Đề tài Công nghệ chế tạo - Nguyễn Ngọc Sơn

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 1.Phân tích chức năng làm việc của cơ cấu: Bánh xe di chuyển dùng để di chuyển tất cả các loại máy nâng vận chuyển, di chuyển xe con các loại máy trục, dùng trong bàn trượt xe nâng và dùng trong các cơ cấu quay của máy trục. Bánh xe di chuyển của xe con công trục là chi tiết chịu tải trọng khá lớn và hao mòn nhanh nên thời hạn sử dụng từ 4 đến 6 tháng. Bánh xe làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, hệ thống bánh xe chịu toàn bộ tải trọng của xe con, trọng lượng vật nâng và thiết bị mang hàng. Quá trình xe con chuyển động trên ray tải trọng tác động thay đổi liên tục vành bánh xe sẽ chịu tác động momen xoắn phức tạp thay đổi liên tục. Bề mặt tiếp xúc giữa ray và bánh xe xuất hiện ma sát rất lớn, nhiệt cao, gây mái mòn bánh nhanh và làm giảm tuổi bền của bánh xe. Bánh xe di chuyển của xe con là loại 2 gờ, bề mặt làm việc hình trụ. Số bánh xe chủ động chiếm 1/2 tổng số bánh xe. Bánh xe chủ động có chức năng nhận chuyển động từ cơ cấu di chuyển và nhờ lực bám giữa bề mặt lăn của bánh xe và ray mà xe con có thể di chuyển được trên dầm của cổng trục. Bề mặt lăn của bánh xe được gia công cơ khí với độ chính xác cao và nhiệt luyện đến độ cứng HB= 300¸400, song độ cứng của mặt lăn của bánh xe phải nhỏ hơn độ cứng bề mặt làm việc của ray, vì trên thực tế việc ta sửa chữa cũng như thay thế hệ thống bánh xe sẽ dễ dàng, đơn giản và đỡ tốn kém hơn nhiều so với thay thế hệ thống ray. Thành phần hoá học của thép 45: C Si Mn S P Ni Cr 0,4¸0,5 0,17¸0,37 0,5¸0,8 0,045 0,045 0,30 0,30 2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết: Bánh răng cũng như mọi chi tiết khác, kết cấu của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng gia công, ảnh hưởng đến độ bền khi làm việc. Vì vậy, ngay khi thiết kế cần chú ý đến bề mặt của nó. Bánh xe là chi tiết dạng bánh răng, vì vậy ta chọn loại bánh xe là loại hình trụ có hai gờ, có lỗ trụ đơn giản, có rãnh then và được lắp với trục băng các ổ bi, bạc… Vật liệu chế tạo là loại thép 45 Ứùng suất bền kéo nhỏ nhất: Ứùng suất bền chảy của vật liệu: Độ rắn HB=170¸220 Theo chức năng làm việc của chi tiết, dựa vào vật liệu gia công cũng như theo kết cấu và kích thước trên bản vẽ, để bánh xe có độ cứng và độ bền cần thiết, không bị nứt, chảy, biến dạng trong quá trình làm việc thì cần phải nhiệt luyện bằng phương pháp tôi thể tích. Phương pháp này có ưu điểm là dễ điều chỉnh độ sâu lớp thấm tôi, biến dạng bé, độ bóng bề mặt không giảm nhiều, thích hợp trong sản xuất hàng loạt. 3.Xác định dạng sản xuất: Đặc điểm là sản lượng hàng năm ít, thường từ một đến vài chục chiếc, sản phẩm ít ổn định do chủng loại nhiều, chu kỳ chế tạo không được xác định. Do vậy trong sản xuất này thường chỉ sử dụng các trang thiết bị, dụng cụ công nghệ vạn năng. Máy móc được bố trí theo loại máy thành từng bộ phận sản xuất khác nhau. Yêu cầu trình độ thợ phải cao. Dạng sản xuất đơn chiếc này phù hợp với nhu cầu thay thế, sản xuất mới các chi tiết máy trục ở cảng. Nhu cầu này ít ổn định và không thường xuyên. Ngoài ra, cũng có thể theo dạng hàng loạt nhỏ. Lúc đó sản phẩm tương đối ổn định và được chế tạo theo chu kỳ xác định. Dạng sản xuất này rất gầnvà giống với sản xuất đơn chiếc. 4.Chọn phôi: Việc chế tạo bằng phôi đúc hiện nay được sử dụng rất rộng rãi vì phôi đúc có kết cấu phức tạp và đạt được kích thước từ nhỏ đến lớn mà các phương pháp khác như rèn, dập khó đạt được. Ngoài ra, phôi đúc sẽ giảm các nguyên công , tiết kiệm vật liệu, tăng độ chính xác cho chi tiết. Với hình dáng tương tự dạng bánh răng, bánh xe có hai gờ và với dạng sản xuất, vật liệu như đã chọn ở trên, ta quyết định chọn phương pháp chế tạo phôi là phôi đúc. 5.Thiết kế nguyên công: Nguyên công 1: Bước 1: Tiện sơ bộ mặt bên của bánh xe. Bước 2: Tiện tinh mặt bên của bánh xe. Hình 1: Tiện bề mặt bên của bánh xe Tiện một đầu này xong quay đầu và tiện nửa còn lại. Kẹp chặt: mâm cập 3 chấu. Định vị hạn chế 5 bậc tự do Tiện thô: Dao tiện: T15k6 t=3 mm S=1,35 mm/vòng n=38 v/ph V=92 m/ph Tgc=14,5 ph Máy tiện: 1295 Đường kính gia công lớn nhất: 640mm Chiều dài ci tiết gia công: 350mm Số trục chính: 6 Giới hạn số vòng quay/phút: 19¸269 Cấp số tốc độ: 24 Công suất động cơ: < 55 KW Tiện tinh: Dao tiện: T15K6 t=0,5 mm S=0,2 mm/vòng n=110 v/ph V=265 m/ph Tgc=27,86 ph Máy tiện: 1295 Nguyên công 2: Tiện sơ bộ vành, gờ và các bề mặt tiếp xúc gồm các bước: Bước 1: Tiện sơ bộ bề mặt. Tiện thô vành bánh xevà bo tròn gờ với dường kính r= 8mm Hình 2 – Tiện sơ bộ bề mặt Bước 2: Tiện tinh vành bánh xe. Tiện tinh bề mặt tiép xúc. Hình 3 – Tiện tinh vành và bề mặt bánh xe Các thông số gia công như nguyên công 1 Nguyên công 3: Tiện lỗ trục bánh xe Hình 4 – Tiện lỗ trục bánh xe Dao tiện lỗ tiêu chuẩn gán mãnh hợp kim cứng BK6 j : Góc nghiêng trước của dao (j=900) Chiều sâu cắt Bước thô t=2 mm Bước tinh t=0,3 mm Số vòng quay: nthô= 75,22 v/ph ntinh=210,6 v/ph Lượng tiến dao: Sthô=0,2 mm/v Stinh=0,05 mm/v Vận tốc cắt : vthô=167,8 m/ph Vtinh=449,8 m/ph Thời gian gia công: Tthô= 14,25 ph Ttinh=20,8 ph Nguyên công 4: Xọc để gia công rãnh then. Hình 5 – Xọc rãnh then Kẹp chặt trên mâm cặp 4 chấu để gia công rãnh then Định vị: Mặt đáy 3 bậc tự do, mặt bên hai bậc tự do Các thông số gia công: Dao xọc: P18 t=1,6 mm s= 0,12 mm/htk n= 61,1 htk/ph V=22 mm/ph tgc=1.96 ph Máy xọc: 5107 Đường kính gia công: 1000 Số hành trình kép/ph: 400,700,1200,2000 Chạy dao vòng/htk : 0,0125¸0,56 Đường kính dao : 30 6.Tính và tra chế độ cắt: Tính cho các nguyên công tiện bao gồm: tiện sơ bộ và tiện tinh. Công việc được thực hiện trên máy 1295,công suất động cơ N=50Kw Tiện bề mặt: Tiện thô: Chiều sâu cắt: t=2¸8 mm (t » lượng dư gia công Zb) Chọn t=3 mm Lượng chạy dao: S(mm/vòng) S=1,1¸1,5 mm/vòng Chọn S=1,35 mm/vòng Tốc độ cắt: v(m/ph) Xác định theo công thức: Trong đó: T=30 ¸60 phút: Trị số trung bình của tuổi bền, lấy T=45 ph Cv=292 : Hệ số điều chỉnh xv=0,15 yv=0,3 m= 0,18 knv=1(Do không có vỏ cứng ) kuv= (Thép đúc ) Þ kv=kmv.knv.kuv=0,72.1.1=0,72 Số vòng quay trục chính: nm=(19¸269) v/ph (lấy nm=54 v/ph) Lực cắt P(N): chia 3 thành phần theo tọa độ của máy Lực cắt theo hướng tiếp tuyến: PZ Lực cắt theo hướng kính: PY Lực cắt theo hướng trục: PX Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.kp=PZ=Cp.tXpz.SYpz.vnz.kpz=300.31.1.350,75.84-0,15 =515,7 (KG) Công suất cắt: Nc(Kw) . Vậy thoả về công suất. Tiện tinh: Chiều sau cắt: t = 0,5 mm (t» lượng dư gia công Zb) Lượng chạy dao: S(mm/vòng) Chọn S=0,2 mm/vòng Tốc độ cắt: v(m/ph) Xác định theo công thức: Trong đó: T=30¸60 phút: trị số trung bình của tuổi bền, lấy T=45 ph Cv=292 : Hệ số điều chỉnh xV=0,15 ; yV=0,3 ; m=0,18 ,Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công sb= 540 N/mm2. kn=1 ; nV=-1 knv=1 ; Do không có vỏ cứng kuv=-1; (Thép đúc ) Þ kv=kmv.knv.kuv=0,72.1.1=0,72 Số vòng quay trong một phút: nm=(19¸269) v/ph (lấy nm=190 v/ph) Lực cắt P (N): Chia ba thành phần theo tọa độ của máy: Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp=Pz. Tra bảng11-1[6] ta có các thông số: Cpz,Xpz,Ypz,Kpz,npz Pz= Cp.tXpz.SYpz.vnz.Kpz=300.