Đồ án thiết kế quy trình gia công trục răng

Đồ án công nghệ chế tạo máy - gia công chi tiết dạng trục răng.

TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục răng Giáo viên hướng dẫn : Hoàng Văn Quyết Sinh viên thực hiện : Dương Ngọc Kiên Mã số sinh viên : 11511111064 Lớp học phần : Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Thái Nguyên 2013 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 2 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình hội nhập và phát triển của đất nước ta hiện nay thì tất cả các lĩnh vực ngành nghề đều phát triển mạnh mẽ. Mặt khác quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đang diễn ra rất nhanh chóng. Các máy móc thiết bị hiện đại đều đã và đang được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực. Cùng với sự phát triển đó thì ngành công nghệ chế tạo máy đang từng bước đổi mới để phù hợp với điều kiện thực tế. Để có một nền kinh tế phát triển thì nền công nghiệp không thể không phát triển được. Chính vì vậy, nhà nước ta đã có những chính sách để tạo điều kiện cho ngành công nghiệp như có sự tham gia đầu tư từ nước ngoài, sự mọc lên của các công ty liên doanh, các doanh nghiệp nước ngoài. Như vậy, để tránh tụt hậu về kiến thức thì yêu cầu người kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật viên phải nắm vững kiến thức, trao rồi kiến thức, học hỏi kinh nghiệm, và phải biết vận dụng những kiến thức đó sao cho hợp lý nhất. Đối vối một sinh viên cơ khí như em thì cần phải cố gắng học tập tốt, nhất là những môn chuyên ngành. Đồ án công nghệ chế tạo máy là một điều kiện rất tốt để em có thể đọc thêm, hiểu thêm và tổng hợp các kiến thức và vận dụng chúng vào trong đồ án của mình. Và đề tài em được giao là: “Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục răng”. Sau thời gian làm đồ án, được sự hưỡng dẫn tận tình của thầy giáo Thạc sĩ Hoàng Văn Quyết, các thầy trong bộ môn Chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn cùng lớp đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 3 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án, do sự tổng hợp ý kiến chưa đầy đủ, kinh nghệm thực tế còn thiếu nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu xót. Vậy em rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè. Thái Nguyên ngày … / …/2013 Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Dương Ngọc Kiên PHẦN I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 1.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết gia công Các chi tiết dạng trục là loại chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay ngoài. Mặt này thường dùng làm mặt lắp ghép. Chi tiết dạng trục thường được dùng để truyền mô men xoắn giữa hai trục song song hoặc vuông góc hoặc tạo với nhau một góc. Nhờ truyền động cơ khí giữa các cặp bánh răng, bánh vít, trục vít ăn khớp hay nhờ truyền động đai ma sát . Trong quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do tác dụng của tải trọng và điều kiện làm việc. Vì vậy, chi tiết phải được gia công chính xác để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra như độ cứng xoắn, độ cứng uốn, độ đồng tâm, các bề mặt làm việc của trục cần phải được gia công chính xác, cơ tính đạt yêu cầu . Cụ thể chi tiết là trục răng Z13 và Z20 dùng trong hộp tốc độ: 1. Chức năng của chi tiết: Trục răng là một thành phần cơ bản nằm trong kết cấu của hộp tốc độ, có chức năng nhận và truyền chuyển động: - Chức năng nhận chuyển động: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 4 +0,01 +0,03 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy + Là bộ phận nhận truyền động từ động cơ thông qua bộ truyền đai, bộ truyền bánh răng lắp trên cổ trục Φ35 cố định theo phương tiếp tuyến bằng then bằng B = 8mm. - Chức năng truyền chuyển động: + Là bộ phận truyền động từ phần răng có Z13 và Z = 20 cho trục bị động thông qua bánh răng bị động của bộ truyền. 