Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên” với sản lượng 8000 chi tiếtnăm, điều kiện sản xuất tự do.

MỤC LỤC Lời nói đầu trang 1 I. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết trang 2 II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết trang 2 III. Xác định dạng sản xuất trang 3 IV. Xác định phương pháp chế tạo phôi trang 4 V. Tính toán và thiết kế. trang 4 1. Lập thứ tự nguyên công, các bước trang 4 2. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại trang 22 3. Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại trang 25 4. Xác định thời gian nguyên công trang 29 5. Thiết kế đồ gá cho nguyên công gia công lỗ 70 mm trang 33 Tài liệu tham khảo. trang 38 Mục lục. trang 39

Lời nói đầu

Hiện nay trong các nghành kinh tế nói chung và đặc biệt là nghành cơ khí đòi hỏi kĩ s cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản vững chắc và tơng đối rộng đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các nghành kinh tế trong nền kinh tế quốc dân

Để giúp cho sinh viên nắm vững đợc các kiến thức cơ bản của môn học và làm quen với nhiệm vụ thiết kế,trong chơng trình đào tạo, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là không thể thiếu đợc đối với sinh viên chuyên nghành chế tạo máy khi kết thúc môn học

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo: Phí Trọng Hảo, em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo máy đợc giao Trong quá trình thiết kế em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu liên quan và cả trong thực tế, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn vì thiếu kinh nghiệm thực tế, thiết kế Do vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp

ý kiến của các bạn để em hoàn thiện hơn đồ án của mình cũng nh hoàn thiện hơn vốn kiến thức em vẫn mong đợc học hỏi

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Phí Trọng Hảo đã hớng dẫn em hoàn thiện đồ án môn học này

Hà Nội ngày 29 tháng 11 năm 2003

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

I:Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài thiết kế:

“ Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên”

với sản lợng 8000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

Tay biên là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tao với nhau một góc nào đó

Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này (thờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (nh là trục khuỷu) hoặc ngợc lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để

đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ)

Điều kiện làm việc của tay biên đòi hỏi khá cao:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập

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

Bề mặt làm việc chủ yếu của tay biên là hai bề mặt trong của hai lỗ Cụ thể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

- lỗ 1 dùng để dẫn dầu vào trong lỗ đầu nhỏ (trong lỗ đầu nhỏ có lắp bạc thay).

- Hai đờng tâm của hai lỗ đầu to và đầu nhỏ phải song song với nhau và cùng vuông góc với mặt đầu tay biên Hai đờng tâm của hai lỗ đầu to và dầu nhỏ phải đảm bảo khoảng cách A=230-0,4, độ không song song của hai tâm lỗ

là 0,03 mm trên l = 100 mm (0,03/100), độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,02 mm trên trên toàn bề mặt Hai lỗ thờng có lắp bạc lót có thể tháo lắp đợc

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đa ra một số nét công nghệ

điển hình gia công chi tiết tay biên nh sau:

+ Kết cấu của càng phải đợc đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với tay biên, với kích thớc không lớn lắm phôi nên chọn là phôi dập

và vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của tay biên

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất

+ Kết cấu của càng nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đối với tay biên các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất

Với tay biên , nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc

để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyên công sau ( gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không gia công Và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai dao phay

đĩa 3 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu

III:Xác định dạng sản xuất:

Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau đây:

N = N1m(1 + β/100)Trong đó:

N : Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm;

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

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

β : Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

⇒ N = 8000.1.(1 + 6%) = 8480 ( sản phẩm)

Sau khi xác định đợc sản lợng hàng năm ta phải xác định trọng lợng của chi tiết Trọng lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:

Q = V.γ = 0,214.7,852 = 1,7 kgTheo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

Dạng sản suất: Hàng loạt lớn

IV: Xác định ph ong pháp chế tạo phôi:

4.1 Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

Trớc khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt

bỏ ra từng phần nhỏ từng phần phù hợp đợc thực hiện trên máy ca Trong trờng hợp trọng lợng của chi tiết ( biên liền)khoảng 1,7 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôi là cán định hình

- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu to đạt kích thớc 47.5, gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đờng kính tối thiểu là 200

mm và sau đó có thể mài phẳng ( đạt đợc độ nhám Ra = 1,25 - cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

- Nguyên công 2 : Gia công lỗ nhỏ tay biên đạt kích thớc φ42±0,030 và vát mép lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép

1.2 Thiết kế các nguyên công cụ thể:

1.2.1 Nguyên công I : Phay mặt đầu

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và

cần phải đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử

dụng cơ cấu kẹp tự định tâm hạn chế cả 6 bậc tự do, và má kẹp có khía nhám định vị vào hai mặt phẳng của thân tay biên bởi đây là chuẩn thô.

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hớng của lực kẹp từ

hai phía cùng tiến vào, phơng của lực kẹp cùng phơng với phơng của kích thớc thực hiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặt của hai đầu biên trong cùng một nguyên công bởi vậy ta dùng cơ cấu bàn phân độ

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió,

có các kích thớc sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay CNCTM tập 1):

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 5-225 (Sổ tay CNCTM tập2): k1 = 1

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng tháI của bề mặt gia công và chu kỳ bền của dao cho trong bảng 5-120 (Sổ tay CNCTM tập): k2 = 0,8

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng

26 1000

1000

.d n m

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.26.30 =101,4 mm/phút Theo máy ta có Sm = 95 mm/phút

1.2.2 Nguyên công II:Khoét, Doa, vát mép lỗ 42φ +0.03

1.2.3 Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu nhỏ cần đảm bảo độ

đồng tâm tơng đối giữa hình trụ trong và hình tròn ngoài của phôi

và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu bởi vậy ta định vị nhờ một

mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu và bạc côn chụp vào đầu biên nhỏ hạn chế hai bậc tự do và có tác dụng định tâm (hoặc một khối V cố định định vị vào mặt trụ ngoàI của đầu nhỏ tay biên hạn chế 2 bậc tự do)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trợt thanh răng và kẹp từ trên xuống.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135(K135) có đờng kính mũi khoan

lớn nhất khi khoan thép có độ bền trung bình φmax = 35mm Công suất của máy Nm = 6 kW

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 41.5 mm( có các

kích thớc sau: L = 262ữ308 mm, l = 101ữ220 mm) Mũi Doa có lắp mảnh hợp kim cứng, chuôi lắp D = 42mm, L= 40ữ55mm, l=32mm, d=16ữ32mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay CNCTM tập 1)

L ợng d gia công: Gia công 2 lần với lợng d khoét Zb1 = 1,25 mm và lợng d Doa Zb2 = 0,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm,

lợng chạy dao S=1 mm/vòng(0,9ữ1,1), tốc độ cắt V =72 mm/phút

Ta tra đợc các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập

72 1000

1000

d

v t

⇒ Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 696 vòng/phút và lợng chạy dao S = 0,12 mm/vòng.

Xác định chế độ cắt cho Doa Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, ợng chạy dao S = 1 mm/vòng(1ữ1,3), tốc độ cắt V = 10 mm/phút

l-Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

30 14 , 3

10 1000

1000

1.2.4 Nguyên công III:Phay mặt lắp ghép hai nửa tay biên.

Lập sơ đồ gá đặt: Để đảm bảo sự đồng phẳng của cả hai bên mặt

lắp ghép do đó khi gia công ta phay một lần cho cả hai phía Dùng dao phay mặt đầu để phay nên ta có sơ đồ định vị nh sau: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do Dùng chốt trụ ngắn ở lố đầu nhỏ tay biên hạn chế 2bậc tự do Và một chốt tỳ ở đầu to tay biên để hạn chế 1 bậc tự do

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng Dồn

kẹp đợc đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H82 Công suất của máy

Nm = 10kW

Chọn dao: Phay bằng dao phay mặt đầu chắp bằng thép gió, có các

kích thớc sau ( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

17 , 29 1000

VËn tèc c¾t thùc: Vt = 29 , 6

1000

.

=

n D

6 , 36 1000

1000

Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do,chốt trụ

ngắn ở lỗ φ42 hạn chế 2 bậc tự do Một chốt tỳ hạn chế 1bậc tự

do ở đầu lỗ tay biên

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng Dồn

kẹp đợc đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H82 Công suất của máy

Nm = 10kW

Chọn dao: Chọn dao phay ngón bằng thép gió có: D = 63 m.

L ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d Zb = 1,5 mm

nt = 573

16 14 , 3

27 1000

1000

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp để kẹp chặt chi tiết gia công ngay tại

đầu to của chi tiết

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp để kẹp chặt chi tiết gia công ngay tại

đầu to của chi tiết

Chọn máy: Máy khoan nằm đứng 2A125 Công suất của máy Nm = 2,8kW

Chọn dao: Chọn dao theo bộ kiến nghị gia công lỗ ta có:

Chọn mũi khoan ruột gà φ11,7mm

Mũi doa thép gió φ12 mm

8 1000

1000

π

m/phút

1.2.7 Nguyên công VI:Phay lại mặt đầu to của tay biên.

Lập sơ đồ gá đặt: Sau khi lắp ghép hai nửa tay biên lại với nhau bằng

bu lông-đai ốc M12, hai nửa đầu to của tay biên sẽ bị lệch nhau Do

đó để gia công nguyên công tiếp theo là gia công lỗ φ70 ta phải gia công lại mặt đầu to Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và cần phải đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp hạn chế 5 bậc tự do: mặt phẳng hạn chế

3 bậc tự do, chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong φ42 hạn chế 2 bậc tự do

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hớng của lực kẹp từ

hai phía cùng tiến vào

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió,

có các kích thớc sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

D = 160 mm, d = 40 mm, B = 18 (22)mm, số răng Z = 18 răng

L ợng d gia công: Phay tinh 1 lần với lợng d phay Zb2=0,2 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 0,2

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng

nt = = =

160 14 , 3

16 1000

1000

.d n m

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.18.30 =70,2 mm/phút Theo máy ta có Sm = 60 mm/phút

1.2.8 Nguyên công VII:Khoét, doa lỗ φ 70

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu to cần đảm bảo độ đồng tâm

t-ơng đối giữa hình trụ trong và hình tròn ngoàI của phôI và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu đồng thời cần đảm bảo khoảng cách tâm của hai lỗ A = 165± 0.1 bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc

tự do định vị vào mặt đầu, một bạc côn chụp vào đầu biên to hạn chế hai bậc tự do và có tác dụng định tâm và một chốt chám định vị vào lỗ

φ42 vừa gia công ở nguyên công trớc hạn chế 1 bậc tự do chống

xoay( hoặc một khối V di động định vị vào mặt trụ ngoài của đầu to tay biên hạn chế 1 bậc tự do và chốt trụ ngắn định vị lỗ φ30 hạn chế hai bậc t do còn lại)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trợt thanh răng và kẹp từ trên xuống

Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đờng kính mũi khoan lớn nhất

khi khoan thép có độ bền trung bình φmax = 75mm Công suất của máy Nm = 13 kW

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 69.5 mm, Mũi

Doa bằng thép gió D = 70mm,Vát mép bằng thép gió D = 75mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

L ợng d gia công: Gia công 2 lần với lợng d khoét Zb1 = 1,25 mm và ợng d Doa Zb2 = 0,25 mm

l-Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm,

lợng chạy dao S = 1 mm/vòng(1ữ1,3), tốc độ cắt V = 86 (hoặc 96)mm/phút Ta tra đợc các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2,

86 1000

1000

l-Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

70 14 , 3

10 1000

1000

1.2.8: Nguyên công VIII: Phay hạ bậc đầu nhỏ.

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và

cần phải đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta

sử dụng cơ cấu kẹp hạn chế 5 bậc tự do: mặt phẳng hạn chế 3 bậc

tự do, chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong φ70 hạn chế 2 bậc tự do

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hớng của lực kẹp từ

hai phía cùng tiến vào

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió,

có các kích thớc sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng

16 1000

1000

.d n m

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.18.30 =70,2 mm/phút Theo máy ta có Sm = 60 mm/phút

1.2.9: Nguyên công IX: Khoan lỗ dầu đầu nhỏ

Lập sơ đồ gá đặt: Khoan lỗ dầu đầu nhỏ cần đảm bảo độ xuyên tâm

của tâm lỗ và tâm của lỗ biên đầu nhỏ, độ đồng tâm tơng đối của 2

lỗ với nhau và với hình tròn ngoàI và nghiêng 45o so với mặt phẳng

đối xứng của tay biên , bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc

tự do nh sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong của lỗ φ 42 hạn chế 2 bậc tự do và chốt chám định

vị vào lỗ φ70 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp vuông góc với

ph-ơng của kích thớc thực hiện

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng kính mũi khoan lớn nhất

khi khoan thép có độ bền trung bình φmax = 25mm Công suất của máy Nm = 2,8 kW

Chọn dao: Mũi khoan có kích thớc nh sau d = 8 mm và mũi khoan có d

= 4mm (Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

L ợng d gia công: Gia công 2 lần với lợng d khoan 1 Zb1 = d1/2 = 4mm

và lợng d khoan lần 2 Zb2 = d2/2 =2 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ φ8, chiều sâu cắt t

= 4 mm, lợng chạy dao S = 0,17 (0.14ữ0,18)mm/vòng, tốc độ cắt V

= 27,5 m/phút Ta có các hệ số:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác của vật liệu mũi khoan,

k1 = 1

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 27,5.1.1.1.1 = 27,5 m/phút