Đồ án: chi tiết máy dạng càng hộp

Đồ án nghiên cứu chi tiết máy dạng càng hộp, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Võ Minh Quốc
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Tường
• Trường học: Trường Đại Học Nha Trang
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Quy Trình Gia Công Chi Tiết Dạng Càng - Hộp
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Nha Trang

Tóm tắt

I. Khái niệm và đặc điểm chi tiết máy dạng càng hộp

Chi tiết máy dạng càng hộp là một loại chi tiết cơ khí phức tạp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế tạo máy. Chi tiết này có cấu trúc đặc biệt với các phần công suất khác nhau, kết hợp giữa các bề mặt phẳng, bề mặt tròn và các lỗ khoan với độ chính xác cao. Vật liệu chính được sử dụng là thép C45, có khối lượng và kích thước nhất định tùy theo yêu cầu sử dụng. Chi tiết dạng càng hộp thường được gia công từ phôi có hình dạng gần với chi tiết cuối cùng, giúp giảm lượng dư gia công và tiết kiệm vật liệu. Cấu trúc của chi tiết này bao gồm các mặt chính, các lỗ khoan thông suốt và không thông suốt, cùng với các rãnh và răng cưa. Việc gia công chi tiết dạng này đòi hỏi quy trình công nghệ chặt chẽ và tính toán cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.1. Phân loại và ứng dụng chi tiết dạng càng hộp

Chi tiết dạng càng hộp được phân loại dựa trên hình dạng, chức năng và quy mô sản xuất. Loại hộp có bề mặt phức tạp được dùng trong các hộp số, động cơ và các thiết bị truyền động. Ứng dụng chính của chi tiết này là trong ngành chế tạo máy, công nghiệp ô tô, máy công cụ và thiết bị nông nghiệp. Mỗi loại có yêu cầu kỹ thuật khác nhau về độ chính xác, độ nhám bề mặt và độ cứng.

1.2. Yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn chất lượng

Yêu cầu kỹ thuật cho chi tiết dạng càng hộp bao gồm độ chính xác chiều dài, độ vuông góc của các bề mặt, độ nhám bề mặt và độ cứng vật liệu. Tiêu chuẩn chất lượng tuân theo CTVN 1766-75 cho thép C45. Điều kiện làm việc của chi tiết đòi hỏi khả năng chịu tải, độ bền cao và khả năng chống mòn tốt.

II. Quy trình chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi là bước quan trọng trong lập kế hoạch sản xuất chi tiết dạng càng hộp. Phôi được chọn sao cho hình dạng gần với chi tiết cuối cùng nhất có thể, giúp giảm lượng dư gia công. Có nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau như 锻造 (锻造), 铸造 (thực tế là dùng tiếng Việt: đúc), hoặc gia công từ thanh thép nguyên liệu. Đối với chi tiết dạng càng hộp, phương pháp đúc hay锻造 được ưa chuộng vì nó cho phép tạo hình dạng phức tạp và giảm chi phí gia công sau này. Việc lựa chọn phôi phải xem xét khối lượng vật liệu, chi phí sản xuất, và khả năng kiểm soát chất lượng của từng phương pháp.

2.1. Phương pháp đúc và锻造 cho chi tiết dạng hộp

Phương pháp đúc cho phép tạo các hình dạng phức tạp với chi phí thấp cho sản xuất hàng loạt. Phương pháp锻造 (rèn) giúp cải thiện cấu trúc vật liệu và tăng độ bền. Đối với chi tiết dạng càng hộp, đúc là lựa chọn phổ biến nhất vì cho phép tạo các lỗ và rãnh phức tạp. Lượng dư sơ bộ được tính toán chi tiết để tối ưu hóa chi phí.

2.2. Tính toán lượng dư và bản vẽ phôi

Lượng dư sơ bộ được tra từ các bảng chuẩn hoặc tính toán bằng phương pháp phân tích. Bản vẽ phôi được thiết kế chi tiết với tất cả các kích thước, độ dung sai và hệ số co ngót vật liệu. Lượng dư phải đủ để loại bỏ tất cả các khuyết điểm bề mặt phôi và đạt được chất lượng yêu cầu.

III. Lập quy trình gia công công nghệ chi tiết

Lập quy trình gia công công nghệ là quá trình thiết kế chi tiết các bước gia công để biến phôi thành chi tiết hoàn thiện. Quy trình này bao gồm việc chọn phương pháp gia công cho từng bề mặt, sắp xếp thứ tự các bước gia công và xác định các nguyên công cụ thể. Các bề mặt chính của chi tiết dạng càng hộp như mặt phẳng chính, lỗ khoan, rãnh và răng cưa đều cần có kế hoạch gia công riêng. Thiết kế nguyên công bao gồm chọn máy tiện, máy khoan, máy cắt và các dao cụ phù hợp. Lượng dư gia công được xác định bằng phương pháp phân tích cho bề mặt có độ nhám cao nhất, và phương pháp tra bảng cho các bề mặt còn lại.

3.1. Phân tích và chọn phương pháp gia công bề mặt

Mỗi bề mặt của chi tiết dạng càng hộp được phân tích để chọn phương pháp gia công thích hợp. Các mặt phẳng chính được tiện hoặc mài, lỗ được khoan bằng mũi khoan ruột gà hoặc dao khoét. Phương pháp tiện được ưa chuộng cho các bề mặt tròn, còn phương pháp khoan cho các lỗ. Sơ đồ phân bố lượng dư trung gian được xây dựng để hướng dẫn các bước gia công.

3.2. Xác định lượng dư và tiến trình gia công

Lượng dư gia công được tính toán cho từng bước công nghệ dựa trên độ nhám bề mặt yêu cầu. Phương pháp phân tích sử dụng công thức toán học, còn phương pháp tra bảng sử dụng các bảng chuẩn ngành. Tiến trình gia công được sắp xếp theo thứ tự hợp lý để tối ưu hóa thời gian và chi phí sản xuất.

IV. Xác định chế độ cắt và tối ưu hóa sản xuất

Xác định chế độ cắt là bước cuối cùng trong thiết kế quy trình gia công chi tiết dạng càng hộp. Chế độ cắt bao gồm tốc độ cắt (v), lượng tiến (f) và độ sâu cắt (t) cho từng bước gia công. Các thông số này được xác định dựa trên loại vật liệu (thép C45), loại dao cụ, máy tiện được sử dụng và yêu cầu chất lượng bề mặt. Phương pháp phân tích và phương pháp tra bảng đều được áp dụng để tính toán chế độ cắt tối ưu. Thời gian gia công cơ bản được tính toán dựa trên các thông số chế độ cắt để ước tính năng suất sản xuất. Việc tối ưu hóa chế độ cắt giúp cải thiện hiệu suất sản xuất, kéo dài tuổi thọ dao cụ và cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết.

4.1. Phương pháp xác định tốc độ cắt và lượng tiến

Tốc độ cắt (v) được chọn dựa trên loại vật liệu (thép C45), loại dao cụ và điều kiện máy. Lượng tiến (f) phụ thuộc vào độ nhám bề mặt yêu cầu và loại gia công. Phương pháp phân tích sử dụng công thức thực nghiệm, trong khi phương pháp tra bảng sử dụng các bảng tiêu chuẩn ngành. Các giá trị được điều chỉnh dựa trên kinh nghiệm thực tế để đạt hiệu quả cao nhất.

4.2. Tính toán thời gian gia công và kết luận

Thời gian gia công cơ bản được tính từ công thức T = L / (f × n), trong đó L là chiều dài gia công, f là lượng tiến, n là số vòng quay. Kết luận cuối cùng về quy trình sản xuất chi tiết dạng càng hộp bao gồm các khuyến nghị về cải tiến kỹ thuật, tiết kiệm vật liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH DẠNH SẢN XUẤT. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT (CT). XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

PHÂN TÍCH CT GC. CÔNG DỤNG CỦA CT. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC. YÊU CẦU KỸ THUẬT.

VẬT LIỆU CHẾ TẠO CT. PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU. CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI. CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ. BẢNG VẼ PHÔI. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. CHỌN PHƯƠNG PHÁP GC CÁC BỀ MẶT PHÔI.

LẬP TIẾN TRÌNH GC CÁC BỀ MẶT. THIẾT KẾ GIA CÔNG CÔNG NGHỆ. XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GC. XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ TRUNG GIAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.

Xác định lượng dư trung gian bề mặt 3. Tính lượng dư bé nhất cho các bước công nghệ. XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ TRUNG GIAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRA BẢNG. Tra lượng dư cho bề mặt 2.

Tra lượng dư cho bề mặt 5. Tra lượng dư cho bề mặt 11. Tra lượng dư cho bề mặt 9. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT.

XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT VÀ THỜI GIAN GC CƠ BẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT VÀ THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ BẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRA BẢNG. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO.60 DANH MỤC HÌNH ẢNH STT TÊN HÌNH TRANG 1 Hình 1. Mô hình 3D của CT được mô phỏng bằng phần mềm 1 SolidWorks 2 Hình 1.

Thay đổi đơn vị trên phần mền SolidWrorks 1 3 Hình 1. khối lượng và thể tích của CT được tính trên phần mền 2 SolidWrorks 4 Hình 2. Bản vẽ chế tạo của CT 3 5 Hình 3. Đánh số bề mặt CT 5 6 Hình 3.

bản vẽ phôi 6 7 Hình 3. bản vẽ phôi 7 8 Hình 4. Đánh số bề mặt CT GC 8 9 Hình 5. Dao tiện ngoài đầu cong 10 11 Hình 5.

Dao tiện lỗ thông suốt 11 12 Hình 5. Dao tiện lỗ không thông suốt và tiện lỗ bậc 11 13 Hình 5. Dao tiện ngoài đầu cong 13 15 Hình 5. Dao tiện rãnh vuông góc trong lỗ 14 16 Hình 5.

Dao tiện lỗ không thông suốt và tiện lỗ bậc 14 17 Hình 5. Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 16 19 Hình 5. Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 17 21 Hình 5. Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 18 22 Hình 5.

Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 19 23 Hình 5. Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 20 25 Hình 5. Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 21 26 Hình 5. Dao tiện tinh lỗ thông suốt và không thông suốt 21 27 Hình 5.

Dao tiện ren trong 23 29 Hình 5. mũi khoan ruột gà bằng thép gió có đuôi trụ 25 31 Hình 5. Dao khoét phủ mặt đuôi trụ 27 33 Hình 6. Sơ đồ phân bố lượng dư trung gian và kích thước trung 33 gian DANH MỤC BẢNG STT TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 2.

Thành phần hóa học và cơ tính của thép C45 theo tiêu 4 chuẩn CTVN 1766-75 2 Bảng 4. Bảng trình tự GC các bề mặt 9 3 Bảng 4. Tiến trình GC các bề mặt 10 4 6. Bảng xác định lượng dư bằng phương pháp phân tích 25 5 Bảng 6.

Lượng dư GC bề mặt 2, 9 27 6 Bảng 6. Lượng dư GC bề mặt 5 28 7 Bảng 6. Lượng dư GC bề mặt 11 28 8 Bảng 7. Bảng kí hiệu 29 9 Bảng 7.

Kết quả tính toán được cho bước tiện thô bề mặt 2 32 10 Bảng 7. Kết quả tính toán được cho bước tiện thô bề mặt 5 33 11 Bảng 7. Kết quả tính toán được cho bước tiện thô bề mặt 3, 4 35 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chi tiết CT Vật liệu VL Nguyên công NC Gia công GC LỜI NÓI ĐẦU Lập quy trình công nghệ gia công cơ là một công việc vô cùng quan trọng của kỹ sư cơ khí. Để chuẩn bị và làm quen cho chuyên đề tốt nghiệp liên quan đến lập qui trình cho một chi tiết máy nào đó cần phải có sự đầu tư tìm hiểu, cũng như phải học hỏi nhiều điều từ những người đã đi trước trong lĩnh vực cơ khí.

Đồng thời phải sử dụng tốt các phầm mềm để phục vụ cho việc thế kế đồ gá và các vấn đề khác liên quan. Nội dung chuyên đề này bao gồm: 1. Xác định dạng sản xuất và phân tích chi tiết gia công Trong phần này bao gồm 2 chương dùng để phân tích khối lượng, dạng sản xuất, công dụng, yêu cầu kỹ thuật, vật liệu và phân tích kết cấu công nghệ của chi tiết. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi Trong phần này dựa vào chi tiết để chỉ rõ ưu và nhược điểm của một số một số phương pháp chế tạo phôi, sau đó chọn một phương pháp hợp lí và phù hợp nhất để sản xuất chi tiết một cách hiệu quả và kinh tế.

Lập phương án gia công Trong phần này dựa vào yêu cầu thuật để đưa ra phương pháp chế tạo cho các bề mặt cần gia công sau đó sắp xếp các bề mặt thành các nguyên công. Thiết kế nguyên công Trong phần này các nguyên công được sắp xếp ở chương 4 đưa vào phân tích chọn máy, các loại dao và các dụng cụ kiểm tra phù hợp với từng dạng gia công của bề mặt. Xác định lượng dư gia công Trong phần này bao gồm bề mặt có độ nhám cao nhất,ta sử dùng phương pháp phân tích để phân bố lương dư cho bề mặt dựa theo nguyên công, các bề mặt còn lại sử dụng phương pháp tra bảng. Xác định thông số chế độ cắt Trong phần này ta tính toán đưa ra thông số chế độ cắt cho từng nguyên công.

Kết luận và khuyến nghị. Trong phần này dựa vào những gì đã làm ở phần trước ta đưa ra kết luận và đề xuất phương án để chi tiết được hoàn thiện hơn. XÁC ĐỊNH DẠNH SẢN XUẤT 1. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT (CT) CT được làm bằng vật liệu là thép C45.

Để xác định khối lượng của CT, trước tiên ta xây dựng mô hình 3D của CT bằng phần mền SolidWorks. Sau đó, trên thanh công cụ của thang Evaluate thì chọn công cụ Mass Properties, lúc đó sẽ xuất hiện một bảng thông số. Mô hình 3D của CT được mô phỏng bằng phần mềm SolidWorks Nhưng ta không nhận số liệu trong bảng thông số được vì khối lượng riêng của CT trong bảng thông số là của vật liệu khác. Vì vậy ta vào mục Evaluate Mass propreties Options để thay khối lượng riêng của thép C45 là 7850 kg/m3 và thay đổi đơn vị khối lượng từ g thành kg.

Thay đổi đơn vị trên phần mền SolidWrorks Sau khi thực hiện các bước trên, ta có được số liệu khối lượng của CT là m=1,03kg. khối lượng và thể tích của CT được tính trên phần mền SolidWrorks 1. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Để xác định được dạng hình sản xuất trước tiên ta phải xác định được sản lượng năm của CTGC (N) và khối lượng vật đúc (Q). N được xác định theo công thức: α+β N = N0.1) 100 Trong đó: - N0 số sản phẩm sản xuất trong 1 năm theo kế hoạch (N0 = 5000) - α: phần trăm phế phẩm (lấy α = 5%) - β: Số CT chế tạo thêm để dự trữ (lấy β = 3%) - m: Số CT trong sản phẩm (m = 1) 5+3 Thay vào (1.(1+ ) = 5480 (chiếc/năm) 100 Vậy số lượng CT sẩn xuất trong 1 năm N = 5480 (CT/năm) Dựa vào số lượng CT N = 5480CT/năm và khối lượng CT m = 1,03kg, ta chọn dạng sản xuất là dạng sản xuất là hàng loạt loại vừa [1, trang 25, bảng 2.

PHÂN TÍCH CT GC 2. CÔNG DỤNG CỦA CT CT thuộc dạng càng và hộp thường có chức năng biến chuyển động thẳng của CT này thành chuyển động quay của CT khác. Ngoài ra CT còn dùng để đẩy bánh răng khi cần thay đổi tỉ số truyền trong hộp giảm tốc. Bản vẽ chế tạo của CT 2.

ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chiệu momen xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyên không chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc không cao. YÊU CẦU KỸ THUẬT Dựa vào bản vẽ CT, ta thấy các yêu cầu kỹ thuật của CT là: - Vật liệu chế tạo là thép C45. - Các bề mặt làm việc được GC với độ chính xác thấp. - Lỗ ren M30 có Rz = 40µm đạt CCX IT14 - Lỗ ∅ 35và ∅ 22 có Rz = 20µm đạt CCX IT14 - Lỗ ∅ 3, ∅ 9 có Rz = 80µm đạt CCX IT14 - Độ chính xác của các kích thước lỗ, trục không ghi sai lệch giới hạn là IT14 và ¿ 14 các kích thước không phải lỗ, trục là.

VẬT LIỆU CHẾ TẠO CT Vật liệu chế tạo CT là thép C45 với các thành phần hóa học và cơ tính như sau: Bảng 2. Thành phần hóa học và cơ tính của thép C45 theo tiêu chuẩn CTVN 1766-75 Thành phần hóa học (%) Cơ tính (N/mm2) Độ giãn Độ cứng Si Mn P S Cr dải tương HCR đối 0,42 - 0,5 0,5 - 0,8 0,025 0,025 0,2 - 0,4 23 16 2. PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU Đối với CT dạng càng này thường dùng bề mặt lỗ là bề mặt làm việc. Vì vậy thiết kế cần chú ý đến bề mặt đó.

Lỗ Ø3 cần GC để đảm bảo yêu cầu về độ nhám và chính xác không cao, lỗ này thông nên GC khá đơn giản. Lỗ Ø9 cần GC để đảm bảo yêu cầu về độ nhám và chính xác không cao. Việc GC bề mặt này khá thuận tiện nên chúng ta chỉ việc chọn phương pháp GC phù hợp để khoét là làm rộng lỗ, đạt yêu cầu về độ nhám và độ chính xác. Lỗ Ø35 và Ø22 cần GC tinh để đảm bảo yêu cầu về độ nhám và chính xác.

Lỗ này có kích thước không quá nhỏ và thông với nhau nên GC khá thuận tiện. Thành CT có bề dày là 10mm đảm bảo đủ độ cứng khi GC. Về mặt kết cấu CT đã hợp lí, khi GC việc thoát phoi khá thuận tiện không cần thay đổi kết cấu CT. Về mặt hình dạng, CT dạng này có kếu cấu không quá phức tạp để GC, có thể áp dụng phương pháp GC truyền thống như tiện, khoan, khoét để đạt độ chính xác và độ nhám theo yêu cầu.

Không cần thay đổi kết cấu CT. Đối với CT dạng càng này thường dùng bề mặt lỗ là bề mặt làm việc. Vì vậy thiết kế cần chú ý kết cấu nó. CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.

CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI Có rất nhiều phương pháp để tạo nên phôi.