2. Điều kiện làm việc của chi tiết gia công: - Đây là chi tiết dạng trục có Lmax = 297 (mm), Dmax =46,8 (mm) và Dmin = 22 (mm). Đây là trục có tỷ số L/D<10 (mm) do đó được xếp vào loại truc vừa. - Với chức năng chủ yếu nói trên, trục răng được làm việc trong các điều kiện sau: + Hai cổ trục Φ35 0.03 0.01 + + và Φ40 0.02 − lắp vòng bi, đây chính là vị trí được nằm lên hai gối đỡ của thân hộp tốc độ. Trong quá trình làm việc trục chịu tác dụng của mô men uốn sinh ra do lực hướng kính. Đồng thời chịu mô men xoắn sinh ra do lực tiếp tuyến. Với kết cấu của bộ truyền trong hộp (truyền động bánh răng thẳng) nên lực dọc trục ảnh hưởng không đáng kể. + Ngõng trục Φ35 0.03 0.01 + + vừa lắp ổ lăm vừa lắp bánh răng nên tại đó có rãnh then B=8 (mm) nên trục luôn chịu lực dập, cắt. + Phần răng Z13, Z20 làm việc sẽ chịu ứng suất uốn gây gãy răng và ứng suất tiếp gây mòn răng. + Với việc bố trí phần răng phía ngoài gối đỡ lắp ổ chứng tỏ đây là kiểu lắp công xôn nên trục được chế tạo phải cứng vững và đảm bảo độ đồng tâm. Việc gia công răng liền trục giữa hai ổ vừa làm tăng độ cứng vững trục, tiết kiệm nguyên công, hạ giá thành sản phẩm. Nhưng nhược điểm của cách bố trí này là khi làm việc bề mặt răng bị tróc rỗ, gẫy, mòn thì phải thay cả trục . Vật liệu để chế tạo chi tiết là thép C45 với thành phần hoá học là: %C %Cr %M %Si %P %S %N %Cu 0,42÷0,5 ≤0,25 0,5÷0,8 0,17÷0,37 ≤0,035 ≤0,04 ≤0,025 ≤0,025 Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 5 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy 1.2. Phân tích yêu cầu kỹ thuật và định ra phương pháp gia công tinh lần cuối 1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật Khi chế tạo chi tiết dạng trục cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: - Với bề mặt trục có rãnh then (L= 82mm) gia công đạt độ nhẵn R a ≈ 0,63µm (Vì để lắp bánh răng và được truyền mô men xoắn nhờ mối ghép bằng then). Độ không song song giữa các bề mặt then và tâm là 0,05 mm/100 mm chiều dài , sai lệch của rãnh then theo chiều dài không quá 0,01mm. - Bề mặt Ф40 ( L=50mm) dùng để lắp ghép ổ lăn nên cần độ chính xác cao, độ bền, độ cứng cao cần gia công đạt độ nhẵn bóng R a ≈ 0,63µm. Để đảm bảo điều kiện lắp ghép dung sai độ đồng tâm giữa 2 cổ trục là 0,02mm. - Bề mặt trục Ф39,5 không dùng lắp ghép nhưng vẫn phải gia công đạt độ nhẵn bóng R a ≈ 0,63µm để tăng độ bền mỏi của chi tiết. - Bề mặt trục Ф24và Ф34 cũng phải gia công đạt độ nhẵn bóng R Z ≈ 40µm để tăng độ bền mỏi của chi tiết. 2. Định ra phương pháp gia công tinh lần cuối Dựa vào điều kiện làm việc và yêu cầu về độ chính xác của từng bề mặt ta chọn phương pháp gia công lần cuối như sau: - Bề mặt Ø24, Ø34, R Z ≈ 40µm dùng phương pháp gia công tiện tinh. - Bề mặt Ø35, Ø39,5,Ø40 có R a ≈ 0,63µm dùng phương pháp gia công là mài tinh. - Rãnh then dùng phương pháp gia công là phay. - Việc gia công răng liền trục Ø46,8 và Ø33 ta chọn phương pháp phay lăn răng . 1.3. Các biện pháp công nghệ để đạt được yêu cầu quan trọng - Với các chi tiết dạng trục răng yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục là rất quan trọng (độ không đồng tâm giữa các đoạn trục và vòng tròn đỉnh răng ≤0,02). Để đảm bảo yêu cầu này khi gia công trục cần phải dùng chuẩn tinh Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 6 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy thống nhất. Chuẩn thống nhất 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. - Độ không song song giữa 2 cạnh rãnh then so với đường tâm chi tiết ≤0,05. Để đảm bảo yêu cầu này ta dùng sơ đồ gá đặt chi tiết trên hai khối V ngắn với chuẩn tinh la mặt trụ ngoài kết hợp với vai trục. - Ngoài ra để thuận tiện cho gia công và giảm tập trung ứng suất tại các vị trí tiếp giáp của các bậc trên trục thì cần phải tạo các rãnh thoát dao, các cung tròn. 1.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết gia công Tính công nghệ trong kết cấu có ý nghĩa rất quan trọng : - Ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. - Ảnh hưởng đến khối lượng gia công và năng suất lao động. - Ảnh hưởng đến tiêu hao nguyên vật liệu. - Cuối cùng là ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. Qua bản vẽ trục răng ta thấy: - Phần răng cấp chính xác 4 nên khi gia công răng không quá khó khăn về dao (dao tiêu chuẩn). - Các bề mặt trục có khả năng gia công được bằng các dao thông thường. - Kết cấu trục có đường kính các bậc trục giảm dần về 1 phía thuận lợi cho việc gia công , tuy nhiên đường kính trục không chênh lệch nhau nhiều. - Các bề mặt gia công đều thuận lợi cho việc ăn dao, thoát dao dễ dàng. - Mặt khác trên trục có phay rãnh then bằng kín không thể thay bằng then hở, trục không đủ cứng vững để gia công trên máy chép hình thuỷ lực vì thế phải gia công lỗ tâm ở hai đầu trục. - Sau khi thực hiện xong các nguyên công gia công tiến hành nhiệt luyện chi tiết để có được độ cứng và độ bền cơ học cần thiết đảm bảo yêu cầu làm việc. Cuối cùng ta thực hiện nguyên công mài đạt độ chính xác yêu cầu. Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 7 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy -Kết luận: Qua phân tích như trên ta thấy kết cấu trục như vậy là hợp lý có thể áp dụng gia công hoàn toàn bằng phương pháp cơ thông thường với trang thiết bị và điều kiện sẵn có của phân xưởng nhà máy cơ khí. PHẦN II XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 2.1. Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất. Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ và đề ra phương án tổ chức sản xuất để tạo ra sản phẩm đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Trong điều kiện hiện nay việc xác định dạng sản xuất chủ yếu dựa vào sản lượng và khối lượng của chi tiết gia công. Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là: - Sản lượng - Tính ổn định của sản phẩm - Tính lặp lại của quá trình sản xuất - Mức độ chuyên môn hoá trong sản xuất Tuỳ theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra làm 3 dạng sản xuất sau đây: - Sản xuất đơn chiếc ( Đặc điểm: sản lượng hàng năm ít) - Sản xuất hàng loạt ( Đặc điểm: sản lượng không quá ít chế tạo thành từng loạt theo chu kỳ) - Sản xuất hàng khối (có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hoá cao, trang thiết bị dụng cụ chuyên dùng) Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng, dạng sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề quyết định đầu tư trang thiết bị máy móc , nhân lực , mặt bằng sản xuất . Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 8 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Với dạng sản xuất loạt lớn cho phép vốn đầu tư vào trang thiết bị máy móc hiện đại , chuyên dùng, tổ chức sản xuất theo dây truyền. Với dạng sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thì không nên đầu tư trang thiết bị máy móc mà nên tận dụng những cái đã có sẵn để sản xuất . Dựa vào đó ta lập được quy trình công nghệ gia công chi tiết hợp lý nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao. 2.2. Xác định dạng sản xuất Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải xác định được sản lượng cơ khí và khối lượng của chi tiếtn gia công.  Sản lượng cơ khí được xác định theo công thức : N ck = N.m ( 1 + α/100 + β/100 ) ( chi tiết/ năm) N ck : Sản lượng cơ khí chi tiết cần chế tạo trong một năm N : Sản lượng kế hoạch trong năm chi tiết cần chế tạo N = 42000 chi tiết/năm α : Hệ số % dự trữ đề phòng cho hư hỏng ( α = 3 - 6%). Chọn α = 4% β : Hệ số % dự trữ đề phòng mất mát, bảo quản ( β = 5 - 7%). Chọn β = 6% N ck = 42000( 1 + 4/100 + 6/100 ) = 46200 ( chi tiết/năm)  Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức: Q = γ.V (kg) γ : Trọng lượng riêng của vật liệu ( Thép 40X thì γ = 7,85 kg/dm 3 ) V : Thể tích của chi tiết (dm 3 ) Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 9 Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy Ø33 -0,02 Ø24 -0,035 Ø35 +0,03 +0,01 Ø39,5 -0,02 Ø40 -0,02 Ø34 -0,035 Ø46,8 -0,02 37 -0,025 47 -0,025 50 -0,025 95 -0,035 82 -0,035 10 -0,015 4 3x1 3x1 3x1 297 -0,057 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V = V 1 + V 2 + V 3 + V 4 + V 5 + V 6 + V 7 1 2 2 1 3 1 . . .0,4 .0,23 0,0289( ) 4 4 D l V dm π π = = = 2 2 2 2 3 2 . . .0,42 .0,14 0,0194( ) 4 4 D l V dm π π = = = 3 2 2 3 3 3 . . .0,4842 .0,96 0,1767( ) 4 4 D l V dm π π = = = 2 2 3 4 4 4 . . .0,42 .1,17 0,1620( ) 4 4 D l V dm π π = = = 2 2 3 5 5 5 . . .0,4 .0,75 0,0942( ) 4 4 D l V dm π π = = = 2 2 3 6 6 6 . . .0,38 .0,8 0,0907( ) 4 4 D l V dm π π = = = 7 2 2 7 3 7 . . .0,27 .0,40 0,0229( ) 4 4 D l V dm π π = = = Vậy V = V 1 + V 2 + V 3 + V 4 + V 5 + V 6 + V 7 = 0,8496 (dm 3 ) Q = V.γ = 0,8496.7,852 =6,67 (kg) Dựa vào bảng 2.6 [1] ta có dạng sản xuất hàng khối. Với dạng sản xuất hàng khối có đặc điểm là sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định,trình độ chuyên môn hoá cao,trang thiết bị chuyên dùng. Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Thái Nguyên Trang 10