Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trục Khuỷu

1.Phân tích chức năng làm việc của chi tiết. Đây là một trục khuỷu dạng nguyên nó có nhiêm vụ biến chuyển động quay thành chuyển tinh tiến và ngược lại nhờ tay biên . Trục khuỷu chịu lực khí thể T,Z do lực khí thể và lực quán tính của nhóm pistong thanh truyền gây ra .Ngoài ra truc khuỷu còn lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệc tâm của bản thân truc khuỷu và các thanh truyền . Những lực này gây uốn ,xoắn ,dao động xoắn và dao động ngang của truc khuỷu bao gồm : Có hai cổ khuỷu hai Hai đầu trục có then để lắp ghép bánh răng Có hai má khuỷu Một chốt khuỷu

Lời nói đầu

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo Sau khi thiết kế đồ

án môn học công nghệ chế tạo máy, sinh viên đợc làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay, tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh những kiến thức lý thuyết và thực tế sản xuất, độc lập trong sáng tạo để giải quyết một vấn đề côngnghệ cụ thể

Trong phần thuyết minh gồm có: Tính toán chi tiết gia công, xác định dạng sản xuất, xác định phơng pháp chế tạo phôi, thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết, tính thời gian gia công, tính lơng d, tính toán thiết kế đồ gá

Những giáo trình tra cứu: Công nghệ chế tạo máy (Tập 1 và 2), Máy cắt kim loại, Nguyên lý cắt kim loại, đồ gá,sổ tay Atlas và đồ gá,sổ tay công nghệ chế tạo máy(T ập 1 và 2)

Đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo đến nay cơ bản em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, tuy còn nhiều thiếu sót trong quá trình làm đồ án, em kính mong sự chỉ bảo tận tình của các th y trong bộ môn để em có thể củng cố ầthêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên:

Vũ Anh Tuấn

ĐỒ ÁN CễNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

1.Phõn tớch chức năng làm việc của chi tiết.

Đõy là một trục khuỷu dạng nguyờn nú cú nhiờm vụ biến chuyển động quay thành chuyển tinh tiến và ngược lại nhờ tay biờn

Trục khuỷu chịu lực khớ thể T,Z do lực khớ thể và lực quỏn tớnh của nhúm pistong thanh truyền gõy ra Ngoài ra truc khuỷu cũn lực quỏn tớnh ly tõm của cỏc khối lượng quay lệc tõm của bản thõn truc khuỷu và cỏc thanh truyền Những lực này gõy uốn ,xoắn ,dao động xoắn và dao động ngang của truc khuỷu bao gồm :

Cú hai cổ khuỷu hai

Hai đầu trục cú then để lắp ghộp bỏnh răng

Cú hai mỏ khuỷu

Một chốt khuỷu

+Cổ khuỷu được gia cụng và sử lý bề mặt đạt độ cứng và độ búng cao

Cổ khuỷu thường rỗng để làm rónh dẫn dầu bụi trơn đến cỏc cổ và chốt khỏc nhau của trục khuỷu

+ Chốt khuỷu cũng được gia cụng và sử lý để đạt độ búng và độ cứng cao

+ Mỏ khuỷu ta dựng hai mỏ khuỷu dạng ụvan nhằm giảm trọng lượng và

cú sức bến đều

2 Phõn biệt tớnh cụng nghệ trong kết cấu :

Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục

Các bề mặt trục có khả năng gia công bằng các dao tiện thông thờngTrong trờng hợp này then của trục chúng ta phải giữ nguyên kết cấuKết cấu của trục không đối xứng vì vậy không thể gia công trên máy chép hình thuỷ lực

Trên chi tiết có hai lỗ nghiêng do đó ta phải chế tạo đồ gá để gia công lỗ nghiêng này

Ta có l/d=906/92<10 nên trục đủ đ cứng vữngộ

Trục là trục khu u vì vậy bắt buộc phải gia công trỷ ớc khi mài khả năng bịbiến dạng khi nhiệt luyện là có nhng vẫn có thể chấp nhận đợc

Khi gia công trục chúng ta phải gia công hai lỗ tâm hai đầu làm chuẩn

định vị

Ta cú thể gia cụng kết cấu của trục bằng cỏc dao tiện thụng thường , khi khoan lỗ chống tấm và chống xoay cũng được dựng bằng những mũi khoan thụng thường

Kớch thước đường kớnh trục từ hai gối đỡ được giảm dần về hai phớa trong trường hợp này cú lắp ghộp then bằng then hở

