Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công chi tiết dạng càng

Hà Nội, Ngày Tháng 12 Năm 2013 Sinh viên: Đàm Quang Duy Thiết kế quy trình công nghệ gia công Chi tiết dạng càng Phần IPhân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết I- Chức năng và điều ki

NhËn xÐt cña gi¸o viªn h íng dÉn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Lời nói đầu

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển với một tốc độ vũ bão mang lại nhữnglợi ích to lớn cho con ngời về tất cả những lĩnh vực tinh thần và vật chất Để nâng cao đời sống vật chất của nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các n-

ớc trong khu vực cũng nh các nớc trên thế giới Đảng và nhà nớc ta đã đề ra mục tiêu trong những năm tới là thực hiện “công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc” Để phục vụ cho việc phát triển ngành cơ khí hiện nay chúng ta cần đẩy mạnh

đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao về các lĩnh vực công nghệ kinh điển, đồng thời phải đáp ứng đợc những công nghệ tiên tiến, công nghệ

tự động trong cơ khí

Đồ án môn học là một cơ hội để các sinh viên có thể áp dụng những kiến thức

đã học Với việc làm đó đồ án đã giúp em giải quyết một vấn đề tổng hợp mà ngành mà mình học Làm quen với các sử dụng tài liệu, sổ tay, tiêu chuẩn và khả năng kết hợp, so sánh những kiến thức lý thuyết với thực tế sản xuất

Đề tài mà em làm “Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công chi tiết dạng càng” Đây là một chi tiết quan trọng trong việc gá đặt các trục làm việc

Trong quá trình thiết kế và lập quy trình công nghệ mặc dù em đã rất cố gắng nhng không tránh khỏi những thiếu sót Vậy em rất mong các thầy cô trong khoa hớng dẫn thêm để ra thực tiễn em có thể có đợc một quy trình công nghệ tốt hơn

Và cuối cùng em xin chân thành cảm thầy giáo Nguyễn Trọng Mai đã trực tiếp hớng dẫn em để làm đề tài này

Hà Nội, Ngày Tháng 12 Năm 2013 Sinh viên: Đàm Quang Duy

Thiết kế quy trình công nghệ gia công

Chi tiết dạng càng

Phần IPhân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

I- Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

Chi tiết càng cần gia công có hình dáng tơng tự chi tiết dạng trục Chi tiếtdạng trục thì gồm những đặc điểm sau:

Chi tiết trục là loại chi tiết đợc dùng rất phổ biến trong máy cơ khí VD: máyphay, tiện, động cơ ô tô

Đều có đặc điểm chung là có các bề mặt tròn xoay là chủ yếu và thờng hay

II – Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.

Yêu cầu của chi tiết

- Độ không đồng tâm giữa cổ trục ≤0.05

- Độ lệch tâm giữa 2 cổ trục đảm bảo

Để đảm bảo đợc yêu cầu kỹ thuật thì ta phải có quy trình gia công hợp lí, dụng

cụ cắt , thớc đo tốt để tránh sai hỏng Đặc biệt là ở nguyên công chuẩn bị phôi Chi tiết đợc gia công chủ yếu trên máy tiện Bậc thợ 4/7 trở lên

Ph¬ng ¸n gia c«ng :

1 2

3 4

5 6 7 8

Chọn tiến trình gia công các bề mặt:

Nguyên công 1: Dập phôi

Nguyên công 2: Khoả mặt đầu và khoan tâm

Nguyên công 3: Tiện đoạn trục 4

Nguyên công 4: Tiện các đoạn trục 1, 2, 3 và tiện rãnh

Nguyên công 5: Khoan 2 lỗ φ10

Nguyên công 6: Phay mặt 6 và 8

Nguyên công 7: Phay mặt 7

Nguyên công 8 Phay mặt 5

Nguyên công 9: Cắt phôi tai mặt cắt A-A

Nguyên công 10: Nhiệt luyện

Nguyên công 11: Kiểm tra

Phần II: Phân tích sản phẩm và định dạng sản sUấT

- Mục đớch: xỏc định dạng sản xuất (đơn chiếc, hang loạt, hang khối) để cú phương phỏp chọn phụi, chọn mỏy thiết bị gia cụng và cú được quy trỡnh cụng nghệ gia cụng hợp lớ và cú tớnh kinh tế cao

Sản lượng chế tạo chi tiết trong một năm

m N

+ N0: số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch :

+m: số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm : m = 1

+ α : độ phế phẩm chủ yếu trong xưởng đỳc, rốn : α = 5 %

+ β : số chi tiết được chế tạo thờm để dự trữ : β =10%

,

=

V: thể tớch của chi tiết : 0.104 dm3 ( theo phần mềm 3D)

Vậy ta cú khối lượng của trục là: 0.8 (Kg)

Đơn chiếc < 5 <10 <100

Hàng loạt nhỏ 55 ữ 100 100ữ 200 100 ữ 500

Hàng loạt vừa 100 ữ 300 200 ữ 500 500 ữ 5000Hàng loạt lớn 300 ữ 1000 500 ữ 5000 5000 ữ 50.000

gỏ chuyờn dung trờn cỏc mỏy vạn năng

PhầnIII :Thiết kế bản vẽ phôi

I Chọn phụi và phương phỏp chế tạo phụi

Đối với các chi tiết dạng trục ta dùng vật liệu bao gồm thép các bon nh thép 35,40,45 ;thép hợp kim nh thép crôm,crôm-niken;40X;40Γ;50Γ…

Trong bài này ta chọn vật liệu để gia công chi tiết là thép 40X

Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối phôi của trục đợc chế tạo bằng dậpnóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép Bảng 3 -17 stcnctm tr190

Từ đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này đảm bảo

đợc những tiêu chuẩn nh:hình dáng phôi gần với chi tiết gia công ,lợng d hợplí,có thể sản xuất phôi hàng loạt,…

Dựng phương phỏp dập để chế tạo phụi ,chi tiết này có thể được dập trờn mỏynằm ngang hoặc dập đứng

Phương pháp dập có ba via , trọng lượng ba via là ( 0,5- 1% Q)

Thành phần thép 45

C Si Mn S P Ni Cr

0,4- 0,5 0,17-0,37 0,5-0,8 0,045 0,045 0,3 0,3

II Thiết kế bản vẽ lồng phụi.

1.Xỏc định cỏc đoạn trục cần gia cụng

Ta phải gia công tất cả các đoạn trục

2 Lương dư cho từng nguyên công

1.Lượng dư cho nguyên công tiện khỏa mặt đầu

Khi gia công mặt đầu ta lấy lượng dư chính bằng lượng dư của phôi a =3 mm2.Đối với∅19ta chọn lượng dư như sau

- Khi tiện thô ta chọn lượng dư về một phía la a = 6mm

- Khi tiện tinh ta lấy lương dư về một phía = 0.5mm

3.Đối với∅28 ta chọn lượng dư như sau:

- Khi tiện thô ta chọn lượng dư về một phía la a = 1.5mm

- Khi tiện tinh ta lấy lương dư về một phía = 0.5mm

4 Đối với ∅48 ta chọn lượng dư cho từng nguyên công như sau:

- Khi tiện thô ta chọn lượng dư về một phía a = 1.5 mm

- Khi tiện tinh ta lấy lương dư về một phía a = 0.5mm

5 Đối với ∅32 ta chọn lượng dư cho từng nguyên công như sau

- Khi tiện thô ta lấy lương dư về một phía a = 1.5mm

- Khi tiện tinh ta chọn lượng dư về một phía la a =0.5mm

120

2 58

nguyªn c«ng I :d ẬP PHÔI

-Chi tiết dập phải cân đối về hình dạng

- Vật liêu đồng đều không chứa tạp chất

- Vệ sinh sạch sẽ ba via, trớc khi gia công cơ

NGUYấN CễNG II: KHỎA MẶT ĐẦU VÀ KHOAN LỖ TÂM

* Sơ đồ gia công, gá đặt chi tiết.

VËy m¸y lµm viÖc an toµn.

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1 = 0,9 (theo bảng 5.3)

Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2 =0,8 (theo bang 5.5)

Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 1 (theo bảng 5.7)

Như vậy tốc độ tính toán là :V t =V b.k1 k2 k3 = 0 , 9 0 , 8 1 32 = 23 , 04 )(m/phút)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là :

5 , 1467 5

1500 5

L=(d/2)cotg+1=2,5.cotg60+1 = 2,5 mm

L1=(D-d)/2cotg+1=2,5 mm

02 , 0 2

nguyªn c«ng IIi: tiÖn trôc φ 32.

- Dông cô c¾t : Dao vai

3 Dông cô kiÓm tra:thíc cÆp 1/20, panme

VËy m¸y lµm viÖc an toµn.

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

VËy m¸y lµm viÖc an toµn

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

Tm = 0 , 16

2 , 0 1000

0 2 30 2 , 0 1000

.

Tra b¶ng 5-68 c«ng suÊt tiªu thô ta cã:

Ncg =2(Kw)

VËy m¸y lµm viÖc an toµn

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

VËy m¸y lµm viÖc an toµn

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

VËy m¸y lµm viÖc an toµn.

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

34 , 0 500

0 2 30 34 , 0 500

30

=

=

(phót.)F- TiÖn tinh đoạn Ф32

Ncg = 2(Kw)

VËy m¸y lµm viÖc an toµn

- TÝnh thêi gian ch¹y m¸y

2 , 0 1250

0 2 30 2 , 0 1250

.

23±0.04 23±0.04

A - A

1 Mục đích yêu cầu

- Gia công đạt yêu cầu về kích thớc

2 Định vị và kẹp chặt

- Định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do

- Mặt khác do vai của φ28 tỳ vào khối V nên hạn chế một bậc tự do

-Chốt tỡ vào mặt bờn φ32 hạn chế 1 bậc tự do

- Kẹp chặt: Chọn cơ cấu kẹp bằng vít , hớng của lực kẹp vuông góc với các mặt

định vị chính

3 Chọn máy và dụng cụ cắt

- Chọn máy khoan đứng 2M57

- Dụng cụ cắt :dao P18

- Công suất động cơ N = 7,5 Kw, hiệu suất của máy η = 0,8.

- Lực dọc trục [Pz] = 2500 kg

- Lợng d gia công khi khoan là 32 mm

4 Dụng cụ kiểm tra: thớc kặp 1/20

5 Bậc thợ 3/7

D C

.

4 7

7 , 0 0 2

,

0

4 , 0

= 14 m/phót

Sè vßng quay trôc chÝnh lµ:

1000 1000.14

454.9 3,14.9.8

y y l

.

1

+ +

1 Mục đích yêu cầu

- Tạo chuẫn gá cho các bớc

- Gia công đạt yêu cầu về kích thớc

2 Định vị và kẹp chặt

- Định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do

- Mặt khác do vai của φ28 tỳ vào khối V nên hạn chế một bậc tự do

-Chốt tỡ vào bề mặt φ28 hạn chế 1 bậc tự do

- Kẹp chặt: Chọn cơ cấu kẹp bằng vít , hớng của lực kẹp vuông góc với các mặt

định vị chính

3 Chọn máy và dụng cụ cắt

- Chọn máy phay đứng 6H12 với công suất Nm=7Kw hiệu suất η=0,7

- Dụng cụ cắt : chọn dao phay ngón có bề rộng bằng bề rộng φ10 dao làm bằngvật liệu thép gió

4 Dụng cụ kiểm tra:thớc kặp 1/20

5 Bậc thợ 3/7

6 Chọn chế độ cắt

- Chiều sâu cắt t = 3 mm

- Bớc tiến

Tra bảng 5-35 (Bảng chế độ cắt) với dao thép gió ta có:

68 , 72 1000

95 375

.

Ndc V

7 117

Theo thuyết minh Nđc = 1,7 Kw, η = 0,7

Vậy Ncg < Nđc Vậy máy làm việc an toàn

Bảng chế độ cắt:

nguyên công ViII: phay mặt 7

1 Mục đích yêu cầu

- Tạo chuẫn gá cho các bớc

- Gia công đạt yêu cầu về kích thớc

2 Định vị và kẹp chặt

- Định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do

- Mặt khác do vai của φ28 tỳ vào khối V nên hạn chế một bậc tự do

1 Mục đích yêu cầu

- Tạo chuẫn gá cho các bớc

- Gia công đạt yêu cầu về kích thớc

2 Định vị và kẹp chặt

- Định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do

- Mặt khác do vai của φ28 tỳ vào khối V nên hạn chế một bậc tự do

1 Mục đích yêu cầu

- Cắt phôi để tạo chi tiết nh yêu cầu bản vẽ

- Gia công đạt yêu cầu về kích thớc

2 Định vị và kẹp chặt

- Định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do

- Mặt khác do vai của φ28 tỳ vào khối V nên hạn chế một bậc tự do

- Kẹp chặt: Chọn cơ cấu kẹp bằng vít, hớng của lực kẹp vuông góc với các mặt

định vị chính

3 Chọn máy và dụng cụ cắt

- Chọn máy phay đứng 6H81với công suất Nm=4.5Kw hiệu suất η=0,7

- Dụng cụ cắt : chọn dao phay đĩa có đờng kính 110mm dao làm bằng vật liệuthép gió

4 Dụng cụ kiểm tra:thớc kặp 1/20

5 Bậc thợ 3/7

6 Chọn chế độ cắt

- Chiều sâu cắt t = 6 mm

- Bớc tiến

Tra bảng 5-182 (Bảng chế độ cắt) với dao thép gió ta có:

68 , 72 1000

95 375

.

Ndc V

7

117 = Kw

Theo thuyết minh Nđc = 1,7 Kw, η = 0,7

Vậy Ncg < Nđc Vậy máy làm việc an toàn

Bảng chế độ cắt:

nguyªn c«ng XI : nhiÖt luyÖn

200 400 600

800 900

Th?i gian nung và ? Th?i gian gi? nhi?t Th?i gian h? nhi?t

1-Sơ đồ chi tiết gia công như hình vẽ

2-Phân tích nguyên công

Để đảm bảo độ cứng bề mặt để chi tiết có thể làm việc chụi bền

Mục đích nhiệt luyện: Làm tăng độ cứng bề mặt làm việc đạt độ cứng 35-40HRC các mặt còn lại là 240HB,nhằm nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép ,do đó kéo dài thời gian làm việc của chi tiết

Nâng cao khả năng chụi tải của chi tiết máy

Quá trình nhiệt luyện :tiến hành nhiệt luyện trên lò điện

Tôi:vì chi tiết được chế tạo từ thép 40Cr cho nên nhiệt độ nung của chi tiết lấy cao hơn AC3 và nhiệt độ tôi là :

=AC3+(30-50)

=820+(30-50)

Thời gian nung nóng chi tiết:

Tra bảng 15(sổ tay nhiệt luyện)cóT=20 phút

Thời gian làm nguội đến 200-300C0

Tra bảng 32(sổ tay nhiệt luyện ) có T =30 phút

Môi trường làm nguội bằng dầu

Ram:là quá trình thực hiện sau khi tôi ,nhằm mục đích làm giảm ứng suất bên trong làm cho chi tiết có độ dẻo dai cao hơn

Với chi tiết này ta tiến hành ram ở nhiệt độ từ 200-2300C

Thời gian ram chi tiết tra bảng 17 (sổ tay nhiệt luyện )là T=120 phút

Sau khi ram chi tiết được nhiệt luyện trong dầu

Vậy sau khi nhiệt luyên với chế độ như trên chi tiết đạt độ cứng 35-40 HRC

nguyªn c«ng XII: kiÓm tra

1) Kiểm tra độ đồng tâm các cổ trục:

- Chi tiết được gá trên khối V và một chốt tỳ

- Gá đồng hồ so cho tiếp xúc với bề mặt của chi tiết, di chuyển đồng hồ sotheo phương song song với tâm của cổ trục

- Độ dịch chuyển của đồng hồ so chính là độ đồng tâm của cổ trục đó

- Lần lượt đo với các cổ trục khác nhau

- Chi tiết được gá trên khối V và chốt tỳ như hình vẽ

- Gá đồng hồ so lên một cổ trục sao cho mỏ tiếp xúc tiếp xúc với cổ trụckia

- Di chuyển đồng hồ so

- Độ dịnh chuyển của đồng hồ chính là độ không đồng tâm của 2 cổ trụcđang đo.

2) Kiểm tra độ lệch tâm

Chi tiết được định vị bởi chốt trụ dài và chốt tỳ như hình vẽ

Gá đồng hồ so cho mỏ tiếp xúc với bề mặt R2 của khối trụ lệch tâm, dichuyển đồng hồ tới bề mặt chính R1 của trục

