THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI                                           

CHƯƠNG 1                           PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

1. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT GIA CÔNG.

1. Giới thiệu chung về chi tiết dạng trục.

• Các chi tiết dạng trục 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 làm mặt lắp ghép.

• Chi tiết dạng trục dùng để truyền mômen xoắn giữa hai trục song song

hoặc vuông góc với nhau tạo thành một góc. Nhờ chuyển động cơ khí giữa các cặp bánh răng, bánh vít, trục vít, ăn khớp hay nhờ chuyển động đai ma sát … Trong quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do chịu tác dụng của các lực phức tạp uốn, xoắn, kéo, nén 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.

1. Phân tích chức năng của chi tiết trục răng Z23.

• 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: Là bộ phận nhận truyền động từ động cơ qua bộ truyền đai ( hoặc xích ) lắp trên cổ trục Ø35 cố định theo phương tiếp tuyến bằng then ( rãnh then L = 50mm ).

 +  Chức năng truyền chuyển động : Trục răng là bộ phận truyền chuyển động chủ động thông qua phần răng có m = 5 và số răng Z = 23 , cho trục bị động thông qua bánh răng bị động của bộ truyền.

1. Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết gia công .

-  Đây là chi tiết dạng trục có  = 270,5( mm ),  = 108( mm )       = 20( mm ). Trục có tỉ số (mm) do đó được xếp vào loại trục ngắn.

• Với các chức năng chủ yếu nói trên trục răng Z23 được làm việc trong

các điều kiện sau:

    + Hai cổ trục  lắp vòng bi , đây chính là vị trí được nằm trên hai gối đỡ của thân hộp tốc độ . Trong quá trình làm việc trục chịu tác dụng của mômen uốn sinh ra do lực hướng kính. Đồng thời chịu mômen xoắn sinh ra do lực tiếp tuyến với kết cấu của bộ truyền trong hộp ( truyền động bánh răng thẳng ) nên lực dọc trục có ảnh hưởng đáng kể.

+ Cổ trục  là vị trí luôn tiếp xúc với vòng bít chắn dầu ( tránh thoát dầu vào trong ổ trục ) nên luôn có chuyển động tỳ sát trên bề mặt.

 +  Cổ trục  do lắp công xôn luôn bị uốn. Đồng thời tại đó có rãnh then  nên trục luôn chịu lực dập, cắt.

 +  Phần răng Z = 23, m = 5 do đặc điểm của bộ truyền nên phần sườn răng luôn chịu ứng suất tiếp xúc ( gây mòn ) và chịu ứng suất uốn ( gây gãy ).

 + Với việc bố trí phần trục có rãnh then 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, gãy mòn thì phải thay

 cả trục.

1.  Vật liệu chế tạo chi tiết.
2. 

            Tra trong bảng 1 – 13 sổ tay CNCTM – Trần Văn Địch ta có: Thành phần hóa học thép 40X

Ký hiệu thép
40X	0,36 – 0,44	0,17 – 0,37	0,5 – 0,8	0,8 – 1,1	0,02 – 0,05

 

1. PHÂN TÍCH YÊU CẦU KĨ THUẬT VÀ BIỆN PHÁP GIA CÔNG.
   1.    Phân tích yêu cầu kỹ thuật .

   Khi chế tạo trục cần phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau :

• Với bề mặt trục có rãnh then (L = 50mm) gia công đạt độ nhẵn  ( vì để lắp bánh răng và được truyền mômen xoắn nhờ mối ghép bằng then ).
•  Độ không song song giữa bề mặt then và tâm là , sai lệch chiều dài rãnh then không được vượt quá 0,01 ( mm ).
•  Bề mặt  dùng để lắp ghép ổ lăn nên cần độ chính xác cao, độ bền, độ cứng cao. Cần gia công đạt độ nhẵn bóng . Để đảm bảo điều kiện lắp ghép.
• Bề mặt  dùng để tạo răng do vậy cũng cần phải đảm bảo độ nhẵn bóng .
•  Bề mặt trục  không dùng để lắp ghép nhưng vẫn phải gia công đạt độ nhẵn bóng  để tăng độ bền mỏi của chi tiết.

