Đồ án môn học
Đề Tài:
Thiết kế QTCN gia công trục con lăn
k11

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nước, các ngành kinh tế nói chung
và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư thực hành và các cán bộ kỹ thuật có kiến
thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải
quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế .
Đồ án môn học đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành
người kỹ sư. Qua quá trình làm đồ án môn học công nghệ chế tạo máy giúp cho sinh
viên hiểu rõ và nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ
án cũng như công tác sau này.
Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án môn học em được
giao nhiệm vụ: '' Thiết kế QTCN gia công trục con lăn k11.''. Đây là một đề tài mới
và khó đối với em. Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và làm đồ án được sự chỉ bảo
tận tình của thầy giáo hướng dẫn: thầy giáo Trần Văn Quân . Vơí sự học hỏi của bản
thân em đã đưa ra một phương án gia công trục con lăn k11, theo em phương án này sẽ
đảm bảo độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật.Đồ án môn học của em gồm có phần thuyết
minh và phần bản vẽ mà ở đó đã trình bày đầy đủ quy trình công nghệ gia công, chế
độ cắt và đồ gá dùng để gia công.Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế
còn hạn chế, do đó trong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót . Vậy em rất mong nhận
được sự chỉ bảo của các thầy và các bạn để em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng
như các phương án khác hợp lý hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Trần Văn Quân cùng các thầy giáo
trong bộ môn chế tạo máy -khoa cơ khí - Trường ĐHKTCN đã tận tình hướng dẫn em
hoàn thành đồ án đóng thời hạn. Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các
thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án môn học.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011

5.1: Tính lượng dư cho bề mặt
Phần VI: Tính và tra chế độ cắt 25

Phần I
PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
1. 1 .Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết :
1.1.1 Chức năng chi tiết gia công.
Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục được dùng phổ biến trong ngành chế
tạo máy, chúng có các bề mặt cơ bản là các mặt trụ tròn xoay, mặt ngoài dùng
để lắp ghép với ổ lăn và con lăn .
1.1.2 .Điều kiện làm việc .
Khi bộ truyền làm việc ,trong quá trình làm việc chi tiết bị mòn hoặc hỏng
điều đó không tránh khỏi . Vì vậy đòi hỏi chi tiết phải được gia công chính xác ,
nhiệt luyện đạt độ cứng cần thiết để đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của chi
tiết khi làm việc .
- Bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết là các bề mặt trụ, tròn, đó là mặt
trụ Ø30 là bề mặt chính quan trọng nhất. Lỗ Ø6 dẫn dầu đi bôi trơn trục.
Nhưng với trục thì yêu cầu quan trọng nhất là đảm bảo độ cứng uốn và độ
cứng xoắn. tất cả các yêu cầu trên quyết định đến điều kiện làm việc của chi
tiết.
1.1.3 .Vật liệu chế tạo chi tiết .
Vật liệu chế tạo là thép C45 là loại vật liệu thuộc nhóm thép kết cấu
được sử dụng phổ biến trong nghành chế tạo máy .
Thép C45 có thành phần hóa học và tính chất cơ lý là :
Bảng 1.1 .Thành phần hóa học của thép C45 ,% (theo khối lượng).
C Si Mn S P Ni Cr
Không lớn hơn
0.4÷0.5 0.17÷0.37 0.50÷0.80 0.045 0.045 0.30 0.30

Bảng 1.2. Tính chất cơ học của thép C45.

φ
tham gia vào trong quá trình làm việc yêu cầu gia
công đạt cấp chính xác 7,độ bóng bề mặt cấp 7 (Ra = 1.6) vậy chọn phương
pháp gia công lần cuối là mài .
-Bề mặt
5.29
φ
không tham gia vào quá trình lắp ráp ta tra được cấp chính
xác 12 , vậy chọn phương pháp gia công lần cuối là tiện tinh.
- Dung sai độ ôvan, độ côn bề mặt
36
φ
và
30
φ
không quá 0,01 mm.
-Lỗ
6
φ
,
4
φ
không yêu cầu cao trong quá trình làm việc , ta tra được cấp
chính xác 12 , chọn phương pháp gia công lần cuối là khoan .
-Bề mặt rãnh vuông 6x6 không yêu cầu cao trong quá trình làm việc ,tra
theo cấp chính xác 12 ,phương pháp gia công lần cuối là phay .
-Bề mặt rãnh có kích thước 6 và đáy R3 không yêu cầu cao trong quá trình
làm việc ,tra theo cấp chính xác 12 ,phương pháp gia công lần cuối là phay .
-Để thoát dao khi tiện chi tiết có rãnh thoát dao
28

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.
2.1. Ý nghĩa của xác định dạng sản xuất.
Quy trình công nghệ mà ta thiết kế phải đảm bảo được độ chính xác và
chất lượng gia công, đồng thời phải đảm bảo tăng năng suất lao động và giảm
giá thành sản phẩm.Quy trình công nghệ này phải đảm bảo sản xuất đặt ra. Để
được những chỉ tiêu trên đây thì quy trình công nghệ phải được thiết kế hợp lý
với dạng sản xuất. Vì vậy việc xác định dạng sản xuất là công việc hết sức quan
trọng.
Trong điều kiện hiện nay việc xác định dạng sản xuất chủ yếu dựa vào sản
lượng và khối lượng của chi tiết gia công.
Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là :
-Sản lượng .
-Tính ổn định của sản phẩm .
-Tính lặp lại của quy trình sản xuất.
-Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất.
Tùy theo mức độ ổn định của sản phẩm và sản lượng hàng năm mà người
ta chia ra làm ba dạng sản xuất sau:
-Sản xuất đơn chiếc là sản xuất có số lượng hàng năm ít nhất, sản lượng
không ổn định do nhiều chủng loại, chu kỳ chế tạo không xác định được.
-Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất có số lượng hàng năm không ít, sản
lượng được chế tạo theo hàng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn
định.
-Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất có sản lượng rất lớn, sản phẩm có
tính ổn định trong thời gian dài (có thể từ 1-5 năm ).
2.2. Xác định dạng sản xuất.

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta phải xác định sản lượng hàng
năm của chi tiết gia công.
Theo đề sản lượng kế hoạch là: 18000 ct/năm.
Sản lượng cơ khí được tính theo công thức.

i
= 1
β : Hệ số dự phòng kể đến phế phẩm.
α : Hệ số kể đến sự hư hỏng mất mát.
Với: α , β = 3 ÷ 5(%)
Chọn α = β = 5 (%)
→
19845)
100
5
1)(
100
5
1(*1*18000 =++=
i
N
(ct/năm)
Khối lượng chi tiết gia công xác định theo công thức :
γ= .VG
(Kg)
Trong đó:
V - Thể tích chi tiết gia công (dm
3
).
γ - Khối lượng riêng chi tiết gia công (kg/dm
3
).
Với vật liệu là thép → chọn γ = 7,852 (kg/dm
3
).

*56V
2
2
==
(mm
3
)
22608
4
30*14.3
*32V
2
3
==
(mm
3
)
36.26451
4
36*14.3
*26V
2
4
==
(mm
3
)
→V = 124053.4 (mm
3)
= 0.124 (dm

+)Ưu điểm:
-Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng, có thể
gia công được các vật lớn hơn số với dập thể tích.
-Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng
khả năng chịu tải trọng của vật liệu.
-Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít.
+)Nhược điểm:
-Độ chính xác về kích thước, hình dạng thấp, do đó để lại lượng dư gia
công cắt gọt lớn, chi phí gia công tăng, hệ số sử dụng vật liệu thấp do đó hiệu
quả kinh tế không cao.

-Chất lượng giữa các phần của phôi cũng như giữa các phôi không đồng
đều và phụ thuộc vào tay nghề của người công nhân.
-Năng suất thấp.
Rèn tự do được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc, trong công
nghiệp sửa chữa của tất cả các nghành chế tạo thiết bị …Khi chi tiết lớn chịu tải
trọng phức tạp thì hợp lý nhất là chế tạo phôi bằng rốn tự do.
3.2.2 Phôi cán.
Quá trình cán là cho kim loại biến dạng giữa hai trục quay ngược chiều
nhau (gọi là hai trục cán) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả là làm
cho chiều cao của phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên. Hình dạng của
khe hở giữa hai trục cán quyết định hình dạng của sản phẩm. Quá trình phôi
chuyển động qua khe trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi.
*Cán nóng:
Nhiệt độ gia công của phôi từ 800°c đến 1000°c.
+)Ưu điểm:
- Nâng cao chất lượng của phôi.
- Năng suất đạt được rất cao (do tính liên tục).
+)Nhược điểm:
-Chỉ cán được những sản phẩm không phức tạp lắm (chủ yếu là những thép

+)Nhược điểm:
-Hao mòn rất nhanh (xi lanh, pit tông, khuôn ép) vì làm việc với lực và
nhiệt độ cao; hao phí kim loại nhiều, đặc biệt là khi ép ống (các ống nhỏ hao phí
12- 15%, ép ống lớn có thể hao phí đến 45%).
3.2.4 Phôi kéo.
-Kéo sợi là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ khuôn kéo làm cho tiết diện
ngang của phôi giảm và chiều dài tăng. Hình dạng và kích thước tiết diện ngang
của chi tiết giống hình dạng và kích thước của lỗ khuôn kéo.
+)Ưu điểm :
-Độ chính xác cao; chất lượng cao.
-Cơ tính của sản phẩm cao (do có quá trình biến dạng cứng kim loại ).

-Độ bóng và chính xác cao.
-Kim loại biến dạng dễ dàng.
+)Nhược điểm :
-Kéo nguội kim loại biến dạng khó khăn nên lực kéo lớn, năng suất thấp.
-Kéo nóng kim loại biến dạng dễ dàng, năng suất cao nhưng cơ tính, độ
bóng và độ chính xác của sản phẩm kém hơn kéo nguội.
-Chỉ kéo được phôi có đường kính nhỏ .
So sánh ưu ,nhược điểm và phạm vi sử dụng của các phương pháp chế tạo
phôi bằng gia công biến dạng dẻo ta thấy chế tạo phôi bằng phương pháp cán là
hợp lý nhất. Vậy chọn phương pháp chế tạo phôi là cán.

Bản vẽ sơ đồ cán :
Bản vẽ phôi :
40
+0.4
-0.7

Phần IV

-Dùng hai lỗ tâm làm chuẩn có thể hoàn thành việc gia công thô và tinh
hầu hết các bề mặt của trục như mặt ngoài.
-Khi dùng hai mũi tâm định vị trên hai mũi tâm để gia công mặt ngoài sẽ
không có sai số chuẩn cho kích thước đường kính các cổ trục vì lúc đó chuẩn
định vị trùng với chuẩn đo lường.
*Nhược điểm:
-Có sai số chuẩn theo hướng trục, ảnh hưởng đến độ chính xác chiều dài
các bậc trục khi gia công chiều dài các bậc trục theo phương pháp điều chỉnh
sẵn dao đặt kích thước nếu mũi tâm bên trái là mũi tâm cứng.
b) Phương pháp 2.
Chuẩn để gia công là mặt ngoài phối hợp với lỗ tâm.Khi đó trục được cặp
vào mâm cặp ở một đầu và ở đầu kia lỗ tâm trục được gá trên mũi tâm.
*Ưu điểm:
Cách định vị như vậy để thực hiện gia công mặt ngoài của bậc trục khác.

* Nhược điểm:
-Độ chính xác của mâm cặp làm giảm độ chính xác vị trí tương quan, hình
dạng hình học.
-Lực kẹp lớn làm biến dạng bề mặt chi tiết gia công.
c)Phương án 3:
Chuẩn để gia công là hai mặt trụ phối hợp với mặt đầu .Khi đó trục được
cặp trên hai khối V.
- Ưu điểm:
+ Dùng phương án này có độ cứng vững gá đặt cao, thao tác dễ dàng.
+ Không phải gia công thêm chuẩn tinh phụ .
- Nhược điểm:
+ Có sai số chuẩn .
+ Không phải là chuẩn tinh thống nhất, tính trùng chuẩn không cao, do đó
sẽ gây ra sai số chuẩn trong quá trình gia công. Đồ gá phức tạp.
+ Không gian gia công hẹp .

B . Thiết kế quy trình công nghệ .
* Xác định thứ tự nguyên công.
- Nguyên công I : cắt phôi.
- Nguyên công II : Khoả mặt đầu, khoan tâm .
- Nguyên công III : Tiện thô bề mặt φ30.
-Nguyên công IV: Tịên thô bề mặt φ36.
-Nguyên công V: Tiện tinh bề mặt φ30,φ29.5, vát mép 2x45
0
,sấn rãnh B3.
-Nguyên công VI: Tiện tinh bề mặt φ36,vát mép 1x45
0
.
-Nguyên công VII: Khoan lỗ φ6.
-Nguyên công VIII: Khoan hai lỗ φ4,khoan lỗ φ6.
-Nguyên công IX: Phay rãnh then B6 bậc trục φ30.
Nguyên công X: Phay rãnh then B6 bậc trục φ36.
-Nguyên công XI: Nhiệt luyện đạt độ cứng 425÷450 HB.
-Nguyên công XII: Mài bề mặt φ30.
-Nguyên công XIII: Mài bề mặt φ36.
- Nguyên công XIV: Tổng kiểm tra .

PHẦN V
TRA LƯỢNG DƯ BỀ MẶT.
Khái niệm lượng dư gia công cơ : Lượng dư gia công cơ là lớp kim loại
được hớt đi trong suốt quá trình gia công để biến từ phôi thành chi tiết hoàn
thiện.
5.1. Ý nghĩa của lượng dư gia công cơ:
Việc xách định lượng dư gia công cơ hợp lý cú ý nghĩa lớn về kinh tế - kỹ
thuật.
 Nếu lượng dư gia công cơ quá lớn sẽ dẫn đến :

5.3.1 . Tra lượng dư cho bề mặt
00.0
03,0
36
+
−
φ
:
Kích thước của phôi
4.0
7,0
40
+
−
φ
: bảng 3-53[1].
Ta có lượng dư tổng cộng : 2Z
b
= 4 (mm)
Lượng dư cho mài: 2Z
m
=0.4 (mm) bảng 3-112 [1].
⇒kích thước cho mài :36+0.4=36.4 (mm).
Kích thước của chi tiết sau tiện tinh:
031.0
031,0
4.36
+
−
φ

=1 (mm) bảng 3-120 [1].
⇒ Kích thước của chi tiết sau tiện thô:
08,0
08,0
4.31
+
−
φ
Lượng dư tiện thô: 2Z
tho
=8.6 (mm)
5.3.3 . Tra lượng dư cho bề mặt φ29.5±0.1 :
Ta có lượng dư cho tiện tinh : 2Z
b
= 0.4 (mm).
5.3.4.Tra lượng dư cho khỏa mặt đầu :chiều dài 166 (mm).
Lượng dư 2a=7 (mm) tra bảng 3.121 [2].

Phần VI
TRA CHẾ ĐỘ CẮT
Chế độ cắt của quá trình gia công cắt gọt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như
vật liệu gia công, kết cấu dụng cụ cắt, vật liệu và thông số của dụng cụ cắt,
phương pháp gá, dung dịch trơn nguội và tình trạng của hệ thống công nghệ.
Việc xác định chế độ cắt hợp lý là một trong những biện pháp nâng cao
năng suất cắt và tăng chất lượng bề mặt gia công.
Có nhiều phương pháp để tính chế độ cắt nhưng trong thực tế sản xuất
người ta thường dùng phương pháp tra bảng theo kinh nghiệm.
Tham khảo Sổ tay công nghệ chế tạo máy, tra bảng ta có bảng thông số của
chế độ cắt như sau:
6.1 Nguyên công I: Cắt phôi.

D
V
n
.
.1000
π
=
(vg/ph)=
37.26
285*14.3
6.23*1000
=
(vg/ph).
-Chọn n
m
= 27 (vg/ph)
-Tính laị V:
2.24
1000
27*285*14.3
1000
**
===
m
nD
V
π
(m/ph)
-Chiều sâu cắt :t=40 (mm).
-Thời gian gia công cơ bản :

* Bước 1: Khoả mặt đầu :
-Chiều sâu cắt :t = 1.5 (mm).
-Dao : dao phay mặt đầu bằng gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 .
-D=100(mm), Z=10(răng),B=39(mm) B4-94[1].
-Lượng chạy dao trên 1 răng
z
S
=0,1 (mm/răng) Theo bảng 5-125
[2].⇒S
vong
=1(mm/vg).
-Vận tốc cắt V= 352 (m/ph) Theo bảng 5-126 [2]
-Vận tốc cắt tính toán:
V
tt
= V
b
.k
1
.k
2
.k
3
.
Trong đó:
k
1
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao. (K
1
=1)

= 582 (v/ph)
- Tính lại vận tốc cắt theo số vòng quay của máy:
)/(7.182
1000
582*100*14.3
1000

phm
nD
V ===
π
-Lượng chạy dao phút :
)/(7.1827.182*10*1.0
.
phmmnZSS
ttzttm
===
-Thời gian gia công cơ bản :
nS
LLL
T
.
12
0
++
=
Trong đó:
+) L
ct
: Chiều dài cần gia công: L

1
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao. (K
1
=1)
k
2
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan . (K
2
=1)
k
3
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi. (K
3
=1)
V
tt
= 43 (m/ph)
- Tính tốc độ quay trục chính :
)/(3420
4*14.3
43*1000
*
*1000
phvg
D
V
n
tt
t
===

L
1
=
2
d
.cotgϕ + (0.5÷2) (mm).
L
1
=2.cotg60º + 2=3.15(mm).
L=6.9 (mm)
⇒
)(099.0
1125*09.0
15.39.6
0
phT =
+
=
Bước Máy Dao t(mm) S(mm/ph)n(v/ph) v(m/ph) T
0
(ph)
1
MP-77 P15K6 1.5 182.7 582 182.7 0.35
2 MP-77 P18 2 202.5 1125 14.13 0.099
6.3 . Nguyên công III: Tiện Thô Φ30.
-Máy tiện ren vít vạn năng 1A616
-Chiều cao tâm 165 mm
-Khoảng cách hai tâm 710-1000 mm
-Công suất động cơ 4,5kW
- Đường kính lỗ suốt trục chính 35 mm, côn moóc số 5.

k
1
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao. (K
1
=1)
k
2
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính. (K
2
=1)
k
3
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi. (K
3
=1)
V
tt
= 260(m/ph)