đồ án công nghệ chế tạo máy chi tiết tay quay

Chi tiết tay quay có chức năng truyền chuyển động quay và mômen từ tay người đều khiển đến chi tiết trục vít trong máy. tay quay còn là chi tiết có choc năng làm giảm mômen để tay người có thể thực hiện thao tác một cách dễ dàng .Cũng như các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết dạng càng tính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như độ chính xác gia công. Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu: Các bề mặt đầu cần gia công nên làm cao lên để phân biệt với các bề mặt khác. Để giảm tập trung ứng suất các chỗ giao nhau và các đoạn cong nên làm thành các cung lượn

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

I Đầu đề thiết kế : Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết tay quay II.Các số liệu ban đầu:

Sản lợng hàng năm : 9900 chi tiết/năm

Điều kiện sản xuất: Máy truyền thống

III.Nội dung thuyết minh và tính toán.

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Chi tiết tay quay có chức năng truyền chuyển động quay và mômen từ tay ngời đều khiển đến chi tiết trục vít trong máy tay quay còn là chi tiết có choc năng làm giảm mômen để tay ngời có thể thực hiện thao tác một cách

dễ dàng

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

Chi tiết tay quay là chi tiết dạng càng:

Cũng nh các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết dạng càng tính công nghệ có

ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến năng suất cũng nh độ chính xác gia công Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu:

- Các bề mặt đầu cần gia công nên làm cao lên để phân biệt với các bề mặt khác

- Để giảm tập trung ứng suất các chỗ giao nhau và các đoạn cong nên làm thành các cung lợn

Vật liệu chọn để gia công chi tiết là gang xám GX15-32

3 Xác định dạng sản xuất:

Sản lợng hàng năm của chi tiết 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;

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

→ chọn β = 6%

Ta xét thêm α% phế phẩm α = 3% ữ 6%, chọn α = 4%, lúc đó :

N = N1.m(1 + 100

β

α +

) Thay số ta có:

N = 9900.1(1 +

4 6 100

+

) =10890 chi tiết/năm

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( kg)

Thể tích của chi tiết: V =15.6.15+26.6.15+17.6.15+3,14.13 202 /4-8.8.13

=8470mm3

Vậy trọng lợng chi tiết: Q = 0,00847.7,2 = 0,06kg

Theo bảng 2 trang 1- Thiết kế đồ án CNCTM, ta có: Dạng sản suất: Hàng loạt lớn

4 Chọn ph ơng pháp chế tạo phôi:

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

răng thẳng, các loại bánh răng khác , các chi tiết dạng càng , trục chữ thập, trục khuỷu .có các đặc điểm:

Sử dụng một bộ khuôn có kích thớc lòng khuôn gần giống vật gia công Độ chính xác của vật dập cao , đặc biệt là các kích thớc theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn Thông thờng độ bóng của dập thể tích đạt

đợc từ ∆ 2 ữ∆ 4 ,độ chính xác đạt đợc ± 0,1ữ± 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

Hệ số sử dụng vật liệu cao

Thiết bị sử dụng có công suất lớn , chuyển động chính xác , chế tạo khuôn đắt tiền

Do những đặc điểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

Ưu điểm của rèn tự do:

Thiết bị rèn đơn giản , vốn đầu t ít

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

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

Các nhợc điểm của rèn tự do:

Độ chính xác kích thớc , độ bóng bề mặt kém

Chất lợng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết và giữa các loạt gia công chất lợng gia công còn phụ thuộc vào trình độ công nhân

và trình độ tổ chức nơi làm việc

Năng suất lao động thấp , lợng d , dung sai và thời gian gia công lớn , hiệu quả kinh tế không cao

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

Có thể tạo ra sản phẩm có chất lợng cao, kích thớc 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

Tóm lại: Từ những phõn tớch về kết cấu và cụng nghệ như trờn và dựa vào dạng sản xuất ta chọn phụi để chế tạo chi tiết là phụi đỳc trong khuõn kim loại là phự hợp nhất

5 Lập thứ tự các nguyên công

5.1 Xác định đ ờng lối công nghệ

Với dạng sản xuất là hàng loạt lớn , điều kiện là cỏc mỏy truyền thống

và Dựa vào kết cấu yờu cầu kỹ thuật của chi tiết ta xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ theo nguyờn tắc phõn tỏn nguyờn cụng

5.2 Chọn ph ơng pháp gia công cuối cùng

- Hai mặt đầu ta chọn phơng pháp gia công cuối cùng là phay tinh

- Để gia công đợc lỗ vuông ta chọn phơng pháp gia công là chuốt

- Lỗ ren M6 ta chọn phơng pháp gia công là tarô

5.3 Thứ tự nguyên công

Dựa vào kết cấu, kích thớc của chi tiết gia công ta có các phơng án về trình tự gia công của chi tiết chốt nh sau