1. 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 tinh lần cuối như sau:

•  Với bề mặt có ren M20 x 2,5 tác dụng chủ yếu dùng để kẹp chặt nên có thể gia công lần cuối bằng phương pháp tiện ren tinh.
• Với bề mặt  ta dùng phương pháp gia công tiện tinh.
• Bề mặt  dùng phương pháp gia công là mài tinh .
• Bề mặt ta chọn phương pháp mài răng.
• Rãnh then ta dùng phương pháp là phay.

1. 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 định răng  0,05).
•  Để đảm bảo yêu cầu này khi gia công trục cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất ( Chuẩn tinh 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 hai 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 là 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 trục thì cần phải tạo các rãnh thoát dao, các cung tròn.

1. 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.

 + Ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm .

• Qua bản vẽ về trục răng ta thấy

+ Phần răng có cấp chính xác 8 nên khi gia công răng không quá khó khăn cho việc chọn dao ( dùng dao theo tiêu chuẩn ) .

 + Các bề mặt trục có khả năng gia công được bằng các dao thông thường .

 + Kết cấu trục thỏa mãn đường kính các bậc trục giảm dần về hai phía thuận lợi cho việc gia công.

+ Các bề mặt gia công đều thuận lợi cho việc ăn dao , thoát dao dễ dàng.

+ Mặt khác ta thấy trên trục có phay rãnh then bằng then kín không thể thay bằng then hở trục không đủ để cứng vững để gia công trên máy chép hình thủy lực vì thế phải gia công lỗ tâm ở hai đầu trục .

 + Sau khi thực hiện xong các nguyên công ta 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.

 

                                             KẾT LUẬN

           Qua việc 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 gia công cơ khí thông thường với trang thiết bị và điều kiện sẵn có của phân xưởng cơ khí.

.

                                            CHƯƠNG 2

                           XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

2.1.   Ý NGHĨA CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

  -  Dạng sản xuất ( loại hình sản xuất ) là một khái niệm kinh tế kĩ thuật tổng hợp phản ánh mối quan hệ qua lại giữa các đặc trưng về kĩ thuật, về công nghệ của nhà máy với các hình thức tổ chức sản xuất, hoạch toán kinh tế được sử dụng trong quá trình đó nhằm tạo ra các sản phẩm đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ 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 hóa trong sản xuất

•  Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra làm ba dạng sản xuất sau đây:

+ Sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ: Là dạng sản xuất mà sản lượng gia công của mỗi mặt hàng là rất nhỏ, thường chỉ một đến vài chục chiếc. Số chủng loại mặt hàng nhiều, các mặt hàng không lặp lại hoặc lặp lại theo một chu kỳ.

+ Sản xuất loạt lớn, hàng khối : Là dạng sản xuất mà số chủng loại mặt hàng rất ít, sản lượng gia công của một mặt hàng rất lớn, sản phẩm ổn định lâu dài.

 + Sản xuất loạt vừa: Là dạng sản xuất mà sản lượng của mỗi mặt hàng không quá ít, số chủng loại mặt hàng không quá nhiều, sản phẩm tương đối ổn định và lặp lại theo chu kỳ.

• Mỗi dạng sản xuất đều có những đặc điểm riêng của nó, nó phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau. 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 …
• 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 chuyền

•  Với dạng sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thì không nên đầu tư trang bị máy móc hiện đại mà nên tận dụng những cái có sẵn để sản xuất.
•  Dựa vào ý nghĩa này ta lập được quy trình công nghệ gia công chi tiết hợp lý nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao.

1. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

  +) Số lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm được tính theo công thức

                     

Trong đó :

m : số chi tiết trong một sản phẩm  ( m =1 ).

: số sản phẩm được sản xuất trong một năm (số máy

.

 : số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ   

lấy .

 : số phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và nén .

 lấy

Vậy  ( chiếc / năm )

1. Xác định khối lượng chi tiết..........

                      Hình 1.1   Sơ đồ tính thể tích chi tiết.

 Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức

                              Q =   V .   

   : Trọng lượng riêng của vật liệu  ( với thép 40X thì

V : Thể tích chi tiết  

Ta có

            

             ( thể tích hình trụ )    

        .

          

 Vậy thể tích của chi tiết là:

           

Trọng lượng của chi tiết là:

Q  =   V .   = 0,86 . 7,852 = 6,753 ( kg ).

1. Dạng sản xuất và đặc trưng của nó.

  Tra bảng 2 sách hướng dẫn TKĐACTM – Trần Văn Địch ta xác định gần đúng dạng sản xuất là loạt vừa.

