nghệ sẽ lựa chọn và đưa ra được phương pháp gia công tốt nhất cho từng nguyên công và cho cả quy trình công nghệ gia công. Được sự đồng ý và hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Phí Trọng Hảo, em xin giới thiệu nhiệm vụ Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp với đề tài “Thiết kế qtcn gia công chi tiết tang quấn xích ”. Mặc dù được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn cùng các bạn. Nhưng vì thời gian có hạn nên em còn nhiều thiếu xót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn cũng như của các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng cho phép em được nói lời cảm ơn tới toàn bộ các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn trực tiếp Phí Trọng Hảo đã giúp đỡ em hoàn thành tốt phần đồ án tốt nghiệp này. Hà Nội 5/2005 Sinh Viên Phạm Minh Thắng 1 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 1 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy PHẦN I TRUYỀN ĐỘNG HÀNH TINH I – KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN ĐỘNG HÀNH TINH CƠ BẢN. Trong truyền động bánh răng được chia làm 2 loại chính là truyền động bánh răng thường và truyền động bánh răng hành tinh.  Truyền động bánh răng thường (Gear train): là truyền động giữa các bánh răng có trục quay cố định trong quá trình làm việc. Đây là loại truyền động phổ biến và đơn giản, hiệu suất lớn, tuổi thọ cao, nhưng chi áp dụng đươc cho những truyền động với tỷ số truyền nhỏ. Khi tỷ số truyền lớn thì kích thước bộ truyền lại quá lớn, đó là nhược điểm lớn của loại truyền động này.  Truyền động hành tinh (Planetary Gear train): là truyền động giữa các bánh răng trong đó có ít nhất một bánh răng có trục quay di động trong không gian, trong loại truyền động này có thể có một hoặc nhiều bậc tự do. Cấu tạo của một truyền động hành tinh đơn giản, hình 1.1 Các bánh răng có đường trục cố định ( bánh 1và 3) được gọi là các bánh trung tâm. Các bánh răng có đường trục không cố định ( bánh 1) được gọi là các bánh răng vệ tinh. Khâu động mang trục của bánh răng vệ tinh ( khâu c) được gọi là cần. Hình 1.1 Tuy nhiên theo thuật ngữ tiếng anh thì tên gọi bánh răng 3 chưa được thoả mãn, để làm rõ điều này ta xét ví dụ hình 1.2. Ta nhận thấy tên gọi của các bánh răng có đường trục cố định ăn khớp trong khác với ăn khớp ngoài, cụ thể: - Bánh răng ăn khớp ngoài: sun gear (s). - Bánh răng ăn khớp trong lại có tên gọi: ring gear (r) 2 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 2 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy - Bánh vệ tinh: planet carrier Hình 1.2 Tuy nhiên, vì các tài liệu tiếng Việt vẫn gọi các bánh răng có trục quay cố định là bánh trung tâm nên trong bản báo cáo này vẫn dùng như vậy. Để hiểu rõ về truyền động này ta tìm hiêu thêm ví dụ hình 1.3 sau: a) b) c) 3 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 3 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 1.3 Trong hình 1.3: - Trường hợp a: hệ là hệ vi sai, trường hợp này các bánh trung tâm đều quay. - Trường hợp b: hệ hành tinh, trong trường hợp này ta cố định một trong các bánh răng trung tâm ( ở đây ta cố định bánh răng 3). - Trường hợp c: hệ trở thành hệ bánh răng thường khi ta cố định cần c. Như vậy nếu theo phân tích trên thì hệ hành tinh là một trường hợp đặcbiệt của hệ vi sai. Tuy nhiên, vì hệ truyền động này có tên xuất phát từ việc quay hành tinh của một bánh răng vì vậy cả hệ vi sai va hành tinh có một tên gọi chung là truyền động hành tinh ( Planetary Gear Train). II- ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA TRUYỀN ĐỘNG HÀNH TINH. 1. Ưu điểm của truyền động hành tinh. Truyền động hành tinh có những ưu điểm chính sau: - Truyền động hành tinh cho phép thực hiện với một tỉ số truyền lớn có thể lên tới 1:500. Vì vậy, truyền