ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ, QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÀNG, SẢN LƯỢNG 4000 CT NĂM

Chi tiết dạng Càng, vật liệu chế tạo chi tiết là Gang Xám GX 2140, kích thước không lớn cùng với dạng sản xuất hàng loạt lớn nên ta có thể chọn một trong phương pháp chế tạo phôi sau: Đúc trong khuôn kim loại. Đúc trong khuôn mẫu chảy.Khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần phải quan tâm đến đặc điểm kết cấu và yêu cầu chịu tải khi làm việc của chi tiết (hình dạng, kích thước, chức năng làm việc, vật liệu...). mặt khác khi xác định phương pháp tạo phôi cho chi tiết cần quan tâm đặc tính của các loại phôi và lượng dư gia công ứng với từng loại phôi.

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một nhiệm vụ quan trọngtrong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí của trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng,nhằm tạo cho sinh viên hệ thống lại các môn học: Vẽ kỹ thuật, công nghệ chế tạo máy,nguyên lý cắt, kỹ thuật đo từ đó giúp cho mỗi sinh viên nâng cao khả năng làm việcđộc lập, làm quen với các nhiệm vụ thường ngày của một kỹ sư trước khi ra ra trường

Nhận biết được tầm quan trọng của đồ án công nghệ chế tạo máy, cùng với sựhướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Văn Thạnh và nỗ lực của bản thân em cũng đãhoàn thành nhiệm vụ “thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng“

Đây là lần đầu tiên giải quyết một vấn đề cụ thể là một quy trình công nghệ đểgia công chi tiết hoàn chỉnh và thời gian thì không nhiều nên trong quá trình hoànthành đồ án không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo tận tình củagiáo viên hướng dẫn để em có thể hoàn thành tốt đề tài của mình và có thêm nhữngkiến thưc vững chắc về công nghệ chế tạo máy sau khi ra trường

Sinh viên thực hiện

Ngô Văn Thọ

PHẦN I PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM

VIỆC CỦA CHI TIẾT

1.1 Phân tích điều kiện kĩ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết :

1.1.1 Công dụng của chi tiết:

Chi tiết cần thiết kế :

Đây là chi tiết dạng càng , bề mặt làm việc chủ yếu là hai lỗ có tâm song songnhau Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiếtnày (chuyển động của piston ) thành chuyển động quay của chi tiêt khác (trụckhuỷu )

Ngoài ra , chi tiêt dạng càng còn dùng đểđẩy bánh răng (vd như khi cần thay đổi

tỉ số truyền trong hộp giảm tốc ) Do vậy , yêu cầu chi tiết càng có độ cứng vữngcao

1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật:

- Vật liệu chế tạo là gang xám : GX 15-32 có δb u = 32KG/mm 2 , δb k = 15KG/mm 2

- Cần gia công hai lỗ Φ24 và Φ40 đạt cấp chính xác IT8 hay IT9 , độ nhám bềmặt Ra = 0.63 Bởi đây là bề mặt làm việc của chi tiết , nó thường được lắp vớicác chi tiết khác, do đó sai số của các bề mặt này sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác củacác chi tiết khác

- Độ không song song giữa hai đường tâm lỗ Φ24 và Φ40 không vượt quá0.03/100(mm)

- Độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ Φ24 và Φ40 và mặt đầu không vượtquá 0.02/100 (mm)

- Rãnh then được gia công đạt cấp chính xác 8 - 10 và độ nhám Rz = 20

- Bề mặt của hai lỗ Φ24 và Φ40 của càng được nhiệt luyện đạt độ cứng 50-55HRC

- Các bề mặt còn lại không gia công có RZ = 80 μm

- Kềt cấu của càng đối xứng nhau qua mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với haiđường tâm của hai lỗ của càng do đó thuận lơi cho việc gia công hai mặt đầu của trụnhưng do độ cao của hai mặt trục không giống nhau nên gây chút ít khó khăn cho việcđịnh vị, kẹp chặt chi tiết

ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT2.1 Định dạng sản xuất:

