ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA: Cơ khí BỘ MÔN: Chế tạo máy ĐỒ ÁN MÔN HỌC SVTH: Trần Ngọc Thảo Vy 1912484 Vũ Văn Trường 1814583 Phạm Nguyễn Minh Triết 1713606 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Khóa, lớp: CTM 1. Đầu đề đồ án: Thiết kế quy trình công nghệ gia công thân bơm thủy lực 2. Số liệu ban đầu: 1 Bản vẽ chi tiết thân bơm 2 Sản lượng 20.000 chiếcnăm 3. Nội dung các thành phần thuyết minh và tính toán: 1 Xác định dạng sản xuất 2 Phân tích chi tiết gia công 3 Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi 4 Chọn 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 gia công 8 Lập phiếu tổng hợp nguyên công 9 Thiết kế đồ gá công nghệ ……………………………………………………………………………........
XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT - PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
Xác Định Dạng Sản Xuất
Trong công nghệ chế tạo chi tiết máy, thường chia ra làm 3 dạng sản xuất chính: + Sản xuất đơn chiếc
+ Sản xuất hàng loạt (nhỏ, vừa, lớn)
Xác định dạng sản xuất là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn mức độ phân tán nguyên công, quy trình công nghệ, máy móc (vạn năng hay chuyên môn hóa), và dụng cụ cắt (đơn hay tổ hợp) Điều này có thể dẫn đến việc thay đổi kết cấu chi tiết để phù hợp với yêu cầu của dạng sản xuất.
Sản lượng thực tế hằng năm được xác định theo công thức (2.1) [tr.24, 1] :
Trong kế hoạch sản xuất, số lượng sản phẩm dự kiến trong một năm là 20,000 chiếc Mỗi sản phẩm bao gồm 1 chi tiết giống nhau Tỷ lệ dự trữ của các chi tiết máy dùng làm phụ tùng là 15%, trong khi tỷ lệ chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo là 4%.
Khối Lượng Của Chi Tiết
Hình 1.1: Kiểm tra khối lượng bằng phần mền
Sử dụng phần mền Solidworks và Creo để tính khối lượng chi tiết
Vật liệu: Gang xám 15-32 có tỷ trọng ≈ 7,8 kg/dm 3
Vậy khối lượng của chi tiết là ~2,8 kg
Dạng Sản Xuất Và Đặc Trưng
Ứng với sản lượng chi tiết N= 23920 chiếc/năm và khối lượng chi tiết là 2,8 kg tra Bảng 2.1 [tr.25, 1] ta xác định được dạng sản xuất là: loạt vừa
Hàng loạt vừa khác biệt với hàng đơn chiếc và hàng khối không chỉ ở sản lượng không quá ít mà còn ở chủng loại mặt hàng không quá đa dạng, đồng thời sản phẩm cũng tương đối ổn định.
Sản xuất hàng loạt kết hợp các đặc điểm của sản xuất đơn chiếc và hàng khối, cho phép tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả.
+ Sử dụng máy: Sử dụng máy vạn năng hoặc chuyên dùng
+ Bố trí máy: Theo nhóm hoặc theo quy trình công nghệ
+ Đồ gá và các trang bị công nghệ: Vạn năng hoặc chuyên dùng
Phương pháp gá đặt bao gồm việc sử dụng kỹ thuật rà gá hoặc tự động để đạt được kích thước chính xác Để đảm bảo độ chính xác trong gia công, có thể áp dụng phương pháp đo dò cắt thử hoặc chỉnh sẵn dao.
+) Định mức kĩ thuật: Theo kinh nghiệm hoặc sử dụng các phương pháp như tính toán phân tích, bấm giờ, chép thực ngày làm việc,
+) Bậc thợ: thợ điều chỉnh có tay nghề cao, thợ đứng máy không cần có tay nghề cao hoặc không cần thợ điều chỉnh.
Phân Tích Chi Tiết Gia Công
1.4.1 Các Yếu Tố Kỹ Thuật
Các giá trị cấp chính xác tra theo bảng 4.2, trang 24, tài liệu [4]:
Bề dày chi tiết là 45 mm, với miền dung sai 0,03 mm có cấp chính xác là IT8
2 lỗ 𝑅26 với miền dung sai 0,05 mm có cấp chính xác là IT9
Khoảng cách tâm 2 lỗ 𝑅26 là 40 mm, với miền dung sai 0,2 mm có cấp chính xác là IT8
Những kích thước không ghi dung sai lấy theo cấp chính xác IT12
Bán kính các góc lượn chi tiết R=3mm
Đối với những bề mặt không ghi độ nhám, giá trị Rz được xác định là 80 μm Độ nhám này có thể đạt được thông qua việc sử dụng phôi đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, và làm khuôn bằng máy.
Đối với những bề mặt yêu cầu độ nhám cao 3,2, như mặt trước, mặt sau, mặt trên, mặt dưới và mặt trong của chi tiết, cần chú ý lựa chọn phương pháp gia công phù hợp để đảm bảo đạt được độ nhám theo yêu cầu.
Vật liệu GX 15-32 là gang xám với nhiệt độ nóng chảy thấp khoảng 1350℃, giúp dễ dàng trong quá trình nấu luyện và có tính đúc tốt Với độ cứng thấp, vật liệu này khá mềm và giòn, khiến phoi dễ gãy trong gia công cắt Cơ tính trung bình của GX 15-32 làm cho nó phù hợp để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nhẹ và ít chịu mài mòn, như vỏ hộp giảm tốc, thân máy, bích, cacte và ống nước.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học và tính chất cơ học của của GX 15-32
Mác gang Độ bền Độ dãn dài Độ cứng
Hàm lượng các nguyên tố (%)
Phân Tích Phương Pháp Gia Công Chi Tiết
Mặt trước, mặt sau của chi tiết để đạt được độ nhám 3,2 như yêu cầu thì ta có các phương án theo bảng 5.5, trang 80, tài liệu [4]:
+) Phay bằng dao phay mặt đầu thô và tinh
Mặt trên, mặt dưới của chi tiết để đạt được độ nhám 3,2 như yêu cầu thì ta có các phương án gia công theo bảng 5.5, trang 80, tài liệu [4]:
+) Phay bằng dao phay mặt đầu thô và tinh
+) Phay bằng dao phay mặt đầu thô và tinh
Mài phẳng bán tinh cho 2 lỗ R26 không chỉ yêu cầu độ chính xác IT9 mà còn cần đạt độ nhám 3,2 Để đáp ứng các yêu cầu này, có thể tham khảo các phương án gia công được liệt kê trong bảng 5.5.
+) Phay bằng dao phay trụ thô, tinh và tinh mỏng
+) Doa bằng dao doa 1 lưỡi thô và tinh
+) Doa bằng dao doa nhiều lưỡi bán tinh và tinh
Đối với các lỗ có đường kính ∅11 và ∅26, không yêu cầu độ nhám mà chỉ cần đạt cấp chính xác IT12, ta có thể sử dụng khoan hoặc khoét để tạo lỗ Đối với lỗ có đường kính ∅10, trước tiên cần khoan hoặc khoét để tạo lỗ, sau đó thực hiện tạo lỗ ren bằng phương pháp taro với chiều sâu 15mm.
Chọn Phương Pháp Kiểm Tra Các Yêu Cầu Kĩ Thuật Của Chi Tiết
Với quy mô sản xuất hàng loạt lớn, đạt hơn 20,000 chiếc mỗi năm và trung bình tối thiểu 55 chiếc mỗi ngày, việc lựa chọn mặt hàng phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe Điều này bao gồm việc đạt được độ chính xác cao, dung sai chặt chẽ và độ nhám tốt nhất để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Mặt cần kiểm tra: mặt trong 2 lỗ R26
Các yếu tố cần kiểm tra:
Kỹ Thuật Yêu Cầu Phương Pháp Kiểm
Tra Dụng Cụ Đo- Sơ Đồ Đo Độ nhám Từ 3,2 trở lên
Cài đặt lại dãi đo cho thiết bị
Để thực hiện việc đo, hãy đưa đầu cảm biến đến vị trí cần đo, chờ cho đến khi kết quả hiển thị trên màn hình, và sau đó đọc kết quả.
Hình 1.2 Máy đo độ nhám insize isr-c002
Hình 1.3 Sơ đồ đo độ nhám
Có cấp chính xác từ IT9 trở lên
Dùng calip nút có một đầu bằng kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ, đầu kia có kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ
Nếu một đầu lọt qua mà đầu kia không qua thì đạt yêu cầu
Hình 1.5 Sơ đồ đo kích thước lỗ
Có cấp chính xác từ IT8 trở lên
\Dùng Calip đo khoảng cách hai tâm lỗ Dùng để kiểm tra khoảng cách giữa hai tâm lỗ phân bố trên một bề mặt
Hình 1.6 Sơ đồ đo khoảng cách 2 lỗ
CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
Việc chọn dạng phôi dựa vào các tiêu chí như: vật liệu, hình dáng kích thước, dạng sản xuất
Phôi dập yêu cầu máy dập và máy ép có công suất cao cùng độ chính xác chuyển động lớn, dẫn đến chi phí đầu tư ban đầu cao Phương pháp này không phù hợp cho các chi tiết có kích thước lớn, do đó chỉ thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
+) Phôi rèn: Nhờ ưu điểm giá thành hạ (không phải chế tạo khuôn dập) nên thích hợp cho sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ
+) Phôi từ thép cán: Phôi cán có hệ số sử dụng vật liệu thấp, vì vậy chỉ sử dụng trong sản xuất đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ
Phôi đúc là phương pháp sản xuất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại vật liệu, hình dạng và khối lượng chi tiết Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, có thể lựa chọn các phương pháp đúc hợp lý như đúc trong khuôn cát hoặc đúc trong khuôn kim loại.
Phôi thép thanh là sản phẩm trung gian quan trọng trong quy trình sản xuất sắt thép, cho phép sản xuất hàng loạt với quy mô vừa hoặc lớn.
Kết luận: Chỉ có phôi đúc và phôi thép thanh đạt yêu cầu
Gang xám nên chỉ có phôi đúc đạt yêu cầu
2.1.1.3 Về hình dáng: Đối với phôi đúc, tùy theo khuôn đúc mà phôi có hình dạng khác nhau, đáp ứng yêu cầu của chi tiết
Kết luận: Sử dụng phôi đúc
2.1.2 Phương Pháp Chế Tạo Phôi
Việc chọn dạng phôi dựa vào các tiêu chí như: vật liệu, hình dáng kích thước, dạng sản xuất, cấp chính xác chế tạo phôi
Đúc trong khuôn cát là phương pháp khuôn đúc một lần, chỉ thực hiện rót một lần và sau đó phá khuôn Phương pháp này thường được áp dụng cho sản xuất hàng loạt hoặc hàng khối, đặc biệt khi sử dụng công nghệ làm khuôn tháo bằng máy.
Đúc trong khuôn kim loại là phương pháp sản xuất hiệu quả cho hàng loạt lớn, tuy nhiên, khuôn kim loại có thể sử dụng nhiều lần và khó gia công, dẫn đến việc không thể đúc các vật phức tạp Do đó, chi phí sản xuất thường cao khi áp dụng phương pháp này.
Đúc áp lực là phương pháp sản xuất có chi phí khuôn cao do yêu cầu sử dụng vật liệu chịu nhiệt đặc biệt, quá trình gia công tỉ mỉ và nhiệt luyện phù hợp Vì vậy, phương pháp này chỉ phù hợp cho việc sản xuất hàng loạt lớn.
Đúc ly tâm chỉ phù hợp với các vật có hình dạng tròn xoay Tuy nhiên, chất lượng bề mặt bên trong của sản phẩm thường kém, do đó không thể áp dụng cho các chi tiết của thân bơm, bất kể phương pháp sản xuất nào.
+ Đúc khuôn mẫu chảy: là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn), năng suất >100 chiếc/ngày
Kết luận: Có đúc trong khuôn cát sử dụng khuôn tháo bằng máy và đúc khuôn mẫu chảy là đạt yêu cầu
2.1.2.2 Về hình dạng, kích thước
+ Đúc trong khuôn cát có thể đúc chi tiết có kết cấu phức tạp do có thể làm ruột, khối lượng lớn và giá thành khuôn thấp
+ Đúc khuôn mẫu chảy có thể đúc chi tiết có kết cấu phức tạp, khuôn được tạo từ lớp cát mỏng nên giá thành thấp
Kết luận: Cả 2 đều đạt yêu cầu
Cả đúc trong khuôn cát và đúc mẫu chảy đều có thể đúc được nhiều loại vật liệu khác nhau
Kết luận: Cả 2 đều đạt yêu cầu
2.1.2.4 Về cấp chính xác chế tạo phôi
Đúc trong khuôn cát là phương pháp sản xuất phôi đúc hàng loạt với cấp chính xác chế tạo phôi đạt cấp II Phôi này có kích thước chính xác IT15 và độ nhám bề mặt R z = 80 μm.
