MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Phần  I: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ CHỌN PHÔI

1.1. Phân tích kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của sản phẩm

1.3. Phân tích vật liệu và chọn phôi

1.3.1. Phân tích vật liệu

1.3.2. Chọn phôi

Phần II: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

2.1. Xác định đường lối công nghệ

2.2. Thiết kế tiến trình công nghệ

2.3. Thiết kế các nguyên công

2.3.1. Nguyên công 1: Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm

2.3.2. Nguyên công 2: Tiện thô các mặt trụ f26, f20, f16, f10, f20, f8, f6

2.3.3. Nguyên công 3: Tiện các rãnh

2.3.4. Nguyên công 4: Tiện tinh các bề mặt trụ, tiện ren, vát mép

2.3.5. Nguyên công 5: Phay các rãnh then

2.3.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện

2.3.7. Nguyên công 7: Kiểm tra, nắn thẳng, sửa lỗ tâm

2.3.8. Nguyên công 8: Mài thô mặt trụ 26, 24, 20, 10

2.3.9. Nguyên công 9: Mài tinh mặt trụ 24, 20

2.4. Tra lượng dư cho các nguyên công

3.4. Tra chế độ cắt cho các nguyên công

Phần  III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

3.1. Xác định máy

3.2. Phương pháp định vị và kẹp chặt

3.3.Tính lực kẹp cần thiết

3.4. Chọn các phần tử của cơ cấu kẹp chặt

3.4.1. Chọn bu lông kẹp

3.4.2. Chọn đai ốc

3.4.3. Chọn tay đòn kẹp chặt

3.4.4. Kiểm bền cho chốt

3.5. Tính sai số cho phép của đồ gá

3.6. Nguyên lí làm việc của đồ gá

KẾT LUẬN

TÀI  LIỆU THAM  KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

   Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong ch­ơng trình đào tạo kĩ s­ư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh­ công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực,v..v. Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy là đồ án vận dụng lí thuyết của nhiều môn học: CNKL1, CNKL2, CNCTM, Dung sai, .. để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ . Với mục đích nh­ vậy tôi tiến hành thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết trục.

   Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơ tốt để tìm hiểu thiết kế các loại chi tiết khác. Phát huy trí sáng tạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụ khoa học khác, hình thành ph­ơng pháp luận khoa học cho ng­ời học viên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu.

   Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra các giả thiết và so sánh kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khối l­ợng công việc t­ơng đối lớn, các môn học về đồ gá ch­a nhiều nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót. Tôi rất mong nhận đ­ợc sự đóng góp ý kiến xây dựng để đề tài đ­ợc hoàn chỉnh hơn.

  Tôi xin chân thành cảm ơn sự h­ớng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo Bộ môn chế tạo máy đặc biệt thầy: T.S ………… trực tiếp h­ớng dẫn và sự giúp đỡ của các đồng chí trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này.

                                                                                                 Hà nội, ngày … tháng … năm 20…     

                                                                                           Học viên thực hiện

                                                                                                 …………….      

Phần  I

 PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ CHỌN PHÔI

1.1. Phân tích kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

   Chi tiết "Trục" là chi tiết dạng trục bậc, trục đặc. Quá trình làm việc chi tiết chịu uốn, xoắn, va đập, ma sát, mài mòn...Tải trọng tác dụng có thể là tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động. Hình thức giảm tải có thể là từ từ hoặc tăng đột ngột. Chi tiết có kích thước khuôn khổ:

- Chiều dài: 154 mm.

- Đường kính đoạn lớn nhất: 26 mm.

Chi tiết thuộc loại nhỏ, trọng lượng trung bình. Trên trục có 4 rãnh, 2 rãnh thoát dao rộng 2mm, 2 rãnh rộng 1mm để lắp vòng chặn. Một đầu của trục yêu cầu có ren M6.

Cấp độ nhám bề mặt các bề mặt còn lại là Rz = 20 (Cấp 4) là yêu cầu hơi cao vì các bề mặt đó đều là các bề mặt không làm việc yêu cầu như vậy sẽ tăng chi phí gia công  cắt gọt làm tăng giá thành sản phẩm . Tuy nhiên để nâng cao tính thẩm mỹ và khả năng chịu lực của chi tiết yêu cầu này có thể chấp nhận được.

Dung sai  độ thẳng của trục 0,02mm, với trục dài 154mm ứng với cấp chính xác IT7.

1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của sản phẩm       

Trang thiết bị sản xuất tuỳ chọn. Chi tiết chiều dài lớn nhất là 154 mm lớn hơn 5,5 lần đường kính lớn nhất. Như vậy đây là trục dài có độ cứng vững không cao lắm.

