Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng Z32

Chi tiết gia công là bánh răng có 32 răng với module 4, bên trong là lỗ then hoa có 6 răng. Chi tiết có phần trụ bậc ở hai bên, một bên có cắt rãnh 20 mm. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng Z32, quy trình công nghệ gia công chi tiết, tính toán chế độ cắt, tính toán đồ gá.

Phần 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT BÁNH RĂNG Z32 1.1 Phân tích cơng dụng điều kiện làm việc chi tiết gia cơng Hình 1.1: Bản vẽ chi tiết bánh Z32 − Chi tiết gia công bánh Z32 hợp tốc độ máy tiện T620M Đây bánh di trượt, bên bánh lỗ then hoa Bánh dùng để đóng ngắt truyền động trục hộp tốc độ cách thay đổi vị trí bánh thông qua cần gạt − Bánh Z32 làm việc mơi trường kín, bơi trơn dầu, nhiệt độ tốc độ làm việc tương đối cao 1.2 Phân tích vật liệu chế tạo chi tiết gia cơng − CTGC có vât liệu thép C45 − Thép C45 thép cacbon kết cấu chất lượng tốt, thuộc nhóm có hàm lượng mangan thường Thành phần hóa học thép C45 cho bảng 1.1, tính độ cứng cho bảng 1.2 Bảng 1.1: Thành phần hóa học thép C45 Hàm lượng nguyên tố, % Mác thép C45 Cacbon 0,42÷0, Silic manga n 0,17÷0,3 0,5÷0,8 photpho Lưu Huỳnh crom niken Không lớn 0,04 0,04 0,25 0,25 Bảng 1.2: Cơ tính độ cứng thép C45 Má c thé p C45 Độ bền Giới hạn kéo, σk chảy, σch kG/mm kG/mm2 36 61 Độ giãn dài tương đối δs, % 16 Độ thắt Độ dai tương va đập đối ψ, ak, % kGm/cm2 40 Độ cứng HB Thép cán nóng Thép ủ 229 179 − Thép C45 dùng cho chi tiết có yêu cầu độ bền cao, làm việc tốc độ khơng lớn áp lực riêng trung bình như: Bánh răng, tay biên, cần, trục truyền làm việc ổ lăn, trụ trượt, bulong Vây, CTGC với vật liệu thép C45 hợp lý 1.3 Phân tích kết cấu, hình dạng chi tiết gia cơng Hình 1.2: Tên gọi bề mặt gia công − Chi tiết gia cơng bánh có 32 với module 4, bên lỗ then hoa có Chi tiết có phần trụ bậc hai bên, bên có cắt rãnh 20 mm Tất cạnh vát 2x45 o Qua đặc điểm ta thấy kết cấu, hình dạng CTGC tương đối đơn giản hợp lý, bề mặt gia cơng phương pháp thông thường (tiện, phay, xọc, chuốt, ) − Dựa vào hình dạng bên ngồi CTGC ta thấy chi tiết dạng bạc − Bề mặt đặc biệt quan tâm gia công bề mặt: + Rãnh 20+0,02 cấp xác 7, Ra = 2,5 + Lỗ then hoa Ø56+0,03 cấp xác 7, Ra = 1,6 + Rãnh then hoa cấp xác 10, Ra = 2,5 1.4 Phân tích độ xác gia cơng 1.4.1 Độ xác kích thước − Kích thước 20+0,02 + Kích thước danh nghĩa 20 + Sai lệch ES = 0,02 + Sai lệch EI = + Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0,02 – = 0,02 + Tra bảng (1.4 trang 11 sách STDSLG) + Độ xác kích thước đường kính lỗ cần đạt cấp xác + Miền dung sai kích thước lỗ H7: 20 +0,02 → 20H7 − Kích Ø56+0,03 + Kích thước danh nghĩa Ø56 + Sai lệch ES = 0,03 + Sai lệch EI = + Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0,03 – = 0,03 + Tra bảng (1.4 trang 11 sách STDSLG) + Độ xác kích thước đường kính lỗ cần đạt cấp xác + Miền dung sai kích thước lỗ H7: Ø56 +0,03 → Ø68H7 − Kích thước + Kích thước