+ Đúc mẫu chảy: Cấp chính xác chế tạo phôi là cấp II Loại phôi này có cấp chính xác kích thước IT11 – IT12 và độ nhám bề mặt R z = 10 − 40 μm
Kết luận: Theo yêu cầu bản vẽ chi tiết thì cấp chính xác của những kích thước không ghi dung sai là IT12, do đó chọn đúc mẫu chảy.
LƯỢNG DƯ GIA CÔNG CƠ TỔNG CỘNG
Theo bảng 28.1, trang 44, tài liệu [2] ta có bảng sau:
Bảng 2.1 Lượng dư gia công
Kích thước ngoài lớn nhất
Kích thước danh nghĩa (mm)
Vị trí rót bề mặt kim loại
Lượng dư gia công cơ vật đúc (mm)
Kích thước lớn nhất giữa hai bề mặt khi đúc (mm)
DUNG SAI KÍCH THƯỚC PHÔI
Kích thước lớn nhất của vật đúc là 146 mm, cấp chính xác của phôi đúc là cấp II Theo bảng 3-98, trang 253, tài liệu [3] ta tra được:
Bảng 2.2 Dung Sai kích thước phôi
Sai lệch cho phép (mm)
GÓC NGHIÊNG THOÁT KHUÔN
Sau khi đúc xong thì khuôn bị phá nên không cần thiết kế góc nghiêng thoát khuôn.
BẢN VỄ PHÔI ĐÚC
Hình 2.1 Bảng vẽ phôi đúc Hình 2.2 Bảng vẽ khuôn đúc
CHỌN TIẾN TRÌNH GIA CÔNG
CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT CỦA PHÔI
3.1.1 Đánh Số Các Bề Mặt Chi Tiết
Hình 3.1 Bản vẽ đánh số bề mặt gia công
3.1.2 Chọn Nguyên Công Cho Các Bề Mặt
STT Bề mặt Yêu cầu kỹ thuật Phương pháp gia công
1 1,4 Độ nhám bề mặt là 3,2
Cấp chính xác kích thước bề mặt là IT12
+ Phay mặt đầu thô→ tinh + Phay đĩa thô→ tinh + Mài phẳng bán tinh
2 5,9 + Phay mặt đầu thô→ tinh
+ Phay bằng dao phay trụ thô→ tinh
3 7 Độ nhám bề mặt là 3,2
Cấp chính xác lỗ 52 là IT9
Cấp chính xác khoảng cách tâm 2 lỗ 52 là IT8
+ Phay bằng dao phay trụ thô, tinh và tinh mỏng
+ Khoét thô sau đó doa nửa tinh
4 2,6 Cấp chính xác lỗ θ11 và θ26 là IT12
5 3 Cấp chính xác lỗ θ10 là
+ Khoan hoặc khoét.+ Taro lỗ để tạo ren.
CHỌN TRÌNH TỰ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT
3.2.1 Lập phương án gia công
3.2.1.1 Phương án 1 Để có thể đảm bảo được độ chính xác kinh tế trung bình của kích thước và độ nhám bề mặt gia công ghi trên bản vẽ chi tiết ta chọn sơ bộ các phương pháp công nghệ như sau [Phụ lục 11,tr.143,1]:
Phiến tỳ 1 Khối V tĩnh 10 Khối V động 8 Khối V
2 Phay mặt đầu tinh 4 IT11 IT10 3,2
3 Phay mặt đầu thô 1 Phiến tỳ 4
Khối V tĩnh 10 Khối V động 8 Khối V
4 Phay mặt đầu tinh 1 IT11 IT10 3,2
Phiến tỳ 4 Khối V tĩnh 10 Khối V động 8
Phiến tỳ 4 Chốt trụ 7 Chốt trám 7’
8 Phay trụ tinh 5 Phiến tỳ 4
Phiến tỳ 4 Chốt trụ 7 Chốt trám 7’
Phiến tỳ 4 Chốt trụ 7 Chốt trám 7’
Chọn phương án gia công 1.