Thiết kế quy trình công nghệ gia công thân máy, trục khuỷu

Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Lời nói đầu
Ngày nay, khi đất nớc đang trong giai đoạn tiến tới Công nghiệp hoá - hiện đại
hóa, thì ngành cơ khí nói chung và ngành công nghệ chế tạo máy nói riêng trở thành
một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển đất nớc. Bởi vì nó là ngành cơ bản để
phát triển tất cả các ngành khác. Vì vậy đi sâu và tập trung nghiên cứu vào nó là hết
sức quan trọng.
Quyển đồ án này đà đa ra một số cơ sở lý thuyết và tính toán về thiết kế máy
ép khuỷu và quy trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy, trục khuỷu. Trong
quá trình tính toán thiết kế với điều kiện sản xuất tại Việt nam chúng em đà cố gắng
vận dụng vào thực tế để đảm bảo đồ án thiết kế khả thi. Chúng em đà sử dụng phơng
án phân tán nguyên công, sử dụng các máy công cụ vạn năng sẵn có ở Việt nam
cộng với các đồ gá chuyên dùng và tận dụng nguồn nhân lực d thừa để đảm bảo tính
kinh tế của đồ án.
Kết cấu của đồ án đợc chia làm ba phần chính.
Phần I: Nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy ép khuỷu EK2-6.3.
Phần II: Tính toán thiết kế trục khuỷu và thân máy.
Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ gia công thân máy, trục khuỷu.
Mặc dù đà cố gắng tìm tòi và học hỏi song bản đồ án này mới chỉ dừng lại ở
mức tập thiết kế của một sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy nên chắc chắn còn
nhiều sai sót. Rất mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Đinh Đắc Hiến, là ngời đà trực tiếp hớng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án, cùng các thầy cô ở bộ
môn công nghệ đà nhiệt tình chỉ bảo chúng em hoàn thành tốt đồ án này.

1


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Phần I

Nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy ép khuỷu EK2 6.3
1. Phân loại và phạm vi sử dụng:
Hiện nay những thiết bị dùng trong công nghệ rèn dập có nhiều chủng loại, phù
hợp với từng yêu cầu công nghệ khác nhau trong ngành gia công áp lực. Một trong
các loại thiết bị đợc sử dụng rộng rÃi là loại máy ép một khuỷu đơn động. Máy ép
khuỷu đơn động là loại máy ép vạn năng, thực hiện đợc nhiều nguyên công trong
công nghệ dập tấm, nh cắt hình, đột lỗ, dập sâu, uốn v.v
Đặc điểm chung của loại máy ép này là dùng cơ cấu tay quay thanh truyền,
trong truyền động cơ khí để biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển
động đi lại của đầu trợt. Máy chỉ có một đầu trợt mang khuôn trên chuyển động đi lại
nên đợc gọi là máy ép đơn động.
Do những yêu cầu sử dụng khác nhau trong công nghệ, thân máy, ngời ta chia
ra làm hai kiểu, thân hở và thân kín.
Kiểu thân hở dạng chữ C có u điểm là mở rộng đợc phạm vi đa phôi cả ba phía
vào bàn máy. Kiểu này thờng có lực dập không lớn hơn 100 tấn, còn khi yêu cầu
những lực dập lớn hơn nữa ngời ta dùng kiểu máy thân kín. Thuật ngữ kín chỉ là
phân biệt thân máy theo dạng bên ngoài hình chữ C. Thân máy đợc liên kết với nhau
bằng kết cấu hàn hoặc bu lông giằng. Kiểu thân kín có độ cứng vững cao, thân máy ít
biến dạng khi có tải trọng. Sản phẩm dập ra có độ chính xác cao. Việc đa phôi liệu
vào bàn máy thực hiện cả hai phía trớc và sau.
Ngoài việc phân loại trên, thân máy còn chia ra kiểu một trụ và hai trụ.
Thân máy kiểu một trụ là dạng máy có bộ phận truyền động nằm về một phía
của thân máy (hình 1.a). Biên máy mang đầu trợt lắp ở đầu cuối trục lệch tâm hay
nói cách khác là biên máy mang đầu trợt nằm ngoài gối đỡ của thân máy, ngời ta gọi
máy có trục công-sôn. Nhợc điểm của thân máy kiểu một trụ là độ cứng vững của
trục chính kém.
Thân máy kiểu hai trụ, là loại máy có bộ phận truyền động, bố trí cả hai phía
của thân máy (hình 1.b). Biên máy mang đầu trợt nằm ở giữa hai gối đỡ của thân
máy nên độ cứng vững của trục chính cao. Thân máy kiểu hai trụ thờng có kiểu thân
nghiêng đợc có u điểm là sản phẩm sau khi dập rời khỏi lòng khuôn, đợc rơi ra theo

chiều nghiêng của thân máy.
Trong thực tế sản xuất cần lu ý rằng: khi tính toán lực cho những nguyên công
dập cắt, đột lỗ, thực hiện trên máy ép kiểu thân hở một trụ hoặc hai trụ, thì lực đó
phải tính nhỏ hơn lực danh nghĩa từ 25-30%.
Việc chọn khe hở giữa chầy và cối thực hiện trên các thân máy kiểu trên, cũng
phải chọn lớn hơn so với các máy thân kín.

