Lời nói đầu: Thiết kế chế tạo là một tập hợp những nhiệm vụ liên tục nối tiếp lẫnnhau.Mỗi một công đoạn trong quá trình thiết kế chế tạo có một vai trò vànhiệm vụ riêng.Quá trình thiết k
Trang 1
Lời nói đầu:
Thiết kế chế tạo là một tập hợp những nhiệm vụ liên tục nối tiếp lẫnnhau.Mỗi một công đoạn trong quá trình thiết kế chế tạo có một vai trò vànhiệm vụ riêng.Quá trình thiết kế chỉ đợc coi là hoàn thiện khi mà các ý tởngnhà thiết kế đa ra phải có tính u việt về tính năng sử dụng, tính kinh tế, tínhphổ 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 vàhạn chế thấp nhất giá thành chế tạo.Tính công nghệ của mô hình thiết kế có ýnghĩa 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 máymóc dẫn tới giảm đợc giá thành chế tạo Chính vì vậy, việc thiết kế mộtquy trình công nghệ tối u có một ý nghĩa rất quan trọng trong thiết kế, sảnsuất, chế tạo Nắm vững đặc tính công nghệ của quy trình sản xuất giúp chongời kỹ s có một cái nhìn tổng quát làm cho các ý tởng thiết kế của ngời kỹ sphù hợp với khả năng công nghệ đảm bảo chắc chắn ý tởng có thể thực hiện đ-ợc
Là học viên học tại HVKTQS Mỗi chúng ta càng phải nắm chắc kiến thứcchuyên ngành cũng nh kiến thức cơ sở chuyên ngành, trong đó có môn côngnghệ chế tạo máy Trong đồ án tôi đã vận dụng những kiến thức đã học để giảiquyết nhiệm vụ đồ án: chọn phôi, lập tiến trình công nghệ, tính lợng d, tínhchế độ cắt, thiết kế đồ gá- để tạo ra sản phẩm đạt đợc các yêu cầu kỹ thuật đềra
Đồng thời đảm bảo tính kinh tế trong sản xuất loạt vừa Qua đây chúng tacũng làm quen với các phơng án công nghệ và thực hiện sản xuất một chi tiết Trong đồ án trình bày thiết kế quy trình gia công chi tiết “Thanh Dẫn” với các nội dung sau:
- 01 bản vẽ A0 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 chếtạo máy đã tận tình hớng dẫn để đồ án đợc hoàn thành đúng tiến độ và côngviệc đợc giao với chất lợng đảm bảo Do thời gian còn hạn chế nên đồ ánkhông thể tránh đợc các thiếu sót, rất mong đợc sự đóng góp ý kiến sửa sai củacác thầy giáo và các bạn
Học viên:
Nguyễn Trờng Giang
Trang 2
Phần I: Phân tích sản phẩm,chọn phôi 1.1-Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật:
Chi tiết cần gia công trong đồ án là thanh dẫn thuộc nhóm chi tiếtdạng thanh kết cấu khá đơn giản Có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm củachúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó Chi tiết có dạngthanh thờng có chức năng biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay,hoặc từ chuyển động quay tới các chi tiết khác Trên chi tiết thanh ngoàinhững lỗ cơ bản cần đợc gia công chính xác, còn có những lỗ dùng để kẹpchặt, các dãnh dầu, các mặt đầu của lỗ và những yếu tố khác cần đợc giacông
-Chi tiết có kích thớc:
• Chiều dài : 214 mm
• Chiều rộng : 14 mm
Chi tiết loại nhỏ, trọng lợng trung bình
Khi chế tạo các chi tiết dạng thanh cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau : + Độ nhám bề mặt Ra đạt 1,25 đến 0,63
+Độ không song song giữa 2 bề mặt Avà B là 0,03mm
+Góc hai cạnh bên của thanh dẫn là 54°
+Trên thanh có 3 lỗ dạng bậc Đờng kính phần to lỗ là Φ17
Đờng kính phần nhỏ lỗ là Φ10,5
2 đầu thanh còn có 2 lỗ Φ5 +Các mặt phẳng đáy của hình thang tiết diện yêu cầu độ bóng Ra=0,63
độ không song song với nhau là 0,02 mm
- Gia công mặt C nghiêng với mặt A một góc 54°( dùng đồ gá chuyên dùng)
- Chi tiết đợc nhiệt luyện toàn bộ với độ cứng HRC=38°42
1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:
Chi tiết dạng thanh tính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hởng trựctiếp tới quá trình gia công và năng xuất, chất lợng, độ chính xác Vì vậy chúng
ta cần phải chú trọng khi thiết kế
- Độ cứng vững của thanh
- Chiều dài của thanh
- Kết cấu của thanh phải thuận lợi cho việc ứng dụng sảnxuất hàng loạt
- Hình dáng của thanh thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô vàchuẩn tinh thống nhất
Trang 3
Từ hình dạng, kích thớc và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết ta có nhận xét nh sau:-Do hình dạng cơ bản của chi tiết là hình hộp ,các lỗ trụ, và độ chính xác của các kích thớc và cấp độ nhám của bề mặt chi tiết không quá cao nên có thể dùng các biện pháp cắt gọt trên các máy cắt thông thờng ( phay, khoan, mài
°) với việc sử dụng các đồ gá chuyên dụng
- Hai mặt phẳng A,B đợc gia công bằng cách phay mặt đầu, sau khi tiến hành nhiệt luyện ta tiến hành mài để đạt độ nhám theo yêu cầu
- 3 lỗ dạng bậc đợc gia công bằng cách khoan, sau đó kết hợp khoét
- Đầu thanh có 2 lỗ đợc gia công bằng cách khoan to thành lỗ Φ6,8, để Tarô thành lỗ M8
- Độ nhám bề mặt phẳng đạt đợc theo yêu cầu bằng cách mài
1.3-Chọn phôi và ph ơng pháp chế tạo phôi
1.3.1 Vật liệu phôi và thành phần hoá học
- Chọn vật liệu chế tạo phôi ngời ta thờng căn cứ vào :
• Dạng sản xuất
• Điều kiện làm việc của chi tiết
• Tính công nghệ của chi tiết
• Tính chất cơ lý của chi tiết
• Giá thành của sản phẩm
Nhằm mục đích chi tiết đảm bảo chất lợng và giá thành rẻ nhất
- Yêu cầu vật liệu phải có :
• Cơ tính tổng hợp (Giới hạn bền, giới hạn mỏi, độ dẻo, độ dai, tính màimòn )
• Tính công nghệ tốt (Tính cắt gọt, tính gia công áp lực, tính hàn )
- Do đặc điểm làm việc của chi tiết trong điều kiện chịu tải trọng tĩnh và tải trọng va đập trung bình nên chi tiết phải đảm bảo độ bền và độ dai Do đó có thể sử dụng loại thép hoá tốt (Thuộc thép kết cấu \ thép hợp kim ) Để lựa chọnvật liệu ta xem xét đặc điểm một vài nhóm thép hoá tốt có thể dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết :
Nhóm thép các bon ( Thuộc thép hoá tốt ) :
Trang 4
• Điển hình : C45
• Cơ tính tổng hợp cao
• Tính chống ram tốt do đó giảm ứng suất d bên trong
• Độ bền, giá thành, độ thấm tôi cao hơn một chút so với nhóm thép cácbon
• Tính công nghệ kém hơn nhóm thép các bon
• ứng dụng chế tạo chi tiết có tốc độ, áp suất riêng và chịu tải trọng trungbình: trục, bánh răng, hộp giảm tốc
• Điển hình : 40Cr ( Tốt nhất trong nhóm này )
Nhóm thép Crôm – Măng gan và Crôm – Măng gan – Silic :
0.35 0.90 -1.20 0.80 -1.10 0.80 -1.10 ≤ 0.25 ≤
0.035Thành phần hoá học một số mác thép hoá tốt
Căn cứ vào tính công nghệ và yêu cầu kỹ thuật của thanh với tiết diện mặt cắt
ngang nhỏ hơn nhiều lần so với chiều dài nên ta chọn vật liệu gia công thanh
là thép C45 là hoàn toàn hợp lý Vì đối với vật liệu làm từ thép C45 nó đảmbảo tính kinh tế
-Thép C45 vừa dễ chế tạo phôi vừa có cơ tính tốt đối vớiThanh Dẫn
-Thành phần hoá học của thép C45 : Thành phần cácbonchiếm 0,045% Mănggan,P,S,Mn < 0,02% Nên thép C45 có cơ tính tốt ,cótính nhiệt luyện tốt, nên đợc ứng dụng rất rộng rãi trong ngành chế tạo máynói riêng và trong ngành kỹ thuật nói chung
1.3.2 Các ph ơng pháp tạo phôi
1.3.2.1 Chọn phôi:
Trang 5• Không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi
• Phù hợp chi tiết dạng trục trơn
• Chế tạo chi tiết nhanh
- Nhợc điểm :
