Đồ án công nghệ chế tạo máy

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản x

Lời nói đầu

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được 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 thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương 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 được 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 môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương 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 ngườ kỹ sư gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí

Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, đặc biệt là thầy Tăng Huy

đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Nguyễn Trung Kiên

Mục lục

Lời nói đầu

Mục lục

Chương 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

Chương 2: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Chương 3: Xác định dạng sản xuất

Chương 4: Chọn phương pháp chế tạo phôi

Chương 5: Lập thứ tự các nguyên công

Chương 6: Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại Chương 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công

Chương 8: Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công Chương 9: Tính và thiết kế đồ gá

Tài liệu tham khảo

1 2 3 4 5 6 8 12

19 36 42 52

Chương 1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

1.1 Chức năng làm việc

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để gạt bánh răng (khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ)

1.2 Điều kiện làm việc

Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mô men xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyên không chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc không cao

2.2 Yêu cầu kỹ thuật

Khi chế tạo chi tiết dạng càng cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau đây

Kích thước các lỗ cơ bản được

Bclipbrd.exe

63 ,

=

a

R

gia công với độ chính xác cấp 7 9, độ nhám bề mặt

Đé không song song của các tâm lỗ cơ bản trong khoảng (0,03 0,05)/100mm chiều dài

Độ không vuông góc đường tâm lỗ so với mặt đầu trong khoảng (0,05 0,1)/100mm chiều dài

Độ không đồng tâm hai lỗ: 0,05/100mm

Độ không song song của các mặt đầu giữa các lỗ cơ bản trong khoảng (0,05 0,25)/100mm bán kính mặt đầu

Độ cứng vật liệu: HB 140

2.3 Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến

Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất

Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa điện cho năng suất không cao và chất lượng bề mặt không đòi hỏi cao

Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta

Chương 3 Xác định dạng sản xuất

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây

Trong đó

N: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm

N1: Sè sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm

m: Sè chi tiết trong một sản phẩm, m=1

β: Sè chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5%)

÷

÷

÷

) 100 1

.(

1

α

β + +

N

Chương 4 Chọn phương pháp chế tạo phôi

Đối với chi tiết đã có, có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôi sau đây

4.1 Phôi dập

Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết nh: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu

Đặc điểm của phương pháp

Sử dông một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vật gia

5400 100

3 5 1 1

γ

Độ chính xác của vật dập cao, đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ ∆2 ÷∆4, độ chính xác đạt được (± 0,1÷± 0,05)

Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại

có tính dẻo tốt hơn, biến dạng triệt để hơn, cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp

Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao

Ưu điểm của rèn tù do

Thiết bị rèn đơn giản, vốn đầu tư Ýt

Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc nh rỗ khí, rỗ co Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, tạo được các tổ chức thớ uốn xoắn, do đó làm tăng cơ tính sản phẩm

Lượng hao phí kim loại khi rèn Ýt hơn khi gia công cắt gọt

Các nhược điểm của rèn tự do

Độ chính xác kích thước, độ bóng bề mặt kém

Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết và giữa các loạt gia công chất lượng gia công còn phụ thuộc vào trình độ công nhân và trình độ tổ chức nơi làm việc

Năng suất lao động thấp, lượng dư, dung sai và thời gian gia công lớn,

hiệu quả kinh tế không cao.

Sử dông trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệp sửa chữa, chế tạo máy

4.3 Đúc trong khuôn kim loại

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 thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác

Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt

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

Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt

Qua việc phân tích chức năng, điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn phương pháp chế tạo phôi dập là phù hợp nhất.

Chương 5 Lập thứ tự các nguyên công

5.1 Xác định đường lối công nghệ

Với dạng sản xuất loạt lớn và để phù hợp điều kiện sản xuất ở nước ta

là các máy chủ yếu là máy vạn năng nên ta chọn phương án gia công tập trung nguyên công và gia công tuần tự các bề mặt

5.2 Chọn phương pháp gia công

Chọn phương pháp gia công thích hợp để đạt độ bóng và độ chính xác yêu cầu

Trình tù công là: khoan, khoét, doa.

+ Gia công đạt kích thước độ bóng mặt gia công là

Dung sai ứng với cấp chính xác 8, độ bóng cấp 4, cã thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là Phay tinh

Trình tù gia công là phay thô, phay bán tinh, phay tinh

5.3 Lập tiến trình công nghệ

Phương án nguyên công

Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất A

Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ hai B

Nguyên công 3: Phay 3 mặt đầu trô

Nguyên công 4: Khoan, khoét, doa lỗ và

Nguyên công 5: Khoan, taro ren M4 trên trô

Nguyên công 6: Khoan, taro ren M4 trên trô

Nguyên công 7: Khoan, taro ren M4 trên trô

Nguyên công 8: Kiểm tra

Sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, ký hiệu chiều chuyển động của dao và của chi tiết được thể hiện trong tập bản vẽ

Nguyên công 1

033 , 0 20

φR z20

027 , 0 12

φR z20

019 , 0

30Rφ ±z34 40 019 , 0

Nguyên công 7

Chương 6 Tính lượng dư

cho một bề mặt và tra lượng dư cho bề mặt còn lại

Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì

Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để gia công nhiều đồng thời tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt, vận chuyển nặng… dẫn đến giá thành tăng

Ngược lại, lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh

Trong công nghệ chế tạo máy, người ta sử dụng hai phương pháp sau đây để xác định lượng dư gia công

+ Phương pháp thống kê kinh nghiệm

+ Phương pháp tính toán phân tích

Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị cần thiết

Ngược lại, phương pháp tính toán phân tích dùa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra líp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh

Trong đồ án này chỉ tính lượng dư theo phương pháp phân tích cho nguyên công 4, còn lại là thống kê kinh nghiệm

6.1 Nguyên công 1

+ Phay mặt đầu thứ nhất

W

W

Theo tài liệu tham khảo số 7 ta có

Lượng dư vật dập, 2 ± 0,5 mm

Lượng dư gia công thô, 1 mm

Lượng dư gia công tinh, 1 mm

6.2 Nguyên công 2

+ Phay mặt đầu thứ hai

Lượng dư dập, 2 ± 0,5 mm

Lượng dư gia công thô, 1 0,3 mm

Lượng dư gia công tinh, 1 mm

Lượng dư gia công thô, 0,8: 2 = 0,4 mm

Lượng dư gia công tinh, 0,2: 2 = 0,1 mm

+ Khoan, khoét, doa lỗ

Lượng dư vật dập 20 mm

Lượng dư gia công thô 0,8: 2 = 0,4 mm

Lượng dư gia công tinh 0,2: 2 = 0,1 mm

Độ nhám bề mặt

Vật liệu, thép C45

Chi tiết máy, càng gạt

Trình tù gia công bề mặt lỗ Φ20 của càng gạt gồm các nguyên công

- Khoan lỗ

- Khoét rộng lỗ

- Doa tinh lỗ

Cả ba nguyên công trên đều có cùng chuẩn định vị là

Mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng 3 phiến tì, khối V ngắn định vị vào trô

Φ24 khống chế 2 hai bậc tự do và khối V tự lùa định vị vào trô Φ24 còn lại

Sau khi khoan lỗ thì, Rza=80µm; Ta=60µm

Sai lệch không gian,

Trong đó

Co: độ lệch của đường tâm lỗ, Co = 20 µm

∆y: độ cong đường trục lỗ, ∆y=1,3 µm/mm

l : chiều dài lỗ, l = 30 mm

⇒

Khoét lỗ

Sau khi khoét đạt thì, Rza = 40 µm, Ta = 50 µm

Sai lệch không gian, ρa=Co.Ks

Độ lệch đường tâm lỗ, Co = 20 µm

) (

19 ±

Φ

2 2

0 ( y.l)

C

a = + ∆ ρ

ρ = 20 2 + 1 , 3 30 2 = 43 8

05 , 0 8 ,

19 ±

Φ

Sau khi doa lỗ thì, Rz = 20 µm, Ta = 25

Lượng dư để doa lỗ sau bước khoét (bỏ qua sai số gá đặt chi tiết gia công ở bước doa)

2Zbmin = 2(20 + 25 + 1) = 92 µm

Kích thước tính toán được xác định nh sau: lấy kích thước cuối cùng trừ đi lượng dư khi doa, sẽ được kích thước khi khoét sau đó lấy kích thước khoét trừ đi lượng dư khi khoét sẽ được kích thước sau khi khoan

d1 = 20,016 – 0,092 = 19,924

d2 = 19,924 – 0,267 = 19,656

Dung sai của từng nguyên công được tra theo bảng

Dung sai khi doa, δ =32µm; dung sai khi khoét, δ =100µm; dung sai khi khoan, δ =200µm

Kích thước giới hạn được xác định nh sau: lấy kích thước tính toán và làm tròn theo hàng số có nghĩa của dung sai được dmax sau đó lấy dmax trừ đi dung sai được dmin Vậy ta có

Sau khi doa, dmax = 20,016 mm; dmin = 20,016 - 0,032 = 19,984 mmSau khi khoét, dmax = 19,924 mm; dmin = 19,924 - 0,1 = 19,824 mm

Sau khi khoan, dmax = 19,656 mm; dmin = 19,656 - 0,2 = 19,456 mmLượng dư giới hạn được xác định nh sau, Zmin bằng hiệu hai kích thước lớn nhất của hai nguyên công kề nhau; Zmaxbằng hiệu giữa hai kích thước nhỏ

a

ρ

016 , 0

20 ±

Φ

nhất của hai nguyên công kề nhau.

Khi doa, 2Zmin = 20,016 - 19,924 = 0,092 mm = 92 µm

Giá trị tính toán Dung

sai ( µ m)

Kích thước giới hạn (mm)

Trị số giới hạn của lượng dư ( µ m)

Dt (mm)

Rz: chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

Ta: chiều cao líp hư háng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

ρa: sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại (độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song )

εb: sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Zbmin: giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công tính cho bước công nghệ

016 , 0

20±

Φ

đang thực hiện

dmin, dmax: kích thước giới hạn tại mỗi bước công nghệ

Zmin, Zmax: lượng dư lớn nhất và nhỏ nhất tại mỗi bước công nghệ

Lượng dư tổng cộng

2 Z0min = 268 - 92 = 176

2Z0max = 386 - 160 = 208

Kiểm tra kết quả tính toán

Sau khi doa, 2Zmax- 2Zmin = 160 – 92 = 68

Lượng dư gia công thô, 3,5: 2 = 1,75 mm

Lượng dư gia công tinh, 0,5: 2 = 0,25 mm

6.6 Nguyên công 6

+ Khoan- taro M4 trên trô

Lượng dư vật dập, 4 mm

Lượng dư gia công thô, 3,5: 2 = 1,75 mm

Lượng dư gia công tinh, 0,5: 2 = 0,25 mm

Chương 7 Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra cho các bề mặt còn lại

Nguyên công1 Phay mặt đầu

+ Định vị

Chi tiết được định vị ba bậc tự do qua mặt đáy và bằng 3 chốt tỳ

cố định đầu cong, hai bậc tù do được được định vị bằng khối V ngắn cố định vào mặt trô , mét bậc còn lại được định vị bằng khối V di động vào mặt trô

+ Kẹp chặt

Dùng ngay khối V điều chỉnh để kẹp, lực kẹp hướng từ phải sang trái bằng ren

+ Chọn máy

Máy phay đứng vạn năng 6H12

Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm

Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy η = 0,75

Tốc độ trục chính: 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 135; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500

Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy:

Lượng dư gia công vật dập 2 0,5mm.

Lượng dư gia công thô 1mm

Lượng dư gia công tinh 1mm

+ Tra chế độ cắt

Bước 1 Gia công thô

Chiều sâu cắt, t = 1mm

Với thép có σb = 750N/mm2, với chất làm mát là Emunxi

Tra bảng 5-37 Sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có

Lượng chạy dao S = 0,5 mm/v

q

Z B S t T

D C

.

=

Với thép có σb = 750N/mm2, với chất làm mát là Emunxi

Tra bảng 5-37 Sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có

Lượng chạy dao, S = 0,5 mm/v

Số răng, Z = 10

=

10 39 05 , 0 1 180

100 7 , 64

0 15 , 0 2 , 0 1 , 0 2 , 0

2 , 0

6 , 55 1000

1000

π

V n

7 , 59 1000

100

V

MP w

q

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

=

48 , 6 1 190

100

10 39 05 , 0 1 825 10

2 , 0 3 , 1

1 , 1 75 , 0 1

100 480 , 6 100 2

7 , 59 6480 60

1020

Bước tiến một răng, SZ = 0,5/10 = 0,05

q

Z B S t T

D C

.

100 7 , 64

0 15 , 0 2 , 0 1 , 0 2 , 0

2 , 0

6 , 55 1000

1000

π

V n

7 , 59 1000

100

V

MP w

q

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

=

48 , 6 1 190

100

10 39 05 , 0 1 825 10

2 , 0 3 , 1

1 , 1 75 , 0 1

=

=

z

P

+ Momen cắt

N.m

+ Công suất cắt

(Kw)

Nguyên công 2 Phay

mặt đầu của trô

+ Định vị

Chi tiết được định vị 3 bậc qua mặt phẳng đầu và đã qua gia công (chuẩn tinh), định vị 2 bậc tự do vào trô , định vị 1 bậc còn lại qua mặt trụ

+ Đồ gá

Định vị mặt đáy ba bậc tù do bằng phiến tỳ Đinh vị 2 bậc tù do bằng khối V ngắn cố định vào mặt trô , định vị một bậc tự do còn lại bằng chốt tỳ đầu cong

240 , 3 100 2

100 480 , 6 100 2

7 , 59 6480 60

1020

Sè răng, z = 20Chiều rộng lỗ dao phay, d= 50mmMét dao phay đĩa ba mặt răng

Đường kính dao, D = 50 mmChiều rộng dao, B = 10 mmGóc nghiêng chính, ϕ = 60°

Số răng, z = 14Chiều rộng lỗ dao phay, d= 16mm

+ Lượng dư

Lượng dư gia công vật dập, 2 0,5 mm

Lượng dư gia công, 2mm

+ Tra chế độ cắt

Chiều sâu cắt, t = 2mm

Lượng chạy dao răng, Sz = 0,01mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng, Sv = 20×0,01 = 0,2mm/vòng

q

Z B S t T

D C

.

.

=

5 , 469 92 , 0 20 25 01 , 0 2 180

200 1340

0 15 , 0 12 , 0 4 , 0 35 , 0

2 , 0

=

=

V

5 , 469 1000

1000

π

V n

471 1000

200

V

MP w

q

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

=

1 1 750

200

20 25 01 , 0 2 2 , 68 10

0 68 , 0

1 72 , 0 68 , 0

200 1 100 2

471 1 60 1020

+ Chọn máy

Máy khoan cần

Chọn máy khoan cần 2H53

Các đặc tính kỹ thuật của máy:

Đường kính mòi khoan khi khoan thép có độ bền trung bình, φmax= 35mm

Công suất động cơ N = 2,8kw, công suất động cơ nâng cần N = 1,7kw

Số vòng quay trục chính trong một phót: 25; 37,5; 56; 90; 132; 200; 315; 475; 710; 1060; 1600; 2500

Công suất động cơ, N =3 kW

+ Chọn dao

Mòi khoan thép gió đuôi côn có các thông số

d =19 mm; L = 190mm; l = 120mmMòi khoét P6M5

Bước 1 Chế độ cắt của khoan lỗ 19, ta dùng mòi khoan thép gió.

Chiều sâu cẳt khi khoan

19 =

=

t

D: Đường kính danh nghĩa của mòi khoan

Các hệ số ta tra được ở bảng 5.28 (Sổ tay CNCTM-t2), với vật liệu làm lưỡi cắt là thép gió

q

S T

D C

750

1 45 , 0 45

19 8 , 9

5 , 0 2 , 0

4 , 0

D

V

14 , 3

1000 19 14 , 3

1 , 22 1000

8 , 19

Φ

v y x m

q

S t T

D C

.

=