Gia công chi tiết bánh răng côn xoắn

Tính toán thiết kế chế tạo bánh răng côn xoắn ( Đồ án công nghệ chế tạo máy)Hiện nay do các nước đang phát triển vẫn sử dụng rất nhiều máy móc, thiết bị công nghiệp cũ và vấn đề phụ tùng của các máy móc này luôn là vấn đề được quan tâm của các doanh nghiệp, bởi các thiết bị thay thế cho các máy móc này ngày càng trở nên khó tìm hoặc nếu có tìm mua được nhưng cũng phải có giá rất cao.

Lời nói đầu

Hiện nay, công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước là mục tiêu hàng đầu củaĐảng và Nhà nước, trong đó ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riênggiữ vai trò quan trọng trong việc giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sảnxuất , sửa chữa và sử dụng

Trong khi sinh viên là một lớp lao động kế cận của đất nước Để đánh giá nănglực của mỗi sinh viên thì đồ án tốt nghiệp là một chương trình tổng hợp về chuyênmôn đã được đào tạo Đối với ngành cơ khí chế tạo máy thì đồ án tốt nghiệp có vị trírất quan trọng đối với người cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và trangthiết bị cơ khí nhằm phục vụ các ngành kinh tế như : công nhgiệp, nông nghiệp , giaothông vận tải , điện lực…

Mục đích của đồ án là tạo cho người công nhân, cán bộ kỹ thuật nắm vững vàvận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chếtạo các sản phẩm cơ khí, cũng như về kĩ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đatđựơc chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thểđạt đựơc hiệu quả kinh tế kỹ thuật, sản xuất và sử dụng cao nhất

Là một sinh viên của ngành chế tạo máy được đào tạo tại trường Đại Học CôngNghiệp Hà Nội, sau khi hoàn thành thời gian học tập và rèn luyện tại trường, để đánhgiá kết quả học tập của mình , em được nhà trường giao nhiệm vụ thực hiện thiết kế đồ

án tốt nghiệp với đề tài : “Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết banh rang conrang xoắn” được em trình bày sau đây

Với sự hướng dẫn tận tình của thầy và các thầy cô trong khoa cơ khí, em đãhoàn thành đề tài của mình vì thời gian có hạn và tầm nhận thức còn nhiều hạn chế,kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi nhữngsai sót

Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của thầy cô cùng các bạn

Sinh viên

Bùi Duy Hải

Nhận xét của giáo viên

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU……… 2

Nhận xét của giáo viên 3

Chương 1 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN

XUẤT 5

Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu kĩ thuật của chi tiết 5

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 5

1.3 Xác định dạng sản xuất 6

Chương 2 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ THIẾT KẾ BẢN VẼ CHI TIẾT LỒNG PHÔI 9

2.1 Xác định phương pháp chế tạo phôi 9

2.2 Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi 11

Chương 3 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 12

3.1 Xác định đường lối công nghệ 12

3.2 Chọn phương pháp gia công 13

3.3 Lập tiến trình công nghệ 14

3.4 Thiết kế nguyên công 16

Chương 4.THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 49

4.1 Yêu cầu kĩ thuật 49

4.2 Thành phần đồ gá 49

4.3 Tính lực kẹp 50

4.4 Tính sai số đồ gá 52

Kết luận 54 Tài liệu tham khảo 55

CHƯƠNG I CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

1.1.1 Chức năng

Chi tiết bánh răng cơn xoắn ( Z =42, m =3.5 ) là một bánh răng nhỏ của cơ cấudung sai trong ụ phân độ vi sai vạn năng Bánh răng luơn ăn khớp với cặp bánh rănghành tinh

1.1.2 Điều kiện làm việc.

Bánh răng cơn xoắn nhận chuyển động từ cặp bánh răng hành tinh, lúc cĩ số vịng quay n = 2 khi chia bánh răng khơng nguyên tố Lúc thì cĩ số vịng quay n ≠ 2 khi chia

vi sai Vì vậy bánh răng nĩn nhận chuyển động của cặp bánh răng hành tinh cĩ số vịng quay khơng ổn định Bánh răng nĩn được nối với trục một đầu lắp với nĩ đầu kialắp bánh răng khác để truyền chuyển động tới trục vít bánh vít và ra đến phơi Vì vậy bánh răng đĩng vai trị quan trọng trong cơ cấu vi sai của ụ phân độ

1.1.2 Yêu cầu kĩ thuật.

- Bề mặt lỗ 55 được gia cơng cấp chính xác 7, bề mặt này lắp với trục và quay cùng với trục nhờ cĩ then

- Các thơng số kỹ thuật của bánh răng cĩ ảnh hưởng cao nhất tới tính năng và

chất lượng vận hành của máy Phần này sẽ trực tiếp ăn khớp và tiếp nhận

chuyển động quay từ cặp bánh răng hành tinh rồi chuyển đến cặp bánh răng phụthơng qua trục Do đĩ các yêu cầu kỹ thuật của bánh răng cần được đảm bảo và gia cơng chính xác

- Vật liệu của bánh răng được làm từ thép 45

- Vật liệu và cơ tính yêu cầu:

-Vật liệu:Thép C45, theo sách kim loại học và nhiệt

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Phôi là phôi được dập nóng chế tạo trên thép 45 đảm bảo yêu cầu để gia côngbánh răng

Đối với lỗ 55 lắp trục gá ta cần doa để đạt yêu cầu kỹ thuật

- Bánh răng có mayơ nằm về một phía nên nếu gia công hàng loạt hoặc

hàng khối thì ta có thể gá nhiều chi tiết cùng một lúc để gia công hay

có thể dùng nhiều dao để gia công một lúc

1.3 CHỌN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

 Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất lớn đến quá trình thiết kế,quá trình công nghệ, nó góp phần quan trọng trong việc tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹthuật cụ thể : nếu như dạng sản xuất là đơn chiếc thì ta có thể tập trung nguyên công,dùng đồ gá vạn năng thay cho đồ gá chuyên dùng, như vậy sẽ giảm được chi phí giacông Còn nếu dạng sản xuất là hàng loạt, hàng khối thì ta phải phân tán nguyên công,

sử dụng các loại đồ gá chuyên dùng Làm như vậy sẽ tăng được năng suất gia công,giảm được giá thành sản phẩm

 Xác định dạng sản xuất

Tính sản lượng của chi tiết :

- Sản lượng của chi tiết được tính bằng công thức :

Trong đó :

N1 : Số sản phẩm được sản xuất ra trong một năm N1 = 3500

m : Số chi tiết trong một sản phẩm m = 1

 : Lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôi

 : Số chi tiết được chế tạo thêm

Theo HDTKĐACNCTM, trang 31 có :  = 3%  6%;  = 5%  7%

Chọn  = 4%;  = 6%

 ( chiếc )

Từ phần mềm Inventor Profesional ta xác định đc khối lượng chi tiết

Theo bảng cách xây dựng dạng sản xuấtDạng sản xuất Khối lượng chi tiết ( kg )

Sản lượng hàng năm ( chiếc )

LỒNG PHÔI

2.1 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.

2.1.1 Chọn phôi

Dựa vào cấu tạo, tính năng làm việc, các yêu cầu kỹ thuật, dạng sản xuất cũngnhư tính công nghệ nên ta chọn vật liệu chế tạo phôi là thép 45

2.1.2 Xác định phương pháp chế tạo phôi

Ta có thể áp dụng ba phương pháp để hình thành phôi bánh răng như sau:

Độ nhám bềmặt Rz, mDập trên máy búa,

- Cán nóng, tiết diện tròn, độ

chính xác thường và cao

- Tiết diện tròn, độ chính xác cao

- Tiết diện vuông, sáu cạnh

Các chi tiết kẹp chặt, các thanhđòn, tấm gá và thanh chêm

Phôi ống các loại, cán nóng và nguội, không

có mối ghép hàn

Xi lanh, bạc, ống đỡ trục chính,cốc đỡ, con lăn, trục rỗng

Prôphin có tiết diện dọc thay đổi theo chu kỳ Trục bậc trong sản xuất loạt lớn

và hàng khối

Phôi cán trên máy cán trục vít nằm ngang

Trục, bạc và các chi tiết kháctrong sản xuất hàng khôi và loạtlớn

 Phôi đúc:

