công nghệ chế tạo máy - quy trình thiết kế khớp nối

Tính công nghệ của sản phẩm là tính chất của mô hình nhà thiết kế đa ra có cấu tạo sao cho khả năng công nghệ của đất nớc có thể thực hiện đợc và hạn chế thấp nhất giá thành chế tạo.. Tí

Lời nói đầu:

Thiết kế chế tạo là một tập hợp những nhiệm vụ liên tục nối tiếp lẫn nhau Mỗi một công đoạn trong quá trình thiết kế chế tạo có một vai trò và nhiệm vụ riêng Quá trình thiết kế chỉ đợc coi là hoàn thiện khi mà các ý tởng nhà thiết kế đa ra phải có tính

u việt về tính năng sử dụng, tính kinh tế, tính phổ cập và cuối cùng là tính công nghệ

Tính công nghệ của sản phẩm là tính chất của mô hình nhà thiết kế đa ra có cấu tạo sao cho khả năng công nghệ của đất nớc có thể thực hiện đợc và hạn chế thấp nhất giá thành chế tạo Tính công nghệ của mô hình thiết kế có ý nghĩa vô cùng quan trọng

đối với mỗi sản phẩm chế tạo

Giá thành chế tạo sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ sản suất Công nghệ sản suất đơn giản sẽ giảm thời gian sản xuất, giảm hao mòn máy móc dẫn tới giảm đợc giá thành chế tạo Chính vì vậy việc thiết kế một quy trình công nghệ tối u

có một ý nghĩa rất quan trọng trong thiết kế, sản suất, chế tạo Nắm vững đặc tính công nghệ của quy trình sản xuất giúp cho ngời kỹ s có một cái nhìn tổng quát làm cho các

ý tởng thiết kế của ngời kỹ s phù hợp với khả năng công nghệ đảm bảo chắc chắn ý t-ởng có thể thực hiện đợc

Đồ án công nghệ chế tạo máy không nằm ngoài mục đích nh vậy Làm đồ án công nghệ chế tạo máy là một dịp để sinh viên làm quen với các quy trình chế tạo là cơ sở cho các ý tởng thiết kế sau này

Trong đồ án trình bày thiết kế quy trình gia công chi tiết “khớp nối ”với các nội dung sau:

- 01 bản vẽ Ao trình bày các nguyên công

- 01 bản vẽ A1 thể hiện đồ gá cho nguyên công khoan

- 01 bản vẽ A3 thể hiện bản vẽ chi tiết

- 01 bản vẽ A3 thể hiện bản vẽ lồng phôi

- 01 bản thuyết minh A4

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Hữu Quang thuộc bộ môn chế tạo máy đã tận tình hớng dẫn để đồ án đợc hoàn thành đúng tiến độ và công việc

đợc giao với chất lợng đảm bảo Do thời gian còn hạn chế nên đồ án không thể tránh

đ-ợc các thiếu sót, rất mong đđ-ợc sự đóng góp ý kiến sửa sai của các thầy giáo và các bạn

Học viên

Lê Đình Thắng

Phần I: Phân tích sản phẩm và chọn phôi

1.1>Phân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

Chi tiết cần gia công trong đồ án là nắp kín có các đặc điểm kỹ thuật nh sau:

- Chi tiết gồm hai phần cơ bản : trụ Φ104 và trụ Φ40

- Trên khối trụ Φ104h8 có:

+ 4 lỗ trụ Φ16 H8 + 4 rãnh

- Một lỗ Φ28H8 ,cấp độ nhám 8, xuyên suốt chi tiết,đồng tâm với các hình trụ

- Một rãnh then trong lỗ Φ28H8 để truyền mô men từ trục cho khớp nối

- Độ đồng tâm của mặt trụ Φ104 và Φ28 là 0,02

- Các bề mặt còn lại cần đạt Rz = 20

- Vật liệu chế tạo chi tiết là thép C45.

- Chi tiết có các bề mặt làm việc là mặt trụ Φ28 và mặt đầu của hình trụ Φ104

1.2> Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Từ hình dạng, kích thớc và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết ta có nhận xét nh sau:

- Chi tiết yêu cầu phải nhiệt luyện đạt độ cứng HRC từ 42 I 45,nhiệt luyện sẽ làm giảm cấp chính xác và cấp độ nhám , tại mặt trụ trong Φ28 và mặt đầu hình trụ Φ104 yêu cầu cấp độ nhám 8 và độ chính xác cấp IT8 ,đây là một yêu cầu cao Ta có hai phơng án để lựa chọn

+Gia công chi tiết đạt cấp độ nhám 9I10 ,cấp chính xác IT 6I7 tại mặt trụ trong Φ28 và mặt đầu hình trụ Φ104.Sau đó nhiệt luyện

+Gia công chi tiết theo yêu cầu ,sau đó nhiệt luyện ,cuối cùng mài các mặt trụ trong Φ28 và mặt đầu hình trụ Φ104 để đạt cấp độ nhám 8 ,cấp chính xác IT8

Ta chọn phơng án sau ,bởi vì đạt đợc cấp độ nhám 9I10 là rất khó và không kinh tế

- Chi tiết có kích thớc nhỏ, dạng hình khối cơ bản là tròn xoay

- Vật liệu là thép C45 có cơ tính tơng đối phù hợp cho các nguyên công cắt gọt

- Hình dạng cơ bản là tròn xoay và lỗ tròn nên chọn phơng pháp tiện và khoan ,khoét doa

- Phần trụ mặt trụ Φ104 với cấp chính xác IT8 ,dừng lại ở bớc công nghệ tiện tinh

- Chọn phơng pháp gia công rãnh then trong lỗ Φ28H8 là chuốt,do dạng sản xuất

là loạt lớn và độ dày của phôi cho phép

- Do yêu cầu nhiệt luyện chi tiết đạt độ cứng (42I45 ) HRC ,để đảm bảo IT8, cấp

độ nhám cấp 8,ta cần phải thực hiện nguyên công mài sau nhiệt luyện

- Bốn rãnh nằm trên trụ Φ104 dùng phơng pháp phay bằng dao định hình

- Bốn lỗ φ16H8 nằm trên trụ Φ104,cần phải dùng doa làm bớc cuối cùng để đạt cấp chính xác IT8

1.3>Chon phôi và phơng pháp chế tạo phôi

Căn cứ vào hình dạng, kích thớc, vật liệu của chi tiết, căn cứ vào dạng sản xuất

là loạt lớn ta có thể dùng các phơng pháp tạo phôi sau:

a> Phôi cán (phôi thanh)

Với loại phôi này, khi gia công tạo phôi cho chi tiết tơng đối nhanh Tuy nhiên chi tiết có độ chênh kích thớc lớn (Φ104 và Φ 28 ) nên nếu sử dụng phôi này sẽ tốn vật liệu dẫn tới tăng chi phí sản xuất

b>Phôi đúc.

Nếu sử dụng phôi đúc, khi đợc chế tạo ra có chất lợng bề mặt xấu nh rỗ khí ,xù xì ,nứt ,đậu hơi ,đậu ngót … Do đó dùng phôi đúc sẽ làm tăng thời gian sản xuất ,làm cho các dụng cụ cắt nhanh hỏng ,dẫn đến làm tăng giá thành sản phẩm.Trong sản xuất loạt lớn điều này sẽ rất đáng kể

c>Phôi rèn tự do.

Phôi có dạng tròn xoay nên việc rèn tự do là khó khăn.Do vậy với sản xuất loạt lớn ta không sử dụng loại phôi này

d>Phôi dập.

Phơng pháp này tạo phôi nhanh, độ chính xác hình dạng kích thớc đảm bảo, chất l-ợng phôi tốt, ít tốn vật liệu,chi phí cho gia công ít nhất,phù hợp với sản xuất hàng loạt Đây là phơng án tạo phôi hợp lý nhất

Qua quá trình phân tích trên ta chọn phôi dập, dùng phơng pháp dập nóng để tạo phôi

Phần 2:Thiết kế quy trình công nghệ

2.1> Tiến trình công nghệ

Các ngyên công để gia công chi tiết khớp nối đạt đợc các yêu cầu đề ra

• Nguyên công 1: Tiện thô mặt trụ và mặt đầu Φ104 , Φ40

• Nguyên công 2: Tiện tinh mặt trụ và mặt đầu Φ104 , Φ40

• Nguyên công 3: Khoan, khoét, doa lỗ Φ28

• Nguyên công 4: Khoan ,khoét,doa 4 lỗ Φ16

• Nguyên công 5: Phay 4 rãnh

• Nguyên công 6: Chuốt rãnh then

• Nguyên công 7: Nhiệt luyện

• Nguyên công 8: Mài lỗ Φ28 sau nhiệt luyện

• Nguyên công 9: Mài mặt đầu và mặt trụ Φ104

2.2>Thiết kế nguyên công

Nguyên công 1: Tiện thô mặt trụ và mặt đầu Φ104 , Φ40

Chọn máy tiện :

1A616 có các thông số :

+Đờng kính lớn nhất của chi tiết gia công đợc trên máy 320 mm

+Khoảng cách hai đầu tâm 710 mm

+Đờng kính lớn nhất của chi tiết gia công đợc trên bàn dao 180 mm

+ Công suất : N = 4 KW

+ Số vòng quay trục chính : n = 12,5; 16; 20; 31,5; 40 ; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600,2000

Đồ gá

Gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm

Dao

Chọn loại dao tiện ngoài thân cong có gắn mảnh thép gió P18

Các thông số cơ bản của dao :+Góc nghiêng chính ϕ=900

+Góc nghiêng phụ ϕ1=100

+h=20 mm ,b=12 mm ,L=120 mm

n=5 mm,l=16 mm, R=1 mm

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Lần gá 1:

- Định vị bằng mặt đầu φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của mâm cặp

ba chấu -hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt trụ trong của mâm cặp ba chấu –hạn chế hai bậc tự do

Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp

Bớc1:

Τiện thô mặt trụ φ40

Bớc2:

Tiện thô mặt đầu φ40

Tiện thô mặt bên của khối trụ φ104

Lần gá 2:

Chuẩn định vị là mặt trụ φ40 và mặt đầu φ104 –Chuẩn tinh

Bớc4:

Τiện thô mặt trụ φ104

Bớc5:

Tiện thô mặt đầu φ104

Nguyên công 2: Tiện tinh mặt trụ và mặt đầu Φ104 , Φ40

Chọn máy tiện :

Dùng máy ở nguyên công một

Đồ gá

Gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm

Dao

Chọn loại dao tiện ngoài thân cong có gắn mảnh thép gió P18

Các thông số cơ bản của dao :+Góc nghiêng chính ϕ=900

+Góc nghiêng phụ ϕ1=100

+h=20 mm ,b=12 mm ,L=120 mm

n=5 mm,l=16 mm, R=1 mm

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Lần gá 1:

- Định vị bằng mặt đầu φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của mâm cặp

ba chấu -hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ φ40, bề mặt định vị của đồ gá là mặt trụ trong của mâm cặp ba chấu –hạn chế hai bậc tự do

Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp

Bớc1:

Τiện tinh mặt trụ φ40

Bớc2:

Tiện tinh mặt đầu φ40

Bớc3:

Tiện tinh mặt bên của khối trụ φ104

Lần gá 2:

Chuẩn định vị là mặt trụ φ40 và mặt đầu φ104 –Chuẩn tinh

Bớc4:

Τiện tinh mặt trụ φ104

Bớc5:

Tiện tinh mặt đầu φ104

Nguyên công 3: khoan ,khoét ,doa lỗ

Chọn máy

Dùng máy tiện ở nguyên công 1 và 2

Đồ gá

Gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm

Dao

Bớc công nghệ cuối cùng để gia công lỗ φ28 là mài tinh sau nhiệt luyện.Theo bảng 3-138 (Trang 280 , STCNCTM-Tập1), đờng kính sau khi doa (trớc khi mài ) φ27,4.Do lỗ φ28 sẽ đợc dùng làm chuẩn tinh để gia công tinh các bề mặt khác và do yêu cầu của lỗ trớc khi mài tinh lỗ cần đạt độ chính xác IT(7-8) và cấp độ nhám (7-8)

ở nguyên công này

Theo Bảng 3-131 (Trang 274 , STCNCTM-Tập1).Để gia công lỗ φ27,4 từ vật liệu

đặc đạt cấp chính xác7I8,ta phải qua 3 bớc công nghệ khoan ,khoét doa.Chỉ một lần khoan

Mũi khoan : +Đuôi côn

+d =25,5 ; L= 375 ;l=255 (Trang 328,STCNCTM-Tập1)

Mũi khoét: +Mũi khoét lắp mảnh hợp kim cứng ,chuôi côn

+d=27,2;L=200 ;l=100 (Bảng 3-131 ,trang 274 , STCNCTM-Tập1) Mũi doa : +Mũi doa máy có gắn các mảnh hợp kim cứng,chuôi côn

+d=27,4;L=160;l=16 (Bảng 4-49 ,trang 336 , STCNCTM-Tập1)

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Gá chi tiết:

- Định vị bằng mặt đầu φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của mâm cặp

ba chấu -hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt trụ trong của mâm

cặp ba chấu –hạn chế hai bậc tự do

- Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp

Chi tiết quay ,dao chuyển động tịnh tiến

Βớc 1: Khoan tạo lỗ φ25,5

Βớc 2: Khoét tạo lỗ φ27,2

Βớc 3: Doa tạo lỗ φ27,4

Nguyên công 4: khoan,Khoét, doa 4 lỗ φ16

Chọn máy

Dùng máy khoan Liên Xô 2H135

Các thông số cơ bản của máy :

+Đờng kính lớn nhất khoan đợc 35 mm

+Khoảng cách lớn nhất từ mút trục chính tới bàn 750 mm

+Kích thớc bề mặt làm việc bàn máy 450ì500

+Hành trình lớn nhất của trục chính 170 mm

+Số cấp tốc độ trục chính 12

+Phạm vi tốc độ (31,5I1400) vg/ph

+Số cấp bớc tiến 9

+Phạm vi bớc tiến (0,1I1,6)mm

+Lực tiến dao 1500 kG

+Mô men xoắn 4000 kG.cm

+Công suất chính 4 kW

Đồ gá

Gá trên đồ gá chuyên dùng

Dao

Theo Bảng 3-131 (Trang 274 , STCNCTM-Tập1)

Để gia công lỗ φ16 từ vật liệu đặc đạt cấp chính xác7I8,ta phải qua 3 bớc công khoan, khoét, doa

Mũi khoan : +Đuôi côn

+d=15,75; L=295 ;l=195 (Trang 328 , STCNCTM-Tập1)

Mũi khoét: +Mũi khoét lắp mảnh hợp kim cứng ,chuôi côn

+d=15,9 ;L=200;l=100 (Bảng 4-47 trang 332 , STCNCTM-Tập1) (Bảng 3-131 ,trang 274 , STCNCTM-Tập1)

Mũi doa : +Mũi doa máy có gắn các mảnh hợp kim cứng,chuôi côn

+d=16;L=160;l=16 (Bảng 4-49 ,trang 336 , STCNCTM-Tập1)

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Gá chi tiết:

Chi tiết đợc định vị trên chốt có gờ 1 thay cho phiến tỳ và chốt trụ ngắn chế

- Định vị bằng lỗ trụ φ28 ,chi tiết định vị là chốt trụ ngắn –hạn chế hai bậc tự do

- Định vị bằng mặt đầu hình trụ φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu trụ phẳng –hạn chế ba bậc tự do

- Lực kẹp đợc tạo ra khi vặn tay xoay , cơ cấu kẹp đợc thể hiện trên hình vẽ bao gồm tay xoay ,ốc chữ C ,bu lông

Lỗ thứ nhất:

B

ớc 1: Khoan lỗ φ15,75

B

ớc 2: khoét lỗ φ15,9

B

ớc3 : Doa lỗ φ16

Lỗ thứ hai:

1 2

Dùng cơ cấu phân độ xác định vị trí lỗ thứ 2

B

ớc 4: Khoan lỗ φ15,75

B

ớc 5: khoét lỗ φ15,9

B

ớc6 : Doa lỗ φ16

Lỗ thứ ba:

Dùng cơ cấu phân độ xác định vị trí lỗ thứ 3

B

ớc 7: Khoan lỗ φ15,75

B

ớc 8: khoét lỗ φ15,9

B

ớc 9 : Doa lỗ φ16

Lỗ thứ t :

Dùng cơ cấu phân độ xác định vị trí lỗ thứ 4

B

ớc 10: Khoan lỗ φ15,75

B

ớc 11: khoét lỗ φ15,9

B

ớc 12: Doa lỗ φ16

Nguyên công 5: Phay 4 r nh ã

Chọn máy

Chọn máy phay công xôn (vạn năng,ngang ,đứng) của liên xô,kiểu 6H81

- Bớc tiến bàn máy thẳng đứng : (0,2I6,3)mm/s

- Số cấp tốc độ trục chính :16

- Phạm vi tốc độ trục chính : (65I1800) vg/ph

- Công suất động cơ chính 4,5 kW

- Công suất động cơ chạy dao 1,7 kW

- Số cấp bớc tiến bàn máy 16

- Bớc tiến bàn máy dọc : (35I980)

- Bớc tiến bàn máy ngang : (25I765) Đồ gá

Gá trên đồ gá chuyên dùng và phân độ

Dao

Tra bảng 4-90 (trang 372,STCNCTM tập 1)

Có các kích thớc cho dao phay định hình bán nguyệt lồi nh sau:

R=8 ; D=120 ;B= 16 ,d=30 ,số răng =10

Thoả mãn điều kiện gia công đợc t<

2

d

D−

=45 (t=24)

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Gá chi tiết:

- Định vị bằng lỗ trụ φ28 ,chi tiết định vị là chốt trụ ngắn –hạn chế hai bậc tự do

- Định vị bằng mặt đầu hình trụ φ104, bề mặt định vị của đồ gá là phiến phẳng –hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ trong 1 lỗ φ16,chi tiết định vị là chốt trám-hạn chế 1 bậc

tự do

- Cơ cấu kẹp thể hiện trên hình vẽ ,lực đợc tạo ra khi vặn chặt đai ốc

B

ớc 1: Phay rãnh thứ nhất

B

ớc 2: Dùng cơ cấu phân độ quay 1 góc 900 ,phay rãnh thứ hai

B

ớc 3: Dùng cơ cấu phân độ quay 1 góc 900 ,phay rãnh thứ ba

B

ớc 4: Dùng cơ cấu phân độ quay 1 góc 900 ,phay rãnh thứ t

Nguyên công 6: Chuốt r nh thenã

Chọn máy:

Đồ gá

Gá trên đồ gá chuyên dùng ,định vị 5 bậc tự do ,có khớp cầu tự định tâm

Dao

Theo Bảng 4-56 (Trang 346 STCNCTM Tập 1) Chọn dao chute rãnh then theo tiêu chuẩn.Bề rộng rãnh then b=6,3 mm

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Gá chi tiết:

Cần định vị hạn chế bậc tự do của chi tiết đối với bạc dẫn hớng tuỳ động

- Định vị bằng mặt trụ của dao chuốt –hạn chế bốn bậc tự do

- Định vị bằng mặt phẳng của chi tiết tuỳ động-hạn chế 1 bậc tự do (do trùng với liên kết ở trên)

- Lực kẹp là lực chuốt

B

ớc thực hiện: Thực hiện trong một bớc

Nguyên công 8: mài lỗ φ28 sau nhiệt luyện

Chọn máy:

Chọn kiểu máy LIÊN XÔ 3A227Β , có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Đờng kính lỗ mài đợc : 20I100

- Chiều dài lớn nhất của lỗ đợc mài: 125

- Đờng kính lớn nhất của chi tiết đợc định vị trên máy: 300

- Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ phôi : 150

- Dịch chuyển dọc lớn nhất của bàn :450

- Bớc tiến công tác của bàn : (2I10) m/ph

- Tốc độ đá mài : (18500;12600;9600;4800) vg/ph

- Tốc độ phôi : (180I1200)

- Bớc tiến ụ phôi hoặc ụ đá mài : (0,05I1,2) mm/ph

- Công suất động cơ chính :2,8 kW

Đồ gá :

Định vị bằng mâm cặp ba chấu t định tâm

Chọn đá mài:

Dựa vào bảng 4-169 ,4-170 (Trang 459 ,STCNCTM Tập 1)

Loại đá :Đá mài thẳng( ∏ ∏ )

Các kích thớc cơ bản của đá:

- Đờng kính ngoài: D=25

- Chiều dài đá : H=40

- Đờng kính lỗ đá :d=10

- Vật liệu mài :2A

- Độ hạt : 20

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Gá chi tiết:

- Định vị bằng mặt đầu φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của mâm cặp

ba chấu -hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ φ104, bề mặt định vị của đồ gá là mặt trụ trong của mâm

cặp ba chấu –hạn chế hai bậc tự do

- Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp

B

ớc thực hiện: Thực hiện trong một bớc

Nguyên công 9: mài mặt trụ và mặt đầu φ104 sau nhiệt luyện

Chọn máy:

Dùng máy ở nguyên công 8

Đồ gá :

Dùng mâm cặp 3 chấu tự định tâm

Chọn đá mài:

Dựa vào bảng 4-169 ,4-170 (Trang 459 ,STCNCTM Tập 1)

Loại đá : 5T ∏

Các kích thớc cơ bản của đá:

- Đờng kính ngoài: D=80

- Chiều dài đá : H=20

- Đờng kính lỗ đá :d=20

- Vật liệu mài :2A

- Độ hạt : 20

Các b ớc thực hiện nguyên công và sơ đồ gá đặt

Gá chi tiết:

-Định vị bằng mặt đầu φ104 ,bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của mâm cặp ba chấu -hạn chế ba bậc tự do

-Định vị bằng mặt trụ φ40,bề mặt định vị của đồ gá là mặt trụ trong của trong của mâm cặp ba chấu –hạn chế hai bậc tự do

-Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp

B

ớc 1:

Mài mặt trụ φ104

B

ớc 2:

Mài mặt đầu φ104

Phần 3:chọn lợng d gia công

3.1> Tính l ợng d cho bề mặt trụ ngoài φ104h8 và φ40