THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG VÀNH CHIA (TẬP THUYẾT MINH)

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Đối với phần này, là nhằm giúp chúng ta xác định được hình thức tổ chức sảnxuất nào hợp lí đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, hàng loạt vừa, hàng loạt lớn, hay là hàngloạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

VÀNH CHIA (TẬP THUYẾT MINH)

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường

Sinh viên thực hiện: Trương Thành Huy

Mã số sinh viên: 61133758

Lớp: 61.KTCK

NHA TRANG - 2022

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I Tên nhiệm vụ: Thiết kế quy trình công nghệ gia công vành chia

II Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết: Vành chia

- Sản lượng: 2500 sản phẩm/năm

III Nội dung chính phần thuyết minh:

1 Xác định dạng sản xuất

2 Phân tích chi tiết gia công

3 Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi

4 Xây dựng tiến trình gia công

5 Thiết kế nguyên công

6 Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

7 Xác định chế độ cắt và thời gian cơ bản

8 Lập phiếu tổng hợp nguyên công

IV Các bản vẽ

- 01 bản vẽ chi tiết gia công, A3

- 01 bản vẽ phôi, A3

- 03 bản vẽ nguyên công, A3

V Thời gian thực hiện đồ án

Đồ án được thực hiện từ ngày 12/9 đến ngày

Ngày tháng năm 2022

PGS.TS Nguyễn Văn Tường TS Nguyễn Hữu Thật

Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Đối với phần này, là nhằm giúp chúng ta xác định được hình thức tổ chức sảnxuất nào hợp lí (đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, hàng loạt vừa, hàng loạt lớn, hay là hàngloạt khối) sau đó có thể cải thiện tính công nghệ của chi tiết, chọn phương án chế tạophôi, chọn thiết bị gia công công nghệ hợp lý cho việc gia công chi tiết

1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric) để mô hình hóa chi tiết vànhchia gồm những bước sau đây:

- Bước 1: Vẽ biên dạng của chi tiết

Hình 1.1 Biên dạng chi tiết trước khi mô hình hóa 3D

- Bước 2: Sử dụng lệnh Extrude để tạo bề dày chi tiết ở hình dáng 3D

Hình 1.2 Chi tiết được mô hình hóa 3D sau khi dùng lệnh Extrude

- Bước 3: Tiếp tục sử dụng lệnh Extrude để cắt cạnh

Hình 1.3 Chi tiết được cắt bỏ một phần

- Bước 4: Sử dụng lệnh Pattern để sao chép Extrude ở bước 3

Hình 1.4 Chi tiết hoàn chỉnh 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT

Chi tiết vành chia này được làm từ thép C30

Để xác định khối lượng của chi tiết, trước tiên ta phải xây dựng mô hình 3D bằng phần mềm Creo Paramatric Sau đó ta gán vật liệu cho chi tiết trên thanh công cụchính của phần mềm ta chọn File, chọn mục Prepare, chọn Mode properties

Hình 1.5 Vị trí mục Mode Properties

Nó hiện bảng Mode properties rồi ta chọn Change của mục Material sau đó ta chọn vật liệu tương ứng Chọn Steel_medium_carbon (tạm thời) Chọn đơn vị (Units)

là Millimeter Kilogram Sec như trên hình

Hình 1.6 Bảng Mode properties để gán vật liệu

Sau khi gán vật liệu xong ta tiến hành đo khối lượng, thể tích chi tiết bằng các chọn Analysis, chọn mục Mass properties

Hình 1.7 Vị trí của mục Mass properties trên thanh công cụ

Hộp thoại Mass properties hiện ra và ta chọn Preview để hiện kết quả khối lượng, thể tích của chi tiết

Hình 1.8 Hộp thoại Mass properties

Vì trong phần mềm Creo Parametric trong có vật liệu cụ thể để gán nên ta chỉlấy thể tích của chi tiết vành chia là V = 55443 mm3 = 5,5443.10-5 m3

Theo như tài liệu [2] ta có khối lượng riêng của thép C30 là D = 7,8 g/cm3

= 7800 kg/m3 Ta có khối lượng riêng và thể tích thì sẽ tìm được khối lượng của chitiết vành chia theo công thức:

m = D.V = 7800 5,5443.10-5 = 0,43 kgTrong đó: m, khối lượng (kg)

D, khối lượng riêng (kg/m3)

No = Là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch, 2500 chiếc

.m = Số lượng chi tiết như nhau trong mọt sản phẩm, 1 chiếc

α = Số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng;

(α= 10÷20%), chọn α = 15%

β = Số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trính chế tạo, (β=¿ 3÷5%), chọn β = 4%

Thay các giá trị vào (1.1), ta có:

N = 2500.1(1 + 10015 ).(1 + 1004 ) = 2990 (Chiếc/năm)Dựa vào khối lượng, sản lượng của chi tiết và tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1] taxác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa

Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT

Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là:

2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU

Ta đi vào phân tích, đánh giá công nghệ trong kết cấu cho từng bề mặt của chitiết vành chia để hiểu rõ hơn về tính công nghệ, từ tó ta sẽ chọn được các phương phápgia công hợp lí

Chi tiết vành chia này có kích thước tỉ lệ L/D < 1 nên chi tiết có độ cứng vữngcao, đảm bảo hình dáng của phôi khi gia công

Mặt đầu trụ ∅65 không yêu cầu cấp chính xác cao (IT14) và độ nhám bề mặtthấp (Rz = 80 μm) nên ta chỉ cần tiện thô trên máy tiện là có thể đạt được cấp chínhxác theo yêu cầu

Bề mặt trụ ngoài có kích thước 30 mm không yêu cầu cấp chính xác cao (IT14)

và độ nhám bề mặt thấp (Rz = 80 μm) nên ta chỉ cần tiện thô trên máy tiện là có thểđạt được cấp chính xác theo yêu cầu

Lỗ ∅35H7 mm yêu cầu độ chính xác là IT7 và độ nhám bề mặt là Ra = 0,32 μmnên phải cần nhiều phương pháp gia công khác nhau, khoan lỗ, mài tinh, mài mỏng để

đạt được như yêu cầu Sẽ tốn thêm thời gian để gia công bề mặt Vì đây là khoan lỗthông nên dễ dàng thoát phoi khi gia công.

Bề mặt có kích thước 10+0.5 mm và bề mặt vuông góc với bề mặt 10+0.5 mm đều

có cấp chính xác là IT14, tuy nhiên độ nhám bề mặt khá cao lần lượt là Ra = 6,3 μm và

Ra = 3,2 μm nên ta cần phay thô, phay tinh để đạt như yêu cầu Việc này cũng khá đơngiản

Chiều rộng rãnh then 10h9 mm có yêu cầu cấp chính xác là IT9, độ nhám bềmặt là Rz = 80 μm nên ta sử dụng gia công chuốt trên máy chuốt là có thể đạt đượcyêu cầu Vì đây là rãnh then thông suốt nên thoát phoi trong quá trình gia công rất dễdàng

Từ bản vẽ chi tiết, ta thấy có một chổ chưa phù hợp nên cần thay đổi

Cạnh của lỗ 35H7 mm hai bên rất sắc và khi lắp ráp trục vào khá khó khăn nên

ta cần vác góc đi một góc 1,5x45ᵒ để mất đi cạnh sắt bén và dễ dàng lắp trục vào trongquá trình lắp ráp

Hình 2.2 Bản vẽ chi tiết sau khi tối ưu

Chương 3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI

Việc chọn dạng phôi phải căn cứ vào hình dạng, kích thước, điều kiện làm việccủa chi tiết, các đặt tính tính chất của vật liệu C30,khả năng về kinh tế - tài chính, dạngsản xuất và hình thức tổ chức sản xuất cũng như là cơ sở máy móc thiết bị hiện có

3.1.1 Phôi đúc

Chi tiết vành chia là chi tiết có dạng bạc, hình dáng đơn giản, có khối lượngtương đối nhỏ, hình dạng đơn giản, dễ tạo lõi nên phương pháp đúc đáp ứng tốt Cóthể tăng nhiều lòng khuôn để tăng số phôi tạo ra, tiết kiệm thời gian tạo phôi, tăngnăng suất cho nguyên công cắt gọt

* Ưu điểm

- Với các chi tiết có hình dáng phức tạp thì nên dùng phương pháp đúc sẽ dễdàng hơn các phương pháp khác Chi tiết vành chia có hình dáng đơn giản đáp ứng tốtvới phôi đúc

- Công nghệ, các trang thiết bị đơn giản

- Phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt Chi tiết dạng sản xuất hàng loạt vừa

- Có thể đúc được các loại vật liệu khác nhau, thường là gang, thép, kim loạimàu, hợp kim, phi kim,…

* Nhược điểm

- Tốn kim loại cho hệ thống rót

- Lượng dư gia công lớn Vành chia thép C30 cần sản xuất hàng loạt vừa nêncần ít lượng dư tiết kiệm chi phí

- Có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỷ lệ phế phẩm khá cao Vành chialàm bằng thép C30, thép có tính chảy loãng thấp, độ co lớn, hòa tan khí nhiều nên khóđúc, dễ tạo ra các khuyết tật rỗ khí, rỗ co, thiên tích, … Nên không phù hợp để đúc

- Phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ, vừa.

* Nhược điểm

- Dập phôi C30 phải có lực dập lớn, máy cần độ cứng vững cao

- Chất lượng khuôn tốt, cần độ bền, độ chính xác nên giá thành chế tạo khuôncao

- Lòng khuôn chế tạo cần công nghệ cao như máy gia công tia lửa điện,…

- Trong điều kiện sản xuất nhỏ là giá thành hạ không phải chế tạo khuôn dập

- Có tổ chức kim loại mịn chặt, có cơ tính cao

- Có độ chính xác cao

* Nhược điểm

- Thời gian gia công lâu

- Với dạng càng có gờ nên việc chế tạo khó khăn

- Đáp ứng với dạng sản xuất đơn chiếc do độ chính xác phụ thuộc vào tay nghềcông nhân Vành chia được chế tạo từ vật liệu C30 dạng sản xuất hàng loạt vừa nênkhó để chọn làm phôi rèn cho C30

- Vành chia có dạng bạc và rỗng nên việc rèn khó khăn hơn, khó đảm bảo cácyêu cầu về độ đồng tâm, độ song song, độ đảo,… Độ chính xác, nhám bề mặt khôngcao Dễ tồn động ứng suất dư sau gia công áp lực từ máy hay người do khó kiểm soátlực và biên dạng

KẾT LUẬN: Qua việc phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo

phôi ta thấy chọn phương pháp chế tạo phôi gia công áp lực cụ thể là phôi dập Vì vậtliệu chi tiết vành chia là thép C30, hình dạng đơn giản, kích thước không lớn, dạng sảnxuất là hàng loạt vừa Dập cho ra độ chính xác, độ bóng cao tuy nhiên cần có máy dậplớn nhưng vẫn đảm bảo giá thành

3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.2.1 Chọn phương pháp dập

Đối với loại phôi dập, có 2 phương pháp dập phôi được sử phổ biến nhất hiệnnay là phương pháp dập nguội và phương pháp dập nóng

Dập nguội: Là phương pháp biến dạng dẻo trong khuôn ở trạng thái nguội,

phương pháp dập nguội nhanh hơn đa số các phương pháp dập khác nên cho năng suấtcao, dễ cơ khí hóa, tự động hóa phù hợp dạng sản xuất hàng loạt vừa của vành chia

Ưu: Dập nguội thường tạo phôi từ vật liệu thép có hàm lượng cacbon từ 0,15 –0,4% (Thép C30 có tính dẻo đáp ứng được so với yêu cầu) Đối với các vật liệu gangxám thì không nên tạo phôi bằng phương pháp này.

