Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục bánh vít với sản lượng 1000 chi tiếtnăm, điều kiện sản xuất tự do

Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy KHOA CƠ – ĐIỆN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Đồ án môn học: KỸ THUẬT GIA CÔNG CƠ KHÍ Họ và tên: Lê Tuấn Vy Lớp: K49DL Thời gian thực hiện: Từ 13/8/2007 đến 25/8/2007. Tên đồ án: " Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục bánh vít với sản lượng 1000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do". Khối lượng tính toán: - Khối lượng tính toán được viết thành một quyển thuyết minh theo nội dung và trình tự thiết kế đồ án môn học Kỹ thuật gia công cơ khí. - Khổ giấy A 4 ; Số trang: 30 – 35; Quy cách: cách lề trên 2cm, lề dưới 2cm, lề trái 2,5cm, lề phải cm; Dãn giòng: Single; Font: 14. Khối lượng bản vẽ: - 1 bản vẽ chi tiết máy số hiệu: 01/04 Vẽ bằng tay, khổ giấy A 3 /A 2 ; - 1 bản vẽ chi tiết lồng phôi Vẽ bằng tay/ bằng máy tính, khổ giấy A 2 /A 1 ; - 1 bản vẽ sơ đồ nguyên công Vẽ bằng tay/bằng máy tính, khổ giấy A 0 ; - 1 bản vẽ đồ gá Vẽ bằng tay/bằng máy tính, khổ giấy A 1 /A 0 ; Thời hạn hoàn thành: 25/11/2007 Hà Nội, ngày 15 tháng 08 năm 2007 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS.TS. Đào Quang Kế 1 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy Mục lục Lời nói đầu 3 I. Chức năng làm việc của chi tiết 4 II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 4 III. Xác định dạng sản xuất của chi tiết 4 IV. Chọn phương pháp chế tạo phôi 5 V. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 5 VI. Tính lượng dư gia công 24 VII. Tính chế độ cắt cho nguyên công tiện thô mặt trụ Ø60 26 VIII. Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công 27 IX. Thiết kế đồ gá cho nguyên công phay các rãnh then 28 Kết luận 31 Tài liệu tham khảo 32 2 Lờ Tun Vy Thit k ỏn CNCT mỏy Lời nói đầu Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết dịnh trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc. Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nớc ta. Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải đợc tiến hành đồng thời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu t các trang bị hiện đại. Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trờng đại học. Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ s cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tơng đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất. Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực .vv Để giúp cho sinh viên nắm vững đợc các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chơng trình đào tạo , đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu đợc của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học. Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Đào Quang Kế đến nay Em đã hoàn thành đồ án môn học Kỹ thuật gia công cơ khí. Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này đợc hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn. Ngày 2 tháng 12 năm 2007 SV Lê Tuấn Vy Phn thuyt minh ỏn 3 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy I. Chức năng làm việc của chi tiết: - Chi tiết là trục bánh vít của hộp giảm tốc trục vít. Trục này có chức năng truyền chuyển động quay từ bánh vít tới đĩa xích ở phía ngoài hộp giảm tốc. - Trên trục có lắp bánh vít, hai ổ lăn, lắp moay ơ của bánh xích truyền động, phớt chắn dầu và ống lót. - Bề mặt làm việc của trục là bề mặt lắp bánh răng, ổ lăn, và lắp moay ở của bánh xích. Những bề mặt này đòi hỏi phải đảm bảo độ bóng bề mặt, độ đồng tâm giữa các mặt, độ vuông góc giữa các bề mặt, để trục làm việc được lâu dài. II. Phân tích công nghệ trong kết cấu của chi tiết. - Vật liệu chế tạo trục là thép 45. - Các bề mặt trục là các mặt tròn xoay cho nên có thể gia công trục bằng các dao thông thường . - Trục có các bậc, đường kính trục bậc giảm dần về 2 đầu để dễ lắp ghép các chi tiết và làm cho trục gần giống với dầm chịu ứng suất gần tương đương nhau. - Cần phải giảm đường kính trục đến mức có thể mà vẫn đảm bảo mọi chức năng làm việc của trục. - Có thể gia công trục trên máy vạn năng hoặc là máy thuỷ lực. - Trong quá trình gia công cần phải xem xét đến độ cứng vững của trục. Nếu gia công đồng thời bằng nhiều dao thì phải chọn tỷ số L/D nhỏ hơn 10. - Rãnh then trên trục là rãnh then kín. Gia công rãnh then kín là khó khăn hơn và năng suất thấp hơn so với gia công rãnh then hở. Tuy nhiên trong trường hợp này chúng ta không thể thay rãnh then kín bằng rãnh then hở. III.Xác định dạng sản xuất. Để xác định dạng sản xuất ta dựa vào sản lượng hàng năm và trọng lượng của chi tiết. - Sản lượng lượng hàng năm là 1000 chi tiết/năm. - Trọng lượng chi tiết: Q = V . γ Trong đó: γ _ Trọng lượng riêng của vật liệu Với thép CT45 ta có γ = 7,852 kG/dm 3 V _Thể tích của chi tiết: V = V 1 + V 2 + V 3 + V 4 + V 5 Với: V 1 = Π .R 1 2 .h 1 = Π .45 2 .38 = 241745 mm 3 V 2 = Π .R 2 2 .h 2 = Π .60 2 .32 = 361911 mm 3 V 3 = Π .R 3 2 .h 3 = Π .50 2 .73 = 573340 mm 3 V 4 = Π .R 4 2 h 4 = Π .45 2 .150 = 954258 mm 3 V 5 = Π .R 5 2 .h 5 = Π .40 2 .50 = 251327 mm 3 ⇒ V = 2382590 mm 3 Trọng lượng của chi tiết là: 4 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy Q = V.γ = 2382590.10 -6 .7,852 = 18,7 kg Tra bảng 2 trang [1] ta được dạng sản xuất hàng loạt lớn IV.Chọn phương pháp chế tạo phôi: Với trục chế tạo bằng thép CT45 chúng ta có thể chọn phôi dập, phôi thép thanh hay là phôi rèn tự do. Nhưng tốt nhất là chọn phôi thép thanh gia công bằng cán nóng với độ chính xác bình thường. V. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết: a. Xác định chuẩn thanh định vị để gia công chi tiết: Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục, yêu cầu về độ đồng tâm giữa các ổ trục là rất quan trọng. Để đảm bảo yêu cầu này khi gia công cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất. Chuẩn tinh thống nhất khi gia công các chi tiết dạng trụ là hai lỗ tâm côn ở hai đầu trục. b. Chọn phương pháp định vị: Dùng hai lỗ tâm làm chuẩn và định vị trên hai mũi chống tâm để gia công các mặt ngoài. Khi đó sẽ không có sai số chuẩn cho kích thước đường kính các cổ trục, vì lúc đó chuẩn định vị trùng với chuẩn đo lường (chuẩn đó chính là tâm quay). Tuy nhiên làm như vậy sẽ xuất hiện sai số chuẩn theo hướng trục. Để khắc phục sai số này dùng chốt tỳ vào mặt đầu và mũi tâm tuỳ động (mũi tâm có lò xo đẩy). Sơ đồ định vị trục trên mũi tâm tuỳ động được trình bày như hình vẽ: c. Lập thứ tự các nguyên công: (sơ bộ) 5 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy * Gia công chuẩn bị : - Cắt đứt phôi theo kích thước chiều dài trên máy cưa, máy tiện hoặc máy cắt tự động chuyên dùng. - Khoả hai mặt đầu và khoan hai lỗ tâm. Nếu trục dài phải dùng luy net thì cần phải có nguyên công gia công cổ đỡ. * Gia công trước nhiệt luyện: - Tiện thô và bán tinh các mặt trụ trên máy tiện (thường dùng hai lần giá để gia công hai đầu). - Tiện tinh các mặt trụ. - Nắn thẳng trục có φ < 100 và 10 > d L . - Gia công các mặt định hình, rãnh then trên trục. * Nhiệt luyện: - Ủ để giảm độ cứng của thép để gia công sau khi nhiệt luyện được dễ dàng hơn. * Gia công tinh sau khi luyện: - Đánh bóng: Đánh bóng các mặt trụ và hai mặt đầu bằng giấy nhám để tăng độ bóng bề mặt của chi tiết. * Tổng kiểm tra: Việc kiểm tra cần phải tiến hành ngay sau những nguyên công cụ thể để giảm khả năng gây ra phế phẩm, loại bỏ những chi tiết bị lỗi, bị hư hỏng để tiết kiệm thời gian và công sức, giảm chi phí nhiên liệu. d. Thiết kế các nguyên công cụ thể: 1. Nguyên công 1 : Cắt mặt đầu thứ nhất và khoan lỗ tâm thứ nhất. - Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt trụ giới hạn 6 bậc tự do của chi tiết. - Kẹp chặt: Để kẹp chặt chi tiết ta sử dụng mâm cặp 3 chấu (các chấu cách đều nhau, tạo với nhau bằng một góc 120 o ). Sơ đồ giá đặt được trình bày như hình vẽ: 6 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy - Chọn máy: Tra bảng 5.4 trang 451 [2] ta chọn máy tiện vạn năng ký hiệu là T630. Các đặc tính kỹ thuật là: + Đường kính gia công (max): 615 (mm). + Khoảng cách giữa hai mũi tâm: 1500 (mm). + Sơ cấp tốc độ: 18. + Giới hạn số vòng quay/phút: 18 – 1800. + Công suất động cơ: 10 (Kw). + Kích thước máy: 3550 × 1959 × 2171. - Chọn dao: + Để cắt mặt đầu ta có thể chọn dao tiện khỏa mặt gắn mảnh hợp kim cứng. Tra bảng 4-12 trong 314 [2] ta chọn dao tiện phải 21001-008 có các thông số là: H = 25; B = 16; L = 200 m = 6; a = 8; r = 0.5 + Để khoan lỗ tâm ta tra bảng 4- 47 trang 363[2] chọn mũi khoan đuôi trụ kích thước nhỏ loại ngắn có các thông số: Đường kính: d = 2,9 ÷ 3,0; Chiều dài: L = 70; Chiều dài phần làm việc: l = 40. - Lượng dư gia công: Tra bảng 1-61 trang 74 [2] ta chọn lượng dư: a = 1mm. - Xác định chế độ cắt : a. Khi cắt mặt đầu trên máy tiện: + Chiều sâu cắt: Khi cắt mặt đầu ta chọn t = 1 (mm). + Lượng chạy dao: Tra bảng 2-1 trang 149[2] ta chọn bước tiến dao khi cắt là S t = 0,5 (mm). Khi dao cắt đi đến gần tâm khoảng 0.5 (mm) bán kính thì ta giảm lượng chạy dao xuống còn 0.3 (mm). + Vận tốc cắt: Tra bảng 2.65 trang 193 [2]: Vận tốc cắt v b = 88 (m/phút) Tính vận tốc cắt v t =v b .k 1 .k 2 .k 3 Tra bảng 2.68 [2] k 1 = 0,75.  v t = 88.0,75 = 66 m/phút 328 π.64 661000 πD t v1000 t n = × = × =⇒ (vòng/phút) Vậy chọn số vòng quay trục chính thực tế trên máy tiện 350(vòng/phút). + Tính lại vận tốc cắt m/phút3.70 1000 π.64.350 1000 t n.