Ngoài ra, chi tiết có yêu cầu độ đồng tâm cao (0,02 mm), nên để cho phép nâng cao độ chính xác và giảm thời gian gá đặt, ta sử dụng chuẩn tinh thống nhất là 2 lỗ tâm gia công trên 2 đầu trục.

Chi tiết có dạng trục bậc (bậc lớn ở giữa, các bậc nhỏ dần về 2 bên) nhằm đảm bảo điều kiện lắp ghép đồng thời phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục để giảm tối đa đường kính trục nhưng vẫn đảm bảo điều kiện bền và làm việc tin cậy. Chi tiết yêu cầu độ cứng HRC48 - 52, do đó cần phải nhiệt luyện. Sau khi gia công xong trục cần làm cùn cạnh sắc.

1.3. Phân tích vật liệu và chọn phôi

1.3.1. Phân tích vật liệu

  Do đặc điểm làm việc của chi tiết trong điều kiện chịu tải trọng va đập trung bình nên chi tiết phải đảm bảo độ bền và độ dai. Do đó có thể sử dụng loại thép hoá tốt .

  Với trục nhỏ, yêu cầu tải trọng làm việc không lớn thì việc chọn thép C45 là hợp lý vì đảm bảo được các chỉ tiêu cơ tính, khả năng công nghệ tốt, giá rẻ. Nếu trục yêu cầu làm việc ở chế độ nặng hơn có thể thay thép C45 bằng thép 40Cr hay 30CrMnSi, tuy nhiên các loại thép này đắt hơn và tính công nghệ khi gia công cũng thấp hơn.

1.3.2. Chọn phôi

  Để chế tạo chi tiết “Trục” có dạng trục bậc bằng thép C45 có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu sau: phôi rèn tự do, phôi dập, phôi cán, phôi đúc. Sau đây ta xem xét đặc điểm từng loại phôi.

a/ Phôi dập

*Ưu điểm: năng suất cao, sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, phôi có hình dạng gần giống chi tiết - lượng dư gia công ít, hệ số sử dụng kim loại cao, thao tác đơn giản, thuận tiện trong quá trình cơ khí hoá và tự động hoá.

*Nhược điểm: chi phí đầu tư khuôn và máy lớn. 

c/ Phôi thép cán nóng

*Ưu điểm: không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi, phù hợp chi tiết dạng trục bậc có các bậc chính chênh nhau không lớn lắm, đảm bảo độ chính xác kích thước và độ đồng đều về tổ chức, cơ tính tốt.

*Nhược điểm: hệ số sử dụng kim loại thấp.

d/ Phôi đúc:

Tạo ra phôi có hình dáng giống chi tiết trọng, lượng phôi và lượng dư gia công nhỏ, có thể đúc được các chi tiết tương đối phức tạp.

=> Nhận xét:

- Chi tiết có nhiều bậc chênh nhau nhỏ, cơ tính của sản phẩm đúc không cao, trục có kích thước nhỏ nên hao phí vật liệu tương đối lớn. Do đó không nên sử dụng phôi đúc.

- Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa nên không sử dụng phôi rèn tự do.

Phần II

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

2.1. Xác định đường lối công nghệ

  Ta biết rằng số lượng các nguyên công phụ thuộc vào phương pháp thiết kế các nguyên công. Trong thực tế có 2 phương pháp thiết kế các nguyên công phụ thuộc vào trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phương pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công.

2.2. Thiết kế tiến trình công nghệ

  Thiết kế quy trình công nghệ là phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất.  Khi xác định các phương pháp gia công cho các bề mặt căn cứ vào các đặc điểm sau:

 - Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công .

- Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt .

- Kích thước bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết gia công và phạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phương pháp gia công .

Thứ tự các nguyên công:

Nguyên công 1: Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện thô các mặt trụ f26, f20, f16, f10, f24, f8, f6

Nguyên công 3: Tiện các rãnh

Nguyên công 4: Tiện tinh các mặt trụ, vát mép và tiện ren

Nguyên công 5: Phay các rãnh then

Nguyên công 6: Nhiệt luyện..

Nguyên công 9: Mài tinh các mặt trụ 20, 24.

2.3. Thiết kế các nguyên công

2.3.1. Nguyên công 1: Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm 

- Chọn chuẩn thô: Bề mặt trụ

- Gá: hai khối V ngắn

- Chọn máy: Tra Bảng 25-[11], ta chọn máy phay và khoan tâm bán tự động kí hiệu MP-76M có các thông số chính sau:

+ Đường kính chi tiết gia công: 25¸80 mm

+ Chiều dài chi tiết gia công: 500¸1000 mm

+ Giới hạn vòng quay của dao:1255 v/p

+ Công suất của động cơ phay - khoan: 5,5 kW.

- Chọn dụng cụ:

+ Dao phay:Theo bảng 4-92-[11]-T1, chọn dao phay mặt đầu bằng thép gió có các thông số: D=40 mm, d=16 mm, L=20 mm, z =10 răng.

2.3.2. Nguyên công 2: Tiện thô các mặt trụ 26, 20, 16

- Chọn chuẩn: mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị: định vị bởi 2 mặt côn của 2 lỗ tâm định vị 5 bậc tự do.

- Chọn máy: máy tiện ren vít vạn năng 16K20 (Bảng P6.1-[6]). Công suất động cơ chính 10KW.

- Chọn dụng cụ:

+ Dao tiện gia công các mặt trụ:

+ Chọn dao tiện phải đầu cong (Bảng 4.4-[11]-T1).

+  Vật liệu phần cắt T15K10, vật liệu phần thân dao C45.

+ Kích thước dao: H.B = 25.16.

2.3.3. Nguyên công 3: Tiện các rãnh

- Chọn chuẩn: mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị: định vị bởi 2 mặt côn của 2 lỗ tâm định vị 5 bậc tự do.

- Chọn máy: máy tiện ren vít vạn năng 16K20 (Bảng P6.1-[6]). Công suất động cơ chính 10 KW.

- Chọn dụng cụ:

+ Dao tiện rãnh rộng 1mm:

+ Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10-[ 11]-T1) .

+ Vật liệu phần cắt P18, vật liệu phần thân dao C45.

+ Kích thước dao : H.B = 25.16 .

+ Thông số hình học phần cắt : f.f₁.L.a.r = 90⁰.0⁰.60.5.0,2

+ Tuổi bền của dao: T = 60 ph .

+ Dao tiện rãnh rộng 2mm:

+ Chọn dao tiện cắt đứt (Bảng 4.10-[11]-T1) .

+ Vật liệu phần cắt P18, vật liệu phần thân dao C45.

+ Kích thước dao : H.B = 25.16 .

2.3.4. Nguyên công 4: Tiện tinh các bề mặt trụ, tiện ren, vát mép

- Chọn chuẩn: mặt côn hai lỗ tâm

- Định vị: định vị bởi 2 mặt côn của 2 lỗ tâm định vị 5 bậc tự do.

- Chọn máy: máy tiện ren vít vạn năng T616 (Bảng 9.3-[11]-T3). Công suất động cơ chính 4 KW.

- Chọn dụng cụ:

+ Dao tiện mặt ngoài

+ Chọn dao tiện phải đầu cong (Bảng 4.4-[11]-T1)  .

+ Vật liệu phần cắt T15K10, vật liệu phần thân dao C45.

+ Kích thước dao: H.B = 25 .16.

+ Thông số hình học phần cắt : f.f­­₁.L.n.l.r =45⁰.45⁰ .140.8.16.1

2.3.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện

2.3.7. Nguyên công 7: Kiểm tra, nắn thẳng, sửa lỗ tâm

2.3.8. Nguyên công 8: Mài thô mặt trụ 26, 24, 20, 10

- Đồ gá: Chống tâm hai đầu .

- Máy: Máy mài tròn 3B110  (Bảng P6.5 - [6]). Thông số công nghệ của máy:

+ Kích thước lớn nhất của đá mài                        250x20x76     mm

+ Tốc độ quay của trục chính của ụ mài              2450               vg/ph

+ Tốc độ quay trục chính của phôi                      150                  vg/ph

+ Kích thước bao của bàn máy                           1600x1670       mm

+ Công suất động cơ chính                                 1.5                    KW .

- Dụng cụ:

+ Dụng cụ đo : Pan me, đồng hồ so ...

2.4. Tra lượng dư cho các nguyên công

Căn cứ vào phương pháp chế tạo phôi tra lượng dư  theo sổ tay CNCTM  cho các nguyên công.

3.4. Tra chế độ cắt cho các nguyên công

Căn cứ vào lượng dư gia công, chiêu sâu cắt, vật liệu gia công, vật liệu dao cắt ta tìm được lượng chạy dao sau đó ta tra vận tốc cắt. Từ đó ta tính được số vòng quay của máy (phải căn cứ vào máy ta chọn cho phù hợp). Từ số vòng quay ta tra công suất và thời gian .

Phần  III

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

3.1. Xác định máy

Trong chương III chúng ta đã xác định máy cho nguyên công phay rãnh then là máy phay 6H12 với số hiệu chính như sau:

- Máy: Theo sổ tay CNCTM ta chọn máy cho phay rãnh then là máy 6H12 với các thông số sau:

+Số cấp tốc độ chính:   18

+ Công suất động cơ chính:  7 KW

+ Công suất động cơ chạy dao:1,7  KW

+ Kích thước làm việc của bàn máy:320´1250 [mm]

+ Số cấp bước tiến của bàn máy:   18

+ Hiệu suất:    0,75

3.2. Phương pháp định vị và kẹp chặt

Định vị chi tiết lên đồ gá nhờ hai khối chữ V ngắn hạn chế bốn bậc tự do. Khối V ngắn ở đầu trục chữ V tì vào gờ trục bậc định vị thêm bậc tự do tịnh tiến theo phương dọc trục.

- Kẹp chặt nhờ mỏ kẹp

- Sơ đồ kết cấu của đồ gá được trình bày ở bản vẽ đồ gá.

3.3.Tính lực kẹp cần thiết

Trong sơ đồ trên ta chọn L=2.l

Ta dễ dàng thấy rằng:

      N₁.L₂=W.L

Các thành phần lực khác được lấy như sau:

- Lực hướng kính P_y= 0,4.R_z, R_z=  140,5N   

- Lực chạy dao     P_s = 0,4.R_z, R_z=140,5N

- Lực vuông góc với lực chạy dao  P_v= 0,9.R_z= 0,9.315,1 =360N            

Để chi tiết định vị chắc chắn trong quá trình gia công thì lực ma sát tại các bề mặt tiếp xúc (gồm các bề mặt chữ V và tại vị trí kẹp chặt) phải lớn hơn lực cắt dọc trục tạo ra khi phay.

Để đơn giản khi tính lực kẹp cho rằng chỉ có lực P_s tác dụng lên chi tiết. Trong trường hợp này cơ cấu kẹp chặt phải tạo ra lực ma sát lớn hơn lực P_s. Do đó, ta phải có:

     2N₁.f+2(N^’₁+N^’₂)f/K.P_s.

Suy ra:  W= 858,4N

3.4. Chọn các phần tử của cơ cấu kẹp chặt

4.4.1. Chọn bu lông kẹp

Theo công thức xác định đường kính bulông kẹp. Điều kiện bền của bulông:  d² >= 5,2.P/ (p.[s]). Có: 5,2.P/(p. [s]) =5,2.858,4/(3,14.72) = 19,74  

    d² = 64 > 19,74

Bulông đã chọn đảm bảo bền.

3.2.2. Chọn đai ốc

Từ đường kính bulông ở trên, ta chọn đai ốc M6. Tra bảng 8.28/433 cho tay quay cố định.

3.3.4. Kiểm bền cho chốt

Chọn vật liệu làm chốt là thép 45 thường hoá đạt HB 1704 217 có: s_ch = 340 MPa do đó [t_c]  = 0,4.340 = 136 MPa.

Từ đó ta có:  t_c = 858,4.4/ (4².p) = 68,34 < 136 = [t_c] .

Vậy chốt đảm bảo bền. 

3.6. Nguyên lí làm việc của đồ gá

Đồ gá thực hiện nguyên công phay rãnh then được thiết kế làm việc theo nguyên lí sau:

+ Mở các thanh kẹp và đặt chi tiết lên hai khối V.

+ Kẹp chặt bằng các đai ốc với lực kẹp như đã tính toán.

+ Đưa kết cấu lên bàn máy khi chi tiết đã ở vị trí cần gia công cố định bằng các bu lông.

+ Khi gia công xong nguyên công của một chi tiết tháo đai ốc, mở thanh kẹp và tiếp tục đưa chi tiết kế tiếp vào gia công.

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian làm việc nghiêm túc, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giá trong bộ môn Chế tạo máy, đặc biệt là thầy giáo:T.S…….....…, đến nay đồ án của tôi đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

   Qua quá trình làm đồ án đã giúp tôi làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, đồng thời đồ án đã giúp bản thân tôi củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.

   Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do thời gian, khả năng, và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được các thầy giáo và cá bạn đống góp ý kiến và chỉ bảo cho tôi để tôi hoàn thiện đồ án của mình và tích lũy bổ sung kiến thức, kinh nghiệm cho bản thân. Và cuối cùng tôi xin cám ơn thầy: T.S…...…… cùng các thầy trong bộ môn đã giúp tôi hoàn thiện đồ án này.

   Tôi xin chân thành cảm ơn!

TÀI  LIỆU THAM  KHẢO

1. Thiết kế  môn học công nghệ chế tạo máy

Trần Thành, Lương Ngọc Quang. HVKTQS  - 1999

2. Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

Nguyễn Trọng Bản, Trần Thành, Nguyễn Quang Hoài, Hoàng Mạnh Long . HVKTQS  - 2002           

3. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập 1,2,3

Nguyễn Đắc lộc , Lê Văn Tiến , Ninh Đức Tôn , Trần Xuân Việt.  Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật  - 2001

4. Công nghệ chế tạo máy - Tập 1,2

Nguyễn Trọng  Bình, Nguyễn Thế Đạt, Trần Văn Địch. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật  - 1998

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"