danh nghĩa 14 + Sai lệch ES = 0,09 + Sai lệch EI = 0,02 + Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0,09 – 0,02 = 0,07 + Tra bảng (1.4 trang 11 sách STDSLG) + Độ xác kích thước đường kính lỗ cần đạt cấp xác 10 + Miền dung sai kích thước lỗ F10: → 14H10 − Kích thước Ø68+0,3 + Kích thước danh nghĩa Ø68 + Sai lệch ES = 0,3 + Sai lệch EI = + Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0,3 – = 0,3 + Tra bảng (1.4 trang 11 sách STDSLG) + Độ xác kích thước đường kính lỗ cần đạt cấp xác 12 + Miền dung sai kích thước lỗ H12: Ø68 +0,3 → Ø68H12  Các kích thước khơng dẫn dung sai: − Kích thước khoảng cách hai bề mặt gia cơng có cấp xác 12 + Kích thước 18 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,18 mm  Kích thước đầy đủ 18±0,09 + Kích thước 28 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,22 mm  Kích thước đầy đủ 28±0,11 + Kích thước Ø68 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,3 mm  Kích thước đầy đủ Ø68+0,3 + Kích thước 74 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,3 mm  Kích thước đầy đủ 74±0,15 + Kích thước Ø80 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,3 mm  Kích thước đầy đủ Ø 80+0,3 + Kích thước Ø114 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,36 mm  Kích thước đầy đủ Ø114-0,36 + Kích thước Ø136 cấp xác 12 Tra bảng 1.4 trang 11 sách STDSLG ta IT = 0,4 mm  Kích thước đầy đủ Ø136-0,4 − Khơng có kích thước giới hạn hai bề mặt không gia công bề mặt gia công bề mặt không gia cơng nên khơng có kích thước có cấp xác 14 16 1.4.2 Độ xác hình dáng hình học − CTGC khơng có u cầu quan trọng độ xác hình dáng hình học 1.4.3 Độ xác vị trí tương quan − Dung sai độ đồng tâm đường kính vịng chia lỗ then hoa ≤ 0,02 1.4.4 Chất lượng bề mặt − Rãnh 20+0,02 có Ra = 2,5 − Lỗ then hoa Ø56+0,03 có Ra = 1,6 − Rãnh then hoa có Ra = 2,5 − Các bề mặt cịn khác có độ nhám Rz = 40 1.4.5 Yêu cầu lý tính − Độ cứng bề mặt bánh then hoa đạt từ 45 ÷ 48 HRC 1.4.6 Kết luận − Qua phân tích chi tiết gia cơng, ta thấy dung sai kích thước, hình dáng hình học, vị trí tương quan, nhám bề mặt đạt cấp xác cao IT7 Chất lượng bề mặt tương thích với độ xác kích thước, hình dáng hình học vị trí tương quan 1.5 Xác định sản lượng năm − Chi tiết bánh Z32 có khối lượng 3,78 kg tính phần mềm Autodesk Inventor 2016 − Dựa vào dạng sản xuất hàng loạt vừa khối lượng chi tiết gia công, tra bảng 1.2 trang 10 sách CNCTM phần → sản lượng hàng năm chi tiết 500÷5000 chi tiết Phần 2: CHỌN PHÔI, PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHƠI VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ 2.1 Chọn phơi − Trong khí có nhiều dạng phơi: Cán, rèn, đúc, hàn, Dựa vào vật liệu thép C45 hình dạng tương đối đơn giản chi tiết ta chọn phơi đúc, cán phơi rèn + Phơi cán thường có lượng dư gia cơng nhiều với chi tiết phức tạp, có tiết diện thay đổi lớn, phải qua nhiều bước gia công cần loại bỏ nhiều vật liệu, hệ số sử dụng phôi thấp