2


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

a)

b)

Hình 1.1: Máy ép một
khuỷu đơn động
a- Thân hở một trụ
b- Thân hở hai trụ
nghiêng được
c- Thân kín

c)

2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
Máy ép khuỷu đơn động hiện nay đang chiếm một tỷ lệ lớn trong ngành gia
công áp lực, nó đa dạng về kiểu máy, phong phú về chủng loại, mức độ hiện đại ngày
càng tiến bộ, hình dáng công nghiệp ngày càng đổi mới, nhng nhìn chung về cơ bản
đều có một nguyên tắc chuyển động giống nhau.

Qua sơ đồ động (hình 2) ta thấy từ động cơ 1 bánh đai 2 qua dây đai đến bánh
đà 3. Bánh đà có lắp cố định với trục trung gian truyền chuyển động cho bánh răng 4
và 5. ở khâu này có liên kết với trục khuỷu 6 bằng cơ cấu ly hợp. Trục khuỷu nối với
đầu trợt 7 bằng biên 8 và đợc định hớng trên hai đờng trợt 9.
1

2

4

3
10

5
8

6

9

7

11

Hình 2: Sơ đồ động máy ép khuỷu đơn ®éng.

3


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Đầu cuối của trục khuỷu có cơ cấu hÃm 10 để dừng đầu trợt ở điểm chết trên khi
máy không làm việc. Khuôn dới lắp trên tấm lót khuôn 11 đà đợc cố định với thân
máy.
Thân máy là một chi tiết bằng gang đúc liền, có độ cứng vững cao, hoàn toàn
chịu tác dụng của lực dập và không làm ảnh hởng đến nền móng nhà xởng.
Máy ép một khuỷu đơn động là loại máy ép truyền động cơ khí. Nguyên tắc
làm việc của máy là dùng cơ cấu tay quay thanh trun ®Ĩ biÕn ®ỉi chun ®éng
quay cđa trơc khủu thành chuyển động đi lại của đầu trợt. Lực ép do cơ cấu trên tạo
nên.
Cơ cấu này có u điểm, sử dụng bền, điều khiển đơn giản, nên đợc ứng dụng
rộng rÃi trong các máy ép cơ khí dùng trong ngành gia công áp lực.

4


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Phần Ii

Tính toán thiết kế trục khuỷu và thân máy

0

d
d

A

d

0

I. Tính toán sơ bộ trục khuỷu:
Đối với máy ép khuỷu PH < 200 T
do = 14 × PH + 0,02 (cm)
Trong đó:
PH: lực ép danh nghĩa của máy (MN).
Đối với máy Ðp khuûu 6.3T ta cã: PH = 6.3 T = 0.063 MN
VËy ta cã:
Do = 14 × 0.063 +0.02 = 4.0 (cm)

l
l

o

m

l

A

l

0

l

t

Theo bảng tính toán ta có các thông số cđa trơc khủu:
dA = 1.5 × dO = 1.5 × 40 = 60 (mm).
do = 2 × do = 1.5 × 40 = 80 (mm).
lK = 2.8 × dO = 2.8 × 40 = 112 (mm).
lm = 1.5 × do = 1.5 × 40 = 60(mm).
lt = 1.7 × do = 1.7 × 40 = 68 (mm).
r = 0.08 × do = 0.08 ì 40 = 3.2 (mm).
Để đảm bảo an toàn cho cổ trục chính, ngời ta tính thêm hƯ sè an toµn:
n = 1.1.
VËy ta cã:
do = 40 × 1.1 = 44 (mm). Chän theo d·y tiªu chuÈn do = 45 mm.
Vì trên trục có bố trí ly hợp then xoay, nên ta phải tính chiều dài trục theo
chiều dài dÃy then xoay.
dthen xoay = 0.4 ì d = 0.4 ì 60 = 24 (mm).
Trong đó:
D là đờng kÝnh cỉ khủu (mm).
Chän theo d·y tiªu chn Dtx = 25 mm .
Chiều dài rÃnh then xoay: L= 3ì dtx
5


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Trong đó: L chiều dài then xoay phần làm việc với trơc khủu:
L = 3 × 25 = 75 (mm).
II. TÝnh toán thân máy:
Máy ép có lực ép danh nghĩa PH > 160 T thì phải tính đầy đủ về sức bền của
thân máy, cùng độ cứng vững, kết cấu của thân máy bằng thép hàn, khi chịu lực
danh nghĩa PH > 160 T. Tính thân máy là công việc thiết kế mà cần thiết là kiểm tra

các tiết diện chịu tải nguy hiểm về chịu lực và độ cứng vững. ở diện tích ngang là
nguy hiểm nhất nh hình vẽ:

Đối với thân máy đúc bằng gang:
F = K ì PH (mm2)
PH là lực ép danh nghĩa của máy tính bằng kG.
K là hệ số tra theo bảng
ở các kết cấu có các rÃnh hốc nguy hiểm (ở cả thân gang đúc và thép) thì diện
tích F tăng từ 1.2 ữ 2. Cũng tơng tự khi tính độ biến dạng cứng vững cũng phải tăng
1.2 ữ 2.
Thân gang:
F = K ì PH
PH = 6,3 T = 6300 KG
K theo b¶ng 3 ⇒