Phôi đúc có nhiều loại và nhiều phương pháp đúc, kiểu khuôn đúc và điều kiệntạo phôi khác Phôi đúc được đúc theo ba phương pháp khác nhau cho độ chính xác vàlượng dư khác nhau

 Qua các phương pháp trên ta nhận thấy phương pháp rèn dập là phù hợp vớihơn cả, khi mà phương pháp đó đảm bảo được chất lượng bề mặt, độ chính xác củaphôi ban đầu và số lượng phôi lớn Mà lại sử dụng máy không phức tạp, kinh tế, nênchọn phương pháp rèn dập là hợp lý hơn cả.

2.1.3 Xác định giá thành phôi rèn dập.

Giá thành phôi được xác định theo công thức sau :

Trong đó :

+ Sch : Giá thành của một tấn phôi từ loại vật liệu tương ứng

+ Kcx : Hệ số phụ thuộc độ chính xác của phôi

+ Kpt : Hệ số phụ thuộc vào mức độ phức tạp của phôi

+ Kkl : Hệ số phụ thuộc vào khối lượng của phôi

+ Kvl : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của phôi

+ Ksl : Hệ số phụ thuộc vào quy mô sản xuất

+ Sph : Giá thành một kg phôi (đồng)

+ Q : Khối lượng ban đầu của phôi (kg)

+ q : Khôi lượng của chi tiết sau khi gia công (kg)

triệu /tấn

tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM : Kcx = 1

Bảng 2_29 : tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM : Kpt = 1.21

Bảng 2_30 : tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM : Kkl = 1

Bảng 2_31 : tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM : Kvl = 1

Bảng 2_32 : tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM : Ksl = 0.83

 (đồng)

2.2 Tính lượng dư và thiết kế bản vẽ lồng phôi.

Ta xác định lượng dư gia công bằng phương pháp thống kê kinh nghiệm theo giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

-Phôi được làm bằng phương pháp dập nóng chảy nên lượng dư gia công tra bảng 3.17, 3.18 sổ tay công nghệ chế tao máy

-Đối với phôi có trọng lượng dưới 50kg có hình dạng phức tạp hoặc đơn giản tra bảng 3.17 lượng dư của phôi với kích thước dưới 800mm và trọng lượng dưới 400kg lấy từ 0.6-1.2 đến 3.0 – 6.4 mm => ta chọn lượng dư là 2.5 mm đối với các bề mặt làm việc-Theo bảng 3.17 và 3.18 trang 190 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 thì vùng dung sai từ 0.5- 3.4 đến 1.6 – 11 mm => ta chọn dung sai là 0.5 mm

2.2.1 Xác định lượng dư của bề mặt lỗ 55.

c = c  L với L là chiều dài từ mặt đầu phôi tới tâm đoạn cần gia công



 Tính sai lệch còn lại sau các nguyên công:

- Sau tiện thô : 1 = 0.06  p =0.06  500 = 30 (m)

- Sau tiện tinh : 2 = 0.05  p =0.05  500 = 25 (m)

- Sau mài thô : 3 = 0.04  p =0.04  500 = 20 (m)

 Xác định lượng dư giới hạn :

- Mài tinh : 2 Zbmax = 55.045 – 54.936 = 0.109 (mm) = 109 (m)

2.2.2 Xác định lượng dư cho các bề mặt còn lại

Theo bảng 1.48 [7] ta có lượng dư là 2.5 cho các bề măt khácCác mặt còn lại có lượng dư là 2.5 mm

Từ đó ta có bản vẽ lồng phôi

CHƯƠNG III THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BÁNH

RĂNG CÔN RĂNG XOẮN.

3.1 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LỐI CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG

Chi tiết được sản xuất theo loạt vừa nên ta chọn phương án công nghệ theonguyên tắc tập trung nguyên công, khi đó có thể gia công nhiều vị trí, nhiêu dao, giacông song song, để đảm bảo thời gian phụ, đạt hiệu quả kinh tế cao

Chi tiết có một số bề mặt lắp ghép và làm việc đòi hỏi độ chính xác cao : khoan– doa

+ Lỗ 55 có rãnh then : khoan -doa

+ Răng dùng để ăn khớp : phay - tôi - mài

3.2 LẬP TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ

Phương án 1.