 Đặc trưng của dạng sản xuất loạt vừa:

•  Sử dụng máy: Chủ yếu là máy chuyên dùng , máy tự động cho năng suất cao .
•  Bố trí máy: Theo quy trình công nghệ.
•  Đồ gá: Trang thiết bị công nghệ chủ yếu là sử dụng đồ gá chuyên dùng .
• Phương pháp gá đặt: Chủ yếu sử dụng phương pháp tự động đạt kích thước.
• Phương pháp đảm bảo độ chính xác khi gia công: thường sử dụng phương

pháp chỉnh sẵn dao.

•  Định mức kĩ thuật: Rất tỉ mỉ và chính xác thường sử dụng các phương pháp như tính toán phân tích , bấm giờ …
•  Bậc thợ: Cần thợ điều chỉnh có tay nghề cao, thợ đứng máy không cần có tay nghề cao.
•  Văn kiện công nghệ : Được lập rất tỉ mỉ, thường phải dùng đến nhiều nguyên công.

 

.     CHƯƠNG 3

                 CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

 

3.1.   CƠ SỞ VIỆC LỰA CHỌN PHÔI.

-  Phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp.

 -  Chọn phôi tức là chọn phương pháp chế tạo xác định lượng dư , kích thước và dung sai của phôi.

  - Việc xác định phương pháp tạo phôi hợp lý sẽ đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, kích thước của phôi phải đảm bảo đủ lượng dư cho quá trình gia công. Hình dạng của phôi càng giống hình dạng của chi tiết bao nhiêu thì càng giảm được lượng dư gia công, tăng năng suất , giảm giá thành sản phẩm.

  -  Việc tạo phôi phù hợp với việc chế tạo chi tiết trước hết phải căn cứ vào các yêu cầu sau :

  + Vật liệu và cơ tính mà chi tiết đòi hỏi

  +  Hình dáng kết cấu và kích thước của chi tiết gia công

  +  Dạng sản xuất cụ thể

  +  Khả năng đạt độ chính xác gia công

  + Điều kiện cụ thể của cơ sở sản xuất

•  Với chi tiết gia công là trục răng vật liệu là thép 40X có cơ tính tốt độ bền cao dạng sản xuất là loại lớn ta có nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau ( như cán, rèn, dập, có thể bằng phương pháp đúc ).
• Dựa vào đặc điểm kết cấu hình dáng kích thước của chi tiết, yêu cầu kĩ thuật, độ bóng, độ đồng tâm, độ vuông góc và khả năng làm việc của chi tiết: chi tiết làm việc chịu tải, mômen xoắn và mômen uốn. Đồng thời căn cứ vào ưu nhược điểm của từng phương pháp mà ta đưa ra phương pháp chế tạo phôi hợp lý nhất.

3.2.   PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

3.2.1.   Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc.

   Hiện nay việc chế tạo phôi bằng phương pháp đúc được sử dụng rộng rãi vì phôi đúc có hình dạng kết cấu phức tạp và có thể đạt được kích thước từ nhỏ

tới lớn mà các phương pháp khác như rèn dập khó đạt được .

Tuy nhiên vật đúc thường bị rỗ co, rỗ khí, nứt, lẫn tạp chất …

 + Khi đúc trong khuôn cát, độ chính xác về kích thước, độ bóng thấp.

 +Tiêu hao kim loại lớn cho hệ thống ngót và cho các đại lượng khác (lượng dư, độ xiên vật đúc …)

  Do vậy sử dụng phương pháp đúc chưa phải là giải pháp đem lại hiệu quả kinh tế cao đối với sản xuất loạt lớn .

3.2.2. Chế tạo phôi bằng phương pháp rèn.

   Chế tạo phôi bằng phương pháp rèn có khả năng gia công rộng rãi, có thể rèn được vật nặng từ vài gam tới hàng chục tấn, sản phẩm rất đa dạng .

+ Quy mô rèn không hạn chế, thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít.

+ Có khả năng loại trừ được các khuyết tật như rỗ co, rỗ khí … biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ … làm tăng cơ tính sản phẩm

  Nhược điểm của phương pháp rèn :

 + Độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt thấp.

 + Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần chi tiết, giữa các loại gia công. Chất lượng gia công còn phụ thuộc vào trình độ công nhân và trình độ tổ chức nơi làm việc.