A
PH

=

110
6300

= 1,38

Theo b¶ng 3 ta cã K = 1,31
F = 1,31 ì 6300 = 8253 (mm2)
Đối với máy 2 trụ :
h = (2,3 – 4 )× A ⇒ h= 2,54× A = 2,54 × 110 = 280 (mm)
h/b = 1- 1,7 b= h/ 1,037= 270 mm

Chiều dày vách thân máy
a 0,09 ì P
a: chiều dày vách thân
PH là lùc Ðp danh nghÜa cđa m¸y tÝnh b»ng Kg
a ≈ 0,09 ì 6300 = 7,1 thông thờng a 8 mm đối với máy ép khuỷu 6,3 T ta
lấy a = 12 mm.
H

6


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

III. Hành trình đầu trợt:
Trong các máy ép cơ khí, để biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu, thành
chuyển động đi lại của đầu trợt. Ngời ta áp dụng phổ biến cơ cấu tay quay thanh
truyền (khuỷu biên). Chiều dài tay quay R chính là bán kính lệch tâm của trục
khuỷu. Chiều dài L của biên là khoảng cách giữahai tâm của hai ổ bi ở hai đầu biên
bên trên và bên dới. Khi đầu trợt chuyển động qua lại ,có hai vị trí ở đó tâm biên và
tâm trục khuỷu cùng trên một đờng trục. Ngời ta gọi hai vị trí này là điểm chết trên
và điểm chết dới.

L

R

S

S = 2R

Đ CT

ĐCD

Khoảng cách giữa hai vị trí đó là hành trình toàn phần S của đầu trợt và S =2R
là một trị số không đổi. Mỗi vòng quay của trục khuỷu đầu trợt thực hiện đợc hai
hành trình .Hành trình đi xuống và hành trình đi lên. Trong thuyết minh máy ngời ta
ghi trị số hành trình của đầu trợt. Ta hiểu đó là hành trình toàn phần theo một hớng
chuyển động.
Phần hành trình của đầu trợt, ở đó thực hiện một nguyên công công nghệ gọi
là hành trình làm việc kí hiệu là S.
Góc quay của trục khuỷu tơng ứng với hành trình làm việc gọi là góc làm việc
của trục khuỷu. Góc này đợc tính từ 5o – 30o.
Trong thùc tÕ s¶n xuÊt ta thêng ph¶i tính giá trị của S. Muốn tính ta áp dụng
công thức sau:
S = R[(1 - cos) + 0,25(1- cos2)]
Đặt giá trị trong dấu móc vuông bằng f ta có:
S = Rìf
Công thức trên ta thấy trị số f phụ thuộc vào góc và . Trong đó là góc
quay của trục khuỷu đợc tính từ điểm chết dới. Do ®ã Sα cịng ph¶i tÝnh tõ ®iĨm chÕt
7


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

dới ngỵc chiỊu víi chiỊu quay cđa trơc khủu. HƯ sè là hệ số chiều dài của biên
=

R
.

L

Để đơn giản trong việc tính toán ngòi ta tính sẵn các giá trị của f phụ thuộc
vào và . Biết giá trị của của f ta chỉ đem nhân với R là tính đợc giá trị của S.
Trong trờng hợp hệ số khó xác định ta có thể tính theo trị số trung bình
0.14 0.16.
Đối với máy Ðp khuûu EK2 – 6.3 ta cã R= 22.5 mm gãc lµm viƯc cđa trơc
khủu α = 30o ; tû số = 0.1. Tìm gia trị của f cho trong b¶ng 1.3 ta cã f = 0.146
.Nh vËy kho¶ng hành trình làm việc tìm đợc:
S = Rìf = 22.5 ì 0.146 = 3.285 mm
IV. Tốc độ đầu trợt:
Sau một vòng quay của trục khuỷu, đầu trợt đi qua hai vị trí ĐCT và ĐCD.
Qua mỗi vị trí đầu trợt thay đổi chiều chuyển động. Giai đoạn bắt đầu dập đầu trợt có
một trị số tốc độ nào đó ,sau giảm dần tới 0. Tốc độcủa đầu trợt phụ thuộc vào bán
kính lệch tâm R vị trí góc làm việc và số vòng quay của trục khuỷu. Tốc độ lớn nhất
của đầu trợt đợc tính bằng công thức:
V= 0.105 ì R ì n (m/s)
Tốc độ này tơng ứng với góc lµm viƯc cđa trơc khủu khi α = 82o - 85o Trong
công thức n là số lần hành trình của đầu trợt ghi trong thuyết minh tính bằng phút.
R là bán kính lệch tâm tính bằng m.
Ta có tốc độ của đầu trợt :
V= 0.105ì22.5 ì145 = 342.5625(m/s)
Tốc độ của đầu trợt thực ra chỉ ảnh hởng đến độ mòn của chày cối .Nâng cao
tốc độ của đầu trợt cũng làm tăng độ mòn của khuôn cối.
V. Số hành trình của đầu trợt và hệ số sử dụng số hành trình:
Số hành trình của đầu trợt , ta hiểu là số lần hành trình của đầu trợt chuyển
động xuống dới , tính trong một phút.
Số hành trình của đầu trợt ghi trong thuyết minh của máy đợc tính cho chế độ
làm việc liên tục một phút . Trong trờng hợp máy làm việc ở chế độ dập nhát một ,thì
số hành trình từng nhát đó trong một phút ,gọi là số hành trình sử dụng.

Số hành trình sử dụng là một chỉ tiêu làm việc rất quan trọng ,nó tính tới năng
suất và mức độ tự động hoá của máy . Để so sánh đợc mức độ tự động ,ngời ta đa ra
một hệ số và gọi là hệ số sử dụng số hành trình kí hiệu p. Nếu gọi số hành trình ghi
trong thuyết minh là nm và số hành trình sử dụng là np. Ta có hệ số sử dụng số hành
trình:
np

p= n
m
Thực tế hệ số sử dụng số hành trình phụ thuộc vào mức độ tự động hoá, nh đa
phôi tự động, trọng lợng và hình dáng của sản phẩm dập, tổ chức nơi làm việc của

8


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

công nhân, mà hệ số sử dụng p dao động trong phạm vi rất rộng. Trị số p nằm trong
khoảng 0.2 0.25 thờng chỉ đạt 0.2.
VI. Công cho phép của máy:
Một thông số năng lợng quan trọng của máy ép là công để hoàn thành một
nguyên công sau một hành trình làm việc của đầu trợt. Đại lợng lớn nhất của công
gọi là công cho phép.
Công cho phép của máy chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính của bánh đà và động
cơ điện. Trong máy ép cơ khí bánh đà và động cơ điện là một hệ thống đồng nhất.
Bánh đà làm nhiệm vụ tích luỹ công để sản ra trong thời gian dập, đồng thời còn làm
nhiệm vụ bảo vệ động cơ khi có xung lực. Ngợc lại, động cơ làm nhiệm vụ phục hồi
công mà bánh đà đà mất đi giữa hai lần dập.
Trong thời gian bánh đà sinh công thì bánh đà và động cơ đều giảm thấp vòng
quay đi một lợng. Lợng vòng quay giảm đi này đợc giới hạn bằng sự nóng lên của

động cơ. Do đó công lớn nhất, mà bánh đà có thể sinh ra, trong một khoảng thời gian
giữa hai lần dập đợc giới hạn bằng điều kiện phát nhiệt của động cơ.
Trong thực tế sử dụng có trờng hợp ta đà gặp là khi máy đang làm việc, bánh
đà mất đi đáng kể một số vòng quay chỉ sau một vài hành trình của đầu trợt. Động cơ
điện bị nóng lên, bánh đà quay chậm dần và dừng hẳn. Nh vậy ta nói là công cần
thiết để dập lớn hơn công cho phép của động cơ, hay nói cách khác là số lần dập
chọn cho nguyên công ấy hơi cao.
Do đó muốn đảm bảo đợc năng suất khi sử dụng phải lu ý đến đièu kiện làm
việc của động cơ.
Nếu biết công suất của động cơ lắp trên thân máy công cho phép đợc tính theo
công thức sau:
A=

5100 ì N
nm ìp

(Kgm)

(công thức đà tính 20% an toàn cho công suất động cơ).
A tổng các công tiêu hao của máy
N- công suất thực của động cơ lắp trên máy kW.
VII. Những th«ng sè kÝch thíc:
Mét th«ng sè kÝch thíc quan träng của máy là chiều cao kín hay không gian
lắp khuôn chiều cao kín (H) xác định khoảng cách lớn nhất giữa bàn và đầu trợt ở vị
trí thấp nhất , khi hành trình lớn nhất .Khoảng cách giữa bàn máy và đầu trợt có thể
điều chỉnh đợc để cho phép gá lắp trên máy với những chiều cao khuôn khác nhau .
Kích thớc tấm lót khuôn (bàn phụ) tính từ phải sang trái, theo mặt trớc máy và
trớc ra sau, dùng để xác định kích thớc của khuôn trên mặt phẳng.
Những máy ép có hành trình cố định ,giới hạn thay đổi chiều cao kín của khuôn ,
chỉ xác định bằng trị số điều chỉnh chiều dài biên. Chiều cao kÝn lín nhÊt cđa khu«n:

Hkh(max) = H- h
Hkh(min) = H- h - ∆B
H – chiÒu cao kÝn ghi trong thuyÕt minh
h- chiều dày tấm lót khuôn (bàn giả)
9


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

B khoảng điều chỉnh của biên
Ta có các thông số kích thớc cơ bản nh sau:
Hkh(max) = H- h = 122 – 32 = 90 mm
Hkh(min) = H- h - ∆B = 122 – 32 – 30 = 60 mm
H – chiÒu cao kÝn ghi trong thuyÕt minh; H = 122 mm
h- chiều dày tấm lót khuôn (bàn giả); h = 32 mm
B khoảng điều chỉnh của biên; B = 30 mm

PhÇn Iii

10


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Tính toán thiết kế quy trình công nghệ gia công
trục khuỷu và thân máy
Chơng 1

Tính toán thiết kế quy trình công nghệ gia công
trục khuỷu

I. Phân tích chức năng và điều kiƯn lµm viƯc cđa trơc
khủu:
- Trơc khủu thc bé phËn ly hợp của máy ép một khuỷu đơn động. Trong các
máy ép cơ khí, để biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh
tiến của đầu trợt, ngời ta áp dụng chủ yếu cơ cấu tay quay thanh truyền (khuỷu biên).
Mỗi vòng quay của trục khuỷu đầu trợt thực hiện 2 hành trình đi lên và đi xng.
- Trơc khủu cã nhiƯm vơ trun chun ®éng tõ bánh đai đến đầu trợt.
- Do yêu cầu làm việc của máy, nên trục khuỷu chịu tải trọng thay đổi theo cờng
độ, theo hành trình gia công. Vì vậy cấu tạo của trục khuỷu phải đảm bảo những yêu
cầu sau đây:
+ Tính chống mài mòn và hệ số ma sát bé trong điều kiện nhiệt độ cao và
bôi trơn không đầy đủ.
+ Đủ sức bền để làm việc.
+ Tính chịu va đập tốt.
- Về cấu tạo đối với máy ép trục khuỷu EK2-6.3, không yêu cầu cao về độ chính
xác của trục (bề mặt yêu cầu cao nhất là cấp chính xác 6).
- Dựa vào những yêu cầu trên và căn cứ vào chế độ làm việc của trục khuỷu, ta
chọn vật liệu để chế tạo trục là thép 45. Thép 45 có các thành phần hoá học nh sau:
Mác thép

C

Mn

Si

C45

0.42
0.50

0.50-0.80

0.17-0.37

P,
max
0.04

S,
max
0.04

Cr,
max
0.25

Ni,
max
0.25

II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu:
- Các bề mặt trên trục có khả năng gia công bằng dao thông thờng.
- Đờng kính cổ trục giảm dần về hai đầu: L/D < 10 đảm bảo độ cứng vững cho trờng hợp gia công bằng nhiều dao.
- Kết cấu của trục phù hợp cho gia công chép hình trên máy thuỷ lực.
- Vì yêu cầu đối với máy EK2-6.3 không cao, nên hình dạng trục đơn giản, dễ
chế tạo trong sản xuất.
- Kết cấu rÃnh then hở, nâng cao năng suất gia công.
III. Xác định dạng sản xuất:
Trong chế tạo máy ngời ta phân ra ba dạng sản xuất:

11


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

- Sản xuất đơn chiếc.
- Sản xuất hàng loạt (hàng loạt lớn, hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ).
- Sản xuất hàng khối.
Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác
nhau. Muốn xác định dạng sản xuất, trớc hết phải biết sản lợng hàng năm của chi tiết
gia công. Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau đây:
N = N1.m(1 +



)

100

ở đây: N - số chi tiết đợc sản xuất trong một năm;
N1- số sản phẩm (số máy) đợc sản xuất trong một năm;
m- số chi tiết trong một sản phẩm;
- số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ (5% ®Õn 7%).
NÕu tÝnh ®Õn sè α% phÕ phÈm chđ yếu trong các phân xởng đúc và rèn thì ta có
công thức sau:
N = N1.m(1 +
Trong đó = 3% – 6%.
VËy ta cã:
N = 200.1.(1 +
- Träng lỵng chi tiết:

+

)

100

4+6
) = 220 (chi tiết/năm)
100

Q = V. (kG)
Q - trọng lợng của chi tiết (kG);
- trọng lợng riêng cđa vËt liƯu (γthÐp = 7.852 kG/dm3)
V - thĨ tÝch cđa chi tiÕt (dm3)
V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9
2
V1= S1×h1 = π×R1 ×h1 = π×152×29 = 20489 (mm3).
V2= S2×h2 = π×R22×h2 = π×172×40 = 36298 (mm3).
V3= S3×h3 = π×R32×h3 = π×22.52×85 = 135118 (mm3).
V4= 2×S4×h4 = 2×π×R42×h4 = 2×π×392×26.5 = 23880 (mm3).
V5= S5×h5 = π×R52×h3 = π×302×67 = 189342 (mm3).
V6= S6×h6 = π×R62×h6 = π×22.52×88 = 139887 (mm3).
V7= S7×h7 = π×R72×h7 = π×312×5 = 15088 (mm3).
V8= S8×h8 = π×R82×h8 = π×292×63 = 166367 (mm3).
V9= S9×h9 = π×R92×h9 = π×282×100 = 246176 (mm3).
VËy: V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9= 972645 mm3 = 0.972645 (dm3)

V5
V6

V3

V1

V8

12

V2

V4

V7

V9


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

Nên: Q = 0.972645 × 7.852 = 7.637 ≈ 7.64 (kG).
Theo bảng 2 (Sách TKĐACNCTM năm 2000; trang 13), với sản lợng hàng năm
của chi tiết là 220 chi tiết/năm ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt vừa.
IV. Xác định phơng pháp chế tạo phôi:
1. Phân tích:
Dựa theo điều kiện và yêu cầu sản xuất của nhà máy ta có thể chọn 2 loại phôi để
chế tạo chi tiÕt nh sau:
+ Ph«i thÐp thanh.
+Ph«i rÌn.
- Ph«i thÐp thanh thờng đợc dùng trong sản xuất nhỏ lẻ, đơn chiếc. Với yêu cầu

kỹ thuật không cao, giá thành hạ, không yêu cầu trang bị đồ gá phức tạp. Nhng trong sản xuất hàng loạt thì không dùng do yêu cầu kỹ thuật, chất lợng,
cũng nh thời gian chế tạo chi tiết.
- Phôi rèn thờng dùng trong sản xuất hàng loạt vừa, do đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, đảm bảo chất lợng sản phẩm, cũng nh đảm bảo năng suất cao trong quá
trình chế tạo máy.
Từ những phân tích trên đây ta chọn phôi rèn.
2. Tính giá thành phôi:
SP = (

C
1 ×Q × K × K × K × K ì K )
1
2
3
4
5
1000

(Q - q) ì

S
1000

Trong đó:
C1 giá thành một tấn phôi: C1 = 5000000 (đồng).
K1; K2; K3; K4; K5 các hệ số phụ thuộc vào cấp chính xác; độ phức tạp của
phôi; vật liêu; trọng lợng và sản lợng phôi.
K1 = 1ữ1.1;
K2 = 1.21 (đối với thép cacbon); K3 = 0.7 ữ 1.45;
K4 = 0.38 (đối với trọng lợng phôi >10 kG).

K5 = 1 (đối với sản lợng phôi 100ữ500 chiếc).
Q = 13 kG: trọng lợng của phôi.
q = 7.637 kG: trọng lợng của chi tiết.
S = 900000 (đồng): giá thành 1 tấn phôi phế phẩm.
Vậy ta cã:
5000000
900000
×13 ×1.1×1.21×1.2 × 0.38 ×1 ) – (13-7.637) ×
SP = (
1000
1000
13


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

SP = 34624 (đồng).
V. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết:
1. Xác định đờng lối công nghệ:
Do sản xuất hàng loạt vừa nên ta chọn phơng pháp phân tán nguyên công, một
dao và gia công tuần tự. Dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng.
2. Phơng pháp gia công:
Dạng sản xuất ở đây là hàng loạt vừa, muốn chuyên môn hoá cao để có thể đạt
năng suất cao trong điều kiện sản xuất Việt Nam thì đờng lối công nghệ thích hợp
nhất là phân tán nguyên công (ít bớc công nghệ trong một nguyên công). ở đây ta
dùng các loại máy vạn năng kết hợp với các đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên
dùng dễ chế tạo.
3. Lập tiến trình công nghệ:
Nguyên công 1: Phay hai mặt đầu
Nguyên công 2: Khoan 2 lỗ tâm.

Nguyên công 3: Tiện thô cổ chính.
Nguyên công 4: Tiện thô cổ biên.
Nguyên công 5: Tôi cải thiện.
Nguyên công 6: Tiện tinh cổ chính.
Nguyên công 7: Tiện tinh cổ biên.
Nguyên công 8: Kiểm tra độ song song giữa cổ chính và cổ biên.
Nguyên công 9: Khoan lỗ 10.
Nguyên công 10: Phay mặt phẳng gờ trục.
Nguyên công 11: Phay rÃnh then R9 và R5.
Nguyên công 12: Khoan lỗ then xoay.
Nguyên công 13: Khoan 3 lỗ 5.
Nguyên công 14: Tarô tay 3 lỗ M6.
Nguyên công 15: Tổng kiểm tra.
VI. Thiết kế nguyên công:
1. Nguyên công 1: Phay hai mặt đầu, khoan 2 lỗ tâm.
ã Định vị: chi tiết gia công đợc định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự
do. Mặt bậc của trục khuỷu đợc tỳ sát vào khối V1 để hạn chế bậc tự do tịnh
tiến dọc trục. Nh vậy chi tiết gia công đợc hạn chế 5 bậc tự do.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt b»ng 2 má kĐp th¼ng gãc víi khèi V so với
trục khuỷu. Phơng của lực kẹp vuông góc với kích thớc thực hiện.
ã Chọn máy: theo bảng 5.11 Sổ tay gia công cơ ta chọn đợc loại máy phay
ngang 6H82 cđa Liªn bang Nga cã Nm=7 kW; n = 30 ữ 1500 (vòng/phút).
ã Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng: D=100mm;
B= 50 mm; số răng Z=8 răng (theo bảng 4.95 - STCNCTM).
n

W

W

14
530


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

2. Nguyên công 2: Khoan 2 lỗ tâm
ã Định vị: chi tiết gia công đợc định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự
do. Mặt bậc của trục khuỷu đợc tỳ sát vào khối V1 để hạn chế bËc tù do tÞnh
tiÕn däc trơc. Nh vËy chi tiÕt gia công đợc hạn chế 5 bậc tự do.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 mỏ kẹp thẳng góc với khối V so với
trục khuỷu. Phơng của lực kẹp vuông góc với kích thớc thực hiện.
ã Chọn máy: theo bảng 24 Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy ta chọn
đợc loại máy khoan tâm hai đầu BC-150 của Liên bang Nga có Nm=3 kW; n =
620 ữ 1365 (vòng/phút).
ã Chọn dao: ta chọn mũi khoan t©m 6 II GOST 6694-53: d = 6 mm; chiều dài L
= 85 mm; chiều dài phần khoan sâu l= 8 mm (theo b¶ng 6-9 trang 371 Sỉ tay
CNCTM loại 1 tập).
W

W

n

n

S

S

3. Nguyên công 3: Tiện thô cổ chính và các cổ trục còn lại (trừ cổ biên).
ã Định vị: chi tiết đợc định vị trên hai mũi tâm trong đó có một mũi tâm tuỳ
động và dùng chốt tỳ vào mặt đầu. Nh vậy chi tiết đà đợc hạn chế 5 bậc tự do.
ã Kẹp chặt: để kẹp chặt và truyền mô men xoắn ta dùng tốc kẹp cong.
ã Chọn máy: ta chọn máy tiện vạn năng T620 do Việt Nam sản xuất dựa theo
mẫu 1K62 của Liên Xô (cũ) có công suất động cơ chính Nm=7 kW. (theo bảng
5.4 Sổ tay Gia công cơ); phạm vi tốc độ trục chính: n = 12.5 ữ 2000
vòng/phút.
ã Chọn dao: dùng dao tiện gắn 88
mảnh hợp kim cứng T15K6..
85
40 29
Rz20

S

15

-0.025

n

45 -0.064

-0.025

∅45 -0.064

3

Rz20

∅30

2.5

∅34

2.5

2


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

4. Nguyên công 4: Tiện thô cổ biên
ã Định vị: chi tiết đợc định vi trên hai khối V ngắn (hạn chế 4 bậc tự do); mặt
đầu chi tiết tì vào chốt tì (hạn chế 1 bậc tự do). Nh vậy chi tiết đà đợc hạn chế
5 bậc tự do. Hai khối V đợc gá để cho tâm của trục cổ chính lệch đi so với đờng tâm trục chính máy tiện một khoảng đúng bằng khoảng lệch tâm giữa cổ
chính và cổ biên là: e = 22.5 mm.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 mỏ kẹp thẳng gãc víi khèi V so víi
trơc khủu. Ph¬ng cđa lùc kẹp vuông góc với kích thớc thực hiện.
ã Chọn máy: ta chọn máy tiện vạn năng T620 do Việt Nam sản xuất dựa theo
mẫu 1K62 của Liên Xô (cũ) có công suất động cơ chính Nm=7 kW. (theo bảng
5.4 Sổ tay Gia công cơ); phạm vi tốc độ trục chính: n = 12.5 ữ 2000
vòng/phút.
ã Chọn dao: dùng dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng T15K6.
67 +0.1

W

W
-0.030
60 -0.075

Rz20

n
S

5. Nguyên công 5: Tôi cải thiện
6. Nguyên công 6: Tiện tinh cổ chính
ã Định vị: chi tiết đợc định vị trên hai mũi tâm trong đó có một mũi tâm tuỳ
động và dùng chốt tỳ vào mặt đầu. Nh vậy chi tiết đà đợc hạn chế 5 bậc tự do.
ã Kẹp chặt: để kẹp chặt và truyền mô men xoắn ta dùng tốc kẹp cong.
ã Chọn máy: ta chọn máy tiện vạn năng T620 do Việt Nam sản xuất dựa theo
mẫu 1K62 của Liên Xô (cũ) có công suất động cơ chính Nm=7 kW. (theo bảng
5.4 Sổ tay Gia công cơ); phạm vi tốc độ trục chính: n = 12.5 ữ 2000
vòng/phút.
ã Chọn dao: dùng dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng T15K6.
16


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy
85
2.5

2

-0.025

n

Rz20

45 -0.064

-0.025

45 -0.064

3

29

Rz20

34

2.5

40

30

88

S
7. Nguyên công 7: Tiện tinh cổ biên
ã Định vị: chi tiết đợc định vi trên hai khối V ngắn (hạn chế 4 bậc tự do); mặt

đầu chi tiết đợc tì sát vào mâm xoay (hạn chế 1 bậc tự do). Nh vậy chi tiết đÃ
đợc hạn chế 5 bậc tự do. Hai khối V đợc gá để cho tâm của trục cổ chính lệch
đi so với đờng tâm trục chính máy tiện một khoảng đúng bằng khoảng lệch
tâm giữa cổ chính và cổ biên là: e = 22.5 mm.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 má kĐp th¼ng gãc víi khèi V so víi
trơc khủu. Phơng của lực kẹp vuông góc với kích thớc thực hiện.
ã Chọn máy: ta chọn máy tiện vạn năng T620 do Việt Nam sản xuất dựa theo
mẫu 1K62 của Liên Xô (cũ) có công suất động cơ chính Nm=7 kW. (theo bảng
5.4 Sổ tay Gia công cơ); phạm vi tốc độ trục chính: n = 12.5 ữ 2000
vòng/phút.
ã Chọn dao: dùng dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng T15K6.
ã
ã
67 +0.1
W

W
-0.030
60 -0.075

Rz20

n
S

8. Nguyên công 8: Kiểm tra độ song song giữa cổ chính và cổ biên
ã Định vị: chi tiết đợc định vị bằng 2 khối V ngắn tì vào hai cổ trục chính (hạn
chế 4 bậc tự do); mặt bậc của chi tiết tì vào mặt bên của khối V2. Chi tiết đà đợc định vị 5 bậc tự do.
ã Kiểm tra: dùng đồng hồ đo cho rà suốt chiều dài cổ biên, đọc và ghi hai
chuyển âm và dơng lớn nhất. Bằng tính toán ta sẽ đợc độ không song song

giữa cổ biên và cổ chính; yêu cầu 0.08.

17


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

9. Nguyên công 9: khoan lỗ 10
ã Định vị: chi tiết gia công đợc định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự
do (mỗi khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do); để hạn chế bậc tự do tịnh tiến dọc
trục chi tiết ta dùng mặt bên của khối V2 (mặt bậc của chi tiết tì sát vào khối
V2); bậc tự do xoay quanh tâm trục đợc hạn chế bằng chốt tỳ tỳ vào mặt vai
của trục. Nh vậy chi tiết đà đợc định vị 6 bậc tự do.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 má kĐp th¼ng gãc víi khèi V so víi
trơc khuỷu. Phơng của lực kẹp vuông góc với kích thớc thực hiện.
ã Chọn máy: dùng máy khoan cần 2H125 của Việt Nam có Nm=2.2 kW; đờng
kính lớn nhất khoan đợc: D = 25 mm; phạm vi tốc độ trục chính:
n = 45ữ2000 vòng/phút; số cấp tốc độ trục chính: 12 (theo bảng 5.22 Sổ tay
gia công cơ).
ã Chọn dao: Mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đuôi trụ, loại ngắn; ®êng kÝnh d =
10 mm; chiỊu dµi L = 135 mm; chiều dài phần làm việc l =95 mm. (theo bảng
4.40 STCNCTM tập 1 trang 319).
n

S

W

W

10
138

10. Nguyên công 10: Phay mặt phẳng gờ trục
ã Định vị: Chi tiết đợc định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do; mặt
bậc của trục đợc tì sát vào khối V2 hạn chế bậc tự do tịnh tiến dọc trục; dùng
chốt trám đặt vào lỗ 10 hạn chế bậc tự do xoay quanh đờng tâm cổ chính.
Chi tiết đợc ®Þnh vÞ 6 bËc tù do.
18


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 mỏ kẹp thẳng góc với khối V so với
trục khuỷu. Phơng của lực kẹp vuông góc với kích thớc thực hiện.
ã Chọn máy : Máy phay vạn năng: 6H82; Nm=7 kw, số cấp tấc độ 18, phạm vi
tốc độ : (30 ữ 1500) vòng/phút.
ã Chọn dao: Dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh hợp kim cứng, đờng kính dao D
= 160, B = 22; d = 50; số răng Z=12 răng (theo bảng 4.85 STCNCTM tập 1
trang 367).
n

W

W

S

n

11. Nguyên công 11: Phay rÃnh then
ã Định vị: chi tiết gia công đợc định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự
do. Mặt bậc của trục khuỷu đợc tỳ sát vào khối V1 để hạn chế bậc tự do tịnh
tiến dọc trục. Dùng chốt tỳ đặt vào mặt phẳng gờ trục để hạn chế bậc tự do
xoay xung quanh tâm cổ chính. Nh vậy chi tiết gia công đợc hạn chế 6 bậc tự
do. Ngoài ra ta còn dùng thêm chốt tỳ phụ để làm tăng độ cứng vững.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 mỏ kẹp thẳng góc với khối V so với
trục khuỷu.
ã Chọn máy: Dùng máy phay vạn năng 6H82 của liên bang Nga ; N m=7 kw, sè
cÊp tÊc ®é 18, phạm vi tốc độ : (30 ữ 1500) vòng/phút (theo bảng 5.11 Sổ tay
gia công cơ).
ã Chọn dao: dùng dao phay r·nh then liỊn khèi P6M5, theo b¶ng 4-75 Sỉ tay
CNCTM ta cã:
- Phay r·nh then R9: d = 18 mm; l = 19 mm; L = 79 mm; Z= 4 răng.
n
- Phay rÃnh then R5: d = 10 mm; l = 12 mm; L = 62 mm; Z= 4 răng.
W

W

30

5.5

n

2.5

n

56

19
S1

S2

26


Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 và thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu và thân máy

12. Nguyên công 12: Khoan lỗ then xoay
ã Định vị: chi tiết gia công đợc định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự
do. Mặt bậc của trục khuỷu đợc tỳ sát vào khối V2 để hạn chế bậc tự do tịnh
tiến dọc trục; dùng chốt trám đặt vào lỗ 10 để hạn chế bậc tự do xoay quanh
đờng tâm cổ chính. Nh vậy chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do.
ã Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 mỏ kẹp thẳng góc với khối V so với
trục khuỷu.
ã Chọn máy: theo bảng 5.11 (Sổ tay gia công cơ) ta chọn dùng máy máy phay
ngang 6H82 cđa Liªn bang Nga cã Nm=7 kW; n = 30 ữ 1500 (vòng/phút).
ã Chọn dao: Mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đuôi côn, loại dài; đờng kính d =
25 mm; chiỊu dµi L = 305 mm; chiỊu dµi phần làm việc l =205 mm. (theo
bảng 4.42 STCNCTM tập 1 trang 328).
150
W

W

S

A-A

A

n

A

25 +0.023
R25

13. Nguyên công 13: Khoan 3 lỗ 5
ã Định vị: chi tiết gia công đợc định vị bằng hai