I Nguyên công I : Dập nóng tạo hình

II Nguyên công II : Khoan khoét doa lỗ trong,tiện mặt đầu

III Nguyên công III : Tiện mặt ngoài đầu còn lại,vát mép

IV Nguyên công IV : Tiện mặt côn

V Nguyên công V : Chuốt rãnh then

VI Nguyên công VI : Phay lăn răng

VII Nguyên công VII : Nhiệt luyện

VIII Nguyên công VIII : Mài nghiền răng

IX Nguyên công IX : Kiểm tra sai lêch bước răng

Phương án 2.

I Nguyên công I : Dập nóng tạo hình

III Nguyên công III : Tiện mặt côn

IV Nguyên công IV : mép Chuốt rãnh then

V Nguyên công V : Tiện mặt ngoài đầu còn lại,vát mép

VI Nguyên công VI : Phay lăn răng

VII Nguyên công VII : Nhiệt luyện

VIII Nguyên công VIII : Mài nghiền răng

IX Nguyên công IX : Kiểm tra sai lêch bước răng

*Kết Luận.

Ta nhận hai phương án gia công trên đề đưa ra được sẩn phẩm là chi tiết bánh răng công xoắn như yêu cầu.Nhưng trong quá trính thứ tự thực hiện các nguyên công này lại là bước quan trọng quyết định kết quả chất lượng của chi tiết

Vậy nên sau khi nghiên cứu và tìm hiểu,phân tích lại các nguyên công em quyết định chọn phương án 1 là phương án gia công tối ưu cho chi tiết bánh răng côn

Nó đảm bảo đc yêu cầu kĩ thuật cho chi tiết,hạn chế sai số kích thước,sai số vị trí tương quan so với nguyên công hai nên em chon phương án 1 để gia công chi tiết

3.3 TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.3.1 Nguyên công I : Dập nóng tạo hình

Chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 900C, sau đó được cho vàokhuôn dập và được dập trên máy búa

Loại máy M210, có đặc tính kỹ thuật:

- Động năng va chạm 1600 kGm

- Khối lượng danh nghĩa phần rơi: 630 kg

- Tốc độ va chạm đầu búa : 80 lần/phút

- Hành trình lớn nhất của đầu búa : 1000mm

- Khoảng cách giữa hai trục : 400mm

- Khoảng cách từ đe tới nền : 840mm

- áp suất hơi : 6  8 at

- Khối lượng máy không có đế đe : 7360 kg

- Khối lượng đế đe : 12600 kg

- Kích thước phủ bì của máy :

+ Dài : 2000mm+ Rộng : 1280mm+ Cao : 4380mmKhuôn được dùng là loại khuôn hở

Cắt ba via

Sau khi phôi được rèn trên máy búa, do khi cắt phôi có lượng dư nên khi dập sẽtạo ra ba via, phôi sau khi dập sẽ được cắt ba via trên máy cắt ba via

3.3.2.Nguyên côngII: Tiện mặt đầu, vát mép, khoan, doa 55.

3.3.2.1 Định vị: vào mặt đầu làm chuẩn thô

3.3.2.2 Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu

3.3.2.3 Máy tiện 1A62

a)Bíc 1 : TiÖn mÆt ®Çu

-Chän dao : Dao tiÖn ngoµi ®Çu cong

Kmv : Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công Kmv=Kn.(

Knv : Hệ số phụ thuộc vào tình trạng phôi ( tra bảng 5.5 Knv=0.8 )

Kuv : Hệ số phụ thuộc vào chất liệu dụng cụ cắt ( tra bảng 5.6 đối với vật liệu T15K6 Kuv=1 )

Kmv= ( tra bảng 5.2 STCNCTM Kn=1 ; ; ( với thép C45 )

*Thêi gian lµm viÖc cña m¸y

tõ c«ng thøc: (phót)

víi i:sè l¸t c¾t : i=2.

L:chiÒu dµi cÇn gia c«ng.

