thiết kế quy trình gia công chi tiết cam lắc

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện Lời nói đầu Ngày nay, khoa học kỹ thuật đang phát triển nh vũ bão trên phạm vi toàn thế giới, ở tất cả mọi linh vực nói chung và “Ngành cơ khí

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện

Lời nói đầu

Ngày nay, khoa học kỹ thuật đang phát triển nh vũ bão trên phạm vi toàn

thế giới, ở tất cả mọi linh vực nói chung và “Ngành cơ khí chế tạo nói riêng” Sự

phát triển của Ngành cơ khí chế tạo máy là một trong những tiền đề quan trọng

để thực hiện mục tiêu “Công nghiệp hoá, hiện đại hoá” mà Đảng ta đã đề ra

Môn học Công nghệ chế tạo máy là môn học mang tính tổng hợp, nó

trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về môn học và có những hiểu biết

nhất định về ứng dụng thực tiễn

Thiết kế chế tạo là một phần quan trọng của môn học Công nghệ chế tạo

máy.Nó là 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 mà nhà thiết kế đa

ra, nó phải đảm bảo phù hợp với khả năng công nghệ của đất nớc và đảm bảo 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 tởng 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 học 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 “cam lắc ”

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 phay rãnh cong

- 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 Đỗ Tiến Lập và thầy giáo Trần

Thành 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 đợc các thiếu sót, rất mong đợc sự đóng

góp ý kiến sửa sai của các thầy giáo và các bạn

Học viên

Lê Văn Thiện

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 cam lắc có các đặc điểm kỹ thuật

nh sau:

- Chi tiết gồm các phần cơ bản :

Chi tiết có dạng tấm một mặt có dạng cung tròn bán kính cung R=45, chiều

dày chi tiết là 40

Hai mặt trớc và sau yêu cầu độ nhám là Ra=1,25, mặt trên yêu cầu độ nhám

Ra=0,32

-Có lỗ ren M6x1 , một lỗ thông  23 /12,4 lỗ 23 yêu cầu độ nhámRa=0,32,phần đáy lỗ có rãnh thoát dao sâu 0,5 rộng 2 ,dung sai lỗ 23 là +0,021

- rãnh cong nằm trên phần cung tròn bề rộng rãnh 12,4 góc mở của rãnh 900bán kính cung ngoài của rãnh R30 rãnh nằm đối xứng so với đờng tâm chitiết

Trên mặt bên có lỗ 26 sai số chế tạo + 0,021 nhám bề mặt Ra=0,32 , đờngtâm lỗ ren M6x1 vuông góc và giao với đờng tâm lỗ 26 Ngoài ra trên lỗnày còn có rãnh rộng 5 mm sai số 0,1 bán kính rãnh 17,5

- Các bề mặt còn lại cần đạt Rz = 20

- Vật liệu chế tạo chi tiết là thép 40 Cr

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 sau:

- Chi tiết yêu cầu phải nhiệt luyện đạt độ cứng HRC từ 45 ữ 48,nhiệt luyện

sẽ làm giảm cấp chính xác và cấp độ nhám, tại mặt trụ trong Φ26, 23yêu cầu cấp độ nhám Ra = 0,32(cấp 8) mặt trên của chi tiết yêu cầu độnhám Ra = 0,32(cấp 8), mặt trớc và mặt sau yêu cầu độ nhám Ra

=1,25(cấp 6),

-Chi tiết có kích thớc nhỏ, dạng tấm

-Vật liệu là thép 40Cr có độ cứng tơng đối gây khó khăn cho quá trình cắtgọt do vậy cần chọn dao có độ cứng cao

-hình dạng cơ bản là dạng tấm , lỗ tròn nên chọn phơng pháp phay, tiện,khoan khoét, mài, ta rô ren, ngoài ra để đảm bảo độ nhám bề mặt lỗ ta có thểdùng phơng pháp mài nghiền

-Do yêu cầu nhiệt luyện chi tiết đạt độ cứng (45 ữ 48)HRC, để đảm bảoIT9, cấp độ nhám 8 ta phải thực hiện nguyên công mài sau nhiệt luyện đối với lỗΦ26, Φ23 mặt trên chi tiết và mặt trớc mặt sau cần thực hiện nguyên công mài

1.3>Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi

Căn cứ vào hình dạng, kích thớc, vật liệu của chi tiết, căn cứ vào dạng sảnxuất 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.Đảmbảo tổ chức đồng đều trong tinh thể kim loại,đảm bảo năng xuất do phôi đợc chếtạo từ sản phẩm cán,phôi cán không đòi hỏi nhiều về thiết bị và công nghệ,đờngkính và chiều dài của chi tiết không lớn lắm, phù hợp với sản xuất hàng loạt

b>Phôi đúc.