2.1.1 Dạng sản xuất của chi tiết:

Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính tương đối tùy thuộc vào nhiềuthông số như chủng loại chi tiết, số chi tiết và điều kiện sản xuất, khối lượng sản phẩm

sẽ giúp cho việc xác định hợp lý đường lối, biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất đểtạo ra sản phẩm đạt các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người tachia ra ba dạng sản xuất sau

- Sản xuất đơn chiếc

- Sản xuất hàng loạt

- Sản xuất hàng khốiMỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng phụ thuộc vào các yếu tố khácnhau

2.1.2 Xác định dạng sản xuất:

Để xác định dạng sản xuất ta có nhiều phương pháp Xác định được dạng sảnxuất thì ta phải xác định được khối lượng chi tiết cần gia công và số lượng chi tiết tổngcộng cần chế tạo trong một năm tạo điều kiện cho quá trình sản xuất công nghệ

Để xác định dạng sản xuất ta dựa vào:

N: là số chi tiết sản xuất trong năm

N1: là số sản phẩm được sản xuất trong nămVới N1 = 4000 ( chiếc/năm)

Ta chọn :N1 = N = 4000( chiếc/năm)

Ta lại có trọng lượng của chi tiết:

γ.V

Q1 = , ( kG)

Với: Q: trọng lượng của chi tiết ( kG)

γ : trọng lượng riêng của vật liệu ( kG/dm3), theo đề ta lấy

γ =6,9(kg/dm3) : chi tiết chế tạo bằng gang xám có γ = (6,8-7,4)(kg/dm3)

Trong đó : V = 557695 (mm3) :thể tích chi tiết

Thay vào ta có : Q=557695.6,9.10− 6 =3,84(kg)

Theo bảng 2.6 ( trang 31 HD TKDA Công nghệ Chế Tạo Máy) có

- Số lượng chi tiết sản xuất trong một năm: N = 4000( chi tiết/năm)

- Trọng lượng chi tiết: Q1 = 3,84 (kg)

=> Dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt vừa, điều nay có ý nghĩa rất lớntrong việc quy định các kết cấu của chi tiết

Đặc trưng của dạng sản xuất này là có tính ổn định và lặp lại, sử dụng máy đượctrang bị các công nghệ chuyên dùng (đồ giá chuyên dùng) mới đem lại hiệu quả kinh tế

kĩ thuật

PHẦN III PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 Phương pháp chế tạo phôi:

3.1.1 Dạng Phôi:

Chi tiết dạng Càng, vật liệu chế tạo chi tiết là Gang Xám GX 21-40, kích thướckhông lớn cùng với dạng sản xuất hàng loạt lớn nên ta có thể chọn một trong phươngpháp chế tạo phôi sau:

- Đúc trong khuôn kim loại

- Đúc trong khuôn mẫu chảy

Khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần phải quantâm đến đặc điểm kết cấu và yêu cầu chịu tải khi làm việc của chi tiết (hình dạng, kíchthước, chức năng làm việc, vật liệu ) mặt khác khi xác định phương pháp tạo phôicho chi tiết cần quan tâm đặc tính của các loại phôi và lượng dư gia công ứng với từngloại phôi

Trong các phương pháp trên với vật liệu là Gang nên ta dùng phương pháp chếtạo phôi là đúc trong khuôn kim loại có ưu điểm là hiệu quả khi số chi tiết nhiều, năngsuất đúc cao khi đúc trong khuôn kim loại Nhược điểm tiêu tốn kim loại cho hệ thốngrót đậu ngót ,đậu hơi, các khuyết tật bên trong chi tiết đúc như thiếu hụt, rỗ khí đápứng được dạng sản xuất

3.1.2 Chọn Phương Pháp Chế Tạo Phôi:

Vì đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa và vật liệu chi tiết là GX 15-32 nên tadùng phương pháp đúc trong khuôn kim loại ,mẫu kim loại làm khuôn bắng máy, cóbạc dẫn để chỉnh vị trí khi đúc

• Khuôn được sử dụng nhiều lần;

• Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia công cơ khí;

• Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn kim loại

• Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc

• Nâng cao năng suất lao động

• Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình làm khuôn

• Giảm giá thành sản phẩm

• Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt

Với cách chọn đúc trong khuôn kim loại, với phôi có kích thước nhỏ, độ nhám RZ =

40 μm, vật đúc có cấp chính xác chi tiết đúc nhận được là cấp chính xác I, loại phôinày có cấp chính xác kích thước IT14 ÷ IT17 ( theo sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1bảng 3-13 trang 185) đối với phương pháp đúc trong khuôn kim loại có độ nhám tới RZ

= 80 μm

Quá trình hình thành phôi: Trước hết bộ phận kĩ thuật phải vẽ bản vẽ vật đúc,căn cứ vào bản vẽ vật đúc bộ phận mộc mẫu sẽ chế tạo ra mẫu và hộp lõi, với bộ phậnlàm khuôn người ta dùng mẫu và hỗn hợp làm khuôn để chế tạo ra khuôn ở bộ phậnlõi người ta dùng hộp lõi và hỗn hợp lõi để chế tạo ra lõi Sau khi sấy khô lõi ta đêmlắp ráp khuôn lõi lại với nhau Tiến hành các bước tiếp theo như rót kim loại vào khuôn mẫu khuôn lấy vật đúc, phá lõi khỏi vật đúc, làm sạch vật đúc và kiểm nghiệm

Trong đó:

1:mặt phân khuôn 3:phễu rót 5:lỗ xiên hơi 7:khuôn dưới 2:chốt định vị 4:đè khuôn 6:khuôn trên

PHẦN IV THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Các quy trình công nghệ được xây dựng dựa trên cơ sở điều kiện trang thiết bị,cơ sở hạtầng ,kinh tế,tổ chức sản xuất thực tế của cơ sở sản xuất

4.1:Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công.

- Đây là chi tiết dạng càng, bề mặt làm việc chủ yếu là hai lỗ Ø40 và Ø24, độ nhám Ra= 2,5.Tương ứng với gia công bán tinh

- Bề mặt rãnh then với cấp chính xác 5, Rz = 20 tương ứng gia công bán tinh

- Các mặt đầu gia công cần đạt độ nhám Rz= 15, cấp chính xác 6.Tương ứng với gia công bán tinh

- Các bề mặt còn lại cần đạt độ nhám Rz= 80 tương ứng với gia công thô Các bề mặtnày không cần gia công mà đạt được trong quá trình đúc trong khuôn kim loại

4.2 Lập trình tự gia công.

Khi xác định thứ tự các nguyên công ta cần chú ý đến các nguyên tắc sau:

- Phải gia công trước những bề mặt dùng làm chuẩn cho các nguyên công sau

- Những nguyên công có khả năng gây khuyết tật bên trong, gây nên biến dạngthì gia công đầu tiên

- Tiếp theo gia công những bề mặt có lượng dư lớn nhất để có khả năng pháthiện biến dạng của chi tiết

- Nguyên công sau phải giảm được sai số và tăng được độ bóng cho các nguyêncông trước để lại

- Cuối cùng gia công các bề mặt có độ chính xác cao và có ý nghĩa lớn nhất đốivới tính chất sử dụng của chi tiết Nếu bề mặt này được gia công trước thì cuối cùngcũng nên gia công lại

- Các lỗ trên chi tiết nên được gia công sau cùng trừ những lỗ được dùng làmchuẩn gia công

Trong quá trình nguyên cứu thiết kế quy trình công nghệ để gia công chi tiết ta

có nhiều phương án chọn để gia công chi tiết, sau đây là vài phương án:

A.Phương án I :

- Nguyên công 1 : phay hai mặt đầu trụ Φ80

- Nguyên công 2 : phay hai mặt đầu trụ Φ45

- Nguyên công 4 : khoan , khoét , doa lỗ Φ24

- Nguyên công 3 : khoét, doa lỗ Φ40

- Nguyên công 5 : phay mặt gờ Φ30

- Nguyên công 6 : khoan , tarô ren M14

- Nguyên công 7 : xọc rãnh then

- Nguyên công 8 : kiểm tra độ không song song, không vuôn góc theo yêu cầu

B.Phương án II:

- Nguyên công 1 : phay hai mặt trụ Φ80 và Φ45

- Nguyên công 2 : phay hai mặt trụ Φ80 và Φ45

- Nguyên công 5 : khoét , doa lỗ Φ40

- Nguyên công 4 : khoan , khoét , doa lỗ Φ 24

- Nguyên công 6 : phay mặt gờ Φ 30

- Nguyên công 7 : khoan , tarô ren M14

- Nguyên công 8 : xọc rãnh then

- Nguyên công 9 : kiểm tra độ không song song,không vuông góc giữa hai đường tâm Φ24 và Φ40

Ta thấy :

Phương án 1 : phay 2 mặt từng đầu của càng , như vậy sẽ tốn thời gian chuẩn bị gia công , gia công lỗ Φ 45 trước khó khăn cho việc định vị và việc phay hai mặt đầu cùng lúc sẽ khó đạt đươc khích thươc theo yêu cầu

Phương án 2 : khắc phục được các nhược điểm đó đồng thời dễ dàng đạt được kích thước chiều dài trụ theo yêu cầu Vậy ta chọn phương án 2 là phương

án tối ưu

- Nguyên công 1 : phay hai mặt trụ Φ80 và Φ45

- Nguyên công 2 : phay hai mặt trụ Φ80 và Φ45

- Nguyên công 5 : khoét , doa lỗ Φ40

- Nguyên công 4 : khoan , khoét , doa lỗ Φ 24

- Nguyên công 6 : phay mặt gờ Φ 30

- Nguyên công 7 : khoan , tarô ren M14

- Nguyên công 8 : xọc rãnh then

- Nguyên công 9 : kiểm tra độ không song song,không vuông góc giữa hai đường tâm Φ24 và Φ40

4.3 Thiết kế từng nguyên công :

4.3.1 Nguyên công 1 : phay hai mặt trụ Φ80 và Φ45:

- Định vị và kẹp chặt :

+ Chuẩn thô : là mặt ngoài của lỗ và mặt đầu của phôi

+ Định vị : Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng 3chốt tỳ khía nhám Định vị mặt trụ bên trái để khống chế 2 bậc tự do bằngkhối V cố định.Định vị mặt trụ bên phải khống chế một bặc tự do bằngkhối V di động

+ Kẹp chặt : Dùng miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ phải sangtrái, phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước thực hiện, đểtăng độ cứng vững của chi tiết ta dùng chốt tỳ phụ để đỡ phần đầu nhỏ củachi tiết

Ta chọn dao phay trụ thép gió

Vật liệu BK8, đường kính dao D= 80mm, Z = 8

4.3.2 Nguyên công 2 : phay hai mặt trụ Φ80 và Φ45:

- Định vị và kẹp chặt :

+ Định vị : Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng 3chốt tỳ khía nhám Định vị mặt trụ bên trái để khống chế 2 bậc tự do bằng

khối V cố định.Định vị mặt trụ bên phải khống chế một bặc tự do bằng khối

V di động

+ Kẹp chặt : Dùng miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ phải sangtrái, phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước thực hiện, đểtăng độ cứng vững của chi tiết ta dùng chốt tỳ phụ để đỡ phần đầu nhỏ củachi tiết

+ Chọn dao:

Ta chọn dao phay trụ thép gió

Vật liệu P18, đường kính dao D= 80mm, Z = 8

4.3.3 Nguyên công 3: khoét -doa lỗ Φ40

- Định vị và kẹp chặt :

+ Định vị : Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng phiến tỳ Định vị mặt trụ bên trái để khống chế 2 bậc tự do bằng khối V cố định.định vị mặt trụ bên phải khống chế một bậc tự do bằng khối V di động

+ Kẹp chặt : Dùng mỏ kẹp kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ trên xuốngdưới, phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước thực hiện, đểtăng độ cứng vững của chi tiết ta dùng chốt tỳ phụ để đỡ phần đầu nhỏ củachi tiết

+ Sơ đồ định vị :

+Chọn máy :khoan đứng 2A135 có Dmax= 35mm, hiệu suất η = 0,8

- Công suất động cơ: 6 KW+Chọn dao:

- Mũi khoét: Chọn mũi khoét có đường kính D= 39 mm, có gắn mảnh hợp kim cứng BK8

- Mũi doa: Chọn mũi doa thép gió có đường kính D= 40 mm

4.3.4 Nguyên công 4: Khoan - khoét -doa lỗ Φ24:

- Định vị và kẹp chặt :

+ Định vị : Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng phiến tỳ Định vị mặt trụ Ø40 bằng chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do định

vị mặt trụ bên phải khống chế một bậc tự do bằng khối V di động

+ Kẹp chặt : Dùng mỏ kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ trên xuốngdưới, phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước thực hiện, đểtăng độ cứng vững của chi tiết ta dùng chốt tỳ phụ để đỡ phần đầu nhỏ củachi tiết

4.3.5 Nguyên công 5: phay mặt trụ Φ30:

- Định vị và kẹp chặt :

+Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng phiếntỳĐịnh vị mặt trụ Ø40 bằng chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do.Định vịmặt trụ Ø24 bằng một chốt trám khống chế 1 bậc tự do

+ Kẹp chặt : Dùng mỏ kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ sau ra trước, phương của lực kẹp song song với phương kích thước thực hiện+ Sơ đồ định vị

+ Chọn máy :Ta sẽ sử dụng máy chuyên dùng 6H12 có

4.3.6 Nguyên công 6: khoan –taro ren M14:

- Định vị và kẹp chặt :

+Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng phiếntỳ.Định vị mặt trụ Ø40 bằng chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do.Định

vị mặt trụ Ø24 bằng một chốt trám khống chế 1 bậc tự do+ Kẹp chặt : Dùng mỏ kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ sau ra trước,phương của lực kẹp song song với phương kích thước thực hiện

4.3.7 Nguyên công 7: xọc rãnh then

- Định vị và kẹp chặt :

+ Định vị : Định vị mặt dưới đầu trụ lớn để khống chế 3 bậc tự do bằng phiến tỳ.Định vị mặt trụ Ø80 bằng khối V di động khống chế 1 bậc tự do.Định vị mặt trụ Ø24 bằng một chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do+ Kẹp chặt : Dùng mỏ kẹp tác động lên khối V di động để kẹp chặt chi tiết, hướng kẹp từ trái qua phải

+Sơ đồ định vị :

+ Chọn máy

Chọn máy xọc răng 514Công suất động cơ: 2,8 KWHiệu suất máy: ƞ = 0,65

+ Chọn dao:

Chọn dao xọc có gắn mảnh hợp kim cứng

4.3.8 Nguyên công 8:kiểm tra :

- Kiểm tra độ không song song giữa hai đường tâm lỗ Ф24 và Ф40 không vượt quá 0.03/100mm

- Kiểm tra độ không vuông góc giữa hai đường tâm lỗ Ф24 và Ф40 và mặtđầu không vượt quá 0.02/100mm

-4.4 Tra lượng dư cho từng bước công nghệ

4.4.1 Các mặt đầu

- Phay các mặt đầu bằng dao phay trụ thép gió

- Độ nhám bề mặt cần đạt được Rz = 20 do đó cần gia công qua hai bước: phay thô

và phay tinh

- Lượng dư tổng cộng là: Z0 = 3 ± 0,8 mm

Phay thô : Zb min = 2 mm

Phay tinh : Zb min = 1 mm

4.4.2 Mặt gờ Φ 30

- Phay bằng dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng

- Lượng dư tổng cộng: Z0 = 2,5± 0,5 mm

Phay thô : Zb min = 2 mm

Phay tinh : Zb min = 0,5 mm

4.5 Tra chế độ cắt cho tất cả các nguyên công.

4.5 1Nguyên công 1và 2: Phay hai mặt đầu trụ Ø80 và Ø45

Bước 1: Phay thô với dao phay trụ thép gió

Chiều sâu cắt : t = 2 mm

Lượng chạy dao răng Sz = 0,3 mm/răng, bảng 5-131[2]

Lượng chạy dao vòng:

S = Sz z =0,3 8 = 2.4 mm/vòng

Tuổi bền dao:

T = 180 phút, bảng 5-134[2]

Tốc độ cắt :

Lượng chạy dao vòng So = 1,3 mm/vòng, bảng 5-131[2]

Lượng chạy dao răng: