Đề tài Qui trình gia công chế tạo bánh xe bị động của cần trục chân đế

LỜI NĨI MỞ ĐẦU -----------oOo---------- Ngày nay,đất nước đang trong thời kỳ phát triển cơng nghiệp hĩa hiện đại hĩa đất nước.Vì vậy yêu cầu đặt ra cho các cán bộ làm kĩ thuật là rất lớn .Đặc biệt,các kĩ sư nghành chế tạo máy cần phải đáp ứng được yêu cầu của cần thiết của đất nước. Trong các trường ĐH đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế chế tạo mơn cơng nghệ chế tạo được coi là một mơn học trọng điểm của chương trình đào tạo.Mơn học tạo điều kiện cho sinh viên biết ,nắm vững và vận dụng cĩ hiệu quả các phương pháp thiết kế ,xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kĩ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu về kinh tế theo yêu cầu cụ thể trong điều kiện và vqui mơ sản xuất cụ thể.Sinh viên cần nắm vững về chỉ tiêu cơng nghệ cần thiết nhằm nâng cao tính cơng nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để gĩp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng. Một sản phẩm cơ khí nĩi chung để tồn tại được thì ngồi các yêu cầu kĩ thuật ,độ chính xác cao,tin cậy ,tuổi bền…thì một yếu tố khơng kém phần quan trọng là giá thành sản phẩm.Những yêu cầu này gắn liền với việc thiết kế qui trình cơng nghệ chế gia cơng chi tiết đĩ. Trong thiết kế này em xin trình bày qui trình gia cơng chế tạo bánh xe bị động của cần trục chân đế.Chi tiết này là một trong số rất nhiều chi tiết khác của cần trục chân đế ,là loại cần trục cĩ tuổi thọ tương đối lâu ở nước ta.Do đĩ ,việc thiết kế và chế tạo các chi tiết thay thế cho cần truc này là yêu cầu đặt ra cho những người làm trong nghành cơ khí nĩi chung và cơ khí chế tạo nĩi riêng. Chỗ yếu của qui trình cơng nghệ hiện nay là máy mĩc thiết bị ,vật tư khơng đồng bộ cĩ thể dẫn đến loạt sản phẩm này cĩ chất lượng khác so với loạt sản phẩm khác,việc này địi hỏi người làm cơng tác kĩ thuật phải biết khắc khe,chọn lựa một qui trình cơng nghệ hợp lý ,tiêu chuẩn ,tiết kiệm,tốt nhất để phần nào hạn chế được tất cả các thiếu sĩt đến mức thấp nhất. Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths.Nguyễn Văn Hùng phụ trách giảng dạy mơn cơng nghệ chế tạo cùng tồn thể quí thầy cơ giáo trong khoa cơ khí trường ĐH GTVT tp.HCM đã tận tình hướng dẫn,giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện thiết kế . Tp.HCM ngày 15 tháng 12 năm 2007 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 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 cần trục là chi tiết chịu tải trọng 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, trọng lượng vật nâng. Quá trình xe 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 cần trục chân đế là loại 2 gờ, bề mặt làm việc hình trụ. Số bánh xe bi động chiếm 1/2 tổng số bánh xe. Bánh xe bị 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 cần trục có thể di chuyển được. Bề mặt lăn của bánh xe được gia công cơ khí với độ chính xác cao và nhiệt luyện đến độ cứng 350 HB , song độ cứng của mặt lăn của bánh xe phải nhỏ hơn độ cứng bề mặt làm việc của ray. Thành phần hoá học của thép 65G: C Si Mn S P Cr Ni 0,4¸0,6 0,17¸0,40 0,7¸0,9 0,045 0,045 0,45 0,35 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết: Bánh xe 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. Ta chọn loại bánh xe là loại hình trụ có hai gờ, có lỗ trụ bậc đơn giản, và được lắp với trục băng các ổ bi, bạc… Vật liệu chế tạo là loại thép 65G Ứùng suất bền kéo nhỏ nhất: Ứùng suất bền chảy của vật liệu: Dộ rắn: HB=300¸350 Theo chức năng làm việc của chi tiết, dựa vào vật liệu gia công cũng như theo cấu kết và kích thước trên bản ve, 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. Yêu cầu kỹ thật khi chế tạo: Các bề mặt làm việc có độ nhám khơng vượt quá 1.6 mm Các bề mặt ghờ có độ nhám khơng vượt quá 3.2 mm Lỗ và bề mặt có độ đồng tâm 0.04 mm Các mặt đầu sai lệch 0,3¸0,5 mm Sai lệch hướng kính của bề mặt làm việc so với trục tâm không lớn hơn 0,016mm Độ nhám bề mặt bánh xe làm việc Ra=1.6¸3.2 mm Đợ nhám bề mặt trong của trục lắp ghép 0.8 mm Đợ nhám bề mặt trong của trục khơng lắp ghép 12.5mm Dung sai lắp ghép trục -0.028/-0.088 mm 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 địng. 