• Hệ số sử dụng kim loại thấp
• Quy trình công nghệ gia công chi tiết dài do đó tổn hao (Máy, dao,nguyên công) làm tăng chi phí sản xuất
• Chất lợng sản phẩm thấp
- áp dụng :
Thờng chế tạo chi tiết dạng trục trơn hoặc trục bậc chênh lệch ít
Dạng sản xuất thờng dùng : đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ
Phôi đúc (Đ úc trong khuôn cát và đúc trong khuôn kim loại ):
a) Phôi đúc trong khuôn cát :
• Tốn kim loại bởi hệ thống rót, đậu ngót đậu hơi
• Sản phẩm có nhiều khuyết tật, chất lợng bề mặt, cơ tính thấp, lợng d giacông lớn
• Độ chính xác của phôi thấp
• Hệ số sử dụng kim loại trung bình
- áp dụng :
Thờng áp dụng trong sản xuất đơn chiếc
b)Phôi đúc trong khuôn kim loại :
Trang 6Thờng áp dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối
Phôi cán tấm (Phôi cán hình ) :
- Ưu điểm :
• Phôi có hình dạng gần giống chi tiết
• Hệ số sử dụng kim loại cao
• Sản phẩm có chất lợng bề mặt, cơ tính cao, lợng d gia công ít
• Phôi có hình dạng gần giống chi tiết
• Sản phẩm có chất lợng bề mặt, cơ tính cao, lợng d gia công ít
• Hệ số sử dụng kim loại cao
• Thao tác đơn giản quy trình công nghệ ít
• Thuận tiện trong quá trình cơ khí hoá và tự động hoá
- Nhợc điểm :
Chi phí đầu t khuôn và máy lớn
- áp dụng :
Thờng áp dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối
- Chọn phôi ngời ta thờng căn cứ vào:
Trang 7
• Vật liệu và cơ tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi
• Kích thớc, hình dáng, kết kấu của chi tiết
• Dạng sản xuất và sản lợng của chi tiết
• Khả năng đạt độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật của các phơng pháp chếtạo phôi
• Hoàn cảnh cụ thể của nhà máy
- Yêu cầu khi chọn phôi:
+ Vật liệu của chi tiết là C45 nó có tính đúc kém, chất lợng đúc không cao do
đó không nên sử dụng phôi đúc trong khuôn cát
+ Điều kiện làm việc chịu tải trọng va đập tải trọng động trung bình do đó chitiết phải có cơ tính đảm bảo nên không sử dụng phôi đúc trong khuôn cát.+ Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa nên không sử dụng phôi rèn tự do, phôi
đúc trong khuôn cát
+ Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa nên không sử dụng phôi rèn tự do, phôi
đúc trong khuôn cát, phôi thanh
1.3.2.2 Ph ơng pháp tạo phôi.
-Do kết cấu của Thanh Dẫn khá đơn giản và kết hợp với dạng sản xuất loạtvừa Nên ta chọn phơng pháp gia công tạo phôi là phơng pháp rèn (rèn khuônnóng)
- Đối với sản xuất loạt nhỏ ta có thể áp dụng phơng pháp rèn tự do
- Có thể dùng phơng pháp dập sau đó ép tăng cơ tính cho phôi
Nhng đối với thực tế của chi tiết Thanh Dẫn với dạng sản xuất loạt vừa ta ápdụng phơng pháp rèn khuôn nóng Tuy có khó khăn trong chế tạo khuôn, và
độ bền của khuôn Nhng có thể áp dụng đợc đối với dạng sản xuất loạt vừa
- Vật liệu phôi: C45
Trang 8- Trong thực tế có 2 phơng pháp thiết kế các nguyên công phụ thuộc vào trình
độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phơng pháp tập trungnguyên công và phân tán nguyên công
- Trong đồ án ta sử dụng phơng pháp tập trung nguyên công kết hợp phơngpháp phân tán nguyên công (Bố trí nhiều bớc công nghệ trong một nguyêncông kết hợp bố trí ít bớc công nghệ trong một nguyên công) Bởi vì áp dụngphơng pháp này tạo điều kiện tăng năng suất lao động, rút ngắn chu kỳ sảnxuất, giảm chi phí điều hành và lập kế hoạch sản xuất cũng nh phù hợp với
điều kiện sản xuất thực tế ở nớc ta Tuy nhiên áp dùng phơng pháp này cầnchú ý tính toán phân chia số máy, số ngời, cũng nh khả năng làm việc của máy
và tay nghề của công nhân một cách hợp lý
2.2 Thiết kế tiến trình công nghệ:
- Khi thiết kế quy trình công nghệ ta phải lập thứ tự các nguyên công sao chochu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phígia công, đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công đợc thc hiện theomột nguyên lý ứng với một phơng pháp gia công thích hợp với kết cấu của chitiết Khi xác định các phơng pháp gia công cho các bề mặt thờng căn cứ vàocác đặc điểm sau:
•Khả năng tạo hình của các phơng pháp gia công
•Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt
•Kích thớc bề mặt gia công, kích thớc tổng thể của chi tiết gia công vàphạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phơng pháp gia công
•Độ chính xác có thể đạt đợc của phơng pháp gia công
•Điều kiện sản xuất thực tế ở đơn vị
- Phơng pháp gia công các bề mặt nh sau :
Gia công các bề mặt phẳng để định vị :
+ Các phơng pháp gia công chủ yếu : phay, mài
+ Yêu cầu kỹ thuật : cấp chính xác IT7, cấp độ nhám bề mặt Ra = 0,63
+ Chọn các bớc gia công :
Phay thô → Phay tinh →Nhiệt luyện → Mài phẳng
Căn cứ vào phân tích kết cấu và tính công nghệ của chi tiết Căn cứ vào
Điều kiện kỹ thuật thờng có tại các xởng, nhà máy cơ khí ở nớc ta Trình tựgia công chi tiết Thanh Dẫn nh sau :
Nguyên công 1 : Phay mặt phẳng A,B
Nguyên công 2 : Phay cắt 2 mặt đầu E, F
Nguyên công 3 : Phay mặt phẳng D
Nguyên công 4 : Khoan 3 lỗ Φ10,5 mm- Khoét 3 lỗ Φ17 mm
Nguyên công 5 : Khoan 2 lỗ Φ 6,8mm - Tarô 2 lỗ M8
Trang 9
Nguyên công 6 : Phay mặt phẳng C
Nguyên công 7 : Nhiệt luyện Đạt độ cứng 38°42
Nguyên công 8 : Mài mặt phẳng A,B
Nguyên công 9 : Mài mặt phẳng D
Nguyên công 10: Mài mặt phẳng C
Nguyên công 11: Làm cùn tất cả các cạnh sắc bằng Nguội
2.3 -Thiết kế nguyên công :
Thứ tự phay mặt A, lấy mặt B làm chuẩn Sau đó đảo mặt, lấy mặt A làmchuẩn thô, phay mặt B để lợng d cho mài
♦ Chọn máy: Dùng máy phay vạn năng rộng của Nga 6M82Ш
- Kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy : 320 x 1250
- Khoảng cách từ đờng tâm của trục chính nằm ngang đến bàn máy: 30x450
- Khoảng cách từ mặt mút trục chính của ụ quay đến bàn máy: 80x560
- Khoảng cách từ tâm trục chính của đầu quay tới đờng trợt thẳng đứng thân
máy :250-900
- Số rãnh T của bàn quay : 3
- Chiều rộng rãnh T : 18
- Khoảng cách giữa các rãnh T : 50
- Góc quay lớn nhất của đầu trục chính, độ:
+trong mặt phẳng chạy dao dọc : 360
+trong mặt phẳng chạy dao ngang : 135
-Dịch chuyển lớn nhất của bàn (mm):
Trang 10- Định vị mặt C bằng 2 chốt tỳ, hạn chế hai bậc tự do.
- Định vị mặt đầu E, bởi một chốt tỳ, hạn chế 1 bậc tự do
- Nh vậy ta đã hạn chế đợc 6 bậc tự do
♦Kẹp chặt
- Phôi đợc kẹp chặt bằng lực kẹp của cơ cấu ren có tay vặn là tai hồng
♦Dụng cụ đo : Thớc cặp 1/10 Thớc đo góc vuông
♦Sau khi đã định vị và kẹp chặt chi tiết xong ta tiến hành gia công chi tiếttheo các bớc sau:
Trang 11
Theo bảng 4-80 (Trang 366 , STCNCTM-Tập I), chọn loại dao phay trụ
có gắn mảnh hợp kim, các thông số cơ bản của dao :
- Định vị bằng mặt C bởi hai chốt tỳ, hạn chế hai bậc tự do
- Định vị mặt đầu F bởi một chốt tỳ, hạn chế 1 bậc tự do
- Nh vậy ta đã hạn chế đợc 6 bậc tự do
♦Kẹp chặt
- Phôi đợc kẹp chặt bằng lực kẹp của cơ cấu ren có tay vặn là tai hồng
♦Sau khi đã định vị và kẹp chặt chi tiết xong ta tiến hành gia công chi tiếttheo các bớc sau:
Trang 12
Đồ gá: Dùng đồ gá chuyên dùng.
♦Định vị:
- Định vị mặt phẳng C bằng 2 phiến tỳ, hạn chế ba bậc tự do
- Định vị mặt B bởi hai chốt tỳ, hạn chế hai bậc tự do
- Định vị mặt đầu E bởi một chốt tỳ, hạn chế 1 bậc tự do
- Nh vậy ta đã hạn chế đợc 6 bậc tự do
♦Kẹp chặt
- Phôi đợc kẹp chặt bằng lực kẹp của cơ cấu ren có tay vặn là tai hồng
♦Sau khi đã định vị và kẹp chặt chi tiết xong ta tiến hành gia công chi tiếttheo các bớc sau:
- Đờng kính lớn nhất khoan đợc, mm: 35
- Khoảng cách từ đờng tâm trục chính tới trụ, mm: 325 1250
- Khoảng cách lớn nhất từ mút trục chính tới bàn, mm: 400 1400
- Kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy, mm: 750x1230
- Dịch chuyển lớn nhất của trục chính, mm: 300
Trang 13
+Chọn dao để khoan lỗ: mũi khoan φ10,5
♦Định vị:
- Định vị mặt phẳng B bằng 2 phiến tỳ, hạn chế ba bậc tự do
- Định vị bằng mặt bên C bởi hai chốt tỳ, hạn chế hai bậc tự do
- Định vị mặt đầu E bởi một chốt tỳ, hạn chế 1 bậc tự do
Chọn máy : Chọn máy khoan 2H53 của Nga.
Trang 14- Định vị bằng mặt B bởi hai chốt tỳ, hạn chế hai bậc tự do.
- Định vị bằng mặt đầu E bởi một chốt tỳ, hạn chế một bậc tự do
♦Kẹp chặt
- Phôi đợc kẹp chặt bằng lực kẹp của cơ cấu ren có tay vặn là tai hồng
♦Sau khi đã định vị và kẹp chặt chi tiết xong, ta đánh lệch trục chính của máyphay một góc 54 độ so với phơng thẳng đứng để phay mặt C
♦Sơ đồ gia công nguyên công 6 nh hình vẽ
Trang 15
Nung bằng lò điện Sau đó tôi thông thờng
Yêu cầu :- Nhiệt luyện đạt độ cứng 38°42 HRC
- Kích thớc lớn nhất của phôi đợc gia công: 400x125x320
- Khối lợng phôi đợc gia công, không lớn hơn, kg: 150
- Khoảng cách lớn nhất từ tâm trục chính tới mặt bàn và của ụ mài: +dọc: 490 +ngang: 170 +thẳng đứng: 170
- Tốc độ quay của trục chính đá mài, vg/ph:35
- Tốc độ dịch chuyển dọc của bàn, m/ph:2-35
- Công suất động cơ truyền dẫn chính, kW:4
Đồ gá : Gá kẹp bằng bàn từ nam châm điện Gá đồng thời nhiều chi
tiết cho kín bàn từ
Chọn dao:
Chọn loại đá mài trụ, tra bảng 4-170 trang 459 STCNCTM T1 ta có cáckích thớc của đá nh sau:
Trang 16Phôi đợc kẹp chặt bằng lực điện từ của máy mài có bàn từ
Đặt nhiều chi tiết lên bàn từ máy mài
♦Sau khi đã định vị và kẹp chặt chi tiết xong ta tiến hành gia công chi tiếttheo các bớc sau:
Phôi đợc kẹp chặt bằng lực điện từ của máy mài có bàn từ
♦Sau khi đã định vị và kẹp chặt chi tiết xong ta tiến hành gia công chi tiếttheo các bớc sau:
Bớc1: Mài thô mặt phẳng D.
Bớc2: Mài tinh mặt phẳng D.
♦Sơ đồ gia công nguyên công 9 nh hình vẽ