động hành tinh rất thích hợp với những hộp giảm tốc cần có tỷ số truyền lớn, nhưng yêu cầu kết cấu nhỏ gọn. - So với hệ truyền động bánh răng thường thì hệ truyền động bánh răng hành tinh có hiệu suất cao hơn khi có cùng tỷ số truyền. Do đó hệ truyền động hành tinh thường được sử dụng với các bộ truyền có tỷ số truyền không lớn nhưng đòi hỏi có hiệu suất cao. - Truyền động hành tinh cho một kết cấu nhỏ gọn, vì vậy truyền động này được dùng nhiều trong các hộp số tự động, ví dụ như cơ cấu truyền lực của ô tô, tời đa tốc, cơ cấu tay quay cần trục tháp, cơ cấu năng chuyển trong các máy nâng chuyển, … - Hệ hành tinh cũng rất thích hợp với truyền động công suất lớn giữa hai trục đồng trục với nhau. Vì khi truyền động mômen truyền động được phân phối trên nhiều răng đang ăn khớp, nên tổng diện tích chịu lực sẽ tăng lên . 4 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 4 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 2. Nhược điểm của truyền động hành tinh. Kết cấu phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao về chế tạo và lắp ghép, nên việc chế tạo và lắp ráp gặp rất nhiều khó khăn, do đó giá thành cao Mặt khác, có những bộ truyền cho hiệu suất rất nhỏ. III – MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG TRUYỀN ĐỘNG HÀNH TINH. 1. Tỷ số truyền của một số cơ cấu hành tinh cơ bản. Việc tính toán tỉ số truyền của bánh răng hành tinh dựa vào công thức Willis, theo phương pháp này thì các thông số động học được xác định trên cơ sở chuyển động tương đối đối với cần. Để tính toán tỉ số truyền của truyền động hành tinh ta lấy một số ví dụ điển hình sau: a) cơ cấu hành tinh 2k – c: là loại cơ cấu hành tinh trong đó có 2 bánh trung tâm (2k) và cần (c) là những khâu cơ bản. Trong cơ cấu này cũng được chia làm 2 loại: Cơ cấu vi sai (Hình 1.4a) và cơ cấu hành tinh (hình 1.4b). a) b) Hình 1.4  Tỷ số truyền của cơ cấu vi sai 2k – c: Theo công thức Wllis thì tỷ số truyền từ bánh trung tâm 1 đến bánh trung tâm 3 trong chuyển động tương đối với cần c là: 5 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 5 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy . z z i 1 3 c3 c1 3 c 1 c c 13 −= − − == ϖϖ ϖϖ ϖ ϖ Suy ra: 0 133 0 1301 i)i(1 ϖϖϖ +−= Đặt 1 3 z z p = thì i c 13 = -p.  Tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh 2k – c: p.- z z i 1 3 c3 c1 3 c 1 c c 13 =−= − − == ϖϖ ϖϖ ϖ ϖ Suy ra: . 3 1 3 31 p z z ϖϖϖ −=−= b) Cơ cấu hành tinh 3k. Là cơ cấu hành tinh có 3 bánh trung tâm và cần c là các khâu cơ bản. Ví dụ sơ đồ hình 1.5: Tỷ số truyền: Bất kỳ bộ truyền 3k nào có bánh trung tâm cố định đều có thể coi như ghép liên tiếp 2 cơ cấu 2k- c có bánh trung tâm cố định. Như vậy có thể xác định được tỷ số truyền của cơ cấu 3k bằng tích của 2 tỷ số truyền 2k- o. Nếu bánh trung tâm 3 cố định thì ta có: 6 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 6 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 1.5 . i i .ii.i 3 50 3 10 3 05 3 10 35 30 30 31 35 31 5 3 1 3 3 15 == − − − − = − − == ϖϖ ϖϖ ϖϖ ϖϖ ϖϖ ϖϖ ϖ ϖ Hay . z z . z z 1 z z 1 i-1 i-1 i i i 5 4 2 3 1 3 0 53 0 13 3 50 3 10 3 15 − + === Hoàn toàn tương tự ta có: . z z . z z 1 z z 1 i-1 i-1 i i i 3 2 4 5 1 5 0 35 0 15 5 30 5 10 5 13 − + === c) Cơ cấu hành tinh k-c-v. Là cơ cấu bao gồm các khâu cơ bản là các bánh trung tâm và cần c, ngoài ra còn có cơ cấu w để nối khâu v với bánh vệ tinh 2, hình 1.6. Cơ cấu w là bộ phận không thể thiếu được của bộ truyền k-0-v, dùng để truyền động giữa các trục song song và có tỷ số truyền bằng +1, vạn tốc góc của khâu v bằng vận tốc góc của bánh vệ tinh 2. Tỷ số truyền: Vì n v = n 2 nên i 3 vc = i 3 2c tức ta có: i 3 vc = i 3 2c = 1 – i c 23 . 