Công nghệ chế tạo trục bơm

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC BƠM 7.1. GIỚI THIỆU CHUNG: Ngày nay, trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật các thiết bị máy móc được nhập vào nước ta rất nhiều, trong quá trình sử dụng và khai thác do một số nguyên nhân như thời hạn sử dụng quá dài các chi tiết bị mài mòn và hư hỏng hoặc do sai sót trong quá trình khai thác vì vậy các chi tiết dễ bị hư hỏng… Để có những chi tiết kịp thời thay thế, sửa chữa cho máy, hạn chế được sự tốn kém do nhập linh kiện từ ngoài vào. Do vậy, ngày nay ngành công nghiệp chế tạo trở thành một ngành quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp ở nước ta. Mục tiêu của việc gia công chế tạo máy là nhằm tạo ra các chi tiết đạt yêu cầu về kỹ thuật, hình dáng, kích thước, độ bền đồng thời hạn chế được tốn kém về kinh tế khi phải mua từ ngoài. Trục là một chi tiết rất quan trọng không thể thiếu trong một số máy móc để truyền chuyển động như máy vận chuyển liên tục, máy trục… Với quy trình công nghệ chế tạo trục bơm được trình bày dưới đây sẽ góp phần trong việc chế tạo trục bơm đạt chất lượng tốt đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật. 7.2. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT: Mục đích là xác định hình thái tổ chức sản xuất từ đó cải thiện tính công nghệ của chi tiết, chọn phương án chế tạo phôi, chọn thiết bị công nghệ hợp lý cho việc gia công chi tiết. Xác định khối lượng gần đúng của chi tiết theo công thức : m = V.r (7.1) Trong đó: V: Thể tích của chi tiết, theo bản vẽ chi tiết ta xác định được: V = P.r2.l = 3,14.0,22.3,5 = 0,44 dm3 (7.2) Với: r = 40 /2 = 20 mm = 0,2 dm L = 350 mm = 3,5 dm r = 7,852 kg/dm3 : Khối lượng riêng của thép suy ra: m = 0,44.7,852 = 3,5 (kg) Dựa vào lượng sản xuất hàng năm là 05 chiếc trong một năm. Theo bảng (2-1) [07] ta xác định được dạng sản xuất của chi tiết là dạng sản xuất loại đơn chiếc. 7.3. PHÂN TÍCH CHI TIẾT CHẾ TẠO: 7.3.1. Công dụng của chi tiết: Trục bơm nhận momen quay từ trục ra của động cơ nhờ khớp nối. Sau đó truyền momen quay bộ phận công tác. 7.3.2. Yêu cầu kỹ thuật: Khi chế tạo trục cần đảm bảo các điều kiện sau đây: - Kích thước đường kính các cổ lắp ghép phải đạt mức chính xác từ 7 y 10. - Độ chính xác về hình dáng, hình học như độ côn, độ ô van của trục nằm trong giới hạn 0,25 y 0,5 dung sai đường kính cổ trục. - Đảm bảo dung sai chiều dài mỗi bậc trục trong khoảng 0,05 y0,2 mm. - Độ đảo của các cổ trục lắp ghép không vượt quá 0,01y 0,03 mm. - Độ song song của rãnh then đối với tâm trục không vượt quá 0,09mm. - Độ nhám của các cổ trục lắp ghép đạt: Ra = 1,25y1,16; các mặt đầu Rz=40y20, bề mặt không lắp ghép Rz = 80 y 40. 