- Khi thực hiện đo độ lệch tâm cần đo đường kính của các cổ trục

- Ghi lại độ dịch chuyển của đồng hồ

- Nếu độ dịch chuyển của đồng hồ trong khoảng 1mm thì đat yêu cầu

Phần V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG V KHOAN 2

LỖ φ10

a) Định vị và kẹp chặt

- Định vị bằng hai khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do

- Mặt khác do vai của φ28 tỳ vào khối V nên hạn chế một bậc tự do

-Chốt tỡ vào mặt bờn φ32 hạn chế 1 bậc tự do

- Kẹp chặt: Chọn cơ cấu kẹp bằng vít , hướng của lực kẹp vuông góc với cácmặt định vị chính

b)Tính lực kẹp của cơ cấu

Khi khoan thì dưới tác dụng của momen xoán Mx và lực hướng trục P0

hướng từ trên xuống Trong trường hợp này lực chạy dao có su hướng

ấn chi tiết vào mặt định vị Để chống lại ảnh hưởng của momen xoắn Mx

tới yêu cầu gia công ta phải tiến hành cân bằng chúng bằng momen ma sát

.Mx

=

=

Tính lực kẹp: Điều kiện cân bằng là Mms =M

Để tằng tính an toàn của lực kẹp ta thêm vào hệ số an toàn k Do đó ta tính với :

Mms≥ k.M (1)

Dựa vào sơ đồ gá đặt của chi tiết ta có:

- Lực kẹp cùng phương với phương của lực tác dụng khi khoan

- Ta cần phải tính lực kẹp sao cho lực kẹp đó sinh ra lực ma sát đủ lớn để thỏamãn (1), đông thời không quá lớn để làm chi tiết của ta bị biến dạng

Dựa vào sơ đồ lực khi khoan lỗ ta có:

N1 N1' N2 N2'

fms1 fms1' fms2 fms2'

34

147

k:hệ số an toàn

f : hệ số ma sỏt của 2 mặt trụ với khối V : f = 0,2

W : Momen cắt khi khoan

Hệ số an toàn k được tớnh như sau k = k0.( k1 k2 k3 k4 k5 k6)

Trong đú :

k0 : hệ số an toàn trong tất cả các trờng hợp gia công (k0 = 1,5)

k1 : hệ số làm tăng lực cắt khi lợng d gia công và độ nhám bề mặt không

đồng đều, đây là nguyên công gia công thô nên ta có k1 = 1,2

k2 : hệ số làm tăng lực cắt khi dao bị mòn , lấy k2 = 1,3

k3 : hệ số làm tăng lực cắt khi gia công gián đoạn k3 =1

k4 : hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, vì kẹp chặt bằng tay nên k4 =

.

1 2 1

1

l l

l W

+

trong đú:

Q là lực do bulong tạo ra

ε + + + + (2)Trong công thức trên phải tính sai số chế tạo đồ gá εct Tuy nhiên do chưabiết sai số gá đặt εgđ nên để tính được sai số chế tạo đồ gá εct phải chọn sai

số gá đặt εgđ Sai số gá đặt εgđ chọn trước được gọi là sai số gá đặt cho phép

và nó được kí hiệu là [εgđ] Sai số này có thể được lấy như sau :

Trong đó : δ : là dung sai kích thước nguyên công mà ta thiết kế đồgá

1

= 30÷50 µm

Lấy [εgđ] 50µm

εk : do phương của lực kẹp vuụng gúc với phương của lực cắt lờn εk=0

εm : sai số mũn do đồ gá mũn gõy ra εm = βchọn β = 0,2; N=6900 vậy tađược εm = 16,6 µm

- Độ không vuông góc giữa tâm bạc dẫn hướng và mặt đáy đồ gá mm

- Độ không vuông góc giữa mặt dùng định vị chi tiết và mặt đáy đồ gá

mm

- Độ không vuông góc giữa khối V và đồ gá mm

- Độ khụng song song giữa 2 khối dẫn khối V mmss

Kết luận

Qua việc làm đồ án môn học đẫ giúp em rất nhiều điều ,rất nhiều kinh nghiệmtrong việc chế tạo các sản phẩm cơ khí Em nắm đợc quy trình chế tạo một sảnphẩm cơ khí,và đã biết cách tăng năng suất hạ giá thành sản phẩm Nắm vững ph-

ơng pháp định vị và kẹp chặt, tính toán và thiết kế đồ gá giúp cho việc gia công chitiết nhanh chóng , thuận lợi đạt năng suất cao, chất lợng tốt, giá thành hạ

Trong quá trình làm đồ án em đã nâng cao khả năng tra sổ tay công nghệ chế tạomáy,tính toán và tra chế độ cắt

Tuy nhiên trong thời gian có hạn và kinh nghiệ thực tế còn yếu nên đồ án còn nhiềusai sót Em rất mong nhận đợc sự giúp đỡ của thầy

Em xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn Trọng Mai đã hớng dẫn và chỉ bảo em rấtnhiều trong quá trình làm đồ án