thuyết minh đồ án CNCTM

Các nguyên công để gia công chi tiết tay biên gồm: Gia công các bề mặt đầu: gia công thô và gia công tinh.. kMV: hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công.. knv: hệ số phụ thu

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển nên ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rấtquan trọng Ngày nay các thiết bị máy móc trở nên phổ biến và thay thế con ngườitrong những việc nguy hiểm Để chế tạo và điều khiển được máy móc đòi hỏi chúng taphải không ngừng sáng tạo, nghiên cứu, tìm hiểu

Khi được nhà trường trao cho đồ án thiết kế và hoàn thành nó là một công việc rấtquan trọng bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và tổng hợp được những kiến thức

cơ bản của môn học Môn học Công nghệ chế tạo máy là một môn học hướng dẫnphương pháp tính toán và cách bố trí các chi tiết máy một cách hợp lý từ đó giúp sinhviên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo, cách thức hoạt động, vì vậy đồ án thiết kếrất cần thiết cho sinh viên cơ khí

Tay biên là một cơ cấu được sử dụng rất rộng rãi trong các động cơ, máy bơm Trong môi trường công nghiệp hiện nay thiết kế quy trình công nghệ và tiết kiệm đượcchi phí là rất quan trọng

Em xin chân thành cảm ơn đến nhà trường và thầy hướng dẫn đồ án của em

Nhờ sự giúp đỡ của thầy mà em hiểu được nhiều điều thiếu xót khi thiết kế đồ ánmôn học

Và em xin cảm ơn đến nhà trường đã tạo cơ hội và điều kiện cho sinh viên thựchành những gì sinh viên đã tiếp thu

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Số liệu cho trước

Sản lượng: 800 chi tiết/năm

Sản lượng chi tiết cần chế tạo:

Trong đó:

N: số chi tiết được sản xuất trong 1 năm

N0: số sản phẩm được sản xuất trong 1 năm

m: số chi tiết trong một sản phẩm

α: số phần trăm chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (α = 10÷20%), chọn α = 10%.β: số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo (β = 3÷5%), chọn β = 10%

Trọng lượng của chi tiết:

Q = V.γ

Trong đó:

Q: Trọng lượng chi tiết (Kg)

V: Thể tích của chi tiết (dm3) (V = 0,043)

γ = 7 : Khối lượng riêng của vật liệu

Tra bảng 2.1, tài liệu [6], trang 25, xác định được dạng sản xuất là sản xuất hàng loạtnhỏ

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 Công dụng

Tay biên là chi tiết thuộc nhóm chi tiết dạng càng, chúng thường có các lỗ song songvới nhau

Tay biên là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu

Tay biên có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển độngquay của chi tiết khác hoặc ngược lại

Tay biên có trong các máy búa, dập, cưa, động cơ ôtô và làm việc trong điều kiện tảitrọng động, có chịu lực tác động doc trục Điều kiện làm việc của tay biên đòi hỏi caoluôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ, chịu lực tuần hoàn va đập

Do vậy kết cấu của tay biên phải có độ cứng vững cao và đặc biệt gọn nhẹ vì biên cóchuyển động song phẳng

2.2 Các yêu cầu kỹ thuật

Cấp chính xác các lỗ cơ bản 7 – 9

Độ nhám bề mặt lỗ Ra = 0,63 µm

Độ nhám các bề mặt còn lại Rz 80

Dung sai khoảng cách tâm 2 lỗ: 200 ± 0,036mm

Dung sai độ song song của cạnh lỗ to đối với cạnh nhỏ là 0,05 mm

Sai lệch giới hạn kích thước lỗ to là Ø15H8

Sai lệch giới hạn kích thước lỗ nhỏ là Ø10±0,029

Dung sai bề dày đầu to là 20 ± 0,08 mm

Dung sai bề dày đầu nhỏ là 15 ± 0,065 mm

Vật liệu: gang xám GX15 – 32

2.3 Tính công nghệ của chi tiết

Tay biên được chia làm 3 phần: đầu to, đầu nhỏ và thân truyền Tay biên có tính đốixứng qua mặt phẳng chịu lực dọc trục

Chiều dài các lỗ cơ bản nên đảm bảo kích thước và các mặt đầu của chúng nằm trênhai mặt phẳng song song với nhau

Kết cấu có mặt phẳng song song với nhau ta phải gia công cùng một lúc và các lỗ cơbản ta phải dùng phương pháp khoan, khoét, doa trên cùng một đồ gá.

CHƯƠNG 3: CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 Chọn dạng phôi

Tay biên có kích thước nhỏ và vật liệu là gang xám nên ta chọn dạng phôi là phôiđúc

3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi

Với những yêu cầu chi tiết đã cho tính kinh tế cũng như dạng sản xuất ta chọnphương pháp chế tạo phôi là đúc trong khuôn cát mẫu kim loại

Cấp chính xác phôi đúc là cấp III

Cấp chính xác kích thước IT 15 – 19, Rz 80

3.3 Tra lượng dư gia công cơ cho các bề mặt của phôi

Tra bảng 3-96, tài liệu [1] trang 253 ta đươc lượng dư gia công mặt trên là 4,5 mm,mặt dưới là 3,5 mm

3.4 Hình thành bản vẽ phôi và xác định khối lượng của phôi

Hình 3.1: Bản vẽ lồng phôi

CHƯƠNG 4: CHỌN TIẾN TRÌNH GIA CÔNG

Chọn các phương pháp gia công các bề mặt của phôi

Các nguyên công để gia công chi tiết tay biên gồm:

Gia công các bề mặt đầu: gia công thô và gia công tinh

Gia công thô và tinh 2 lỗ cơ bản

Theo tài liệu [4], trang 20 và 22, ta có bảng tổng hợp quy trình công nghệ cho chitiết:

Bảng 4.1: Quy trình công nghệ cho chi tiếtPhương án

gia công Nguyên công Bề mặt giacông Bề mặt địnhvị Cấp chínhxác (IT) Độ nhám(Rz)

Trong ba phương án nêu trên ta chọn phương án 3 bởi vì dạng sản xuất theo yêu cầu

đồ án là dạng sản xuất nhỏ, độ nhám bề mặt không yêu cầu phải quá cao

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CÔNG NGHỆ

5.1 Nguyên công 1: Phay thô và phay tinh mặt 2 và 5

Hình 5.1: Nguyên công 1

Gá đặt: Chi tiết được đặt lên hai phiến tỳ và hai chốt chống xoay để hạn chế 5 bậc tựdo

Kẹp chặt: Dùng đòn kẹp liên động ép chặt lên mặt số 4

Theo tài liệu [3], trang 78, bảng 9-40, ta chọn máy:

Máy phay đứng FSS 315x1250/V Công suất của máy Nm = 7,5 KW

Kích thước bề mặt gia công được của bàn: 315x1250 mm

Hành trình trục chính: 80 mm

Góc quay đầu dao: ± 45 độ

Phạm vi tốc độ trục chính: 28 – 1400 vòng/phút

Dịch chuyển của bàn (dọc, ngang, đứng): 850 mm, 280 mm, 355 mm

Kích thước phủ bì của máy: 2150x2900x210 mm

Trọng lượng: 3000 Kg

Theo tài liệu [1], trang 376, bảng 4-94 ta có:

Chọn dao: Dao phay mặt đầu chắp mảnh hợp kim cứng, có các kích thước:

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

5.2 Nguyên công 2: Phay thô và phay tinh mặt 8 và 10

Hình 5.2: Nguyên công 2

Gá đặt: Chi tiết được đặt lên hai phiến tỳ và hai chốt chống xoay để hạn chế 5 bậc tựdo

Kẹp chặt: Dùng đòn kẹp liên động ép chặt lên mặt số 9

Theo tài liệu [3], trang 78, bảng 9-40, ta chọn máy:

Máy phay đứng FSS 315x1250/V Công suất của máy Nm = 7,5 KW

Kích thước bề mặt gia công được của bàn: 315x1250 mm

Hành trình trục chính: 80 mm

Góc quay đầu dao: ± 45 độ

Phạm vi tốc độ trục chính: 28 – 1400 vòng/phút

Dịch chuyển của bàn (dọc, ngang, đứng): 850 mm, 280 mm, 355 mm

Kích thước phủ bì của máy: 2150x2900x210 mm

Trọng lượng: 3000 Kg

Theo tài liệu [1], trang 376, bảng 4-94 ta có:

Chọn dao: Dao phay mặt đầu chắp mảnh hợp kim cứng, có các kích thước:

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

5.3 Nguyên công 3: Khoan, doa thô, doa tinh, vát mép lỗ số 6

Kẹp chặt: Khối V di động ép chặt vào khối V cố định.

Theo tài liệu [3], trang 46, bảng 9-22 ta có:

Chọn máy: Máy khoan cần 2H53 với các thông số (theo tài liệu [3], trang 46, bảng9-22):

Đường kính gia công lớn nhất: 35 mm

Khoảng cách từ tâm trục chính tới trụ máy (mm): 325 – 1250

Khoảng cách từ tâm trục chính tới bàn máy (mm): 400 – 1400

Mũi khoan: mũi khoan ruột gà đuôi trụ hợp kim cứng với thông số:

d = 9,8 mm, L = 70-138 mm; l = 36-80 mm

Chọn mũi doa, theo tài liệu [1] bảng 4-49, 336)

Mũi doa thô thép gió:

D = 10 mm; L = 49-170 mm; l = 11-52 mmMũi doa tinh thép gió:

D = 10 mm; L = 49-170 mm; l = 11-52 mmVát mép: D = 15 mm

5.4 Nguyên công 4: Khoan, doa thô, doa tinh, vát mép lỗ 3

Kẹp chặt: Khối V di động

Chọn máy: Máy khoan cần 2H53

Chọn mũi khoan, theo tài liệu [1] bảng 4-40, 319).

Mũi khoan: mũi khoan ruột gà đuôi trụ hợp kim cứng với thông số:

d = 5 ÷ 16 mm, L = 85-178 mm; l = 62-120 mm

Chọn mũi doa, theo tài liệu [1] bảng 4-49, 336)

Mũi doa thô thép gió:

D = 15 mm; L = 49-170 mm; l = 11-52 mm

Mũi doa tinh thép gió:

D = 15 mm; L = 49-170 mm; l = 11-52 mm

Vát mép: D = 20,5 mm

5.5 Nguyên công 5: Kiểm tra

Kiểm tra độ không song song của 2 tâm lỗ ∅10 và ∅15 (dùng đồng hồ so)

Kiểm tra dung sai 2 mặt đầu (thước kẹp điện tử)

Kiểm tra khoảng cách tâm của 2 lỗ (dùng đồng hồ so)

CHƯƠNG 6: XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ VÀ KÍCH THƯỚC TRUNG GIAN

Do chúng ta sử dụng phôi đúc cấp III, khoảng cách danh nghĩa của hai mặt 5 và 8 là23mm có dung sai là ±1mm Chọn mặt 5 làm chuẩn tinh sau khi đã gia công ở bước 1nguyên công 1 Chọn mặt 8 để tính toán lượng dư Với dung sai yêu cầu thì ta có thểphay thô và phay tinh để đạt dung sai cần thiết.

Lượng dư nhỏ nhất khi gia công các bề mặt không đối xứng:

RZi-1: chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

hi-1: chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

ΔƩi-1: tổng sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại

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

Theo bảng 3.65, trang 235, tài liệu [1], ta có (RZ + h) sau khi đúc là 600μm

Sai lệch không gian sau khi đúc:

Với

Δsph: Độ song song của mặt phẳng

Δcv: Độ cong vênh chi tiết đúc

Theo bảng 3.67 trang 236 tài liệu [1] ta có:

Sai số gá đặt khi phay thô:

εgđtho = 150μm (bảng 7.5 trang 37 tài liệu [7])

Khi gia công tinh không thay đổi gá đặt nên sai số gá đặt còn lại:

εgđtinh = 0,06.εgđtho

= 9μmLượng dư khi phay thô:

Lượng dư khi phay tinh:

Kích thước bé nhất của chi tiết:

Lmin3 = 15 – 0,065 = 14,935 mm

Kích thước trung gian bé nhất của chi tiết trước khi gia công tinh:

Lmin2 = Lmin3 + Zmin2 =14,935 + 0,094 = 15,024 mm

Kích thước trung gian bé nhất của chi tiết trước khi gia công thô:

Lmin1 = Lmin2 + Zmin1 =15,029 + 1,333 = 16,362 mm

Dung sai phôi δ0 = 2mm

Dung sai kích thước sau bước phay thô: δ1 = 0,21 mm

Dung sai kích thước sau bước phay tinh: δ2 = 0,065 mm

Lmin1 = 16,275 mm Lmax1 = 16,275 + 2 = 18,275 mm

Lmin2 = 15,024 mm Lmax2 = 15,024 + 0,21 = 15,234 mm

Lmin3 = 14,935 mm Lmax3 = 14,935 + 0,065 = 15 mm

Lượng dư trung gian bé nhất và lớn nhất của các bước:

Bước phay thô:

Zmin1 = Lmin1 – Lmin2 = 16,275 – 15,024 = 1,251 mm

Zmax1 = Lmax1 – Lmax2 = 18,275 - 15,234 = 3,041 mm

Bước phay tinh:

Zmin2 = Lmin2 – Lmin3 = 15,024 – 14,935 = 0,089 mm

Zmax2 = Lmax2 – Lmax3 = 15,234 - 15 = 0,234 mm

Bảng 6.1: Tính lượng dư gia công và kích thước giới hạn

7.1 Nguyên công 1

Bước 1: Phay thô lần 1 mặt đầu 2 và mặt đầu 5 với lượng dư ZB = 1,5 mm

Như máy và dụng cụ gia công ở chương 5, ta có:

Chu kỳ bền trung bình của dao phay: T = 180 phút (bảng 5-40, tài liệu [2], trang 34).Theo bảng 5-34 trang 29 tài liệu [2] ta chọn lượng chạy dao vòng S = 0,2 mm/vòng.Vậy lượng chạy dao răng Sz = S/Z = 0,02 mm

CV; m; x; y; u; q và p: hệ số và các số mũ

kV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể

kMV: hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công

knv: hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi

kuv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

Theo bảng 5.1 và 5.2, trang 7, tài liệu [2], với vật liệu là gang xám nên: kMV = 1

Theo bảng 5.6, trang 8, tài liệu [2], với vật liệu là gang xám và vật liệu dụng cụ cắt làBK6 nên: kuv = 1

Theo bảng 5.5, trang 8, tài liệu [2], với vật liệu là gang đúc ta chọn: knv = 0,8

Theo bảng 5.39, trang 32, tài liệu [2], ta chọn:

Bảng 7.1: Hệ số và số mũ trong công thức tính tốc độ cắt khi phay thô:

Tốc độ cắt tính toán

Số vòng quay tính toán

Với m – số cấp tốc độ của máy và φ – công bội của cấp số nhân

Máy phay đã chọn có: nmax = 1250v/p; nmin = 25v/p, số cấp tốc độ m = 18

φ17 = 50Theo bảng 8, trang 28, tài liệu [4], ta có: φ = 1,26

Xác định φx:

Theo bảng 8, ta chọn φx = 40.

Số vòng quay của máy:

nm = nmin φx = 25.40 = 1000 v/pVận tốc cắt thực tế:

Theo bảng 5.41, trang 34, tài liệu [2] ta có:

Bảng 7.2: Hệ số CP và các số mũ trong công thức tính lực cắt PZ khi phay

Lực cắt PZ khi phay mặt đầu:

Công suất cắt:

Hiệu suất của máy phay η = 0,8

So sánh với công suất của máy:

Ne ≤ Nm η0,87 < 6Vậy máy đủ công suất để gia công

Lượng chạy dao phút:

Số vòng quay của máy: nm = 1000 v/p.

Lượng chạy dao vòng: S = 0,2 mm/vòng

Lượng chạy dao răng: Sz = S/Z = 0,02 mm

Lượng chạy dao phút: Sph = 200 mm/ph

Vận tốc cắt thực tế: Vtt = 314,15 m/ph

Lực cắt: PZ = 169,3 N

Công suất cắt: Ne = 0,87 kW

Bước 3: Phay thô lần 3 mặt đầu 2 và mặt đầu 5 với lượng dư ZB = 1 mm

Như máy và dụng cụ gia công ở chương 5, ta có:

Chu kỳ bền trung bình của dao phay: T = 180 phút (bảng 5-40, tài liệu [2], trang 34).Theo bảng 5-34 trang 29 tài liệu [2] ta chọn lượng chạy dao vòng S = 0,2 mm/vòng.Vậy lượng chạy dao răng Sz = S/Z = 0,02 mm

CV; m; x; y; u; q và p: hệ số và các số mũ

kV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể

kMV: hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công

knv: hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi

kuv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

Theo bảng 5.1 và 5.2, trang 7, tài liệu [2], với vật liệu là gang xám nên: kMV = 1

Theo bảng 5.6, trang 8, tài liệu [2], với vật liệu là gang xám và vật liệu dụng cụ cắt làBK6 nên: kuv = 1

Theo bảng 5.5, trang 8, tài liệu [2], với vật liệu là gang đúc ta chọn: knv = 0,8

Theo bảng 5.39 trang 32 tài liệu [2] ta chọn:

Bảng 7.3: Hệ số và số mũ trong công thức tính tốc độ cắt khi phay thô

Tốc độ cắt tính toán

Số vòng quay tính toán

Với m – số cấp tốc độ của máy và φ – công bội của cấp số nhân.

Máy phay đứng FSS 315x1250/V có: nmax = 1250v/p; nmin = 25v/p, số cấp tốc độ m =18

φ17 = 50Theo bảng 8 trang 28 tài liệu [4] ta có: φ = 1,26

Xác định φx:

Theo bảng 8 Chọn φx = 40

Số vòng quay của máy:

nm = nmin φx = 25.40 = 1000 v/pVận tốc cắt thực tế:

Theo bảng 5.41 trang 34 tài liệu [2] ta có:

Bảng 7.4: Hệ số CP và các số mũ trong công thức tính lực cắt PZ khi phay

Lực cắt PZ khi phay mặt đầu:

Công suất cắt:

Hiệu suất của máy phay η = 0,8

So sánh với công suất của máy:

Ne ≤ Nm η0,6 < 6Vậy máy đủ công suất để gia công

Lượng chạy dao phút:

Sph = SZ.Z.nm = 200 mm/ph

Bước 4: Phay tinh mặt đầu 2 và mặt đầu 5 với lượng dư ZB = 0,5 mm

Như máy và dụng cụ gia công ở chương 5, ta có:

Chu kỳ bền trung bình của dao phay: T = 180 phút (bảng 5-40, tài liệu [2], trang 34).Theo bảng 5-34 trang 29 tài liệu [2] ta chọn lượng chạy dao vòng S = 1 mm/vòng

Vậy lượng chạy dao răng Sz = S/Z = 0,1 mm

CV; m; x; y; u; q và p: hệ số và các số mũ

kV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể

kMV: hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công

knv: hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi

kuv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

Theo bảng 5.1 và 5.2 trang 7 tài liệu [2] với vật liệu là gang xám nên: kMV = 1

Theo bảng 5.6 trang 8 tài liệu [2] với vật liệu là gang xám và vật liệu dụng cụ cắt làBK6 nên: kuv = 1

Theo bảng 5.5 trang 8 tài liệu [2] với vật liệu là gang đúc ta chọn: knv = 0,8

Theo bảng 5.39 trang 32 tài liệu [2] ta chọn:

Bảng 7.5: Hệ số và số mũ trong công thức tính tốc độ cắt khi phay tinh

Tốc độ cắt tính toán

Số vòng quay tính toán

Với m – số cấp tốc độ của máy và φ – công bội của cấp số nhân

Máy phay FSS 315x1250/V có: nmax = 1250v/p; nmin = 25v/p, số cấp tốc độ m = 18

φ17 = 50Theo bảng 8 trang 28 tài liệu [4] ta có: φ = 1,26

Xác định φx:

Theo bảng 8, ta chọn φx = 25,28

Số vòng quay của máy:

nm = nmin φx = 25.25,28 = 632 v/pVận tốc cắt thực tế:

Theo bảng 5.41, trang 34, tài liệu [2], ta có:

Bảng 7.6: Hệ số CP và các số mũ trong công thức tính lực cắt PZ khi phay

Lực cắt PZ khi phay mặt đầu:

Công suất cắt:

Hiệu suất của máy phay η = 0,8

So sánh với công suất của máy:

Ne ≤ Nm η0,67 < 6Vậy máy đủ công suất để gia công

Lượng chạy dao phút:

Đường kính gá dao: d = 32 mm.

Số răng: Z = 10 răng

Chu kỳ bền trung bình của dao phay: T = 180 phút

Số vòng quay của máy: nm = 1000 v/p

Lượng chạy dao vòng: S = 0,2 mm/vòng

Lượng chạy dao răng: Sz = S/Z = 0,02 mm

Lượng chạy dao phút: Sph = 200 mm/ph

Chu kỳ bền trung bình của dao phay: T = 180 phút

Số vòng quay của máy: nm = 1000 v/p

Lượng chạy dao vòng: S = 0,2 mm/vòng

Lượng chạy dao răng: Sz = S/Z = 0,02 mm

Lượng chạy dao phút: Sph = 200 mm/ph