Đồ án Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

t và chất lượng của sản phẩm cùng độ bền khi làm việc. Vậy ngay từ khi thiết kế đối với bánh răng thẳng cần chú ý tới kết cấu và hình dạng bề mặt như sau. Hình dạng lỗ phải thật đơn giản để tránh phải sử dụng máy tự động. Mặt ngoài của bánh răng phải thật đơn giản, bánh răng có tinh công nghệ cao nhất là bề mặt ngoài có dạng mặt phẳng không có mayơ. Cố gắng tránh sử dụng bánh răng có mayơ ở cả hai phía (Giảm năng suất khi chế tạo). Bề dày bánh răng phải đủ để tránh biến dạng khi nhiệt luyện. Hình dạng và kích thước các rãnh (nếu có) phải thuận tiện cho việc thoát dao khi gia công cơ. Các bánh răng bậc nên có cùng một moduyl. Căn cứ theo những nét công nghệ điển hình cần có đối với bánh răng, ta tiến hành so sánh với kết cấu của bánh răng cần gia công nhận thì thấy rằng có một số điểm hợp lý và bất hợp lý như sau: Nhận thấy rằng ở cả hai phía của bánh răng đều tồn tại phần gờ cao hơn bề mặt bên của bánh răng là 4 mm. Điều đó sã làm hạn chế khả năng tăng năng suất khi gia công, do không thể gia công đồng thời nhiều chi tiết trong một lần gá đặt , nếu muốn tiến hành gia công nhiều chi tiết trong một lần gá thì ta phải sử dụng bạc đệm giữa hai bánh răng. Điều đó làm chiều dài hành trình chạy dao khi gia công tăng làm cho thời gian gi công cũng tăng theo. Mặt khác khi sử dụng bạc thì bề mặt dưới của bánh răng trên tồn tại một lớp ba via kim loại do không được cắt hết, vậy lại phát sinh thêm một nguyên công cắt ba via trong qui trình công nghệ. Do đường kính bánh răng là 130 mm < 150 mm nên ta có thể không cần thiết phần rãnh B có tác dụng giảm khối lượng của bánh răng tiết kiệm nguyên vật liệu. Tuy nhiên nếu có rãnh giảm khối lượng trong kết cấu bánh răng thì không những ta tiết kiệm được nguyên vật liệu mà còn được giảm chiều dài cần phải ra công ở hai mặt đầu của bánh răng điều đó sẽ làm thời gian gia công giảm đồng thời năng suất chế tạo cũng tăng theo. Hơn nữa trong một số trường hợp khi làm việc đòi hỏi bánh răng quay nhanh và đổi chiều đột ngột thì việc làm giảm khối là rất quan trọng. Do vậy trong kết cấu bánh răng có rãnh giảm khối lượng là hoàn toàn hợp lý. Do đó ta có 3 phương án sử đổi kết cấu như sau: Trong cả ba phương án trên thì mỗi phương án đều có ưu điểm và nhược điểm nhất định. Tuy nhiên phương án 2 là phù hợp hơn cả vì nó khống những đáp ứng việc sử dụng tiết kiệm nguyên vật liệu được đồng thời giúp cho quá trình gia công có năng suất cao. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Nhận thấy rằng trong kết cấu của bánh răng ta cần chế tạo không có rãnh lắp then truyền mômen xoắn. Do đó trong quá trình làm việc bánh răng sẽ là chi tiết chung gian, có nhiệm vụ chuyền chuyển động từ trục này tới trục khác một cách gián tiếp. Vậy để đảm bảo rằng bánh răng ta chế tạo hoàn thành tốt nhiệm vụ của nó thì khi chế tạo ta phải chú ý tới các yêu cầu kỹ thuật sau: Độ đảo không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở là 0,05 mm. Độ vuông góc của mặt đầu với tâm lỗ không quá 0,03 mm. Sau nhiệt luyện đạt độ cứng 55 ¸ 60 HRC. Độ sâu khi thấm C là 1¸ 2mm. Còn các yêu khác được thể hiện trên bản vẽ chế tạo. Trong các yêu cầu kỹ thuật nói trên thì hai yêu cầu trên cùng là quan trọng nhất. Vì nó ảnh hưởng một cách trực tiếp tới khả năng làm việc của các bánh răng trong quá trình chuyển động. Nhận thấy rằng với các yêu cầu như vậy thì kết cấu bánh răng như sau hoàn toàn đáp ứng được các điều kiện kỹ thuật đã đặt ra. Kết cấu như trên cho phép khi làm việc bánh răng khống chế đủ 4 bậc tự do (l/d = 30/20 >1,2), đồng thời kết cấu này cho phép ta khi gia công răng thì ta có thể gia công nhiều bánh răng cùng một lúc làm cho năng suất chế tạo tăng rút ngắn thời gian gia công, hạ giá thành chế tạo sản phẩm. Sau khi gia công cơ xong ta tiện hành thấm Cacbon cũng đạt độ cứng HRC 60 ¸ 62 đảm bảo tính chống mài mòn cho bánh răng trong quá trình làm việc. Xác định dạng sản xuất. Để việc sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất trong khi sản phẩm chế tạo ra vẫn đáp ứng được các yêu câu đã đặt ra đối với sản phẩm. Ta phải căn cứ vào sản lượng chi tiết cần chế tạo hàng năm và khối lượng của mỗi sản phẩm để quyết định dạng sản xuất từ đó ta có hình thức tổ chức quản lý sản xuất và đường lối công nghệ hợp lý nhất hợp lý. Có như vậy hiệu quả kinh tế mới cao. Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây: N = N1.m.[1 + (b+a)/100] = 5000.1.(1 + 10%) = 5500 (Chi tiết). Trong đó: - N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm; - N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm; - m : Số chi tiết trong một sản phẩm; - b : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%) - a : Số chi tiết hỏng do chế tạo phôi (3% đến 6%) Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức: Q = V.g = 0,35.7,852 = 2,75 (Kg). Trong đó: - V: Thể tích của chi tiết cần gia công. - g : Trọng lượng riêng của vật liệu. g thép =7,852 (Kg/dm3). Ở đây ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp dập nóng khi đó hình dạng (sơ bộ) của phôi trước khi gia công có hình dạng như sau (Trang sau): Do đó thể tích của phôi được xác đinh như sau: V = V1 + V2 + V3 » 0,35 (dm3). Vì : V1 = 3,14.32.(652 – 402).10-6 = 0,26376 (dm3) V2 = 3,14.12.(402 – 192).10-6 = 0,04669 (dm3) V3 = 3,14.32.192.10-6 = 0,03627 (dm3) Căn cứ vào Q và N vừa tính toán được ta tra Bảng 2 (Trang 13 - Quyển 3). Ta có dạng sản suất là hàng loạt lớn. Chọn phương pháp chế tạo phôi: Ta biết rằng để đạt hiệu quả kinh tế cao thì qui trình công nghệ và công tác tổ chức sản xuất phải lựa chọn phải thật hợp lý. Có như vậy thì năng suất gia công mới tăng, rút ngắn tối đa thời gian cần thiết để gia công xong lô sản phẩm để kịp giao hàng. Để làm được điều đó thì ngay từ quá trình chọn phôi cùng phương pháp để chế tạo phôi liệu ta cũng phải căn cứ vào dạng sản suất để chọn lựa. Đối với việc sản suất bánh răng bằng thép ở dạng sản xuất hàng loạt lớn thì có hai phương chế tạo phôi liệu phù hợp đó là: Đúc trong khuôn cát. Rèn và dập nóng tạo phôi có hình dạng gần giống với chi tiết cần gia công. Trong hai phương pháp chế tạo trên thì phương pháp dập nóng thích hợp hơn. So sánh hai phương pháp chế tạo phôi thì nhận thấy rằng phôi chế tạo bằng phương pháp rèn dập có cơ tính cao hơn, còn phôi đúc do tính thiên tích và rỗ khí sẽ làm cơ tính không đồng đều ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của bánh răng. Qui trình công nghệ để chế tạo phôi như sau: Chọn phôi ban đầu: Do bánh răng được chế tạo có kích thước f120mm.. Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ thép thanh tiết diện tròn ra từng phần nhỏ có kích thước phù hợp với bánh răng cần gia công, quá trình cắt đó được thực hiện trên máy cưa cần. Tiến hành dập trong khuân kín nhiều lần. Lần cuối cùng dập trong khuân kín thành có góc nghiêng 30. Tiến hành ủ bán sản phẩm sau quá trình dập để làm mềm phôi dập. Cắt bavia ở phôi dập. Hình dạng sơ bộ của phôi như sau: Trình tự gia công cho chi tiết. Xác định đường nối công nghệ. Đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối thì qui trình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tán nguyên công kết hợp với việc sử dụng các máy chuyên dùng để gia công. Theo phương pháp đó thì qui trình công nghệ được chia ra thành các nguyên công đơn giản. Khi đó trên mỗi máy thực hiện một bước gia công nhất địch và sử dụng đồ gá chuyên dùng. Tuy nhiên để thích hợp với điều kiện sản xuất trong nước ta hiên nay thì trong quá trình thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết, ta cần xem xét thêm phương pháp tập trung nguyên công kết hợp với việc sử dụng các máy vạn năng cùng với đồ gá thiết kế thêm để nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất. Chọn phương pháp gia công. Do yêu cầu khi làm việc mà một số bề mặt của bánh răng có những yêu cầu về độ bóng và độ chính xác kích thước nhất định. Chính điều này quyết định tới phương pháp gia công chi tiết: Bề mặt lỗ f20H7 có độ bóng Ra = 1,6 mm (Ñ6 ¸ Ñ7). Cho nên nguyên công để gia công lỗ lần cuối là mài tinh. Bề mặt răng có độ bóng Ra = 1,25 mm (Ñ7 ¸ Ñ8). Cho nên nguyên công gia công bề mặt răng lần cuối là mài răng (Ñ8). Lập tiến trình công nghệ: Trình tự các nguyên công có thể dùng để gia công bánh răng như sau; Thứ tự Phương án 1. Phương án 2. 1 Tiến hành dập thể tích. Tiến hành dập thể tích. 2 Tiến hành nhiệt luyện. Tiến hành nhiệt luyện. 3 Gia công cơ tạo mặt chuẩn. Gia công cơ tạo chuẩn. 4 Khoả mặt đầu, khoan, tiện lỗ. Khoả mặt đầu và khoan lỗ. 5 Tiện mặt tròn xoay f130h11. Khoét vát mép và dao lỗ f20H7. 6 Khoan 4 lỗ f8. Tiện mặt tròn xoay f130h11. 7 Gia công biên dạng răng. Khoan 4 lỗ f8. 8 Thực hiện nhiệt luyện bánh răng. Gia công biên dạng răng. 9 Mài tinh lỗ đạt f20H7. Thực hiện nhiệt luyện bánh răng. 10 Mài biên dạng răng. Tiến hành mài biên dạng răng. 11 Tiến hành kiểm tra sản phẩm.. Mài tinh lỗ f20H7. 12 Tiến hành kiểm tra sản phẩm. Trong hai phương án trên ta nhận thấy rằng phương án 1 là phương án có tính công nghệ nhất. Nó cho phép chế tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng đều và chính xác cao hơn, do đã sử dụng chuẩn tính thống nhất trong quá trình gia công. Để gia công khoả mặt đầu và khoan lỗ f20 trên máy tiện có sử dụng mân cặp 3 chấu làm đồ gá, ta cần hạn chế được ít nhất 5 bậc tự do. Trong khi bề mặt tròn xoay ngoài chỉ có khả năng khống chế được 2 bậc tự do (l/d = 32/120 <1), do đó ta phải sử dụng thêm bề mặt đầu để hạn chế thêm 3 bậc tự do nữa. Thế nhưng do phôi được chế tạo bằng phương pháp dập nóng nên không thể tránh được việc trên bề mặt phôi vẫn tồn tại bavia hoặc nhấp nhô bề mặt đồng, thời vị trí tương quan giữa các bề mặt lại không đảm bảo chính xác. Cho nên không thể bảo đảm rằng trong quá trình kẹp chặt phôi không bị xô lệch khỏi vị trí định vị sẽ làm cho chất lượng gia công không bảo đảm. Do đó trước quá trình gia công cơ ta phải tiến hành nguyên công tạo chuẩn để bắt đầu gia công cơ. Thiết kế các nguyên công. Nguyên công 1: Tiến hành chế tạo phôi: Tham khảo lại phần chọn phương pháp chế tạo phôi. Nguyên công 2: Tiến hành nhiệt luyện phôi: Do trong quá trình dập nóng phôi để tạo ra hình dáng ban đầu cho phôi trước khi tiến hnàh gia công cắt gọt tạo ra chi tiết. Dưới tác dụng của nhiệt độ và tải trọng dùng để gây biến dạng cơ học đã làm cho phôi tạo ra có bề mặt bị biến cứng và cơ tính không đồng đều do hiện tượng tập trung ứng suất gây ra. Do đó nếu tiến hành gia công ngay thì lưỡi cắt sẽ chóng bị mòn có thể mẻ hoặc gẫy làm quá trình gia công cơ gặp nhiều khố khăn, chất lượng bề mặt lại không ổn định. Vì quá trình cắt diễn ra không đồng đều. Vậy trước khi gia công cơ ta phải tiến hành nhiệt luyện để làm mền loại bỏ lớp kim loại biến cứng tăng khả năng cắt gọt của phôi. Nguyên công 3: Gia công tạo chuẩn thô sơ bộ: - Sơ đồ định vị (Hình 1): - Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên mâm cặp ba chấu tự định tâm, mặt đầu B hạn chế 3 bậc tự do nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn xoay C hạn chế 2 bậc tự do nhờ ba chấu kẹp. Như vậy ta đã khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết. - Kẹp chặt: Sau khi chi tiết đã được định vị trên mâm cặp ba chấu ta ta tiến hành xiết mâm cặp để tạo lực kẹp cần thiết. Phương của lực kẹp chặt vuông góc với bề mặt tròn xoay f130mm. Sau khi chi tiết được kẹp cố định ta tiến hành gia công theo các bước sau: Tiện thô bề mặt C. Tiện thô bề mặt A. - Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620 của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW. - Chọn dao: Dùng mảnh kim loại làm lưới cắt là T15K6, còn thông số hình học của lưỡi cắt như sau: j = 300; g = 00 ; l = 00; r = 0,5 mm. - Lương dư gia công: - Gia công bề mặt A: t = 1 mm. - Gia công một phần bề mặt C: t = 1 mm. - Chế độ cắt: Ta có t = 1 mm, S = 1 (mm/vg). Khi đó tốc độ cắt xác định theo công thức: (m/ph). Trong đó: - Các hệ số Cv và các số mũ m, x, y được xác định theo Bảng 5-17 (Trang 14-Quyển2). Đối với dao tiện sử dụng mảnh hợp kim T15K6 làm lưỡi cắt thực hiện chạy dao S = 1 > 0,7 ta có: Cv = 340, m = 0,2; x = 0,15; y = 0,35. - T là trị số trung bình tuổi bên của dao T = 30 ¸ 60 (phút). - kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.kuv. kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong Bảng 5-1 ¸5-4 (Quyên 2) đối với thép ta có. kMV = = = 1 Ở đây: - sb : Giới hạn bền của vật liệu, sb = 750 Mpa. - Kn là hệ số điều chỉnh Î vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1. - nv là số mũ cho trong Bảng 5-2: nv = 1. - knv là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi: knv = 0,8. - kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: kuv = 1. Tra bảng 5-5 Þ knv còn bảng 5-6 Þ kuv Vậy kv = kMV.knv.kuv = 1.0,8.1 = 0,8. Tiến hành thay các giá trị m,x,y,CV,kv vào công thức ta xác định được V: 127 (m/ph). Khi đó tốc đô quay của trục chính sẽ được xác định như sau: Vậy ta chọn tốc độ quay của trục chính khi gia công là: ngc = 300 (vg/ph). Khi đó vận tốc cắt thực tế khi gia công sẽ là: V = n.p.D/1000 = 124,34 m/ph Khi đó công suất cắt của máy được tính như sau: N = Pz.V/1020.60 (kW). Ở đây lực cắt Pz được xác định bởi công thức như sau: Pz = 10.Cp.tx. Sy. Vn. kp (N) (*). Với dao sử dụng mảnh hợp kim T15K6 làm lưới cắt, còn thông số hình học của lưỡi cắt như sau: j = 300; g = 100 ; l = 00; r = 0,5 mm. Ta tiến hành tra bảng 5-22 và 5-23 để xác định các hằng số để xác định Pz như sau: kjp kgp Klp krp Cp x y n 1,08 1,0 1,0 1,0 300 1,0 0,75 -0,15 Còn chế độ cắt: t = 1 mm; S = 1(mm/vg) ;V = 124,34 Thay các giá trị vào công thức (*) ta có: Pz= 10.Cp.tx. Sy. Vn. kp = 10.300.11.0,50,75.113,04-0.15.1,08.1.1.1 = 1354(N). Vậy công suất cắt được xác định như sau: N = 1345.124,34/1020.60 = 2,754(kW) < Nmáy.h = 7,5.0,8 = 6 (kW). Như vậy máy đủ công suất để cắt được hết lượng dư kim loại theo yêu cầu của quá trình gia công cơ. Nguyên công 4: Gia công mặt đầu còn lại, khoan lỗ và tiện lỗ trong. - Sơ đồ định vị (Hình 2): - Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên mâm cặp ba chấu tự định tâm, mặt đầu B hạn chế 3 bậc tự do nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn xoay C hạn chế 2 bậc tự do nhờ ba chấu kẹp. Như vậy ta đã khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết. - Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên mâm cặp ba chấu ta sử dụng luôn mâm cặp để kẹp tạo lực kẹp chặt. Phương của lực kẹp chặt vuồn góc với bề mặt tròn xoay f120mm. Sau đó ta tiến hành các bước gia công theo thư tự sau: Tiện khoả mặt đầu B. Khoan lỗ f18 mm. Tiện tinh từ f18 lên f19,8 mm đạt độ bóng Ñ7. Tiện vát mép lỗ f19,8 mm. - Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620 của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW. - Chọn dao: + Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6. + Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ f18 mm. + Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6 để tiện tinh lỗ. - Lương dư gia công: + Tiện bề mặt B: t = 1 mm. + Gia công khoan lỗ f18 mm: t = 9 mm. + Tiện tinh lỗ f18 mm: t = 0,9 mm. + Tiện vát mép lỗ f19,6 mm. - Chế độ cắt khi gia công cơ đối với mỗi bước nguyên công được xác định bằng cách tra các bảng tương ứng với mỗi phương pháp ta cần gia công như sau: Đối với bước gia công tiện mặt đầu B: Tra bảng 5-72 (Trang 64-Quyển 2) ta có t = 1mm; Sdọc = 0,34 (mm/vg) ; n = 235 (vg/ph). Đối với bước gia công khoan lỗ f18 mm: Tra bảng 5-58 (Trang 84-Quyển 2) ta có t = 9mm; S = 0,36 (mm/vg) ; V = 30.1 = 15 (m/ph). Chọn tốc độ quay của trục chính khi khoan là ntc = 235 (vg/ph). Khi đó vận tốc khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 14,98 (m/ph). Đối với bước gia công tiện lỗ: Tra bảng 5-62 (Trang 54- Quyển 2) khi sử dụng dao tiện có r = 2mm gia công đạt độ bóng bề mặt Ra = 2,5 ta đã có t = 0,9 mm, S = 0,14 (mm/vg) và V = 40 (m/ph). Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau: Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 600 (vg/ph). Khi đó vận tốc khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 36,93 (m/ph). Đối với nguyên công vát mép lỗ: Thực hiện bằng tay, tốc độ cắt như bước gia công tiện trong. Nguyên công 5: Tiến hành gia công bề mặt ngoài tròn xoay của phôi. - Sơ đồ định vị (Hình 3): - Định vị: Do lúc này trên chi tiết hầu hết các bề mặt đã được gia công tinh đặc biệt là bề mặt lỗ f19,6H7. Cho nên ta tiến hành lắp chi tiết lên trục gá có vai, khi đó chi tiết được định vị 1 bậc tự do nhờ mặt đầu B tiếp xúc với vai trục còn 4 bậc tự do còn lại được định vị nhờ trụ dài lắp vào lỗ f19,6H7. - Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên trục gá ta sư dụng mối ghép ren để tạo lực kẹp chặt dữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi kẹp chặt chi tiết ta tiến hành gia công theo các bước sau: Tiện thô toàn bộ bề mặt tròn xoay để đạt kích thước f131+0,4 mm. Tiện tinh bề mặt tròn xoay f130-0,25 mm. Tiến hành vát mép 450 ở cả hai bên của phôi. - Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620 của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW. - Chọn dao: Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6. - Lương dư gia công: + Tiện thô bề mặt C: t = 1,5 mm. + Tiện tinh bề mặt C: t = 0,5 mm để đạt Ñ7 ¸Ñ8. - Chế độ cắt khi gia công cơ đối với mỗi bước nguyên công như sau: Đối với bước gia công tiện thô bề mặt f120mm: Tra bảng 5-60 và 5-63 (Trang 52 và 55- Quyển 2) ta đã có t = 1,5 mm, S = 0,26 (mm/vg), V = 106 (m/ph). Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau: Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 235 (vg/ph). Khi đó vận tốc khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 96,66 (m/ph). Đối với bước gia công tiện tinh bề mặt f120mm: Tra bảng 5-62 (Trang 54- Quyển 2) khi sử dụng dao tiện có r = 2mm gia công đạt độ bóng bề mặt Ra = 1,25 ta đã có t = 0,5 mm, S = 0,17 (mm/vg) và V = 110 (m/ph). Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau: Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 235 (vg/ph). Khi đó vận tốc khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 95,93 (m/ph). Đối với nguyên công vát chi tiết: Ta thực hiện chạy dao bằng tay, tốc độ cắt như nguyên công tiện tinh. Nguyên công 6: Khoang 4 lỗ f8 mm. - Sơ đồ định vị (Hình 4) trang sau: - Định vị: Tiến hành định vị trên đồ gá chuyên dùng, mặt đầu B hạn chế được 3 bậc tự do còn lỗ f20H7 hạn chế được 2 bậc tự do nhờ lần lượt sử dụng phiến tỳ phẳng dạng đĩa và một chốt trụ ngắn có đường kính f19,6h7. - Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lực kẹp chặt dữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi chi tiết được kẹp chặt ta tiến hành gia công 4 lỗ f8mm trên máy khoan. Để tăng năng suất gia công trong đồ gá ta lắp phiến dẫn có 4 bạc dẫn hướng tương ứng với 4 vị trí cần khoan. - Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy khoan cần K125 của Liên Xô công suất của động cơ 2,8 kw còn hiệu suất h = 0,8. - Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ f8 mm. - Lương dư gia công: Gia công khoan lỗ f10 mm: t = 4 mm. - Chế độ cắt: t = 4mm, n = 1008 (vg/ph) còn S = 0,17 (mm/vg) (Tính toan cụ thể ở phần tính chế độ cắt cho một nguyên công) Nguyên công 7: Gia công biên dạng của bánh răng. - Sơ đồ định vị (Hình 5): - Định vị: Để định vị ví trí chi tiết trong quá trình gia công ta sử dụng trục bậc để gá chi tiết gia công lên đó. Khi đó phôi hạn chế được 5 bậc tự do nhờ sử dụng vai trục và bề mặt trụ dài. Việc định vị như vậy giúp ta có thể gá được nhiều chi tiết trong một lần gia công nhờ đó năng suất gia công tăng nâng cao hiệu suất của quá trình gia công. - Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lực kẹp chặt giữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi chi tiết được kẹp chặt ta tiến hành gia công biên dạng răng bằng dao phay lăn răng chuyên dùng. Chú ý trong quá trình gia công ta phải tiến hành gá dao nghiêng so với trục của vật gia công một góc đúng bằng góc nâng của đường xoắn vít trên trục chia của dao. - Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy phay lăn răng 5324 của Liên Xô. Công suất động cơ của máy mài là 2,8 kW còn hiệu suất h = 0,7. - Chọn dao: Sử dụng dao phay lăn răng bằng thép gió: D = 112 mm . - Chế độ cắt: Do bánh răng cần chế tạo có m = 5 mm nhưng độ chính xác sau khi gia công yêu cầu đạt cập chính xác cấp 8. Cho nên khi chế tạo ta tiến hành gia công trực tiếp biên dạng răng bằng dao phay trục vít một đầu mối. Mặt khác để gia công được hết toàn bộ bề mặt các răng thì trong quá trình cắt dao thực hiện hai chuyển động quay tròn và tịnh tiến dọc theo trục của phôi để cắt bề rộng của bánh răng, còn phôi thức hiện chuyển động quay tròn để dao cắt hết toàn bộ các răng có trên bánh răng.Vậy thống số điều chỉnh máy khi cắt răng như sau. Đối với dao: Lượng chạy dao sau khi chi tiết quay được 1 vòng S0 = 1,25 (mm/vg) còn tốc độ cắt V = 36 (m/ph). Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính mang dao: Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 96 (vg/ph). Khi đó vận tốc khi gia công là: Vthô = ntc.p.D/1000 = 33,76 (m/ph) Đối với phôi: Tốc độ quay của phôi được xác định bởi công thức. Þ (vg/ph) Trong đó: - wd,nd,Zd : Tốc độ góc, số vòng quay, số răng của dao. - wc,nc,Zc : Tốc độ góc, số vòng quay, số răng của bánh răng. Vậy tốc độ quay của chi tiết khi gia công là: (vg/ph). Để tạo ra tốc độ quay của phôi chuyển động của dao cắt đẻ chế tạo ra chi tiết có biên dạng răng đạt yêu cầu, ta sử dụng các cặp bánh răng thay thế phù hợp để tạo ra tỉ số truyền phù hợp. Nguyên công 8: Tiến hành nhiện luyện bánh răng. Để bánh răng có độ cứng đạt 55 ¸ 60 HRC . Ta tiện hành nhiệt luyện thấm Cacbon, đối với thép 40Cr thì độ cứng bề mặt sau khi thấm Cacbon là 60 ¸ 62 HRC. Tuy nhiên sau quá trình nhiệt luyện thì độ chính xác của chi tiết giảm đi một cấp còn độ nhám bề mặt tăng 1 tới 2 cấp. Do đó ta phải tiến hành thêm nguyên công mài lại các bề mặt làm việc của bánh răng để đạt độ bóng yêu cầu. Nguyên công 9: Tiến hành mài bóng hai bề mặt răng. Sau quá trình nhiệt luyện để tăng độ cứng cho chi tiết, chi tiết sẽ bị biến dạng nhiệt làm giảm cấp chính xác và độ bóng bề mặt của chi tiết tăng, cho nên để đảm bảo bề mặt răng có Ra = 1,25 mm thì chi tiết phải được mài lại biên dạng răng. Nhưng do để bài yêu cầu thiết kế qui trình công nghệ phù hợp với điều kiện gia công trong nước. Cho nên nguyên công này có thể bỏ qua, vì hiện tại trong nước chưa có mái bài biên dạng răng chuyên dùng. (Hình 6) Nguyên công 10: Tiến hành mài lỗ đạt f20H7 sau khi nhiệt luyện. - Sơ đồ định vị (Hình 7): - Định vị: Ta sử dụng mặt đầu bánh răng để hạn chế 3 bậc tự do nhờ mặt đầu mâm cặp còn 2 bậc tự do còn lại ta sử dụng bề mặt mâm cặp kẹp vào bề mặt biên dạng răng gián tiếp qua hai viên bi đũa có đường kính d được chọn theo gia trị m (d = p.m/2 = 7,85 mm. Chọn d = 8 mm ) - Kẹp chặt: Sử dụng mâm cặp ba chấu tự định tâm để tạo lực kẹp chắt cần thiết giữ cố định chi tiết khi gia công. - Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy mài tròn trong 3A227 của Liên Xô. Công suất động cơ của máy mài là 3 kW - Dụng cụ cắt: Đá mái có đường kính D = 12,5 mm. - Lương dư gia công: Mài lỗ f20H7 sau nhiệt luyện : h = 0,1 mm. - Chế độ cắt: Xác định theo bảng 5-207 (Trang 184 và 185-Quyển 2) ta có: Lượng chạy dao dọc lấy theo chiều dày đá sau một vòng quay chi tiết:S =0,5 Lượng chạy dao ngang sau một hành chình kép của bàn máy:Sn= 0,0045mm Tốc độ của chi tiết Vct = 30 (vg/ph). Þ Căn cứ vào khả năng vận hành của máy ta chọn ngc = 475(vg/ph). Khi đó vận tốc mài: V = ngc.p.D/1000 = 29,83 (m/ph). Nguyên công 11: Tiến hành kiểm tra chất lượng của bánh răng. Sơ đồ kiểm tra chất lượng sản phẩm. Hình a: Sơ đồ đo độ vuông góc giữa mặt đầu với mặt lỗ f20. Hình b: Sơ đồ đo độ đảo hướng kính của bánh răng. Ở đây ta chỉ nên ra hai sơ đồ điển hình dùng để kiểm tra xem bánh răng có đạt các yêu cầu kỹ thuật hay không. Tính lượng dư cho mỗi bề mặt gia công. Nhận thấy rằng để từ phôi dập nóng trở thành bánh răng có thể làm việc được thì ta phải tiến hành gia công cơ để bóc đi một lượng kim loại nhất định ở một số bề mặt nhất định. Lượng kim loại bị bóc đi để tạo sản phẩm hoàn thiện chính là lượng dư gia công. Việc xác định chính xác lượng dư kim loại về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình gia công. Đối với chi tiết bánh răng ta phải tiến hành gia công cơ tại cả bốn bề mặt sau: Hai mặt đầu cùng hai mặt tròn xoay. Tuy nhiên trong bốn bề mặt phải gia công thì chỉ có hai bề mặt trong xoay là phải đạt độ chính xác và độ bóng nhất định. Do thời gian có hạn cho nên trong các bề mặt cần gia công đó ta chỉ cần tính lượng dư kim loại cho một bề mặt còn các bề mặt khác ta tiến hành tra bảng trong sổ tay công nghê chế tạo máy. Ở đây ta chọn bề mặt tròn xoay f130-0,25mm độ nhẵn bóng Ra = 1,25 mm để xác định lượng kim loại cần cắt bỏ. Xác định lượng dư khi gia công bề mặt f130h11 (Ra = 1,25 mm). Đối với mặt tròn xoay ngoài cùng thi lượng kim loại dư được xác đinh: 2.Z0 = SZi = dph - dct. Trong đó: - Z0 : tổng lượng dư kim loại cần loại bỏ qua mọi nguyên công. - dph : Kích thước đường kính phôi. - dct : Kích thước đường kính chi tiết. Để gia công được f130-0,25mm; Ra = 1,25 mm ta phải trải qua hai bước gia công sau: Tiện thô, tiện tinh (Các bước nguyên công này đều được thực hiện trong một lần gá), cho sai số gá đặt giữa các bước gia công e = ech = 0,5.Smax. Do mối ghép giữa bánh răng với trục gá là mối ghép trung gian f19,6H7/h7 cho nên độ hở lớn nhất của mối ghép được xác định như sau: Lỗ f19,6H7; Trục f20h7Þ Vậy Smax = 42 mm Þ e = ech = 0,5.Smax = 21 mm. Tuy nhiên do mỗi bước gia công cơ học lại đạt những độ chính xác và độ bóng nhất định và không hề cố định. Cho nên lượng dư cần thiết cho một bề mặt là một giá trị nằm trong khoản giá trị xác định. Do đó ta phải đi xác định lượng dư lớn nhất Zmax, lượng dư lớn nhất Zmin và lượng dư danh nghĩa Zi cho một bề mặt được xác định như sau: Xác định lượng dư nhỏ nhất Zmin. Đối với mặt tròn xoay ngoài thì Zmin được xác định như sau: 2.Zmin = 2. Trong đó: - RZi-1 : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại. - hi-1 : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại - DSi-1: Tổng sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại. - ei : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện. Do tính chất in dập các sai sô sau mỗi bước gia công cơ. Cho nên sai số vị trí không gian cũng có thể được xác định gần đúng bởi công thức: Dci = Kchx. Dph. (Kchx: Hệ số chính xác ứng với mỗi bước nguyên công). Tra bảng 3.88 (Trang 245 - Quyển 1) ta có đối với tiện thô: K = 0,06 còn tiện thô: K = 0,04. *) Do phôi là phôi dập tra bảng 3.71 (Trang 218-Quyển 1) thì đối với phôi có khối lượng Î (0,25 ¸ 4) kg ta có RZ0 = 160mm và h0 = 200mm. Ở đây DS gồm có sai số về độ cong vênh và độ lệch tâm của phôi khi được tạo lên từ hai nửa khuôn khác nhau. Do đó sai lệch vị trí không gian tổng cộng được xác định theo công thức sau: DS = Giá trị cong vênh DScv của lỗ được tính theo cả hai phương hướng kính và hướng trục như sau: DScv = = 49 mm. Trong đó: - Dk = 0,3(mm/mm) theo bảng 15 (Trang 43-Quyển 3) - l,d là chiều dài của trục gá và đường kính bề mặt gia công. Giá trị lệch tâm khi dập DSlt lấy theo bảng 16 (Trang 13-Quyển 3) ta có DSlt = 0,8 mm = 800mm. Þ DS == 802 mm. *) Tiện thô: Theo bảng 3.84 (Trang 242-Quyển 1) thì sau khi gia công bán thành phẩm có RZ1 = 100mm và h1 = 100mm. Do sai số gá đặt e = 42 (Gá đặt trên hai mũi tâm của trục gá). Vậy lượng dư nhỏ nhất của bước tiện thô được xác định như sau: 2.Zmin1=2=2.=2324mm. *) Tiện tinh: Theo bảng 3.84 (Trang 242-Quyển 1) thì sau khi gia công bán thành phẩm có RZ2 = 50mm và h2 = 50mm. Lượng dư nhỏ nhất của bước tiện tinh được xác định như sau: Þ2.Zmin2= 2. = 2.264 = 528 mm. Vậy ta có lượng dư gia công nhỏ nhất Zmin được xác định như sau: 2.Zmin = 2.=2.(Zmin1 + Zmin2) = 2324 + 528 = 2852 mm. Kích thước tính toán: *) Kích thước tính toán dtt được xác định bởi tổng số giữa kích thước của chi tiết với lượng dư kim loại cần bóc bỏ: Tiện tinh: dtt2 = dctmin = 130 - 0,25 = 129,75 mm. Tiện thô: d tt1 = dtt2 + 2.Zmin2 = 129,75 + 0,528 = 130,278 mm. Phôi: d ttf = dtt1 + 2.Zmin1 = 130,278+ 2,324 = 132,602 mm. *) Kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin là giá trị kích thước tính toán sau khi được làm tròn ở miền dung sai của nguyên công đó. Tiện tinh: dmin2 = 129,75 mm. Tiện thô: d min1 = 130,3 mm. Phôi: d minf = 132,6 mm. *) Kích thước giới hạn lớn nhất dmax được xác định bởi tổng số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất của chi tiết với dung sai chế tạo: Tiện tinh: dmax2 = dmin2 + dtiệntinh = 129,75 + 0,12 = 129,87 mm. Tiện thô: dmax1 = dmin1 + dtiệnthô =130,3 + 0,40 = 130,7 mm. Phôi: dmaxf = dminf + dphôi = 132,6 + 2,0 = 134,6 mm. Lượng dư giới hạn (Zmin; Zmax): Do lượng dư giới hạn nhỏ nhất Zmin là hiệu của các kích thước giới hạn nhỏ nhất còn lượng dư giới hạn lớn nhất Zmax là hiệu của các kích thước giới hạn lớn nhất giữa các bước gia công liên tục tại bề mặt gia công. Tiện tinh: 2.Zmax2 = dmax1 - dmax2 = 130,7 - 129,87 = 0,83 mm = 830 mm. 2.Zmin2 = dmin2 - dmin2 = 130,3 - 129,75 = 0,55 mm = 550 mm Tiện thô: 2.Zmax1 = dmaxf - dmax1 = 134,6 + 130,7 = 3,9 mm = 3900 mm. 2.Zmin1 = dminf - dmin1 = 132,6 - 130,3 = 2,3 mm = 2300 mm. Bảng tính toán lượng dư (mm) như sau: Bước gia công. Yếu tố tạo thành lượng dư Zmin mm dtt mm d mm Kích thước tt (*) Lượng dư gh RZi hi DS ei Dmin Dmax 2.Zmin 2.Zmax Phôi 160 200 706 0 122,632 2000 122,6 124,6 - - Tiện thô 100 100 48 0 2324 120,308 400 120,3 120,7 2300 3900 Tiện tinh 50 50 0 528 119,78 120 119,78 119,9 550 830 Tổng - - - - 2852 - - - - 2850 4730 (*) Đơn vị đo là mm. Kiểm tra: Tph - Tct = 2000 -120 = 2.Zmax - 2.Zmin = 4730 - 2850 = 1880 mm. Vậy lượng dư cần thiết để gia công được bề mặt tròn xoay đạt kích thước f120h11 trước khi cắt răng là Ztổng = 4000 mm = 4 mm Þ lượng dư mỗi phía là 2 mm. Tính lượng dư của các bề mặt còn lại. Các bề mặt còn lại lượng dư kim loại cần cắt gọt được tra trong sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 ta thu được các giá trị như sau: + Đối với mặt đầu: Z = 1 mm bảng 3.125 (Trang 269 - Quyển 1). + Đối với bề mặt lỗ thì để đạt cấp chính xác 7 ta tiến hành gia công theo thư tự như sau: Khoan lần một bằng mũi khoan có đường kính f18 mm, sau đó tiến hành tiện bề mặt lỗ để đạt kích thước 19,8 mm cuối cùng tiện hành mài lỗ sau khi nhiệt luyện bánh răng để đạt kích thước f20H7(Ra = 1,6mm). Vậy hình dạng của phôi trước khi thực hiện gia công như sau: Tính chế độ cắt. Do yêu cầu chỉ cần tính chế độ cắt cho một nguyên công trong toàn bộ quy trình gia công bánh răng. Ta tính chế độ cắt cho nguyên công khoan 4 lỗ f8mm. Vì các thông số đó phục vụ cho việc thiết kế đồ gá sau này. Các thông số công nghệ khi gia công cơ như sau: Chiều sâu cắt: t = 0,5.D = 0,5.8 = 4 mm. Lượng chạy dao: S = 0,15 (mm/vg). Tra bảng 5-25 (Trang 21-Quyển2). Gia công trên máy khoan cần K125 có hiệu suất 0,8. Tốc độ cắt khi khoan được xác định như sau: (m/ph) với kv = kMV.kUV.klV. Trong đó: - Các hệ số Cv, m, y, q được xác định theo Bảng 5-28 (Trang 23-Quyển2). Đối với mũi khoan có lưỡi cắt làm bằng P6M5 thực hiện chạy dao S = 0,15 < 0,2 ta có: Cv = 7, m = 0,2; q = 0,40; y = 0,7. - T là trị số trung bình tuổi bên của dao T = 25 (phút). - kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.kuv. kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong Bảng 5-1 ¸5-4 (Quyên2) đối với thép ta có. kMV = = = 1 Ở đây: - sb : Giới hạn bền của vật liệu, sb = 750 Mpa. - Kn là hệ số điều chỉnh Î vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1. - nv là số mũ cho trong Bảng 5-2: nv = 1. - knv là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi: kUV = 0,8. - kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: klV = 1. Tra bảng 5-5 Þ knv còn bảng 5-6 Þ kuv Vậy kv = kMV.kUV.klV = 1.0,8.1 = 0,8. Tiến hành thay số vào công thức ta có: = 25,50 (m/ph). Khi đó tốc độ quay của trục mũi khoan là: Vây ta chọn tốc độ quay của trục chính khi gia công là: ngc = 1008 (vg/ph). Khi đó vận tốc cắt thực tế khi gia công sẽ là: V = n.p.D/1000 = 25,32 m/ph Momen xoắn Mx và lực chiều chục Po. Mômen xoắn (MX) và thành phần lực chiều trục (Po) được xác định bởi công thức như sau: Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp. Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp. Trong đó các hệ số được xác định như sau: - Tra bảng bảng 5-32 (Trang 25-Quyển 2) ta có: CM = 0,0345; q = 2; y = 0,8 và Cp = 68; q = 1; y = 0,7. - Chiều sâu cắt t = 4 mm. - Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế kp chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vậy liệu gia công được xác định như sau: kp = kMP đối với thép và gang theo bảng 5-9 (Trang 25-Quyển 2). kMP = = = 1 Do đó ta có giá trị MX và Po như sau: Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp = 10.0,0345.82.0,150,8.1 = 4,84 (N.m). Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp = 10.68.81.0,150,7.1 = 1442 (N). Lúc này công suất cắt được tính như sau: (kW). Trong khi công suất máy là: Nmáy = 2,2. 0,8 = 1,76. Như vậy máy ta chọn đủ công suất để gia công cơ. Tính thời gian gia công cơ bản cho mỗi nguyên công. Ta biết rằng thời gian cơ bản của của mỗi nguyên công T được xác định bằng tổng thời gian gia công cơ bản Ti của mỗi bước gia công trong nguyên công đó. Mà thời gian cơ bản của một bước gia công được xác định bởi công thức sau. (Phút) Trong đó: - L : Chiều dài của bề mặt gia công (mm). - L1 : Chiều dài ăn dao (mm). - L2 : Chiều dài thoát dao (mm). - S : Lượng chạy dao vòng (mm/vg). - n : số vòng quay hoặc hành trình kép trong một phút. Hình dạng và kích thước của phôi của phôi trước khi gia công như sau: Còn sau khi gia công song thì hình dạng của chi tiết có dạng như sau: Để đơn cho việc tính toán ta chỉ thực hiện tính toán còn sơ đồ cụ thể cho mỗi bước nguyên công ta tham khảo thêm ỏ bản vẽ sơ đồ nguyên công. Nguyên công 3: Gia công tạo chẩn. Tiện mặt đầu: Chế độ cắt: S = 1 (mm/vg); n = 300 (vg/ph) và t = 1mm. Ta có: - L = 0,5.134 = 67 mm. - L2 = (0,5 ¸ 5) mm. Chọn L2 = 2,5 mm. - L1 = t/tgj + (0,5 ¸ 2) = 1/tg450 + 1,5 = 2,5 mm. Thời gian cơ bản cần để tiện mặt đầu là: (Phút). Tiện mặt tròn xoay: Còn chế độ cắt: S = 1 (mm/vg); n = 300 (vg/ph) và t = 1mm. Ta có: - L = 15 mm. - L2 = (1 ¸ 3) mm. Chọn L2 = 2,5 mm. - L1 = t/tgj + (0,5 ¸ 2) = 1/tg450 + 1,5 = 2,5 mm. Thời gian cơ bản cần để tiện mặt tròn xoay là:: (Phút). Vậy thời gia gia công cơ bản cần cho nguyên công 3 là: T3 = T31 + T32 = 0,24 + 0,067 = 0,307 (ph). Nguyên công 4: Khoả mặt đầu, khoan lỗ và tiện tinh lỗ. Tiện mặt đầu: Chế độ cắt: S = 0,35 (mm/vg); n = 235 (vg/ph) và t = 1mm. Ta có: - L = 0,5.134 = 67 mm. - L2 = (0,5 ¸ 5) mm. Chọn L2 = 2,5 mm. - L1 = t/tgj + (0,5 ¸ 2) = 1/tg450 + 1,5 = 2,5 mm. Thời gian cơ bản cần để tiện mặt đầu là:: (Phút). Khoan lỗ f18 mm : Chế độ cắt: S = 0,36 (mm/vg); n = 235 (vg/ph) và t = 9 mm. Ta có: - L = 32 mm. - L2 = (1 ¸ 3) mm. Chọn L2 = 2,5 mm. - L1 = t.cotgj + (0,5 ¸ 2) = 9.cotg600 + (0,5 ¸ 2) = 6,5 mm. Thời gian cơ bản cần để khoan thông tạo lỗ là: (Phút). Tiện tinh lỗ f19,8 mm : Chế độ cắt: S = 0,14 (mm/vg); n = 600 (vg/ph) và t = 0,9 mm. Ta có: - L = 32 mm. - L2 = (1 ¸ 5) mm. Chọn L2 = 2,5 mm. - L1 = t/tgj + (0,5 ¸ 2) = 0,8/tg450 + (0,5 ¸ 2) = 2,5 mm. Thời gian cơ bản cần để tiện tiện tinh lỗ sau khi khoan là: (Phút). Vậy thời gia gia công cơ bản của nguyên công 4 là: T4 = T41 + T42 + T43 = 0,875 + 0,485 + 0,440 = 1,8 (ph). Nguyên công 5: Gia công mặt tròn xoay đạt f 130h11 mm. Tiện thô bề mặt tròn xoay: Còn chế độ cắt: Sdọc = 0,26 (mm/vg); n = 235 (vg/ph) và t = 1,5 mm. Ta có: - L = 32 mm. - L2 = (1 ¸ 3) mm. Chọn L2 = 2,5 mm. - L1 = t/tgj + (0,5 ¸ 2) = 1,5/tg450 + (0,5 ¸ 2) = 2,5 mm. Thời gian cơ bản cần để tiện mặt tròn xoay là:: (Phút). Tiện tinh bề mặt tròn xoay: Còn chế độ cắt: Sdọc = 0,17 (mm/vg); n = 235 (vg/ph) và t = 0,5 mm. Ta có: - L = 32 mm. - L2 = (1 ¸ 3) mm. Chọn L2 = 20 mm. - L1 = t/tgj + (0,5 ¸ 2) = 0,5/tg450 + (0,5 ¸ 2) = 20 mm. thời gian cơ bản cần để tiện mặt tròn xoay là:: (Phút). Vậy thời gia gia công cơ bản của nguyên công 5 là: T5 = T51 + T52 = 0,606 + 0,901 = 1,507 (ph). Nguyên công 6: Khoan bốn lỗ f8 mm. Chế độ cắt: S = 0,17 (mm/vg); n = 1008 (vg/ph) và t = 4 mm. Ta có: - L = 16 mm. - L2 = (1 ¸ 3) mm. Chọn L2 = 3 mm. - L1 = t.cotgj + (0,5 ¸ 2) = 4.cotg600 + (0,5 ¸ 2) = 5 mm. Thời gian cơ bản cần để khoan thông tạo lỗ là: (Phút). Nguyên công 7: Gia công biên dạng răng. Chế độ cắt: S0 = 1,25 (mm/vg); n = 96 (vg/ph). Thông số của dao cắt: D = 100 mm, q = 1, d = 32 mm. Ta có: - L = 32 mm. - L1 = (1,1 ¸ 1,2). = (1,1 ¸ 1,2). - L2 = (2 ¸ 4) mm. Chọn L2 = 3 mm. Thời gian cơ bản cần để gia công thô bánh răng là: (Phút). Nguyên công 10: Mài bóng lỗ f20H7 sau khi nhiệt luyện. Thời gian gia công cơ bản cho nguyên công mài trong trong được xác định bởi công thức sau: (Phút).s L0 = L - (0,2 ¸ 0,4).Bk = 32 - 0,2.15 = 29 mm Trong đó: - h: Lượng dư kim loại cần loại bỏ ở một phía. h = 0,1 mm. - L: Chiều dài của lỗ cần mài. L = 32 mm. - Bk:Bề rộng của đá mài. Chọn Bk = 15 mm. - nc: Tốc độ quay của chi tiết. Chọn nc = 475 (vg/ph). - Sc: Lượng chạy dao dọc lấy theo chiều dày đá sau khi chi tiết quay được một vòng: Chọn Sc =0,5. - t: Lượng di chuyển ngang sau một hành trình dịch chuyển của bàn máy trong quá trình gia công. Chọn t = 0,0045 (mm/htr). (ph). Vậy tổng thời gian cơ bản cho một sản phẩm là : To = T3 + T4 + T5 + T6 +T7 + T10 To = 0,307 + 1,8 +1,507 + 0,56 + 14 + 0,235 = 18,409 (ph). Còn thời gian nguyên công (Thời gian cho mỗi chiếc) : Ttc= To +Tp +Tpv +Ttn Trong đó: -To: Thời gian cơ bản. - Tp: Thời gian phụ = 10%To =1,81 phút. - Tpv: Thời gian phục vụ = 11%T0 = 2,025 phút. - Ttn: Thời gian nghỉ = 5%To = 0,905 phút. Þ Ttc = 18,409 + 1,81 + 2,025 + 0,905 = 23,149 phút. Ở đây ta chỉ đi xác định thời gian cơ bản dùng để phục vụ cho việc triực tiếp gia công cắt gọt trong phân xưởng cơ khí. Thiết kế đồ gá. Ta chỉ cần thiết kế đồ gá cho một nguyên công trong quy trình công nghệ gia công chi tiết, cho nên đồ gá cho nguyên công 6 khoan 4 lỗ f8 như sau: Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá. Ta đã biết rằng đồ gá là nơi chi tiết được gá đặt và kẹp chặt chi tiết trong suốt quá trình gia công cơ. Nó có tác dụng mở rộng khá năng công nghệ cho máy cắt gọt, đồng thời rút ngắn thời gian gia công chi tiết tạo điều kiện tăng năng suất trong khi chất lượng của sản phẩm lại đồng đều bảo đảm theo yêu cầu kỹ thuật đề ra. Do khi gia công cơ đồ gá cùng chi tiết đều nằm trong khoảng không gian gia công của máy. Vậy kích thước của đồ gá không vượt quá khoảng không gian dịch chuyển của máy. Đối với máy khoan cần K125 của Liên Xô công suất của động cơ 2,8 kw còn hiệu suất h = 0,8. Còn khoảng không gian gia công của máy là: Khoảng cách từ tâm trục chính tới trụ máy là 320 ¸ 1250 mm. Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy là 320 ¸ 1400 mm. Xác định phương pháp định vị: Yêu cầu của chi tiết sau quá trình gia công phải đảm bảo thoả mãn điều kiện vị trí 4 lỗ phải đồng đều nhau so với tâm quay của bánh răng để khi làm việc bánh răng quay ổn định và truyền lực đồng đều. Vì chi tiết sau nguyên công 5 hầu hết các bề mặt đã là bề mặt tinh, cho nên việc chọn bề mặt nào làm bề mặt định vị cho quá trình gia công sẽ quyết định độ chính xác của việc gia công cơ. Do chi tiết gia công có dạng đĩa, cho nên trong quá trình gia công cơ thì ưu tiên sử dụng chuẩn tinh chính thông nhất để làm bề mặt định vị là hàng đầu.Vì có như vậy mới hạn chế sai số giữa hai quá trình gia công và sử dụng chi tiết. Đối với bánh răng cần gia công là chi tiết thuộc dạng đĩa thì chuẩn tinh thống nhất chính là lỗ f20H7. Cho nên khi gia công ta định vị chi tiết như sau: Bề mặt bên của bánh răng là mặt phẳng định vi được 3 bậc tự do. Bề mặt lỗ f20H7 định vị hai bậc tự do nhờ sử dụng chốt trụ ngắn (l/d < 1). Kết cấu chi tiết dùng để định vị. Do phôi cần gia công cơ có đường kính mặt ngoài và đường kính lỗ lần lượt là D = 130-0.25 mm và d = 19,6 mm. Cho nên kết cấu của chi tiết sử dụng để định vị chi tiết trong đồ gá khi gia công như sau: Mặt phẳng dùng để định vị chi tiết là phiến phẳng dạng đĩa (Hình a). Chốt ngắn định vị vào lỗ bánh răng (Hình b). Kết cấu như sau: Ta có sơ đồ định vị như sau: (Trang sau). Vị trí của chi tiết khi gia công cơ: Xác định phương chiều và điểm đặt lực của lực cắt và lực kẹp chặt. Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết sau khi gia công thì lực kẹp chặt và lực căt phải đảm bảo các yêu cầu tối thiểu sau: Đối với lực kẹp chặt: - Không phá hỏng vị trí định vị của phôi. -Lực kẹp chặt phải đủ để chi tiết không bị xê dịch dưới tác dụng của lực cắt nhưng không được quá lớn so với giá trị cần thiết để trán biến dạng của phôi. - Không làm hỏng bề mặt do lực kẹp tác dụng vào. - Cố gắng làm cho phương chiều không đi ngược chiều với lực cắt mà cần vuông góc và hướng vào bề mặt định vị. - Kết cấu nhỏ, đơn giản, gọn nhất có thể nhưng bảo đảm an toàn, tháo tác nhanh, ít tốn sực, dễ bảo quản và sửa chữa…. Để đáp ứng tối đa các điều kiện đó ta chọn phương án kẹp chặt như sau. Xác định lực kẹp chặt cần thiết. Về kết cấu thì mũi khoan có thể hình dung là sự ghép lại lưỡi cắt của hai dao tiện đơn đối xứng nhau. Kết cấu của mũi khoan như sau (Hình bên): Cho nên trong qua trình gia công cắt gọt mũi khoan tác dụng lên phôi các ngoại lực: Po(lực chiều trục) và Mx (Mômen xoắn). Giá trị của chúng được xác định như sau: Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp. Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp. Trong đó các hệ số được xác định như sau: - Tiến hành tra bảng bảng 5-32 (Trang 25-Quyển 2) ta có: CM = 0,0345; q = 2; y = 0,8 (Ứng với Mx) và Cp = 68; q = 1; y = 0,7 (Ứng với Po). - Chiều sâu cắt t = 4 mm. - Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế kp chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vậy liệu gia công được xác định như sau: kp = kMP đối với thép và gang theo bảng 5-9 (Trang 25-Quyển 2). kMP = = = 1 Do đó ta có giá trị MX và Po như sau: Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp = 10.0,0345.82.0,150,8.1 = 4,84 (N.m). Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp = 10.68.81.0,150,7.1 = 1442 (N). Sơ đồ ngoại lực tác dụng vào phôi như sau (Trang sau): Nhận thấy rằng trong quá trình khoan 4 lỗ f8mm cho chi tiết. Dưới tác dụng của ngoại lực Po và mômen xoắn Mx, thì chỉ có thành phần Mx làm cho chi tíết luôn có xu hướng quay quanh chốt ngắn đã được lắp vào lỗ của bánh răng còn thành phần Po hướng vào bề mặt định vị sẽ làm cho chi tiết có xu hướng đứng yên. Do vậy cơ cấu kẹp chặt phải tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết để cùng với thành phần lực hướng trục khi khoan P0 tạo ra mômen ma sát phải thắng được Mx. Muốn vậy thì: Trong đó: - M: mômen của quá trình cắt. M = 4,84 (N.m) - P0: Lực dọc trục khi khoan. Po = 1442 (N). - d: Đường kính của dao khoan. d = 8 mm. - R: Khoảng cách từ tâm mũi khoan tới tâm chi tiết. R= 29,5 mm - R1: Khoảng cách từ tâm phiến tỳ tới tâm chi tiết. - a: Khoảng cách từ mỏ kẹp tới tâm chốt. - f1 : Hệ số ma sát giữa chi tiết với phiến tỳ. Chọn f1 = 0,15. - f2 : Hệ số ma sát giữa chi tiết với mỏ kẹp. Chọn f2 = 0,15. - W: Lực do cơ cấu kẹp chặt sinh ra. - K: Hệ số an toàn chung, được xác định như sau. K = Ko.K1. K2. K3. K4. K5. K6 - Ko:là hệ số an toàn trong mọi trường hợp. Chọn Ko = 1,5 - K1:là hệ số kể đến lượng dư không đều. Chọn K1 = 1 - K2:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt. Chọn K2 =1 - K3:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục. Chọn K3 = 1 - K4:là hệ số kể đến nguồn sinh lực, kẹp chặt bằng tay. Chọn K4 = 1,3 - K5:là hệ số kể đến vị trí tay quay. Chọn K5 = 1. - Ko:là hệ số kể đến tính chất tiếp xúc. Chọn K6 = 1,5. Từ đó tính được : K = 1,5.1.1.1.1,3.1.1,5 = 2,95. Chọn K = 3. Vậy lực kẹp chặt cần thiết để cố định chi tiết như sau: N Xác định cơ cấu sinh lực kẹp chặt. Để tạo ra lực kẹp cần thiết để giưa cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ cắt gọt ta sử dụng mối ghép ren để tạo lực kẹp còn cơ cấu truyền lực kép đến phôi có hình dạng và kích thước như sau: Chọn l2 = 2.l1 = 64 mm. Vậy để tạo ra một lực W = 2652 (N) tác dụng vào chi tiết gia công thì cơ cấu bulông đai ốc phải tạo ra một lực Q = 2.W = 5304 (N) tác dụng vào thanh kẹp. Đối với cơ cấu kẹp chặt bằng ren như hình vẽ thì lực Q tác dụng vào đế đồ gá được xác định bởi công thức sau: P.L = 0,5.Q.[tg(a + j1).dtb + tgj2.qtb]. Trong đó: - qtb = 0,8.dtb với dtb là đường kính trung bình của ren. - a là góc nâng của ren. Ta có tg a = S/(p. dtb). - j1 và j2 là góc ma sát. - tg(a + j1) và tgj2 là hệ số ma sát tại các trí tiếp xúc tương ứng. Vậy ta có: P.L = 0,5.Q.[tg(a + j1).dtb + 0,8.tgj2. dtb]. Þ dtb = 2. P.L/[ W.[tg(a + j1) + 0,8.tgj2] (mm). Do: - tg(a + j1) = tgj2 = 0,2 nên ta có: - P là lực dùng để xiết ren tạo lực kẹp chặt: Chọn P = 100 N. - L là chiều dài của cơ lê dùng để xiết ren. Chọn L = 200 mm. Khi đó ta xác định được đường kính trung bình của ren cực đại như sau: dtbmax = 2.100.200/[5304.[0,2 + 0,8.0,2] = 4.104/(5304.0,36) = 20,88 mm. Để bảo đảm quá trình gia công chi tiết luôn luôn cố định dưới tác dụng của lực cắt thì Q > 5304 (N) Þ dtb < dtbmax. Vậy để cố định chi tiết khi gia công ta chọn loại bulông đai ốc M16. Chọn cơ cấu dẫn hướng và so dao. Đối với nguyên công tiến hành khoan 4 lỗ f8mm mm cách đều so với tâm của lỗ f20mm và lệch nhau một góc 900 ta đã chọn máy khoan cần 2H53 để gia công. Mà ta biết rằng đối với đồ gá khoan, khoét, doa thì cơ cấu dẫn hướng là một bộ phận quan trọng, nó không những giúp ta xác định nhanh chóng vị trí cần gia công mà còn có tác dụng tăng độ cứng vững của dụng cụ cắt trong quá trình gia công làm tuổi thọ dụng cụ tăng đồng thời hạn chế bớt các thao tác nhầm lẫn của công nhân, làm ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm. Vậy để khoan lỗ có đường kính d = 8 mm ta chọn bạc dẫn có kích thước và hình dạng (Hình trên). Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá eCT. Nhận thấy rằng đồ gá là dụng cụ có nhiệm vụ cố định chi tiết cần gia công trên bàn máy của máy cắt kim loại, tức là nó bảo đảm vị trí tương quan giữa dao và chi tiết. Cho nên sai số của đồ gá khi chế tạo và lắp giáp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sai số của kích thước khi gia công, cụ thể nó ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và bề mặt chuẩn chọn làm định vị. Nếu chi tiết được gia công bằng dao định hình hoặc dao định kích thước thì sai số của đồ gá không ảnh hưởng đến kích thước và sai số hình dáng của bề mặt gia công. Nhưng khi gia công bằng phiến dẫn dụng cụ thì sai số đồ gá ảnh hưởng đến khoảng cách tâm của các lỗ gia công và khoảng cách từ mặt định vị tới tâm lỗ. Độ không song song giữa các mặt định vị và mặt đáy của đồ gá sẽ gây sai số cùng dạng giữa bề mặt gia công và bề mặt chuẩn. Sai số gá đặt được tính theo công thức như sau: = Trong đó: - ec: Sai số chuẩn do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra. Ở đây do chi tiết được định vị với đồ gá nhờ một mặt phẳng và một chốt trụ ngắn. Thế mà kiểu lắp ghép giữa phôi với chốt trụ ngắn là f19,6H7/h7 thuộc loại lắp ghép trung gian. Cho nên tồn tại khe hở nhất định sẽ gây ra sai số ec = 0,5.Smax. Lỗ f19,6H7; Trục f20h7Þ Vậy Smax = 42 mm Þ e = ech = 0,5.Smax = 21 mm. - ek: Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra. Sai số kẹp chặt được xác định theo các công thức trong bảng 24 (Trang 48 - Quyển 3). Cần nhớ rằng khi phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện thì sai số kẹp chặt bằng không. - em: Sai số mòn. Sai số mòn được xác định theo công thức sau đây: (mm) = 0,3. = 22,25 mm. - eđc: Sai số điều chỉnh được sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy eđc = 5 ¸ 10 mm. - egđ: Sai số gá đặt, khi tính toán đồ gá ta lấy giá trị sai số gá đặt cho phép: [egđ] = (1/3¸1/5).d. Với d dung sai của nguyên công Þ [egđ] = 200/3 = 66,67 mm. - ect: Sai số chế tạo cho phép đồ gá. Sai số này cần được xác định khi thiết kế đồ gá. Do đa số các sai số phân bố theo qui luật chuẩn và phương của chúng khó xác định nên ta sử dụng công thức sau để tính sai số gá đặt cho phép: ect= = =58,4 mm. Căn cứ vào sai số gá đặt cho phép ect của đồ gá để chế tạo và lắp ráp các chi tiết tạo nên đồ gá đáp ứng được yêu cầu chế tạo của chi tiết ở nguyên công đó. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau: Độ không song song của mặt định vị so với đáy đồ gá ≤0,058 mm/100mm. Độ không vuông góc giữa chốt định vị với đáy đồ gá≤ 0,058 mm/100mm. Độ không vuông góc của bạc dẫn so với đáy đồ gá ≤ 0,058 mm/100 mm. Đốí với các chi tiết dùng để định vị cho chi tiết hoặc dẫn hướng cho dụng cụ cắt phải được nhiệt luyện đạt độ cứng 50 ¸ 55 HRC . Bạc dẫn hướng cho mũi khoan bề mặt phải được gia công đạt độ bóng Ra = 1.25 ¸ 0.63 mm. Các chi tiết đã sử dụng trong đồ gá. Kích thước của đồ gá phải thích hợp với khoảng không gian vận hành hiệu quả của máy. Do đó ta phải lựa chọn các chi tiết để lắp nên đồ gá phải có kết cấu thích hợp. Tuy nhiên do đồ gá được lắp từ khá nhiều chi tiết khác nhau, cho nên ở đây chi biểu diễn một số chi tiết chính quan trọng trong đồ gá còn các chi tiết nhỏ thì ta thể hiện trong bản vẽ lắp đồ gá và bảng liệt kê các chi tiết. Phiến dẫn. Phiến dẫn là nơi lắp bạc dẫn hướng lên, chúng có nhiệm vụ dẫn hướng chính xác dụng cụ cắt vào vùng cần gia công trên chi tiết rút ngắn thời gian hiệu chỉnh máy, tăng năng suất gia công cho máy. Nó được làm bằng gang xám chế tạo bằng phương pháp đúc trong khuôn cát. Sau đó tiến hành gia công cơ học tạo các vị trí lắp bạc dẫn hướng. Nó có hình dạng và kích thước như sau: Đế đồ gá. Đế đồ gá là là chi tiết cơ bản rất cơ bản của đồ gá. Nó là không những là nơi chịu lực chính của đồ gá mà còn là nơi lắp ráp các chi tiết khác tạo thành đồ gá hoàn chỉnh. Cho nên đế đồ gá được làm bằng gang xám chế tạo bằng phương pháp đúc trong khuôn cát. Sau đó tiến hành gia công cơ học tạo các vị trí lắp vít và bulông để lắp các chi tiết khác lên đó. Nó có hình dạng và kích thước như sau (Trang sau): TÀI LIỆU THAM KHẢO. - Sổ tay công nghệ chế tạo máy (Quyển 1 và 2). Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật (Tập 1và 2) - Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy (Quyển 3). Pgs-Pts Trần Văn Định. - Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá. Pgs-Pts Lê Văn Tiến. Pgs-Pts Trần Văn Định. Pts Trần Xuân Việt. - Giáo trình công nghệ chế tạo máy (Quyển 5 và 6). Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật (Tập 1và 2) - Tính toán và thiết kế máy công cụ (Quyển 7). Phạm Đắp (1971). - Quy trình công nghệ gia công bánh răng (Quyển 8). Pgs-Pts Trần Văn Định.