Nhược: Kim loại thường bị hóa cứng, ít dẻo hơn dập nóng và cần công suất lớnhơn yêu cầu Thường dập các chi tiết có thành mỏng, nên không phù hợp dạng bạc nhưVành chia Dập ở nhiệt độ thấp hơn dập nóng, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh nênứng suất chảy của kim loại lớn, khi biến dạng có hóa bền kim loại, công và lực biếndạng lớn Đối với thép C30 với dạng sản xuất hàng loạt vừa nên khó phù hợp để dậpnguội Kim loại dập nguội ít dẻo hơn, khó tạo hình phức tạp hơn dập nóng

Dập nóng: Được thực hiện ở nhiệt độ cao tránh được sự căng cứng kim loại

cho vành chia trong quá trinh biến dạng, làm cho sản phẩm có cơ tính cao rất cần đốivới chi tiết

Ưu: Linh hoạt hơn so với dập nguội do độ dẻo cao trong quá trình dập có thểtạo được hình dáng phức tạp, nên chi tiết vành chia rất thích hợp để dập nóng Năngsuất cao áp dụng cơ khí hóa và tự động hóa phù hợp dạng sản xuất hàng loạt vừa củachi tiết Giá thành khuôn cao vì vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, độ bền khuôn dập

Nhược: Khối lượng, kích thước vật dập hạn chế (<1000 kg), tuy nhiên chia tiếtvành chia có kích thước, khối lượng nhỏ nên việc dập dễ dàng Thêm bước rèn sơ bộphôi liệu trước khi dập nên tốn thêm mọt ít thời gian Rất thích hợp thép C30 để dậpnguội

Kết luận: Từ các đặc điểm trên thì ta nên chọn phương pháp dập nóng sẽ tối ưu

hơn Đảm bảo năng suất cao, độ chính xác, độ bóng cao Phù hợp với dạng sản suấtcủa chi tiết vành chia

Khuôn hở: Lòng khuôn hở, một phần kim loại có biến dạng tự do nên biếngdạng kém Tốn kim loại do có bavia, mức độ điền đầy khuôn không cao Khi sử dụngphương pháp này chi tiết vành chia sẽ không đảm bảo được độ chính xác so với khuônkín Khuôn hở chỉ dùng để tạo các sản phẩm đơn giản

Kết luận: Chọn loại khuôn dập kín vì phù hợp với kết cấu của chi tiết vành

chia, ít bavia vì ta sản xuất hàng loạt vừa, yêu cầu độ chính xác cao của chi tiết Tănghiệu quả kinh tế khi sử dụng khuôn kín

3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ

Về hình dáng kích thước của phôi là yếu tố để xác định lượng dư, độ chính xác,dung sai kích thước Nên ta phải tra lượng dư sơ bộ cho phôi

Xem tài liệu [4, trang 190, bảng 3-17], tra được lượng dư về một phía ở những

bề mặt cần gia công là từ 0,1 ÷ 0,6 mm hoặc nhỏ hơn Ta chọn 0,1 mm

Đối với phôi dập với dạng sản xuất hàng loạt thì phôi có cấp chính xác là cấp II

Tính toán thông số để tra bảng:

Nhóm thép M2, mức độ phức tạp cả phôi:

C = G f

G b = 0,430,8 ≈ 0,54Trong đó:

Gf: Khối lượng phôi dập, (kg)

Gb: Khối lượng của vật thể có hình dáng đơn giản mà vật dập bị bao ở trong đó(Kích thước được xác định bởi các kích thước bao cả phôi), (kg) Được tính toán trongphần mềm Creo Parametric 8.0

Vậy tra ra được mức độ phức tạp của phôi là C2 [1, trang 36]

Dựa vào tài liệu [1, trang 30, bảng 2.2 và bảng 2.3] Ta có các giá trị dung sai,lượng dư như bảng 3.1

Độ nhám Rz = 80 μm

Bảng 3.1 Giá trị dung sai và lượng dư của phôi dập

Hình 3.1 Bản vẽ phôi

Chương 4 LẬP QUY TRÌNH GIA CÔNG

4.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT CỦA PHÔI

Hình 4.1 Bản vẽ đã được đánh số 4.2 LẬP BẢNG TRÌNH TỰ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT

Bảng 4.1 Bảng trình tự gia công các bề mặt

Khoan KhoétDoa thôDoa tinh

Phay tinh

Phay tinh

4.3 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT

Bảng 4.2 Bảng tiến trình gia công ST

Chương 5 THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

5.1 NGUYÊN CÔNG 1: CHUẨN BỊ PHÔI

Vì phôi ban đầu có chất lượng bề mặt hơi xấu, nhiều bụi bẩn nên ta cần làmsạch tất cả các bề mặt của phôi, cắt hết các phần thừa, bavia, đậu hơi, đậu ngót,… doquá trình chế tạo phôi gây ra, để chuẩn bị cho các nguyên công gia công cơ trên cácmáy công cụ

5.2 NGUYÊN CÔNG 2: TIỆN THÔ

Tra cứu tài liệu [5, trang 216, phụ lục], chọn được máy tiện IA62, máy có các thông số kỹ thuật như sau:

- Chiều cao tâm: 200 mm – Khoảng cách giữa 2 tâm: 1500 mm.

- Đường kính lỗ trục chính: 36 mm – Côn mooc số 5

- Công suất động cơ: 7,8 Kw

- Hiệu suất máy: n = 0,75

- Lượng tiến dao ngang (mm/vòng):

0,027 – 0,029 – 0,033 – 0,038 – 0,040 – 0,042 – 0,046 – 0,050 – 0,058 – 0,067 – 0,075 – 0,079 – 0,084 – 0,084 – 0,092 – 0,10 – 0,11 – 0,12 – 0,13 – 0,15 – 0,16 – 0,17 – 0,18 – 0,20 – 0,23 – 0,27 – 0,30 – 0,33 – 0,37 – 0,40 – 0,41 – 0,48 – 0,52

- Lực cho phép của cơ cấu tiến dao Px = 350 kG

Hình 5.2 Dao tiện cho nguyên công 2

- Vật liệu: Hợp kim cứng T15K6

- Chiều dài của dao: 125 mm

- Tiết diện cán dao: B x H = 12 x 20 mm.

- Chiều dài phần cắt nhô ra: m = 5 mm

Theo tài liệu [1, Trang 46], ta chọn các thông số hình học cho dao tiện như sau:

- Góc trước chính: chọn γ = 16º (Đối với thép T15K6 có σB = 119,92 kG/mm2)

- Bước 2: Tiện thô bề mặt trụ ngoài 2 cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt Rz =

Hình 5.4 Dao tiện cho nguyên công 3

- Vật liệu: Hợp kim cứng T15K6

- Chiều dài của dao: 125 mm

- Tiết diện cán dao: B x H = 12 x 20 mm

- Chiều dài phần cắt nhô ra: m = 5 mm

Theo tài liệu [1, Trang 46], ta chọn các thông số hình học cho dao tiện như sau:

- Góc trước chính: chọn γ = 16º (Đối với thép T15K6 có σB = 119,92 kG/mm2)

Hình 5.6 Mũi khoan ruột gà đuôi trụ ngắn (loại ngắn) cho nguyên công 4

- Vật liệu: Thép gió P18

- Đường kính mũi khoan: D = 30 mm

- Chiều dài phần làm việc: l = 120 mm

- Chiều mài dao: L = 200 mm

Tra tài liệu [1, trang 47], ta chọn các thông số cho lưỡi khoan như sau:

- Góc sau chính: α = 12º

- Góc nghiêng của lưỡi cắt ngang: ψ = 55º

- Góc nghiêng chính của lưỡi cắt: 2φ = 120º

- Chu kỳ bền: T = 30 phút

5.4.6 Chọn dung dịch trơn nguội

Ở nguyên công như khoan, khoét, … ta cần dung dịch trơn nguội có tính chất làm mát, làm nguội hơn là có tính chất bôi trơn

Tra cứu tài liệu [1, trang 58, bảng 2.10], ta chọn dung dịch trơn nguội cho nguyên công này là Nước xôđa

5.4.7 Chọn dụng cụ kiểm tra

Chi tiết được sản xuất hàng loạt và để kiểm tra đường kính lỗ sau nguyên công khoan, khoét một cách nhanh chóng mà vẫn đảm bảo sai số về kích thước nằm trong sai lệch giới hạn cho phép, ta sử dụng:

- Thước cặp 0-150X0,02mm

5.5 NGUYÊN CÔNG 5: KHOÉT

5.5.1 Sơ đồ gá đặt