Đồ án Công nghệ chế tạo máy: Thiết kế quy trình gia công trục bậc hộp giảm tốc

Tài liệu đồ án Công nghệ chế tạo máy về quy trình gia công chi tiết trục bậc. Trình bày đầy đủ bản vẽ, thuyết minh và các bước tính toán.

• Tác giả: Huỳnh Võ Hiếu
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Trí
• Trường học: Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thiết Kế Qui Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Trục Bậc Hộp Giảm Tốc
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Quy trình Gia công Trục Bậc

Gia công trục bậc là một trong những quy trình công nghệ cơ khí quan trọng trong sản xuất các chi tiết máy. Trục bậc được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, máy móc, thiết bị công nghiệp. Đồ án công nghệ gia công trục bậc giúp sinh viên nắm vững các kỹ thuật thiết kế quy trình, lựa chọn máy móc và dụng cụ phù hợp. Qua đó, học viên có thể tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.1. Định nghĩa Trục Bậc

Trục bậc là chi tiết có hình dáng bao gồm nhiều bậc với các đường kính khác nhau. Mỗi bậc phục vụ chức năng riêng biệt như gắn bánh răng, vòng bi, hay đĩa. Trục bậc được chia thành nhiều loại tùy theo số lượng bậc, hình dáng và chức năng sử dụng.

1.2. Tầm quan trọng của Đồ án CNCTM

Đồ án công nghệ gia công là bước quan trọng giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn. Thông qua đồ án, học sinh hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất, lựa chọn công cụ, tính toán thời gian và chi phí sản xuất.

II. Các Bước Thiết kế Quy trình Gia công

Thiết kế quy trình gia công trục bậc cần tuân theo một trình tự khoa học và hệ thống. Trước tiên, phân tích bản vẽ kỹ thuật và xác định yêu cầu chất lượng. Tiếp theo, lựa chọn phương pháp gia công và máy móc phù hợp. Sau đó, xác định các công đoạn gia công từ thô đến mịn. Cuối cùng, tính toán thời gian gia công và chi phí sản xuất để tối ưu hóa hiệu quả.

2.1. Phân tích Bản vẽ và Yêu cầu Kỹ thuật

Bước đầu tiên là nghiên cứu kỹ bản vẽ kỹ thuật để hiểu rõ hình dáng, kích thước, dung sai và yêu cầu bề mặt. Xác định các bậc, lỗ, rãnh và công dụng của từng phần. Đánh giá độ phức tạp và xác định những điểm khó gia công để lựa chọn phương pháp phù hợp.

2.2. Lựa chọn Máy móc và Công cụ

Dựa trên yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn máy tiện CNC, máy khoan hoặc máy phay phù hợp. Chọn các dụng cụ cắt như dao tiện, dao khoan, mũi phay theo từng công đoạn. Đảm bảo độ cứng, độ bền của công cụ và hiệu suất gia công tối ưu.

III. Các Công đoạn Gia công Trục Bậc

Quy trình gia công trục bậc thường bao gồm nhiều công đoạn riêng biệt. Công đoạn đầu tiên là tiện thô để loại bỏ lớp vỏ và định hình sơ bộ. Tiếp theo là tiện bán thành để gia công các bậc và lỗ đặc tính. Công đoạn tiện mịn giúp đạt được kích thước và độ nhám bề mặt theo yêu cầu. Cuối cùng là các công đoạn xử lý bề mặt như khoan, tiching hoặc mài nếu cần.

3.1. Công đoạn Tiện Thô

Tiện thô là công đoạn loại bỏ lượng kim loại lớn nhất. Sử dụng dao tiện có độ cứng cao, tốc độ cắt cao để nhanh chóng gia công. Trong công đoạn này, định hình sơ bộ các bậc chính, loại bỏ lớp vỏ ngoài.

3.2. Công đoạn Tiện Mịn

Tiện mịn là công đoạn cuối cùng đảm bảo kích thước chính xác và độ nhám bề mặt tốt. Sử dụng dao tiện nhỏ, tốc độ cắt cao hơn, lượng cắt nhỏ. Kiểm tra kỹ lưỡng kích thước bằng calippe hoặc thước kẻ để đảm bảo dung sai.

IV. Tính toán Chi phí và Thời gian Sản xuất

Tính toán chi phí và thời gian sản xuất là phần quan trọng của đồ án công nghệ. Chi phí bao gồm chi phí nguyên vật liệu, chi phí điện năng, chi phí nhân công và khấu hao máy móc. Thời gian sản xuất được tính dựa trên tốc độ cắt, lượng cắt mỗi lần, số công đoạn và thời gian chuẩn bị. Tối ưu hóa chi phí và thời gian giúp nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm.