Phơng án 1:

1- Nguyên công 1: Tạo phôi

2- Phay mặt đầu thứ nhất

3- Phay mặt đầu thứ hai

4- Khoan lỗ 5

5- Chuốt lỗ vuông

6- Khoan lỗ 4 và ta rô lỗ ren M6

7- Kiểm tra

Phơng án 2:

1- Chuốt lỗ vuông

2- Phay mặt đầu thứ nhất

3- Phay mặt đầu thứ hai

4- Khoan tarô lỗ ren M6

5- Kiểm tra

Nhận xét 2 phơng án:

Phơng án 2 không hợp lý bởi: nếu chuốt lỗ song mới phay mặt đầu thì không đảm bảo độ vuông góc giữa lỗ với mặt đầu dẫn đến khi lắp tay quay lên trục sễ bị vênh

Với lỗ vuông kích thớc 8x8 thì quá nhỏ để đúc lỗ có sẵn vì vậy làm lỗ

đặc và khoan nh phơng án 1 hợp lý hơn

Từ nhận xét trên ta chọn thứ tự nguyên công theo phơng án 1

Thiết kế các nguyên công cụ thể:

Nguyên công 1: Tạo phôi

é?u ngút é?u ngút é?u rút

L? thoỏt khớ L? thoỏt khớ

Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất

Định vị: Chọn mặt đối diện làm chuẩn thô định vị 3 bậc tự do, dùng khối

V ngắn định vị 2 bậc tự do dịch chuyển tịnh tiến

Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ cấu đòn

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12 Công suất của máy

Nm = 10kW, hiệu suất máy η = 0,75

Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng, có các kích

thớc sau( Tra theo bảng 5-127 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 75 mm, Z = 10 răng

L ợng d gia công: Phay với lợng d Zb1 = 2mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1,5 mm,

lợng chạy dao SZ = 0.08 ữ 0.15mm/răng, tốc độ cắt V= 250 m/phút Các

hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 5-225 Sổ tay CNCTM2 ⇒ 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 trong Sổ tay CNCTM2 ⇒ k2 = 0,8

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng 5-143

Sổ tay CNCTM2⇒ k3 = 1

Vậy tốc độ tính toán là: Vt=Vb.k1.k2.k3= 250.1.0,8.1 = 200 m/phút

Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:

nt = = 3,1475 =

200 1000

1000

D

v t

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 840 vòng/phút Nh vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là:

1000

840 75 14 , 3 1000

.D n m

π

197,8 m/phút

Lợng chạy dao phút là Sp = Sz.z.nm = 0,13.8.840 =873,6 mm/phút Theo máy ta có Sm = 750 mm/phút

S

n

a

20

z

r

Nguyên công 3 : Phay mặt đầu thứ hai

Định vị: Chọn mặt đối diện làm chuẩn tinh định vị 3 bậc tự do, dùng

khối V ngắn định vị 2 bậc tự do dịch chuyển tịnh tiến

Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ cấu đòn

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12 Công suất của máy

Nm = 10kW, hiệu suất máy η = 0,75

Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng, có các kích

thớc sau( Tra theo bảng 5-127 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 75 mm, Z = 10 răng

L ợng d gia công: Phay với lợng d Zb1 = 2mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1,5 mm,

lợng chạy dao SZ = 0.08 ữ 0.15mm/răng, tốc độ cắt V= 250 m/phút Các

hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 5-225 Sổ tay CNCTM2 ⇒ 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 trong Sổ tay CNCTM2 ⇒ k2 = 0,8

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng 5-143

Sổ tay CNCTM2⇒ k3 = 1

Vậy tốc độ tính toán là: Vt=Vb.k1.k2.k3= 250.1.0,8.1 = 200 m/phút

Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:

nt = = 3,1475 =

200 1000

1000

D

v t

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 840 vòng/phút Nh vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là:

1000

840 75 14 , 3 1000

.D n m

π

197,8 m/phút

Lợng chạy dao phút là Sp = Sz.z.nm = 0,13.8.840 =873,6 mm/phút Theo máy ta có Sm = 750 mm/phút

n

a

20 z r

Nguyên công 4: Khoan lỗ 5

Định vị: Chọn mặt đầu làm chuẩn tinh định vị 3 bậc tự do, dùng khối V

ngắn định vị 2 bậc tự do dịch chuyển tịnh tiến, chốt tỳ chống xoay

Sơ đồ kẹp chặt: dùng cơ cấu đòn kẹp

Chọn máy: máy khoan đứng 2A125 công suất Nm=2,8 kw

Chọn dao:mũi khoan có đờng kính d =5 mm,

Ch

ế độ c ắ t khi khoan: Lỗ khoan ; t= 2,5 mm; So=0,1 mm/vòng; nm=960 vòng/phút; Vtt=29,2 m/phút

n S 1

150

Nguyên công 5: Xọc lỗ vuông

Định vị: Chọn mặt đầu chuẩn tinh định vị 3 bậc tự do, dùng khối V ngắn

định vị 2 bậc tự do dịch chuyển tịnh tiến, dùng chốt định vị một bậc tự

do chống xoay

Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ cấu đòn

Chọn máy: máy xọc

Chọn dao: dao xọc thép gió

a

Nguyên công 6: Khoan, tarô lỗ ren M6

Sơ đồ định vị: Dùng mặt đầu thứ nhất định vị 2 bậc tự do, mặt đầu lỗ ren

định vị một bậc tự do, để khống chế 2 bậc tự do tịnh tiến theo phơng ngang ta dùng khối V ngắn, và định vị một bậc tự do chống xoay bằng chốt định vị

Sơ đồ kẹp chặt: dùng cơ cấu đòn kẹp kẹp vào phần thân không gia công gần đầu lỗ vuông

Chọn máy: máy khoan đứng 2A125 công suất Nm=2,8 kw

Chọn dao:mũi khoan có đờng kính d = 4 mm, mũi tarô d=6 mm

Ch

ế độ c ắ t khi khoan: Lỗ khoan ; t=4 mm; So=0,1 mm/vòng; nm=960 vòng/phút; Vtt=29,2 m/phút

Ch

ế độ c ắ t khi taro: Chạy dao bằng tay

a

a

a-a

n S 1

M6

Nguyên công 7:Kiểm tra

Kiểm tra độ không vuông góc giữa đờng tâm lỗ và măt đầu

Ch

ơng 8:

Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên

công.

Thời gian nguyên công đợc xác định theo công thức:

Tct = To + Tp + Tpv + Ttn

Trong đó:

Tct : thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công )

To : thời gian cơ bản(thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thớc, tính chất cơ lý của chi tiết)

Tp : thời gian phụ(thời gian cần thiết để ngời công nhân gá, tháo chi tiết, mở máy, mài dao, điều chỉnh máy .), Tp = 0,1To

Tpv : thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật, mài dao, điều chỉnh máy , Tpv = 0,08To

Ttn : thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân, Ttn = 0,05To

⇒ Tct = To + 0,1To + 0,08To + 0,05To = 1,23To

Thời gian cơ bản đợc xác định theo công thức:

⇒ To = (L1 + L2 + L)/S.n.(phút)

Trong đó:

L: Chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1: Chiều dài ăn dao (mm)

L2: Chiều dài thoát dao (mm)

S: Lợng chạy dao vòng / hành trình kép

n: Số vòng quay hay hành trình kép/phút

Nguyên công 2: (Theo bảng 31[5]).

To = (L1 + L + L2).i/Sp

Trong đó:

i = 1

L = 20 mm

L1 = {t(D-t)}1 / 2

+ 3,5 L2 = 3 mm

B

ớc 1:

L1 = {3,04(100-3,04)}1 / 2

+ 3,5 = 17,0mm

⇒ To = (17,0 + 20 + 3).1/744 = 0,1 phút

Tct = 1,23.To = 0,123 phút

B

ớc 2:

L1 = {0,3(100-0,3)}1 / 2+ 3,5 = 9,0mm

⇒ To = (9,0 + 20 + 3).1/900 = 0,08 phút

Nguyên công 3: (Theo bảng 31[5])

To = (L1 + L + L2).i/Sp

Trong đó:

i = 1

L = 20 mm

L1 = {t(D-t)}1 / 2

+ 3,5 L2 = 3 mm

B ớc 1:

L1 = {3,04(100-3,04)}1 / 2

+ 3,5 = 17,0mm

⇒ To = (17,0 + 20 + 3).1/744 = 0,1 phút

Tct = 1,23.To = 0,123 phút

B ớc 2:

L1 = {0,3(100-0,3)}1 / 2

+ 3,5 = 9,0mm

⇒ To = (9,0 + 20 + 3).1/900 = 0,08 phút

Tct = 1,23.To = 0,1 phút

Nguyờn cụng 4: Khoan

Khoan lỗ thông suốt

Theo công thức bảng 28[5] ta có:

To = (L1 + L2 + L).i/Sp (phút)

