phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết

Chi tiết cần gia công là giá đỡ dùng để đỡ các chi tiết dạng trục, trụ tròn hay cácvấn đề kẹp có hình trụ tròn.Do chi tiết dùng để đỡ các chi tiết khác nên đòi hỏi phải đủ độ cứng vững v

đồ án môn học công nghệ chế tạo máy

hà nội -2003

1- Phân tích chức năng và điều kiện làm việc.

Chi tiết cần gia công là giá đỡ dùng để đỡ các chi tiết dạng trục, trụ tròn hay cácvấn đề kẹp có hình trụ tròn.Do chi tiết dùng để đỡ các chi tiết khác nên đòi hỏi phải

đủ độ cứng vững và giữ đợc các chi tiết khác ổn định.Do đó, để đảm bảo độ chínhxác trong gia công ta phải quan tâm đến những kích thớc quan trọng sau :

- Đối với lỗ 22 sau này dùng để lồng các chi tiết khác vào để đỡ lên bề mặt này,khi gia công cần phải đảm bảo độ tròn và với Ra = 0,63 tơng đơng với cấp nhẵnbóng V8 Không những vậy mặt trong của lỗ lại phải đảm bảo độ song song vớimặt đáy và sự đồng tâm với mặt ngoài để tránh thành trụ chỗ dày chỗ mỏng để đảmbảo độ bền cần thiết.

- Khi gia công khe nhỏ 2 mm phải đảm bảo kích thớc vì khe này dùng để bóp trụbên ngoài và dới thông qua lỗ 10 và lỗ gen M8 nhằm giữ chặt chi tiết cần đỡ

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

- Về kết cấu của chi tiết : Với điều kiện làm việc của chi tiết, hơn nữa chi tiết cókích thớc tơng đối phức tạp và thuộc vào chi tiết dạng hộp nên dùng kết cấu đúc làhợp lý.Bởi vì kích thớc này thích hợp với phơng pháp chế tạo đúc và tính khả thitrong thi công

- Do chi tiết thuộc loại khó cứng vững nên khi gia công ta phải dùng thêm chốt

tỳ phụ để đảm bảo độ cứng vững cũng nh sự chính xác khi gia công

- Riêng đối với lỗ 22 để gia công ta phải đặt đồ gá thẳng đứng để gia công bằngphơng pháp : khoan – khoét – doa và do đây là chi tiết dạng hộp nên thờng sửdụng phay lỗ trên mặt đáy là bề mặt chuẩn để gia công các bề mặt khác

- Với chi tiết trên ta có thể thực hiện gia công trên máy nhiều dao cùng một lúchoặc trên cùng một máy để tiết kiệm đợc thời gian gá đặt chi tiết

3- Xác định dạng sản xuất.

- Để xác định dạng sản xuất, trớc hết ta phải biết trọng lợng của chi tiết.Trọng ợng của chi tiết đợc xác định bởi công thức sau :

Q1 = V. ( Kg )

Trong đó : - V là thể tích chi tiết

-  là trọng lợng riêng của vật liệu

Căn cứ vào bảng 2 ( TKĐA CNCTM ) với trọng lợng Q và sản lợng hàng năm là

5000 chi tiết, nên đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa

4- Chọn phôi, chọn ph ơng pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi.

a- Chọn phôi :

Chọn phơng pháp chế tạo bằng phơng pháp đúc do phôi đúc có hình dạng kết cấuphức tạp và có thể đạt kích thớc từ nhỏ đến lớn mà các phơng pháp khác nh rèn,

dập khó đạt đợc.Mặt khác, do đặc điểm của chi tiết làm việc không cần cơ tính caonên ta có thể sử dụng phơng pháp này.

b- Chọn phơng pháp chế tạo phôi :

Ta sử dụng phơng pháp đúc vì đúc thích hợp cho vật liệu gang và những chi tiết

có hình dáng phức tạp Tuy nhiên đúc là phơng pháp có hệ số sử dụng vật liệuthấp.Để tăng hệ số sử dụng vât liệu, ta có thể sử dụng khuôn cát chế tạo bằng máy,với mục đích chính là nhằm nâng cao độ chính xác, đồng thời tăng năng xuất lao

