Đồ án Qui trình công nghệ chế tạo trục ống đỡ cần trục chân đế

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC ỐNG ĐỠ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 1 Xu hướng phát triển công nghệ chế tạo máy ở nước ta Ngày nay ngành chế tạo máy ở nước ta đang đứng trước những khó khăn to lớn. Đó chính là thuận lợi của người đi sau , thừa hưởng những thành tựu vượt bậc về khoa học kỹ thuật trên thế giới. Hơn nữa , đứng trước xu hướng toàn cầu hoá đòi hỏi mọi ngành nghề phải nhanh chóng đổi mới công nghệ đểû tăng sức cạnh tranh , nhu cầu về máy móc là rất lớn . Điều này sẽ tạo đà cho công nghệ máy móc ở nước ta phát triển hơn. Mặt khác, việc áp dụng các thành tựu của các ngành khoa học khác , đặc biệt là khoa học máy tính vào ngành công nghệ chế tạo máy đã đẩy nhanh tốc độ phát triển của ngành này. Tuy nhiên , thực tế hiện nay cũng đặt ngành chế tạo máy trước những thử thách gay go. Do toàn bộ cơ sở vật chất còn rất lạc hậu so với trình độ chung của thế giới. Thêm vào đó việc tiếp thu các quy trình công nghệ mới của chúng ta còn rất hạn chế. Tất cả những điều này là những chướng ngại mà ngành công nghề chế tạo máy của Việt Nam cần vượt qua. Nhìn chung xu hướng phát triển công nghệ chế tạo máy của nước ta hiện nay là ngày càng chuyên môn hoá và tự đôïng hóa.Với sự hỗ trợ đắc lưcï của máy tính , ngành này sẽ phát triển với tốc độ nhanh , hứa hẹn có những bước đột phá và đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy ngành công nghiệp Việt Nam phát triển. 2 Bánh xe, qui trình công nghệ chế tạo 2.1 Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết : Bánh xe làm việc trong điều kiện khắc nghiệt , hệ thống bánh xe chịu toàn bộ tải trọng của xe và trọng lượng vật nâng. Quá trình xe chuyển động trên đường ray , tải trọng tác động thay đổi liên tục vành bánh xe chiïu tác động của moment uốn, moment xoắn phức tạp , việc thay đổi liên tục các moment sẽ tạo ứng suất tập trung cục bộ tại vành bánh xe và các ngỗng trục sẽ tạo các vết nứt , gây hư hỏng . Bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe và ray làm việc trong điều kiện thiếu bôi trơn, ma sát lớn, gây mòn nhanh và xuất hiện nhiệt lớn, làm ảnh hưởng đến tuổi bền của bánh xe. Dao động xuất hiện trong trong quá trình xe chuyển động phần lớn được triệt tiêu ở hệ thống giảm xóc của xe tuy nhiên trên bánh cũng xuất hiện dao động nội bộ phân tử quá trình này gây biến dạng cong vênh bánh, ta có thể khử ứng suất nội phân tử bằng cánh tạo các lỗ trên vành mayơ để ứng suất triệt tiêu tại tâm các lỗ . Tuy nhiên việc tạo lỗ trên vành mayơ phải tăng kích thước chiều dày của vành mayơ tăng lên đồng nghĩa với kích thước tổng thể tăng của xe tăng thêm. Nếu ta thay đổi kết cấu mặt cắt, gia tăng kích thước vành gần ngỗng trục sẽ phù hợp hơn về mặt bố trí vật liệu, cũng như tải trọng ở ổ đỡ khiến trục kích thước cũng tăng dần về vị trí vành. Việc này sẽ tăng độ cứng vững cho bánh xe….. Qua quá trình phân tích điều kiện và kết cấu làm việc của chi tiết chúng ta có thể rút ra bố trí tổng thể hình dáng của chi tiết như sau: mặt ngoài cùng của bánh hình dạng vành, vùng giữa dạng tấm chịu lực, càng dần về phía ngỗng trục thành dày của tấm tăng dần, cổ ngỗng trục sẽ dài hơn thành bánh, càng về tâm bánh đường kính ngỗng trục tăng dần để đảm bảo tải trọng ổn định và phù hợp với tính công nghệ……… 2.2 Chế tạo phôi : a. Vật liệu chế tạo phôi : Dựa vào điều kiện tải trọng ,sức bền & tính kinh tế cho thấy .Vật liệu chế tạo, phải có tính kéo , nén tốùt . tại các bề mặt làm việc phải có độ cứng > 50 HRC , đồng thời phải chịu được độ bền ma sát trược lớn tính ổn định nhiệt cao. Tại lõi độ cứng giảm dần (300 HRB ¸ 350 HRB) Trước các yêu cầu về vật liệu chế tạo phôi cho thấy nếu sử dụng vật liệu gang để chế tạo sẽ không đạt các yêu cầu kỹ thuật trên, sử dụng hợp kim loại tốt sẽ đạt yêu cầu kỹ thuật. Tuy nhiên giá thành hợp kim hiên nay khá đắt không phù hợp tính kinh tế và nhất là điều kiện công nghệ chúng ta hiện nay chưa đủ sức chế tạo phôi bằng hợp kim màu. Nếu sử dụng thép cacbon , chất lượng tốt để chế tạo phôi, sau gia công nhiệt luyện bề mặt để đạt yêu cầu kỹ thuật, là có thể được Về mặt kinh tế thép cacbon giá thành tương đối rẻ, công nghệ nhiệt luyện chúng ta có thể làm được , phù hợp được về mặt giá cả sản phẩm. Tra cứu các tài liệu kỉ thuật nhiệt luyện và số liệu kĩ thuật làm việc của mác thép : 35XT là phù hợp với yêu cầu kĩ thuật Các thông số của mác thép 35XT: d =70 KG/mm 2 E = 225800 KG/mmM2 D = (300 ¸350) 0 C %C =0.35 b. Dạng sản xuất : Số lượng sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến dạng sản xuất, nó phụ thuộc vào mức cầu của thị trường, sản lượng cung cấp của nhiều nhà sản xuất cùng sản xuất một loại mặt hàng, cụ thể phụ thuộc vào hợp đồng sản xuất giữa nhà chế tạo và nhà phân phối sản phẩm . Phụ thuộc vào mức độ sản xuất mà người ta chia dạng sản xuất ra làm 3 loại : Sản xuất hàng khối lớn Sản xuất hàng loạt vừa Sản xuất đơn chiếc Để xác định được mức độ sản xuất người ta dựa vào hai yếu tố sau: Sản lượng sản xuất hàng năm ( sản phẩm hoặc bán thành phẩm) Được tính theo công thức sau : N = N1* m [ 1+ (b+a)/100] Trong đó N1: sản phẩm làm theo đơn đặt hàng m : số chi tiết trong một sản phẩm b : luợng sản phẩm gối đầu a : số sản phẩm hư hỏng Trọng lượng sản phẩm hoặc bán thành phẩm : xác định bằng hệ thức M = V x r M : khối lượng sản phẩm hoặc bán thành phẩm V : thể tích của sản phẩm or bán thành phẩm r : khối lượng riêng của vật liệu Sản lượng hàng năm sản xuất theo yêu cầu N1 = 12 chi tiết /năm Trọng lượng sản phẩm tính theo bản vẽ chế tạo M = 64.5 KG Cân đối giữa số lượng va trọng lượng chi tiết được chế tạo trong năm, sản xuất ở dạng đơn chiếc c.Chế tạo phôi : Phương pháp chế tạo phôi ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành sản phẩm chi tiết tuỳ thuộc vào dạng sản xuất, mức độ chính xác mà ta chọn cách chế tạo phôi cho phù hợp với yêu cầu sản xuất Một số phương pháp tạo phôi thông dụng : Đúc : tạo được phôi có hình dáng phức tạp , độ chính xác tương đối cao , tạo được phôi có trọng lượng lớn trang bị đầu tư thấp. Tuy nhiên đúc cũng có một số nhược điểm lớn phần phôi liệu thừa do phễu rót và đậu rót, hay tạo bọ khí, gây ứng xuất tập trung không có lợi trong quá trình sử dụng……. Rèn khuôn (dập thể tích) : tạo phôi có dạng phức tạp, độ chính xác cao đạt được cơ tính tốt tránh được các rỗmọt, tính đồng nhất kim loại cao. Tuy nhiên giá thành kinh tế chế tạo phôi cao, không tạo được phôi có trọng lượng lớn, tốn thời gian gia nhiệt Cán : năng suất cán rất cao cơ tính tốt, giá thành trên một đơn vị sản phẩm thấp nhờ vào năng xuất cao.Tuy nhiên sản phẩm cán có trọng lượng lớn cần phải gia nhiệt để giảm áp lực cán tăng tuổi thọ cho bánh cán và máy cán, biến dạng dẻo trên bề mặt kim loại tạo lớp cứng trên bề mặt điều đó không có lợi cho một số sản phẩm……. * Ngoài các phương pháp nói trên còn rất nhiều phương pháp tạo phôi khác. Tuỳ thuộc vào điều kiện cần, tình hình sản xuất mà người chế tạo chọn phương pháp tạo phôi cho hiệu quả với điều kiện sản xuất . * So sánh cách tạo phôi : Phương án 1 Tạo phôi bằng phương pháp rèn khuôn nâng xuất cao cơ tính tốt , ở vị trí rãnh bánh xe, nơi tiếp xúc giữa bánh xe và ray sẽ làm liền thành khối để phù hợp với điều kiện công nghệ và tuổi bền của khuôn sau đó sẽ gia công sau , ở vành mặt đầu sẽ làm nghiêng đi một góc 3 ¸ 50 để tạo điều kiện thoát khuôn tốt. Quá trình rèn sẽ tạo lỗ Ỉ 145 mm nhưng không thông suốt, để tránh áp lực khuôn rèn tập trung ứng xuất dễ gây nứt khuôn. Nhờ nâng suất cao nên giá thành trên một đơn vị sản phẩm thấp nhưng phải sản xuất ở số lượng lớn thì chi phí giá thành cho đầu tư khuôn cũng như máy móc, trang thiết bị mới hiệu qủa và phù hợp với điều kiện kinh tế. Phương án 2 Tạo phôi bằng phương pháp đúc mẫu gỗ, khuôn cát, lõi cát thuận lợi cho việc tạo phôi có trọng lượng lớn giá thành chế tạo mẫu thấp ít tốn kém, thời gian chế tạo nhanh . Tuy nhiên phế phẩm lớn khả năng chính xác thấp , lượng dư gia công lớn và tính đồng nhất kim loại không cao, phần lớn hạt kim loại nhỏ tập trung phía ngoài do nguội nhanh. Hạt kim loại lớn nằm trong do nhiệt phía trong thoát chậm nên tổ chức hạt không tốt. Quá trình đúc chi tiết sẻ đúc liền nơi rãnh tiếp xúc với ray& tạo góc nghiêng 3 ¸ 50 để phù hợp với điều kiện công nghệ, sua đó sẽ gia công sau Vì nâng suất không cao nên giá thành tạo phôi trên một đơn vị sản phẩm cao . tuy nhiên phí đầu tư ban đầu thấp không cần nhiều các thiết bị máy móc cũng như qui trình công nghệ phức tạp phù hợp cho chế tạo sản phẩm lớn hoặc sản xuất đơn chiếc * Nhận xét : Ở phương án một phươngpháp tạo phôi hiệu quả , cho nâng xuất và chất lựơng cao tuy nhiên phí đầu tư lớn nên không phù hợp cho sản xuất đơn chiếc Phương án 2 tuy kém hiệu quả hơn về mặt năng suất nhưng chi phí đầu tư thấp xét về hiệu quả kinh tế phương án hai đạt hiệu quả cao hơn phương án một. Vì vậy ta chọn phương án hai để chế tạo phôi. 2.3 Bản vẽ chế tạo chi tiết : 2.4 bản vẽ chi tiết lồng phôi: 2.5. thiết kế nguyên công : Chi tiết sản xuất đơn chiếc dạng nhỏ nên số nguyên công sẽ hạn che.Á Để đơn giản hoá trong chế tạo nhằm hạn chế số lượng máy chuyên dùng và hạn chế việc chế tạo nhiều đồ gá gây tốn kém không cần thiết. Trong sản xuất đơn chiếc phần lớn sử dụng nhiều đến máy vạn năng để mở rộng phạm vi gia công cũng như tính cơ động để giải quyết nhiều vấn đề. Việc sử dụng lao động tay nghề trình độ cao là việc cần thiết trong việc mở rộng phạm vi công nghệ. Theo bản vẽ thiết kế chi tiết ta có thể chia việc chế tạo chi tiết ra làm ba nguyên công chính. Trong các nguyên công được chia làm thành nhiều bước nhằm hạn chế việc tháo lắp chi tiết nhiều lần ảnh hưởng đến dộ chính xác khi gia công. Phần lớn chi tiết gia công trên máy tiện là chính nên trong quá trình chế tạo việc bố trí các máy hợp lý sẽ tăng được năng suất cao a. Nguyên công 1: - Quátrình đúc chi tiết có nhưng bavia xung quanh đường phân khuôn và lớp ôxít sắt Fe2O3 bao quanh ở lớp ngoài (do lớp kim loại ngoài tiếp xúc tự do với oxi ngoài không khí ở nhiệt độ cao khi đúc hình thành ) -Phôi liệu sau khi đúc sẽ có các phần thừa nơi phễu rót và đậu rót cần phải cắt bỏ cacù phần này để thu hồi phôi liệu và làm sạch sản phẩm. * Dựa vào các yếu tố đã phân tích trên nguyên công một làm sạch bề mặt phôi bằng các thiệt bị cơ đơn giản Dùng máy mài kim loại cầm tay gắn đĩa cắt để xử lí bề mặt đạt yêu cầu kĩ thuật Số liệu kĩ thuật: Đá đĩa : 320 x 18 x3 n= 4800 v/p Bánh nhám : 280 x 18 x 30 n= 3800 v/p b. Nguyên công 2 : Nguyên công 2 được chia làm nhiều bước gia công trên máy tiện vạn năng. Để hạn chế số lần gá lắp chúng ta sẽ sử dụng nhiều bước gia công trên cùng một nguyên công đảm bảo độ chính xác cho chi tiết. * Bước 1 : Gia công mặt đầu , vành & vát cạnh Chi tiết được lắp trên măm cặp tự định tâm Định vị trên mặt trụ 2 bậc tự do , mặt đầu tựa vào măm cặp , định vị 3 bậc tự do Tổng bậc tự do định vi = 5 , chi tiết còn bậc xoay không định vị -chọn máy tiện : MÁY TIỆN 1A616 (B 4) [5] Các thông số của máy: Công suất máy : P = 10 kw/h Chiều cao bàn máy : L = 600 mm Chiều dài băng máy : A = 2400 mm -Dao tiện : dùng dao BK6 (B 4-3) [6] Vận tốc cắt của dao Vb = 100 m/p ( B 5-6)[7] Vận tốc cắt để gia công chi tiết : V = Vb x K (5)[7] K : hệ số điều kiện ( Theo số liệu bảng ta chọn K = 0.85) V= 100 x 0.85 = 85 m/p - Chiều sâu cắt : t = 2 mm ( B 5-61)[7] Lượng tiến dao S = 0.2 mm/v ( B 5-61)[7] * Gia công mặt đầu : Dao máy , các thông số điều kiện cắt như trên Số vòng quay: n = = 45 v/p Chọn theo máy n » 70 v/p S = 0.2 mm/v ( B 5-61)[7] t= 2 mm ( B 5-61)[7] *Vạt cạnh dùng dao cạnh nghiêng 450 vạt 5 x450 * Bước 2 : TIỆN LỖ Định vị , kẹp chặt không thay đổi Dao tiện lỗ tiêu chuẩn gán mãnh hợp kim cứng BK6 (B4-3) [6] Thông số của dao : Vb = 100 m/p và j = 900 (B4-3) [6] (j : Góc nghiêng trước của dao ) - Chiều sâu cắt Bước thô t = 2 mm ( B 5-61)[7] Bước tinh t = 0.3 mm ( B 5-61)[7] - Số vòng quay : n = = 45 v/ p (chọn n=70 v/p) - Lượng tiến dao Sthô = 0.2 mm/ v ( B 5-61)[7] Stinh = 0.05 mm/v ( B 5-61)[7] * Bước 3: TIỆN RÃNH - Định vị kẹp chặt không thay đổi Dao tiện phá tiêu chuẩn gắn mảnh hợp kim cứng Thông số của dao : Mãnh hợp kim BK6 (B4-3) [6] với V = 100 m/p - Góc nghiêng trước d = 900 - Góc nghiêng chính j = 450 (B 4-5)[6] - Chiều sâu cắt khi tiện phá t = 3 mm - Số vòng quay n = = = 50 v/ p (chọn n=70 v/p) Sthô = 0.2 mm/ v ( B 5-61)[7] Ở chế độ tiện tinh sử dụng dao cắt tiêu chuẩn gắn mũi BK8 Thông số của dao : BK8 -V= 120 m/ p (B 5-65)[7] - Góc nghiêng trước d = 0 -j = 90 0 (B4-14)[6] Số vòng quay n == = 63,4 v /p (chọn n =70 v/p) Stinh = 0.05 mm/v ( B 5-61)[7] Stinh = 0.05 mm/v ( B 5-61)[7] Chú ý : Quá trình gia công rãnh sẽ xuất hiện rung động nếu sử dụng đồ gá chế tạo chống rung động sẽ làm phức tạp thêm quá trình chế tạo và sẽ tăng giá thành . Để khống chế hiện tượng này ở chế độ tiện tinh điều chỉnh dao sao cho tâm trục dao vuông góc với tâm trục chính, hiện tượng rung động sẽ giảm. c. Nguyên công 3 * Bước 1 : VẠT MẶT ĐẦU , MẶT VÀNH và VẠT CẠNH Định vị : chi tiết định vị ở mặt lổ 2 bậc tự do Mặt đầu định vị 3 bậc tự do Dao vạt cạnh tiêu chuẩn BK6 Chiều sâu cắt t = 2 mm Lượng tiến dao s = 0.2 mm/ v Số vòng quay gia công mặt vành ,mặt đầu và cạnh n = 70 v/p Vạt cạnh : dùng dao tiêu chuẩn có góc nghiêng j = 450 vạt cạnh 5 x 45o * Bước 2 : TIỆN LỔ -Định vị và kẹp chặt không thay đổi -Dao tiện lổ tiêu chuẩn gắn mảnh hợp kim cứng -Thông số dao Mảnh hợp kim cứng BK6 với j = 950 -Tính vận tốc cắt Chọn chiều sâu cắt t = 2 mm V= = 138 m/p Các thông số tra bảng : Cv = 0.8 (B-5-17)[7] Kv = K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 = 0.8 (B 5-1 ¸5-4)[7] T : tuổi bền của dụng cắt ( T = 30 ¸ 60 ) m :hệ số của tuổi bền; ( m = 0.18 ) (B-5-17)[7] t = 2mm ( B 5-61)[7] x hệ sồ của chiều sâu cắt (x = 0.15) (B-5-17)[7] y hệ sồ của lần tiến dao ; y= 0.3 (B-5-17)[7] S = 0.2 ( B 5-61)[7] Số vòng quay n = Lượng tiến dao phút S = S1 x n = 0.2 x 70 = 14 mm/ p 3 Thời gian cơ bản khi gia công 3.1 Nguyên công 2 a. Thời gian vạt mặt đầu : (28)[5] : thời gian phụ = 10% . : thời gian cơ bản : thời gian cơ bản : = 5% . Þ = i :số lần ăn dao L : chiều dài bề măt gia công : L =247.5 (mm)(đo trên bảng vẻ chi tiết) L1 : chiều dài ăn dao : L1 = 3 (mm) L2 : chiều dài thoát dao : L2 =2 (mm) = 10% . 18,035= 1,8035(phút) = 5% . 18,035 = 0,9(phút) Þ T11 = 18,035 + 1,8035 + 0,9 = 20,7 (phút) b. Thời gian vát cạnh: T12 = To + Tp + Tn To= (phút) Tp = 10% . 0,5 = 0,05 (phút) Tn = 5% . 0.,35 = 0,025 (phút) L= (Vát 5*45) L1: =2(mm) L2=0 i : số lần ăn dao i = 1 Þ T12 = 0,5 + 0,05 + 0,025 = 0,775 (phút) tổng thời gian nguyên công 2 bước 1: T1 = T11 + T12 = 20,7 + 0,775 = 21,475 (phút) 3.2 .Thời gian tiện lổ (tương tự các bước trên ): a. Thời gian tiện lổ thô: T21 = To +Tp + Tn To = (phút) L : chiều dài bề măt gia công L =46 (mm) L1 : chiều dài ăn dao; L1 = 2 (mm) L2 : chiều dài thoát dao; L2 = 0 i : số lần ăn dao i = 1 Tp = 10% . 3,3 = 0,33 (phút) Tn = 5% . 1,42 = 0,165 (phút) T21 = 3,3 + 0,33 +0,165 = 3,8 (phút) b. Thời gian tiện lỗ tinh: T22 = To + Tp + Tn To = (phút Với Tp = 10% . 13,7 = 1,37 (phút) Tn = 5% . 13,7 = 0,68 (phút) T22 = 13,7 + 1,37 + 0,69 = 15,75 (phút) Tổng thời gian tiên lổ: T2 = T21 + T22 = 3,8 +15,75 = 19,55 (phút) 3.3.Thời gian tiện rãnh (nguyên công 2 bước 3): a. Thời gian tiện rãnh thô: T31= To + Tp + Tn T0 = (phút) i : số lần ăn dao i = 18/3 = 6 (chiều dầy d = 18 mm, t = 3 mm) Tp = 10% . 33,6 = 3,36 (phút) Tn = 5% . 33,6 = 1,68 (phút) Þ T31 = 33,6 + 3,36 +1,68 = 38,64 (phút) b. Thời gian tiện rãnh tinh: T32= To + Tp + Tn T0 = (phút) Tp = 10% . = 2,24 (phút) Tn = 5% . = 21,12 (phút) Þ T32 = 22,4 + 2,24 +1,12 = 25,76 (phút) Thời gian tiện lổ T3 = T31 + T32 = 38,64 + 25,76 = 64,4 (phút) Tổng thời gian của nguyên công 2 T = T1 + T2 + T3 = 21,475 +19,55 + 64,4 = 105,425 (phút) 3.4 Thời gian nguyên công 3: Vì nguyên công 3 lập lại các bước trong các quá trình thực hiện nguyên công 2 nhu vạt mặt đầu và vát cạnh, nên thời gian ở nguyên công 3 sẽ bằng thời gian ở nguyên công 2 bước 1 và 2, do đó thời gian ở nguyên công 3 là: T = T1 + T2 = 21,475 + 19,55 = 41,025 (phút) Tồng thời gian của hai nguyên công 2 và 3: = 105,425 +41,025 = 146,45 (phút) 3.5. Thời gian của nguyên công 1: Vì thời gian cuûa nguyên công 1 không có cơ sở tính toán trong quy trình công nghệ nên ta dựa theo kinh nghiệm: T = 15% . = 15% . 146,45 = 22 (phút) 4. Tính lượng dư gia công cho nguyên công 2 bước 1: 2Z0 = (Rz + h)i –1 + (3.1)[6] Rz + h : độ nhấp nhô tế vi do bước công nghệ trước để lại (trongquá trình đúc) : tổng sai lệch không gian. = : độ cong vênh của chi tiết. : độ dịch chuyển của chi tiết trong khuông đúc (sai lệch vị trí trong định vị) Rz + h = 700 mm chọn (0,5 ¸3) Điều kiện để chọn đúc cấp chính xác II (B 3.65)[6] f 500 mm. Độ dịch chỉnh ; = 2,5 mm ( B 3.67)[6] Độ công vênh; = 1,5 mm (0,3 ¸ 1,5)) ( B 3-67)[6] : sai số mâm cặp = 0,05 mm (B 8 – 83)[7] 2. Z0 = 2,5 + = 2,5 + = 2,5 + 1,7 = 4,2 mm Þ Z0 = 2,1 mm Lượng dư bề mặt Z0 = 2,1 mm Lượng dư cho hai bề mặt để khống chế chiều dầy của bánh xe Z0 . 2 = 2,1 . 2 = 4,2 mm Chọn 2.Z0 = 4,5 mm Vậy với lương dư gia công vừa tính toán ta có thể áp dụng cho các nguyên công còn lại