đồ án công nghệ chế tạo: Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo vành răng định tinh

NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
I. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT:
- “ Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo vành răng định tinh ”
- Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy “ vành răng định tinh ” là chi tiết dạng đĩa, có
răng trong lỗ để truyền động.
Chi tiết làm việc trong điều kiện đòi hỏi khá cao :
+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ.
+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập
Vật liệu dùng để chế tạo chi tiết là thép 40X có các thành phần hoá học sau :
0,36 ÷ 0,44% C; Si = 0,17 ÷ 0,37; Mn = 0,5 ÷ 0,8; Cr = 0,8 ÷ 1,1
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:
Từ bản vẽ cho thấy
- Vành răng định tinh có đủ độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng,
có thể dùng ở chế độ cắt cao, đạt năng suất cao.
- Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích để cho phép thực hiện nhiều nguyên
công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quá trình gá đặt nhanh.
- Bề dày của thành răng không nên mỏng quá để tránh biến dạng khi gia công và
nhiệt luyện.
- Bởi vì chi tiết làm việc trong điều kiện phức tạp nên ta chọn vật liệu chi tiết
thép 40X. Thép 40X có độ bền khá cao δ
b
= 900 MPa, tôi bề mặt tăng cứng và tăng khả
năng chịu mài mòn.
Điều kiện kỹ thuật :
+ Đường kính ngoài Φ 440-0,12, đạt cấp nhẵm bóng ∇5, Rz = 10µm.
+ Độ đảo mặt đầu B so với đường kính lỗ sai lệch không quá 0,048 mm
+ Chi tiết được ram hoá tốt đạt HB 200 ÷ 230.
+ Vành răng tôi cao tần đạt độ cứng HRC 40 ÷ 45, chiều dày lớp tôi 1,44 ÷ 1,6
mm.
+ Vành răng định tinh gia công tất cả các bề mặt đạt cấp nhẵn bóng ∇4 => Rz = 40µm

và đường kính Φ 395( +0,12 ) đạt cấp nhẵn bóng ∇6 => Rz = 2.5µm.
TRÌNH TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG:
1. NGUYÊN CÔNG 1: Tiện thô mặt đầu và lỗ
a. Chọn máy : Máy 1M63 Có các thông số kỹ thuật:
+ Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công trên thân máy : 630 mm
+ Khoảng cách giữa 2 mũi tâm : 1400 mm
+ Kích thước lớn nhất của chi tiết trên bàn dao : 350 mm
+ Số tốc độ trục chính : 22
+ Phạm vi tốc độ trục chính : 10 ÷ 1250 (vòng /phút )
+ Phạm vi bước tiến dọc : 0,064 ÷ 1,025
ngang : 0,026 ÷ 0,378
+ Kích thước dao ( rộng x cao ) : 30 x 40 ( mm x mm )
+ Công suất động cơ truyền động chính : 13 ( kW )
b. Dụng cụ :
Dao tiện đầu cong khoả mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng T15K6
Dao tiện lỗ.
c. Sơ đồ gá đặt :
Chi tiết gá trêm mâm cặp 3 chấu trái tự định tâm vào đường kính ngoài định vị 5
bậc tự do. Hình vẽ trang bên :
d. Các bước gia công và lượng dư gia công :
1 - Tiện khoả mặt đầu B; lượng dư 2Z
b
= 3 mm.
2 - Tiện lỗ Φ 368 ; Φ 394; lượng dư 2Z
b
= 3 mm, vát mép
e. Chế độ cắt :
+ Chiều sâu cắt : t = 1,5 mm
+ Lượng chạy dao : S = 0,25mm/vòng.
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-64 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v

b
= 236 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của dao K
1
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K
2
= 0,92
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K
3
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K
4
= 1
217****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
D
n
t
*
v*1000
1
π
=

Tiện lỗ Φ 394 :
3,175
394*
217*1000
==
π
t
n
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m
= 200 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
4,247
1000
394**200
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
Chế độ cắt trên đây được dùng cho cả 2 dao, tuy nhiên v
tt
của dao có đường kính
nhỏ hơn sẽ có giá trị nhỏ hơn 231,2 ( m/phút )

+ Công suất cắt yêu cầu N khi tiện lỗ : N = 4,1 kW.
2. NGUYÊN CÔNG 2 : Tiện mặt đầu đối diện, mặt trụ ngoài Φ 442
a. Chọn máy: Máy 1M63
b. Dụng cụ :
Dao tiện đầu cong khoả mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng T15K6
c. Sơ đồ gá đặt :
Chi tiết gá trêm mâm cặp 3 chấu phải tự định tâm vào đường kính lỗ và mặt đầu
B, định vị 5 bậc tự do. Hình vẽ trang bên :
d. Các bước gia công và ượng dư gia công :
1- Tiện khoả mặt đầu ( đạt kích thước 75,5 mm ); lượng dư 2Z
b
= 3 mm.
2- Tiện đường kính ngoài Φ 442; lượng dư 2Z
b
= 3 mm, vát mép.
e. Chế độ cắt :
+ Chiều sâu cắt : t = 1,5 mm
+ Lượng chạy dao : S = 1,27mm/vòng.
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-64 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 144 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của dao K
1
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K
2
= 0,92
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K
3

= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K
4
= 1
5,132****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
D
n
t
*
v*1000
1
π
=

Tiện lỗ Φ 442 :
4,95
442*
5,132*1000
==
π
t
n
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m

= 100 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
9,138
1000
442**100
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
Chế độ cắt trên đây được dùng cho cả dao tiện mặt đầu , tuy nhiên v
tt
của dao
mặt đầu có đường kính nhỏ hơn sẽ có giá trị nhỏ hơn.
+ Công suất cắt yêu cầu N khi tiện lỗ : N = 8,3 kW.
3. NGUYÊN CÔNG 3 : Ram hoá tốt.
Nhiệt độ nung 640 ÷ 680°C , làm nguội ngoài không khí đạt HB 200 ÷ 230 để
tạo thành tổ chức xocbit ram có tính tổng hợp cao ( bền , dẻo dai ).
4. NGUYÊN CÔNG 4 : Tiện tinh lai các bề mặt.
a. Máy : 1M63
b. Dụng cụ :
Dao tiện mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng T15K6
Dao tiện lỗ
c. Sơ đồ gá đặt :
Để đảm bảo yêu cầu độ đảo mặt đầu B và lỗ. Ta gá chi tiết trên mâm cặp 3 chấu

trái tự định tâm vào đường kính ngoài, định vị 5 bậc tự do để gia công tinh lỗ và thoả
mặt đầu. Sau đó lật lại gá chi tiết trên mâm cặp 3 chấu phải tự định tâm vào lỗ và mặt
đầu để tiện tinh đường kính ngoài và mặt đầu đối diện.
d. Các bước gia công :
1- Tiện khoả mặt đầu ( đạt kích thước 75 mm ); lượng dư gia công 2Z
b
= 1 mm.
2- Tiện đường kính lỗ Φ 370
+0,1
mm; lượng dư gia công 2Z
b
= 2 mm
3- Tiện đường kính lỗ Φ 395
+0,12
mm; lượng dư gia công 2Z
b
= 1 mm, vát mép.
4- Tiện khoả mặt đầu đối diện ( đạt kích thước 74
-0,5
mm ); lượng dư gia công
2Z
b
= 2 mm
5- Tiện đường kính ngoài Φ 440
-0,12
; lượng dư gia công 2Z
b
= 2 mm, vát mép.
e. Chế độ cắt :
- Tiện đường kính lỗ Φ 395 mm, đạt cấp nhẵn bóng ∇6 => Rz = 2.5µm.

+ Chiều sâu cắt : t = 0,5 mm.
+ Bán kính đỉnh dao r = 1 mm.
+ Lượng chạy dao : S = 0,25mm/vòng.
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-64 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 209 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của dao K
1
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K
2
= 0,92
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K
3
= 0,85
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K
4
= 1
4,163****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
132
395*
4,163*1000
*
v*1000

1
===
ππ
D
n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m
= 125 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
1,155
1000
395**125
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
+ Công suất cắt yêu cầu N khi tiện lỗ : N = 2,4 kW.
- Tiện mặt đầu, đạt cấp nhẵn bóng ∇4 => Rz = 20µm.
+ Chiều sâu cắt : t = 0,5 mm.
+ Bán kính đỉnh dao r = 1,0 mm.
+ Lượng chạy dao : S = 0,25mm/vòng.
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-64 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v

b
= 209 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của dao K
1
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K
2
= 0,92
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K
3
= 0,85
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K
4
= 1
2,11285,0*****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
5,96
370*
2,112*1000
*
v*1000
1
===
ππ
D

n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m
= 100 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
2,116
1000
370**100
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
+ Công suất cắt yêu cầu N khi tiện lỗ : N = 2,0 kW.
- Tiện đường kính lỗ Φ 440 mm, đạt cấp nhẵn bóng ∇5 => Rz = 10µm.
+ Chiều sâu cắt : t = 1 mm.
+ Bán kính đỉnh dao r = 1 mm.
+ Lượng chạy dao : S = 0,25mm/vòng.
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-64 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 230 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của dao K

1
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K
2
= 0,92
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K
3
= 0,85
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K
4
= 1
6,180****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
7,130
440*
6,180*1000
*
v*1000
1
===
ππ
D
n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n

m
= 125 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
1,8,172
1000
440**125
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
+ Công suất cắt yêu cầu N khi tiện lỗ : N = 2,9 kW.
5. NGUYÊN CÔNG 5: Khoan, doa 2 lỗ định vị Φ 13 và 12 lỗ ren M12.
a. Chọn máy: Máy 2H35 có các thông số kỹ thuật :
+ Đường kính lớn nhất khoan được : 35 mm
+ Khoảng cách từ trục chính tới trục : 300 mm
+ Khoảng cách lớn nhất từ mút trục chính tới bàn : 750 mm
+ Kích thước bề mặt làm việc của máy : 450 x 500 mm
+ Số cấp tốc độ trục chính : 12
+ Phạm vi tốc độ trục chính : 31,5 ÷ 1400 (vòng /phút )
+ Số cấp bước tiến : 9
+ Phạm vi bước tiến : 0,1 ÷ 1,6 mm/vòng
+ Lực tiến dao : 1500 Kg
+ Momen xoắn : 4000 Kg.cm
+ Công suất động cơ truyền động chính : 4 ( kW )

b. Dụng cụ :
Mũi khoan Φ 12,8; Φ 10,5 ; ta rô M12
Mũi doa Φ13
c. Sơ đồ gá đặt :
Chi tiết gá vào mặt đầu B và lỗ Φ 370, định vị 5 bậc tự do, kẹp bằng bulông rút qua
lỗ.
d. Các bước gia công và lượng dư gia công :
1- Khoan Φ 10,5 x 12 lỗ; lượng dư gia công 2Z
b
=10,5 mm
2- Khoan Φ 12,8 x 12 lỗ; lượng dư gia công 2Z
b
=12,8 mm
3- Doa Φ 13 x 2 lỗ; lượng dư gia công 2Z
b
= 0,2 mm
4- Ta rô ( tay ) 12lỗ x M12; lượng dư gia công 2Z
b
= 1,5 mm
e. Chế độ cắt :
- Khoan Φ 10,5 x 12 lỗ
+ Chiều sâu cắt : t = 5,25 mm
+ Lượng chạy dao : S = 0,2 mm/vòng.
+ Vật liệu gia công thép 40x -> thuộc nhóm thép I => Tốc độ cắt tra bảng 5-86
“Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 27,5 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của dao K
1

= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K
2
= 0,92
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K
3
= 1
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao K
4
= 1
125,26****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
792
5,10*
125,26*1000
*
v*1000
1
===
ππ
D
n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m

= 700 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
1,23
1000
5,10**700
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
+ Công suất cắt yêu cầu (N) : N = 1 kW.
- Khoan Φ 12,8 mm x 12 lỗ
+ Chiều sâu cắt : t = 6,4 mm
+ Lượng chạy dao : S = 0,2 mm/vòng.
+ Vật liệu gia công thép 40x -> thuộc nhóm thép I => Tốc độ cắt tra bảng 5-86 “
Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 27,5 m/phút.
125,26****
4321
== KKKKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
650

8,12*
125,26*1000
*
v*1000
t
===
ππ
D
n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m
= 700 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
2,28
1000
8,12**700
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
+ Công suất cắt yêu cầu (N) : N = 1,1 kW.
- Doa Φ 13 x 2 lỗ

+ Chiều sâu cắt : t = 0,1 mm
+ Lượng chạy dao : S = 0,7 mm/vòng.
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-113 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 16,5 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chù kỳ bền của mũi doa K
1
= 1
5,16*
1
== Kvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
404
13*
5,16*1000
*
v*1000
1
===
ππ
D
n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m
= 350 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực

tế sẽ là :
3,14
1000
13**350
1000
**
m
===
π
π
Dn
v
tt
( m/phút )
+ Công suất cắt yêu cầu (N) : N = 1 kW.
- Ta rô M12 x 12 lỗ
+ Bước ren P = 0,75 mm
+ Kích thước danh nghĩa ren M12mm
+ Tốc độ cắt tra bảng 5-188 “ Sổ tay CNCTM_Tập 2 ” => v
b
= 9 m/phút.
Các hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công K
1
= 0,7
Cắt ren đòi hỏi chính xác cao K
3
= 0,8
5**
21

== KKvv
bt
( m/phút )
+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :
6,132
12*
5*1000
*
v*1000
1
===
ππ
D
n
t
( vòng/phút )
Ta chọn số vòng quay theo máy n
m
= 125 (vòng /phút ) . Như vậy tốc độ cắt thực
tế sẽ là :
7,4
1000
12**125
1000
**
m
===
π
π
Dn

v
tt
( m/phút )
6. NGUYÊN CÔNG 6 :
Kiểm tra
+ Độ đảo mặt đầu B so với tâm lỗ, sai lệch ≤ 0,048 mm.
7. NGUYÊN CÔNG 7 : Gia công răng thẳng m5, Z76.
a. Chọn máy: Máy 5B161 Có các thông số kỹ thuật :
+ Kích thước lớn nhất của bánh răng được gia công
Ăn khớp trong đường kính : 1250 mm
Chiều rộng : 170 mm
+ Modun bánh răng được gia công : 3 ÷ 12
+ Phạm vi tốc độ đầu xọc : 0,3 ÷ 1,5 htk/phút
+ Khoảng cách lớn nhất từ đường trục dao xọc tới đường trục bàn máy : 603mm
+ Đường kính bàn máy : 1010 mm
+ Đường kính vòng lăn của bánh vít phân độ : 672 mm
+ Công suất động cơ truyền động chính : 4 ( kW )
b. Dụng cụ :
Dao xọc răng m5, Z25
c. Sơ đồ gá đặt :
Chi tiết gá vào mặt đầu B và đường kính ngoài Φ 440, định vị 5 bậc tự do, kẹp
bằng bulông.
d. Các bước gia công :
Xọc thô (để chừa lượng dư 0,5mm cho cắt tinh); lượng dư gia công
2Z
b
=8,98mm
Xọc tinh răng; lượng dư gia công 2Z
b
= 1 mm.

e. Chế độ cắt :
- Xọc thô ( xọc làm 4 lần)
+ Chiều sâu cắt : t
1
= 1,13 mm ; t
2
= t
3
= t
4
= 1,12 mm
+ Công suất động cơ máy(N) : N = 7 kW.
+ Modun bánh răng m = 5 ; Z = 76.
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công thép 40X => K
1
= 1
Gia công thép => Tuổi bền T = 100 ( phút )
+ Tra bảng 5-195 => lượng chạy dao vòng S = 0,6 mm/htk
tốc độ cắt thô sẽ là :
3,14
5*6,0*100
45
**
45
3,05,02,03,05,02,0
===
mST
v
t

( m/phút )
- Xọc tinh răng
+ Chiều sâu cắt : t = 0,5 mm.
+ Modun báh răng m = 5 ; Z = 76.
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công thép 40X => K
1
= 1
Gia công thép => Tuổi bền T = 100 ( phút )
+ Tra bảng 5-195 => lượng chạy dao vòng S = 0,25 mm/htk
tốc độ cắt tinh sẽ là :
4395,0
25,0*100
45
95,0
*
90
5,02,05,02,0
===
ST
v
t

( m/phút )
8. NGUYÊN CÔNG 8: Tôi cao tần
a. Thiết bị lò tôi cao tần 60 kW
b. Chế độ nhiệt luyện
1- Tôi :
Nhiệt độ nung 830°C
Môi trường nguội nước
2- Ram

Nhiệt độ nung 450°C
Môi trường nguội không khí
9. NGUYÊN CÔNG 9 :
Làm sạch phoi, cạnh sắc.
10. NGUYÊN CÔNG 10 :
Kiểm tra
+ Độ cứng mặt răng HRC 40 ÷ 45