π.D t v ===⇒ 7 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy + Tra bảng 7.26 [2] lực cắt P zb =120 Tính lực cắt P z = 120.0,8.1,1=105,6 + Tính thời gian cơ bản 0,18phút 0,5.350 32 .n 0 S L 1 t === b. Khi khoan lỗ tâm: + Chiều sâu lỗ là: L= 7,5(mm) + Chiều sâu cắt: Đường kính lỗ tâm là: D = 3 (mm) ⇒ Chiều sâu cắt: 1,5(mm) 2 3 2 D t === +Lượng chạy dao: Tra bảng 2.100 [2] ta chọn: S= 0,1 (mm) + Tốc độ cắt: Tra bảng 2.106 [2]. v b = 20 mm/vòng v = v b .K 1 .K 2 .K 3 Tra bảng 2.107 [2] K 1 =0,8 Tra bảng 2.108 [2] K 2 =1 Tra bảng 2.109 [2] K 3 =1 Vậy: v=20.0,8.1.1=16 mm/phút + Số vòng quay trục chính là: t)1697(v/phu 3Π 161000 DΠ t v1000 t n = × × = × × = Chọn số vòng quay trục chính là 1250 vg/phút + Thời gian cơ bản phút 0,06 0,1.1250 7,5 .nS L 1 t 0 === 2.Nguyên công thứ 2 : Cắt mặt đầu thứ 2 và khoan lỗ tâm thứ 2. Vì hai mặt đầu và hai lỗ tâm có tính chất là đối xứng nhau cho nên ở nguyên công này chúng ta tiến hành giống như ở nguyên công thứ nhất. 3. Nguyên công thứ 3 : Tiện thô các bề mặt trụ φ60 và φ40: - Định vị: 8 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy Để định vị chi tiết ta sử dụng hai mũi chống tâm ở hai đầu sẽ hạn chế được 6 bậc tự do. - Kẹp chặt: Để kẹp chặt ta cũng sử dụng hai mũi chống tâm và tốc cặp. Sơ đồ kẹp chặt: n - Chọn máy: Tra bảng 5.4 trang 451 [2] ta chọn máy tiện vạn năng ký hiệu là T630. Các đặc tính kỹ thuật là: + Đường kính gia công (max): 615 (mm). + Khoảng cách giữa hai mũi tâm: 1500 (mm). + Sơ cấp tốc độ: 18. + Giới hạn số vòng quay/phút: 18 – 1800. + Công suất động cơ: 10 (Kw). + Kích thước máy: 3550 × 1959 × 2171. Ở nguyên công này chúng ta có thể chia ra làm các bước như sau: * Bước 1: Tiện thô mặt trụ φ60. - Chọn dao: Tra bảng 4-12 trong 314 [2] ta chọn dao tiện phải 21001-008 có các thông số là: H = 25; B = 16; L = 200 m = 6; a = 8; r = 0.5 - Lượng dư gia công: Lượng dư gia công: 2a = 64 – 60,5 = 3,5(mm) - Chế độ cắt: + Chiều sâu cắt: Chọn chiều sâu cắt: t = 1,5(mm) + Lượng chạy dao: Tra bảng 2.1 [2] ta chọn: S o = 0,6 (mm/vòng). + Vận tốc cắt: Tra bảng 2.65 trang 193 [2]: Vận tốc cắt v b = 100 (m/phút) Tính vận tốc cắt v t =v b .k 1 .k 2 Tra bảng 2.68 [2] k 1 = 0,75. 9 Lê Tuấn Vy Thiết kế đồ án CNCT máy  v t = 100.0,75 = 75 m/phút 373 π.64 1000.75 πD t v1000 t n == × =⇒ (vòng/phút) Vậy chọn số vòng quay trục chính thực tế trên máy tiện 400(vòng/phút). + Tính lại vận tốc cắt m/phút4,80 1000 π.64.400 1000 t n.π.D t v ===⇒ + Thời gian cơ bản. phút 0,28 0,6.400 68 .nS L 3 t 0 === * Bước 2: Tiện thô mặt trụ φ45 - Chọn dao: Tra bảng 4-12 trong 314 [2] ta chọn dao tiện phải 21001-008 có các thông số là: H = 25; B = 16; L = 2000 m = 6; a = 8; r = 0.5 - Lượng dư gia công: Lượng dư gia công: 2a = 60,5 – 45,5 = 15(mm) - Chế độ cắt: + Chiều sâu cắt: Chọn chiều sâu cắt: t = 2,5(mm) + Lượng chạy dao: Tra bảng 2.1 [2] ta chọn: S o = 0,6 (mm/vòng). + Vận tốc cắt: Tra bảng 2.65 trang 193 [2]: Vận tốc cắt v b = 105 (m/phút) Tính vận tốc cắt v t =v b .k 1 Tra bảng 2.68 [2] k 1 = 0,75.  v t = 105.0,75 = 78,75 m/phút 417 π.60 78,751000 πD t v1000 t n = × = × =⇒ (vòng/phút) Vậy chọn số vòng quay trục chính thực tế trên máy tiện 400 (vòng/phút). + Tính lại vận tốc cắt m/phút4,75 1000 π.60.400 1000 t n.π.D t v ===⇒ + Thời gian cơ bản. phút 0,57 0,5.400 3.38 .nS L 3 t 0 === 4. Nguyên công thứ 4 : Tiện thô và tinh các bề mặt trụ φ50;φ45 và φ40 : - Định vị: Để định vị chi tiết ta sử dụng hai mũi chống tâm ở hai đầu sẽ hạn chế được 6 bậc tự do. 10