QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT DẠNG HỘP H9 (Bản vẽ + thuyết minh)

Đồ án công nghệ chế tạo máy nằm trong chơng trình đào tạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

-

-

Lời nói đầu

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ s cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho ngời học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phơng pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng

Đồ án công nghệ chế tạo máy nằm trong chơng trình đào tạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà ngời kỹ s gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí

Sau khi nhận đợc đề tài:”Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Thân van

điều áp” Với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn, các thầy cô trong khoa cùng với sự cố gắng lỗ lực của bản thân Em đã làm việc một cách nghiêm túc, cùng với sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu và sự đóng góp ý kiến của bạn bè đồng nghiệp đến nay đề tài của em đã đợc hoàn thành

Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai sót do trình độ cũng nh kinh nghiệm còn hạn chế Em rất mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy cô để đề tài của em

Đồ án Công Nghệ

I. Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết

Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy Thân van điều áp là chi tiết dạng hộp

Thân van điều áp có nhiệm vụ dùng để

Thân van điều áp có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng

có một số bề mặt không phải gia công.Các bề mặt làm việc chủ yếu ở đây là các lỗ trụ

φ10; φ7các mặt và ren M20, M12, M16 ở các đầu

Cần gia công mặt phẳng trên để làm chuẩn tinh gia công Đảm bảo sự tơng quan của lỗ φ10 với lỗ φ7 với các bề mặt gia công Khoảng cách từ tâm lỗ φ10 đến một mặt bên phải là : 50+0,2; từ tâm lỗ φ7 đến mặt bên phải là: 25+0.2 và từ tâm lỗ φ7 đến mặt trên là: 58+0.2, 45+0.2

Chi tiết làm việc trong điều kiện chịu áp lực lớn

Vật liệu sử dụng là : Thép C45, có các thành phần hoá học sau :

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy:

Kết cấu của chân đế bao gồm: Bên trên là khối hộp hình chữ nhật, phía dới có một khối trụ, bên trong khối trụ và khối hộp chữ nhật là những bề mặt lỗ và ren, đó là những

Chi tiết Thân van điều áp đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc Kết cấu tơng đối

đơn giản, tuy nhiên khi gia công các lỗ làm việc chính φ16;φ7 cần phải đảm bảo khoảng cách và độ đồng tâm giữa các đờng tâm lỗ với nhau, độ vuông góc giữa các đ-ờng tâm lỗ với mặt phẳng đáy phải chính xác đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

N - Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm(bao gồm cả phế phẩm).

N1- Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm (cái thành phẩm)

2.Tính trọng lợng của chi tiết:

Trọng lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:

V - ThÓ tÝch cña chi tiÕt:

V = V1 + V2 + V3 + V4 - ( V5 + V6 + V7 + V8)

V1 - ThÓ tÝch khèi hép

V2 - ThÓ tÝch khèi trô bªn tr¸i

V3 - ThÓ tÝch khèi trô bªn ph¶i

V= 60480 + 12868 +12868 + 49260 – 9236,28 – 7696,90 – 30938,40 – 15162,90

>1000

<1010-200200-500500-1000

>5000

<100100-500500-50005000-50000

>50000 với Q = 0,57 (kg) vµ N = 8800 (chi tiết)

sẽ tốn nguyªn vật liệu tiªu hao lao động để gia c«ng, tốn năng lượng dụng cụ cắt vận chuyển nặng dẫn tới gi¸ th nh tà ăng.

Lượng dư qu¸ nhỏ sẽ kh«ng đủ để bớt đi c¸c sai lệch của ph«i để biến ph«i th nhà chi tiết ho n thià ện, l m à ảnh hưởng tới c¸c bước nguyªn c«ng v c¸c bà ước gia c«ng Như vậy việc x¸c định phương ph¸p tạo ph«i dựa trªn h×nh d¹ng của chi tiết và đảm bảo lượng dư gia c«ng để nhằm tiết kiệm nguyªn vật liệu, quy tr×nh c«ng nghÖ đơn giản, giảm được thời gian gia c«ng cơ bản trong qu¸ tr×nh chế tạo cơ bản trong qu¸ tr×nh chế tạo chi tiết, tăng năng xuất lao động nhưng vẫn đảm bảo số lượng v chà ất lượng sản phẩm đồng thời kh«ng bị phế phẩm dẫn đến gi¸ th nh hà ạ