7.3.3. Chọn phôi và phương pháp chế tạo: - Căn cứ vào hình dáng của trục (trục bậc, đường kính chênh nhau không lớn) ta chọn phôi chế tạo trục là phôi đúc. Vật liệu chế tạo là thép 35 do hệ số ma sát trong thép cabon lớn hơn thép hợp kim. Do đó có thể hạ giá thành sản phẩm. - Trước khi gia công cơ, việc chuẩn bị như nắn thẳng, cắt phôi có đường kính 49mm và dài 355mm tại xưởng chuẩn bị phôi. 7.3.4. Chọn chuẩn công nghệ: Chọn chuẩn thô mặt 1 để gia công, hai lỗ tâm làm chuẩn tinh thống nhất. Dùng chuẩn tinh là hai lỗ tâm để gia công các chuẩn tinh là các bề mặt trục. 7.4. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO: Do sản xuất loại nhỏ, nên trong nguyên công chế tạo trục theo nguyên tắc. Gia công theo từng vị trí. Gia công bằng 01 dao. Gia công tuần tự. Theo kết cấu trục là dạng trục có đường kính khác nhau trên toàn chiều dài và tại các cổ trục lắp với thành bơm có rãnh then. 7.4.1. Thứ tự các nguyên công: a. Đánh số bề mặt gia công: Hình 7.1 b. Trình tự gia công: Nguyên công 1: Chọn mặt 2 làm chuẩn thô để tiện các mặt đầu 1, 9 và khoan 2 lỗ tâm, thực hiện trước một đầu sau đó đổi đầu để gia công tiếp. - Bước 1: Tiện thô mặt 1,9. - Bước 2: Tiện tinh mặt 1,9. - Bước 3: Khoan lỗ tâm ở cả hai mặt. Nguyên công 2: Chọn 2 lỗ tâm ở hai mặt 1, 9 làm chuẩn tinh để gia công các mặt 2, 2’, 3, 3’, 4, 4’, 5, 5’, 6, 6’,7 ,7’, 8, 8’. - Bước 1: Tiện thô các mặt: 5, 4, 3, 2 đổi đầu tiện thô các mặt 6, 7, 8. - Bước 2: Tiện tinh các mặt: 6, 7, 8 đổi đầu tiện tinh các mặt: 4, 3. - Bước 3: Tiện ren mặt 2. - Bước 4: Vát mép các mặt: 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, 6’, 7’, 8’. Nguyên công 3: Chọn hai lỗ tâm ở hai đầu làm chuẩn tinh để gia công các mặt: 4, 6. - Bước 1: Mài thô các mặt: 4, 6. - Bước 2: Mài tinh các mặt: 4, 6. Nguyên công 4: Chọn lỗ tâm ở hai mặt đầu làm chuẩn tinh để gia công rãnh then 10. 7.4.2. Trình tự tiến hành các nguyên công: a. Nguyên công 1: Tiện hai mặt đầu và khoan hai lỗ tâm. - Sơ đồ giá: Hình 7.2 - Chọn máy : căn cứ vào sổ tay CNCT ta chọn máy tiện 1K62 - Dụng cụ cắt: dao tiện tinh và thô. - Dụng cụ kiểm tra: thước cặp. b. Nguyên công 2: Chọn lỗ tâm ở hai mặt làm chuẩn tinh để gia công các mặt 2, 2’, 3, 3’, 4, 4’, 5, 5’, 6, 6’, 7 ,7’, 8, 8’. - Sơ đồ gá: Hình 7.3 - Chọn máy : căn cứ vào sổ tay CNCT ta chọn máy tiện 1K62 - Dụng cụ cắt: 2 dao tiện tinh và thô. - Dụng cụ kiểm tra: thước cặp. c. Nguyên công 3: Chọn hai lỗ tâm làm chuẩn tinh để gia công các mặt: 4, 6. - Sơ đồ giá: Hình 7.4 - Chọn máy: căn cứ vào sổ tay CNCT ta chọn máy mài tròn ngoài tiến dao ngang 3164A có các thông số: + Công suất động cơ 13kw. + Giới hạn chạy dao 20y400mm/ph. + Giới hạn số vòng quay của trục chính 30y180 ( v/ph ). + Tốc độ quay của bàn máy 0,1y5 ( mm/ph ). - Dụng cụ cắt: Đá mài 300 x 200 x 76 – 23A32. - Dụng cụ kiểm tra: thước cặp. d. Nguyên công 4: Chọn lỗ tâm ở 2 mặt đầu làm chuẩn tinh để gia công rãnh then. - Sơ đồ gá: Hình 7.5 - Chọn máy: Căn cứ vào sổ tay CNCT ta chọn máy phay 6M1211 - Dụng cụ cắt: thép gió. 7.5. TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG: Tính lượng dư gia công tại ngỗng trục có đường kính . Phôi đúc, cấp chính xác 8 khối lượng 3,5 kg, Rz = 200(mm), Ti = 300(mm), vật liệu phôi thép 35 lấy theo bảng 10[07]. Các bước công nghệ, theo bảng 15[5] Tiện thô: CCX4; RZ = 50(mm); Ti = 50(mm) Tiện tinh: CCX5; RZ = 20(mm); Ti =30(mm) Mài thô: CCX6; RZ =10(mm); Ti = 20(mm) Mài tinh: CCX8; RZ = 5(mm); Ti = 15(mm) Ta áp dụng công thức tính lượng dư gia công cho bề mặt đối xứng ngoài: Zbmin = 2(Rza+Ta+ rp) (7.3) Trong đó: Rza: Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại. Ta: Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại. egđ: Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện. Vì đồ gá là 2 mũi chống tâm, mũi tâm trước là mũi tâm tùy động nên sai số gá đặt trong trường hợp này egđ = 0. Như vậy trong công thức tính Zmin không còn sai số gá đặt. Sai lệch về vị trí không gian của phôi được xác định theo công thức sau đây, trang 52[07]: rp = (7.4) Trong đó: rlk = 1: độ lệch của khuôn dập (phôi trong khuôn bị lệch) so với tâm danh nghĩa. rt: sai lệch của phôi do lấy tâm làm chuẩn và được xác định bằng công thức sau, trang 52[07]: rt = (7.5) dp =3,5mm: dung sai của phôi đúc và 0,25 là độ võng của tâm phôi. Như vậy ta có: rt = rct: độ cong vênh của phôi thô (độ cong của đường trục phôi), trang 52[07]: rct = Dk.Lc = 0,8.355 = 284mm (7.6) Dk: độ cong giới hạn của phôi trên 1mm chiều dài Dk=0,8 mm/mm tra bảng 15 [07]. L = 355mm: chiều dài trục. Do đó sai lệch không gian của phôi là: rp= 7.5.1. Tiện thô gá trên hai mũi tâm: Sai số gá đặt egđ =0 (mũi tâm trước là mũi tâm tùy động): 2Zmin = 2(Rza+Ta+rp ) = 2(200+300+2050) = 5100 mm. Sau tiện thô: Rza = 50 mm; Ta = 50 mm, cấp chính xác 4 (bảng 12)[07]; độ bóng bề mặt Đ5 bảng (4)[5] Sai lệch còn lại sau nguyên công tiện thô là, trang 343[09]: r1 = Ks.rp = 0,06.2050 =123mm (7.7) Với Ks: hệ số giảm sai khi tiện thô. 7.5.2. Tiện tinh gá trên hai mũi tâm: 2Zmin = 2(Rza+Ta+r1 ) = 2(50+50+123) = 446 mm Sai lệch còn lại sau nguyên công tiện tinh là: r2 = Ks.r1 = 0,4.123 = 49,2 mm Ks: hệ số giảm sai khi tiện tinh. Sau tiện tinh: Rza =20mm; Ta=30mm (bảng 12)[07]; độ bóng bề mặt Đ8 bảng 4[07]. 7.5.3. Mài thô gá trên hai mũi tâm: 2Zmin = 2(Rza+Ta+r2 ) = 2(20+30+49,2) = 198,4 mm Sai lệch còn lại sau nguyên công mài thô là: r3 = 0,2.r2 = 0,2.49,2 = 9,84 mm Sau mài thô: Rza = 10 mm; Ta = 20 mm (bảng 12)[07] ; Đ7 bảng 4[07]. 7.5.4. Mài tinh gá trên hai mũi tâm: 2Zmin = 2(Rza+Ta+r3 ) = 2(10+20+9,84) = 79,68 mm Sau mài thô: Rza = 5 mm; Ta = 15 mm (bảng 10)[07]; Đ10 bảng 4[07]. Như vậy ta có lượng dư nhỏ nhất của từng nguyên công là: - Tiện thô: 2Zmin = 5100 mm - Tiện tinh: 2Zmin = 446 mm - Mài thô: 2Zmin = 198,4 mm - Mài tinh: 2Zmin = 79,68 mm Cột ghi kích thước tính toán (cột số 7) được xác định như sau: Ghi kích thước chi tiết (kích thước nhỏ nhất)vào hàng cuối cùng, còn các kích thước khác thì lấy kích thước ở nguyên công trước cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất. Như vậy ta có: Mài thô : d3 = 40,03 + 0,07968 = 40,11 mm Tiện tinh: d2 = 40,11 + 0,1984 = 40,31 mm Tiện thô: d1 = 40,31+ 0,446 = 40,76 mm Phôi: dp = 40,76 + 5,1 = 45,86 mm Lập cột dung sai của kích thước các nguyên công (cột số 8) bằng cách tra bảng trong sổ tay. Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất (cột số 9) bằng cách làm tròn số của kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai d. Xác định kích thước giới hạn lớn nhất (cột số 10) bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin với dung sai d. Mài tinh: d4 = 40,03 + 0,02 = 40,05 mm Mài thô: d3 = 40,11 + 0,03 = 40,14 mm Tiện tinh: d2 = 40,3 + 0,12 = 40,42 mm Tiện thô: d1 = 40,76 + 0,4 = 41,16 mm Phôi: dp = 46,1 + 3 = 49,1 mm Xác định lượng dư giới hạn (cột 11,12): Zbmax: kích thước giới hạn lớn nhất. Zbmin: kích thước giới hạn nhỏ nhất. Ta có: Mài tinh: 2 Zbmax = 4,014 – 4,05 = 0,09 mm = 90 mm 2 Zbmin = 40,11 – 40,03 = 0,08 mm = 80 mm Mài thô: 2 Zbmax = 40,42 - 40,14 = 0,28 mm = 280 mm 2 Zbmin = 40,31 - 40,11 = 0,2 mm = 200 mm Tiện tinh: 2 Zbmax = 41,16 – 40,42 = 0,74 mm = 740 mm 2 Zbmin = 40,76 – 40,31 = 0,45 mm = 450 mm Tiện thô: 2 Zbmax = 49,1 – 41,16 = 0,794 mm = 7940 mm 2 Zbmin = 45,86 – 40,76 = 0,51 mm = 5100 mm Xác định lượng dư tổng cộng: lượng dư tổng cộng lớn nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) lớn nhất, còn lượng dư tổng cộng nhỏ nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) nhỏ nhất. Z0max == 90 + 280 + 740 + 7940 = 9050 mm Z0min == 80 + 200 + 450 + 5100 = 5830 mm Bước công nghệ Các yếu tố (mm) Lượng dư tính toán Zbmin Kích thước tính toán d(mm) dung sai mm Kích thước giới hạn (mm) Lượng dư giới hạn (mm) Rza Ta ra dmin dmax Zbmin Zbmax Phôi 200 300 2050 0 - 45,86 3000 45,86 49,1 - - Tiện thô 50 50 123 0 5100 40,76 400 40,76 41,16 5100 7940 Tiện tinh 20 30 49,2 0 446 40,31 120 40,31 40,42 450 740 Mài thô 10 20 9,84 0 198,4 40,11 30 40,11 40,14 200 280 Mài tinh 5 15 - 0 79,68 40,03 20 40,03 40,05 80 90 7.6. CHẾ ĐỘ CẮT: 7.6.1. Nguyên công 1: tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm: a. Bước 1: Chiều sâu cắt: t = 2mm. Lượng chạy dao trong bảng (5.11)[09]. Căn cứ vào đường kính chi tiết, chiều sâu ta chọn: S = 0,8 mm/vg Tốc độ cắt V, m/ph Tính theo công thức thực nghiệm trang 10[09]: V = (Cv/Tm. tx. Sy).Kv (7.8) Trị số trung bình của tuổi bền T khi gia công 1 giây T = 40phút. Hệ số điều chỉnh Cv, x, y, m được cho trong bảng (5-17)[09]. Kv = Kmv. Knv. Kuv (7.9) Kmv: Hệ số phụ thuộc giá vật liệu gia công, bảng (5-1¸ 5-4)[09]. Knv: Hệ số phụ thuộc tình trạng bề mặt, bảng (5-5)[09]. Kuv: Hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ bảng (5-6)[09]. Tra các bảng trên ta có: Cv = 340 Knv = 0,8 X = 0,15 Kuv = 1 y = 0,45 m = 0,2 Theo bảng (5-1)[09]: Kmv = Kn (750/sb) (7.10) Với Kv, tra bảng 5-2 [6 ]: Kv = 1 sb của thép 35 = 600N/mm2 Þ Kmv =(750/600)-1 = 0,8 Þ Kv = 0,8 . 0,8 . 1 = 0,64 V = (340 . 0,64/400,2 20,15. 0,80,45) = 103m/ph Số vòng quay trục chính: n = 1000.V/ p .D = 670vg/ph (7.11) b. Bước 2: Chiều sâu cắt: t = 0,5.14,25 = 7,125mm Lượng chạy giao S = 0,49mm/vg, bảng(5-25)[09] Tốc độ cắt theo công thức trang 20[09]: V = (Cv.D9/ Tm.Sy).Kv (7.12) Với Kv = Kmv. Luv. Klv Kmv = Kn.(750 / 600)nv = 1.(750/ 600)0,9 = 0,81 Kuv = 1, Knv = 0,8 Þ Kv = 1. 0,8. 0,81 = 0,65 Cv = 16,3 q= 0,3 y = 0,5 x= 0,2 m = 0,3 T = 25ph bảng (5-30)[09] Þ V = (16,3. 1200,3/250,3. 0,490,5). 0,81 V = 30,2m/ph Số vòng quay của dụng cụ hoặc phôi. n = (1000. V/p.D) = 196 vg/ph (7.13) c. Bước 3: Tiện tinh Chiều sâu cắt: t = 0,5mm. Lượng chạy dao S = 0,12mm/vg, theo bảng (8-19)[09] Tốc độ cắt V (m/ph), tính theo công thức thực nghiệm trang 10[09] V = (Cv/Tm.tx. Sy). Kv (7.14) Trong đó: Cv = 340 Bảng (5-17)[09] x = 0,15 Bảng (5-17)[09] y = 0,45 Bảng (5-17)[09] m = 0,2 Bảng (5-17)[09] Knv = 0,8 Þ Kv = 0,64 Kuv = 1 Þ V = (340/400,2. 0,50,15 . 0,120,45). 0,64 = 215m/ph n = (1000.V/p.D) = 925vg/ph 7.6.2. Nguyên công 2: a. Bước 1: Tiện thô Chiều sâu cắt: t = 4mm Lượng chạy dao S = 0,7mm/vg, bảng (5-111)[09]. Tốc độ cắt theo công thức thực nghiệm trang 10 [09]. V = ( Cv/Tm.Tx.Sy ). Kv (7.15) Trong đó: T = 40ph Cv = 340 X = 0,15 y = 0,45 m = 0,2 Knv = 0,8 Þ Kv = 0,64 Kuv = 1 V = ( 340/400,2.50,15.0,70,45 ). 0,64 V = 95,9m/ph n = 1000.V/p.D = 255vg/ph. b. Bước 2: tiện tinh Chiều sâu cắt: t = 0,5mm Lượng chạy dao S = 0,12mm/vg Tốc độ cắt V = 215m/ph Số vòng quay của dụng cụ hoặc phôi: n = 572vg/ph c. Bước 3: Vát mép. 7.6.3. Nguyên công 3: a. Bước 1: Mài thô Chiều sâu cắt: t = 0,01mm Vận tốc đá mài Vđm = 30m/ph, bảng (5-55)[09]. Số vòng quay của chi tiết Nct = 40vg/ph, bảng (5-203)[09]. Lượng chạy dao ngang S = 0,84mm/ph, bảng (5-203)[09]. b. Bước 2: Mài tinh Chiều sâu cắt: t = 0,007mm Vận tốc đá mài: Vđm = 50m/ph, bảng (5-55)[09]. Số vòng quay của chi tiết n = 85vg/ph, bảng (5-204)[09]. Lượng chạy dao S = 0,91mm/ph Công suất cắt N = 12,5Kw, bảng (5-205)[09]. 7.6.4. Nguyên công 4: Phay rãnh then Lượng chạy dao khi phay rãnh S = 0,25mm/vg, bảng (5-72)[09]. Chiều sâu cắt t = 2,1mm, 2 lần cắt. Tốc độ cắt khi tiện rãnh V = 23m/ph, bảng (5-73a)[09].