(0,5)1.(0,2)0,75.110-0,15=22,16(KG) Công suất cắt: Nc (Kw) . Vậy thoả về công suất. Tiện lỗ: Máy tiện như trên Định vị và kẹp chặt không thay đổi Dao tiện lỗ tiêu chuẩn gắn mảnh hợp kim cứng Thông số dao. Mảnh hợp kim cứng BK6, j=900 Tiện thô: Tính vận tốc cắt Chọn chiều sâu cắt V=(CV.KV/Tm.tx.Sy)= Các thông số tra bảng: CV=324 KV=K1.K2.K3.K4.K5.K6=0,72 T=30¸60 m=0,2 t = 2 x = 0,2 y = 0,4 s = 0,2 Số vòng quay: n= (167,8.1000)/(3,14.710)=75,22(v/ph) Tiện tinh: Tính vận tốc cắt t= 0,3 mm Các thông số tra bảng tương tự như trên. Số vòng quay Xọc rãnh then: Kích thuớc then; Bề rộng rãnh then b = 24 Chiều dài rãnh then l = 140 Chiều sâu rãnh then k = 12 Chiều sâu cắt: t = 1,6 mm Lượng chạy dao: S(mm/ hành trình kép) S = 0,1¸0,3 mm/htk Chọn S= 0,12 mm/htk Tốc độ cắt: v(mm/ph) V=22 (mm/ph) Trạng thái bề mặt gia công: không có vỏ cứng, phôi đúc Số vòng quay trục chính: nm=(19¸269) v/ph (lấy nm=50 v/ph) Lực cắt P(N): chia 3 thành phần theo tọa độ của máy Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp=Pz. Tra bảng ta có các thông số: Cpz=408 ; Xpz = 0,72 ; Ypz=0,8 ; nz=0 Kp=1,1 ; Kjj=1 ; Kjp=1 ; Krpz=1. Þ Kpz=1,1 Pz=Cp.tXpzSYpz.Vnz.Kpz=408.(1,6)0,72.(0,12)0,8.220.1,1=115,442 (KG) Công suất cắt: Nc (Kw) So với công suất máy danh định đảm bảo làm việc an toàn. Số hành trình trong 1 phút: 7.Lượng dư gia công: Chất lượng bề mặt phôi: Phôi đúc: cấp chính xác 7-9; RZ=250 mm ; Ti=350 mm Các thông số đạt được sau khi gia công bề mặt: Gia công thô: cấp chính xác 3-4 ; RZ=50 mm ; Ti=50 mm Gia công tinh: cấp chính xác 4-5 ; RZ=20 mm ; Ti=30 mmSai lệch vị trí không gian: : đường cong giới hạn trên 1mm chiều dài (phôi đúc) rc=Dk=0,7 mm Sai lệch không gian sau khi tiện thô: r1=r.0,05=37,77 mm Sai số kẹp chặt: ek=160 mm; ec=60 mm sai số kẹp chặt còn lại ở nguyên công tinh: egd2=0,05.egd=0,05.170,88=8,54 mm Lượng dư nhỏ nhất của tiện thô: Lượng dư nhỏ nhất của tiện tinh: Lượng dư lớn nhất: TD: Hiệu dung sai của bước sát trước và bước hoàn thành 8.Thời gian gia công: Nguyên công 1và 2: Tiện tinh: Bề mặt bên: Bề mặt làm việc: Tiện thô: Bề mặt bên: Bề mặt làm việc: Nguyên công 3: Tiện thô: L=140 mm ; L1t/tgj=0 ; L2=2¸5 Tiện tinh: Nguyên công 4: Gia công xọc: p.l+p.2=50 mm S=0,12 mm/htk h=13,4 mm Thời gian gia công tổng cộng: T0: Thời gian cơ bản Tp: Thời gian phụ ; Tp=10%.T0 Tpv: Thời gian phụ việc ; Tpv= 3%.T0 Ttn: Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân ; Ttn= 5%.T0 Nguyên công1: To= 13,23 + 6,95 = 20,18ph Ttc= %= 23,81ph Nguyên công2: To= 3,8 + 2 =5,8 ph Ttc= 5,8 + 1,044 = 6,844 ph Nguyên công3: T0= 9,44 + 2,5 =11,94 ph Ttc=11,94 + 2,149 = 14,1ph Nguyên công4: T0=1,96 ph Ttc=1,96+0,98+0,05+0,19=2,3 ph TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình công nghệ chế tạo máy Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1,2 Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy ------------------------------------------------------