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 địng 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. Trọng lượng chi tiết: Q=V.g g= 7,853 KG/dm3 : Trọng lượng riêng của vật liệu V=P.r2.h : Thể tích bánh xe r=D/2= 6,1/2=3,05 dm Þ V=3,14.(3,05)2.1,6= 46,73 dm3 h= 1,6 : Chiều cao TB bánh xe Þ Q=V.g = 46,73.7,85= 367 (KG) Chọn phôi: Vì bánh xe có đường kính lỗ 180mm và chiều dài lỗ 260mm nên ta chọn phôi đúc. Ngoài ra, phôi đúc sẽ giảm các nguyên công , tiết kiệm vật liệu, tăng độ chính xác cho chi tiết. Đặc điểm của phôi đúc:Khi đúc nên chọn mẻ sạch, ít rỉ, kho, cho thêm prero sấy nóng tránh hoà tan khí và nổi xỉ. Về khuôn, cần có tính chịu nhiệt tốt, độ lún và tính thông khí cao. Do vậy, dùng cát có nhiều oxít silic, đất sét chịu nhiệt tốt, chất dính và chất phụ nhiều, làm rãnh thoát khí ở phần mặt, phần khuôn xông hơi kĩ, sấy khuôn và lõi rót qua nhiều rãnh, lọc xỉ tốt. Nhất thiết phải làm đậu ngót, thùng rót phải sấy nóng và thép lỏng phải ở nhiệt độ cao. Dùng thùng rót có nút và rót chậm. 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. Thiết kế nguyên công: Nguyên công 1: Gia cơng Bước 1: Tiện thơ – bán tinh mặt 1 Bước 2: Tiện thơ- bán tiện tinh mặt 2 Nguyên công 2 Bước 1: Tiện thơ- tiện tinh mặt 3 Bước 2: Tiện thơ- tiện tinh mặt 9 Bước 3:tiên thơ – tiện tinh bề măt Bước4: tiện thơ –tiện tinh bề mặt Bước 5: tiện thơ - tiện tinh Bước 6: tiên thơ – tiên tinh bề mặt Bước 7: tiện thơ –tiện tinh bề mặt Bướ 8: tiện thơ- tiện tinh bề mặt Tiện một đầu này xong quay đầu và tiện nửa còn lại. Kẹp chặt: mâm cập 3 chấu tự định tâm han 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: 1259 Đường kính gia công lớn nhất: 780 Chiều gia công: 350 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: 1259 Nguyên công 3: Gia cơng Bước 1: tiện tinh mặt 8 Bước 2: tiện tinh mặt 7 Các thông số gia công như nguyên công 1 và ggc=8,3 ph(tiện tinh), ggc=4,8 ph(tiện thô) Bước 3: Tiện thơ- bán tinh –tinh mặt 4 Nguyên công 4: Bước 1: vát cạnh Nguên cơng 5: phay lỗ Nguyên công 6: phay lộ măt còn lại Kiểm tra chi tiết lần cuối để loại bỏ những chi tiết khơng đạt yêu cầu kĩ thuật . 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( tra bảng 25.1[6]) 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 (Tra bảng 1-1[6]) knv=1(Do không có vỏ cứng bảng 7-1[6]) kuv= (Thép đúc bảng 8-1[6]) Þ kv=kmv.knv.kuv=0,72.1.1=0,72 Số vòng quay trục chính: nm=(19¸269) v/ph (lấy nm=38 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(Tra bảng 1-1[6]) ,Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công(Bảng 2-2[6]) sb= 540 N/mm2. kn=1 ; nV=-1 knv=1 ; Do không có vỏ cứng bảng 7-1[6] kuv=-1; Thép đúc bảng 8-1[6] Þ kv=kmv.knv.kuv=0,72.1.1=0,72 Số vòng quay trong một phút: nm=(19¸269) v/ph (lấy nm=110 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 Lượng dư gia công: Chất lượng bề mặt phôi: (Bảng 10[7] ) Phôi đúc: cấp chính xác 7-9; RZ=250 mm ; Ti=350 mm Các thông số đạt được sau khi gia công bề mặt:(bảng 12.[7]) 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 (Bảng 21[7]) ; 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 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=180 mm ; L1t/tgj=0 ; L2=2¸5 Tiện tinh: Nguyên công 4: Gia công:Phay p.l+p.2=50 mm S=0,12 mm/htk h=13,4 mm 8.4 Nguyên công 5: Thời gian khoan : Tm=0.0056.D.l => Tm=0.5 ph 8.5 Nguyên công 6: Thời gian ta rơ : Tr=Tm/2=0.025 ph 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= 14,5+27,8=42,3 ph Ttc= 42,3+4,2+1,2+2,1= 49,8 ph Nguyên công2: To= 8,3+4,8=13,1 ph Ttc= 13,1+1,3+0,39+0,65= 15,4 ph Nguyên công3: T0=12.06+18,05=30,14 ph Ttc=30, 1214+0,9+1,5+3,014= 35,5 ph Nguyên công4: T0=1,96 ph T1=1,96+0,98+0,05+0,19=2,3 ph Ttc= 2,3x6=13.8 ph Nguyên công 5: Thời gian khoan : Tm=0.5 ph x 12 =6 ph Nguyên công 6: Thời gian ta rơ : Tr= 0.025 ph x12 =3 ph