Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết thân ngã ba

Nhờ các lỗ ngang dọc trên thân mà nhiên liệu đợc phân phối đi theo các ngả trong máy theo yêu cầu, các mặt làm việc của chi tiết là các bề mặttrong của lỗ.. Sau khi phân tích kết cấu của

Thuyết minh đồ án công nghệ chế tạo máy

I Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết thân ba ngả đảm bảo yêucầu kỹ thuật đã cho trong bản vẽ chi tiết

II Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.

Thân ba ngả trên thuộc họ chi tiết dạng hộp nên chức năng của chi tiết này cóthể dùng trong các van cấp nớc, nhiên liệu, cấp dầu trong các hệ thống công nghiệpkhác, đỡ các trục của máy Nhờ các lỗ ngang dọc trên thân mà nhiên liệu đợc phân phối

đi theo các ngả trong máy theo yêu cầu, các mặt làm việc của chi tiết là các bề mặttrong của lỗ Chi tiết làm việc trong điều kiện không quá phức tạp với yêu cầu kỹ thuậtkhông cao nên ta có thể gia công chi tiết trên các máy vạn năng thông thờng mà vẫn cóthể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra

Yêu cầu kỹ thuật cơ bản.

- Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng0,05 ữ 1(mm), Ra = 5 ữ 1,25

Tuy nhiên kết cấu có những nhợc điểm sau :

Gia công các lỗ khó khăn và khoảng cách các lỗ ngắn và không thể gia côngtrên máy nhiều trục chính, khi gia công khó đảm bảo độ đồng tâm của 2 lỗ φ 20 và

Tại mặt đầu trụ Φ 45 có 2 vấu vậy để đảm bảo chính xác ta có thể phay 2 mặtnày đồng thời bằng 2 dao phay đĩa.

- Khối lợng riêng của hợp kim gang : γ = 7,4 kG/dm3

- Trọng lợng của chi tiết

1001.(

m.1N

N - Số chi tiết đợc sản xuất trong 1 năm

N1 - Số sản phẩm đợc giao N1 = 5000

m - Số chi tiết trong 1 sản phẩm, (m =1)

β - Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ ( lấy β = 5%)

α - Tính đến tỷ lệ % phế phẩm (α = 4%)

5460)

100

51).(

100

41.(

IV Chọn phơng pháp chế tạo phôi.

- Vì cấu tạo của chi tiết có dạng thân có nhiều lỗ vậy để đảm bảo điều kiện kếtcấu, làm việc cũng nh thuận tiện cho việc gia công cơ ta chọn phơng pháp đúc phôi

- Do các đặc điểm của phôi nh :

+ Sản xuất hàng loạt lớn

+ Chi tiết cỡ nhỏ

Do đó, đúc phôi theo phơng pháp đúc trong khuôn vỏ mỏng

- Chọn mặt phân khuôn : Mặt phân khuôn đợc biểu diễn trên hình vẽ

D

D

V Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết.

1 Xác định đờng lối công nghệ.

Sau khi phân tích kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là loạt lớn và trong điềukiện sản xuất ở nớc ta hiện nay, ta chọn phơng án phân tán nguyên công, sử dụng nhiều

đồ gá chuyên dùng để gia công trên các máy vạn năng thông dụng

2 Tính toán và lập qui trình công nghệ gia công chi tiết.

Nguyên công tạo phôi.

- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu (A)

- Nguyên công 2 : Khoét + Doa lỗ φ 25

- Nguyên công 3 : Phay mặt đầu khối trụ φ 45

- Nguyên công 4 : Phay mặt đầu đạt kích thớc 35±0,1

- Nguyên công 5 : Khoan + Doa lỗ φ10

- Nguyên công 6 : Khoan + Khoét + Doa lỗ φ 20 và φ12

- Nguyên công 7 : Khoan + Khoét + Doa lỗ φ 12

- Nguyên công 8 : Khoan + Doa lỗ φ 6

- Nguyên công 9 : Phay vát mặt đầu khối trụ φ 45

Nguyên công 1: Phay mặt đầu (A )

(Nguyên công tạo mặt phẳng tinh để gia công các mặt khác)

• Định vị và kẹp chặt.