Trục phải qua nhiệt luyện ,trong quỏ trỡnh gia cụng trục khụng cần cú lỗ tõm phụ

3.Xỏc định dạng sản xuất

Số lựơng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm được xỏc định theo đầu bài ta đó cú N= 10000 chi tiết

Khối lượng chi tiết sản suất : Q1 = γ.V

V = 6 dm3 - thể tớch của chi tiết

γ : trọng lượng riờng của vật liệu

Với vật liệu là thộp ta cú

γ = 7,852Kg/dm3

Vậy ta cú :Q 1 = 42 kg

Suy ra đú là dạng sản xuất hàng khối, ( bảng 2.6 trang 31 [1] )

4 Chọn phụi và phương phỏp chế tạo phụi

Đối với các chi tiết dạng trục ta dùng vật liệu bao gồm thép các bon nh thép 35,40,45 ;thép hợp kim nh thép crôm,crôm-niken;40X;40Γ;50Γ…

Trong bài này ta chọn vật liệu để gia công chi tiết trục khu u là thép ỷ40X

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phôi của trục đợc chế tạo bằngdập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép B ng 3 -17 stcnctm tr190.ả

Từ đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này

đảm bảo đợc những tiêu chuẩn nh:hình dáng phôi gần với chi tiết gia công ,lợng

d hợp lí,có thể sản xuất phôi hàng loạt,…

Dựng phương phỏp d p ậ đ ch t o phụi ,chi ti t nể ế ạ ế ày cú th ể đư c d p ợ ậtrờn mỏy n m ngang ho c d p ằ ặ ậ đ ng ứ

Phương phỏp d p cú ba via , tr ng lậ ọ ư ng ba via lợ à ( 0,5- 1% Q)

5.Phõn tớch cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ hiện cú để qia cụng chi tiết đó

cho

Đối với các chi tiết dạng trục yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục làrất quan trọng.Để đảm bảo yêu cầu này,khi gia công trục cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất

Chuẩn thống nhất khi gia công các chi tiết dạng trục là hai lỗ tâm côn ở hai đầu của trục.Dùng hai lỗ tâm côn làm chuẩn có thể hoàn thành việc gia công thô và tinh hầu hết các bề mặt trục

Khi gia công tinh ta lại lấy chuẩn là hai lỗ tâm,thực hiện bằng cách chống tâm hai đầu,để chống xoay chúng ta dùng thêm một cái tốc ở một đầu

Khi gia công các phần khác của trục nh then,lỗ chúng ta dùng chuẩn là mặt ngoài của trục nhng đợc thực hiện bằng cách dùng khối V kết hợp với các chốt tỳ để khống chế đủ số bậc tự do cần thiết

6.Lập tiến trỡnh cụng nghệ và thiết kế nguyờn cụng

Để hoàn thiện chi tiết trục khuỷu ta cú cỏc nguyờn cụng sau :

6.1.Kiểm tra phụi

-Kiểm tra cỏc kớch thước của phụi rốn , đảm bảo đủ lượng dư gia cụng -Phụi đó qua khử ứng suất

-Phụi rốn khụng cú cỏc vết nứt , chỏy gập xỉ

6.2.Khỏa mặt đầu và khoan hai lỗ tõm :

Trên một nguyên công đồng thời thực hiện phay mặt đầu và khoan lỗ tâm ở cả hai phía trên máy chuyên dùng

Dao : Dao tiện tổ hợp với bước tiến lớn và tiện rãnh

Khoan lỗ đầu nằm trên tâm của cổ biên ( lỗ công ghệ)

Máy 2H55

Dao : d = 0,5 – 6 ; D0 = 2 – 18 ; L = 35- 70 ; l = 1,5 – 11,5

6.4.Phay hai mÆt bªn cña m¸ khuûu

Máy 6II80

Dao : Dao phay mÆt ®Çu

Dao phay tru D50-22 50 6

Dao phay đĩa D50 – 5 16 12

Định vị và kẹp chặt chi tiết trên ê tô

Làm sạch toàn bộ các bề mặt chi tiết trước khi lắp

Lắp lần lượt các chi tiết đối trọng , bu lông , đêm hãm vào truc khuỷu Xiết chặt các bu lông , đánh gặp các đệm hãm

Lắp nút đầu vào hốc đầu trục khuỷu

Xiết chạy nút đầu , tán chặt đàu nút dầu tại ba điểm

Lắp đai ốc vào trục khuỷu

Tháo chi tiết kiểm tra

Cân bằng :

Lắp đúi trọng cõn bằng vào trục khuỷu

Đặt chi tiết lờn giỏ cõn bằng , xỏc định lượng mất cõn bằng theo yờu cầu kỹ thuật của bản vẽ

Cỏc kớch thước cũn lại kiểm tra 5 %

Tớnh toỏn lượng dư gia cụng

7.Tính lợng d cho bề mặt và tra lợng d cho các bề mặt khác.Ta tính lợng d khi gia công trục Φ92g6, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ :

*Yêu cầu kĩ thuật của bề mặt cần gia công :

Vật liệu: vật liệu gia công là thép 45 có HB = 190

Độ nhẵn bóng bề mặt sau khi gia công : Ra = 0,63

Ta có cấp nhẵn bóng là cấp 8

Cấp chính xác gia công là cấp 6

Để đảm bảo yêu cầu kĩ thuật trên, cần thực hiện gia công qua 2 bớc công nghệ là :

Rz i− 1 : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sát trớc để lại

Ti− 1: Chiều sâu lớp khuyết tật do bớc công nghệ sát trớc để lại

ρi− 1: Sai lệch vị trí không gian do bớc công nghệ sát trớc để lại

εi: Sai số gá đặt chi tiết ở bớc công nghệ đang thực hiện

-Giá trị tổng cộng Rz i -1 + Ti− 1 =500àm cho phôi rèn (bảng 3.2 [7] ).Sau bớc công nghệ đầu tiên với vật thép bằng dao có lỡi vậy sau khi tiện thô thì tiện tinh Tra bảng 3.5 [7] ta có T, Rz sau tiện thô là 50àm

- Sai lêch không gian ρp của phôi đợc xác định :

với Dc = 5 àm /1mm còn Lc là chiều dài đoạn ta cần tính lơng d gia công

ρt - là sai lệc phôi do lấy tâm lam chuẩn và nó dợc theo công thức sau

Dung sai các bớc đợc lấy theo bảng δ =

δ1 =0,05(àm)

δ2 =0,34(àm)

Khi tiện tinh : dmin = 91,97(mm) , dmax = 91,97 + 0,05= 92,02

Khi tiện thô :dmin= 93,39 (mm);dmx = 93,39 + 0.34 = 93,73 (mm) Phôi: dmin = 94,89 mm; dmax = 94,89+ 3 = 97,89 ( mm )

+ Lợng d giới hạn đợc xác định nh sau :

Khi tiện tinh: 2Zmax= 93,73 – 92,02 = 1.71(mm) = 1710(àm) 2Zmin = 93,39 - 91,97 = 1,42 (mm) =1420 (àm) Khi tiện thô: 2 Zmax = 97,89 – 93,73 = 4,16 (mm) =4160(àm)

2 Zmin = 94,89 – 93,39 = 1,5(mm) = 1500 (àm) + Lợng d tổng cộng đợc tính là :

2 Z0min = 1420+ 1500 = 2920 (àm)

2 Z0max = 4160+ 1710= 5870 (àm)

Kiểm tra độ chính xác của các kích thớc tính toán đã thực hiện:

Tiện tinh :Zmax - Zmin=1710-1420 =290 (àm),

δtho - δ tinh =340-50 =290(àm),

Tiện thô Zmax - Zmin=4160-1500=2660 àm),

ρi (µm)

εgd (µm)

δ ( µ m)

dmin (mm)

dmax (mm)

2Zmin (µm)

2Zmax (µm)

Ph«i 500

2540

152

Chiều sâu cắt khi tiện tinh : t = 0,1 ÷0,4 mm

b Bước tiến dao

S = 0,4 ÷0,5 mm /vg

Ta dùng bước tiến dao này cho cả nguyên công tiện thô và tiện tinh

Ta phải đi kiểm tra độ bền của cán dao

Độ bền của cán dao được kiểm tra bằng độ bền uốn dưới tác dụng của lực cắt Pz

B = 25mm , H = 25 mm – kích thước cán dao ( mm )

[ ]σu - độ bền uốn cho phép (kg/mm2 , [ ]σu = 20kg/mm2 đối với thép kết cấu

l = 100 mm – chiều dài thò ra của cán dao (mm)

Vậy thay vào công thức ta có:

c Vận tốc cắt

Vận tốc cắt được tính theo công thức sau :

V = m Xr Yr

v S t T

C

Kv ( m/ph)Trong đó :

T = 60 phút ( tuổi bền dụng cụ , sử dụng một dao )

t = 1mm ( đối với tiệm thô ) – chiều sâu cắt mm

t = 0,3 mm ( đối với tiện tinh )

s = 0,4 mm/vg – bước tiến dao ( mm/vg)

Tra bảng 2 – 8 /152 sach STGCC ta có :