Trong c«ng nghệ chế tạo m¸y thường sử dụng c¸c phương ph¸p tạo ph«i sau

1.1 Ph«i dập:

Ph«i dập thường dïng cho c¸c loại chi tiết sau đ©y: trục răng c«n, trục răng thẳng, c¸c loại b¾nh răng kh¸c, c¸c chi tiết dạng c ng, trà ục chữ thập, trục khuỷu .cã c¸c đặc điểm:

Sử dụng một bộ khu«n cã kÝch thước lòng khu«n gần giống vật gia c«ng

Độ chÝnh x¸c của vật dập cao, đặc biệt l c¸c kÝch thà ước theo chiều cao v saiàlệch giữa hai nửa khu«n Th«ng thường độ bãng của dập thể tÝch đạt được từ ∆ 2 ÷∆ 4,

độ chÝnh x¸c đạt được ± 0,1÷± 0,05

Trạng th¸i ứng suất vật gia c«ng nãi chung l nÒn khà ối, do đã kim loại cã tÝnh dẻo tốt hơn, biến dạng triệt để hơn, cơ tÝnh sản phẩm cao hơn v cã thà ể gia c«ng vật phức tạp

Dễ cơ khÝ ho¸ nªn năng suất cao

Hệ số sử dụng vật liệu cao

Thiết bị sử dụng cã c«ng suất lớn, chuyển động chÝnh x¸c, chế tạo khu«n đắt tiền.

Do những đặc điểm trªn nªn dập thể tÝch chỉ dïng trong sản xuất h ng loà ạt và

h ng khà ối

1.2 RÌn tự do.

Ưu điểm của rÌn tự do:

Thiết bị rÌn đơn giản, vốn đầu tư Ýt

Cã khả năng loại trừ c¸c khuyết tật đóc như rỗ khÝ, rỗ co Biến tổ chức hạt th nh tà ổ chức thớ, tạo được c¸c tổ chức thớ uốn xoắn, do đã l m tà ăng cơ tÝnh sản phẩm

Lượng hao phÝ kim loại khi rÌn Ýt hơn khi gia c«ng cắt gọt

C¸c nhược điểm của rÌn tự do:

1.3 Đóc trong khu«n kim loại:

Cã thể tạo ra sản phẩm cã chất lượng cao, kÝch thước chÝnh x¸c, độ bãng bề mặt cao,

cã khả năng cơ khÝ ho¸, tự động ho¸ cao

Gi¸ th nh sà ản xuất đóc nãi chung hạ hơn so với c¸c dạng sản xuất kh¸c

Vật đóc dễ tồn tại c¸c dạng rỗ c¬, rỗ khÝ, nứt

Tiªu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót

Khi đóc trong khu«n kim loại, tÝnh dẫn nhiệt của khu«n cao nªn khả năng điền đầy kÐm Mặt kh¸c cã sự cản cơ của khu«n kim loại lớn nªn dễ gÉy ra nứt

1.4 Đóc ¸p lực

Đóc được c¸c vật liệu đóc phức tạp cã th nh mà ỏng, đóc được c¸c lỗ nhỏ cã kÝch thước kh¸c nhau, có độ bãng v chÝnh x¸c cao, cà ơ tÝnh của vật liệu tốt, năng suất cao

Nhưng khuôn chúng bị mòn do kim loại nóng b o mòn khi à được dẫn dưới áp lực cao.

chính xác trước khi rút.

Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kộm do chứa nhiều tạp chất

1.6 Đúc trong khuôn mẫu chảy.

Vật đúc có độ chính xác v à độ bóng rất cao, có thể đúc được các vật phức tạp v cóàthể đúc được các hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao, năng suất không cao Dựng để đúc kim loại quý hiếm, cần tiết kiệm vật liệu

Thân đồ gá có khối lượng khá lớn v sà ản xuất h ng loà ạt lớn nên ta chọn phôi là phôi đúc v à đúc trong khuôn kim loại Bởi lẽ sau khi so sánh các phương pháp tạo phôi

ta thấy đúc trong khuôn kim loại có những ưu điểm sau:

- Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá tự động hoá cao

- Giá th nh sà ản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các phương pháp tạo phôi khác.

- Cơ tính của vật đúc cao, tuổi bền kim loại cũng cao

- Đúc trong khuôn kim loại cho phép nâng cao năng suất v tránh nhà ững sai hỏng trong khi tạo phôi

2 Chọn phương pháp chế tạo phôi

Căn cứ v o nhà ững phương pháp tạo phôi các điều kiện sau đây:

- Vật liệu l m phôi l thép C45à à

- Kớch thước của chi tiết ko quá nhỏ hình dạng của chi tiết không quá phức tạp

- Dung sai của bề mặt không gia công l nhà ỏ ±0.5

- Dạng sản xuất l sà ản xuất h ng loà ạt lớn

Để thoả moãn được những điều kiên trên thì ta chọn phương pháp tạo phôi là

đúc trong khuôn Kim loại

V thứ tự các nguyên công

1 Xác định đờng lối công nghệ

Xác định đờng lối công nghệ là xác định phơng pháp thực hiện công việc gia công chi tiết sao cho tốn ít thời gian nhất, đạt hiệu quả kinh tế cao nhất mà vẫn đảm bảo độ chính xác gia công Quá trình gia công chi tiết phải qua nhiều nguyên công, nhng phải phân chia cách thực hiện nguyên công đó nh thế nào để đạt đợc các yêu cầu nói trên? Chúng ta có thể chọn phơng án tập trung nguyên công hay phân tán nguyên công

Tuy nhiên việc chọn cách phân chia nguyên công còn phụ thuộc vào dạng sản xuất,

độ cứng vững và độ chính xác của chi tiết và điều kiện sản xuất của nớc ta hiện nay

Đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn muốn chuyên môn hoá cao có thể đạt đợc độ chính xác cao thì nên chọn phơng án phân tán nguyên công tức là quy trình công nghệ đợc phân ra thành các nguyên công đơn giản Ta dùng các máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng

- Gia công lỗ φ10, φ16 đạt Rz= 40 bằng phơng pháp khoan, gia công ren M20

- Gia công lỗ φ10.5 đạt Rz = 40 bằng phơng pháp khoan, gia công ren M12

- Gia công ren M16

3 Lập tiến trình công nghệ

Khi thiết kế quy trình công nghệ ta phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công đợc thực hiện theo một nguyên lý ứng với một phơng pháp gia công thích hợp với kết cấu của chi tiết

Do đó, đối với chi tiết “thân van điều áp” ta có phơng án thiết kế nguyên công nh sau:

1 Nguyên công I : Gia công mặt phẳng đáy bằng phơng pháp phay

2 Nguyên công II : Gia công mặt phẳng trụ song song bằng phơng pháp phay

3 Nguyên công III : Gia công hai mặt phẳng song song 2 bên bằng phơng pháp phay

4 Nguyên công IV : Gia công lỗ φ7 bên trái bằng phơng pháp khoan

5 Nguyên công V : Gia công lỗ φ7 bên phải bằng phơng pháp khoan

6 Nguyên công VI : Gia công lỗ φ7, φ10, φ16, φ18bằng phơng pháp khoan, và taro ren M20

7 Nguyên công VII : Gia công lỗ φ7, φ10,5 bằng phơng pháp khoan và taro ren M12

8 Nguyên công VIII : Gia công ren ngoài M16 hai bên

4.Lập thứ tự các nguyên công:

Nguyên công I : Phay thô mặt đáy.

*Chọn dao: Tra bảng (4-3) và (4-94) [ 1] ta có:

Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng T15K6 có các thông số:

D = 100 B = 39 d(H7) = 32 Z = 10

Nguyên công II : Phay hai mặt trụ song song(chia 2 bước để phay)

Kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy: 320 x 250mm Công suất động cơ chạy dao 1,7kw Kích thớc phôi lớn nhất gia công đợc là 350mm

Nguyên công III : Phay hai mặt phẳng trụ hai bên

*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do: Trong đó 1 phiến tỳ lớn ở mặt đáy hạn chế 3 bậc

tự do; 2 chốt tỳ cầu ở mặt bên của chi tiết hạn chế 2 bậc tự do, và 1chốt tỳ cầu ở mặt bên hạn chế 1 bậc

Chi tiết đợc kẹp chặt từ trên vuông góc xuống bằng đòn kẹp liên động

*Chọn máy: Máy phay nằm 6H82

Theo bảng (9- 38) [3]

có 18 cấp tốc độ 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500

Kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy: 320 x 250mm Công suất động cơ chạy dao 1,7kw Kích thớc phôi lớn nhất gia công đợc là 350mm

* Chọn dao:

- Chọn dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh hợp kim cứng tra bảng (4-85) [1] có

D= 200mm; B= 16mm; d(H7)= 50mm; số răng= 14

Nguyên công IV: Khoan lỗ φ7 bên trái

*Định vị và kẹp chặt:

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do: Trong đó 2 phiến tỳ ở mặt đáy chi tiết nh hình

vẽ hạn chế 3 bậc tự do; 1phiến tỳ ở mặt trục đã gia công hạn chế 2 bậc tự do; một trụ tròn khác ở mặt trên hạn chế 1 bậc tự do chống xoay của chi tiết

Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 1 bu lông

* Chọn máy : Máy khoan đứng K125

Theo bảng (9- 21) [3]

Các thông số kỹ thuật của máy:

Khoan đợc lỗ có đờng kính lớn nhất là 25mm, Công suất động cơ chính N = 2,8KW,

Số vòng quay trục chính: 97 ; 135 ; 190 ; 267 ; 380 ; 540 ; 668 ; 950 ; 1360 (vòng/phút)Lợng chạy dao: 0,1 ; 0,13 ; 0,17 ; 0,22 ; 0,28 ; 0,38 ; 0,5 ; 0,63 ; 0,81 (mm/vòng)

Lực tiến dao Pmax = 9000N

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do: Trong đó 2 phiến tỳ ở mặt

đáy chi tiết nh hình vẽ hạn chế 3 bậc tự do; 1phiến tỳ ở mặt trục đã gia công hạn chế 2 bậc tự do; một trụ tròn khác ở mặt trên hạn chế 1 bậc tự do chống xoay của chi tiết Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 1 bu lông

* Chọn máy : Máy khoan đứng K125

Theo bảng (9- 21) [3]

Các thông số kỹ thuật của máy:

Khoan đợc lỗ có đờng kính lớn nhất là 25mm, Công suất động cơ chính N = 2,8KW,

Số vòng quay trục chính: 97 ; 135 ; 190 ; 267 ; 380 ; 540 ; 668 ; 950 ; 1360 (vòng/phút)Lợng chạy dao: 0,1 ; 0,13 ; 0,17 ; 0,22 ; 0,28 ; 0,38 ; 0,5 ; 0,63 ; 0,81 (mm/vòng)

Lực tiến dao Pmax = 9000N

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do: Trong đó 1 phiến tỳ lớn ở mặt phẳng đáyđã gia công hạn chế 3 bậc tự do; 1phiến tỳ ở hai mặt bên vừa gia công hạn chế 2 bậc tự do; một chốt trụ cầu ở mặt trên vừa gia công hạn chế một bậc tự do của chi tiết.

(vßng/phót) Lîng ch¹y dao: 0,1 ; 0,13 ; 0,17 ; 0,22 ; 0,28 ; 0,38 ; 0,5 ; 0,63 ; 0,81 (mm/vßng) Lùc tiÕn dao Pmax = 9000N

- Ta chän mòi taro ren cã d= 20mm; p= 1,5mm; L= 112mm; l= 37mm s©u 15mm

Nguyªn c«ng VII: Khoan lç φ7, φ10,5 vµ taro ren M12

*§Þnh vÞ vµ kÑp chÆt:

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do: Trong đó 1 phiến tỳ lớn ở mặt phẳng

đáyđã gia công hạn chế 3 bậc tự do; 1phiến tỳ ở hai mặt bên vừa gia công hạn chế 2 bậc

tự do; một chốt trụ cầu ở mặt bên cạnh hạn chế 1 bậc tự do của chi tiết

*Chọn dao: Tra bảng (4- 40) và (4- 47) (4- 136) [ 1] ta có:

- Ta chọn mũi khoan ruột gà bằng thép gió, chuôi côn có d = 7mm; L= 150mm;

l= 80mm sâu 58mm và sâu 38mm

- Ta chọn mũi khoan ruột gà bằng thép gió, chuôi côn có d = 10,5mm; L= 130mm; l= 60mm sâu 25mm

- Ta chọn mũi taro ren có d= 12mm; p= 1mm; L= 89mm; l= 29mm sâu 15mm

Nguyên công VIII : Tiện ren ngoài M16 hai bên

*Định vị và kẹp chặt:

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do: hai phiến tỳ ở mặt đáy hạn chế 3 bậc tự do 1 phiến tỳ ở mặt trụ bên nh hình vẽ hạn chế 2 bậc tự do 1 chốt tỳ cầu ở mặt cạnh hạn chế 1tự do Chi tiết đợc kẹp bằng bu lông

* Chọn máy : Máy Tiện T616

Tra bảng 9-3 [3] ta có:

Máy gia công đợc chi tiết có đờng kính lớn nhất là 320mm, số cấp tốc độ trụ chính là

12 cấp , dải tốc độ trục chính 44–1980 (vg/ph), độ côn trục chính N05, công suất

Việc tính toán lợng d gia công cho chi tiết là công việc quan trọng và cần thiết làm cơ sở sau này cho công việc chế tạo phôi , nếu xác định lợng d gia công không hợp

lý sẽ gây cho công việc sau này có ảnh hởng tới kinh tế cho nhiều mặt, là cơ sở cho việc tính toán chế độ cắt

- Nếu lợng d quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu phải qua nhiều lần cắt gọt, ảnh hởng tới dụng cụ cắt và độ rung động trong quá trình gia công và đồ gá không đợc bền, ảnh hởng tới chi tiết và hiệu quả không cao

- Nếu lợng d gia công mà quá nhỏ thì sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch hình dáng hình học của chi tiết và chi tiết sẽ trở thành phế phẩm và bị hỏng

Do vậy việc xác định lợng d hợp lý là công việc rất quan trọng vì nó ảnh hởng

đến những sai lệch và yêu cầu cho các chi tiết

1 Tính lợng d cho nguyên công I: Phay mặt phẳng đáy

Độ chính xác phôi cấp II khối lợng phôi 0,57 kg, vật liệu Thép C45 Gia công bề mặt đáy với Rz = 40 Quy trình công nghệ chia làm hai bớc: phay thô và phay tinh trên một lần gá đặt Theo công thức trong bảng 9 [39] thiết kế đồ án CNCTM

Tính lợng d cho bề mặt phẳng :

Zimin = Rzi-1 + Ti-1 + ρi-1+ εi

Trong đó :

Rzi-1 : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sát trớc để lại

Ti-1 : Chiều sâu lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệ sát trớc để lại

ρi-1 : Sai lệch về vị trí không gian do bớc công nghệ sát trớc để lại ( độ cong vênh,

độ lệch tâm, độ không song song )…

εi : Sai số gá đặt chi tiết ở bớc công nghệ đang thực hiện

Với phôi chế tạo bằng phơng pháp đúc tra bảng 10 [ thiết kế đồ án CNCTM]

ρi-1 : Sai lệch của bớc (nguyên công) sát trớc để lại

k : Hệ số chính xác hóa, khi phay thô lấy k = 0,05 ,phay tinh lấy k = 0,2

=> sai lệch còn lại sau khi phay thô là :

2

c +εε

εc : Sai số chuẩn

εk : Sai số kẹp chặt

Do chuẩn định vị trùng với gốc kích thớc nên εc = 0

Do lực kẹp vuông góc với phơng kích thớc thực hiện nên:

εk= (ymax - ymin) cosα