I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC TUABIN
3. Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi
Dựa vào kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất và chức năng làm việc của chi tiết, ta chọn dạng phôi.
Ngoài ra khi chọn dạng phôi, ta còn dựa vào các công nghệ và phương pháp chế tạo phôi.
Có thể chọn phôi một trong các dạng sau: Phôi đúc, phôi rèn dập, phôi hàn, phôi thanh.
Dựa vào đặc điểm của từng loại và kết cấu của trục cần gia công cũng như tận dụng điều kiện nhà xưởng của xí nghiệp, giá thành sản phẩm. Ta thấy chọn phôi thanh để gia công trục tua bin của bơm thủy luân là hợp lý nhất, với vật liệu là thép C45.
Hình 3-1: Bản vẽ phôi. 4. Thiết kế quy trình gia công trục tua bin.
Việc chuẩn bị công nghệ có vai trò quan trọng trong quá trình sản suất. Mục đích của việc chuẩn bị công nghệ chế tạo chi tiết là đảm bảo quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí ổn định, ứng với từng quy mô và điều kiện sản suất nhất định, đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật. Ứng với mỗi phần của quá trình công
59
nghệ cần xác định các yêu cầu cụ thể về chất lượng, sản lượng thời gian và chi phí thực hiện, nhằm đảm bảo tính chặt chẽ của quá trình công nghệ.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hình 3-2: Bản vẽ đánh số.
Phương án gia công chi tiết trục tua bin.
STT
NC Tên nguyên công
Mặt gia
công Mặt định vị
Máy công nghệ
1 Cắt đứt phôi, nắn thẳng Bề mặt phôi Máy cắt.
2
Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm. Tiện mặt đầu. Khoan lỗ tâm. Tiện mặt đầu. Khoan lỗ tâm. 1 2 22 23 Mặt trụ ngoài của phôi Máy tiện T616 3 Tiện các mặt trụ:
B1: Tiện thô và bán tinh các bề mặt trụ.
B2: Tiện thô và bán tinh các bề mặt trụ. B3: Tiện tinh các bề mặt trụ. B4: Tiện tinh các bề mặt 4, 5, 7, 9. 10, 12, 13, 15, 16, 19. 10, 13, 16, 19 4, 7. 4, 10.
60 trụ. B5: Tiện mỏng. B6: Vát mép. 3, 6, 11, 14, 18, 21.
4 Phay rãnh then 8, 17 5, 15 Máy phay
đứng UF222
5 Tiện ren M14x1.5. 20 2 lỗ tâm Máy tiện T616
6 Nhiệt luyện. Lò cao tần
7
Mài mặt trụ B1: Mài thô B2: Mài tinh
4, 10 2 lỗ tâm Máy mài
2A130
8 Kiểm tra Các bề mặt Dụng cụ
kiểmtra
Ở trên ta đã chọn được tiến trình gia công hợp lý, trong đó chúng ta xác định được phương pháp công nghệ, mặt chuẩn công nghệ và dạng máy. Vì vậy, việc thiết kế nguyên công là làm sáng tỏ các vấn đề kỹ thuật đặt ra cho từng bước nguyên công như: Các bước công nghệ mà nguyên công đó phải tiến hành, định vị, đồ gá, máy công nghệ, dụng cụ cắt gọt, dụng cụ kiểm tra, dung dịch trơn nguội.
Ở đây ta chỉ thiết kế các bước công nghệ cho từng nguyên công cơ còn các nguyên công khác như: Chế tạo phôi, kiểm tra, nhiệt luyện… không phải thiết kế.
4.1. Nguyên công 1: Cắt phôi.
Nội dung của nguyên công: Cắt phôi và nắn thẳng. - Bề mặt gia công là mặt 1 và 22.
- Máy cắt.
- Bề mặt định vị: Chi tiết được kẹp chặt trên bàn kẹp của máy cưa - Dụng cụ cắt: Lưỡi cưa.
61 - Dung dịch trơn nguội: Nước.
4.2. Nguyên công 2: Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm. a) Trình tự nguyên công.
- Bước 1: Tiện mặt đầu 1. - Bước 2: Khoan lỗ tâm 2. - Bước 3: Tiện mặt đầu 22. - Bước 4: Khoan lỗ tâm 23.
b) Sơ đồ gá đặt.
- Mâm cặp 3 chấu tự định tâm.
Hình 3-3: Sơ đồ gá đặt. c) Máy công nghệ.
- Chọn máy tiện T616. Theo [7, trang 216] ta có: - Các thông số kỹ thuật:
+ Chiều cao tâm cao 160(mm).
+ Khoảng cách giữa hai tâm là 750(mm). + Công suất động cơ 4,5(kW).
+ Đường kính lỗ trục chính 35 (mm). + Côn mooc số 5.
+ Số vòng quay trục chính (v/ph): 44-66-91-120-173-240-350-503-723- 958-1380-1980.
+ Lượng tiến dao dọc (mm/v): 0,06-0,07-0,09-0,1-0,12-0,13-0,15-0,18- 0,19-0,21-0,23-0,24-0,3-0,33-0,36-0,37-0,42-0,46-0,47-0,53-0,56-0,65-0,71- 0,74-0,83-0,93-1,07-1,12-1,3-1,49-1,61-1,86-2,24-2,6-3,24.
62
+Lượng tiến dao ngang (mm/v): 0,04-0,05-0,07-0,08-0,09-0,1-0,11-0,13- 0,14-0,15-0,17-0,19-0,2-0,22-0,24-0,26-0,27-0,31-0,35-0,39-0,41-0,44-0,48- 0,54-0,61-0,68-0,78-0,82-0,95-1,09-1,22-1,36-1,63-1,9-2,45.
+ Ren cắt được: Quốc tế 0,5 ÷9 (mm); Modul 0,5 ÷0,9π; Anh 38 ÷2/1’’.
d) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt phôi.
Chi tiết được kẹp trên mâm cặp 3 chấu định vị vào mặt trụ ngoài.
Hình 3-4: Mâm cặp 3 chấu tự định tâm. e) Dụng cụ cắt.
Dao tiện mặt đầu: Chọn dao tiện mặt đầu cong có gắn mảnh thép gió với các thông số sau: Theo [5, trang 295, bảng 4.4].
Hình 3-5: Dao tiện ngoài thân cong.
63
B H a R m L
10 16 10 0,5 6 100
Mũi khoan tâm, theo [6, trang 371, bảng 6-9] ta có các thông số của mũi khoan tâm như sau:
Bảng 4-2: Bảng thông số mũi khoan tâm.
Tên mũi khoan d D L l
Mũi khoan tâm 2,5 8 40 3,5
Hình 3-6: Mũi khoan tâm.
f) Dụng cụ kiểm tra.
+ Thước lá.
+ Thước cặp 500x0,05.
g) Dung dịch trơn nguội.
+ Emunxi.
4.3. Nguyên công 3: Tiện mặt trụ bậc. a) Trình tự nguyên công.
- Bước 1: Tiện thô và bán tinh bề mặt: 4, 5, 7, 9.
- Bước 2: Tiện thô và bán tinh bề mặt: 10, 12, 13, 15, 16, 19. - Bước 3: Tiện tinh bề mặt: 10, 13, 16, 19.
- Bước 4: Tiện tinh bề mặt: 4, 7. - Bước 5: Tiện mỏng: 4, 10.
64
- Bước 6: Vát mép: 3, 6, 11, 14, 18, 21.
b) Sơ đồ gá đặt.
- Bước 1: Tiện thô và bán tinh bề mặt: 4, 5, 7, 9.
- Bước 2: Đảo đầu trục tiện thô và bán tinh bề mặt: 10, 12, 13, 15, 16, 19.
- Bước 3: Tiện tinh bề mặt: 10, 13, 16, 19.
- Bước 4: Tiện tinh bề mặt: 4, 7.
65 - Bước 6: Vát mép: 3, 6, 11, 14, 18, 21.
c) Máy công nghệ.
+ Chọn máy tiện T616.
+ Các thông số kỹ thuật: tương tự như ở nguyên công 2.
d) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt phôi.
Chi tiết được gá trên 2 mũi chống tâm: + 1 mũi chống tâm cố định
+ 1 mũi chống tâm xoay.
e) Dụng cụ cắt.
Dao tiện ngoàiđầu cong có góc φ = 45o gắn mảnh thép gióvới các thông số sau: [5, trang 295, bảng 4-4].
Bảng 4-3: Thông số dao tiện ngoài.
H B L m a r
16 10 100 6 10 0,5
66
Hình 3-7: Hình vẽ dao tiện mặt trụ ngoài. f) Dụng cụ kiểm tra.
Thước cặp 500x0,05.
g) Dung dịch trơn nguội.
Emunxi.
4.4. Nguyên công 4: Tiện ren. a) Nội dung nguyên công
- Bề mặt gia công 20.
- Bề mặt định vị: 2 lỗ tâm 2, 23. - Chọn dụng cụ cắt: Dao tiện ren.
b) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt phôi.
Chi tiết được gá trên 2 mũi chống tâm, một mũi chống tâm xoay và một mũi chống tâm cố định.
67
c) Máy công nghệ.
Chọn máy tiện T616.
Các thông số kỹ thuật: tương tự như ở nguyên công 2.
d) Dụng cụ cắt.
Dao tiện ren có gắn mảnh hợp kim cứng.Theo [5, trang 302, bảng 4-12] ta có:
Bảng 4-5: Thông số dao tiện ren.
H B L n l Bước ren
25 16 140 4 8 1,25
Hình 3-8: Dao tiện ren.
e) Chọn dụng cụ kiểm tra: Dưỡng ren. f) Chọn dung dịch trơn nguội: Nước xô đa.
68
a) Trình tự nguyên công.
- Phay rãnh then 8. - Phay rãnh then 17.
b) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt phôi.
Chi tiết được định vị trên 2 khối V, với bề mặt định vị là 5 và 15 và một chốt khống chế chi tiết chuyển động dọc trục ở đầu trục.
c) Máy công nghệ.
Chọn máy phay 6H12 với các thông số kỹ thuật sau:
- Kích thước bàn máy: 320x1250(mm). - Công suất động cơ P = 7 (KW). - Hiệu suất máy 0,75.
- Số vòng quay trục chính (v/ph) : 30-37, 5-4, 75-60-75-95-118-150-
190-235-300-375-475-600-753-960-1180-1500. d) Dụng cụ cắt: Dao phay rãnh then.
Chọn dao phay rãnh then đuôi trụ với các thông số sau: [5, trang 362, bảng 4-73]
Bảng 4-6: Thông số của dao phay rãnh then.
D d L l ω Số răng
5 5 36 8 20o 4
69
Hình 3-9: Dao phay rãnh then. f) Dụng cụ kiểm tra.
- Thước cặp 500x0,05
g) Dung dịch trơn nguội.
- Nước xôda.
4.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện.
Nhiệt luyện đạt HRC 45÷50.
4.7. Nguyên công 7: Mài sau nhiệt luyện. a) Trình tự nguyên công.
- Bước 1: Mài thô hai bề mặt 4, 10. - Bước 2: Mài tinh hai bề mặt 4, 10.
b) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt phôi.
Chi tiết được gá trên 2 mũi chống tâm. Sơ đồ gá đặt như sau:
c) Máy công nghệ.
- Chọn máy mài 2A130 - Các thông số kỹ thuật:
70
Đường kính lớn nhất của phôi Ø280 (mm). Chiều dài lớn nhất gia công được 630(mm). Công suất động cơ 4(KW).
Đường kính lớn nhất đá mài 350(mm). Tốc độ đá mài 1880(vg/ph).
Phạm vi bước tiến bàn 0,1- 6(mm/ph).
d) Dụng cụ cắt.
Bảng 4-7: Thông số đá mài. Theo [5; trang 461; bảng 4-170].
Loại đá d H D Vật liệu Độ hạt ПП 10 10 25 2A; 4A; 9A 40- 10 Hình 3-10: Đá mài e) Dụng cụ kiểm tra. - Thước cặp 500x0,05. - Dụng cụ đo độ nhám.
