thiết kế quy trình gia công đĩa xích

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-1-


LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, ngành cơ khí có
một vai trò hết sức quan trọng: Phục vụ cho sự phát triển của các ngành khác trong
quá trình sản xuất. Trong đó, ngành Chế tạo máy đóng một vai trò then chốt bảo
đảm cho việc thiết kế, chế tạo, tạo ra những sản phẩm đảm bảo cả tính kỹ thuật và
kinh tế.
Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế quốc dân và sự phát triển của
Khoa học -Kỹ thuật ngày càng cao thì theo đó ngành chế tạo máy cũng cần có một
sự phát triển thật đúng mức, để làm sao đáp ứng được chỉ tiêu cuối cùng là: Sản
phẩm sản xuất ra đảm bảo cả tính kỹ thuật, kinh tế, chất lượng sản phẩm ngày càng
được tăng cao và giá hợp lý.
Trong quá trình học tập môn học: “Công nghệ chế tạo máy”, em đã đựoc giao
đề tài thiết kế đồ án môn học với nội dung: “Thiết kế quy trình công nghệ gia công
đĩa xích”.
Trong quá trình thiết kế em đã được ôn lại những kiến thức mà mình đã học
trong quá trình học tập các môn học khác và học thêm được nhiều điều mới, điều em
thu được lớn nhất là học được cách thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết
và tìm ra được những phương án khác nhau trong quá trình thiết kế để cuối cùng tìm
được những phương án thiết kế tối ưu nhất.
Do kiến thức có hạn và chưa nhiều kiến thức thực tế nên đồ án của em còn
nhiều hạn chế, em kính mong thầy cô trong bộ môn giúp đỡ em để em có những
phương án lựa chọn tốt nhất và tránh được những thiếu sót khi làm việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em trong quá
trình thực hiện đồ án, đặc biệt là Thầy: Dương Trọng Đại đã trực tiếp hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 26 tháng 3 năm 2012.
Sinh viên thiết kế

Đoàn Văn Quân

-2-


TÀI LIỆU THAM KHẢO
I: Sổ tay Công nghệ chế tạo máy, Tập 1
II: Sổ tay Công nghệ chế tạo máy, Tập
Tập 1,2 Chủ biên: GS.TS Nguyễn Đắc Lộc - Nxb Khoa học & Kỹ Thuật, Hà Nội 2003.
III: Sổ tay gia công cơ.
Chủ biên: PGS.TS Trần Văn Địch – Nxb Khoa học & Kỹ thuật,
Hà Nội 2003
IV: Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy.
Tác giả: GS.TS Trần Văn Địch - Nxb Khoa học & Kỹ thuật,
Hà Nội 2004.
V: Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy.
Chủ biên: GS.TS Nguyễn Đắc Lộc - Nxb Khoa học & Kỹ Thuật, Hà Nội 2004.
VI: Sổ tay dụng cụ cắt và dụng cụ phụ.
Tác giả: GS.TS Trần Văn Địch - Nxb Khoa học & Kỹ Thuật, Hà Nội 2004.
VII: Dung sai và lắp ghép.
Tác giả : PGS.TS Ninh Đức Tốn – Nxb Giáo dục 2004
VIII: ATLAS đồ gá.
Tác giả: GS.TS Trần Văn Địch-Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2006.
IX: Sổ tay nhiệt luyện.
Người dịch: Đặng Lê Toàn, Tạ Anh Tuấn, Lê Ngọc Thức, Hà Kim Thành, Nguyễn Dư –
Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1971
X: Hỏi đáp về nhiệt luyện.

Người dịch: Hà Kim Thành, Tạ Anh Tuấn – Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1977
XI: Đồ gá trên máy cắt Kim loại, Tập 2
Tác giả: Hà Văn Vui, Nguyễn Văn Long – Nxb Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội 1987.

-3-


THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ĐĨA XÍCH

PHẦN I
PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
1.1

Phân tích chức năng, điều kiện làm việc và đặc điểm kết cấu
- Chi tiết gia công là đĩa xích, chi tiết thuộc họ chi tiết dạng đĩa, những bề mặt

yêu cầu gia công đó là: Mặt lỗ, mặt trụ ngoài,mặt trụ trong, mặt đầu và mặt răng.
-Đĩa xích được dùng trong truyền động xích: Truyền động xích là loại truyền
động bằng ăn khớp gián tiếp, được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau.
Dùng truyền động xích có thể là giảm tốc hoặc tăng tốc, tuy nhiên truyền động xich
đòi hỏi chế tạo và chăm sóc phức tạp, làm việc có va đập, chóng mòn nhất là khi bôi
trơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi.
-Khi làm việc chủ yếu răng đĩa xích bị mòn.
-Đĩa xích chế tạo với yêu cầu: Vật liệu Thép 20X, thấm than đạt độ cứng từ 46
÷ 52 HRC.
-Thành phần Thép 20X
Mác thép
20X
1.2

C(%)
0.17÷0.25

Si(%)
0.17÷0.37

Mn(%)
0.5÷0.8

S(%)
≤0.04

P(%)
≤0.04

Cr(%)
0.7÷1

Ni(%)
≤0.4

Phân tích yêu cầu kỹ thuật và chọn phương pháp gia công tinh lần cuối.

*)Yêu cầu kỹ thuật
- Đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt lỗ và mặt trụ ngoài.
- Độ không vuông góc gữa mặt đầu với đường tâm lỗ nằm trong khoảng
0.01÷ 0.05 mm trên 100mm đường kính.
-Độ đảo giữa các bề mặt Ø65 và Ø52 không lớn hơn 0.02mm.
-Vật liệu Thép 20X hàm lượng Cacbon ít nên chi tiết cần được thấm than với độ sâu
1.2 ÷ 1.4 mm và nhiệt luyện để đảm bảo độ bền, độ cứng khi làm việc.

*) Phưong pháp gia công tinh lần cuối
Khi gia công đưa các kích thước theo cấp chính xác kinh tế.
-Các mặt đầu yêu cầu độ nhám cấp 5 (Rz20) gia công bằng phương pháp tiện bán
tinh.
- Lỗ Φ50 vói yêu cầu cấp chính xác 7, độ nhám cấp 6 (Ra2.5) gia công bằng
phương pháp chuốt.
-Các mặt trụ ngoài Ø65, Ø114 yêu cầu độ nhám cấp 6 (Ra2.5) gia công bằng
phương pháp tiện tinh.
-4-


-Các rãnh giữa các dãy răng đĩa xích yêu cầu độ nhám cấp 5(Rz20) gia công bằng
phương pháp tiện bán tinh. (Tiện rãnh).
- Bề mặt răng yêu cầu độ nhám cấp 5( Rz20) gia công bằng phương pháp phay.
-Rãnh then yêu cầu độ nhám cấp 5 (Rz20) gia công bằng phương pháp phay.
- Các lỗ ren M3 được gia công tuần tự theo các bước: Khoan – Ta rô.
Sau khi gia công xong tất cả các bề mặt đưa chi tiết vào thấm than sau đó nhiệt
luyện để đạt độ thấm tôi, độ bền, độ cứng yêu cầu.
1.3

Các biện pháp công nghệ để đạt được các yêu cầu kỹ thuật quan trọng.

- Lỗ Φ50 vói yêu cầu cấp chính xác 7, độ nhám cấp 6 (Ra2.5) gia công bằng phương
pháp chuốt.
-Các mặt trụ ngoài Ø65, Ø114 yêu cầu độ nhám cấp 6 (Ra2.5) gia công bằng
phương pháp tiện tinh.
-Các rãnh giữa các dãy răng đĩa xích yêu cầu độ nhám cấp 5(Rz20) gia công bằng
phương pháp tiện bán tinh. (Tiện rãnh).
- Bề mặt răng yêu cầu độ nhám cấp 5( Rz20) gia công bằng phương pháp phay.
Sau khi gia công đưa chi tiết vào thấm than sau đó nhiệt luyện để đạt độ thấm

tôi, độ bền, độ cứng 46 ÷ 52 HRC.

1.4

Phân tích tính công nghệ trong kết cấu.
Đĩa xích cũng như mọi chi tiết khác, kết cấu của chúng trực tiếp ảnh hưởng

đến năng suất và chất lượng gia công, ảnh hưởng đến độ bền khi làm việc.
Với chi tiết như trên hình dạng lỗ thông và các lỗ ren đều được cấu tạo đơn
giản nên việc gia công khá thuận lợi, không cần dùng đến các máy tự động hay máy
rêvônve mà chỉ cần sử dụng các máy vạn năng thông thường.
Mặt trụ ngoài và mặt bậc phân bố theo một phía nên thuận lợi cho quá trình
gá đặt và gia công.
Các rãnh giữa các dãy của đĩa xích đơn giản thuận tiện cho quá trình gia công
và thoát phoi.
Kết luận: Kết cấu như vậy đã hợp lý và không cần sửa đổi.

-5-


PHẦN II
XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
Trong chế tạo máy ngưòi ta phân biệt ba dạng sản xuất như sau:
-Sản xuất đơn chiếc.
- Sản xuất hang loạt (hang loạt lớn, hang loạt vừa và hang loạt nhỏ).
-Sản xuất hang khối.
Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
Tiến hành xác định dạng sản xuất như sau:
+)Xác định sản lượng hàng năm

α 
β 

N = N1.m.1 +
1 +

 100  100  (Chi tiết/năm)
Trong đó:
N: Số chi tiết được sản xuất trong một năm.
N1: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm,
N =14000 (chi tiết/ năm)
m: Số chi tiết trong một sản phẩm, m = 1.
α, β: Hệ số % dự phòng hư hỏng do chế tạo, vận chuyển, lắp đặt,
bảo quản… α = β = 3%.
3 
3 

N = 14000.1.1 +
1 +
 ≈ 15000
 100  100 
(Chi tiết/ năm)

+)Xác định khối lượng của chi tiết
G = V .γ (kg)
Trong đó:
G: Khối lượng của chi tiết (kg)
V: Thể tích của chi tiết (dm3)

γ :Trọng lượng riêng của vật liệu. Với thép 20X có γ = 7.856 (kg/dm3)

1

Xác định thể tích của chi tiết:
V = V1 + V2 − V3

-6-


V1: Thể tích phần trụ có đường kính Ø114.
V2: Thể tích phần trụ có đường kính Ø65.
V2: Thể tích phần trụ rỗng có đường kính Ø52.

V3

56

26.63

V1

V2

Ø52
Ø65
Hình 1: Sơ đồ phân tích thể tích vật thể.
V1 =

3,14.114 2
.26,63 = 271675,53( mm3 ) ≈ 0,27(dm 3 )
4

V2 =

3,14.652
.29,37 = 97409,28(mm3 ) ≈ 0,1(dm 3 )
4

V3 =

3,14.52 2
.56 = 118867,84(mm3 ) ≈ 0,12(dm 3 )
4

⇒ V = 0.27 + 0.1 − 0.12 = 0.25( dm 3 )
⇒ G = 0,25.7,856 ≈ 1,96(kg )
Với N =15000 (Chi tiết/ năm), G = 1,96 (kg). Tra bảng 2- IV dạng sản xuất là hàng loạt
lớn.

-7-


PHẦN III
CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
3.1. Cơ sở chọn phôi
Với vật liệu chi tiết gia công là thép 20X, khối lượng chi tiết gia công,
G=1,96(kg),dạng sản xuất là hàng loạt lớn, kết cấu của chi tiết đơn giản, vậy chọn
phương pháp chế tạo phôi là phương pháp rèn.
Ưu điểm chính của phương pháp rèn đó là: Khi gia công chi tiết là thép chúng có
tổ chức chặt mịn và có cơ tính cao.
Có hai phương pháp rèn:

+) Rèn tự do
-Ưu diểm: Trang thiết bị đơn giản, giá thành hạ.
- Nhược điểm: Độ chính xác không cao và phụ thuộc vào tay nghề công nhân,
thời gian gia công lâu, chỉ thích hợp với sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
+) Rèn trên máy ( Rèn trong khuôn)
1

Ưu điểm: phôi có độ chính xác cao hơn nhiều so với phôi rèn tự do, lượng dư gia
công nhỏ, độ bóng cao, hình dáng phôi gần giống hình dáng chi tiết gia công,
nâng cao được năng suất và giảm được phế phẩm. Thích hợp với sản xuất hàng
loạt lớn và hàng khối.
Có hai hình thức rèn trong khuôn:

-Rèn trong khuôn hở: Rèn được sản phẩm có độ phức tạp cao, tạo ra phôi có độ
bong và độ chính xác cao.
- Rèn trong khuôn kín: Vật rèn có hình dáng phức tạp hơn trong khuôn hở nhưng
trang thiết bị lại đắt tiền hơn.

3.1. Chọn phương pháp chế tạo phôi
Dựa vào độ phức tạp của chi tiết và so sánh các pương án trên chọn phương pháp
chế tạo phôi là rèn trong khuôn hở.
Quá trình rèn được tiến hành qua hai bước sau:
Bước 1: Chồn để tạo ra các bậc của phôi, là phẳng các mặt đầu, nâng cao cơ tính
theo hướng kính và hướng tiếp tuyến của vật thể.
Bước 2: Đột lỗ để tạo ra lỗ của chi tiết.
Các nguyên công rèn được tiến hành trên các máy rèn ngang.

-8-

Q
Q

-9-


Q

Q

Ø69+1.7
-0.9

Ø47+1.7
-0.9
(Ø52)

Ø118.2+1.7
-0.9
(Ø114)

Bản vẽ vật rèn

- 10 -

(56)

+1.7

60

-0.9

(26.63)

30.63
-0.8

+1.6

(Ø65)


PHẦN IV
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
4.1 Chọn chuẩn
*)Yêu cầu chung của việc chọn chuẩn
- Bảo đảm chất lượng của sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công.
- Nâng cao năng suất, hạ giá thành.
*) Lời khuyên khi chọn chuẩn.
- Chọn chuẩn phải tuân thủ theo nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết số
bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất. Tuyệt đối tránh hiện tượng thiếu và siêu định
vị, trong một số trường hợp là thừa định vị một cách không cần thiết.
- Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm cho chi tiết bị biến dạng cong vênh,
đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm sức lao động cho công nhân.
- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ sử dụng thuận lợi và thích hợp
với từng loại hình nhất định.
a. Chọn chuẩn tinh
+) Yêu cầu:
-

Bảo đảm độ chính xác vị trí tương quan giữa các mặt gia công với nhau.

-

Phân bố đủ lượng dư cho các mặt sẽ gia công.

+) Lời khuyên:
-

Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính.

-

Cố gắng chọn chuẩn sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt.

-

Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất.

Dựa vào hình dáng chi tiết gia công, dựa vào lời khuyên và yêu cầu khi chọn
chuẩn tinh ta có các phương án lựa chọn chuẩn tinh như sau:
*) Phương án 1: Chuẩn tinh là bề mặt lỗ kết hợp với bề mặt đầu.
Các trường hợp gá kẹp và định vị như ở hình vẽ sau:
Là lỗ Ø52 kết hợp với mặt đầu phía bề mặt trụ lớn của chi tiết ( Hình H1)
Là lỗ Ø52 kết hợp với mặt đầu phía bề mặt trụ nhỏ của chi tiết ( Hình H2)

- 11 -


H3

H1

H2

- 12 -


Hình 3: Phương án chuẩn tinh thứ nhất
+) Ưu điểm:
-

Chuẩn tinh ở đây là chuẩn tinh chính cũng chính là chuẩn tinh thống nhất.

-

Kết cấu đồ gá đơn giản.

+) Nhược điểm:
-

Đồ gá phức tạp hơn khi kẹp trên mâm cặp.

-

Phải chế tạo thêm các bậc trục để khống chế bậc tự do mặt đầu.

*) Phương án 2: Chuẩn tinh là mặt trụ ngoài kết hợp với mặt đầu.

H2

H1

Hình 4: Phương án chọn chuẩn tinh thứ hai
Phương án chọn chuẩn tinh này cũng có hai phương pháp gá kẹp và định vị như
hình H1: là bề mặt trụ lớn kết hợp với mặt đầu và hình H2 là bề mặt trụ nhỏ kết
hợp với mặt đầu của chi tiết
+) Ưu điểm: Đồ gá và việc gá đặt đơn giản
+) Nhược điểm: Không gian gia công hẹp hơn phương án 1.
Kết luận: So sánh hai phương án thấy phương án 1 có nhiều ưu điểm hơn nên lựa
chọn phương án này làm phương án chuẩn tinh.
b) Chọn chuẩn thô
+) Yêu cầu:
-

Đảm bảovị trí tương quan chính xác giữa các bề mặt gia công với các bề mặt
không gia công.

-

Phân phối đầy đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công.

+) Lời khuyên:
- Theo một hướng kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt
không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô.
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết cố hai hay nhiều bề
- 13 -


mặt không gia công thì nên chọn bề mặt nào yêu cầu độ chính xác về vị trí tương
qyan so với các bề mặt gia công là cao nhất làm chuẩn thô.

- Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có tất cả các
bề mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt phôi của bề mặt nào yêu cầu lượng dư
nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô.
- Nếu có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nên chọn bề mặt bằng
phẳng trơn chu nhất làm chuẩn thô.
- Ứng với một bậc tự do cần thiết thì chuẩn thô chỉ được chọn và sử dụng không
quá một lần trong cả quá trình gia công. Nếu vi phạm lời khuyên này thì gọi là
phạm chuẩn thô, nếu phạm chuẩn thô thì sẽ làm cho sai số về vị trí tương quan
giữa các bề mặt gia công với nhau là rất lớn.
Dựa vào chuẩn tinh đã chọn và dựa vào hình dáng của phôi có các phương án
chọn chuận thô như sau:
*) Phương án 1: Chuẩn thô là bề mặt trụ nhỏ kết hợp với mặt đầu của chi tiết.

Hình 5: Phương án chọn chuẩn thô thứ nhất
+) Ưu điểm:
-

Đồ gá và việc gá đặt đơn giản, dễ thực hiện.

-

Đảm bảo gia công chính xác chuẩn tinh vì là chuẩn tinh chính.

-

Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công của chi
tiết

+) Nhược điểm:
Do phôi rèn trong khuôn nên bề mặt bị cong gây khó khăn trong việc định vị.

*) Phương án 2: Chuẩn thô là bề mặt trụ lớn kết hợp với mặt đầu.

- 14 -


Hình 6: Phương án chuẩn thô thứ hai.
+) Ưu điểm: Đồ gá đơn giản và việc gá đặt dễ dàng.
+) Nhược điểm: Do phôi phần này cong hơn phần nhỏ vì nó nằm ngoài khuôn tạo
phôi do đó mà việc định vị khó khăn hơn phương án 1.
Kết luận: So sánh hai phương án thấy phương án 1 có nhiều ưu điểm hơn nên
chọn phương án 1 làm phương án chuẩn thô.
4.2 Lập thứ tự nguyên công

- 15 -