+ Năng suất lao động thấp, lượng dư gia công, dung sai chế tạo và thời gian gia công lớn, đem lại hiệu quả kinh tế không cao.

3.2.3.   Chế tạo phôi bằng phương pháp dập.

 -   Chế tạo phôi bằng phương pháp dập sử dụng bộ khuôn có hình dáng kích thước lòng khuôn gần giống vật gia công .

     Trạng thái ứng suất ở vật gia công nói chung là nén khối do đó kim loại có tính dẻo tốt hơn , biến dạng triệt để hơn, cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công được các vật phức tạp hơn.

 Dễ cơ khí hóa nên năng suất cao hơn rèn tự do, hệ số sử dụng vật liệu cao hơn ở rèn tự do.

• Nhược điểm :

  Thiết bị sử dụng phương pháp dập cần công suất lớn , hành trình chuyển động chính xác, chế tạo khuôn đắt tiền .

    Do những đặc điểm trên thì phương pháp dập chỉ dùng trong sản xuất lớn và hàng khối. 

-  Theo trạng thái nhiệt độ người ta phân ra: Dập nóng và Dập nguội.

a .  Dập nguội :

  -   Ưu điểm: Vật dập có độ bóng bề mặt tốt, độ chính xác kích thước cao.

  -   Nhược điểm: Sự biến dạng kim loại khó khăn, khả năng điền đầy kém, đòi hỏi phải có thiết bị công suất lớn, thiết bị và khuôn dập chống mòn và có thể xuất hiện ứng suất dư trong kim loại.

  -   Phương pháp này thường áp dụng cho nguyên công tinh, sửa chữa đúng vào lần cuối trước khi ra thành phẩm .

b.  Dập nóng :

 -   Dập nóng trên máy ép :

 + Ưu điểm : Phương pháp này phôi đạt độ bóng cao, cơ tính tốt. Máy làm việc êm, độ cứng vững tốt, dẫn hướng êm chính xác.

+ Nhược điểm: Giá thành máy ép cao, kích thước phôi ban đầu yêu cầu độ chính xác cao, khó đánh sạch lớp ôxi hóa nên yêu cầu thiết bị nung phức tạp.  Do hành trình đầu búa nhất định nên tính vạn năng kém, cần phải có thiết bị phụ để tạo phôi.

- Dập nóng trên máy búa :

+ Ưu điểm: Phương pháp này cho phôi có hình dạng phức tạp độ chính xác cao, cơ tính của phôi tốt phù hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối, tiết kiệm kim loại, giảm thời gian gia công cơ do đó giá thành hạ. Do hành trình của đầu búa lớn nên tính chất vạn năng cao hơn máy ép. Do lực tác dụng là lực va đập nên giảm tối thiểu lớp ôxi hóa tạo điều kiện cho việc làm sạch phôi.

 + Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm, trên máy búa còn có những nhược điểm sau:

    Do lực tác dụng là lực va đập nên việc chế tạo phôi khó khăn làm tăng giá thành sản phẩm. Máy búa không linh hoạt bằng máy ép nên khó tự động hóa và cơ khí hóa. Tuy vậy phương pháp dập nóng trên máy búa có ưu điểm hơn nó đảm bảo về yêu cầu kĩ thuật và tính kinh tế của chi tiết.

• Dập nóng trên máy rèn ngang :

 + Ưu điểm:

    Gia công được trên những chi tiết có hình dáng phức tạp, năng suất đạt được cao ( có thể đạt được 900 sản phẩm trong một giờ ) vật dập có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, điều kiện làm việc an toàn thuận lợi có thể nén được chi tiết có trọng lượng tới 30kg. Các trục có đầu to ra theo hình dạng khác nhau. Các lỗ thủng hoặc không thủng, các mặt bích và các vấu lồi. Thuận lợi nhất là các chi tiết tròn xoay.

+ Nhược điểm:

 Máy có cấu trúc phức tạp do đó hạn chế việc nâng cao công suất của máy và khối lượng chi tiết gia công.

 

                                             Kết luận:

         Qua việc phân tích các phương pháp ở trên ta nhận thấy phương án tạo phôi bằng dập nóng trên máy rèn ngang là ưu việt hơn cả, nên ta chọn phương án này để chế tạo phôi trục răng trong quá trình sản xuất.