4.1. Tính toán Thời gian Gia công

Thời gian gia công được tính bằng công thức: T = L/(n.f), trong đó L là chiều dài cắt, n là tốc độ quay, f là lượng cắt mỗi vòng. Tính tổng thời gian cho tất cả công đoạn cộng với thời gian chuẩn bị, lắp đặt dụng cụ.

4.2. Đánh giá Chi phí Sản xuất

Chi phí sản xuất = Chi phí nguyên liệu + Chi phí điện + Chi phí nhân công + Chi phí khấu hao. Dựa trên chi phí này, lập giá thành sản phẩm và đánh giá khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Hình 3.3: Sơ đồ lắp đặt nguyên công 1 (Khoan tâm) 3. Nguyên công 2: Khỏa mặt và khoan tâm mặt 9 Bảng 3.3: Thiết kế nguyên công 2 Yêu cầu Cách thực hiện Định vị Chi tiết được định vị bằng mâp cặp 3 chấu tự định tâm Kẹp chặt Kẹp chặt nhờ lực siết của mâm cặp 3 chấu tự định tâm Chọn máy Máy tiện Chọn dao Chọn dao tiện của hãng Mitsubishi (DCLNL1616H09) có góc nghiêng chính 950, gắn mảnh dao tiện (CNMG09T308-MS) Lần gá Gá 1 Khỏa mặt 9 Gá 2 Khoang tâm mặt 9 Dụng cụ kiểm tra Đồng hồ so Hình 3.4: Sơ đồ lắp đặt nguyên công 3 (khỏa mặt) SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 9 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Hình 3.5: Sơ đồ lắp đặt nguyên công 2 (Khoan tâm) 3. Nguyên công 3: Tiện thô 5, 6, 7 Bảng 3.4: Thiết kế nguyên công 3 Yêu cầu Cách thực hiện Định vị Chi tiết được định vị bằng mâp cặp 3 chấu tự định tâm Kẹp chặt Kẹp chặt nhờ lực siết của mâm cặp 3 chấu và 1 mũi chống tâm Chọn máy Máy tiện Chọn dao Chọn dao tiện của hãng Mitsubishi (DCLNL1616H09) có góc nghiêng chính 950, gắn mảnh dao tiện (CNMG09T308-MS) Bước 1: Tiện thô Ø64 l = 262 mm Lần gá Bước 2: Tiện thô Ø58 l = 158 mm Bước 3: Tiện thô Ø40 l = 52 mm Dụng cụ kiểm tra Thước kẹp SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 10 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Hình 3.6: Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 3. Nguyên công 4: Tiện thô 3, 4 Bảng 3.5: Thiết kế nguyên công 4 Yêu cầu Cách thực hiện Định vị Chi tiết được định vị bằng mâp cặp 3 chấu tự định tâm Kẹp chặt Kẹp chặt nhờ lực siết của mâm cặp 3 chấu và 1 mũi chống tâm Chọn máy Máy tiện Chọn dao tiện của hãng Mitsubishi (DCLNL1616H09) có góc Chọn dao nghiêng chính 950, gắn mảnh dao tiện (CNMG09T308-MS) (http://www.net/mhg/enuk/ external_turning_tools/10000027/20054132) Lần gá Bước 1: Tiện thô Ø56 l = 160 mm SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 11 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Bước 2: Tiện thô Ø40 l = 48 mm Hình 3.7: Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 3.

Nguyên công 5: Tiện tinh 3, 4 và vát mép 2 Bảng 3.6: Thiết kế nguyên công 5 Yêu cầu Cách thực hiện Định vị Chi tiết được định vị bằng mâp cặp 3 chấu tự định tâm Kẹp chặt Kẹp chặt nhờ lực siết của mâm cặp 3 chấu và 1 mũi chống tâm Chọn máy Máy tiện Chọn dao tiện của hãng Mitsubishi (DCLNL1616H09) có góc Chọn dao nghiêng chính 950, gắn mảnh dao tiện (CNMG09T308-MS) (http://www.net/mhg/enuk/ external_turning_tools/10000027/20054132) Lần gá Bước 1: Tiện tinh Ø56 l = 112 mm SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 12 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Bước 2: Tiện tinh Ø40 l = 48 mm Hình 3.8: Sơ đồ gá đặt nguyên công 5 3. Nguyên công 6: Tiện tinh 6, 7 và vát mép 8 Bảng 3.7: Thiết kế nguyên công 6 Yêu cầu Cách thực hiện Định vị Chi tiết được định vị bằng mâp cặp 3 chấu tự định tâm Kẹp chặt Kẹp chặt nhờ lực siết của mâm cặp 3 chấu và 1 mũi chống tâm Chọn máy Máy tiện Chọn dao Chọn dao tiện của hãng Mitsubishi (DCLNL1616H09) có góc nghiêng chính 950, gắn mảnh dao tiện (CNMG09T308-MS) Lần gá Bước 1: Tiện tinh Ø58 l = 106 mm SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 13 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Bước x: Tiện tinh Ø40 l = 52 mm Dụng cụ kiểm tra Thước kẹp Hình 3.9: Sơ đồ gá đặt nguyên công 6 3. Nguyên công 7: Phay then Bảng 3.8: Thiết kế nguyên công 7 Yêu Cách thực hiện cầu Định Chi tiết được định vị bằng mâp cặp 3 chấu, mũi chống tâm vị Kẹp Kẹp chặt nhờ lực siết của mâm cặp 3 chấu tự định tâm chặt SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 14 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Chọn Máy phay máy Chọn Dao phay ngón đuôi trụ loại A răng bình thường bảng 4.73 trang 397 TL2 dao Lần Bước 1: Phay mặt 10; L = 100 mm gá Bước 2: Phay mặt 11; L = 100 mm Kiể Thước kẹp m tra Hình 3.10: Sơ đồ gá đặt nguyên công 7 3. Nguyên công 8: Nhiệt luyện Để nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của trục đồng thời khử ứng suất dư, ta sử dụng biện pháp thường hóa.

Nguyên công 9: Mài Bảng 3.9: Thiết kế nguyên công 8 SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 15 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Yêu cầu Cách thực hiện Định vị Chi tiết được định vị bằng vấu kẹp Kẹp chặt Kẹp chặt nhờ lực siết vấu kẹp Chọn máy Sử dụng máy mài Chọn đá mài Sử dụng đá màiphôphin thẳng Bảng 4. Lần gá Gá 1: Mài mặt 3 Gá 2: Mài mặt 7 Kiểm tra Đồng hồ xo Hình 3. Nguyên công 10: Kiểm tra Hình 3.12: Kiểm tra độ trụ và song song SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 16 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG 4. Xác định lượng dư gia công trung gian bằng phương pháp tính toán phân tích 4.

Xác định lượng dư trung gian cho mặt 3 (∅ 4000.003002 ¿ Quá trình gia công mặt 3 được thực hiện quá các nguyên công tiện thô, tiện tinh Độ nhám bề mặt Ra = 1. Vật liệu thép 50 thường hóa. Công thức tính lượng dư Bề mặt cần tính đối xứng ngoài, áp dụng công thức 3-2 Tr.1) Trong đó: Zmin ( m) – Lượng dư gia công nhỏ nhất; Rz ( m) – Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại; hi-1 ( m) – Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại; ∆ ❑i−1 ( m) – Tổng sai lệch vị trí trong không gian do bước công nghệ sát trước để lại; i ( m) – Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện. SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 17 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu 4.

Tính lượng dư cho bước công nghệ phôi Tra Bảng 3. 241 TL3, có bảng sau: Bảng 4.1: Cấp chính xác và cấp độ bóng bề mặt sau các bước công nghệ Bước công nghệ Cấp độ nhám Cấp chính xác Rz ( m) h ( m) T ( m) Phôi cán 2 13 100 75 460 Tiện thô 3 12 50 50 300 Tiện tinh 5 11 25 25 190 Tra Bảng 3. 233 TL3 có Rz = 100 ( m), h = 75 ( m) ở bước Phôi cán. Chi tiết được gá trên mũi tâm, nên sai lệch gá đặt theo phương hướng kính trong trường hợp này có thể được coi bằng 0, vậy = 0.

Tổng sai lệch không gian khi gia công trên mũi tâm được xác định theo công thức 3. L Trong đó: Zk k ( m) – Độ cong tổng cộng, công thức 3. Với: k = 0,4 ( m/mm) tra Bảng 3. 234; L = 422 (mm) – Chiều dài chi tiết.

√T 2+1( m) – Độ lệch tâm khoan lỗ; công thức 3.16 Trang 230 TL3; Với: T = 460 ( m) – Dung sai đường kính của phôi tra bảng 3. Suy ra: Δ lt =0,25. Các vị trí còn lại của phôi sau khi gia công được xác định theo công thức 3. 243 TL3: SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 18 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Δ =K .l chx ph Trong đó: Tiện thô: Kchx = 0,06 – Hệ số chính xác; bảng 3.

245 Tiện tinh: Kchx = 0,04 – Hệ số chính xác; bảng 3. 245 ph = 204,251 – Độ cong của phôi. Vậy sai lệch không gian còn lại của phôi: Tiện thô: tth = 0,06. Tiện tinh: tt = 0,04.

Chi tiết được gá trên mũi tâm nên = 0. Nguyên công tiện thô: Thay vào CT (4. Nguyên công tiện tinh: Tra Bảng 3. 242 TL3 sau tiện thô có Rz = 50 ( m), h = 50 ( m).

Thay vào CT (4.2: Các thông số trong công thức cho các bước công nghệ Bước công nghệ ( m) Kchx c.Zmin ( m) Phôi cán 204,251 - - - Tiện thô - 0,06 12,255 758,502 Tiện tinh - 0,04 8,17 224,51 4. Kích thước giới hạn nhỏ nhất Được xác định bằng cách lấy kích thước của bước tính toán ngay sau nó lần lượt cộng với lượng dư nhỏ nhất : dmin thô = dmin tinh + 2Zmin tinh Bảng 4.3: Kích thước giới hạn nhỏ nhất Bước công 2.Zmin ( m) nghệ dmin( Tiện tinh 224,51 SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 19 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Tiện thô 758,502 Phôi cán - 4. Kích thước giới hạn lớn nhất Được xác định bằng cách lấy kích thước giới hạn nhỏ nhất cộng với dung sai: dmax = dmin + T Bảng 4.4: Kích thước giới hạn lớn nhất Bước công dmin(mm) T ( m) dmax(mm) nghệ Phôi cán 40,986 460 41,446 Tiện thô 40,2275 300 40,5275 Tiện tinh 40,003 190 40,193 4. Lượng dư giới hạn Bảng 4.5: Lượng dư giới hạn Bước công dmin(mm) dmax(mm) 2.Zmax( m) nghệ Phôi cán 40,986 41,446 - - Tiện thô 40,2275 40,5275 759 919 Tiện tinh 40,003 40,193 245 355 Tổng lượng dư giới hạn nhỏ nhất và lớn nhất: 2.

Lượng dư gia công và kiểm tra phép tính Bảng 4.6: Lượng dư gia công bề mặt SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 20 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu Các yếu tố tạo Lượng Kích Kích thước giới Lượng dư Bước thành lượng dư dư tính thước tính T hạn (mm) ( m) công ( m) toán ( toán nhỏ nghệ 2Zmin m) Rz h nhất ( m) dmin dmax 2.Zmax ( m) Phôi cán 100 75 204,251 - 40986,012 460 40,986 41,446 - - Tiện thô 50 50 12,255 758,502 40227,51 300 40,2275 40,5275 759 919 Tiện tinh 25 25 8,17 244,51 40003 190 40,003 40,193 245 355 Kiểm tra lại phép tính: 2. Z0 min=1274−1004=270=T phôi−Tchi tiết =460−190(thỏa) 4. Tra lượng dư gia công cho các bề mặt còn lại 4. Tra lượng dư gia công trung gian cho tiện tinh trục mặt 4, 5 và 6 Tra Bảng 3-120 Tr.7: Lượng dư cho tiện tinh trục sau tiện thô Chiều dài trục chi tiết gia Đường kính trục (mm) công, mm ∆ >250 ÷ 500 Lượng dư 2a, mm >50 ÷80 1,2 0, Trong đó: ∆ δ là dung sai (-) cho gia công thô đạt cấp chính xác 12÷11, mm.

Tra lượng dư gia công trung gian cho mài mặt phẳng Tra bảng 3-122 Tr.8: Lượng dư cho mài trục Đường Đặc điểm Đặc tính Chiều dài trục L, mm kính trục ∆ mài trục >250÷500 Lượng dư (mm) 2a, mm ¿30÷50 Có chống Có tôi 0,5 tâm SVTH: Huỳnh Võ Hiếu Trang – 21 Lê Thành Nhân Chương I: Mở đầu CHƯƠNG V TÍNH VÀ TRA CHẾ ĐỘ CẮT 5. Tính chế độ cắt Chọn nguyên công 4: Tiện thô mặt 3, 4 để tính chế độ cắt. Sử dụng máy tiện vạn năng Việt Nam T616 bảng 5.