Đồ án gia công bánh răng năm 2011

Đồ án gia công bánh răng năm 2011

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Đồ án môn học: KỸ THUẬT GIA CÔNG CƠ KHÍ

Họ và tên: Nguyễn Văn GiápLớp: CKĐL – K53

Thời gian thực hiện: Từ 10/8/2011 đến 21/11/2011

Tên đồ án: “Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo bánh răng trụ răngthẳng với sản lượng 6000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do”.

TÍNH THỜI GIAN CƠ BẢN 33

CHO TẤT CẢ CÁC NGUYÊN CÔNG 33

LỜI MỞ ĐẦU

Kiến thức về công nghệ chế tạo máy là kiến thức không thể thiếu được của ngườikỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ cácngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY là một trong các đồ án có tầm

quan trọng đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu và tựmình ứng dụng những kiến thức đã học không những ở môn công nghệ chế tạo máymà còn ở các môn khác như: máy công cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp sinh viênnắm vững quy trình thiết kế , chế tạo một chi tiết cụ thể Với đồ án này đó là thiết kếquy trình công nghệ gia công bánh răng – một chi tiết rất quan trọng có trong tất cảcác máy công tác từ đơn giản đến phức tạp.

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Ngô Đăng Huỳnh thuộc BộMôn Công Nghệ Kim loại – Khoa Cơ Điện, đến nay đồ án môn học của em đã hoànthành Nhưng với kiến thức có hạn, chưa có kinh nghiệm trong thiết kế chế tạo máyvà kỹ thuật gia công cơ khí chắc chắn rằng không thể tránh được sai sót Em mongđược nhận sự chỉ bảo, hướng dẫn thêm để hoàn thiện hơn khối kiến thức đã học Emxin chân thành cảm ơn !

Hà Nội - Ngày 31/ 10/2009Sinh viên:

Nguyễn Văn Giáp

Phần I

PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT

1.1 Tên chi tiết: Bánh răng bị động cấp chậm trong hộp giảm tốc hai cấp nón –

1.2 Nhiệm vụ trong cơ cấu

Bánh răng bị động cấp chậm có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ các trụctrung gian đến tang quay, làm cho dây chuyền hoạt động Chi tiết làm việc trong môitrường chịu va đập nhẹ, công suất và tải trọng ổn định, vận tốc vòng của bánh răngthấp (< 6m/s) Bánh răng được che kín, tránh bụi bặm và được bôi trơn thường xuyênnhờ dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc.

1.3 Tầm quan trọng của dạng chi tiết

Bánh răng trụ là một chi tiết thông dụng, đóng vai trò chủ yếu trong hầu hết cácmáy công cụ hiện nay như: ô tô – máy kéo, máy công cụ, máy nông nghiệp… Chúngcó vai trò rất quan trọng trong sự hoạt động và chất lượng làm việc của máy.

1.4 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

 Bề mặt Φ50 dùng để lắp với trục quay theo chế độ lắp trung gian.

cho bánh răng chuyển động dọc theo trục quay.

 Mặt đầu Φ192 tiếp xúc với phần chuyển tiết diện của trục quay.

 Vành răng chịu tải trọng trực tiếp do răng truyền đến, vì vậy cần đủ bền Mặtkhác, vành răng cũng phải đủ dẻo (không nên quá cứng) để có thể biến dạngmột ít dưới tác động của tải trọng và nhờ đó tải trọng phân bố đều.

 Rãnh then là nơi lắp then, có tác dụng giữ cho bánh răng chuyển động theo trụcquay Để tiện cho việc tháo lắp và sửa chữa nên ránh then kéo dài suốt chiềudài của moay – ơ.

chiều dài và đường kính ngoài của moay – ơ phải đáp ứng đủ điều kiện cầnthiết.

 Phần làm việc chính của bánh răng là các răng Chúng thường xuyên va chạm,cọ sát nên rất dễ gây ra các hiện tượng phá hủy như: mòn răng, cắt đứt chânrăng, bề mặt profin bị hao mòn, tróc rỗ…

Phần II

PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆTRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

2.1 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết

đều nên phương án chọn phôi là thép dập nóng.

 Kết cấu của chi tiết cho trong bản vẽ đạt đủ yêu cầu kỹ thuật, có thể làm tăngnăng suất gia công.

 Bề mặt lỗ Φ50 được lắp với trục quay Để dễ dàng cho việc tháo lắp, sửa chữavà phù hợp với chức năng làm việc, chọn kiểu lắp ghép trung gian và độ nhámbề mặt có giá trị Ra = 1.6 μm là hợp lý.m là hợp lý.

cải thiện để bề mặt đạt độ cứng 56÷63 HRC, phần thân răng đạt độ cứng 30÷40HRC.

trí thêm moay – ơ có gờ về một phía.

 Bề dày bánh răng đủ dày để khi nhiệt luyện không biến dạng hoặc biến dạng ít.

công chuốt là phù hợp.

 Hình dáng và vị trí của vành răng:

Yếu tố này ảnh hưởng tới chuẩn công nghệ và phương pháp cắt răng Chiềurộng rãnh thoát dao nhỏ nhất phụ thuộc vào mô đun của bánh răng.

2.2 Vật liệu và tính chất của vật liệu chế tạo chi tiết

Vật liệu chế tạo bánh răng được chọn là thép CT45 có thành phần hóa học và cơtính như sau:

BẢNG THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA THÉP CT45

0,50,8

cán nóng

Phần III

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Dạng sản xuất là khái niệm kinh tế xã hội tổng hợp Nó phản ánh mối quan hệqua lại giữa các đặc trưng công nghệ và các hình thức tổ chức sản xuất để đạt đượchiệu quả công nghệ cao nhất Đặc trưng của dạng sản xuất là số lượng hàng năm, tínhổn định của của sản phẩm, tính lặp lại của quá trình sản xuất và mức độ chuyên mônhóa của quá trình gia công.

Có nhiều quan điểm phân loại sản xuất Trong thực tế, người ta thường chia dạngsản xuất làm 3 loại:

Dạng sản xuất đơn chiếc;Dạng sản xuất hàng loạt;Dạng sản xuất hàng khối.

Dạng sản xuất là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế quá trình công nghệ, vìnếu biết dạng sản xuất sẽ biết được các điều kiện cho phép về vốn đầu tư, trang thiếtbị, nhân lực và vật lực… để tổ chức sản xuất có hiệu quả cao nhất Người ta có thểdựa vào một trong các chỉ tiêu sau để xác định dạng sản xuất cho mỗi sản phẩm:

Ở đây, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp tính gần đúng dựa trên trọng lượng sảnphẩm để xác định dạng sản xuất chi tiết đã nhận.

3.1 Xác định sản lượng cơ khí của chi tiết

Sản lượng cơ khí là số sản phẩm thực tế cần sản xuất trong một năm, được tínhtheo công thức sau:

α – là lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi gây ra;

công cơ;

Ta lấy α = 3, β = 5 Thay các số liệu đã chọn vào công thức (3.1) ta thu được kết

3.2 Xác định thể trọng chi tiết

Trọng lượng chi tiết được tính theo công thức:

)kg(.VQ1 

Hình3.1: Bản vẽ chi tiết bánh răng dạng đơn giản

Coi như các phần vát góc và bo tròn là không đáng kể, dựa vào bản vẽ trên ta cóthể tính ra giá trị gần đúng của thể tích chi tiết bánh răng bằng cách lấy thể tích củatừng phần tử cơ bản rồi trừ đi thể tích của các lỗ, các phần cắt khác.

Sau khi tính toán ta thu được giá trị thể tích gấn đúng của chi tiết là: V = 463,1cm3.

Vậy khối lượng của chi tiết là:

)kg(64,310.852,7.1,463.

Phần IV

PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Phương pháp tạo phôi phụ thuộc vào rất nhiều vấn đề như chức năng và kết cấucủa chi tiết máy trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng bề mặtvà kích thước của chi tiết, quy mô và tính hàng loạt của sản xuất Chọn phôi có nghĩalà chọn loại vật liệu chế tạo, phương pháp hình thành phôi, xác định lượng dư giacông cho các bề mặt, tính toán kích thước và quyết định dung sai cho quá trình chếtạo phôi.

Với bánh răng chế tạo từ thép CT45, ta có thể chọn một trong hai phương án hìnhthành phôi: dập nóng và đúc.

4.1 Các phương án đề ra Ưu nhược điểm của từng phương phápa Phôi đúc

Phôi đúc thường dùng cho các dạng chi tiết gối đỡ, dạng hộp, dạng càng, trục…Ưu điểm của phương pháp đúc là có thể tạo hình được các loại phôi từ đơn giản đếnphức tạp Ở một số phương pháp đúc đặc biệt cho phôi có lượng dư nhỏ độ chính xáccao, các mặt làm việc tùy theo yêu cầu có thể không gia công Tuy vậy, phôi đúcthường có nhược điểm là cơ tính không đồng đều.

Đúc dễ tự động hóa quá trình tạo phôi nhưng không phải vật liệu nào cũng đemđúc được vì chúng còn phụ thuộc vào tính chảy loãng và các tính chất lý hóa kháctrong quá trình nóng chảy và đông đặc.

b Phôi dập

Ở phương pháp này, chi tiết được hình thành trong lòng khuôn kim loại với phôiở trạng thái nguội hoặc được nung nóng Sau khi biến dạng sản phẩm thu được hìnhdáng của khuôn dập Với phương pháp này phôi tạo thành có lượng dư nhỏ, cơ tínhcao, độ chính xác được quyết định bằng lòng khuôn hoàn toàn xác định được.

4.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi

Ở phương pháp đúc ta thấy việc chế tạo khuôn mẫu rất tốn thời gian, độ chínhxác phôi không cao và cơ tính của phôi tạo thành là không đồng đều Bên cạnh đó,vật liệu chế tạo bánh răng là thép CT45 cũng không phù hợp với phương pháp đúc domột số yếu tố nhiệt lý như tính chảy loãng, hệ số điền đầy khuôn…

Vì vậy, ta chọn phương án chế tạo phôi là phôi dập nóng Phôi tạo thành có hìnhdạng gần giống chi tiết, lượng dư nhỏ, có cơ tính đồng đều nên thích hợp cho sảnxuất hàng loạt lớn.

Trong đó:

Sch – là giá thành chuẩn của một tấn phôi dập từ thép cacbon kết cấu, lấySch = 9.000.000 VNĐ;

kcx – là hệ số phụ thuộc vào độ chính xác của phôi;kpt – là hệ số phụ thuộc vào mức độ phức tạp của phôi;kkl – là hệ số phụ thuộc vào khối lượng phôi;

kvl – là hệ số phụ thuộc vào loại vật liệu;

ksl – là hệ số phụ thuộc vào quay mô sản xuất (sản lượng phôi);Q – là khối lượng của phôi ban đầu Q = 4,37 kg;

q – là khối lượng của chi tiết sau khi gia công q = 3,64 kg;S – là giá thành một tấn phôi phế phẩm S = 3.000.000 VNĐ;

Ta tra các bảng 2.28, 2.29, 2.30, 2.31 và 2.31 (Hướng dẫn thiết kế đồ án côngnghệ CTM – trang 44-45) và chọn giá trị các hệ số như sau:

kcx = 1,0; kpt = 1,0; kkl = 1,0; kvl = 1,13; ksl = 1,0Thay vào công thức ta có:



Phần V

LẬP TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ

5.1 Xác định chuẩn định vị để gia công chi tiết

Chuẩn là tập hợp các bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào đóngười ta xác định vị trí các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đóhay của chi tiết khác.

Chọn chuẩn có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế quá trình công nghệ.Chọn chuẩn hợp lý nhằm đáp ứng các nhu cầu sau:

Đảm bảo chất lượng chi tiết trong suốt quá trình gia công;Đảm bảo năng suất cao, giá thành hạ.

Từ hai yêu cầu đó, người ta đưa ra 3 nguyên tắc chung khi chọn chuẩn sau:

định vị để khống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất Tuyệt đốitránh siêu định vị và thiếu định vị Cũng có thể sử dụng sơ đồ thừa định vị,nhưng nên tránh thừa định vị không cần thiết;

Nguyên tắc 2: Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm biến dạngchi tiết gia công quá nhiều, đồng thời lực kẹp nhỏ để giảm sức lao động củacông nhân;

thuận lợi nhất và phù hợp với loại hình sản xuất.

- Đảm bảo phân bố đủ lượng dư và đồng đều khi gia công mặt trụngoài;

- Chi tiết gia công không bị biến dạng do lực kẹp, lực cắt vì kết cấuđồ gá cho phép phân bố lực kẹp trên suốt bề mặt được định vị;

- Đảm bảo vị trí tương quan giữa mặt ngoài và mặt lỗ với mặt đầu.Nhược điểm:

- Đồ gá phức tạp;- Tháo kẹp chi tiết lâu.

Mặt trụ ngoài khống chế 4 bậc tự do bằng cặp khối chữ V cố định và di động,mặt đầu khống chế 1 bậc tự do.

Ưu điểm:

- Đồ gá đơn giản;- Tháo lắp thuận tiện;

- Không gian gia công rộng.

Nhược điểm: Không đáp ứng đủ yêu cầu chọn chuẩn tinh.

Mặt trụ ngoài khống chế 4 bậc tự do bằng mâm cặp 3 chấu, mặt đầu khống chế 1bậc tự do.

Ưu điểm:

- Đồ gá đơn giản;- Tháo lắp nhanh.

Nhược điểm: Độ chính xác gia công không cao.

Qua phân tích 3 phương án trên, ta chọn chuẩn tinh theo phương án 1.

b Chọn chuẩn thô

Khi chọn chuẩn thô phải đáp ứng đủ 2 yêu cầu:

mặt không gia công.

Căn cứ vào yêu cầu khi chọn chuẩn, dựa trên hình dạng chi tiết và phương ánchuẩn tinh đã chọn, ta có các phương án chọn chuẩn thô như sau:

Phương án 1:

Mặt trụ ngoài khống chế 4 bậc tự do, mặt đầu khống chế 1 bậc tự do.Ưu điểm:

- Đồ gá đơn giản;- Tháo lắp thuận tiện;

- Không gian gia công rộng.Phương án 2:

Mặt trụ ngoài khống chế 4 bậc tự do, mặt đầu khống chế 1 bậc tự do.Ưu điểm:

- Đồ gá đơn giản;- Tháo lắp nhanh.

- Bề mặt chọn làm chuẩn là tương đối bằng phẳng.

Qua sự phân tích trên, ta chọn chuẩn thô theo phương án 1: mặt trụ ngoài kết hợpmặt đầu.

5.2 Lập sơ bộ các nguyên công

 Nguyên công 1: Tiện thô & bán tinh mặt B, vát góc hốc: Tiện thô và bánthô mặt B là bước chuẩn bị để gia công lỗ làm chuẩn định vị cho các bước sau;

 Nguyên công 3: Tiện thô & bán tinh mặt C, D, vát góc;

 Nguyên công 5: Tiện tinh mặt D, vát góc moay – ơ;

pháp tuyến chung dựa theo môđul và số răng, kiểm tra độ đảo của bánh răng vàkiểm tra độ song song của răng.

5.3 Thiết kế các nguyên công cụ thể

Máy gia công chính là máy tiện T620 ( hay còn gọi là 1K62) đối với các nguyêncông tiện; máy khoan đứng 2H150; máy phay răng 5306K; Máy chuốt 7B520 và máymài 3164A.

a. Nguyên công 1: Tiện thô & bán tinh mặt B, vát góc

Lập sơ đồ gá đặt:

Dùng mâm kẹp 3 chấu của máy tiện kẹp chặt mặt trụ ngoài hạn chế 4 bậc tự do,mặt C khống chế 1 bậc tự do.

Chọn máy:

Ta chọn máy tiện đa năng mã hiệu 1K62 (hay còn gọi là T620) với các thông sốsau:

 Giới hạn vòng quay (v/p) : 12,5 ÷ 2000; Số cấp tốc độ : 24;

Mặt đáy định vị 3 bậc tự do và dùng bạc côn vừa định tâm vừa khống chế 2 bậctự do.

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu vít tác dụng lực vào khối chữ V di độngChọn máy:

Máy khoan đứng 2A135: có các thông số kỹ thuật :

Mũi Khoan có D = 49,5 mm, Mũi dao doa D = 50 mm.

c. Nguyên công 3: Tiện thô & bán tinh mặt C, D, vát góc

Lập sơ đồ gá đặt:

Dùng đồ gá lỗ có ồng đàn hồi để kẹp chặt chi tiết ở mặt lỗ để khống chế 4 bậc tựdo Mặt đầu của chi tiết được khống chế 1 bậc tự do.

Chọn máy:

Như nguyên công I.

Chọn dao:

Tương tự nguyên công I.

d. Nguyên công 4: Chuốt rãnh then

Lập sơ đồ gá đặt:

Chi tiết được gá bằng ống chuẩn có rãnh đặt dao chuốt định vị 4 bậc tự do, mặtđầu khống chế 1 bậc tự do.

Gá đặt giống nguyên công III.

Chọn máy:

Tương tự nguyên công I.

Chọn dao:

Tương tự nguyên công I.

f. Nguyên công 6: Phay răng

Lập sơ đồ gá đặt:

Đồ gá tương tự nguyên công III.

Chọn máy:

Máy phay răng 5306K.

Chọn dao:

Dùng dao phay môđul có m = 4

g. Nguyên công 7: Mài prôfin răng

Lập sơ đồ gá đặt:

Đồ gá và kẹp chặt như nguyên công III.

Chọn máy:

Tra bảng 10 trang 172 [1] ta chọn máy mài 3164A có các thông số kỹ thuật: Đường kính lớn nhất có thể gia công được D = 400mm

Chiều dài lớn nhất L = 2000 mm.Công suất N= 13 kW,

h. Nguyên công 8: Tổng kiểm tra

Bao gồm kiểm tra bề dày răng, kiểm tra pháp tuyến chung dựa theo môđul và sốrăng, kiểm tra độ đảo của bánh răng, kiểm tra độ song song của răng và các thông số

Dụng cụ kiểm tra là các máy kiểm tra chuyên dụng Trong bản vẽ chỉ trình bàykiểm tra độ đảo của răng.

Kiểm tra độ song song của răng

Kiểm tra độ đảo của bánh răng

Kiểm tra pháp tuyến chung dựa trên chỉ số môđul và số răng của bánh răng

Thước đo răng và cách kiểm tra bề dày răng

Phần VI

XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO NGUYÊN CÔNG III

Xác định chế độ cắt cho nguyên công III, bao gồm 2 bước: khoan và doa lỗ đạtđường kính 50mm.

Chi tiết được định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự do), 2 khối V ( một khốicố định, một khối tuỳ động ).

Theo bảng 3.2 tài liệu [2] Rz=20 m ; Ta= 140 m.

Giá trị cong vênh c của lỗ được tính theo cả hai phương hướng kính và hướngtrục:

Trong đó:

- k lấy theo bảng 3.7 tài liệu[2] k=2

- l,d là chiều dài và đường kính lỗ l = 60.103 m; d = 50 103 mGiá trị cm (độ xê dịch phôi dập ) được xác định theo công thức:

  

Trong đó: b,c là dung sai kích thước b; c của phôi

0 c

Thay số tính được: cm = 50 m

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoan là:

1 = k.phôi đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô (hệ số chính xáchoá)

1 = 0,05.164 = 8,2 m.

Sai số gá đặt chi tiết gđ ở bước nguyên công đang thực hiện được xác định bằngtổng véctơ sai số chuẩn  và sai số kẹp chặt, nếu không xét đến sai số đồ gá:

gđ = 2k2c

= 2.(20 + 140 + 164 22002)= 838 m.

 Lượng dư nhỏ nhất của khoét (gia công thô):2.Zmin = 2.419 m.

Tính lượng dư cho bước gia công tinh (doa):gđ 2 = 0,05 gđ = 0,05.200 = 10 m

RZi = 50 m.Ti = 50 m.

(sau khi khoan thô đạt cấp chính xác 3 – theo Bảng 13, trang 40 tài liệu[1] ) 2.Zmin = 2.(50 + 50 + 8,22102 )

= 2.113 = 226 m.

- Kích thước lỗ phôi:

D1=50,02 - 0,838 - 0,226= 48,956 mm Dung sai của từng nguyên công:

- Dung sai doa: 1 =20(m)