7 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 7 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 1.6 d) Cơ cấu hành tinh trong đó có các trục vuông góc với nhau. Hình 1.7 e) Các cách ghép nối các cơ cấu hành tinh với nhau. Mục đích: một cơ cấu hành tinh ở dạng cơ bản thường có tỷ số truyền không lớn, vì vậy trong thực tế người ta thường tiến hành ghép các cơ cấu hành tinh với nhau nhằm tạo ra bộ truyền có tỷ số truyền cao hơn, đa dạng về kết cấu, khác nhau về động học và hiệu suất, với bậc tự do khác nhau có thể thoã mãn được nhiều truyền động ta đặt ra. Việc so sánh, đánh giá và tìm ra tổ hợp kết cấu tối ưu là khá phức tạp, vả lại nó còn phụ thuộc vào truyền động mà ta đặt ra. Vì vậy trước hết ta cần tìm hiểu các phương án ghép nối.  Ghép nối các cơ cấu 2k- 0 với nhau. Việc ghép nối các cơ cấu 2k- 0 với nhau cho ta tỷ số truyền khá, hiệu suất cao, kết cấu đơn giản nhỏ gọn. Vì vậy đây là cơ cấu cơ bản nhất và được dùng nhiều trong thực tế như hộp số tự động trong hệ thống truyền lực của ô tô, tời đa tốc, cơ cấu quay cần trục tháp, v v. Ví dụ trên hình 1.8 là sơ đồ động biểu diễn cụ thể việc ghép 2 cơ cấu 2k- o, tạo thành hệ hành tinh 2 cấp. 8 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 8 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 1.8 Khi ta ghép 2 khâu cơ bản bất kỳ của 2 cơ cấu 2k- o với nhau, đồng thời có sự nối kín hai khâu khác của cấp nhanh và cấp chậm tạo nên các hệ vi sai kín. Hình 1.9 là một số cách ghép cụ thể. Hình 1.9  Ghép các cơ cấu 3k với 2k- o. Cách ghép này cho phép thực hiện tỷ số truyền khá lớn nhưng kết cấu lại rất phức tạp, khó chế tạo và lắp ráp, nên hiệu suất truyền động không cao. Trên hình 1.10a là một ví dụ cụ thể, trong sơ đồ này ta thực hiện ghép cấp thứ nhất là cơ cấu 3k với cấp thứ 2 là cơ cấu 2k- o. 9 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 9 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy a) b) Hình 1.10  Ghép liên tiếp các cơ cấu 3k. Cách ghép này cho ta tỷ số truyền rất lớn, phương án ghép nối đa dạng, song do kết cấu phức tạp, chế tạo và lắp ráp rất khó khăn nên hiệu suất và giá thành cao. Nhưng trong những trường hợp cụ thể thì nó lại cho hiệu qủa cao nên cách ghép này vẫn được dung nhiều trong thực tế. Trên hình 1.10b ta thực hiện ghép liên tiếp hai cơ cấu 3k với nhau. Như vậy, việc ghép nối các cơ cấu hành tinh cơ bản cho phép tạo ra các hệ hành tinh khác nhau với các thông số về tĩnh học, động học, kết cấu và hiệu suất khác nhau. Trong thực tế thường gặp các truyền động hành tinh (hộp tốc độ, hộp giảm tốc, …) sử dụng các tổ hợp ghép nối này. 2) Bậc tự do của hệ hành tinh. Xuất phát từ công thức tính bậc tự do cho cơ cấu phẳng [2], có: W = 3n - 2p 5 - p 4 . Trong đó: W - số bậc tự do cần tính. n – số khâu động. P 5 – số khớp thấp loại 5. P 4 - số khớp cao loại 4. Ta thấy p 5 chính là số khâu động, p 5 = n, nên ta có: W = n - k. Lại có: n = n o + k, trong đó n o là số khâu cơ bản, còn k là số cum bánh vệ tinh. Còn p 4 = 2k. Từ đó ta có công thức xác định bậc tự do cho truyền động hành tinh bất kỳ: W = n 0 - k. Để làm rõ công thức trên ta lấy một số ví dụ sau: Ví dụ 1: tính bậc tự do của cơ cấu hành tinh sau, hình 1.11 Trong ví dụ này ta có: Số khâu cơ bản n 0 = 3 (bánh 1, 3 và cần c) Số cụm bánh vệ tinh k = 1 (cụm vệ tinh chứa bánh vệ tinh 2). Vì vậy bậc tự do của cơ cấu: W = n 0 - k = 3- 1 = 2. 10 Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45 10 [...]... CÔNG: Để gia công được chi tiết tang quấn xích ta chia gia làm hai công đoạn là : gia công tang quấn và gia công bánh răng trong Sau đó ta lắp ghép chúng lại với nhau Hình 2:Bản vẽ chi tiết Chọn chuẩn: Chuẩn công nghệ là các mặt chuẩn sử dụng để xác định vị trí của phôi trong quá trình chế tạo và lắp ráp Chuẩn công nghệ được chia làm hai thành phần là chuẩn gia công và chuẩn lắp ráp Chuẩn gia công là... ngành công nghệ chế tạo PHẦN III THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TANG QUẤN XÍCH I PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIÊT: - - - - - Chi tiết có nhiệm vụ làm tang quấn xích trong cơ cấu nâng của các máy nâng ngoài mỏ, với điều kiện làm việc có nhiều bụi và tải trọng thay đổi, do đó một số bề mặt của chi tiết có nhiệm vụ chắn bụi như rãnh trên mặt đầu φ190 mm Chi tiết thuộc họ chi tiét... dang bạc, các mặt cần gia công là các mặt trụ tròn, do đó ta có thể sử dụng quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng bạc để gia công chi tiết đã cho Các mặt làm việc chính của chi tiết là mặt trụ trong φ150+0,03 mm dùng để lắp ổ lăn, hai lỗ φ18A4 để bắt đầu xích quấn, mặt răng trong để nối với bộ truyền ngoài, ngoài ra các mặt có chuyển động tương đối với các mặt khác của chi tiết khác như hai mặt... vòng chắn dầu tỳ trên nó Các lỗ φ55±2 trên vành tang quấn là lỗ công nghệ dùng để quan sát kiểm tra xích quấn, phục vụ cho việc vận chuyển và tháo lắp các chi tiết trong cụm của cơ cấu nâng Bề mặt này không cần phải gia công, nó được đúc sẵn Chi tiết trong quá trình làm việc nó quay trên ổ lăn vì vậy bề mặt lắp ổ lăn sẽ quy t định độ đảo khi làm việc của chi tiết, do đó nó được chọn làm bề mặt chuẩn để... cầu kỹ thuật của chi tiết thì các mặt chính của tang quấn phải đựoc gia công trong cùng một lần gá Do đó ta có quy trình gia công tang quấn như sau: - Nguyên công 1: Tiện thô mặt đầu 4, mặt trụ trong φ149 (mặt 6), và mặt trụ ngoài φ191 (mặt 5) Chuẩn định vị là mặt trụ ngoài 9 và mặt đầu 1, chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm cặp ba chấu tự định tâm, hạn chế 5 bậc tự do - Nguyên công 2: Tiện mặt... chi tiết trong một sản phẩm  là số chi tiết được sản xuất thêm để dự trữ (=5%÷7%)  là số phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc (=3%÷6%) Thay vào công thức trên ta có: N=N1.m.(1+ α+β 100 )= 1000.1.(1+ 6+5 100 )=1110 (chi tiết) Với thể tích chi tiết V=10,42dm3 Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức: Q = V.γ = 10,42.7,2= 76 kg Theo bảng 2 trang 13 sách hướng dẫn thiết kế dồ án công. .. 3mm Nguyên công 4: Gia công 4 lỗ M12 : Nguyên công 5: Phay mặt phẳng phía trên của đầu bắt đầu xích Nguyên công 6: Khoan khoét hai lỗ φ18 2 Trình tự gia công bánh răng trong lắp ghép với tang quấn: a).Phần tạo phối: - PhôI sau khi được đúcđược đem đi làm sạch, ủ để khử ứng suất dư, sau đố dược đem đi gia công cơ 35 Phạm Minh Thắng 35 Lớp CTM2 - K45 Đồ án tốt nghiệp máy Chuyên ngành công nghệ chế tạo... thô Nguyên công 5: Nhiệt luyện răng đạt độ rắn HRC 32…45 3 .Quy trình ghép răng lên tang quấn: Nguyên công 1: ghép răng vào tang quấn : Nguyên công 2: Tiện lài mặt đầu vừa ghép bánh răng trong: Nguyên công 3: khoan tarô ren 3 lỗ vít M6 Nguyên công 4: Tiện tinh lại mặt đầu lắp ghép đạt cấp nhẵn bóng Ra=2,5 VI Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 1 Tang quấn 1.1 Phần tạo phôi a) Nguyên công 1: Tạo... gia công - Nguyên công 6: Khoan, khoét lỗ φ18 Chi tiết được định vị như trong nguyên công 5 V LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG 1 Phần gia công tang quấn a) Tạo phôi Nguyên công 1: Tạo phôi Nguyên công 2: Làm sạch phôi Lấy lõi ra khỏi vật đúc, làm sạch cát bám dính, cắt bỏ ba via, đậu ngót, đậu hơi 34 Phạm Minh Thắng 34 Lớp CTM2 - K45 Đồ án tốt nghiệp máy Chuyên ngành công nghệ chế tạo Nguyên công 3: ủ để khử... sử dụng trong quá trình gia công dùng để xác định vị trí bề mặt cần gia công Nó được chia làm hai loại là chuẩn thô và chuẩn tinh 33 Phạm Minh Thắng 33 Lớp CTM2 - K45 Đồ án tốt nghiệp máy Chuyên ngành công nghệ chế tạo Chuẩn thô là chuẩn chưa được gia công , còn chuẩn tinh là chuẩn đã qua gia công Dựa vào năm nguyên tắc khi chọn chuẩn ta có thể đưa ra các phương án chọn chuẩn để gia công như sau: Để