Cy = 56 ; Xv = 0,25 ; Yv = 0,66 ; m = 0,125

Kv : hệ số điều chỉnh vận tốc

Vậy thay vào công thức trên ta được :

Đối với tiện tinh ta có :

V = 600,125.0,30,25.0,40,66

56

.1.0,8.1.1,04.0,9.0,91.1,03.10,4 = 58,29 (m/ph)Đối với tiện thôta có :

kmp – hệ số có tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công được cho theo bảng 2.17/157STGCC

Thay các công thức trên vào công thức ta có :

Đối với tiện tinh :

28,54.58, 29

0, 27( ) 6120

Vậy máy T616 đủ công suất để gia công

Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại

8.2.1 Ta tra chế độ cắt cho nguyên công tiện :

8.2.1.1 Tính chiều dài cắt:

8.2.1.1.1 Tiện cổ khuỷu :

L = Lct + yc + yvr

Lct – chiều dài gia công của chi tiết (mm)

yc – chiều dài vào cắt (mm)

Dựa vào chi tiết và tra bảng 2.60 và bảng 2.61 Sách STGCC ta có

8.2.1.2 Bước tiến dao :

a Tra bảng 2.62 ta có bước tiến dao : S0 = 0,6 mm

b Tính bước tiến dao theo công thức sau :

Với : Pzp – lực cắt tra trong bảng 2.76

Pp1Pp2 – hệ số điều chỉnh lực cắt tra theo bảng 2.77 và 2.78

8.5 Tính công suất theo công thức :

- Tính vận tốc và số vòng quay của chi tiết :

* Chọn vận tốc chi tiết theo bảng 2.194 :Vct = 30 (m/ph)

* Tính số vòng quay chi tiết :

n = 1000.v/(Π.d) = 1000.30/ (3,14.40) = 240 (m/ph)

* Tính lại vận tốc của chi tiết :

v = Πdn/1000 = 3,14.40.240/1000 = 30(m/ph)

* Chọn bước tiến ngang : Sm = 1,9mm/ph Tra bảng 2.195

* Sác định thời gian sửa tinh : tt = 0,08 (ph) Tra bảng 2.201

* Xác định chiều dày cắt khi sửa tinh : at = 0,05 (mm) Tra bảng 2.203

+ Tra chế độ cắt cho nguyên công phay

Bước tiến dao : Sz = 0,15 bảng 2.83

Tuổi bền của dao phay : Tp = 100

Tính vận tốc cắt , số vòng quay và bước tiến daocho bàn máy

7.8 Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công

Thời gian gia công cơ bản được xác định theo công thức sau đây :

T0 =

1 2

L L L

S n

+ +

(ph)Trong đó : * L – Chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 – Chiều dài ăn dao (mm)

L2 – Chiều dài thoắt dao mm

S – Lượng chạy dao vòng ( mm/ph)

n – Số vòng quay hoặc hành trình kép trong một phút

Bước 2 : Khoan tâm : L = 7 m ; L1 = 3mm

( Ph)

Nguyên công 2 : Tiện thô T0 = 0,5.250

236 = 1,888 ( ph)

Nguyên công 3: Tiện tinh T0 = 0,3.400

236 = 2 (ph) Nguyên công 4 : Phay mặt bắt đối trọng : Phay mặt phẳng bằng dao phaytrụ L = 22 mm ; L1 = 4 mm ; L2 = 4 mm

T0 =

1 2 0

= 0,08 (ph)Phay mặt bậc bằng dao phay mặt đầu L = 15 mm ;L1 = 3mm ; L3 = 3mm

T0 =

1 2 0

= 0,08 (ph)Nguyên công 5 : Khoan 8 lỗ Ф6 L = 15mm ,L1 = 3 mm , L2 = 3 mm

T0 =

1 2 0

- Nguyên công 7 : Phay rãnh then kín

* Phhay rãnh then phần trụ côn

- Nguyên công 8 : Tiện ren ngoài

L = 15 mm, L1 = 3 mm , L2 = 3 mm

T0 =

1 2

L L L Sn

+ +

= 0,3.300

3 3

9 + +

= 0,167 (ph)

Nguyên công 9 : Mài : T0 = 0,81.150

221 = 1,81 (ph) Nguyên công 10 : khoan hai lỗ Ф6

L = 98 mm , L2 = 3mm , L2 = 3mm

T0 =

1 2 0

= 1,083 (ph)

9 Tính và thiết kế một đồ gá

Lập sơ đồ gá đặt , tính lực kẹp ,thiết kế các cơ cấu của đồ gá , tính sai

số chuẩn , sai số kẹp chặt , sai số mòn , sai số điều chỉnh , sai số chế tạo cho phép của đồ gá , yêu cầu kỹ thuật của đồ gá , lập bảng kê khai các chi tiết của

dồ gá

1/ Xác định kết cấu của đồ gá

1.1/ Yêu cầu kỹ thuật

- Nguyên công phay hai mặt đầu được thực hiện trên máy tiện MP-71 ,

là Nguyên công 1 trong 12 Nguyên công gia công cơ

- Yêu cầu kích thước , độ nhám, độ chính xác vị trí tương quan :

Với sơ đồ gá đặt như trên , ta có được cơ cấu đồ gá với :

+ Độ cứng vựng cao

+ Đảm bảo định vị đủ số bậc tự do

1.3/ Kẹp chặt

- Chọn phương lực kẹp là thặng đứng, có hướng từ trên xuống

- Để kẹp chặt chi tiết trên đồ gá , ta chọn phương pháp kẹp chặt bằng bu lông đai ốc

- Cơ cấu kẹp bằng bu lông đai ốc có những ưu điểm sau :

f : Hệ số ma sát giữa vật kẹp và chi tiết f = 0,35

R : bán kính của chi tiết tại phần gia công

M : mômen cắt

K : hệ số an toàn

K = K0K1K2K3K4K5K6

K0 : hệ số an toàn cho tất cả cỏc trường hợp K0 = 1,5

K1 : hệ số kể đến hệ dư khụng đều K1 = 1,2

K2 : hệ số kể đến dao mũn làm tăng lưc cắt K2 = 1,2

K3 : hệ số kể đến vỡ cắt khụng liờn tục làm tăng lực cắt K3 = 1,2

K4 : hệ số kể đến nguồn sinh lực khụng ổn định K4 = 1,3

K5 : hệ số kể đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay K5 = 1

K6 ; hệ số kể đến mụmen làm lật chi tiết qua điểm tựa K6 =1

K = 1,5.1,2.1,2.1,2.1,3.1.1 = 3,37

W= fR

R KP FR

=

W = 0,35.25 =

20 52 , 99 37 , 3

766,58 kgVậy ta cú lực kẹp của một bu lụng se là :

= 171,65 kg 3/ Tớnh sai số chế tạo cho phộp của đồ gỏ

Sai số gỏ đặt được tớnh theo cụng thức sau :

Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá [εCT]

Sai số gá đặt đợc tính theo công thức sau

e uuur uur uur uuurgd = + + ec ek edcg

+ δL : là dung sai kích thớc lỗ , δL = 30 (àm )

+ δc : là dung sai kich thớc chốt , δc = 30 (àm )

+ ∆ min : là khe hở nhỏ nhất giữa lỗ và chốt Với cách lắp ghép giữa chốt

Trong đó β : là hệ số phụ thuộc vào kết cấu đồ định vị, β = 0,2

N : là số lợng chi tiết đợc gia công trên đồ gá , N = 10000 ⇒ ε =m β N = 0,2. 10000 = 20 (àm) =0,020(mm)

εđc : là sai số điều chỉnh đợc sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh

đồ gá Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ để điều chỉnh khi lắp ráp Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy εđc = 5 ữ10 àm

εct : sai số chế tạo cho phép đồ gá [εct] Sai số này cần đợc xác định khi thiết kế đồ gá Do đa số các sai số phân bố theo qui luật chuẩn và phơng của chúng khó xác định nên ta sử dụng công thức sau để tính sai số gá đặt cho phép:

[εct]= [ ]2 [ 2 2 2 2 ]

dc m k c

Tài liệu tham khảo

1 GS.TS Trần Văn Địch – Công Nghệ Chế Tạo Máy, Nxb Khoa Học

và Kỹ Thuật Hà Nội 2006

2 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc – Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy, Tập 1.

Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội 2006

3 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc – Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy, Tập 2.

Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội 2006

4 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc – Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy, Tập 3.

Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội 2006

5 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc – Sổ Tay Gia Công Cơ Nxb Khoa Học và

Kỹ Thuật Hà Nội 2002

6 GS.TS Trần Văn Địch – Sổ Tay Dụng Cụ Cắt và Dụng Cụ Phụ Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội 2002

7 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc – Hớng dẫn thiết kế đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội 2006

8 GS.TS Trần Văn Địch – Đồ Gá Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội

2006

9 GS.TS Trần Văn Địch – ATLAT Đồ Gá Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật

Hà Nội 2006

10 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí,

Tập 1,2 Nxb Giáo dục Hà Nội 2005

11 Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép Nxb Giáo dục Hà nội, 2004