                                              Hình 3.1  Bản vẽ khuôn dập.

3.3.   BẢN VẼ LỒNG PHÔI.

Từ kích thước trên bản vẽ chi tiết ta có kích thước cho bản vẽ lồng phôi là:

Kích thước phôi  =  Kích thước chi tiết  +  Kích thước lượng dư.

Tra bảng 3 – 9 /103 [2] ta có lượng dư cho các bề mặt phôi như sau:

• Bề mặt  ( mm )

+ Với phôi được rèn trên máy rèn ngang nhóm II ta lấy thêm 0,5 (mm).

+ Độ nhám bề mặt  ta lấy thêm 0,4 (mm).

 Vậy lượng dư tổng cộng cho mặt trụ  là .

•   Tương tự lượng dư cho các bề mặt có đường kính  là

. Độ nhám các bề mặt  là  ta lấy thêm 0,5 (mm)  có  ta lấy thêm 0,5 (mm).

Với phôi rèn thuộc nhóm II ta lấy thêm 0,4 (mm).

Vậy lượng dư tổng cộng là  .

• Bề mặt .

 Độ nhám bề mặt là  ta lấy thêm 0,4 (mm).

 Phôi rèn thuộc nhóm II ta lấy thêm 0,5 (mm)

 Vậy lượng dư tổng cộng là .

• Bề mặt

 Độ nhám bề mặt  ta lấy thêm 0,4 (mm)

 Phôi rèn thuộc nhóm II ta lấy thêm 0,5 (mm)

 

 Vậy lượng dư tổng cộng là .

•  Mặt đầu . 

Độ nhám  ta lấy thêm 0,4 (mm)

Phôi rèn thuộc nhóm II ta lấy thêm 0,5 (mm)

Vậy lượng dư tổng cộng .      .................................

                            Hình 3.2   Bản vẽ chi tiết lồng phôi

  3.4.  TÍNH KHỐI LƯỢNG CỦA PHÔI.

Trọng lượng của phôi được xác định theo công thức:

Q =   V .   

   : Trọng lượng riêng của vật liệu  ( với thép 40X thì

V : Thể tích phôi  

Ta có

V = V₁ + V₂ + V₃ + V

Dựa vào hình vẽ ta có:

V = Π. R₁² . h₁ + Π. R₂² . h₂ + Π. R₃² . h₃ + Π. R₄² . h₄  = 1,142 (dm³)        

Vậy trọng lượng của phôi là:

 Q  =   V .   = 1,142 . 7,852 = 8,97 ( kg ).

              ..............................................

                                             CHƯƠNG 4

                       THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

 

4.1.   PHÂN TÍCH VIỆC LỰA CHỌN CHUẨN ĐỊNH VỊ.

4.1.1.   Yêu cầu và lời khuyên chung khi chọn chuẩn.

a.   Những yêu cầu chung khi chọn chuẩn.

   - Đối với các chi tiết dạng trục yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục là rất quan trọng, để đảm bảo được yêu cầu này khi gia công trục cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất. Việc phân tích lựa chọn chuẩn định vị có ý nghĩa quan trọng, nó quyết định đến chất lượng chi tiết gia công. Do vậy việc chọn chuẩn phải thỏa mãn hai yêu cầu sau :

+ Phân bố lượng dư trên toàn chi tiết trong suốt quá trình gia công, đảm bảo độ đồng tâm giữa các cổ trục.

+Năng suất cao, hạ giá thành sản phẩm .

b.  Những lời khuyên chung khi chọn chuẩn.

  - Khi chọn chuẩn ta phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm để khống chế số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất. Trong một số trường hợp tuyệt đối tránh

thiếu định vị hay siêu định vị.

 - Chọn chuẩn sao cho không bị lực cắt, lực kẹp làm biến dạng chi tiết gia công quá nhiều. Đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm sức lao động của công nhân, đảm bảo lực kẹp an toàn.

 - Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá phải đơn giản sử dụng thuận lợi nhất và thích hợp với từng loại hình sản xuất.

4.2.  CHỌN CHUẨN TINH.

4.2.1.   Những yêu cầu khi chọn chuẩn tinh.

 -  Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt cần gia công, chủ yếu nhằm đảm bảo độ chính xác kích thước.

-  Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt cần gia công

với nhau.

4.2.2.  Lời khuyên khi chọn chuẩn tinh.

  - Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính. Chọn chuẩn tinh chính là việc định vị trong quá trình gia công lắp ghép của chi tiết có tính thống nhất. Do vậy độ chính xác của các kích thước sẽ dễ dàng đạt được khi gia công. Ngoài ra còn giảm bớt được thời gian gia công và loại bỏ được chuẩn

 tinh phụ.

- Cố gắng chọn chuẩn tinh sao cho có tính trùng chuẩn càng cao càng tốt. Nếu chuẩn định vị trùng với chuẩn điều chỉnh thì sai số chuẩn là nhỏ nhất. Nếu chuẩn định vị trùng với chuẩn điều chỉnh, chuẩn cơ sở thì sai số chuẩn bằng 0.  - Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt ( dùng một hệ thống chuẩn để gá đặt trong suốt quá trình gia công ). Hướng tới chuẩn tinh thống nhất để đơn giản hóa việc sử dụng đồ gá trong một quá trình công nghệ, giảm được chủng loại đồ gá do đó giảm được thời gian thiết kế và chế tạo

đồ gá.

 - Thỏa mãn được các lời khuyên trên khi chọn chuẩn sẽ làm cho chủng loại đồ gá để gá đặt trong quá trình gia công ít đi và nâng cao độ chính xác gia công vì không có sai số tích lũy khi đổi chuẩn.

4.2.3.   Phương án chọn chuẩn tinh cho chi tiết trục răng.

Căn cứ vào lời khuyên ta có các phương án chọn chuẩn như sau:

  4.2.3.1. Phương án 1 : Chọn hai lỗ tâm ở hai đầu làm chuẩn

Với hai lỗ tâm khống chế 5 bậc tự do một bậc quay quanh trục không khống chế.................................

                 Hình 4.1  Sơ đồ định vị chi tiết trục răng trên hai mũi tâm

      Ưu điểm:

• Không gian gia công rộng.
• Có thể hoàn thành gia công thô và tinh hầu hết các bề mặt của chi tiết,đây là chuẩn tinh thống nhất.
• Khi dùng hai lỗ tâm làm chuẩn và định vị trên hai mũi tâm để gia công mặt ngoài thì không có sai số chuẩn làm cho các kích thước đường kính các cổ trục vì khi đó chuẩn định vị trùng chuẩn đo lường.
•  Gá đặt nhanh và sơ đồ gá đặt đơn giản.

  Nhược điểm:

• Có sai số chuẩn theo phương chiều trục nếu mũi tâm bên trái là mũi tâm cứng khi gia công trục bậc theo phương pháp chỉnh sẵn dao
•  Độ cứng vững kém phải truyền lực bằng tốc kẹp

1. Phương án 2 : Chọn bề mặt trụ ngoài và lỗ tâm làm chuẩn.

   Định vị mặt trụ ngoài bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm , kết hợp với vai trục và một đầu chống tâm.

..................................

Hình 4.2  Sơ đồ định vị chi tiết trục răng bằng mâm cạo và chống tâm

 Ưu điểm :

•  Độ cứng vững cao , tính vạn năng cao lực kẹp lớn, gá đặt đơn giản.
• Gia công được tất cả các mặt ngoài.

 Nhược điểm :

• Dùng chuẩn tinh theo phương pháp này không phải là chuẩn tinh thống nhất.
• Không gian gia công hẹp hơn so với phương án dùng chuẩn tinh là hai lỗ tâm côn.
•  Độ chính xác đồng tâm thấp. Gá đặt tuy đơn giản nhưng năng suất không cao.  

1. Phương án 3 :Chọn bề mặt trụ ngoài kết hợp với vai trục làm chuẩn

              Chọn chuẩn tinh là mặt trụ ngoài để khống chế 4 bậc tự do,vai trục hạn chế một bậc tự do, còn một bậc tự do không cần hạn chế.

              Sơ đồ định vị

                                         

                           Hình 4.3 sơ đồ định vị trục răng bằng khối V

 Ưu điểm  :

• Cho độ cứng vững cao.

   Nhược điểm :

• Phải chế tạo đồ gá nên phương án này đắt tiền
• Ta sử dụng phương án này để làm chuẩn tinh khi phay rãnh then

   Kết luận:  Dựa vào các nguyên tắc và những lời khuyên khi chọn chuẩn tinh ta chọn phương án 1 ( dùng chuẩn tinh là hai lỗ tâm ) làm chuẩn tinh thống nhất cho cả quá trình gia công.

4.3.   CHỌN CHUẨN THÔ.

4.3.1.  Những yêu cầu khi chọn chuẩn thô.

 -  Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công.

 -  Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và bề mặt không gia công.

 - Chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đến quy trình công nghệ, nó ảnh hưởng đến các nguyên công sau và độ chính xác của chi tiết gia công.

4.3.2.   Những lời khuyên khi chọn chuẩn thô.

 -  Theo một phương kích thước nhất định nếu chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì chọn bề mặt đó làm chuẩn thô. Vì như vậy sẽ làm cho sự thay đổi  vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và các bề mặt không gia công là nhỏ nhất.

 - Theo một phương nhất định nếu trên chi tiết gia công có hai hay nhiều bề mặt không gia công thì ta nên chọn bề mặt không gia công nào có mối quan hệ chính xác nhất với các bề mặt có gia công để làm chuẩn thô. 

 - Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng không có ba via hoặc quá gồ ghề.

  - Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều phải gia công thì nên chọn mặt phôi nào ứng với bề mặt gia công mà trên đó đòi hỏi bố trí lượng dư đều và nhỏ nhất để làm chuẩn thô.

- Theo một phương nhất định của chi tiết gia công có hai hay nhiều bề mặt đủ điều kiện chọn chuẩn thô thì ta chọn mặt nào bằng phẳng trơn tru hơn để làm chuẩn thô.

- Ứng với một bậc tự do cần thiết thì chuẩn thô chỉ được chọn và sử dụng không quá một lần trong cả quá trình gia công. Nếu vi phạm nguyên tắc này thì gọi là phạm chuẩn thô . Nếu phạm chuẩn thô thì sẽ làm cho sai số về vị trí tương quan giữa các mặt gia công với nhau là tốt hơn.

 Từ yêu cầu và lời khuyên ta có phương án chọn chuẩn thô là :

4.3.2.1. Phương án 1: Chọn chuẩn thô là bề mặt trụ ngoài phôi  để định vị chi tiết

      Sử dụng sơ đồ gá đặt trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm , cặp sau hạn chế 4 bậc tự do , kết hợp với vai trục hạn chế một bậc tự do để khỏa mặt đầu và

khoan tâm một đầu trục sau đó đảo đầu gia công phía còn lại.

Công việc được thực hiện trên máy vạn năng thông thường

     Sơ đồ định vị:.......................................

         Hình 4.4 Sơ đồ định vị chi tiết trục răng bằng mâm cặp sâu.

4.3.2.2. Phương án 2 : Chọn chuẩn thô là bề mặt trụ ngoài phôi để định vị

chi tiết.

   Dùng hai mặt ngoài của trụ  và  có yêu cầu về độ chính xác cao, độ đồng tâm cao cho chi tiết làm việc sau này. Hơn nữa bề mặt chuẩn thô này sẽ được dùng ở nguyên công gia công cơ đầu tiên trong quá trình gia công.

  Sử dụng đồ gá đặt trên khối V hạn chế 4 bậc tự do và vai trục khống chế 1 bậc tự do để thực hiện khỏa mặt đầu và khoan tâm đồng thời trên máy chuyên dùng.    

  

                   Hình 4.5 Sơ đồ định vị trục răng bằng khối V

Kết luận:  Do dạng sản xuất loạt lớn, để đảm bảo năng suất và độ vuông góc giữa mặt đầu trục và đường tâm hai lỗ tâm ta chọn phương án 2 làm chuẩn thô cho nguyên công gia công đầu tiên: Khỏa mặt đầu và khoan tâm đồng thời trên máy chuyên dùng.

4.4.  THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.

4.4.1.   Quy trình công nghệ  I.

•  Nguyên công I      :     Tôi cải thiện.
•  Nguyên công II     :     Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.
•  Nguyên công III    :     Tiện thô mặt trụ .     
•  Nguyên công IV    :     Tiện thô mặt trụ .
•  Nguyên công V     :     Tiện thô mặt trụ .
•  Nguyên công VI    :     Tiện tinh mặt trụ .
•  Nguyên công VII   :     Tiện tinh mặt trụ .
•  Nguyên công VIII  :     Vát mép .
•  Nguyên công IX     :     Vát mép .
•  Nguyên công X      :      Phay răng.
•  Nguyên công XI     :      Phay rãnh then.
•  Nguyên công XII    :     Tiện ren M20 x 2,5.
•  Nguyên công XIII   :     Nhiệt luyện.
•  Nguyên công XIV   :     Mài sửa lỗ tâm.
•  Nguyên công XV    :      Mài tinh cổ trục .
•  Nguyên công XVI   :      Đảo chiều chi tiết mài tinh cổ trục .
•  Nguyên công XVII  :    Tổng kiểm tra.

4.4.2.  Quy trình công nghệ II.

•   Nguyên công I     :     Tôi cải thiện.
•   Nguyên công II    :     Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.
•  Nguyên công III   :     Tiện thô mặt trụ .     
•   Nguyên công IV   :     Tiện thô mặt trụ .
•  Nguyên công V     :     Tiện tinh mặt trụ .
•  Nguyên công VI    :     Tiện tinh mặt trụ
•  Nguyên công VII   :    Vát mép mặt trụ .
•  Nguyên công VIII  :    Vát mép .
•  Nguyên công IX     :   Phay răng.
•  Nguyên công X      :   Phay rãnh then.
•  Nguyên công XI     :   Tiện ren M20 x 2,5.
•   Nguyên công XII    :    Nhiệt luyện bề mặt răng.
•  Nguyên công XIII   :     Nhiệt luyện các bề mặt .
•   Nguyên công XIV   :    Mài sửa lỗ tâm.
•   Nguyên công XV    :      Mài thô mặt trụ .
•   Nguyên công XVI    :     Đảo chiều chi tiết mài thô mặt trụ .
•   Nguyên công XVII   :     Mài tinh mặt trụ .
•   Nguyên công XVIII   :    Mài tinh mặt trụ .
•   Nguyên công XIX     :   Mài răng .
•   Nguyên công XX      :   Kiểm tra bánh răng.
•   Nguyên công XXI     :  Tổng kiểm tra.

1. Quy trình công nghệ  III.

•   Nguyên công  I   :    Tôi cải thiện.
•   Nguyên công  II  :    Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.
•   Nguyên công III :  Tiện thô, tinh, vát mép mặt trụ   Ø108, Ø108, Ø50.                                             
•   Nguyên công  IV       :   Tiện thô, tinh, vát mép  mặt trụ  Ø62, Ø50,  Ø45,         Ø35, Ø20. Vát mép mặt trụ Ø108.   .  
•   Nguyên công  V         :    Phay răng.
•   Nguyên công  VI        :    Phay rãnh then.
•   Nguyên công  VII       :   Tiện ren M20 x 2,5.
•   Nguyên công  VIII      :    Kiểm tra trung gian.
•   Nguyên công  IX         :   Nhiệt luyện bề mặt răng.
•   Nguyên công  X          :    Nhiệt luyện các bề mặt Ø50, Ø45, Ø35.
•   Nguyên công  XI         :    Mài sửa lỗ tâm. 
•   Nguyên công  XII        :    Mài bề mặt răng.
•   Nguyên công  XIII       :    Mài thô mặt trụ Ø50, Ø35.

                                             Đảo chiều chi tiết mài thô mặt trụ Ø50.

•   Nguyên công  XIV       :   Mài tinh mặt trụ Ø50, Ø35.

                                            Đảo chiều chi tiết mài tinh mặt trụ Ø50.

•   Nguyên công  XV        :   Kiểm tra bánh răng.
•   Nguyên công  XVI       :   Kiểm tra trục.
•   Nguyên công  XVII      :   Bao gói nhập kho.

 Phân tích 3 quy trình công nghệ chọn ra một.

       Theo em quy trình công nghệ III là tốt hơn cả. Quy trình công nghệ III đã phân tích tỉ mỉ từng bước công nghệ để đảm bảo sai số khi gia công là nhỏ nhất chi tiết làm ra có độ chính xác cao nhất. Chất lượng chi tiết là tốt nhất rất thích hợp với các máy san xuất vạn năng và dạng sản xuất loạt vừa.

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1] : Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
[2] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 3 tập)
[3] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[4] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[5] : Sổ tay nhiệt luyện
[6] : Công nghệ chế tạo máy tập 1
[7] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 7 tập)
[8] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy toàn tập (trường ĐHBK