L2:kho¶ng ch¹y qu¸: L2=(25)

L1:kho¶ng ch¹y dao tíi

Theo thuyÕt minh m¸y ta chän nm = 305v/ph

- Lùc c¾t vµ m« men xo¾n khi khoan

Theo thuyÕt minh m¸y ta chän nm = 184 v/ph

- M« men khi doa

=

Tra bảng = 67 ; q =0 ; x=1,2 ; y =0,65

= = 0.78

N==0.02 <

Máy làm việc an toàn

*Thêi gian lµm viÖc cña m¸y

tõ c«ng thøc: (phót)

víi i:sè l¸t c¾t : i=1.

L:chiÒu dµi cÇn gia c«ng.

L2:kho¶ng ch¹y qu¸: L2=(25)

L1:kho¶ng ch¹y dao tíi

L1=

= =3.17

nh vËy lµ:

2.4(phót)

Nguyên công 2 được thu gọn lại trong bảng:

3.3.3 Nguyên công III : Tiện mặt đầu còn lại và vát mép.

.Định vị : Chuẩn định vị là chuẩn tinh, ta dùng bề mặt đầu 90 định vị 3 bậc tự do,vàmặt trụ ngoài 2 bậc tự do

Kẹp chặt: Chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng chấu kẹp ba chấu.

Chọn máy: Máy tiện T616 có công suất Nm = 4,5 kw

- Giới hạn vòng quay : 44  1980 (vòng/phút): 44; 66; 91; 120; 173; 248; 350;503; 723; 958; 1380; 1980

4.3-29-Lượng dư gia công:

- Mặt đầu Ø90

Ta chia làm hai bước công nghệ :

- Tiện thô với lượng dư là 2 (mm)

- Tiện tinh với lượng dư là 0,5 (mm)

 Chế độ cắt:

a) Tiện thô mặt đầu Ø90

+ Chiều sâu cắt : t = 2 (mm)

+ Lượng chạy dao: 1mm/vòng

+ Tốc độ cắt: Tốc độ cắt được tính theo công thức thực nghiệm:

V =

Trong đó V: Tốc độ cắt thực nghiệm

Cv: Trị số điều chỉnh…Theo bảng 5-17-[14]-STCNCTM2 ta có

Cv=243 và các hệ số mũ x=0,15; y=0,4; m=0,2

T: Tuổi bền( phút) t: Chiều sâu cắt (mm)

S: Bước tiến dao (mm/vòng)

kv= kmv.knv.kuv trong đó: kmv là hệ số phụ thươc vật liệu gia công

Chọn số vòng quay theo tiểu chuẩn của máy là : nm = 503 (vòng/phút)

b) Tiện tinh mặt đầu Ø90

+ Chiều sâu cắt: 0,5mm

+ Lượng chạy dao: S= 0.2mm/vòng (Theo bảng 5-62-[54]-STCNCTMT2) với độnhám bề mặt RZ=16µm vật liệu gia công gang và đường kính đỉnh dao là 2mm.+ Tốc độ cắt V= 109m/ph

=> Số vòng quay trục chính theo tính toán là:

ntt = = =385.7(vòng/phút).

Chọn theo số vòng quay tiêu chuẩn của máy là: nm= 723 (vòng/phút)

*Thêi gian lµm viÖc cña m¸y

tõ c«ng thøc: (phót)

víi i:sè l¸t c¾t : i=2.

L:chiÒu dµi cÇn gia c«ng.

L2:kho¶ng ch¹y qu¸: L2=(25)

L1:kho¶ng ch¹y dao tíi

Nguyên công 3 được thu gọn lại trong bảng:

3.3.4 Nguyên công IV : Tiện mặt côn.

 Định vị :

Chọn mặt đầu Ø90 làm chuẩn tinh

Chi tiết gia công được định vị 5 bậc tự do bởi chấu cặp

Kẹp chặt: Bằng lực kẹp của chấu kẹp

Chọn máy: Máy tiện T616 có công suất Nm = 4,5 kw

- Giới hạn vòng quay : 44  1980 (vòng/phút): 44; 66; 91; 120; 173; 248; 350;503; 723; 958; 1380; 1980

4.3-29-Lượng dư gia công: