Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cơ khí chế tạo máy

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

MỤC LỤC

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

1


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

PHẦN MỞ ĐẦU
Quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra từng ngày từng giờ ở
đất nước ta. Để thực hiện tốt mục tiêu đã đề ra để tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa
đất nước trong thời gian ngắn nhất nhà nước ta đang thúc đẩy phát triển một số ngành
như công nghệ thông tin, điện tử viễn thông, công nghệ chế tạo máy…
Trong đó ngành công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong ngành kinh tế
quốc dân, cơ khí được ví như là quả tim của ngành công nghiệp nặng và thực tế trong
những năm gần đây liên tục xuất hiện các khu công nghiệp vừa và nhỏ được xây dựng
và mở rộng trên quy mô cả nước.
Việc chế tạo ra một sản phẩm cơ khí có chất lượng cao và giá thành hạ có ý nghĩa
rất quan trọng đối với mỗi quốc gia, mỗi vùng lãnh thổ, cũng như các công ty, xí
nghiệp. Nó ảnh hưởng đến sự tồn tại và hưng thịnh của các công ty, ở các nước phát
triển có nền công nghiệp tiên tiến họ đã tiến hành từ lâu còn ở nước ta hiện vẫn còn rất
mới mẻ.
Trước yêu cầu đó, với nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế tạo
cơ khí mà em được giao nhiệm vụ là: “NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ,QUY TRÌNH
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT NẠNG QUAY TAY LÁI Ô TÔ”. Tức là, giải
quyết một bài toán công nghệ để đưa ra phương án gia công tối ưu nhất.
Đề tài nghiên cứu có tính chất tổng hợp cao, đòi hỏi phải có kiến thức và khả năng
tư duy, tìm tòi học hỏi mới đưa ra được đường lối công nghệ tối ưu và đúng đắn nhất.

Trong thời gian làm đề tài được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong bộ môn và
đặc biệt là Th.s Trương Nguyễn Trung là người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đề
tài nghiên cứu khoa học này.
Do khả năng hiểu biết và kiến thức cũng như kinh nghiệm bản thân của chúng e còn
nhiều hạn chế do vậy không thể tránh khỏi các thiếu sót .
Chúng e kính mong các thầy cô đóng góp ý kiến, nhận xét và tận tình chỉ bảo để
chúng e không bị lúng túng, bỡ ngỡ khi bắt tay vào công việc sau này
Em xin chân thành cảm ơn!
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

2


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

CHƯƠNG 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ TẢI
5.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1.1 Công dụng
Hệ thống lái dùng của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh
xe dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ô
tô khi cần thiết. Có thể thay đổi hướng chuyển động bằng cách :
-

Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng.
Thay đổi momen xoắn ở bánh sau chủ động (nối với xe xích).
Kết hợp cả 2 phương pháp :
Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì hệ thống lái là hệ thống quan trọng nhất.
Kết cấu chung nhất của hệ thống lái bao gồm: Cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái (có ở
1 số xe ).

1.1.2 Phân loại
 Theo bố trí bánh lái :
+ Hệ thống lái với với bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nước thừa nhận luật đi
đường theo hướng bên phải.
+ Hệ thống lái với với bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nước thừa nhận luật đi

+
+
+

+
+
+

+
+
+

+
+

đường theo hướng bên trái.
Theo số lượng bánh dẫn :
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở hai cầu
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu
Theo kết cấu của cơ cấu lái :
Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục răng – thanh răng
Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít con lăn
Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – ê cu bi- thanh răng

Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hóa chia ra :
Hệ thống lái với bộ cường hóa thủy lực
Hệ thống lái với bộ cường hóa khí nén
Hệ thống lái với bộ cường hóa bằng điện
Theo kết cấu của bộ phận thủy lực :
Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van xoay
Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van trượt
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

3


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

1.1.3 Yêu cầu
Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của
xe và hàng hóa trong quá trình sử dụng và vận chuyển, do đó hệ thống lái phải đảm bảo
các yêu cầu sau :
+ Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và
ngoặt trong một thời gian ngắn trên một diện tích rất bé.
+ Lực tác động lên vành tay lái nhẹ,vành tay lái phải nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái
để tạo cảm giác thoải mái cho người lái trong quá trình điều khiển.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng để trong quá trình quay vòng bánh xe không bị
trượt lết.
+ Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tùy động đảm bảo phối hợp chặt chẽ
của sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quan hệ quán tính giữa góc quay vành tay lái và góc quay vòng của các bánh
xe dẫn hướng.
+ Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh
hưởng đến tính động học của cơ cấu lái.

+ Hệ thống lái phải được bố trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo dưỡng,sửa chữa.

1.2 Cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống lái đơn giản
1.2.1 Cấu tạo chung của hệ thống lái

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

4


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Hình 1.1: Hệ thống lái đơn giản
1- Vành tay lái ; 2-Trục lái; 3-Trục vít; 4-Bánh vít; 5-Cam quay bên trái; 6,11,10-Hình
thang lái; 7-Đòn quay ngang; 9-Cam quay bên phải; 13-Đòn quay đứng
Cấu tạo chung một hệ thống lái điển hình bao gồm các bộ phận chính sau: Vành lái,
trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, các bánh xe dẫn hướng.
Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra hai phần chính: Cơ cấu lái và dẫn động lái.
Trên các hệ thống lái có trợ lực được bố trí thêm thiết bị trợ lực lái.
Cơ cấu lái được xác định bao gồm: Các chi tiết từ vành lái tới hộp giảm tốc của hệ
thống lái.
Dẫn động lái bao gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn
hướng và các liên kết giữa hai bánh xe dẫn hướng.
Thiết bị trợ lực lái bao gồm: Nguồn năng lượng, van điều khiển, bộ phận chấp hành,
các đường dẫn.
Theo sơ đồ của hệ thống lái đơn giản như trên vành tay lái 1 được gắn trên một đầu
trục lái 2. Đầu kia có đặt trục vít 3, trục vít 3 ăn khớp với bánh vít 4. Bộ trục vít bánh vít
3,4 và vỏ chứa bộ trục vít bánh vít là cơ cấu lái. Truyền động lái gồm đòn quay đứng

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

5


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

13, thanh kéo dọc 12, đòn quay ngang 7, hình thang lái gồm 3 thanh 6,10,11 và các cam
quay bên trái và bên phải 5,9.
Trục lái có nhiệm vụ truyền momen lái từ vành lái xuống cơ cấu lái, kết cấu trục lái
đảm bảo tính an toàn khi xe bị đâm trực diện.
Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn thành chuyển động góc trong
mặt phẳng thẳng đứng của đòn quay đứng và giảm tỷ số truyền theo yêu cầu cần thiết.
Dẫn động lái gồm các chức năng : nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe
dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài sao cho
không xảy ra hiện tượng trượt bên của tất cả các bánh xe (hạn chế khả năng gây ra mài
mòn lốp nhanh ), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn hướng.
1.2.2
a.
b.
c.
d.
1.2.3
a.
b.
c.
d.
1.3
1.3.1

Một số cơ cấu lái thường dùng trên ô tô

Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng
Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn
Cơ cấu lái kiểu trục vít ê-cu bi thanh răng bánh răng
Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp
Cơ cấu dẫn động lái
Cơ cấu dẫn động lái dùng đòn kéo giữa
Cơ cấu dẫn động lái loại thanh răng bánh răng
Cơ cấu dẫn động loại hình bình hành
Các chỉ tiêu đánh giá của hệ thống lái
Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái
Tỷ số truyền
Tỷ số truyền hệ thống lái liên quan tới việc giảm nhẹ lực trên vành lái và góc quay
vành lái lớn nhất tính từ vị trí ô tô đi thẳng tới vị trí ô tô quay vòng gấp. Nếu tỷ số
truyền hệ thống lái lớn thì khả năng giảm nhẹ lực vành tay lái sẽ nhiều nhưng gọc quay
vành tay lái sẽ lớn và ngược lại.
Quy định của Quốc tế về lực trên vành lại phải nằm dưới 700N, góc quay vành lái
lớn nhất không vượt quá 5 vòng quay vành lái, tính theo các mép biên cuối cùng ở cả 2

bên.
1.3.2 Độ rơ vành lái
Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng, độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt, tuy
nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống càng mới.Sau thời gian sử dụng các
mặt lắp ghép bị mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa cần
được điều chỉnh hợp lý.
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

6


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc vào sự mòn của các chi tiết, nhất là
độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái được thể hiện ở hình sau :

Hình 1.2 : Đồ thị biểu thị quy luật mòn của cơ cấu lái
Theo hình trên, khu vựa giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vựa mòn
nhiều nhất. Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác định tại trạng thái xe
đứng yên, hướng đi thẳng.

1.3.3 Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch
Hiệu suất thuận được tính theo khả năng truyền công suất từ vành lái xuống bánh
xe,ngược lại là hiệu suất nghịch.
Kết cấu của hệ thống lái cho phép hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịch. Một số kết
cấu bố trí hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch nhằm đảm bảo khả năng điều khiển
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

7


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

bánh xe từ vành lái được nhẹ nhàng, các va đập từ bánh xe ít bị truyền mạnh lên vành
lái.
Hiệu suất của hệ thống lái phụ thuộc chủ yếu vào hiệu suất truền của cơ cấu lái. Để
nâng cao hiệu suất trên ô tô ngày nay sử dụng các kết cấu các tổn hao ma sát trong cơ
1.4

cấu nhỏ. Hiệu suất cơ khí đạt 80%-90%.
Hệ thống lái trục vít – êcu bi-thanh răng xe tải KAMAZ 5320.
Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe KAMAZ được trình bày như hình vẽ :

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống lái xe tải KAMAZ 5320
1.4.1 Cấu tạo
Hệ thống gồm có 3 phần :
− Bộ phận cung cấp A
− Bộ phận phân phối B
− Bộ phận chấp hành C
Cấu tạo của cơ cấu lái loại này có một đặc điểm đó là: Cơ cấu lái đặt chung với bộ
phận phân phối và bộ phận chấp hành. Đồng thời do cơ cấu lái nằm ngang nên trục lái
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

8


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

không được nối thẳng với trục vít mà ở đây trục lái được nối với trục vít thông qua sự
ăn khớp bởi một cặp bánh răng côn.
1.4.2 Nguyên lý hoạt động (kèm theo bản vẽ)
Hoạt động phần cơ khí
 Xét hoạt động khi quay vòng bên phải :
Khi người điều khiển tác dụng lực để quay vành tay lái sang phải sẽ tạo ra momen
quay truyền qua trục 29 qua cacđăng thứ nhất đến trục 27.
Trục 27 nghiêng một góc so với trục 29 nhằm tạo tư thế cho người lái đồng thời đảm
bảo khi tai nạn đâm trực diện trục lái không đâm thẳng vào buồng lái.
Qua trục 27 momen được truyền đến cacđăng thứ hai sau đó đến trục của bánh răng
côn,qua cặp bánh răng côn momen được thay đổi hướng .
Bánh răng côn bị động được nối với trục vít bằng then hoa và được liên kết với vỏ 24
bởi 2 ổ lăn. Bánh răng côn quay làm trục vít quay,thông qua các viên bi trong rãnh vít
và rãnh của êcu 14 và pittong 8, việc sử dụng êcu bi sẽ chuyển ma sát trượt thành ma sát

lăn,do đó giảm mòn cho các chi tiết. Pittong 8 có răng ăn khớp các răng của cung răng 6
nhằm chuyển chuyển động tịnh tiến của pittong 8 thành chuyển động quay của cung
răng 6 do đó khi pittong 8 tịnh tiến sang phải thì cung răng 6 quay ngược chiều kim
đồng hồ. Cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc hệ thống dẫn động lái, nhờ đó
chuyển động được truyền đến bánh xe dẫn hướng làm bánh xe dẫn hướng quay sang
phải.

 Xét hoạt động khi quay vòng bên trái :
Khi người điều khiển tác dụng lực để quay vành tay lái sang trái sẽ tạo ra momen
quay truyền qua trục 29 qua cacđăng thứ nhất đến trục 27.
Trục 27 nghiêng một góc so với trục 29 nhằm tạo tư thế cho người lái đồng thời đảm
bảo khi tai nạn đâm trực diện trục lái không đâm thẳng vào buồng lái.
Qua trục 27 momen được truyền đến cacđăng thứ hai sau đó đến trục của bánh răng
côn,qua cặp bánh răng côn momen được thay đổi hướng .
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

9


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Bánh răng côn bị động được nối với trục vít bằng then hoa và được liên kết với vỏ 24
bởi 2 ổ lăn. Bánh răng côn quay làm trục vít quay, thông qua các viên bi trong rãnh vít
và rãnh của êcu 14 và pittong 8, việc sử dụng êcu bi sẽ chuyển ma sát trượt thành ma sát
lăn,do đó giảm mòn cho các chi tiết. Pittong 8 có răng ăn khớp các răng của cung răng 6
nhằm chuyển chuyển động tịnh tiến của pittong 8 thành chuyển động quay của cung
răng 6 do đó khi pittong 8 tịnh tiến sang trái thì cung răng 6 quay cùng chiều kim đồng
hồ. Cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc hệ thống dẫn động lái, nhờ đó chuyển
động được truyền đến bánh xe dẫn hướng làm bánh xe dẫn hướng quay sang trái.

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CÔNG DỤNG CỦA NẠNG QUAY TAY LÁI Ô TÔ
2.1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết
Các chi tiết dạng trục là loại chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo
máy, chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay ngoài. Mặt này thường dùng
làm mặt lắp ghép. Chi tiết dạng trục thường đưcọ dùng để truyền momen xoắn giữa hai
trục song song hoặc vuông góc hoặc tạo với nhau một góc. Nhờ truyền động cơ khí giữa
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

10


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

các cặp bánh răng, bánh vít, trục vít ăn khớp hay nhờ truyền động đai ma sát… Trong
quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do tác dụng của tải trọng và điều kiện làm
việc.Vì vậy, chi tiết phải được gia công chính xác để đảm bảo yêu cầu kĩ thuật đề ra như
độ cứng, xoắn, độ cứng uốn ,độ đồng tâm các bề mặt làm việc của trục cần phải được
gia công chính xác, cơ tính đạt yêu cầu.
Cụ thể chi tiết là nạng quay tay lái ô tô dùng trong cơ cấu thuộc hệ thống lái ô tô.
 Chức năng của chi tiết :
Nạng quay hay còn gọi là trục rẻ quạt, nó đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong
việc thay đổi hướng của bánh xe dẫn hướng nhờ sự tác động vào vành tay lái. Nó có
chức năng nhận chuyển động và truyền chuyển động.
- Chức năng nhận chuyển động :
Là bộ phận nhận chuyển động từ sự tác động vào vành tay lái thông qua cơ cấu trục vít
– bánh răng côn sẽ truyền lực đến nạng quay tay lái.
- Chức năng truyền chuyển động :
Là bộ phận truyền lực và momen từ cơ cấu lái thông qua đòn quay đến bánh xe dẫn
hướng.
2.2 Đặc điểm, nguyên lý làm việc của nạng quay tay lái ô tô

2.2.1
Đặc điểm
Cấu tạo cung răng có thể có dạng răng thường (như một phần của bánh răng trụ) và
có thể là cung răng bên (các răng nằm ở mặt bên của cung). Dạng cụng răng bên có ưu
điểm là tiếp xúc trên toàn bộ chiều dài răng nên giảm được ứng suất và hao mòn.

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

11


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Hình 2.1: Chi tiết nạng quay tay lái xe cẩu KPA3
2.2.2

Nguyên lý làm việc :
Ở cơ cấu này trục vít đóng vai trò chủ động và cung răng đóng vai trò là trục bị

động.
Cơ cấu gồm 2 phần: Phần thứ nhất là một khối kim loại có một đường ren rỗng trong
đó. Bên ngoài khối kim loại này có một vài răng ăn khớp với một vành răng (có thể dịch
chuyển một cánh tay đòn). Vành tay lái được nối với một trục có ren (giống như một cái
ê cu lớn) và ăn khớp với các rãnh ren trên khối kim loại nhờ các viên bi tròn.
Khi xoay vành tay lái, ê cu quay theo. Đáng lẽ khi vặn chiếc ê cu này nó phải đi sâu
vào trong khối kim loại đúng theo nguyên tắc ren nhưng nó đã bị giữ lại nên khối kim
loại phải di chuyển ngược lại. Một phần mặt ngoài của ê cu có dạng thanh răng ăn khớp
với cung răng liền trục làm trục quay (trục bị động). Đầu ngoài của trục bị động có xẻ
rảnh then liên kết với đòn quay đứng làm đòn quay đứng quay theo dẫn đến làm chuyển
hướng bánh xe chủ động .

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

12


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Hình 2.2: Nguyên lý làm việc của cơ cấu trục vít- êcu bi- thanh răng
Như trên hĩnh vẽ đã thể hiện, chiếc ê cu ăn khớp với khối kim loại nhờ các viên bi
tròn.Các bi này có hai tác dụng: một là làm giảm ma sát giữa các chi tiết. Thứ 2, nó làm
giảm độ rơ của cơ cấu. Độ rơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái, nếu không có các viên bi,
các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát gây nên độ rơ của tay lái.
2.2.3
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của nạng quay tay lái.
 Tính công nghệ của chi tiết trong cơ cấu có ý nghĩa rất quan trọng :
+ Ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
+ Ảnh hưởng đến khối lượng gia công và năng suất lao động.
+ Ảnh hưởng đến tiêu hao nguyên vật liệu.
+ Ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm.
 Qua bản vẽ nạng quay tay lái ta thấy :
+ Kết cấu chi tiết có cung răng gồm 5 răng .
+ Phần cung răng sau khi gia công cấp chính xác 2.
+ Profin then hoa là hình tam giác đạt cấp chính xác 8.
+ Các bề mặt trục có khả năng gia công được bằng các dao thông thường.
+ Kết cấu trục có đường kính các bậc giảm dần về một phía nên thuận lợi cho việc
gia công. Và đường kính không lệch nhau quá nhiều.
+ Các bề mặt gia công đều thuậ lợi cho việc ăn dao, thoát dao dễ dàng.
+ Gia công hai lỗ tâm hai đầu trục
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

13


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

+ Sau khi thực hiện xong các nguyên công gia công tiến hành nhiệt luyện chi tiết
để có được độ cứng vững và độ bền cơ học cần thiết để đảm bảo yêu cầu làm việc.
Cuối cùng ta thực hiện nguyên công mài đạt độ chính xác yêu cầu.
Kết luận : Qua phân tích như trên ta thấy kết cấu trục như vậy là hợp lý có thể áp
dụng gia công hoàn toàn bằng phương pháp cơ thông thường với trang thiết bị và điều
kiện sẵn có của nhà máy cơ khí.

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

14


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

CHƯƠNG 3 : VẬT LIỆU ,PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
3.1 Chọn dạng sản xuất .
 Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất .
Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác
định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất chế tạo ra sản phẩm để
đạt được các tiêu chuẩn kinh tế kĩ thuật.
Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là :






Sản lượng
Tính ổn định của sản phẩm
Tính lặp lại của quá trình sản xuất
Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất
Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm, người ta chia ra làm 3
dạng sản xuất sau đây :

 Sản xuất đơn chiếc ( Đặc điểm: sản lượng hàng năm ít )
 Sản xuất hàng loạt ( Đặc điểm : sản lượng không quá ít chế tạo thành từng loạt theo chu
kỳ )
 Sản xuất hàng khối ( Đặc điểm: sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên
môn hóa cao, trang thiết bị dụng cụ chuyên dùng )
Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng, dạng sản xuất ảnh hưởng trực
tiếp đến việc quyết định đầu tư trang thiết bị máy móc,nhân lực, mặt bằng sản xuất,…
Với dạng sản xuất loạt lớn cho phép vốn đầu tư vào trang thiết bị máy móc hiện
đại,chuyên dùng, tố chức sản xuất theo dây chuyền.
Với dạng sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thì không nên đầu tư trang thiết bị máy móc
mà nên tận dụng nhưng cái đã có sẵn để sản xuất.
Dựa vào đó ta lập được quy trình công nghệ gia công chi tiết hợp lý nhằm đạt hiệu
quả kinh tế cao.
 Sản lượng cơ khí
Sản lương cơ khí là số lượng chi tiết máy hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn
vị thời gian (Quý, Tháng, Năm).
• Sản lượng cơ khí hàng năm được xác định theo công thức (Sách Thiết kế đồ án công
nghệ chế tạo máy, trang 12, CT 2) :
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

15

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

 α +β 
N i = N .mi .1 +
÷
100 

Trong đó :

(Chi tiết /năm )

Ni

: Số chi tiết được sản xuất trong một năm .

N

: Số sản phẩm được sản xuất trong một năm

N = 15000

(Chiếc/năm )

mi : Số chi tiết trong một sản phẩm mi = 1.
α : Phế phẩm chủ yếu trong xưởng đúc,rèn ( α = 3% - 6% )
Chọn α = 5%.
β

: Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (
Chọn

β

β

= 5% - 7% )

= 5%

Vậy ta có sản lượng cơ khí là :

 5+5
N i = 15000.1. 1 +
÷
100  = 16500 (Chiếc/năm )

• Xác định khối lượng chi tiết
Khối lượng của chi tiết được tính theo công thức (Sách Thiết kế đồ án công nghệ chế
tạo máy, trang 12, CT 2) :

Q = γ .V

(kg)

Tong đó :

γ

: Trọng lượn riêng của vật liệu ( Thép 40X thì

γ

=7,85 kg/ dm

3

)

V : Thể tích của chi tiết ( dm3 )

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

16


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Ta có :

Trong đó

V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5

π .D12 .l1 π .452.44
V1 =
=
= 69943,5
3

4
4
( mm )

π .D32 .l3 π .452.110
V3 =
=
= 174858,8
3
4
4
( mm )
π .D42 .l4 π .422.54
V4 =
=
= 74776
3
4
4
( mm )

π .D52 .l5 π .352.25
V5 =
=
= 24041
3
4
4
( mm )
'

"
"'
Xét V2 = V2 + V2 + V2

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

17


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Trong đó

V2' = S d .h =

8953,54.39 = 349188

( mm

3

)

V2" = S d .h = 1052.39 = 41028 ( mm3 )
V2"' = Sd .h = 217,7.39 = 8490,3 ( mm3 )

→ V2 = 349188 + 41028 + 8490,3 = 398706,3

( mm

3

)

→ V = 69943,5 + 398706,3 + 174858,8 + 74776 + 24041 = 742325, 6 (
mm3 )
Do đó ta có khối lượng của chi tiết gia công :

Q = γ .V = 7,852.742325,6.10−6 = 5,8287

( kg )

Tra bảng [2] – TKĐACNCTM ta xác định được dạng sản xuất là hàng khối .
Kết luận : Vì là dạng sản xuất hàng khối nên khi thiết kế quy trình công nghệ ta phải
phân tích thật kỹ, để gia công đạt năng suất cao ta phải chọn máy chuyên dùng hoặc đồ
gá chuyên dùng trên máy vạn năng.
3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi
- Phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất cụ thể
của từng nhà máy, xí nghiệp.
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

18


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

-

Chọn phôi tức là chọn phương pháp chế tạo xác định lượng dư, kích thước và dung sai

-

của phôi.
Việc xác định phương pháp tạo phôi hợp lý sẽ đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật của chi tiết,
kích thước của phôi phải đảm bảo đủ lượng dư cho quá trình gia công. Hình dạng của
phôi càng giống hình dạng của chi tiết bao nhiêu thì càng giảm được lượng dư gia công,

-

tăng năng suất , giảm giá thành sản phẩm.
Việc tạo phôi phù hợp với việc chế tạo chi tiết trước hết phải căn cứ vào các yêu cầu sau

+
+
+
+

:
Vật liệu và cơ tính mà chi tiết đòi hỏi
Hình dáng kết cấu và kích thước của chi tiết gia công
Dạng sản xuất cụ thể + Khả năng đạt độ chính xác gia công
Điều kiện cụ thể của cơ sở sản xuất
Với chi tiết gia công là chi tiết trục vật liệu là 40X có độ dẻo dai cao, độ cứng khi
chưa nhiệt luyện thấp rất thích hợp chế tạo phôi bằng phương pháp dập, cán. Đặc biệt sử
dụng phương pháp này cho chất lượng phôi và cơ tính tốt nên ta sử dụng phương pháp
cán để chế tạo phôi.

+ Việc chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng ,kết cấu và sản lượng của loại
trục đó. Ví dụ đối với trục trơn thì tốt nhất dùng phôi thanh. Với trục bậc có đường kính
chênh nhau không lớn lắm dùng phôi cán nóng.

Trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc phôi của trục được chế tạo bằng rèn tự do hoặc rèn
tự do trong khuôn đơn giản ,đôi khi có thể dùng phôi cán nóng. Phôi của loại trục lớn
được chế tạo bằng cách rèn tự do hoặc hàn ghép từng phần.
Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phôi của trục được chế tạo bằng dập nóng
trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rèn ngang và cũng
có thể chế tạo bằng phương pháp đúc.
Đối với chi tiết trục ta không nên chọn phôi là phôi đúc vì phôi đúc cho chất lượng
bề mặt không tốt với lại chi tiết đúc thường có cơ tính không cao. Chúng ta có thể chọn
phôi dập với độ chính xác có thể chấp nhận được nhưng nhược điểm lớn nhất của loại
phôi này là rất tốn vật liệu.

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

19


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Từ đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này đảm bảo được
những tiêu chuẩn như: hình dáng phôi gần với chi tiết gia công, lượng dư hợp lí, có thể
sản xuất phôi hàng loạt,…..

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

20


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

NẠNG QUAY TAY LÁI Ô TÔ
4.1 Yêu cầu kỹ thuật và biện pháp gia công tinh lần cuối.
4.1.1
Yêu cầu kỹ thuật :
+ Chi tiết gia công là trục bậc có profin của then hoa là hình hình tam giác dùng để truyền
chuyển động, nó chịu momen xoắn và momen uốn. Vì vậy cần phải đảm bảo các yêu
-

-

cầu kĩ thuật sau :
Vật liệu chế tạo : Thép 40X
Độ cứng HRC cổ trục sau phục hồi ( không cần qua nhiệt luyện ) : 56 – 62 HRC
Độ bóng cổ trục đạt ∇ 8
Độ chính xác sau khi gia công đạt cấp chính xác ∇ 2
Profin của then hoa là hình tam giác đạt độ chính xác cấp 8 ( Ra =1,6 )
Độ nhám của các cổ trục đạt 0,63 µ m
Mặt đầu độ bóng ∇ 4
Độ cong của trục ≤ 0,01mm
Khối lượng của chi tiết m= 5,8287 ( kg )
Thép 40X là thép hợp kim Crom có thành phần :
%C = 0,40% %Si <0,4%
%Mn <0,8%
%Mo = 0,1% %Ni < 0,3%
%P < 0,045%

%Cr =1,0%
%S < 0,045%

Thép 40X có độ bền kéo khá cao σ b = 900Mpa ,tôi bề mặt tăng cứng và tăng khả

năng chịu mòn, có góp phần làm giảm rung động nên được sử dụng nhiều trong chế tạo

-

máy
Trong quá trình làm việc chi tiết chủ yếu chịu nén, uốn nên sử dụng thép 40X là phù

-

hợp
Độ không đồng tâm giữa các lỗ tâm không quá 0,02mm
Độ không vuông góc giữa các mặt đầu và tâm lỗ không vượt quá 0,02mm trên 250mm
chiều dài.

4.1.2

Biện pháp gia công tinh lần cuối :
Dựa và điều kiện làm việc và yêu cầu về độ chính xác của tùng bề mặt ta chọn

phương pháp gia công lần cuối như sau :
+ Các bề mặt đầu do yêu cầu về độ chính xác và độ bóng không cao nên ta chọn phương
pháp gia công lần cuối là tiện tinh.

+ Bề mặt trụ ngoài φ 45 đạt độ bóng ∇ 7, ∇ 8 đạt được bằng phương pháp mài.
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

21


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

+ Bề mặt then hoa đạt cấp chính xác 8 bằng phương pháp phay.
+ Để đảm bảo độ vuông góc giữa đường tâm lỗ và mặt đầu ta tiến hành tiện thô và tiện
tinh trên máy tiện một lần gá.
+ Bề mặt răng ngoài được thực hiện trên máy bào.
+ Bề mặt răng trong được thực hiện trên máy phay chuyên dùng.
+ Các bề mặt còn lại chọn phương pháp tiện tinh.
4.2 Chọn chuẩn định vị khi gia công
Chọn chuẩn là một việc làm có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quy trình công
nghệ. Chọn chuẩn là xác định vị trí tương quan giữa dụng cụ cắt với bề mặt gia công.
Chọn chuẩn hợp lý sẽ bảo đảm 2 yêu cầu sau :
-

Đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công.
Nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm.
Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta cần chọn chuẩn như sau :

+ Chọn chuẩn phải xuất phát từ 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 trường hợp thiếu hoặc siêu định vị và
trong một số trường hợp thiếu định vị khi không cần thiết.
+ Chọn chuẩn sao cho lực cắt,lực kẹp không làm biến dạng, cong vênh chi tiết, đồ gá
nhưng đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm nhẹ sức lao động cho công nhân.
+ Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, sử dụng thuận lợi và thích hợp với từng
loại sản xuất nhất định.
 Chọn chuẩn tinh
Khi chọn chuẩn tinh phải thõa mãn 2 yêu cầu sau :
+ Phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các mặt gia công với nhau.
+ Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công.
Xuất phát từ 2 yêu cầu trên ta cần chọn chuẩn tinh như sau :
+ Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính.

+ Chọn chuẩn sao cho có tính trùng chuẩn càng cao càng tốt.
 Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt, nếu chọn được như vậy thì
chủng loại đồ gá sử dụng trong quy trình công nghệ ít đi và giảm được sai số phát sinh
trong quá trình công nghệ.
4.3 Thiết kế sơ đồ nguyên công
Trình tự nguyên công
- Nguyên công 1 : Khỏa mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm
- Nguyên công 2 : Tiện thô,tiện tinh nửa trục và tiện ren
- Nguyên công 3 : Tiện thô,tiện tinh nửa trục còn lại
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

22


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

4.3.1

Nguyên công 4: Tiện đỉnh răng
Nguyên công 5: Xọc biên dạng răng
Nguyên công 6: Phay then
Nguyên công 7: Xọc răng
Nguyên công 8: Nhiệt luyện
Nguyên công 9,10 : Mài cổ trục
Nguyên công 11 : Kiểm tra
Thiết kế quy trình công nghệ

Phôi được làm sạch cắt bỏ ba via, kiểm tra kích thước và chất lượng phôi, loại bỏ
các chi tiết không đạt yêu cầu, những chi tiết đạt yêu cầu được chuyển sang gia công cơ.
a. Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm

S
W

n

Ø9
Ø7

120°

Rz 20

W

S

-

Chuẩn định vị:
Dùng mặt trên làm chuẩn đặt trên khía phiến tỳ hạn chế 4 bậc tự do
Dùng mặt trụ đặt trên 2 khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do.
Dùng mặt đầu của phần răng tỳ vào khối V hạn chế 1 bậc do.
Kẹp chặt : Hình vẽ :
Bước 1: Phay thô
Bước 2: Phay tinh
Bước 3: Khoan tâm
Cơ cấu kẹp : Bu lông –Đai ốc

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

23


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

-

-

-

Chọn dao: tra b4.94 tr376 ST1 [2] chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim
cứng T15K6
D = 75 (mm) B = 40 (mm) d = 32 (mm) z = 10 (răng)
Mũi khoan tâm d = 7
Chọn máy: tra b25tr183 [1] chọn máy Khoan khỏa mặt đầu MP-71M
+ Số vòng quay trục chính (vòng/phút): 125-175-250-350-500-712
+ Bước tiến bàn máy (mm/phút): 20-36-66-120-220-400
+ Công suất: P = 7 (Kw)
 Phay thô mặt đầu.
Tra lượng chay dao: tra b5.125 tr113 ST2 [2]
Sz = 0,2 (mm/răng)
Tốc độ cắt: tra b5.127 tr115 ST2 [2]
V = 158 (m/phút)
Số vòng quay là:
Chọn theo máy: nm = 712 (vòng/phút)
Vận tốc cắt thực tế:

-

-

Tính lại lượng chạy dao:
Sph = n.z.Sz = 712.10.0,2 = 1424 (mm/vòng)
Chọn theo máy: Sm = 400 (mm/phút)
S = z.Sz = 10.0,06 = 0,6 (mm/vòng)
Công suất cắt: tra b5.130 tr118 ST2 [2]
P = 2,3 (Kw) 7 (Kw) = Pm
Vậy máy làm việc an toàn.
Thời gian gia công cơ bản:
L = 45 (mm)
Chọn L1 = 15 (mm)
L2 =2 (mm)

-

-

 Phay tinh mặt đáy.
Tra lượng chay dao: tra b5.125 tr113 ST2 [2]
S = 0,8 (mm/vòng)
Tốc độ cắt: tra b5.127 tr115 ST2 [2]
V = 260 (m/Phút)
Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

24


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ chế tạo cơ khí

Số vòng quay là:
Chọn theo máy: nm = 712 (vòng/phút)
Vận tốc cắt thực tế:
-

-

Tính lại lượng chạy dao:
Sph = n.z.Sz = 712.10.0,08 = 570 (mm/vòng)
Chọn theo máy: Sm = 400 (mm/phút)
S = z.Sz = 10.0,06 = 0,6 (mm/vòng)
Công suất cắt: tra b5.130 tr118 ST2 [2]
P = 2,3 (Kw) 7 (Kw) = Pm
Vậy máy làm việc an toàn.
Thời gian gia công cơ bản:
L = 45 (mm)

-

Chọn L1 = 9 (mm)
L2 =2 (mm)
 Khoan lỗ
Tra lượng chay dao: tra b5.87 tr84 ST2 [2]
S = 0,03 (mm/vòng)
Tốc độ cắt: tra b5.86 tr83 ST2 [2]
V = 25 (m/phút)
Số vòng quay là:
Chọn theo máy: nm = 712 (vòng/phút)
Vận tốc cắt thực tế:

-

Công suất cắt: tra b5.92 tr87 ST2 [2]
P = 1,3 (Kw) 3 (Kw) = Pm
Vậy máy làm việc an toàn.
Thời gian gia công cơ bản:
L = 10 (mm)
Chọn L1 = 9 (mm)
L2 =2 (mm)

Lớp Công nghệ chế tạo cơ khí K52

25