4.8. Nguyên công 7: Kiểm tra.
- Sau khi gia công xong ta tiến hành kiểm tra lại toàn bộ chi tiết. - Dụng cụ kiểm tra là: thước kẹp, đồng hồ so, dưỡng đo ren,..
5. Xác định lượng dư và kích thước trung gian.
5.1. Xác định lượng dư và kích thước trung gian bằng phương pháp phân tích cho kích thước Φ24h14.
Đây là đường kính lớn nhất của chi tiết trục. Ta áp dụng phương pháp phân tích để xác định lượng dư tổng chính xác, để từ đó xác định đường kính phôi.
71
Phôi được chọn là phôi thanh cán nóng nên có: Rzo = 125µm và To = 150 µm. Theo [3; trang145, Phụ lục 11A].
Bề mặt này không tham gia lắp ghép nên chỉ cần tiện thô một lần là được. Theo [3; trang 143; Phụ lục 11], khi tiện thô cấp chính xác đạt được là h16 độ nhám Rz1 =100 µm, chiều sâu lớp biếc cứng T1 = 100 µm
Sai số không gian khi gá phôi trên hai mũi tâm được tính theo công thức:
m l cv cv o ρ µ ρ = = .∆ =560.0,5=280 Trong đó: cv
∆ : là sai số về độ cong vênh theo [3; trang 143; phụ lục 11A]. Sau bước tiện thô, sai lệch không gian còn lại:
) ( 8 , 16 06 , 0 . 280 06 , 0 . 1 ρo µm ρ = = =
Vì phôi được gá trên hai mũi chống tâm nên sai số chuẩn bằng 0. Và sai số kẹp chặt cũng bằng 0.
Sau khi xác định được hết các thông số cần thiết ta tính lượng dư trung gian bé nhất cho bước công nghệ tiện thô.
Lượng dư cho bước gia công tiện thô.
m T
R
Z 2.( zo ρo) 2(125 150 280) 1110µ 2 min = + 0 + = + + =
Phôi chọn là phôi tròn cán nóng nên có sai lệch cho phép của phôi
là: − + 5 , 0 4 , 0
(mm), dung sai của phôi là:δ0 =0,9(mm). Theo [3, trang 35, bảng 2-5]. Dung sai kích thước của chi tiếtδ1 =0,52(mm), có sai lệch cho phép
là −0,52 0 (mm), theo [5, trang 248; bảng 3-91].
• Kích thước trung gian được xác định như sau: Kích thước bé nhất của chi tiết:
Dmin1 = 24 – 0,52 = 23,48 (mm).
Kích thước bé nhất của phôi trước khi gia công thô là: Dmin0 = Dmin1 +2. Zmin1 = 23,48 + 1,11 = 24,59(mm).
72
Dung sai kích thước trung gian được tra như sau: Dung sai phôi δ0 =0,9(mm)
Dung sai sau tiện thô: δ1 =0,52(mm)
Ta quy tròn các kích thước tính toán trên và tính kích thước lớn nhất: Dmin0 =24,59 (mm); Dmin1 = 23,48 (mm);
⇒ Dmax0 = Dmin0 + δ0 = 24,59 + 0,9 = 25,49 (mm) Dmax1 = Dmin1 + δ1 = 23,48 + 0,52 = 24(mm)
Lượng dư bé nhất và lớn nhất:
2.Zmin1 = Dmin0 - Dmin1 = 24,59 – 23,48 = 1,11(mm) 2.Zmax1 = Dmax0 - Dmax1 = 25,49 - 24 = 1,49(mm) Thử lại kết quả:
2Zmax1 - 2.Zmin0 = 1,49 – 1,11 = 0,38(mm).
Vậy kết quả đúng.
Lượng dư trung gian danh nghĩa cho bước tiện thô cũng là lượng dư tổng cộng danh nghĩa:
2Z1 = 2Z0 = 2Zmax1 – ESph + ESct =1,49 - 0,4 - 0 = 1,09 (mm) Kích thước danh nghĩa của phôi là:
D0 = Dct +2.Z0 = 24 + 1,09 = 25,09 (mm) Kích thước ghi trên bản vẽ: D = 0,4
5 , 0 09 , 25 +− ). ( 38 , 0 52 , 0 9 , 0 mm ct ph −δ = − = δ
73
Bảng 4-8: Xác định lượng dư bằng phương pháp phân tích cho mặt trụ ngoài 24
Φ .
Các yếu tố tạo thành lượng dư
Kích thước
giới hạn (mm) Lượng dư giới hạn (mm) Trình tự các bước công nghệ Rzi TI ρi Lượng dư tính toán 2.Zimin (µm) Kích thước tính toán (mm) Dung sai δi (mm)
Dmin Dmax 2Zmin 2.Zmax
Phôi 125 150 280 25,09 900 24,59 25,49
Tiện
thô 120 120 16,8 1110 23,48 520 23,48 24 1,11 1,49
5.2. Xác định lượng dư và kích thước trung gian bằng phương pháp tra bảng.
5.2.1. Xác định lượng dư cho 2 mặt đầu.
Chi tiết trục có chiều dài 548 mm. Theo [5, trang 269, bảng 3-125], ta có lượng dư một phía cho mặt đầu của trục là: Z = a = 1,2(mm) và dung sai cho chiều dài của phôi trục là δ0 =0,8(mm).
⇒Chiều dài của trục: Lph = L +2a = 548 + 2.1,2 = 550,4mm.
⇒ Kích thước ghi trên bản vẽ: Lph = 550,4−0,8 (mm).
5.2.2. Xác định lượng dư trung gian cho bề mặt trụ Ø22h8
−0,033 0 .
Đường kính phôi sau bước tiện thô là: 0 3 , 1 24−
Φ (mm).
⇒ Kích thước lớn nhất của phôi là Dmax0 = 24(mm).
Quá trình công nghệ gồm 2 bước, có 2 cấp chính xác cho từng bước như sau:
- Tiện bán tinh đạt cấp chính xác h12 dung sai,
2
74
- Tiện tinh đạt cấp chính xác h8 dung sai,
3
δ = 0,033 (mm). Theo [5, trang 248; bảng 3-91].
Lượng dư tổng cộng lớn nhất 2 phía:
2Zmax = Dphmax - Dctmax = 24 - 22 = 2 (mm).
- Tiện tinh: 2Z3 =0,8 (mm). Theo [5, trang 265; bảng 3-120].
Lượng dư còn lại cho bước tiện bán tinh là :
2Z2 = 2Zmax – 2Z3 = 2 – 0,8 =1,2 (mm). Kích thước trung gian được xác định lần lượt như sau: Đường kính phôi sau bước tiện thô: Dmax0 = 24(mm). Trên bản vẽ ghi: D = 24-1,3(mm)
Đường kính phôi sau bước tiện bán tinh:
Dmax2 = Dmax1 - 2.Z2 = 24 -1,2 = 22,8⇒ Dmax2 = 22,8 (mm) Trên bản vẽ ghi: D = 22,8 -0,21(mm)
Đường kính chi tiết sau khi tiện tinh chính là đường kính chi tiết. Bản vẽ ghi. D = 20-0,033 (mm).
Bảng 4-9: Xác định lượng dư bằng phương pháp tra bảng.
Các bước CN Cấp chính xác Dung sai (mm)
Lượng dư tra bảng 2Zi (mm) KT trung gian ghi bản vẽ Phôi Tiện thô h16 1,3 2 24-1,3 Tiện bán tinh h12 0,21 1,2 22,8-0,21 Tiện tinh h8 0,033 0,8 22−0,033
5.2.3. Xác định lượng dư trung gian cho bề mặt trụ Ø21h12 (21 0 21 , 0 + − ), Ø19h12 (19 0 21 , 0 + − ), Ø17h12 (17 0 18 , 0 + − ).
Đường kính phôi sau bước tiện thô là: 0 3 , 1 24−
75
⇒ Kích thước lớn nhất của phôi là Dmax0 = 24(mm).