Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy

Đây là môn học đưa sinh viên vào nhiệm vụ thiết kế, thành lập một quy trình công nghệ gia công chế tạo một sản phẩm, đòi hỏi sinh viên phải vận dụng toàn bộ những kiến thức đã học trong

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy là một môn học quan trọng đối với sinh viên theo học ngành cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ khí chế tạo nói riêng Đây là môn học đưa sinh viên vào nhiệm

vụ thiết kế, thành lập một quy trình công nghệ gia công chế tạo một sản phẩm, đòi hỏi sinh viên phải vận dụng toàn bộ những kiến thức đã học trong các môn học chuyên ngành, quan trọng nhất là môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Đồ án này không những giúp chúng ta hệ thống lại tất cả các kiến thức về môn học công nghệ Chế Tạo Máy, Đồ Gá, Dao Cắt mà còn giúp chúng ta giải quyết những vấn đề thực tế hơn

Nhằm tạo cho sinh viên ngành Cơ khí hiểu rõ nhiệm vụ cũng như vai trò của ngành, Đồ Án Môn Học Chế Tạo Máy là một phần bắt buộc nằm trong mục tiêu giảng dạy của các trường Đại học, Cao đẳng, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, đánh giá, so sánh kiến thức đã học đưa ra phương án tốt nhất cho quy trình chế tạo chi tiết

Đồ án môn học này chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế chế tạo chi tiết dạng Trục bậc Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Huỳnh Văn Sanh chúng em đã hoàn thành đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2013

Sinh viên thực hiện

TÔ NGỌC THỊNHNGUYỄN VĂN VIỆT

Phần I: Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu của sản phẩm 1.1 công dụng của chi tiết trục :

- Để các chi tiết máy như :lắp mũi khoan, lắp buli

- Để truyền mô men xoắn

- Để đỡ chi tiết máy đồng thời truyền mômen xoắn

1.2.Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật:

- Chi tiết dạng trục,

- độ không song song với A là 0.01mm

- Chiều dài toàn bộ 300 mm, đường kính phần lớn nhất Φ24

- Bề mặt Φ15 đạt độ nhám Ra=1,25

- Bề mặt A cần đạt độ nhám Ra=2,5

- Bề mặt rãnh then Ra=1,6

- Các bề mặt còn lại đạt Rz20

- Dung sai các kích thước chiều dài +0.05

1.3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của sản phẩm:

- Chi tiết chiều dài lớn nhất là 300 mm và đường kính nhỏ nhất là 13do đó chi tiết có độ cứng vững không cao Khi gia công ta tiến hành dùng chống tâm hai đầu

- Chi tiết có dạng trục bậc nhằm đảm bảo điều kiện lắp ghép đồng thời phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục để giảm tối đa đường kính trục nhưng vẫn đảm bảo điều kiện bền và làm việc tin cậy.Tuy nhiên do kết cấu trục là trục bậc sẽ gây tập trung ứng suất làm giảm độ bền của chi tiết Để làm giảm tập trung ứng suất ta tien hành bo các góc lượn chuyển tiếp

- Các mặt đầu và mặt bên có ba via, cạnh sắc không làm các rãnh tròn

mà thay bằng mặt vát( 1x45 0) bởi vì khi đó gia công thuận tiện hơn, kinh

tế hơn so với làm rãnh tròn Đồng thời hình dáng, kích thước các mặt vát hoàn toàn giống nhau để thuận tiện trong quá trình gia công, giảm số lượng dao, tăng hiệu quả kinh tế

- công dụng của chi tiết là truyền momen xoắn đỡ mũi khoan đầu côn của chi tiết dung để lắp đặt mũi khoan ,bề mặt A để lắp ổ trược,mối gép ren để lắp nắp ổ, đoạn trục Φ15 dùng để lắp buli bánh đai

1.4 Phân tích vật liệu:

- Chọn vật liệu chế tạo phôi người ta thường 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 lượng 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 mài mòn )

+ 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 chọn vật liệu ta xem xét đặc điểm một vài nhóm thép hoá tốt có thể dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết Do đó ta chọn thép C45 có các thành phần sau:

Mác thép C (%) Si (%) Mn (%) Cr (%) Ni (%) S (%) C45 0.42- 0.49 0.17- 0.37 0.50-0.80 ≤ 0.25 ≤ 0.25 ≤ 0.004

Phần II: Xác định dang sản xuất

- Sản lượng chi tiết cần tạo trong một năm là:

= 0,0537 (dm3)

=> Q = = 0,0545.7,852=0,42(Kg)

Tra bảng 2 sách (Thiết kế đồ án chi tiết máy) chọn dang sản xuất hàng loạt lớn

Phần III: Lựa chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.

III.1 cơ sở của lựa chọn phôi.

Việc lựa chọn phôi phải dựa trê cơ sở sau:

- Vật liệu chế tạo phôi, cơ tính của vật liệu

- Hình dáng kích thuocs chi tiết

- Loại hình sản xuất

- Khả năng đạt độ chính xác của phương pháp chế tạo phôi.

- Khả năng làm việc của chi tiết máy

Với chi tiết chế tạo là trục bậc, vật liệu chế tạo là thép C45

có cơ tính tốt, độ bền cao, dạng sản xuất hàng loạt lớn phôi đòi hỏi có độ chính xác cao Do đó chọn phôi được gia công bằng phương pháp gia công áp lực

III.2 Phương pháp chế tạo phôi

Để gia công bằng phương pháp gia công áp lực có nhiều phương pháp khac nhau Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm khác nhau căn cứ vào ưu nhược điểm của từng phương pháp và yêu cầu của phôi ta xác định từng nguyên công hợp lý

III.2.1 Phương pháp rèn tự do.

- đặc điểm của phương pháp là: Kim loại biến dạng theo tất

- Nhược điểm: Lực ép lớn, chế tạo khuôn khó khăn

III.2.3 Phương pháp dập nóng chảy.

- Ưu điểm: Phương pháp này đạt cấp chính xác 11- 12, phôi

có cơ tính tốt,có thẻ tạo được hình dáng phức tạp

- Nhược điểm: Gía thành caoPhương pháp này được dùng nhiều trong sản xuất hàng loạt lớn

III.3 Tra lượng dư gia công, dung sai kích thước phôi

Tra bảng 2.3 (Hướng dẫn đồ án công nghệ chế tạo máy)ta có lượng dư gia công đối với phôi dập có chiều dài từ 300mm là 1,8 mm.Dung sai kích thước phôi ( )1 , 1

5 , 0

25 +−

Φ

w

wGiá thành phôi căng cứ vào chi phí cho vật liệu phôi đơn vị (đồng)

M=( Sch Q kcx kpt kklkvlksl

SP

S

Với Q-khối lượng của phôi ban đầu (kg)

q-khối lượng của chi tiết so khi gia công (kg)

Khối lượng phôi ban đầu là Q=1,156kg

Khối lượng của sản phẩm q=0,42kg

Giá của sản phẩm =133510 (đồng)

Phần IV:Chọn tiến trình gia công các bề mặt của phôi.

IV.1 Chọn chuẩn công nghệ.

Khi chọn chuẩn để gia công các chi tiết máy ta phải xác định chuẩn cho các nguyên công đầu tiên và chuẩn cho các nguyên công tiếp theo

Thông thường chuẩn dùng cho nguyên công đầu tiên trong quá trình gia công chi tiết máy là chuẩn thô còn chuẩn dùng cho các nguyên công còn lại là chuẩn tinh

- Khi chọn chuẩn hợp lý sẽ nâng cao được độ chính xác gia công, đơn giản quá trình gá đặt và giảm thời gian phụ Do đó chọn chuẩn sao cho đảm bảo 2 yêu cầu:

+ Đảm bảo chất lượng của chi tiết máy trong quá trình gia công

+ Nâng cao năng suất và hạ giá thành

IV.1.1 Chọn chuẩn thô

IV.1.1.1 Yêu cầu

- Phải đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công

- Phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan IV.1.1.2 Phương án

- Chọn chuẩn thô là 2 bề mặt trụ ngoài định vị trên 2 khối V khống chế 4 bậc tự do, kết hợp với vai trục khống chế 1 bậc tự do

IV.1.2 Chọn chuẩn tinh.

- Yêu cầu chọn chuẩn tinh

+ Nên chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính+ Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gố kích thước+ Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực cắt, lực kẹp, bề mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị

+ Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện cho sử dụng

a)Phương án 1: Chọn chuẩn tinh là 2 lỗ tâm ở 2 đầu trục

- Ưu điểm:

+ Không gian gia công rộng

+ Có thể gia công được tất cả các bề mặt

+ có thể hoàn thành được gia công thô và gia công tinh ở hầu hết các bề mặt của chi tiết Đây là chuẩn thống nhất

+ Gá đặt nhanh và sơ đồ gá đặt đơn giản

- Nhược điểm:

+ có sai số chuẩn theo phương chiều trục + Độ cứng vững kém, phải truyền lực bằng tốc kẹp

Hình 2: Sơ đồ gá đặt theo phương án 1

b) Phương án 2: Định vị mặt trụ ngoài 15 bằng mâm cặp 3 chấu

tự định tâm Phương án này hạn chế 5 bậc tụ do

Hình 3: Sơ đồ gá đặt theo phương án 1

Kết luận: Căn cứ vào nhiệm vụ làm việc của chi tiết khi làm việc vào quá trình gia công ta chọn 2 lỗ tâm làm chuẩn tinh cho cả quá trình gia công

IV.2 Thiết kế nguyên công.

Nguyên công 1: Khỏa mặt dầu, khoan lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện thô và tiện tinh 17, 15,

Máy tiện 1K62, dao T15K6

Đồ gá: Chống tâm, tốc kẹp

Bước 1 Tiện thô 17 dao T15k6Bước 2: Tiện thô 15 dao T15k6 Bước 3: Tiện thô mặt côn 1513 dao T15k6

Bước 4: Tiện tinh các mặt , 17, 15 và mặt côn

Bước 6: Vát mép 1x45o

Nguyên công 5: Tiến hành mài thô, mài tinh các bề mặt.

Máy: 3A130Dao: C36L5S

®

Đồ gá: Chống tâm, tốc kẹp

Nguyên công 6: Kiểm tra yêu cầu kỹ thuật

Phần V: Tính và tra lượng dư

V.1 Mục đích và ý nghĩa của việc tra lượng dư

- Phôi được xác định phần lớn vào lượng dư gia công Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số sẽ góp phần đảm bảo hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì

+ Lượng dư mà quá lớn sẽ tiêu tốn vật liệu, tiêu hao năng

lượng, lao động, tốn thời gian gia công…dẫn đến tăng giá thành sản phẩm

+ Lượng dư mà quá nhỏ sẽ có thể không hớt đi hết được các sai lệch của phôi hoặc chi tiết không đạt yêu cầu

- Mục đích của việc xác định lượng dư gia công là:Để đạt được độ chính xác yêu cầu, nâng cao tuổi thọ của dụng cụ cắt,giảm thời gian gia công, vật liệu… dẫn đến hạ giá thành sản phẩm

- Trong ngành chế tạo máy thường sử dụng 2 phương pháp sau để xác định lượng dư gia công

V.2 Phương pháp thống kê kinh nghiệm

- Theo phương pháp này lượng dư trung gian được xác định dựa trên cơ sở lượng dư tổng cộng của bề mặt lấy theo kinh nghiệm các số liệu kinh nghiệm này thường được tổng hợp theo trong bảng sổ tay

TKQCTN

+ Ưu điểm: Cho phép xác định luongj dư nhanh

+ Nhược điểm: Độ chính xác thấp do lấy từ thống kê kinh nghiệm của đơn vị sản xuất trong thời gian xác định chứ không đi sâu vào phân tích các điều kiện cụ thể

+ Phạm vi sủ dụng: Chủ yếu dùng trong sản xuất nhỏ, trong sản xuất lớn dùng để tham khảo

V.3 Phương pháp tính toán, phân tích.

+ Ưu điểm: Trị số lượng dư xác định một cách chính xác theo những điều kiện gia công cụ thể

+ Nhược điểm: Đòi hỏi người cán bộ phải phân tích đánh giá một cách thận trọng, chính xác nên tốn thời gian

+ Phạm vi sử dụng: Dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng loạt vừa

V.4 Tính lượng dư bề mặt trụ 17

Với phôi dập nóng khối lượng 0,43 kg tra bảng 3.2 trang 70 [ I ]

Ta có:

Rz= 150 m: chiều cao nhấp nhô hay nguyên công sát trước để lại

Ta=150 m: Chiều sâu lớp hư hỏng do bước hay nguyên công sat trước để lại

Vì chi tiết khi gia công được gá trên 2 mũi chông tâm nên sai số gá đặt theo phương hướng kính trong trường hợp này có thể coi bằng 0

(gđ =0) Như vậy trong công thức zimin không còn sai số gá đặt

Sai lệch về vị trí không gian của phôi được xác định theo công thức sau:

Với ph – dupng sai của đường kính mặt chuẩn phôi dùng để gia công lỗ tâm Với phôi dập độ chính xác nâng cao nhóm vật liệu thép M1,

- Sai lệch không gian còn lại sau nguyên công tiện thô là:

- Lượng dư tối thiểu được xác định theo công thức:

2.Zmin=2.(Rzi-l + Tai-l + i-l )Như vậy ta có:

- Tiện thô: 2.Zmin1=2.(150 + 150 +1870) = 4340 (m)

- Tiện tinh: 2.Zmin2 =2.(50 + 50 +112) = 424 (m)

- Mài thô: 2.Zmin3 =2.(30 + 30 +73) = 266 (m)

- Mài tinh: 2.Zmin4 =2.(10 + 20 + 37,4)= 134,8(µm)

Giá trị tính toán kích thước theo bản vẽ là:

dt = 17+0,002=17,001 (mm)

+ Như vậy kích thước nhỏ nhất là kích thước của chi tiết gia công,

các kích thước khác hình thành bằng cách lấy kích thước tính toán của bước ngay sau nó cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất Như vậy ta xác định được:

- Mài thô: dmin3 =17,001 + 0,1348 = 17,1358 (mm)

- Tiện tinh: dmin2 =17,1358 + 0,266 = 17,4018 (mm)

- Tiện thô: dmin1 =17,4018 + 0,424 = 17,8258 (mm)

- Phôi: dminph =17,8258 + 4,34 = 22,1658 (mm)

+ Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin với dung sai 

Với dung sai các nguyên công như sau:

ph=3000 (µm) tiện thô=400 (µm) mài tinh=20 (µm)

tiện tinh=63 (µm) mài thô=30 (µm)

- Mài tinh: dmaxph =17,001 + 0,02 = 17,021 (mm)

- Mài thô: dmax3 =17,1358 + 0,03 =17,17 (mm)

- Tiện tinh: dmax2 =17,4018 + 0,063 =17,46 (mm)

- Tiện thô: dmax1 =17,8258 + 0,4 =18,23 (mm)

- Tiện tinh:

2.Zmax2 =18,23 – 17,46 =0,77 (mm)2.Zmin2 =17,83 – 17,4=0,43(mm)

- Mài thô:

2.Zmax3 =17,46 – 17,17 =0,29 (mm)2.Zmin3 =17,4 – 17,14 =0,26(mm)

- Mài tinh:

2.Zmax4 = 17,17 – 17,021 = 0,149 (mm)2.Zmin4 =17,14– 17,001 =0,139 (mm)

+ Lượng dư tổng cộng bé nhất và lớn nhất là:

2.Zmaxph =2 3 5 , 57 0 , 77 0 , 29 0 , 149 6 , 679

1 min = + + + =

2.Zminph =2 3 4 , 37 0 , 43 0 , 26 0 , 139 5 , 199

1 min = + + + =

Kích thước tính

Dung sai 

Kích thước giới hạn (mm)

Lượng dư giới hạn (mm)

Lượng dư Các bề mặt còn lại

Tra bảng Tính

toán

2 , 0

+

−

2 , 0

+

−

2 , 0

+

−

2 , 0

+

−

2 , 0

+

−

7 17 0 , 02

02 , 0

+

2 , 0

+

−

2 , 0

+

−

PHẦN VI: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT VI.1 Tính toán chế độ cắt cho nguyên công gia công mặt trụ Φ17.

VI.1.1 Bước 1: tiện thô mặt trụ Φ17

a) Chiều sâu cắt t(mm)

Với lượng dư gia công : z=3,1mm

Chiều sâu cắt: t=1,55 mm

b) Lượng chạy dao

Theo bảng (5-11) [3] Với đường kính mặt gia công Φ17 ta có:

C

.

Trong đó: T= 30÷60 (ph) : Trị số trung bình tuổi bền dao.Chọn T=60 (ph)

kMv=kn.σb 

750

=1 1 , 15 650

350

35 , 0 15 , 0 18 ,

d) Số vòng quay trục chính

17 14 , 3

170 1000

1000

e) Lực cắt P

+ Lực hướng kính

Pz=Cpz.txPz.SyPz.Vnz.kPz (kg)Tra bảng 5.23[3] CPz = 300; x = 1; y = 0,75; n = -0,15

KϕPy=1 KγPy=1 KλPy=1 KrPy=0,66

KPy = 1,0 1,0 1,0 1,0 0,66 = 0,66Vậy => Py = 243 1,30,6, 0,40,9 . 160-0,3 0,66 = 18 (kg)

f) Công suất cắt

N= 102 60 2,1

160 80 60 102

Vậy máy đã chọn đảm bảo an toàn

g) Thời gian gia công

n S

y L

.

2 12

= +

(ph )

VI.1.2 Tiện tinh Φ17.

a) Chiều sâu cắt t(mm)

Lượng dư: z =0,4Chiều sâu cắt: t=0,2 (mm)b) Lượng chạy dao

Theo bảng (5-11) [3] Với đường kính mặt gia công Φ17 ta có:

C

.

Trong đó: T= 30÷60 (ph) : Trị số trung bình tuổi bền dao.Chọn T=60 (ph)

x, y, m: Các số mũ Theo bảng 5-17 [3] ta có:

Cv=292 : Hệ số điều chỉnh

x= 0,3 y= 0,15 m=0,18

Kv= kMv.knv.kuvTrong đó:

kMv=1,15: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của thép

knv=0,8: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu cắt

kuv =1: Hệ số điều chỉnh vào vật liệu dụng cụ cắt

Kv=1,15.0,8.1=0,92V= 0 , 92 256

25 , 0 2 , 0 60

292

15 , 0 3 , 0 18 ,

d) Số vòng quay trục chính

17 14 , 3

256 1000

e) Lực cắt P

+ Lực hướng kính

Pz=Cpz.txPz.SyPz.Vnz.kpzTrong đó: Cp=384

x=0,9 y=0,9 n= -0,15

Hệ số điều chỉnh kp tính theo công thức:

Kpz=KMP.kφ.kγp.kλp.krpTrong đó:

f) Công suất cắt

N= 0 , 42

60 102

256 10 60 1020

P z

(kW)N<Nm=7,5÷10 (kw)

Vậy máy chọn đảm bảo an toàn

g) Thời gian gia công

n S

y L

.

Theo bảng (5-11) [3] Với đường kính mặt gia công Φ17 ta có:

i C

Trị số trung bình tuổi bền dao.Chọn T=80 (ph) theo bảng 5.59 sổ tay công nghệ chế tạo máy

x, y, m: Các số mũ Theo bảng 5.49 [3] ta có:

Cv=14,8 : Hệ số điều chỉnh

x= 0,7 y= 0,3 m=0,11

Kv= kMv.knv.kuvTrong đó:

kMv=0,48: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của thép

knv=0,8: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu cắt

kuv =1: Hệ số điều chỉnh vào vật liệu dụng cụ cắt

Kv=0,48.0,8.1=0,384 V= 0 , 384 5 , 05

5 , 1 80

2 8 , 14

3 , 0 11 , 0

7 , 0

= (m/phút)

Số vòng quay trục chính

17 14 , 3

05 , 5 1000

2

148.1,5 =180 (kg)Công suất cắt

N= 0 , 14

60 102

05 , 5 180 60 1020

n S

y L

.

Theo bảng (5-11) [3] Với đường kính mặt gia công Φ17 ta có:

i C

Trị số trung bình tuổi bền dao.Chọn T=80 (ph) theo bảng 5.59 sổ tay công nghệ chế tạo máy

x, y, m: Các số mũ Theo bảng 5.49 [3] ta có:

Cv=41,8 : Hệ số điều chỉnh

x= 0,45 y= 0,3 m=0,13

Kv= kMv.knv.kuvTrong đó:

kMv=0,48: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của thép

knv=0,8: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu cắt

kuv =0,75: Hệ số điều chỉnh vào vật liệu dụng cụ cắt

Kv=0,48.0,8.0,75=0,288 V= 0 , 288 29

5 , 1 80

2 8 , 41

3 , 0 13 , 0

45 , 0

29 1000

1000