Đồ Án Quy Trình Chế Tạo Máy Chi Tiết Bánh Răng Trụ: Bản Thuyết Minh

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

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Họ và tên:

MSSV:

Ngành:

Lớp:

Tên đề tài: Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết: ….

I- Số liệu cho trước: - Sản lượng: 20000 chiếc/năm
- Điều kiện thiết bị: tự chọn
II- Nội dung thiết kế
1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.
2. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết.
3. Xác định dạng sản xuất.
4. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi. Xây dựng bản vẽ chi tiết lồng phôi.
5. Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt,
chọn máy, chọn dao, vẽ ký hiệu chiều chuyển động của dao, của chi tiết).
6. Tính lượng dư cho một bề mặt (mặt trịn trong, trịn ngồi, mặt phẳng):
……………… … … ………… còn tất cả các bề mặt khác tra theo sổ tay cơng
nghệ chế tạo máy.
7. Tính chế độ cắt cho một ngun cơng nào đó, cịn tất cả các ngun cơng cịn lại
tra theo sổ tay cơng nghệ chế tạo máy.
8. Tính thời gian gia cơng cơ bản cho tất cả các nguyên công.
9. Thiết kế đồ gá: + Vẽ sơ đồ nguyên lý. Thiết kế kết cấu và trình bày ngun lý
làm việc của đồ gá. + Tính lực kẹp cần thiết, lực kẹp của cơ cấu kẹp.

III. Các bản vẽ
- Bản vẽ chi tiết lồng phôi:………………………….…1 bản (A1 hoặc A0)
- Bản vẽ sơ đồ nguyên công: ……..……………….…..1 bản (A0)
- Bản vẽ thiết kế đồ gá:…………………………………1 bản (A1)
Ngày giao nhiệm vụ: ………………………………….
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …………………………….

Sinh viên thực hiện
(Ký tên)

Giáo viên hướng dẫn
(Ký tên)

Trang 1


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

LỜI NĨI ĐẦU.
Cơ khí là một ngành cơng nghiệp nặng. Nó có nhiệm vụ là chế tạo và sửa chữa
các loại máy móc phục vụ trực tiếp cho quá trình sản xuất tạo ra của cải vật chất cho xa
hội. Cho nên việc đầu tư để phát triển ngành cơ khí hiện đang là mối quan tâm đặc biệt
của đảng và nhà nước ta.
Việc phát triển ngành cơ khí phải được tiến hành đồng trên cả hai lĩnh vực phát
triển nguồn nhân lực và các trang bị công nghệ hiện đại. Việc phát triển nguồn nhân lực
có trình độ cao đáp ứng nhu cầu xã hội là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học.
Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng địi hỏi kĩ
sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối
rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ
thể thường gặp trong sản xuất.

Mơn học cơng nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ
sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các
ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực …
Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và giúp
cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đào tạo , đồ án mơn học
cơng nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu được của sinh viên chuyên ngành
chế tạo máy khi kết thúc mơn học.
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn
Cơng Ngun, đến nay em đã hồn thành xong đồ án mơn học đã được giao. Tuy nhiên
do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất cịn ít ỏi, nên trong q trình tính toán và thiết kế
vẫn chưa lường các yếu tố phát sinh khi sản xuất, cho nên sẽ gặp phải sai sót nhất định.
Cho nên em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế
tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để khi làm đồ án tốt nghiệp sẽ hồn thiện
hơn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cơ trong bộ môn.

Hà Nội - Ngày 25 tháng 12 năm 2023

Trang 2


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

NỘI DUNG CỦA TÍNH TỐN VÀ THUYẾT MINH.
1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:
Theo đề bài ta phải ‘Thiết kế qui trình cơng nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng
thẳng có m = 5 mm và Z = 24 răng với sản lượng 20000 (chi tiết/năm). Với điều kiện
sản xuất phù hợp với nền cơ khí ở Việt Nam. Có hình dạng như sau:
130h11

20H7

A
C

B

So với các cơ cấu cơ khí truyền động khác thì chuyền động bằng bánh răng có các
ưu điểm nổi bật sau:
 Kích thước của cơ cấu truyền tải nhỏ gọn mà khả năng tải lớn.
 Tỷ số chuyền chuyển động khơng thay đổi, q trình ăn khớp êm.
 Hiệu suất làm việc cao có thể đạt 0,97  0,99.
 Tuổi thọ cao làm việc tin cậy.
Do đó mà bánh răng là chi tiết cơ khí được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến trong
các loại máy móc khác nhau. Chúng dùng để chuyền hoặc đảo chuyển động quay trịn
cùng mơmen xoắn giữa các trục (Nhờ cặp bánh răng ăn khớp với nhau) hoặc dùng để
biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến (Nhờ bánh răng ăn khớp với thanh
răng).
Do bánh răng yêu cầu gia công khơng có kết cấu rãnh then nên khi làm việc bánh
răng thực hiện quay tự do trên trục trơn, cho nên để bảo đảm quá trình làm việc ổn định
thì kết cấu bánh răng phải cho phép khi lắp ráp thì kết cấu lỗ của bánh răng phải được
định vị được bốn bậc tự do là rất quan trọng.
Bánh răng cần chể tạo yêu cầu được chế tạo từ thép 40X tương đương với thép
hợp kim 40Cr. Thành phần hoá học của thép 40X như sau.

C

Cr

Mn

Smax

Si

Pmax

0,40

1,00

0,7

0,35

≤0,05

0,35

Trang 3


Đồ án: Thiết kế qui trình cơng nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng
Việc cho thêm hàm lượng Cr sẽ cải thiện khả năng thấm Cacbon trong khi nhiệt
luyện. Điều đó sẽ làm cho cơ tính của bánh răng đáp ứng nhu cầu làm việc của chi tiết.
Vì độ cứng tăng đồng nghĩa với tính chống mài mịn tăng sẽ làm thời gian sử dụng bánh
răng cũng tăng đáng kể.

2. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết:
Ta đã biết rằng kết cấu của một chi tiết ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình cơng

nghệ chế tạo do đó cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất 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 cơng nghệ cao
nhất là bề mặt ngồi có dạng mặt phẳng khơng 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 thốt dao
khi gia cơng cơ.
 Các bánh răng bậc nên có cùng một moduyl.
Căn cứ theo những nét cơng nghệ điển hình cần có đối với bánh răng, ta tiến hành
so sánh với kết cấu của bánh răng cần gia cơng 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 cơng nghệ.
 Do đường kính bánh răng là 130 mm < 150 mm nên ta có thể khơng 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 khơng những ta tiết kiệm
được ngun vật liệu mà cịn được giảm chiều dài cần phải ra cơng 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

Trang 4


Đồ án: Thiết kế qui trình cơng nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng
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 hồn tồn hợp lý.
Do đó ta có 3 phương án s i kt cu nh sau:

Phư ơngưánư1

Phư ơngưánư2

Phư ơngưánư3

Trong c 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 q trình gia cơng có năng
suất cao.

3. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.
Nhận thấy rằng trong kết cấu của bánh răng ta cần chế tạo khơng có rãnh lắp then
truyền mơmen 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 vng 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.

Trang 5


Đồ án: Thiết kế qui trình cơng nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng
Trong các yêu cầu kỹ thuật nói trên thì hai u 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 hồn tồn đáp ứng được các điều kiện kỹ thuật đã đặt ra.

l

32

20

d

 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 cơng răng thì ta
có thể gia cơng 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 mịn cho bánh răng trong quá trình làm
việc.

4. 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 + (+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. = 0,35.7,852 = 2,75 (Kg).
Trong đó: - V: Thể tích của chi tiết cần gia cơng.

Trang 6


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

- 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 phơi trước khi gia cơng có hình dạng như sau (Trang sau):

V1

60

V3

32

12

V2

19
40
Do đó thể tích của phơi 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 tốn được ta tra Bảng 2 (Trang 13 - Quyển 3).
Ta có dạng sản suất là hàng loạt lớn.

5. Chọn phương pháp chế tạo phôi:
Ta biết rằng để đạt hiệu quả kinh tế cao thì qui trình cơng nghệ và cơng tác
tổ chức sản xuất phải lựa chọn phải thật hợp lý. Có như vậy thì năng suất gia
cơng 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 q trình chọn phơi 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 phơi liệu phù hợp đó là:
 Đúc trong khn cát.
 Rèn và dập nóng tạo phơi có hình dạng gần giống với chi tiết cần gia
cơng.
Trong hai phương pháp chế tạo trên thì phương pháp dập nóng thích hợp

hơn. So sánh hai phương pháp chế tạo phơi thì nhận thấy rằng phơi chế tạo bằng

Trang 7


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

phương pháp rèn dập có cơ tính cao hơn, cịn phơi đúc do tính thiên tích và rỗ khí
sẽ làm cơ tính khơng đồng đều ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của bánh răng.
Qui trình cơng nghệ để chế tạo phơi như sau:
 Chọn phơi ban đầu: Do bánh răng được chế tạo có kích thước 120mm..
Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ thép thanh
tiết diện trịn ra từng phần nhỏ có kích thước phù hợp với bánh răng cần gia
cơng, q trình cắt đó được thực hiện trên máy cưa cần.
 Tiến hành dập trong khuân kín nhiều lần.
 Lần cuối cùng dập trong khn kín thành có góc nghiêng 30.
 Tiến hành ủ bán sản phẩm sau quá trình dập để làm mềm phơi dập.
 Cắt bavia ở phơi dập.
Hình dạng sơ bộ của phơi như sau:
Ø124+0,5
Ø80

34+0,5

3°

Ø38

3°

6. Trình tự gia cơng cho chi tiết.
6.1. 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 cơng. 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 cơng 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.

Trang 8


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

6.2. 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 20H7 có độ bóng Ra = 1,6 mm (6  7). Cho nên nguyên
công để gia công lỗ lần cuối là mài tinh.
 Bề mặt răng có độ bóng Ra = 1,25 mm (7  8). Cho nên nguyên công
gia công bề mặt răng lần cuối là mài răng (8).
6.3. Lập tiến trình cơng nghệ:
Trình tự các ngun cơng có thể dùng để gia cơng bánh răng như sau;
Th

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 cơng cơ tạo mặt chuẩn.

Gia công cơ tạo chuẩn.

4

Khoả mặt đầu, khoan, tiện

Khoả mặt đầu và khoan lỗ.

ứ tự

lỗ.

5

Tiện
130h11h11.

mặt

tròn

xoay

Khoét vát mép và dao lỗ
20h11H7.

6

Khoan 4 lỗ 8.

7

Gia công biên dạng răng.

Khoan 4 lỗ 8.

8

Thực hiện nhiệt luyện bánh

Gia công biên dạng răng.

Mài tinh lỗ đạt 20h11H7.

Thực hiện nhiệt luyện bánh

Tiện
130h11h11.

mặt

tròn

xoay

răng.
9

răng.
10

Mài biên dạng răng.

Tiến hành mài biên dạng
răng.

11

Tiến hành kiểm tra sản
phẩm..

Mài tinh lỗ 20h11H7.

Trang 9


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

12

Tiến hành kiểm tra sản
phẩm.

Trong hai phương án trên ta nhận thấy rằng phương án 1 là phương án có
tính cơng 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 q trình gia
cơng.
Để gia cơng khoả mặt đầu và khoan lỗ 20 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
trịn xoay ngồi 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 phơi 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 khơng đảm bảo chính xác. Cho nên khơng thể bảo đảm
rằng trong q trình kẹp chặt phơi khơng bị xơ lệch khỏi vị trí định vị sẽ làm cho
chất lượng gia cơng khơng bảo đảm. Do đó trước q trình gia cơng cơ ta phải
tiến hành nguyên công tạo chuẩn để bắt đầu gia công cơ.
6.4. Thiết kế các nguyên công.
6.4.1. Nguyên công 1: Tiến hành chế tạo phôi:
Tham khảo lại phần chọn phương pháp chế tạo phôi.
6.4.2. Nguyên công 2: Tiến hành nhiệt luyện phơi:
Do trong q trình dập nóng phơi để tạo ra hình dáng ban đầu cho phơi

trước khi tiến hành 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 khơng đồng đều do hiện tượng tập trung ứng suất gây ra. Do đó
nếu tiến hành gia cơng ngay thì lưỡi cắt sẽ chóng bị mịn có thể mẻ hoặc gẫy làm
q trình gia cơng cơ gặp nhiều khố khăn, chất lượng bề mặt lại khơng ổn định.
Vì q 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.
6.4.3. Nguyên công 3: Gia công tạo chuẩn thô sơ bộ:

n

- Sơ đồ định vị (Hình 1):
B

A
C

Trang 10
W

S1
H×nh­1

S2


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

- 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 vng góc
với bề mặt tròn xoay 130mm. 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, cịn thơng số hình
học của lưỡi cắt như sau:  = 300;  = 00 ;  = 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:
C
V = m Vx y . k v
T .t .S
(m/ph).
Trong đó: - Các hệ số Cv và các số mũ m, x, y được xác định theo Bảng 517 (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 =

750
kn .
σB

nv

( )

750
1.
750
=

( )

1

=1

Ở đây: - b : Giới hạn bền của vật liệu, b = 750 Mpa.
- Kn là hệ số điều chỉnh  vào nhóm thép theo tính gia cơng, 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.
Trang 11


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

- kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: kuv = 1.
Tra bảng 5-5  knv còn bảng 5-6  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:
CV
350
V = m x y . k v= 0,2 0 ,15 0 , 35 . 0,8=
T .t .S
45 . 1 .1
127 (m/ph).
Khi đó tốc đơ quay của trục chính sẽ được xác định như sau:

ntt =

1000 . V 1000 . 127
=
=306 (vg/ ph )
π . D 3 , 14 .132

Vậy ta chọn tốc độ quay của trục chính khi gia cơng 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 cơng 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, cịn thơng số hình học
của lưỡi cắt như sau:  = 300;  = 100 ;  = 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:
k

kp

krp

Kp

Cp

x

y

n

p

1
,08

1,
0

1,
0

1,
0

30
0

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 cơng 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. = 7,5.0,8 = 6 (kW).
Như vậy máy đủ công suất để cắt được hết lượng dư kim loại theo u cầu
của q trình gia cơng cơ.

Trang 12


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

6.4.4. Nguyên công 4: Gia cơng mặt đầu cịn 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.

S2

n

S3

A

- 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 trịn xoay 120mm. Sau đó ta tiến hành các bước
gia cơng theo thư tự sau:

B

S1

H×nh­2

 Tiện khoả mặt đầu B.
 Khoan lỗ 18 mm.
 Tiện tinh từ 18 lên 19,8 mm đạt độ bóng 7.
 Tiện vát mép lỗ 19,8 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 18 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 18 mm: t = 9 mm.
+ Tiện tinh lỗ 18 mm: t = 0,9 mm.

+ Tiện vát mép lỗ 19,6 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 18 mm: Tra bảng 5-58 (Trang 84-Quyển
2) ta có t = 9mm; S = 0,36 (mm/vg) ; V = 30.1 = 15 (m/ph).

ntt =

1000 . V 1000 . 15
=
=265 (vg / ph )
π . D 3 , 14 .18
Trang 13


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

Chọn tốc độ quay của trục chính khi khoan là n tc = 235 (vg/ph). Khi đó vận
tốc khi gia cơng 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 cơng 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:

ntt =

1000 .V 1000 . 40
=

=649 , 9( vg/ ph)
π . D 3, 14 .19 , 6

Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 600 (vg/ph). Khi đó vận tốc
khi gia cơng 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.
6.4.5. Ngun cơng 5: Tiến hành gia cơng bề mặt
ngồi trịn xoay của phơi.
- 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 19,6H7.
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
S3
trụ dài lắp vào lỗ 19,6H7.

n

S1
H×nh­3

S2

- 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 thơ tồn bộ bề mặt trịn xoay để đạt kích thước 131+0,4 mm.
 Tiện tinh bề mặt tròn xoay 130-0,25 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 78.

Trang 14


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

- Chế độ cắt khi gia công cơ đối với mỗi bước nguyên công như sau:
 Đối với bước gia công tiện thô bề mặt 120mm: 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:

ntt =

1000 . V 1000 . 106
=
=259 (vg / ph )
π . D 3 , 14 .131

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 120mm: Tra bảng 5-62 (Trang
54- Quyển 2) khi sử dụng dao tiện có r = 2mm gia cơng 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:

ntt =

1000 . V 1000 . 100
=
=244 , 98(vg / ph )
π . D 3 , 14.130

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.
6.4.6. Nguyên công 6: Khoang 4 lỗ 8 mm.
- Sơ đồ định vị (Hình 4) trang sau:
S

n

H×nh­4

- Định vị: Tiến hành định vị trên đồ gá chuyên dùng, mặt đầu B hạn chế
được 3 bậc tự do còn lỗ 20H7 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19,6h7.
- 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

Trang 15


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

ta tiến hành gia công 4 lỗ8mm trên máy khoan. Để tăng năng suất gia cơng
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  = 0,8.
- Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ 8 mm.
- Lương dư gia công: Gia công khoan lỗ 10 mm: t = 4 mm.
- Chế độ cắt: t = 4mm, n = 1008 (vg/ph) cịn S = 0,17 (mm/vg)
(Tính toan cụ thể ở phần tính chế độ cắt cho một nguyên công)

6.4.7. Nguyên công 7: Gia công biên dạng của bánh răng.
- Sơ đồ định vị (Hình 5):

S

n2

H×nh­5
n1

- Định vị: Để định vị ví trí chi tiết trong quá trình gia cơng ta sử dụng trục
bậc để gá chi tiết gia cơng lên đó. Khi đó phơi 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 cơng nhờ đó năng suất gia cơng tăng nâng cao
hiệu suất của q trình gia cơng.
- 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 q trình gia cơng ta phải tiến hành gá dao nghiêng so với trục
của vật gia cơng một góc đúng bằng góc nâng của đường xoắn vít trên trục chia

của dao.
Trang 16


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

- 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  = 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 cơng u 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 cơng được hết tồn bộ bề mặt các răng thì trong q trình cắt dao
thực hiện hai chuyển động quay trịn và tịnh tiến dọc theo trục của phôi để cắt bề
rộng của bánh răng, cịn phơi thức hiện chuyển động quay trịn để dao cắt hết
tồn 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 S 0 = 1,25
(mm/vg) còn tốc độ cắt V = 36 (m/ph).
Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính mang dao:

ntt =

1000 .V 1000 . 36
=
=102, 37( vg/ ph)
π . D 3, 14 .112

Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là n tc = 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.
ϖ d nd Z c
n .Z
= =
nc = d d
ϖ c nc Z d 
Zc
(vg/ph)
Trong đó: - wd,nd,Zd : Tốc độ góc, số vịng quay, số răng của dao.
- wc,nc,Zc : Tốc độ góc, số vịng quay, số răng của bánh răng.
Vậy tốc độ quay của chi tiết khi gia công là:
n . Z 96 .1 96
nc = d d =
=
Zc
22
22 (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.
6.4.8. 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 q trình nhiệt luyện thì độ chính xác của chi tiết giảm đi

Trang 17


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

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.
6.4.9. Ngun cơng 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 cơng nghệ phù hợp với điều kiện
gia cơng trong nước. Cho nên ngun cơng này có thể bỏ qua, vì hiện tại trong
nước chưa có mái bài biên dạng răng chun dùng. (Hình 6)

n

L

S

H×nh­6

6.4.10. Ngun cơng 10: Tiến hành mài lỗ đạt 20H7 sau khi nhiệt luyện.
- Sơ đồ định vị (Hình 7):

1,6

15

n2
S2

20

S1

Ø12.5

n1

Trang 18


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

- 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 trịn trong
3A227 của Liên Xơ. Cơng 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 20H7 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).


nct =

1000 .V 1000 .30
=
=477 ,70(vg / ph )
π .D 3,14 . 20

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).
6.4.11. Nguyên công 11: Tiến hành kiểm tra chất lượng của bánh răng.
Sơ đồ kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Trang 19


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

Hình a: Sơ đồ đo độ vng góc giữa mặt đầu với mặt lỗ 20.
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 u cầu kỹ thuật hay khơng.

7. 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 cơng 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 hồn thiện
chính là lượng dư gia cơng. 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 q trình gia cơng.
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
cơng 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 cơng 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 130-0,25mm
độ nhẵn bóng Ra = 1,25 mm để xác định lượng kim loại cần cắt bỏ.
7.1. Xác định lượng dư khi gia công bề mặt 130h11 (Ra = 1,25 mm).
Đối với mặt trịn xoay ngồi cùng thi lượng kim loại dư được xác đinh:
2.Z0 = Zi = dph - dct.

Trang 20