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

ơng pháp này cho năng xuất cao phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam

Qua quá trình phân tích trên ta chọn phôi dập

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện

Phần 2:Thiết kế quy trình công nghệ

2.1> Tiến trình công nghệ

Các nguyên công để gia công chi tiết cam lắc đạt đợc các yêu cầu đề ra

 Nguyên công 1: Phay 2 mặt trớc và sau

 Nguyên công 2: Khoan lỗ 12,4 Khoét hai lỗ 23 khoan hai lỗ R6,2 và Khoan M6x1

 Nguyên công 3 : Khoan khoét lỗ 26

 Nguyên công 4 : Phay mặt trên

 Nguyên công 5 : Phay bậc

 Nguyên công 6 : Phay rãnh cong

 Nguyên công 7 : Tiện 2 rãnh thoát dao

 Nguyên công 8 : Phay rãnh R17,5

 Nguyên công 9 : Ta rô ren M6x1

 Nguyên công 10: Nhiệt luyện

 Nguyên công 11: Mài hai mặt trớc và sau,

- Khoảng cách từ đờng trục chính tới bàn máy: 30-340mm

- Khoảng cách từ sông trợt thân máy tới thân bàn máy: 170-370mm

- Khoảng cách lớn nhất từ sống trợt thẳng đứng thân máy tới thanh giằng: 510mm

- Khoảng cách từ đờng tâm trục chính tới mặt dới của xà ngang: 157mm

- Khoảng cách lớn nhất từ mặt nút trục chính tới ổ đỡ trụ dao: 470mm

- Công suất động cơ chạy dao 1,7 kW

- Số cấp bớc tiến bàn máy 16

2 Nguyên công 2 : Khoan lỗ 12,4 Khoét hai lỗ 23 và

khoan hai lỗ R6,2 Khoan M6x1

chọn máy

Dùng máy khoan Liên Xô 2H125(ST CNCTM-Tập 3-Trang 45)

Các thông số cơ bản của máy :

+Đờng kính lớn nhất khoan đợc 25mm

+Khoảng cách lớn nhất từ mút trục chính tới bàn 700 mm

Chọn mũi khoét liền khối hợp kim cứng chuôi côn ( Bảng4-47)

Vật liệu phần cắt bằng thép gió.Đờng kính mũi khoét là 22,5

Kích thớc dao: D * L * l *  = 22,5 * 168 * 87 *300

Gá đặt chi tiết :

- Dùng mặt phẳng định vị 3 bậc tự do

- Dùng khối chữ V định vị 2 bậc tự do

§å ¸n c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y Lª V¨n ThiÖn

- C¸c bíc :

Bíc 1: Khoan lç 25

Bíc 2: KhoÐt lç 25,5

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện

6.Nguyên công 6 : Phay r nh cong ãnh cong

Chọn máy : chọn máy phay nh nguyên công 1

Đồ gá

Gá trên đồ gá chuyên dùng

Dao

Tra bảng 4-71 (trang 366, STCNCTM tập 1)

Có các kích thớc cho dao phay ngón hợp kim cứng nh sau:

+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 = 4,5 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, kết hợp với chốt trụ ở lỗ 23

Dao

Tra bảng 4.8 (I)

-Chọn loại dao tiện rãnh thân cong có gắn mảnh thép gió

Các thông số cơ bản của dao : H=16 ; B=10 ; L=100 ; m=4 ; a=10 ; r=0,5

Gá đặt chi tiết

- Định vị bằng mặt đầu , bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của của khối trụ

đặt trên mâm cặp ba chấu - hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ trong của chốt trụ-hạn chế hai bậc tự do

Kẹp chặt :Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp,kẹp chặt chi tiết bằng 2

mỏ kẹp mặt bên

Sơ đồ định vị :

§å ¸n c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y Lª V¨n ThiÖn

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện

10.Nguyên công 10: Nhiệt luyện

11 Nguyên công 11: Mài hai mặt trớc và sau

Chất kết dính : Kêra mít (Chất kết dính vô cơ -gốm ) (Bảng 9.3 -  3.1  )

Độ cứng đá mài : mềm vừa ( MV ), cấp độ MV1 (Bảng 9.4 -  3.1  )

Tổ chức của đá mài : số hiệu cấu trúc : 5 ; tỷ lệ thể tích vật liệu mài : 52%Cấp độ chính xác của đá mài : cấp Ђ ( mài đợc các cấp).

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện

Gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, kết hợp với chốt trụ ở lỗ 23

Dung cụ :

Dụng cụ đo : thớc kẹp 1/20

Dụng cụ cắt :

- Đá mài : Chọn đá mài có vành lõm B (Bảng 4.169 -  1  )

Hình dạng đá mài : D:H: d =15:20:10

Gá đặt chi tiết

- Định vị bằng mặt đầu , bề mặt định vị của đồ gá là mặt đầu của của khối trụ

đặt trên mâm cặp ba chấu - hạn chế ba bậc tự do

- Định vị bằng mặt trụ trong của chốt trụ-hạn chế hai bậc tự do

Kẹp chặt :Vặn chặt mâm cặp 3 chấu để tạo lực kẹp,kẹp chặt chi tiết bằng 2

Vật liệu thép C45, nhiệt luyện đạt độ cứng 48…52 HRC.

Quá trình gia công bề mặt phẳng phải qua các nguyên công:

 h - chiều sâu lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệ sát trớc để lại

 - sai lệch về vị trí không gian do bớc cong nghệ sát trớc để lại

 b- sai số gá đặt chi tiết ở bớc công nghệ đang thực hiện

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn ThiệnTrong đó: Kchx hệ số chính xác; đối với phay thô: Kchx= 0,06;

đối với phay tinh: Kchx = 0,04 ; đối với mài thô: Kchx= 0,02;

Nh vậy sai lệch không gian còn lại đợc tính theo công thức:

Nguyên công phay tinh:

Tra bảng 3 84 [st] sau phay thô có: RZ=32 [m]; h=50 [m]

2Zmin = 2(32 + 50 + 11,1) = 186.2[m]

Vẫn theo bảng 3 84 [tập 1] sau phay tinh có: RZ= 10 [m]; h = 15 [m]

Nguyên công nhiệt luỵện:

Sau nguyên công nhiệt luyện độ chính xác giảm đi 1 cấp, độ nhám bề mặt tănglên từ 12 cấp, các giá trị tơng ứng sau nhiệt luyện: RZ = 60 [m];h = 60 [m] Tra bảng 3 75 [st] có:   = k.L = 1,5.90 = 135[m]

2 Mài tinh lỗ 23 thứ nhất 0,05

T – tuổi bền của dao

Cv – hệ số điều chỉnh tốc độ cắt; x, y, m là các số mũ phụ thuộc vào dụng cụcắt, vật liệu gia công và phơng pháp gia công

Kv – hệ số tích luỹ, Kv= KMv.Knv.Kuv;

KMv - hệ số phụ thuộc vào chất lợng của vật liệu gia công

Knv -hệ số phụ thuộc vào tình trạng phôi

Kuv - hệ số phụ thuộc vào chất lợng vật liệu dụng cụ cắt

Thay các số liệu đã tìm đợc vào công thức tính v ta có: vt (Với kí hiệu vt là vậntốc cắt tính toán)

Số vòng quay tính toán của trục chính:

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện Các lực cắt thành phần đợc xác định theo công thức:

(*).

.

10

,

i i i

n y x P z

y

Hệ số CP , x, y, n phụ thuộc vào từng điều kiện gia công cụ thể; tra bảng

KPi - hệ số điều chỉnh : KPi = KPi.KPi.KPi.KrPi (**)

KPi,KPi,KPi,KrPi phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể

f Thời gian gia công:

Ta có công thức tính thời gian gia công:

0





L- chiều dài bề mặt gia công,

L1- chiều dài ăn dao

thoát dao thứ hai

Đồ gá phay đợc dùng trên máy phay để xác định vịt trí tơng quan giữa phôi

và dụng cụ cắt,nhằm nâng cao năng suất và độ chính xác gia công đồng thờigiảm nhẹ sự căng thẳng cũng nh cải thiện điều kiện làm việc của của công nhân,không cần bậc thợ cao

4.1.Thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh cong

4.1.1.Xác định máy :

Dùng máy phay công xôn (vạn năng, ngang, đứng) của liên xô, kiểu 6H81(ST CNCTM-Tập 3)

Các thông số cơ bản của máy:

- Khoảng cách từ đờng trục chính tới bàn máy: 30-340mm

- Khoảng cách từ sông trợt thân máy tới thân bàn máy: 170-370mm

- Khoảng cách lớn nhất từ sống trợt thẳng đứng thân máy tới thanh giằng: 510mm

- Khoảng cách từ đờng tâm trục chính tới mặt dới của xà ngang: 157mm

- Khoảng cách lớn nhất từ mặt nút trục chính tới ổ đỡ trụ dao: 470mm

- Công suất động cơ chạy dao 1,7 kW

- Số cấp bớc tiến bàn máy 16

- Bớc tiến bàn máy dọc : (35-980)

- Bớc tiến bàn máy ngang : (25-765

)

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn Thiện

Sơ đồ tính lực cắt khi phay nh sau:

Lực cắt tiếp tuyến đợc xác định theo công thức:

w q

n y z

x

n D

B S t C

.

.

D- đờng kính dao phay, D= 12.4 [mm].

n- số vòng quay của dao, n= 425[v/p].

K Mv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu, tra bảng 5-9 trang 9 tài liệu [6] ta có

K Mv = b )n

750

trong đó n=0,3; b=750 MPa

4 12

4 , 12 ) 03 , 0 (

) 3 (

5 , 12

10 0,73 0,13

1 73

, 0 85

, 0

[N]

Các thành phần lực khác đợc lấy nh sau:

Lực hớng kính Py=0,4.Rz = 0,4.=[N]

Lực chạy dao Ps= 0,4.Rz = 0,4.= [N]

Lực vuông góc với lực chạy dao Pv= 0,9.Rz =0,9.=[N]

Để đơn giản khi tính lực kẹp ta cho rằng chỉ có lực Ps tác dụng lên chi tiết Trong trờng hợp này cơ cấu kẹp chặt phải tạo ra lực ma sát lớn hơn lực Ps Do đó

Trong đó f là hệ số ma sát, theo bảng 7-2 trang 104 tài liệu [7] ta có f =0,1

K là hệ số an toàn ; K = K0…K6

K0 - hệ số an toàn tính cho tất cả các trờng hợp, K0 = 1,5

K1 - hệ số tính đến trờng hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, K1= 1,2.K2 - hệ số tăng lực cắt khi dao mòn, chọn K2= 1,8

K3 - hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn, K3= 1,2

K4 - hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, K4= 1,3

K5- hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay, chọn K5= 1.K6 - hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết, K6= 1,5

Từ đó ta có

K= 1,5.1,2.1,8.1,2.1,3.1.1,5=7,58

Vậy ta có N= K

2 1 , 0

d  [mm]

Trong đó : C -hệ số, C =1,4 đối với ren hệ mét cơ bản

- ứng suất kéo,  =8 KG/mm2 đối với bu lông bằng thép 45 W- lực kẹp cần thiết

Thay số vào công thức trên ta có:

8 , 9 8

8 , 3213

4 , 1



Để tăng độ cứng vững và phù hợp với kết cấu của đồ gá ta chọn d = mm

4.1.5 Tính sai số cho phép của đồ gá:

Dựa theo phơng pháp tính sai số cho phép của đồ gá trong tài liệu [7] trang

110 ta có:

] [

] [ ]

dc m k c gd

Đồ án công nghệ chế tạo máy Lê Văn ThiệnVới :  - hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị Khi chuẩn tinh là mặt phẳngthì  = 0.1  0,5; ta chọn  = 0,5;

N - số chi tiết đợc gia công trên đồ gá, ta cũng chọn N = 1000 chi tiết.Vậy có m = 0 , 5 1000  15 , 8[mm]

đc - sai số điều chỉnh, Lấy đc= 10 [m]

4.2 Nguyên lí làm việc của đồ gá:

Đồ gá thực hiện nguyên công phay rãnh đã thiết kế làm việc theo nguyên

lí nh sau:

 Đặt chi tiết lên chốt tỳ và chốt chám của ổ trợt

 Kẹp chặt bằng các đai ốc với lực kẹp nh đã tính toán ở trên

 Đa kết cấu lên bàn máy Khi chi tiết đã ở vị trí cần gia công cố định bằng

đợc giao

Qua quá trình làm đồ án đã giúp tôi làm quen với những công việc cụ thể củangời kỹ s cơ khí, phơng pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồngthời đồ án đã giúp bản thân tôi củng cố thêm các kiến thức đã đợc học cũng nhhọc hỏi đợc nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu

Mặc dù đã rất cố gắng nhng do thời gian, khả năng, và kinh nghiệm thực tếcòn hạn chế nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đ-

ợc các thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến và chỉ bảo cho tôi để tôi ngày cànghoàn thiện đồ án của mình và tích luỹ bổ sung kiến thức, kinh nghiệm cho bảnthân.Và cuối cùng tôi xin cám ơn các thầy trong bộ môn đã tận tình hớng dẫncho tôi hoàn thành đồ án này

Tôi xin chân thành cảm ơn !