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.

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

+ 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

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


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

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


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



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

: 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


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 )
'

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


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

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

+ 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


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:

-


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: