ĐỒ ÁN Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy

Mục tiêu của môn học là tạo ñiều 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 s

K IL

O B

O O

K S C O

M

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay , các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí

nói riêng ñòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí

ñược ñào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng , ñồng thời phải

biết vận dụng những kiến thức ñó ñể giải quyết những vấn

ñề cụ thể thường gặp trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng

Mục tiêu của môn học là tạo ñiều 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 ñạt ñược

các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong ñiều kiện và

qui mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền ñạt những yêu

cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết

cấu cơ khí ñể góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong

chương trình ñào 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 ñề mà ngườ kỹ sư gặp

phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí

Được sự giúp ñỡ tận tình của các thầy giáo ,ñặc biệt là thầy

NGUYỄN ĐẮC LỘC ñã giúp em hoàn thành tốt ñồ án

K IL

O B

O O

K S C O

M

MỤC LỤC

Lời nói ñầu

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 ñịnh 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 ñộ 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 ñồ gá

Tài liệu tham khảo

1

2

3

3

4

5

6

8

1

0 2

2 2

6 3

0

K IL

O B

O O

K S C O

M

Chương 1: Phõn tớch chức năng làm việc của chi tiết

1.Chức năng làm việc

Là bộ phận nối giữa trục ủiều khiển và cỏc bỏnh răng di

trượt nhằm ủiều chỉnh sự ăn khớp của cỏc cặp bỏnh răng

(khi cần thay ủổi tỷ số truyền trong hộp tốc ủộ)

Sơ ủồ làm việc:

2.Điều kiện làm việc:

Điều kiện làm việc khụng khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu

mụ men xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho cỏc bỏnh răng ăn

khớp với nhau) và chi tiết thường xuyờn khụng chịu tải,

khụng mài mũn, cú va ủập khi làm việc, nhiệt ủộ làm việc

khụng cao

Chương 2: Phõn tớch tớnh cụng nghệ trong kết cấu của

chi tiết

Phõn tớch kết cấu theo quan ủiểm cụng nghệ trong kết

cấu của chi tiết Phần tử kết cấu cũng như những yờu cầu

cặp bánh răng cố định

cặp bánh răng di tr−ợt

càng gạt

K IL

O B

O O

K S C O

M

kỹ thuật chưa hợp lý với chức năng làm việc của ñối tượng

gia công

1 Về yêu cầu kỹ thuật:

Với những yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết là chưa

phù hợp ñể ñảm bảo chức năng và ñiều kiện làm việc của

chi tiết là tối ưu Đó là bề mặt trong lỗ φ42 là có ñộ nhẵn

Ra=2,5 là không hợp lý vì bề mặt này không làm việc

không cọ sát nên có thể chỉ cần lấy là Rz = 40µm

2.Về các phần tử kết cấu:

a Đơn giản hoá kết cấu:

Ngoài những phần do ñảm bảo chức năng làm việc

không thể thay ñổi ñược như mặt trụ, mặt làm việc , ta xét

các bề mặt còn lại

• Gân trợ lực :

Do khi làm việc chi tiết có chịu va ñập mà vật liệu

làm bằng gang dễ vỡ ñồng thời phần chuyển tiếp giữa phần

trụ ở ñầu và thân có kích thước thay ñổi ñột ngột nên tập

trung ứng suất , do ñó tại vị trí này chi tiết dễ bị gãy Để

tránh việc chi tiết bị phá huỷ cần có gân trợ lực, việc bỏ gân

trợ lực ñể ñơn giản kết cấu là không thể ñược

• Bố trí chi tiết ñối xứng:

Do hình dạng của chi tiết nên ta ghép hai chi tiết lại

thành một chi tiết có hình dạng ñối xứng làm tăng ñộ cứng

vững cho chi tiết khi gia công, ñồng thời làm giảm số lượng

các nguyên công (do chỉ gia công một chi tiết sau ñó có

nguyên công cắt ñứt sau cùng)

Việc bố trí chi tiết ñối xứng là không có lợi vì như thế

sẽ làm tăng nguyên công hoặc bước, phải gia công các mặt

ñầu qua 2 nguyên công hoặc bước và khi ñó ñịnh vị trên

chuẩn tinh thống nhất chi tiết có ñộ cứng vững không cao

K IL

O B

O O

K S C O

M

Việc thay thế kết cấu bằng hàn , lắp ghép ñều không

ñem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

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

Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến ñều

không phù hợp với

ñiều kiện kỹ thuật và ñiều kiện sản xuất

• Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa ñiện cho

năng suất không cao và chất lượng bề mặt không ñòi

hỏi cao

• Gia công bằng phương pháp ñiều khiển số CNC không

phù hợp với ñiều kiện sản xuất ở nước ta

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

N1: Số sản phẩm(số máy) ñược sản xuất trong một năm

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

β : Số chi tiết ñược chế tạo thêm ñể dự trữ(5%)

α : Số phế phẩm(3%)

) 5400

100

3 5 1 (

1

K IL

O B

O O

K S C O

M

10 50605 50605

8 42 4 35 18 4 2

8 107 ).

33 62 ( 35

Chương 4: Chọn phương pháp chế tạo phôi

I.Xác ñịnh phương pháp chế tạo phôi:

Đối với chi tiết ñã có , có thể áp dụng các phương pháp chế

tạo phôi sau ñây:

1.Phôi dập:

Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau ñây: trục

răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác , các chi

tiết dạng càng , trục chữ thập, trục khuỷu .có các ñặc

ñiểm:

Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần

giống vật gia công

Độ chính xác của vật dập cao , ñặc biệt là các kích thước

theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn Thông

thường ñộ bóng của dập thể tích ñạt ñược từ ∆ 2 ÷∆ 4 ,ñộ

chính xác ñạt ñược ± 0,1÷ ± 0,05

Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối,

do ñó kim loại có tính dẻo tốt hơn , biến dạng triệt ñể hơn ,

cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp

Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao

Hệ số sử dụng vật liệu cao

Thiết bị sử dụng có công suất lớn , chuyển ñộng chính

xác , chế tạo khuôn ñắt tiền

K IL

O B

O O

K S C O

M

Do những ñặc ñiểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trong

sản xuất hàng loạt và hàng khối

2.Rèn tự do

Ưu ñiểm của rèn tự do:

Thiết bị rèn ñơn giản , vốn ñầu tư ít

Có khả năng loại trừ các khuyết tật ñúc như rỗ khí, rỗ co

.Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ , tạo ñược các tổ chức

thớ uốn xoắn , do ñó làm tăng cơ tính sản phẩm

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

Các nhược ñiểm của rèn tự do:

Độ chính xác kích thước , ñộ bóng bề mặt kém

Chất lượng vật rèn không ñồng ñều trong từng phần của

chi tiết và giữa các loạt gia công chất lượng gia công còn

phụ thuộc vào trình ñộ công nhân và trình ñộ tổ chức nơi

làm việc

Năng suất lao ñộng thấp , lượng dư , dung sai và thời gian

gia công lớn , hiệu quả kinh tế không cao

Sử dụng trong sản xuất ñơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công

nghiệp sửa chữa, chế tạo máy

3.Đúc trong khuôn kim loại:

Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước

chính xác, ñộ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá , tự

ñộng hoá cao

Giá thành sản xuất ñúc nói chung hạ hơn so với các dạng

sản xuất khác

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

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

Khi ñúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn

cao nên khả năng ñiền ñầy kém Mặt khác có sự cản cơ của

khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt

K IL

O B

O O

K S C O

M

Tóm lại: Từ chức năng , ñiều kiện làm việc và sản lượng

của chi tiết ta chọn phương pháp chế tạo phôi ñúc trong

khuôn kim loại là phù hợp nhất

II.Bản vẽ chi tiết lồng phôi:

1.Xác ñịnh lượng dư gia công cơ:

Xác ñịnh lượng dư gia công cơ phụ thuộc hợp kim ñúc ,

kích thước lớn nhất của vật ñúc, tính chất sản xuất, mức ñộ

phức tạp của chi tiết, phương pháp làm khuôn(bằng tay hay

bằng máy ) , vị trí bề mặt trong khuôn và cấp chính xác của

Mặt không gia công cơ ñộ xiên lấy như sau:

• Thành dày < 5mm ñộ xiên làm tăng chiều dày

• Thành dày 5÷ 10mm ñộ xiên tăng một phần và giảm

một phần

• Thành dày >10mm ñộ xiên làm giảm chiều dày

K IL

O B

O O

K S C O

M

• Trên các gân tăng cứng vững góc nghiêng thường lấy

5° ÷ 8°

3.Xác ñịnh trị số góc ñúc:

Những chỗ giao nhau giữa các thành vật ñúc có các góc

lượn bằng (1/5÷ 1/3) tổng chiều dày vật ñúc

• Bán kính giữa phần trụ ñặc và gân : 5mm

• Bán kính giữa phần trụ ñặc và thân: 5mm

• Bán kính giữa phần thân và gân: 4mm

Chương 5: Lập thứ tự các nguyên công

1.Xác ñịnh ñường lối công nghệ:

Với dạng sản xuất loạt lớn và ñể phù hợp ñiều 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

2.Chọn phương pháp gia công:

Chọn phương pháp gia công thích hợp ñể ñạt ñộ bóng và

ñộ chính xác yêu cầu:

• Gia công lỗ Φ42± 0 , 25 , ñộ bóng Ra=2,5µm.:

Dung sai ± 0,25 ứng với cấp chính xác 14, ñộ bóng

cấp 6 ,có thể áp dụng phương pháp gia công sau cùng

là:

- Khoét tinh

- Tiện

• Gia công lỗ φ16+ 0 , 018 , ñộ bóng Ra= 2,5µm:

Dung sai +0,018 ứng với cấp chính xác 7, ñộ bóng cấp

6

Có thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là:

- Doa

K IL

O B

O O

K S C O

M

- Tiện

• Gia công kích thước 35+ 0 , 125 ñộ bóng Rz=40µm:

Dung sai +0,125 ứng với cấp chính xác 11, ñộ bóng

• Gia công kích thước 12mm , ñộ bóng Rz=40µm:

Có thể áp dụng các phương pháp gia công cuối cùng

• Gia công cắt ñứt chi tiết

Có thể áp dụng các phương pháp gia công là:

K IL

O B

O O

K S C O

M

Nguyên công 2: Phay mặt ñầu thứ nhất

Nguyên công 3: Phay mặt ñầu thứ hai

Nguyên công 4: Phay mặt ñầu thứ ba

Nguyên công 5: Khoan khoét, doa lỗ ñặc

Nguyên công 6: Khoét lỗ rỗng φ42

Nguyên công 1: Chế tạo phôi

Nguyên công 2: Phay mặt ñầu thứ nhất

Nguyên công 3: Phay mặt ñầu thứ hai

Nguyên công 4: Khoan khoét, doa lỗ ñặc

Nguyên công 5: Tiện mặt ñầu, tiện lỗ φ42

Phương án 2(pa2) có số nguyên công nhiều hơn phương

án 1(pa1) do nguyên công 3 và nguyên công 6 trong pa1

tập trung thành nguyên công 5 trong pa2 Trong pa1 sử

dụng tối ña máy phay và máy khoan hơn pa2, còn pa2 tuy

số nguyên công ít hơn nhưng loại máy sử dụng lại nhiều

hơn Không thể nói phương án nào là tối ưu hơn, tuỳ vào

ñiều kiện cụ thể từng nhà máy mà ta theo phương án nào

Ở ñây ta chọn thiết kế nguyên công cho phương án 1.Sơ

ñồ gá ñặt, ký hiệu ñịnh vị kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, ký

hiệu chiều chuyển ñộng của dao và của chi tiết ñược thể

hiện trong tập bản vẽ

K IL

O B

O O

K S C O

M

Chương 6: Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng

dư cho bề mặt còn lại

Lượng dư gia công ñược xác ñịnh hợp lý về trị số và

dung sai sẽ góp phần bảo ñảm hiệu quả kinh tế của quá

trình công nghệ vì :

• Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu , tiêu hao lao

ñộng ñể gia công nhiều ñồng thời tốn năng lượng ñiện

, dụng cụ cắt , vận chuyển nặng dẫn ñến giá thành

tăng

• Ngược lại , lượng dư quá nhỏ sẽ không ñủ ñể hớt ñi

các sai lệch của phôi ñể biến phôi thành chi tiết hoàn

chỉnh

Trong công nghệ chế tạo máy , người ta sử dụng hai

phương pháp sau ñây ñể xác ñịnh lượng dư gia công:

- Phương pháp thống kê kinh nghiệm

- Phương pháp tính toán phân tích

Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác ñịnh lượng dư

gia công bằng kinh nghiệm Nhược ñiểm của phương pháp

này là không xét ñến những ñiều 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 dựa trên cơ

sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt

ñể tạo ra chi tiết hoàn chỉnh

Trong ñồ án này chỉ tính lượng dư theo phương pháp

phân tích cho nguyên công 4, còn lại là thống kê kinh

nghiệm

1.Nguyên công 1: phay mặt ñầu thứ nhất

Theo tài liệu tham khảo số 7 ta có:

Lượng dư ñúc 2,5±1mm

Lượng dư gia công thô sau khi ñúc: 3,04mm

K IL

O B

O O

K S C O

M

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

2.Nguyên công 2: phay mặt ñầu thứ hai

Lượng dư ñúc 2,0±1mm

Lượng dư gia công thô sau khi ñúc: 2,54mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

3.Nguyên công 3: phay mặt ñầu

Lượng dư ñúc 2,2±1mm

Lượng dư gia công thô sau khi ñúc: 2,79mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,25mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

4.Nguyên công 4: khoan, khoét, doa lỗ φ16

Gia công lỗ Φ16+ 0 , 018 ñạt các yêu cầu sau ñây:

• Độ nhám bề mặt : Rz=10µm

• Vật liệu : GX15-32

• Chi tiết máy: càng gạt

Trình tự gia công bề mặt lỗ Φ16 của càng gạt gồm các

nguyên công sau:

- Khoan lỗ ñặc

- Khoét rộng lỗ

- Doa tinh lỗ

Cả ba nguyên công trên ñều có cùng chuẩn ñịnh vị là:

Mặt ñáy ñịnh vị 3 bậc bằng phiến tì , 2 khối V (một cố

ñịnh, một tuỳ ñộng) ñịnh vị 3 bậc còn lại trên 2 mặt trụ

Lượng dư gia công tính cho các nguyên công , các bước

khoan, khoét, doa lỗ Φ16

Công thức tính:

2Zmin = 2 (Rz+Ta+ ρa2 + εb2)

Khoan lỗ từ phôi ñặc

K IL

O B

O O

K S C O

M

Sau khi khoan lỗ :

Rza=40µm ; Ta=0 (vì vật liệu gia công là gang)

Sai lệch vị trí tương quan:

Co : ñộ lệch của ñường tâm lỗ, Co=20µm

∆y : ñộ cong ñường trục lỗ, ∆y=1,4µm/mm

Sai lệch không gian: ρa=Co.Ks

Độ lệch ñường tâm lỗ: Co=20µm

Hệ số giảm sai: Ks=0,05

⇒ ρa=20.0,05=1µm

Lượng dư ñể khoét lỗ sau bước khoan (bỏ qua sai số gá

ñặt chi tiết gia công ở bước khoét)

2Zbmin = 2(40 + 0 + 53) = 186µm

Doa lỗ: Ra=3,2µm ; Ta = 0

Lượng dư ñể doa lỗ sau bước khoét (bỏ qua sai số gá ñặt

chi tiết gia công ở bước doa)

Giá trị tính toán

Du

ng sai (µm)

Kích thướ

c giới hạn

Trị số giới hạn của lượng dư (µm)

K IL

O B

O O

K S C O

Dt (mm)

2Zmax

0 3.khoét 3

- ρa : sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát

trước ñể lại (ñộ cong vênh, ñộ lệch tâm, ñộ không

song song )

- εb : sai số gá ñặt chi tiết ở bước công nghệ ñang

thực hiện

K IL

O B

O O

K S C O

M

- Zbmin : giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công tính

cho bước công nghệ ñang 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 khoét thô 2,2mm ⇒ ñạt kích thước lỗ φ40

Lượng dư khoét tinh 1,0mm ⇒ ñạt kích thước lỗ φ42

6.Nguyên công 6: khoét miệng lỗ φ16

Kích thước cho trên bản vẽ chi tiết

7.Nguyên công 7: xọc rãnh then

Kích thước cho trên bản vẽ chi tiết

K IL

O B

O O

K S C O

M

Chi tiết ñược ñịnh vị ba bậc qua mặt ñáy bằng phiến tỳ,

hai bậc ñược ñịnh vị bằng khối V cố ñịnh, một bậc còn

lại ñược ñịnh vị bằng khối V di ñộng

b Kẹp chặt:

Dùng ngay khối V ñiều chỉnh ñể kẹp, lực kẹp hướng từ

phải sang trái

c Chọn máy:

Máy phay ñứng vạn năng 6H12

Mặt làm việc của bàn máy : 400 × 1600mm

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

Lượng dư gia công thô sau khi ñúc: 3,04mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

K IL

O B

O O

K S C O

k1: Hệ số ñiều chỉnh phụ thuộc ñộ cứng gang, k1=1,0

k2: Hệ số ñiều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim, k2 = 0,8

k3: Hệ số ñiều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt

Lượng chạy dao răng: Sz = 0,24mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng: Sv = 10×0,24 = 2,4mm/vòng

Tốc ñộ cắt tra ñược(bảng 5-127[6]): Vb = 158m/phút

Tốc ñộ tính toán:

Vt = Vb.k1.k2.k3.k4.k5

K IL

O B

O O

K S C O

K IL

O B

O O

K S C O

n(v/phút)

t(mm) S(mm/v

g)

S(mm/ph)

2 Nguyên công 2: phay mặt ñầu

a. Định vị:

Chi tiết ñược ñịnh vị 3 bậc qua mặt phẳng ñã qua gia

công (chuẩn tinh)

Dùng ñòn kẹp, kẹp vào phần trụ ở giữa , lực kẹp hướng

từ trên xuống dưới

Lượng dư gia công thô sau khi ñúc: 2,54mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3

K IL

O B

O O

K S C O

Lượng chạy dao răng: Sz = 0,24mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng: Sv = 10×0,24 = 2,4mm/vòng

Tốc ñộ cắt tra ñược(bảng 5-127[6]): Vb = 141m/phút

Tốc ñộ tính toán:

Vt = Vb.k1.k2.k3.k4.k5

Trong ñó:

k1: Hệ số ñiều chỉnh phụ thuộc ñộ cứng gang, k1=1,0

k2: Hệ số ñiều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim, k2 = 0,8

k3: Hệ số ñiều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt

K IL

O B

O O

K S C O

M

Lượng chạy dao răng: Sz = 0,24mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng: Sv = 10×0,24 = 2,4mm/vòng

K IL

O B

O O

K S C O

N(v/phút)

t(mm) S(mm/v

g)

S(mm/ph)

3 Nguyên công 3: phay mặt ñầu

K IL

O B

O O

K S C O

Lượng dư gia công thô sau khi ñúc: 2,79mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,25

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

e Tra chế ñộ cắt:

• Bước 1: gia công thô

Chiều sâu cắt: t = 2,79mm

Lượng chạy dao răng: Sz = 0,2mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng: Sv = 10×0,2 = 2,0mm/vòng

K IL

O B

O O

K S C O

Lượng chạy dao răng: Sz = 0,2mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng: Sv = 10×0,2 = 2,0mm/vòng

Lượng chạy dao răng: Sz = 0,1mm/răng

⇒ Lượng chạy dao vòng: Sv = 10×0,1 = 1,0mm/vòng