động.Đối với các lỗ 10, 11, 15, 22 , do các đờng kính nhỏ nên rất khó khănkhi làm lõi, thậm chí không làm đợc nên ta sẽ đúc sau đó gia công bằng phơngpháp cắt gọt

- Chế tạo phôi bằng biến dạng dẻo kim loại : Về nguyên tắc có thể chế tạo phôibằng các phơng pháp biến dạng dẻo kim loại nh rèn, dập nóng, dập nguội Các ph-

ơng pháp này có u điểm là tạo cơ tính tốt, hệ số sử dụng vật liệu cao.Tuy nhiên nócũng có những hạn chế nhất định nh : độ chính xác phôi kém, năng suất thấp + Với phơng pháp đúc thì việc chọn mặt phân khuôn hợp lý là rất quan trọng vì

để đảm bảo đợc độ chính xác cũng nh chất lợng vật đúc, khả năng rút mẫu để tránhcác hiện tợng do đúc gây ra nh rỗ xỉ, rỗ khí, ứng suất d

+ Đối với chi tiết trên ta chọn mặt phân khuôn là mặt đối xứng của chi tiết, sửdụng 2 hòm khuôn.Với phơng pháp này ta có thể đúc đợc vật đúc với độ chính xáccấp II

- Trong các loạt sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối : Quy trình công nghệ đợcxây dựng theo hai nguyên tắc sau :

+ Phân tán nguyên công

+ Tập chung nguyên công

Do dạng sản xuất của chi tiết này là loại sản xuất hàng loạt vừa và để chuyênmôn hoá, đạt năng suất cao thì với điều kiện sản xuất ở nớc ta, ta chọn đờng lốicông nghệ phù hợp đó là đờng lối công nghệ phân tán nguyên công.ở đây ta dùngcác loại máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng và máy chuyên dùng để chếtạo phôi, và ta có thể gia công một hay nhiều vị trí trên một máy với một hay nhiềudao và phơng pháp gia công tuần tự hoặc song song

đáy, rồi tiếp đến dùng 2 đáy này với một chốt trám và một chốt trụ định vị để giacông tất cả các mặt còn lại cần gia công của chi tiết

5- Lập thứ tự nguyên công.

* Nguyên công 1 : Phay mặt đáy.

- Định vị : Ta định vị chi tiết ở mặt B 3 bậc tự do thông qua chốt tỳ và mặt C 2bậc tự do

+ Kẹp chặt : Dùng cơ cấu kẹp chặt chi tiết theo hớng vuông góc với cạnh vu ônggiống nh hình vẽ ( H1 )

+ Chọn máy : Chọn máy phay là máy phay đứng loại 6H10 ( trang 133 –TKĐACNCTM ) tốc độ trục chính : 50 – 2240 Vg/ph

+ Chọn dao : Sử dụng dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng ờng kính dao D = 100 mm ( bảng 4 – 95 trang 374 sổ tay CNCTM tập 1 )

+ Khoét hai lỗ trên với 22

- Chọn máy : Chọn máy là máy khoan đứng 2H150 (trang 119 – TKĐACNCTM) tốc độ quay 22,4 – 100 Vg/ph

- Chọn dao : Chọn loại vật liệu làm dao P18

+ Khoan lần 1 : Chọn mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đờng kính d = 10,5 mm,loại trung bình, đuôi trụ ( bảng 4 – 40 trang 319 – STCNCTM tập 1 )

+ Khoan rộng : Mũi khoan ruột gà bằng thép gió đờng kính d = 21,7 mm ( bảng 4– 40 trang 320 – STCNCTM tập 1 )

- Doa : Chọn mũi doa liền khối, chuôi côn đờng kính D = 11 mm

- Kẹp chặt, định vị : Định vị 3 bậc tự do trên mặt đáy, 2 bậc tự do ở mặt bên vàkẹp chặt nh hình vẽ ( H2 )

* Nguyên công 3 : Phay mặt đầu 35

- Chọn máy : chọn máy phay loại 6HBDT tốc độ vòng quay trục chín 50 – 2240Vg/ph ( trang 133 – TKĐACNCTM )

- Chọn dao : Vật liệu phay chắn hợp kim cứng là loại vật liệu BK8, đờng kính dao

D = 100 mm ( bảng 4 – 95 trang 374 sổ tay CNCTM tập 1 )

- Định vị : Sử dụng một chốt trụ định vị 2 bậc tự do và một chốt trám định vị 1bậc tự do và kẹp chặt bằng cơ cấu đòn bẩy nh hình vẽ ( H3 )

* Nguyên công 4 : Phay mặt đầu vấu.

- Định vị : Ta dùng một chốt trụ định vị 2 bậc tự do và một chốt trám định vị 1bậc tự do, sau đó thêm vào một chốt tỳ phụ để đảm bảo độ cứng vững cho chi tiếtgia công

- Kẹp chặt : Dùng cơ cấu kẹp chặt theo kiểu đòn bẩy

- Chọn máy : Chọn máy là loại máy phay 6H81p tốc độ vòng quay trục chính 63– 1900 Vg/ph ( trang 133 TKĐACNCTM )

- Chọn dao : Sử dụng dao phay mặt đầu bằng thép gió, loại có răng nhỏ mịn vàrãnh then ( đợc làm từ vật liệu BK6 )

- Kẹp chặt : Dùng cơ cấu kẹp chặt kiểu đòn bẩy

- Chọn máy là loại máy khoan 2H125 ( trang 120 TKCNCTM ), số vòng quaytrục chính 45 – 2000 Vg/ph, công suất 2,2 Kw

- Chọn dao : Chọn dao là mũi dao ruột gà làm từ vật liệu BK8 đờng kính d = 22mm

+ Tarô ren M8

- Định vị : Ta dùng một chốt trụ định vị 2 bậc tự do và một chốt trám định vị 1bậc tự do, sau đó thêm vào một chốt tỳ phụ để đảm bảo độ cứng vững cho chi tiếtgia công

( Xem hình vẽ H8 )

- sai lệch theo kích thớc của vật đúc ( tra theo bảng 3–97 trang 253 tập 1 sổ tay ) + Các kích thớc danh nghĩa nhỏ hơn 50 mm, sai lệch cho phép  0,2 mm.

+ Các kích thớc danh nghĩa lớn hơn 50 mm, sai lệch cho phép  0,3 mm

7- Tra bảng chế độ cắt cho các nguyên công.

a- Nguyên công 1 : Phay mặt đáy

* B ớc 1 : Phay mặt đáy để đạt đợc độ bóng Ra = 1,25 m

+ Có chiều sâu cắt t = 2,5 mm

tập 1 sổ tay )

+ Tốc độ cắt Vb = 194 m/ph ( bảng 5 – 127 trang 115 tập 1 )

+ Tốc độ cắt tính toán : Vt = Vb.K1.K2.K3.K4.K5

Các hệ số đợc tra theo bảng 5 – 127 trang 115 tập 1

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cách gá dao K1 = 1 ( dao lắp đối xứng )

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K2 = 0,95

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng vật liệu K3 = 1,12

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt K4 = 0,8



= 1000

400 100



= 3,14.40 = 125,6 m/phút Lợng chạy dao phút :

 =

100 14 , 3

158 1000

= 503,13 vòng/phút Lấy theo nm = 400 vòng/phút  Vtt = 125,6 m/ph

* B ớc 1 : Khoan lỗ 10,5 có chiều sâu cắt nh trên

Theo bảng 5 – 89 trang 86 tập 1 sổ tay ta có S = 0,4 mm/vòng

Vb = 28 m/phút ( bảng 5 – 90 trang 86 tập 1 )

Hệ số điều chỉnh tra ở bảng 5 – 87 ( ST CNCTM tập 1 ) : K = 1,0

Vt = Vb.K1.K2 trong đó :

K1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của mũi khoan K1 = 1,0



=

1000

810 5 , 10 14 , 3

= 26,7 m/ph + Lợng chạy dao phút :

Sp = 810.0,4 = 324 m/ph

* B ớc 2 : Khoét lỗ 10,9 mm

Lợng d 1 phía t = 0,2 mm

S = 0,6 mm/vòng ( theo bảng 5 – 104 trang 95 sổ tay tập 1 )

Vận tốc cắt Vb = 31 m/phút ( tra bảng 5 – 106 trang 97 sổ tay tập 1 )

K2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc trạng thái bề mặt phôi K2 = 1,0

= 27,72 m/phút

* B ớc 3 : Gia công lỗ 11

Khoét với chiều sâu cắt t = 0,05 mm

Tra bảng 5 – 112 ( sổ tay tập 2 ) ta chọn lợng dao S = 1,7 mm/vòng

Lấy theo máy S = 1,6 mm/vòng

Theo bảng 5 – 114 trang 104 sổ tay CNCTM tập 2 ta có :

 = 10003,14..118,2 = 237,4 Vg/ph Chọn tốc độ máy nm = 215 vòng/phút

 Vtt =

1000

11 14 , 3 215

= 7,43 m/ph Gia công lỗ  22 :

 = 10003,14..2430 = 398 v/ph

Chọn theo tốc độ máy nm = 350 Vg/ph

 Tốc độ cắt thực tế : Vtt =

1000

.D n m

1000

350 24 14 , 3

3 , 7 1000

= 5,34 m/ph + Lợng chạy dao phút :

Sp = 68.1,1 = 74,8 mm/ph

c- Nguyên công 3 : Phay 2 mặt đầu 35

vòng S = 8.0,35 = 2,8 mm/vòng ( bảng 5 – 125 trang 113 tập 2 sổ tay )

Tốc độ cắt Vb = 141 m/ph ( bảng 5 – 127 trang 115 tập 2 )

Các hệ số : ( bảng 5 – 127 trang 115 tập 2 )

- Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cách gá dao : K1 = 1

- Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính K2 = 0,95

- Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng vật liệu K3 = 1,0

- Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt K4 = 0,8

 = 10003,14..85100,73 = 273 vòng/phút

+ Tốc độ cắt thực tế :

Vtt =

1000

.D n m



=

1000

250 100 14 , 3

= 78,5 m/ph §é nh¸m bÒ mÆt Rz = 10

d- Nguyªn c«ng 4 : Phay mÆt ®Çu vÊu

K1 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo vËt liÖu gia c«ng K1 = 1

K2 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo chu kú bÒn cña dao K2 = 0,64

K3 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo m¸c hîp kim cøng K3 = 1,0

K4 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo tr¹ng th¸i bÒ mÆt gia c«ng K4 = 0,8



=

1000

282 100 14 , 3

+ Tốc độ cắt Vt = Vb.K1.K2

Trong đó :

K1 là hệ số điều chỉnh tuổi bền khoan K1 = 1,0

K2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều sâu mũi khoan K2 = 1,0  Vt = 25.1.1 = 25 m/ph

 =

20 14 , 3

25 1000



=

1000

360 20 14 , 3

K1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tuổi bền dao K1 = 1,0

K2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K2 = 0,8  Vt = 31.1.0,8 = 24,8 m/phút



=

1000

360 8 , 21 14 , 3

= 24,6 m/ph + Lợng chạy dao phút :

90 22 14 , 3

= 6,2 m/ph + Lîng ch¹y dao phót :

K1 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo tuæi bÒn cña dao K1 = 1,0

K2 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo chiÒu s©u cña mòi khoan K2 = 1,0



=

1000

1440 5 , 7 14 , 3

= 33,9 m/ph + Lîng ch¹y dao phót :

Sp = 0,282.1440 = 406 mm/phót

* B íc 2 : KhoÐt lç 10

ChiÒu s©u c¾t t = 1,25 mm

Theo bảng 5 – 104 ( sổ tay CNCTM tập 2 ) ta có lợng chạy dao : S = 0,4mm/vòng hợp với lợng chạy dao của máy.

 Tốc độ cắt Vt = Vb.K1.K2

Trong đó :

K1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tuổi bền của dao K1 = 1,0

K2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi K2 = 1,0

1000

1015 10 14 , 3

= 31,87 m/ph + Lợng chạy dao phút :



= 1000

360 8 14 , 3

= 9 m/ph + Lợng chạy dao phút :

Sp = 360.1 = 360 mm/phút

g- Nguyên công 7 : Phay rãnh

Theo bảng 5 – 182 ( sổ tay CNCTM tập 2 ) ta có : D = 75 mm , z = 60 , chiều sâucắt t = 2 mm Chọn S = 0,025 mm/răng

 Svòng = 0,025.60 = 1,5 mm/vòng

 Tốc độ cắt Vt = Vb.K1.K2.K3

Trong đó :

K1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng gang K1 = 1

K2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền dao K2 = 1

K3 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay K3 = 1



=

1000

282 75 14 , 3

= 66,4 mm/ph + Lợng chạy dao phút :

Sp = 282.1,5 = 423 mm/phút

q v

Z B S t T

D C

.

K n v là hệ số điều chỉnh phụ thuộc trạng thái bề mặt phôi

6 , 1 100 4 , 57

= 69,1 m/ph  Tốc độ quay tính toán :

 = 10003,14..10069,1 = 220,06 vòng/phút

+ Tốc độ cắt thực tế :

Vtt =

1000

.D n m

1000

220 100 14 , 3

1

= 0,15 mm/răng Theo bảng 5 – 39 trang 34 sổ tay tập 2 ta có :

Cv = 155 , m = 0,2 , p = 0,1 , q = 0,25 , u = 0,15 , y = 0,4 , x = 0,1

Hệ số Kv = 1,6

 V = 0,2 0,4 0,1 0,15 0,1

25 , 0

10 60 5 , 1 15 , 0 180

100 155

.1,6 = 244,67 m/ph + Tốc độ quay của dao :



=

1000

750 100 14 , 3

= 235,5 m/ph

- Lực cắt Pz tính theo công thức :

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

.D

P z

=

100 2

100 2768

= 1384 Nm

- Công suất cắt :

Nc =

60 1020

.V

P z

=

60 1020

1 , 69 2768

= 3,125 Kw

So sánh với công suất máy :

Nc < Nm.M ( Vì 3,125 < 4.0,8 = 3,2 )

9- Thiết kế đồ gá phay cho nguyên công 4.

 d = 1,4.

400

9 ,

13838 = 8,23 mm Chọn theo tiêu chuẩn d = 10 mm

E là dung sai đối với kích thớc chuẩn E = 0,1 mm

A là dung sai đối với kích thớc chốt gá Chọn A = 0,05 mm

+ Sai số điều chỉnh đồ gá trên máy : Lấy dc = 10 m

+ Sai số gá đặt cho phép : gd = 0,33. = 0,33.1 = 0,33 mm

 sai số chế tạo đồ gá cho phép :

cp =   2 2 2 2 2 

dc m K c

     0,5 = ( 0,332 – 0,1512 – 0 – 0,0572 – 0,012 )0,5

cp = 0,3 mm

Từ đó ta có yêu cầu kỹ thuật của đồ gá :

- Độ không vuông góc của mặt định vị so với đáy đồ gá không lớn hơn 0,3 mm

- Độ không song song của tâm chốt định vị, chốt trám và chốt gá so với đáy đồ gá không lớn hơn 0,3 mm

mục lục

Trang

1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc 2

2 Phõn tớch tớnh cụng nghệ trong kết cấu chi tiết 2

3 Xác định dạng sản xuất 3

4 Chọn phơng pháp chế tạo phôi 4

5 Lập thứ tự nguyên công 7

6 Tra lợng d cho các bề mặt 12

7 Tra bảng chế độ cắt cho các nguyên công 12

8 Tính toán chế độ cắt cho nguyên công 4 23

9 Thiết kế đồ gá phay cho nguyên công 4 25

Mục lục 28

Tài liệu tham khảo 29

Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Đắc Lộc - Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Việt ( sổ tay

công nghệ chế tạo máy tập 1 , tập 2 ) - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

2 Trần Văn Địch :

- Thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trờng đại học Bách Khoa HàNội

- Sổ tay và atlas đồ gá - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

3 Đặng Vũ Giao – Lê Văn Tiến – Nguyễn Đắc Lộc – Nguyễn Đức Năm –

Nguyễn Thế Đạt : Công nghệ chế tạo máy ( tập 1, 2 ) – Nhà xuất bản đại học vàtrung học chuyên nghiệp