Thành phần hóa học kim loại xác nên dễ chọn chế độ nhiệt luyện Dạng phôi thường dùng sản xuất đơn Tuy nhiên, với số trường hợp chi tiết gia công đơn giản như: Trục trơn, chốt, Thì việc sử dụng phơi cán sản xuất hàng loạt hiệu dạng phơi khác + Đúc cho phơi gần giống với hình dạng CTGC, gia cơng khơng cần loại bỏ nhiều phoi Dạng phơi thích hợp với sản xuất hàng loạt vừa trở lên Tuy nhiên, thành phần hóa học thép đúc khó khống chế xác (trong điều kiện Việt Nam), tính phơi trung bình + Phơi rèn có tính bền chăt phù hợp với chi tiết như: Bánh răng, then hoa, Hình dạng phơi gần giống với chi tiết gia công, lượng dư gia công không nhiều nên phù hợp với sản xuất hàng loạt vừa trở lên Thành phần hóa học xác, dễ + Trong mâm cặp: 160 − Tốc độ làm việc hành trình chuốt, m/ph: 1,5 ÷ 13 − Tốc độ chạy ngược lại hành trình chuốt, mm/ph: 20 ÷ 25 − Cơng suất động truyền dẫn chính, kW: 30 − Các kích thước: + Dài: 7200 + Rộng: 2135 + Cao: 1910 − Khối lượng, kg: 7450  Chuốt lỗ then hoa − Đạt: Cấp xác 10; kích thước ; Ø68+0,3, độ nhám Ra2,5 − Chọn dao: Dao chuốt then hoa prơphin thẳng, định tâm đường kính trong, cắt tổ hợp thay đổi Theo bảng 4-56 trang 346 bảng 4-57 trang 347 [1] − Chọn chế độ cắt: Tốc độ cắt V = m/ph Theo bảng 5-52 5-53 trang 45 [2] Lực cắt P mm chiều dai = 71N Theo bẳng 5-54 trang 45 [2]  Ở phần chọn máy ta chọn máy có lỗ lớn đường kính dao chuốt Vì máy chuyên dụng nên thiết kế nhà sản xuất tính tốn máy đủ cơng suất cho dao chuốt qua lỗ máy Do đó, khơng cần kiểm tra cơng suất máy Thời gian chạy máy: Phụ thuộc vào chiều dài dao chuốt tốc độ cắt 4.6 Nguyên công VI: Phay lăn bánh Z32 Hình 4.23 Sơ đồ định vị kẹp chặt nguyên công VI  Chọn Chuẩn gia công: − Mặt A: Định vị bậc tự − Mặt trụ Ø56+0,03 : Định vị bậc tự  Chọn máy: Máy gia cơng bánh kiểu đứng 5306K, máy có thơng số sau: − Đường kính lớn gia công được: 200 mm − Mô đun lớn gia công được: 4,5 − Chiều rộng lớn bánh trụ thẳng gia công: 170 − Góc nghiêng lớn bánh gia cơng: ±45o − Đường kính lớn dao phay trục vít: 125 − Dịch chuyển lớn bàn dao: 75 − Phạm vi tốc độ trục chính: 50 ÷ 500 − Phạm vi bước tiến bàn: + Thẳng đứng: 0,5 ÷ mm/vịng + Ngang: 0,4÷ 60 mm/ph − Cơng suất động chính, kW: 5,5 − Khối lượng máy: 3150kg − Kính chước phủ bì máy (LxWxH): 1550x920x1920  Gia cơng bánh − Đạt: Cấp xác 8; số z32; module − Chọn dao: Dao phay trục vít (phay lăn răng); module 4; d00 = 125; d = 50; d1 = 80; L = 125; số dao phay 14 Theo bảng 4-56 trang 346 bảng 4-57 trang 347 [1] Hình 4.24 Dao phay lăn  Đây máy chuyên dụng sản xuất để gia công bánh với xuất cao Các thông số máy dao tiêu chuẩn hóa Dao chọn có module phù hợp với bảng thông sô máy nên máy đảm bảo công suất làm việc 4.7 Nguyên công VII: Phay Rãnh 20+0,02 Hình 4.25 Sơ đồ định vị kẹp chặt nguyên công VII  Chọn Chuẩn gia công: − Mặt E: Định vị bậc tự − Mặt trụ Ø56+0,03 : Định vị bậc tự  Chọn máy: Máy phay 6H12, máy có thơng số sau: − Tốc độ trục : 30 ÷ 1500 vịng/phút − Cơng suất động trục : kW − Bước tiến bàn máy ( mm/phút ): 30 - 37, - 47, – 60 – 75 – 95 – 118 – 150 – 190 – 235 – 300 – 375 – 475 – 600 – 750 - 960 - 1500 − Kích thước bàn làm việc máy : 320 x 1250 mm − Kích thước máy (mm) : 2175 x 2480 x 2000 mm  Bước 1: Phay thơ rãnh 20+0,02 − Đạt: Cấp xác 12; kích thước 18±0,1; độ nhám Rz40 − Chọn dao: Dao phay ngón thép gió Tra bảng 4-65 trang 356 [1] ta được: D = 18 mm ; L = 92 mm ; l = 32 mm; z = Hình 4.26 Các thơng số dao phay ngón thép gió − Chọn chế độ cắt: + Chọn t: Dựa vào kích thước phơi chi tiết gia cơng ta chọn t = 18 mm + Chọn lượng chạy dao: Theo bảng 12-5 trang 127 [4] ta được: Sz = 0,04 mm/răng + Chọn tốc độ cắt: Theo bảng 60-5 trang 146 [4] ta được: v = 33,5 m/phút + Số vòng quay: (vg/phút)  Chọn n = 550 vg/phút + Chế độ cắt thực tế: (m/phút) + Tính lượng chạy dao phút lượng chạy dao thực tế theo máy: Sm = Sz.Z.n = 0,04.4.550 = 80 (mm/phút) Theo máy, chọn Sm = 75  SZ thực = 0,036 mm/răng Tính lực cắt Pz Theo cơng thức: Theo bảng 5-41 trang 34 [2]: Cp X 68,2 Y U w q 0,86 0,72 0,79 Theo bảng 5-1 trang [2] ta có kMV = Theo bảng 5-2 trang [2] ta có kn = 1; nv = -0,9  kMV = 1.(750/610)-0,9 = 0,85  = 518 kG + Công suất cắt: Ne = = = 2,27 kW So với công suất máy = 7kW, máy làm việc đảm bảo an toàn + Thời gian chạy máy: • Trong đó: L = 114 mm y = 0,5.[20 -)] = 10 (2 ÷ 5)mm, chọn =  Tm = 1,61 Phút  Bước 2: Phay tinh rãnh 20+0,02 − Đạt: Cấp xác 7; kích thước 20+0,02; độ nhám Ra2,5 − Chọn dao: Dao phay ngón thép gió Tra bảng 4-65 trang 356 [1] ta được: D = 20 mm ; L = 92 mm ; l = 32 mm; z = Hình 4.27 Các thơng số dao phay ngón thép gió − Chọn chế độ cắt: + Chọn t: Dựa vào kích thước phôi chi tiết gia công ta chọn t = 18 mm + Chọn lượng chạy dao: Theo bảng 12-5 trang 127 [4] ta được: Sz = 0,04 mm/răng + Chọn tốc độ cắt: Theo bảng 60-5 trang 146 [4] ta được: v = 33,5 m/phút + Số vòng quay: (vg/phút)  Chọn n = 550 vg/phút + Chế độ cắt thực tế: (m/phút) + Tính lượng chạy dao phút lượng chạy dao thực tế theo máy: Sm = Sz.Z.n = 0,04.4.550 = 80 (mm/phút) Theo máy, chọn Sm = 75  SZ thực = 0,036 mm/răng Tính lực cắt Pz Theo cơng thức: Theo bảng 5-41 trang 34 [2]: Cp X 68,2 Y U w q 0,86 0,72 0,79 Theo bảng 5-1 trang [2] ta có kMV = Theo bảng 5-2 trang [2] ta có kn = 1; nv = -0,9  kMV = 1.(750/610)-0,9 = 0,85  = 477 kG + Công suất cắt: Ne = = = 2,9 kW So với công suất máy = 7kW, máy làm việc đảm bảo an toàn + Thời gian chạy máy: • Trong đó: L = 114 mm y = 0,5.[20 -)] = 10 (2 ÷ 5)mm, chọn =  Tm = 1,61 Phút 4.8 Nguyên công VIII: Tổng kiểm tra Phần 5: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ ĐỒ GÁ CHUỐT THEN HOA 5.