Chi tiết đợc định vị trên 2 phiến tỳ khía nhám (vì mặt chuẩn cha đợc gia công),

và khối V đòn kẹp 4 vừa có tác dụng chống xoay chi tiết vừa có tác dụng kẹp chặt chitiết

Vị trí của dao đợc xác định bằng cữ xo dao, nguyên công đợc thực hiện trênmáy phay đứng bằng dao phay mặt đầu

• Tính toán lợng d gia công.

- Kích thớc cần đạt của nguyên công này là 70± 0,01 với độ nhám bề mặt là Ra =2,5 àm

Tra theo bảng 5 TKĐACNCTM, tơng ứng với cấp chính xác 6

Nguyên công này đợc chi là 2 bớc

+ Phay thô

Theo bảng (4-92) STCNCTM T1 Chọn dao theo tiêu chuẩn có :

D = 100; B = 39; d = 32; Z = 10(răng)

- Cắt thô.

+ Chọn chiều sâu cắt t = 2(mm) (bằng cả lợng d gia công thô)

+ Lợng chạy dao : Tra theo bảng (5-33) STCNCTM T2, ta đợc S = 0,26 (mm).+ Tốc độ cắt V : Phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh chiều sâu cắt, lợng chạy dao,vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ cắt vv

Vận tốc cắt tính theo công thức Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó :

Theo bảng (5-127) STCNCTM T2 Ta có vận tốc cắt khi phay là Vb = 158(v/ph).Theo báng 5-127 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II ta có :

k1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của vật liệu k1 = 1

k2 là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k2 = 0,8

k3 là hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 0,83

Vậy tốc độ cắt theo tính toán là Vt = 158.0,8.1.0,83 = 105 (m / phút )

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :

100.14,3

105.1000d

V.1000

π

=Chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn của máy là Nm = 300 (v/p)

Vậy tốc độ thực tế là :

1000

300.100.14,31000

n.d

=

=π

+ Lợng chạy dao : Tra theo bảng (5-37) STCNCTM T2, ta đợc S = 0,1 (mm).+ Tốc độ cắt V : Phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh chiều sâu cắt, lợng chạy dao,vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ cắt vv

Vận tốc cắt tính theo công thức Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó :

Theo bảng (5-127) STCNCTM T2 Ta có vận tốc cắt khi phay là Vb = 260(v/ph).Theo báng 5-127 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II ta có :

k1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của vật liệu k1 = 1

k2 là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k2 = 0,8

k3 là hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 0,83

Vậy tốc độ cắt theo tính toán là Vt = 260.0,8.1.0,83 = 172,64 (m / phút )

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :

100.14,3

64,172.1000d

V.1000

π

=Chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn của máy là Nm = 475 (v/p)

Vậy tốc độ thực tế là :

1000

475.100.14,31000

n.d

=

=π

Lợng chạy dao phút là : Sp = Sr.Z.n = 0,1.10.475 = 475 (mm/p)

•

Tính thời gian nguyên công

Trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối thời gian đợc xác định theocông thức sau

Ttc = TO + TP + TPV + Ttn

Trong đó : Ttc : Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công)

TO : Thời gian cơ bản (thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng kíchthớc và tính chất cơ lý của chi tiết, thời gian này có thể thực hiện bằng máy hoặc bằngtay và trong từng trờng hợp gia công cụ thể có công thức tính tơng ứng

TP : Thời gian phụ (thời gian cần thiết để ngời công nhân gá đặt, tháo chi tiết,tháo chi tiết, mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển khi xác định thời gian nguyên công

Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (Ttn = 5%TO)

Xác định thời gian cơ bản theo công thức sau đây :

n.S

2L1LL

)mm(173)2100(21

L2 = (2 ữ 5)mm S = 0,26; n = 300 (v/ph)

51770

Phay tinh

)35,0()tD(t1

)mm(103)5,0100(5,01

L2 = (2 ữ 5)mm

S = 0,1; n = 475 (v/ph)

79,1475.1,0

51070

Thời gian nguyên công cơ bản : TO = TO1 + TO2 = 1,179 + 1,79 = 2,97 (Phút)

Nguyên công 2 (Khoét + doa lỗ Φ 25).

Khoét lỗ Φ 25 để đạt kích thớc Φ 25 +0,07 và độ nhám Ra = 2,5.

• Lập sơ đồ gá đặt và kẹp chặt.

Vì có sự yêu cầu độ vuông góc của lỗ tâm Φ 25 với mặt A nên ta lấy mặt A làmchuẩn tiến hành định vị chi tiết trên mặt phẳng (định vị 3 bậc tự do) đồng thời chi tiếtcũng đợc định vị trên khối V ngắn định vị 2 bậc tự do sau khi định vị xong tiến hànhkẹp chặt bằng dùng Bulông thông qua khối V Khối V cũng tham gia định vị chốngxoay

Khi khoét dùng bạc dẫn hớng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp với thân

Chọn máy khoan đứng 2A135

+ Máy khoan có đờng kính lớn nhất φ35 (mm)

+ Khoảng cách từ bàn máy tới trục chính là 700 ữ 1120 (mm)

+ Vật liệu mũi khoét : P18

- Chọn dao doa : Chọn dao doa liền khối, đuôi côn

Theo bảng (4-49) STCNCTM T1 Chọn :

D = 25 (mm); L = 150 (mm); l = 18 (mm)

Vật liệu dao : BK8

- Xác định chế độ cắt

Chiều sâu cắt t = 1 (mm) lợng chạy dao vòng S = 0,8 (mm/vòng), tốc độ cắt là

V = 97 (m/phút) (Theo bảng 5-109 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II )

Mà theo công thức tính toán ta có

Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó :

Theo bảng 5-109 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II ta có

k1 là hệ số phụ thuộc vào chu kỳ tuổi bền của dao k1 = 1

k2 là hệ số phụ thuộc vàp trạng thái bề mặt gia công k2 = 1

k3 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác của hợp kim cứng dao hợp kim cứngBK8 vậy k3 = 1

vậy Vt = 97.1.1.1 = 97 (m/phút)

Xác định số vòng quay theo tính toán của trục chính theo công thức sau :

25.14,3

97.1000

.1000

phut v d

π

Ta chọn theo tiêu chuẩn của máy n = 995 (v/phút)

• Thời gian cơ bản của Nguyên công

Xác định thời gian cơ bản theo công thức sau đây :

n.S

2L1LL

L = 67,5(mm)

)25,0(Cotg2

dD

1

)mm(8)25,0(60Cotg2

5,2325

1

L2 = (1 ữ 3)mm

097,0995.8,0

285,67n

.S

2L1LL

Nguyên công 3 (Phay mặt đầu φ 45).

Phay mặt đầu trụ tròn để đạt kích thớc 65±0,1

• Định vị và kẹp chặt.

Lấy mặt A (đối diện) đã đợc gia công làm chuẩn tinh Chi tiết đợc định vị trên 2phiến từ (định vị 3 bậc tự do), chốt trụ ngắn (hạn chế 2 bậc tự do) và đợc kẹp chặt từtrên xuống dới bằng bàn kẹp liền động

Vị trí của dao đợc xác định bằng cữ xo dao, nguyên công đợc thực hiện trênmáy phay đứng bằng dao phay mặt đầu

• Tính toán và tra lợng d.

Kích thớc cần đạt ở nguyên công này là 65±0,1 với độ nhám Ra =2,5 àm

Tra theo bảng (3-91) STCNCTM T1, tơng ứng với cấp chính xác IT10

Nguyên công này đợc chia làm 2 bớc :

+ Phay thô

+ Phay tinh

Lợng d nhỏ nhất đợc tính nh sau :

Zimin = RZi-1 + Ti-1 + Si-1 + εi.

Với phôi đúng trong khuôn vỏ mỏng, làm khuôn bằng máy, theo bảng (3-15)STCNCTM T1, cấp chính xác của phôi đúng đạt IT14

Theo bảng 8 TKĐACNCTM, với kích thớc lớn nhất của vật đúng nhỏ hơn 1250(mm) thì : RZ + T = 600 (àm) (1)

- Sai lệch không gian của vật đúc :

+ Sai lệch do độ cong vênh của mặt vật đúc :

(Bề mặt đang thực hiện gia công) đợc xác định là :

ρC1 = ∆K.L

∆K : Độ cong vênh trên 1mm chiều dài (àm/mm)

L : Kích thớc lớn nhất của mặt phẳng L = 75 (mm)

Theo bảng (4-40) STCNCTM ĐHBK Lấy ∆K = 1 →ρC1 = 1.75 = 75 (àm).+ Sai lệch về độ không song song giữa mặt phẳng chuẩn và mặt phẳng gia công

ở bớc phay thô đạt cấp chính xác IT12, sau bớc phay thô theo bảng (3-11) ứngvới kích thớc danh nghĩa 10 ữ 100 và cấp chính xác IT14

→ Dung sai của vật đúc là 740 (àm)

→ Sai lệch về độ không song song là :

ρKS2 = 1/2 dung sai phôi = 1/2 740 = 370 (àm)

+ Vì sai lệch do độ cong vênh và độ không song khong là cùng hớng nên tổngsai lệch không gian cuả phôi là :

445370752

-KiÓm tra kÕt qu¶ tÝnh to¸n :

+ Sau khi tinh :

(µm)

KÝch thícgiíi h¹n Lîng d giíih¹n

Theo bảng (4-95) STCNCTM T1 → Chọn dao phay mặt đầu gắn liền Hợp kimcứng BK8

- Đờng kính dao đợc xác định : D = 1,3B = 1,3 45=58,3(mm), theo bảng (4-3)STCNCTM T1, chọn dao theo tiêu chuẩn có :

D = 100 B = 39

D = 32 Z = 10

+Tính toán chế độ cắt :

-Cắt thô

+ Chọn chiều sâu cắt t=2,16 (bằng lợng d gia công thô)

+ Lợng chạy dao S : Tra theo bảng(5-33)STCNCTM T2

→ Sz=0,29(mm/ răng)

+ Tốc độ cắt đợc xác định theo công thức

z x m

q

ZB.S.tT

DC

.45.29,0.16,2.180

100.445

V 0,32 0,15 0,35 0,2 0

2 , 0

=

Số vòng quay của dao :

434100

.14,3

31,136.1000D

V.1000

100.375.14,31000

D.n

+ Xác định lực cắt :

mv w

q

u y z

x p

kn

.D

Z.B.S.t

C.10

.100

10.45.29,0.16,2)

5,54.(

10

1 74 , 0 9 , 0

Px = 294,3 < Pxmax = 2000 : Thoả mãn điều kiện

- Xác định mômen xoắn (Nm) trên trục chính của máy :

3,294100

.2

100.6,588100

.2

D.P

Công suất cắt:

13,160.1020

75,117.6,58860

.1020

V.P

Điều kiện Ne < Nm.η thoả mãn

- Xác định chế độ cắt khi phay tinh

t = 0,29 (mm) ( bằng cả lợng d)

Theo bảng (5 - 37) STCNCTM T2 có S = 0,5 (mm/răng)

- Tính tốc độ cắt V

v p u y z x m

q

ZB.S.tT

DC

V=

Các hệ số mũ nh ở bớc trớc :

07,15210

.45.5,0.29,0.180

100.445

V 0,32 0,15 0,35 0,2 0

2 , 0

=

Số vòng quay của dao :

1,484100

.14,3

152.1000D

V.1000

100.475.14,31000

D.n

Vị trí của dao đợc xác định bằng cữ xo dao, nguyên công đợc thực hiện trênmáy phay đứng bằng dao phay mặt đầu.

+ Hiệu suất máy : η = 0,75

Chọn dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng BK8

Theo bảng (4-94) sổ tay công nghệ chế tạo máy tập I ta có các thông số củadao nh sau:

D = 100 (mm) ; B = 39 (mm) ; d = 32 (mm) ; Z = 10 (răng)

- Chế độ cắt

ở

b ớc phay thô.

Chiều sâu cắt t = 2,25 (mm) (bằng cả lợng d ở bớc phay thô)

Lợng chạy dao răng theo bảng (5-131) STCNCTM T2 là S = 0,2 (mm/răng).Theo bảng (5-127) Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II ta có Vb = 204 (m/p)Theo công thức tính tốc độ cắt ta có :

Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó:

k1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của vật liệu k1 = 1

k2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k2 = 0,8

k3 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tuổi bền của dụng cụ gia công k3 = 1.Vậy ta có Vt = 204.0,8.1 = 163,2 (m/p)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :

100.14,3

2,163.1000

.1000

p v d

πTheo sách hớng dẫn thiết kế máy cắt kim loại ta chọn theo máy chuẩn với tốc

p m n

d

=

=π

Lợng chạy dao phút sẽ là : Sph = 0,15.10.475 = 712,5 (m/p)

ở

b ớc phay tinh.

Chiều sâu cắt t = 0,25 (mm) (bằng cả lợng d ở bớc phay thô)

Lợng chạy dao răng theo bảng (5-131) STCNCTM T2 là S = 0,2 (mm/răng).Theo bảng (5-127) Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II ta có Vb = 232 (m/p)Theo công thức tính tốc độ cắt ta có :

Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó:

k1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của vật liệu k1 = 1

k2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k2 = 0,8

k3 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tuổi bền của dụng cụ gia công k3 = 1.Vậy ta có Vt = 232.0,8.1 = 185,6 (m/p)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :

nt = 519,7( / )

100.14,3

2,163.1000

.1000

p v d

πTheo sách hớng dẫn thiết kế máy cắt kim loại ta chọn theo máy chuẩn với tốc

p m n

πLợng chạy dao phút sẽ là : Sph = 0,15.10.475 = 712,5 (m/p)

7 Nguyên công 5 ( Khoan + doa lỗ Φ 10±0,07 ).

• Định vị

Chi tiết đợc định vị nhờ phiến tỳ, chốt trụ ngắn, khối V ngắn

• Kẹp chặt

Chi tiết đợc kẹp chặt nhờ phiến tỳ gắn với vít me

Khi khoan dùng bạc dẫn hớng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp vớithân đồ gá

• Tính và tra lợng d

Sau khi gia công bề mặt lỗ đạt độ bóng Ra = 2,5 tơng ứng với cấp chính xác 6,

để đạt cấp chính xác trên thì sau khi khoan ta cần phải doa thô

Lợng d sau khi khoan = 1/2 đờng kính mũi khoan

Đờng kính mũi khoan phải là : D = 10 - 0,2 = 9,8 (mm)

• Tính và tra chế độ cắt

Khi khoan.

+ Chọn máy khoan cần 2A125 có :

- Đờng kính mũi khoan φmax = 25 (mm).

l = 170 (m m) (chiều dài phần làm việc)

Chọn vật liệu cho mũi khoan là thép gió BK8

Theo công thức nt = 1995(v/p)

10.14,3

64,62.1000d

v

1000 t

=

=π

Chọn tốc độ theo máy tiêu chuẩn n = 1360(v/p)

3,7.1000d

v

1000 t

=

=

Chọn theo tiêu chuẩn của máy là n = 190 (v/p)

8 Nguyên công 6 (Khoan + khoét + doa lỗ φ 20 và φ 12).

• Định vị

Chi tiết đợc định vị trên phiến tỳ, chốt trụ ngắn và chốt trám (chống xoay chitiết)

• Kẹp chặt

Chi tiết đợc kẹp chặt nhờ đòn kẹp

Khi khoan dùng bạc dẫn hớng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp vớithân đồ gá

+ Khoét : với lợng d 1,1 (mm) sau khi khoan

+ Doa thô : với lợng d 0,12 (mm) sau khi khoét

• Tính và tra chế độ cắt

Khoan

- Chọn máy khoan 2A135

+ Đờng kính mũi khoan φmax = 35 (mm).

+ Công suất máy : N = 6 kW

+ Hiệu suất : η = 0,8

Chọn mũi khoan ruột gà, đuôi côn với đờng kính D = 10,8 (mm)

Chiều dài mũi khoan : L = 250 (mm)

Chiều dài làm việc của mũi khoan : L = 170 (mm)

Vật liệu mũi khoan là : Thép gió P18

• Tính và tra chế độ cắt

v

1000 t

=

=π

Chọn tốc độ theo máy tiêu chuẩn n = 995(v/p)

Khoét

• Tính và tra chế độ cắt

- Chọn máy

Chọn máy khoan đứng 2A135

+ Máy khoan có đờng kính lớn nhất φ35 (mm)

+ Khoảng cách từ bàn máy tới trục chính là 700 ữ 1120 (mm)

Mà theo công thức tính toán ta có

Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó :

Theo bảng 5-109 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II ta có

k1 là hệ số phụ thuộc vào chu kỳ tuổi bền của dao k1 = 0,5

k2 là hệ số phụ thuộc vàp trạng thái bề mặt gia công k2 = 1

k3 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác của hợp kim cứng dao hợp kim cứngBK8 vậy k3 = 1

vậy Vt = 138.0,5.1.1 = 69 (m/phút)

Xác định số vòng quay theo tính toán của trục chính theo công thức sau :

12.14,3

69.1000d

v

1000 t

=

=π

Ta chọn theo tiêu chuẩn của máy n = 995 (v/phút)