Đồ Án Thiết Kê Quy Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Bích Chặn.doc

Néi dung thuyÕt minh vµ tÝnh to¸n §å ¸n m«n häc LỜI NÓI ĐẦU Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại má[.]

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trình đàotạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ cácngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy kỳ 9 là một trong các đồ án có tầm quantrọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiếnthức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác như: máy công

cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế và tính toán mộtqui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Pgs-Pts: NGUYỄN THẾ ĐẠTtrong bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuynhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảo của cácthầy và sự chỉ bảo của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Pgs-Pts :NGUYỄN THẾ ĐẠT đã giúp đỡ emhoàn thành công việc được giao

Hà Nội, ngày 17/11/2002

SINH VIÊN :LÊ THĂNG KHOA

NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

- Theo đề bài thiết kế: Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết bích nhặn với sảnlượng 1000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

Bich chặn là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng hộp, chúng là một loại chitiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau

Điều kiện làm việc đòi hỏi khá cao:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập

2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Bề mặt làm việc chủ yếu của bich chặn là các bề mặt trong của lỗ và các bề mặt làm việccủa bích chặn

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình giacông chi tiết như sau:

+ Kết cấu của hộp phải được đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với bích chặn, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôi đúc và vì đểđảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt củabích chặn

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc hai mặtphẳng song song với nhau là tốt nhất

+ Kết cấu nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đối với các lỗ vuông góc cầnphải thuận lợi cho việc gia công lỗ

+ Kết cấu phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc

+ Kết cấu thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất

+ nguyên công đầu bên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảm bảo độ songsong của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho chi tiết và mặt bên là phay bằng hai dao phayđĩa 3 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu

3 Xác định dạng sản xuất:

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

N = N1m(1 + /100)Trong đó:

N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;

N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

 : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

 N = 1000.1.(1 + 6%) = 1060 ( sản phẩm)

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta phải xác định trọng lượng của chitiết Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V. = 0,123.7,852 = 1 kgTheo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

số lượng dư tăng thêm 0.5  0.8 mm Trong trường hợp này bề mặt gia công của

ta có Ra = 2,5 (cấp nhẵn bóng : cấp 6 có Rz = 40) Ta có các lượng dư tương ứngnhư sau:

5 Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)

5.1 Lập sơ bộ các nguyên công:

-Nguyên công đầu tiên là đúc tạo phôi dùng phương pháp đúc trong khuân kim loạI sao cho phù hợp vơí sản xuất hàng loạt

- Nguyên công 1-2 : Phay mặt đầu đạt kích thước 380,1, gia công trên máy phay ngangbằng dao phay và sau đó có thể mài phẳng ( đạt được độ nhám Ra = 2,5 - cấp độ bóngcấp 6) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

- Nguyên công 3 : Phay mặt bên đạt kích thước 280,1, gia công trên máy phay ngangbằng dao phay ( đạt được độ nhám Ra = 5 cấp độ bóng cấp 4)

- Nguyên công 4 : Phay mặt bên đạt kích thước 280,1, gia công trên máy phayngang bằng dao phay ( đạt được độ nhám Ra = 10 - cấp độ bóng cấp 5)

Nguyên công 5-6 : Phay 2 mặt đầu đạt kích thước 1280,1, gia công trên máy phayngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là 200 mm

( đạt được độ nhám Ra = 4 - cấp độ bóng cấp 4)

- Nguyên công 7 : Gia công lỗ to đạt kích thước 250,05 và vát mép lỗ, gia côngtrên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt được độ nhám Ra =2,5

- Nguyên công 8 : Gia công lỗ đạt kích thước 4,9,130,05 gia công trên máykhoan, doa bằng mũi khoét, mũi doa để đạt được độ nhám Rz = 40

- Nguyên công 9 : Gia công lỗ dầu đầu nhỏ, khoan trên máy khoan với 2 mũi cóđường kính 10 và 8 Sau đó ta rô để thoả mãn yêu cầu

5.2 Thiết kế các nguyên công cụ thể:

5.2.1 Nguyên công I-2 : Phay mặt bên

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt bên cần đảm bảo độ song song và cần phải đối xứngqua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp tự địnhtâm hạn chế 3 bậc tự do, mặt phẳng tì hạn chế 3 bâc tự do là đủ có sơ đồ gáđặt như sau:

Kẹp chặt : Vì ở đây chỉ gia công mặt phẳng nên chỉ dùng định vị 3 BTD là đủ để

có thể điều chỉnh máy đạt được kích thước theo yêu cầu

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12 Công suất của máy Nm = 10kWChọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh hợp lim cứng, có các kíchthước sau( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

d = 40 mm, L = 221 mm, l = 63 mm, số răng Z = 6 răng

Lượng dư gia công: Phay 1 lần với lượng dư phay thô Zb = 3 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lượng chạy dao S = 0.1– 0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng 5-160 và 5-161

5.2.2.Nguyên công3: phay mặt đầu.

Lập sơ đồ gá đặt:tương tự nguyên công I gia công trên máy phay đứng dùng1chốt chụ ngắn có vít ốc hạn chế 2 bậc tự do và một mặt phẳng tì hạn chế 3 bậc tự

do

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp chặt như định vị , phương của lực kẹp vuông góc vớiphương của kích thước thực hiện.Ta có thể điều chỉnh máy đạt được kíchthước theo yêu cầu

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12 Công suất của máy Nm = 10kWChọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh hợp lim cứng, có các kíchthước sau( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

d = 40 mm, L = 221 mm, l = 63 mm, số răng Z = 6 răng

Lượng dư gia công: Phay 1 lần với lượng dư phay thô Zb = 3 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lượng chạy dao S = 0.1– 0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng 5-160 và 5-161

5.2.2.Nguyên công4: phay mặt đáy:

Lập sơ đồ gá đặt:tương tự nguyên công I gia công trên máy phay đứng dùng1chốt chụ ngắn có vít ốc hạn chế 2 bậc tự do và một mặt phẳng tì hạn chế 3 bậc tự

do và một chốt tỳ tự nựa hạn chế một bậc tự do

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp chặt như cơ cấu định vị , phương của lực kẹp vuônggóc với phương của kích thước thực hiện.Ta có thể điều chỉnh máy đạt đượckích thước theo yêu cầu

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12 Công suất của máy Nm = 10kWChọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh hợp lim cứng, có các kíchthước sau( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

d = 40 mm, L = 221 mm, l = 63 mm, số răng Z = 6 răng

Lượng dư gia công: Phay 1 lần với lượng dư phay thô Zb = 3 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lượng chạy dao S = 0.1– 0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng 5-160 và 5-161

5.2.3 NGUYÊN CÔNG 5-6 PHAY 2 MẶT THÀNH BÊN

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu thành bên của bích chặn sử dụng cơ cấu kẹp hạn 6bậc tự do, dùng chốt chụ ngắn có cơ cấu vít me - đai ốc hạn chế 2 bậc tự do vàmặt phẳng tì hạn chế 3 bâc tự do và phiến tì hạn chế 1 bậc tự do đảm bảo độphẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặt của hai đầu trong cùng một( đồgá):

Chọn dao: Phay bằng dao phay mặt răng gắn mảnh thép gió, có các kích thướcsau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2)

: Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 30 vòng/phút Như vậy, tốc độ cắt thực tế sẽlà:

Lượng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.26.30 =101,4 mm/phút Theo máy ta có

Sm = 95 mm/phút

5.2.4Nguyên công 7:Khoét, Doa, vát mép lỗ  25  0.05

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ cần đảm bảo độ đồng tâm tương đối giữa hình trụtrong và hình tròn ngoài của phôi và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu bởivậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầuvàphiến tì hạn chế 2BTD với vấu tì hạn chế 1BTD còn khi gia công sử dụng

mỏ kẹp dùng làm kẹp chặt và có tác dụng định tâm

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu vít me -đai ốc và kẹp từ trên xuống

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135(K135) có đường kính mũi khoan lớn nhất khikhoan thép có độ bền trung bình max = 25mm Công suất của máy Nm = 6 kWChọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 20 mm( có các kích thướcsau: L = 180  355mm, l = 85210 mm), Mũi Doa có lắp mảnh hợp kimcứng D = 25mm, ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máytập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 1,25 mm và lượng

dư Doa Zb2 = 0,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm, lượngchạy dao S = 0.8 mm/vòng(0,81), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng Ta tra đượccác hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k1 = 1

k2 : Hệ số phụ thuộc vàotrạng thái bề mặt phôi,B5-109 Sổtay CNCTM t.2,

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 696 vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

Xác định chế độ cắt cho Doa Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạydao S = 1 mm/vòng(11,3), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 87 vòng/phút vàlượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

5.2.2 Nguyên công 8:khoan- Khoét, Doa,  4;  9;  13

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ cần đảm bảo độ song song tương đối giữa hình trụtrong và hình tròn ngoài của phôi và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầuđồng thời cần đảm bảo khoảng cách tâm của các lỗ bởi vậy ta định vị chungnhư ở nguyên công gia công lỗ 4;9;13 nhờ chung một đồ gá chuyên dùng

Chọn dao: Mũi khoan- Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 4; 9 ;13 mm, Mũi Doa bằng thép gió D = 4;9;13mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Côngnghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 1,25 mm và lượng

dư Doa Zb2 = 0,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm, lượngchạy dao S = 1 mm/vòng(11,3), tốc độ cắt V = 86 (hoặc 96)mm/phút Ta trađược các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k1 = 1

k2 : Hệ số phụ thuộc vàotrạng thái bề mặt phôi,B5-109 Sổtay CNCTM t.2,

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 500 vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng

Xác định chế độ cắt cho Doa Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạydao S = 1,17 (1,0  1,5 )mm/vòng, tốc độ cắt V = 10 mm/vòng

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 500 vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng

Xác định chế độ cắt cho Doa Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạydao S = 1,17 (1,0  1,5 )mm/vòng, tốc độ cắt V = 10 mm/vòng

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 500 vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng

Xác định chế độ cắt cho Doa Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạydao S = 1,17 (1,0  1,5 )mm/vòng, tốc độ cắt V = 10 mm/vòng

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 89 vòng/phút vàlượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng

5.2.3 Nguyên công 9:Khoan lỗ dầu đầu  10  8 và ta rô

Lập sơ đồ gá đặt: Khoan lỗ cần đảm bảo độ xuyên tâm của tâm lỗ đồng thời cầnđảm bảo độ song song tương đối của 2 lỗ với nhau bởi vậy ta sử dụng cơ cấu

để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, một phiến tìchống xoay hạn chế 2BTD và 1 vấu tì hạn chế 1 BTD là đủ

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực kẹp vuông góc với phương củakích thước thực hiện.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoanthép có độ bền trung bình max = 10 mm Công suất của máy Nm = 2,8 kWChọn dao: Mũi khoan có kích thước như sau d = 10 mm và mũi khoan có d =8mm ( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoan 1 Zb1 = d1/2 = 3 mm vàlượng dư khoan lần 2 Zb2 = d2/2 =1 mm

Chế độ cắt:

- Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ  10 , chiều sâu cắt t = 3 mm, lượng chạydao S = 0,17 (0.140,18)mm/vòng, tốc độ cắt V = 27,5 m/phút Ta có các hệsố:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của vật liệu mũi khoan, k1 = 1

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 27,5.1.1.1.1 = 27,5 m/phút

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

 ta chọn số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm =1360vòng/phút

- Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ  8 Chiều sâu cắt t = 1 mm,lượng chạy dao S = 0,05 (hoặc 0,06) mm/vòng, tốc độ cắt V = 43 m/phút

Ta có các hệ số:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của vật liệu mũi khoan, k4 = 1

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 43.1.1.1.1 = 43 m/phút

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 1360vòng/phút và

lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

5.2.4 Nguyên công 10:Kiểm tra

Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ 25 và 4, 9

Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và măt đầu

6 Tính lượng dư của bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

Tính lượng dư của bề mặt 25+0,05 Độ chính xác của phôi đúc cấp , trọng phôi: là 1,1 kg vật liệu phôi: G 21-40 :

Qui trình công nghệ gồm hai nguyên công (hai bước) : khoan khoét mở rộng vàdoa Chi tiết được định vị mặt phẳng đầu hạn chế 3 bậc tự do mỏ kẹp hạn chế dùng đểkẹp chặt trong quá trình gia công, phiến tì hạn chế 2 bậc tự do và vấu tì hạn chế một bậc

tự do là đủ

Công thức tính lượng dư cho bề mặt trụ trong đối xứng 25+0,05

Zmin = Rza + Ti + Trong đó :

RZa : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

Ta : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

a : Sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại ( độ congvênh, độ lệch tâm, độ không song song …)

b : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Theo bảng 10 – Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:

- k lấy theo bảng 15 –Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy

- l,d là chiều dài và đường kính lỗ

Giá trị cm (Độ xê dịch phôi đúc ) được tra theo bảng 3.77 – Sổ tay Công nghệ Chế TạoMáy tập 1, cm = 0.3 mm = 300m

 a = = 312,36 m

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là:

1 = k.a đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ số chính xáchoá)

1 = 0,05.312,36 =15,618 m

Sai số gá đặt chi tiết b ở bước nguyên công đang thực hiện được xác định bằng tổngvéctơ sai số chuẩn c và sai số kẹp chặt, nếu không xét đến sai số đồ gá:

b =

Trong đó:

c : sai số chuẩn( khi gốc kích thước không trùng với chuẩn định vị)

c = 0.2 + 2.e (chọn e = 0- không tồn tại độ lệch tâm) c = 0,2

k: sại số kẹp chặt (Bảng 24)  k = 80 m

 b = = = 215.41 m

Bây giờ ta có thể xác định lượng dư nhỏ nhất theo công thức:

2.Zmin = 2.(RZi-1 + Ti-1 + )

 Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như sau:

Bước RZa Ti a b Zmt dt  Dmin Dmax 2Zmin 2Zmax