Tài liệu tham khảo Thiết kế trục khóa số
Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn Chơng II Thiết kế quá trình công nghệ 2.1. Xác định đờng lối công nghệ Số lợng các nguyên công của một quá trình công nghệ phụ thuộc vào phơng pháp thiết kế các nguyên công. Trong thực tế ngời ta thờng áp dụng hai phơng pháp thiết kế các nguyên công tuỳ thuộc vào trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phơng pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công. Trên cơ sở thực trạng trình độ công nghệ hiện nay ở nớc ta, sử dụng phơng pháp tập trung nguyên công kết hợp phân tán nguyên công (bố trí nhiều bớc công nghệ trong một nguyên công kết hợp bố trí ít bớc công nghệ trong một nguyên công). Bởi vì áp dụng phơng pháp này tạo điều kiện tăng năng suất lao động, rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm chi phí điều hành và lập kế hoạch sản xuất. 2.2. Thiết kế tiến trình công nghệ Để gia công chi tiết Trục khoá số đạt đợc các yêu cầu đề ra ta tiến hành theo tiến trình công nghệ sau: Nguyên công I: (Khoả mặt đầu và khoan lỗ tâm) Khoả mặt đầu Khoan lỗ tâm Nguyên công II: (Tiện thô) Tiện thô trụ ngoài 23 Vát mép 2x45 hai đầu Tiện thô trụ ngoài 18 Nguyên công III: (Tiện tinh) Tiện tinh trụ ngoài 23 Tiện tinh trụ ngoài 18 Nguyên công IV: (Phay định hình) Phay rãnh R9 Nguyên công V: (Phay) Phay rãnh khoá L = 270 Nguyên công VI: (Rũa) Rũa mép rãnh khoá Nguyên công VII: (Nhiệt luyện) Nhiệt luyện chi tiết đạt độ cứng HRC 40 45 Nguyên công VIII: (Sửa lỗ tâm) Sửa lỗ tâm Nguyên công IX: (Nắn thẳng) Nắn thẳng chi tiết Nguyên công X: (Mài thô) Mài thô trụ ngoài 23 Nguyên công XI: (Mài tinh) Mài tinh trụ ngoài 23 Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 4 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn 2.3. Thiết kế nguyên công 2.3.1. Nguyên công I: Khoả mặt đầu và khoan lỗ tâm 1. Chọn máy Tên máy : Máy liên hợp chuyên dụng 2. Xác định cấu trúc nguyên công Số lần gá: 1 Các bớc công nghệ: Khoả mặt đầu Khoan lỗ tâm 3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Dùng bề mặt trụ ngoài 23 của phôi làm chuẩn thô đầu tiên, khi đó chi tiết sẽ bị hạn chế 4 bậc tự do. Sơ đồ định vị và kẹp chặt: 4. Chọn trang bị công nghệ Sử dụng dao phay mặt đầu để khoả mặt đầu, vật liệu bằng thép gió, kích thớc tra bảng 4-92 trang 373 STCNCTM, tập 1 ta có: D = 40; L = 2; d = 16; Số răng: 10 Dao khoan lỗ tâm: Sử dụng mũi khoan chuyên dùng, vật liệu bằng thép gió. 2.3.2. Nguyên công II: Tiện thô 1. Chọn máy Tên máy : Máy tiện ren vít vạn năng Kiểu loại máy : 1K62 Công suất động cơ chính: 7,5 kW 2. Xác định cấu trúc nguyên công Số lần gá: 2 Các bớc công nghệ: Lần gá 1: Bớc 1: Tiện thô mặt trụ ngoài 23 Bớc 3: Vát mép 2x45 o Lần gá 2: Bớc 1: Tiện thô mặt trụ ngoài 23 Bớc 2: Vát mép 2x45 o Bớc 3: Tiện thô mặt trụ ngoài 18 3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Dùng hai lỗ tâm của chi tiết làm chuẩn tinh phụ, khi đó chi tiết sẽ bị hạn chế 5 bậc tự do. Sơ đồ định vị và kẹp chặt: Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 5 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn 4. Chọn trang bị công nghệ a/ Dụng cụ cắt Sử dụng dao tiện mặt trụ ngoài 23, vát mép 2x45 0 : - Chọn dao tiện đầu cong (Bảng 4.4[3.1]) - Vật liệu phần cắt T5K10, vật liệu phần thân dao C45 - Tuổi bền của dao: T = 60 ph - Các thông số chính: H B L m a r 25 16 140 8 16 1 Sử dụng dao tiện mặt trụ ngoài 18 - Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10[3.1]) - Vật liệu phần cắt T5K10, vật liệu phần thân dao C45 - Tuổi bền của dao: T = 60 ph - Các thông số chính: H B L l a r 25 16 140 60 5 0,2 b/ Dụng cụ đo kiểm Thớc cặp 1/20, thớc dài, . c/ Đồ gá Sử dụng mũi chống tâm 2.3.3. Nguyên công III: Tiện tinh 1. Chọn máy Tên máy : Máy tiện ren vít vạn năng Kiểu loại máy : 1K62 Công suất động cơ chính: 7 kW 2. Xác định cấu trúc nguyên công Số lần gá: 2 Các bớc công nghệ: Lần gá 1: Bớc 1: Tiện tinh mặt trụ ngoài 23 Lần gá 2: Bớc 1: Tiện tinh mặt trụ ngoài 23 Bớc 2: Tiện tinh mặt trụ ngoài 18 3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Dùng hai lỗ tâm của chi tiết làm chuẩn tinh phụ, khi đó chi tiết sẽ bị hạn chế 5 bậc tự do. Sơ đồ định vị và kẹp chặt: (nh nguyên công II) 5. Chọn trang bị công nghệ a/ Dụng cụ cắt Sử dụng dao tiện tinh mặt trụ ngoài 23 - Chọn dao tiện đầu cong (Bảng 4.4[3.1]) Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 6 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn - Vật liệu phần cắt T15K6, vật liệu phần thân dao C45 - Tuổi bền của dao: T = 60 ph - Các thông số chính: H B L m a r 16 10 100 6 10 0,5 Sử dụng dao tiện tinh mặt trụ ngoài 18 - Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10[3.1]) - Vật liệu phần cắt T15K6, vật liệu phần thân dao C45 - Tuổi bền của dao: T = 60 ph - Các thông số chính: H B L l a r 16 10 100 30 3 0,2 b/ Dụng cụ đo kiểm Thớc cặp 1/20, thớc dài, . c/ Đồ gá Sử dụng mũi chống tâm 2.3.4. Nguyên công IV: Phay rãnh R9 Tên máy : Máy phay ngang Kiểu loại máy : 6H82 Công suất động cơ chính: 1,7 kW Công suất động cơ chạy dao: 1,7 kW 2. Xác địnhcấu trúc nguyên công Số lần gá: 1 Các bớc công nghệ: Bớc 1: Phay rãnh ngang R9 3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Dùng bề mặt trụ 23 làm chuẩn tinh chính, hạn chế 4 bậc tự do. Để xác định đợc kích thớc l = 21 ta hạn chế thêm một bậc tự do tại mặt đầu của chi tiết, khi đó chi tiết sẽ bị hạn chế 5 bậc tự do. Sơ đồ định vị và kẹp chặt: 4. Chọn trang bị công nghệ a/ Dụng cụ cắt Sử dụng dao phay rãnh R9 - Chọn dao phay định hình bán nguyệt (Bảng 4.90[3.1]) - Vật liệu phần cắt T15K6 - Các thông số chính: R D B d (H7) Số răng Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 7 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn 9 100 20 32 10 b/ Dụng cụ đo kiểm Thớc cặp 1/20, thớc dài, dỡng c/ Đồ gá Sử dụng đồ gá chuyên dùng 2.3.5. Nguyên công V: Phay rãnh khoá L = 270 1. Chọn máy. Tên máy : Máy phay ngang Kiểu loại máy : 6H82 Công suất động cơ chính : 1,7 kW Công suất động cơ chạy dao : 1,7 kW 2. Xác định cấu trúc nguyên công Số lần gá: 1 Các bớc nguyên công: Bớc 1: Phay rãnh khoá chiều dài L = 270 3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Sử dụng mặt trụ ngoài 23 làm chuẩn tinh chính, hạn chế 4 bậc tự do. Để xác định kích thớc L = 270 ta hạn chế thêm 1 bậc tự do ở mặt đầu chi tiết, để xác định vị trí t- ơng đối giữa rãnh khoá với rãnh R9 đợc chính xác ta hạn chế thêm một bậc chống xoay tại rãnh R9. Nh vậy chi tiết bị hạn chế 6 bậc tự do. Sơ đồ định vị và kẹp chặt: 4. Chọn trang bị công nghệ a/ Dụng cụ cắt Sử dụng dao phay rãnh chiều dài L =270 - Chọn dao phay đĩa ba mặt răng (Bảng 4.82[3.1]) - Vật liệu phần cắt T15K6 - Các thông số chính: D (J s 16) B (K11) d (H7) Số răng 80 20 27 18 b/ Dụng cụ đo kiểm Thớc cặp 1/20, thớc dài, . c/Đồ gá Sử dụng đồ gá phay chuyên dùng 2.3.6. Nguyên công VI: Rũa Rũa vê tròn các mép của rãnh khoá, tránh va đập, sứt cạnh và mòn đá mài khi mài 2.3.7. Nguyên công VII: Nhiệt luyện Tôi cao tần Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 8 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn 2.3.8. Nguyên công VIII: Sửa lỗ tâm (nh nguyên công I) 2.3.9. Nguyên công IX: Nắn thẳng 1. Chọn máy Tên máy : Máy tiện ren vít vạn năng (cũ) 2. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Sử dụng hai lỗ tâm làm chuẩn tinh phụ hạn chế 5 bậc tự do Sơ đồ định vị và kẹp chặt (nh nguyên công II) 3. Chọn trang bị công nghệ Sử dụng đồ gá là mũi chống tâm 2.3.10. Nguyên công X: Mài thô 1. Chọn máy Tên máy : Máy mài tròn ngoài Kiểu loại máy : 3153 Công suất động cơ chính : 5,5 kW 2. Xác định cấu trúc nguyên công Số lần gá: 2 Các bớc công nghệ: Lần gá 1: Bớc 1: Mài thô mặt trụ ngoài 23 Lần gá 2: Bớc 1: Mài thô mặt trụ ngoài 23 3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt Dùng hai lỗ tâm của chi tiết làm chuẩn tinh phụ, khi đó chi tiết sẽ bị hạn chế 5 bậc tự do. Sơ đồ định vị và kẹp chặt: (nh nguyên công II) 5. Chọn trang bị công nghệ a/ Dụng cụ cắt Sử dụng đá mài công dụng chung - Loại đá: -prôfin thân thẳng (Bảng 4.169[3.1]) - Các kích thớc cơ bản (Bảng 4.170[3.1]) D H d Vật liệu mài Độ hạt 32-125 2,5-100 6-51 5C 50-M28 b/ Dụng cụ đo kiểm Đồng hồ so, c/ Đồ gá Sử dụng hai mũi chống tâm 2.3.11. Nguyên công XI: Mài tinh (tơng tự nh mài thô) Chơng III tính lợng d gia công Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 9 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn 3.1. Tính lợng d gia công cho bề mặt 23 3.1.1. Lập bảng ghi trình tự các bớc công nghệ Theo phần thiết kế nguyên công ở trên, ta có trình tự các bớc công nghệ gia công bề mặt trụ ngoài 23 gồm: tiện thô, tiện tinh, mài thô, mài tinh. Do chống tâm hai dầu nên sai số gá đặt b = 0. 3.1.2. Tính sai lệch không gian của phôi 2 t 2 c 2 kp ++= trong đó: k - độ lệch của khuôn dập, phụ thuộc vào khối lợng của phôi và k =1 mm c - độ cong của phôi thô: c = c .L = 1.172 = 172 àm 0,17 mm t - sai lệch do lấy tâm làm chuẩn: mm25,125,0 2 3 25,0 2 2 2 2 2 p t =+ =+ = ( p = 3 mm dung sai của phôi) Nh vậy ta có: m1830mm83,152,117,01 222 p à==++= 3.1.3. Tính sai lệch còn lại sau các nguyên công - Sau tiện thô: 1 = 0,06 p = 0,06.1830 = 110 àm - Sau tiện tinh: 2 = 0,05 p = 0,05.1830 = 92 àm - Sau mài thô: 3 = 0,04 p = 0,04.1830 = 73 àm 3.1.4. Tính lợng d nhỏ nhất 2Z bmin = 2(R za + T a + a ) - Tiện thô: 2Z bmin = 2(150 + 250 + 1830) = 2.2230 àm - Tiện tinh: 2Z bmin = 2(50 + 50 + 110) = 2.210 àm - Mài thô: 2Z bmin = 2(30 + 30 + 92) = 2.152 àm - Mài tinh: 2Z bmin = 2(10 + 20 + 73) = 2.103 àm 3.1.5. Tính kích thớc tính toán - Mài tinh: d 4 = 22,987 mm - Mài thô: d 3 = 22,987 + 2.103 = 23,193 mm - Tiện tinh: d 2 = 23,193 + 2.152 = 23,497 mm - Tiện thô: d 1 = 23,497 + 2.210 = 23,917 mm - Phôi: d p = 23,917 + 2.2230 = 28,377 mm 3.1.6. Tính kích thớcgiới hạn lớn nhất - Mài tinh: d 4max = 22,99 + 0,013 = 23 mm - Mài thô: d 3max = 23,19 + 0,018 = 23,21 mm - Tiện tinh: d 2max = 23,50 + 0,027 = 23,53 mm - Tiện thô: d 1max = 23,92 + 0,18 = 24,10 mm - Phôi: d p = 28,38 + 3 = 31,38 mm 3.1.7. Xác định lợng d giới hạn - Mài tinh: 2Z bmax = 23,21 23 = 0,21 mm = 210 àm 2Z bmin = 23,19 22,99 = 0,2 mm = 200 àm - Mài thô: 2Z bmax = 23,53 23,21 = 0,32 mm = 320 àm 2Z bmin = 23,50 23,19 = 0,31 mm = 310 àm - Tiện tinh: 2Z bmax = 24,10 23,53 = 0,57 mm = 570 àm 2Z bmin = 23,92 23,50 = 0,42 mm = 420 àm -Tiện thô: 2Z bmax = 31,38 24,10 = 7,28 mm = 7280 àm Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 10 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn 2Z bmin = 28,38 23,92 = 4,46 mm = 4460 àm 3.1.8. Xác định lợng d tổng cộng 2Z omax = 2Z bmax = 210 + 320 + 570 + 7280 = 8380 àm 2Z omin = 2Z bmin = 200 + 310 + 420 + 4460 = 5390 àm Ta có bảng tổng hợp nh sau: Bớc công nghệ Các yếu tố (àm) Lợng d tính toán 2Z bmin (àm ) K.thớc tính toán d (mm) Dun g sai (àm) K.thớc giới hạn (àm) Lợng d giới hạn (àm) R za T a a b d min d max 2Z bmin 2Z bmax Phôi 150 250 1830 - - 28,377 3000 28,38 31,38 - - Tiện thô 50 50 110 0 2.2230 23,917 180 23,92 24,10 4460 7280 Tiện tinh 30 30 92 0 2.210 23,497 27 23,50 23,53 420 570 Mài thô 10 20 73 0 2.152 23,193 18 23,19 23,21 310 320 Mài tinh 5 15 - 0 2.103 22,987 13 22,99 23 200 210 3.2. Tra lợng d gia công cho các bề mặt còn lại Ngoài bề mặt trụ 23 ta cần xác định lợng d gia công cho hai mặt đầu của trục, tra bảng lợng d cho việc tiện mặt đầu (dùng cho phay mặt đầu) (Bảng 3.125) ta có a = 1 mm Chơng IV Tính toán chế độ cắt 4.1. Tính chế độ cắt cho nguyên công phay rãnh khoá 4.1.1. Chiều sâu phay t, mm và chiều rộng phay B, mm Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 11 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn Theo hình vẽ ta có: B = 16 mm; t = 23 17 = 6 mm 4.1.2. Lợng chạy dao S Tra bảng 5.37 - Sổ tay CNCTM T2 ta có S = 0,23 0,5, chọn S = 0,4 Lợng chạy dao răng Sz: Sz = S/Z = 0,4/ 18 = 0,022 mm 4.1.3. Tốc độ cắt V, m/ph Tốc độ cắt V đợc tính theo công thức: v Puy z xm q v k Z.B.S.t.T DC V = (1.3.1) Tra bảng 5.39 Sổ tay CNCTM T2 ta có: C v = 1825; q = 0,2; x = 0,3; y = 0,12; u = 0,1; p = 0; m = 0,35 Tra bảng 5.40 Sổ tay CNCTM T2 ta có: T = 120 ph Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt: k v = k MV .k nv .k uv Trong đó: k MV hệ số phụ thôc vào chất lợng của vật liệu gia công, theo bảng 5.1[3.1] ta có: V n B nMV 750 kk = trong đó: k n = 1 (bảng 5.2); n v = 0,9; b = 750 k MV = 1 k nv hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi, theo bảng 5.5[3.1] ta có k nv = 1,0 k uv hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, theo bảng 5.6[3.1] ta có k uv = 1,0 Từ đó ta có k v = 1 Thay vào (1.3.1) ta đợc )ph/m(44,571. 18.16.022,0.6.120 80.1825 V 01,012,03,035,0 2,0 == Số vòng quay của trục chính: )phut/vong(228 14,3.80 44,57.1000 D V.1000 n tt === Công bội của máy: 26,1 30 1500 17/1 = = ; tra theo tiêu chuẩn tốc độ của máy ta chọn n m = 240 (vòng/phút) 4.1.4. Lực cắt P z , N Lực cắt tính theo công thức: Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 12 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Giáo viên hớng dẫn: TS Lại Anh Tuấn MP wq uy z x P z K nD Z.B.S.t.C.10 P = trong đó Z - số răng dao phay Z = 18 K MV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu K MV = 1 (bảng 5-9 sổ tay CNCTM2) n - số vòng quay của dao n = 240 vg/ph D - đờng kính dao phay D =80 mm t - chiều sâu cắt t = 6 mm S Z - lợng chạy dao S Z = 0.022 mm B - chiều rộng dao (hay chiều rộng rãnh gia công B =16 mm) Tra bảng 5 - 41(T2) sổ tay CNCTM, dao phay thép gió C P = 68,2; x = 0,86; y = 0,72, u =1; q = 0,86; w = 0 P Z = = ì 1. 24080 18.16.022,0.6.2,68.10 086.0 172.086.0 1356 (N) Thành phần lực P h = )N(542406P)4.03.0( Z ữ=ữ Thành phần lực P y = )N(12881153P)95.085.0( Z ữ=ữ Thành phần lực tổng hợp P yz = 22 zy PP + =1824 (N) Thành phần lực vuông góc phơng chạy dao P V = 22 hyz PP =1761 (N) 4.1.5. Mô men xoắn M x , Nm trên trục chính của máy )Nm(24,54 2000 80.1356 2000 D.P M z x === 4.1.6. Công suất cắt N c , kW kW27,1 60.1020 44,57.1356 60.1020 V.P N z c === 4.2. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại 4.2.1. Nguyên công I Chế độ cắt Bớc t (mm) S (mm/vg) n (vg/ph) N c (kW) T 0 (ph) Khoả mặt đầu 23 3 0,4 125 1,7 0,18 Khoan lỗ tâm - 0,025 141 0,03 1,5 4.2.2. Nguyên công II Học viên thực hiện: Nguyễn Hồng Phong Lớp: Công nghệ chế tạo Vũ khí K37 13 [...]... 23 V¸t mÐp 2 x 45o TiÖn th« trô ngoµi Φ18 Gi¸o viªn híng dÉn: TS L¹i Anh TuÊn t (mm) 1,65 0,75 1,4 S (mm/vg) 0,5 0,03 0,4 n (vg/ph) 29 6 127 4 Nc (kW) 2, 4 2, 4 T0 (ph) 0,054 0 ,27 t (mm) S (mm/vg ) n (vg/ph) Nc (kW) T0 (ph) 0,55 0,35 459 2, 4 0,03 0,45 0,3 23 62 2,4 0 ,2 t (mm) Sz (mm/z) n (vg/ph) Nc (kW) T0 (ph) 4,5 0, 022 630 1,7 t (mm) Sz (mm/z) n (vg/ph) Nc (kW) 6 0, 022 24 0 1,3 t (mm) 0.04 Sz (mm/z) 2, 56... 0,001 T (mm) 0.015 Sz (mm/z) 2, 37 n (vg/ph) 380 Nc (kW) 8,0 T0 (ph) 0,001 4 .2. 3 Nguyªn c«ng III ChÕ ®é c¾t Bíc TiÖn tinh trô ngoµi 23 TiÖn tinh trô ngoµi Φ18 4 .2. 4 Nguyªn c«ng IV ChÕ ®é c¾t Bíc Phay r·nh R9 4 .2. 5 Nguyªn c«ng V ChÕ ®é c¾t Bíc Phay r·nh kho¸ T0 (ph) 4 .2. 6 Nguyªn c«ng X ChÕ ®é c¾t Bíc Mµi th« trô ngoµi 23 4 .2. 7 Nguyªn c«ng XI ChÕ ®é c¾t Bíc Mµi tinh trô ngoµi 23 Häc viªn thùc hiÖn: NguyÔn