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật nguyên công: Ở dạng sản xuất hàng loạt nên việc chế tạo đồ gá chuyên dùng cho nguyên công cần thiết Để đảm bảo thuận tiện cho viêc gia cơng, an tồn cho thiết bị máy móc đạt độ xác cao đồ gá thiết kế cho có khả tự lựa để lỗ tâm then hoa trùng với trục dao gia công 5.2 Phương pháp định vị kẹp chặt: 5.2.1 Định vị: − Mặt B: Định vị bậc tự (tịnh tiến theo phương oz) − Mặt trụ Ø56 +0,03 : Định vị bậc tự ( Tịnh tiến theo ox, oy; xoay quanh ox, oy) 5.2.2 Kẹp chăt: − Lực kẹp lực cắt sinh chuốt hướng vào bề mặt định vị, vuông gốc với mặt B 5.3 Phương pháp tính lực kẹp Hình 5.28 Sơ đồ kết cấu ngun công chuốt then hoa − Với sơ đồ kết cầu ngun cơng hình 5.1, ta thấy gia cơng lực cắt nguyên nhân tạo lực kẹp giữ chặt chi tiết gia cơng đo trường hợp khơng cần tính lực kẹp trường hợp thông thường 5.4 Xác định sai số chế tạo cho phép: 5.4.1 Sai số chuẩn: Trong nguyên cơng chuốt khơng có sai số chuẩn đồ gá có khả tự lựa, kích thước gia cơng phụ thược kích thước dao 5.4.2 Sai số mịn: Ɛm = β  Trong đó: − Β = 0,18 − N: Số chi tiết gá đặt (N=500)  Ɛm = 0,004 mm 5.4.3 Sai số điều chỉnh: − Khi tính tốn đồ gá lấy Ɛđc = 0,01 mm 5.4.4 Sai số gá đặt: − [ε ] gd = 1 1  ÷  3 5 δ x = x 0,05= 0,01 (mm) 5.4.5 Sai số kẹp chặt: − Tra sách đồ gá gia cơng khí (T-P-B) trang 52 ta có: y= ( 0.38 ÷ 0.004 HB + 0.0034xD ) 0.6 xQ s 0.6 = ((0,38÷0,004).65 + 0,0034.78)x18  Chọn y= ε kc ≈ ÷ 0.142 0.003 = 0,05 5.4.6 Sai số chế tạo cho phép đồ gá [ε ct ] = 2 ε gd − ( ε c2 + ε kc + ε m2 + ε dc ) == 0.042(mm) 5.5 Ưu nhược điểm đồ gá: − Đồ gá có kết cấu đơn giản, chi tiết dễ chế tạo, thay − Không cần cấu kẹp chặt lực kẹp sinh lực cắt 5.6 Hướng dẫn bảo quản đồ gá: − Lau chùi cẫn thận, bôi dầu sau sử dụng 5.7 Hướng dẫn sử dụng đồ gá: − Trước tiến hành gá đặt chi tiết gia cơng phải kiểm tra tồn đồ gá − Việc sử dụng đồ gá đơn giản: + Gắn dao chuốt vào chi tiết gia công cho hai phần định vị tiếp xúc với + Lau bề mặt định vụ trê đồ gá + Đưa cụm dao chuốt chi tiết gia công vào vùng làm việc cho bề mặt E tiếp xúc với bề mặt định đị gá đồng thời phần chuôi dao định vị giữ chặt đầu kéo dao + Tưới dầu bôi trơn mở máy kéo dao chuốt đến hết chiều dài dao + Lấy chi tiết gia công ra, vệ sinh đồ gá để chuẩn bị gia công chi tiết Phần 6: KẾT LUẬN Quy trình cơng nghệ gia công chi tiết banh Z32 gồm ngun cơng với trình tự cơng nghệ ngun cơng Đã hồn thành thiết kế đồ gá chuốt then hoa cho chi tiết gia công với kết cấu đơn giản, khả thi, phù hợp với điều kiện sản xuất nước Tuy nhiên, thời gia có hạn hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi thiếu sót, mong thầy đóng góp ý kiến để QTCN hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy – Tập I – Trường Đại Bách Khoa Hà Nội [2] Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy – Tập II – Trường Đại Bách Khoa Hà Nội [3] Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy – Tập III – Trường Đại Bách Khoa Hà Nội [4] Chế Độ Cắt Gia Cơng Cơ Khí – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM ... áp lực riêng trung bình như: Bánh răng, tay biên, cần, trục truyền làm việc ổ lăn, trụ trượt, bulong Vây, CTGC với vật liệu thép C45 hợp lý 1.3 Phân tích kết cấu, hình dạng chi tiết gia cơng