Trong đó:

i = 2

L1 = (d/2).cotgϕ + (0,5 + 2) = (15,5/2)cotg30° + (0,5 + 2) = 7,0mm L2 = (1 ữ 3)mm

L = 20mm

⇒ To = (7,0 + 2 + 20).2/380,8 = 0,24 phút

⇒ Tct = 1,23.To = 0,28 phút

Nguyờn cụng 5: Xọc

To = (L1 + L + L2).i/Sp

Trong đó:

i = 1

L = 20 mm

L1 = {t(D-t)}1 / 2

+ 3,5 L2 = 3 mm

L1 = {3,04(100-3,04)}1 / 2

+ 3,5 = 17,0mm

⇒ To = (17,0 + 8 + 3).1/744 = 0,1 phút

Tct = 1,23.To = 0,123 phút

Nguyờn cụng 6: Khoan, Tarụ

B ớc 1: Khoan lỗ thông suốt.

Theo công thức bảng 28[5] ta có:

To = (L1 + L2 + L).i/Sp (phút)

Trong đó:

i = 2

L1 = (d/2).cotgϕ + (0,5 + 2) = (15,5/2)cotg30° + (0,5 + 2) = 7,0mm L2 = (1 ữ 3)mm

L = 20mm

⇒ To = (7,0 + 2 + 20).2/380,8 = 0,24 phút

⇒ Tct = 1,23.To = 0,28 phút

Lấy thời gian ta rụ bằng 0,25 phỳt

Chơng 9: Tính và thiết kế đồ gá.

- Kích thớc bàn máy: 355ì750mm2

- Khoảng cách lớn nhất từ trục chính đến bàn máy: 400 mm

2. Phơng pháp định vị.

Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do

Định vị 3 bậc tự do bằng phiến tỳ

Định vị 2 bậc tự do bằng khối V ngắn

Định vị 1 bậc tự do bằng chốt chống xoay

Các cơ cấu định vị là cố định

3. Xác định phơng chiều, điểm đặt lực cắt, lực kẹp.

Sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết:

P

N

W

N

Lực tác dụng lên chi tiết bao gồm:

N: Phản lực phiến tỳ và phản lực chốt tăng cứng vững

F,M : Lực cắt và mômen khi khoan tạo ra

W: Lực kẹp chi tiết

Q: Trọng lợng của chi tiết

Các phơng trình cân bằng lực:

Từ hình vẽ ta rút ra các phơng trình lực sau:

N = W+Q+P

Ta chủ yếu tính toán để chống chi tiết bị xoay do momen cắt

F = W

Trong đó:

= 87 mm: là khoảng cách từ đờng tâm chi tiết tới đờng tâm lỗ khoan

=50 mm : là khoảng cách từ đờng tâm chi tiết đến điểm đặt lực kẹp đối diện của lỗ khoan

Công thức và các hệ số tính lực P tra ở trang 33-34 trong sách chế độ cắt

do bộ môn dao trờng đại học bách khoa biên soạn và tra lấy trong tài liệu [5] trang 22

P= 10

q = 1

y = 0,7

=0,75

⇒ P = 10.143 0,75 =3,53 N

W=3,53.235/170 = 4,89 N

Lực kẹp cần thiết: W=k.W

k : là hệ số an toàn có tính đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trình gia công

k=ko.k1.k2.k3.k4.k5.k6

ko: hệ số an toàn cho tất cả các trờng hợp, ko=1,5

k1: hệ số làm tăng lực cắt khi dao mòn, k1=1,0

k2: hệ số số tính đến trờng hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, khi gia công thô k2=1,2

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

k4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, khi kẹp bằng tay k4=1,3 k5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay,k5=1

k6: hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết, k6=1,5

⇒ k=1,5.1,2.1,0.1.1,3.1.1,5=3,5

⇒ W=4,89.3,5= 17 (N)

Ta nhận thấy các lực kẹp chặt khá nhỏ 17 N vì vậy ta không cần tính bền cho các chi tiết của cơ cấu kẹp chặt

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá đợc tính bằng công thức:

[εct]2

=[εgd]2

-([εc]2

+εk2

+εm2

+ε dc2

) Trong đó:

εgd : sai số gá đặt , đợc lấy bằng δ/3, với δ là dung sai nguyên công , với nguyên công khoan tarô lỗ ren ta lấy δ=1 mm

⇒εgd = 1/3 = 0,3mm.=300 m

εc : sai số chuẩn, do chuẩn định vị không trùng gốc kích thớc

ở nguyên công này εc = = 0,2 mm

εk : sai số kẹp chặt: Tra theo bảng 20[5] ta có công thức tính sai số kẹp chặt

εk = = = 0,01 mm

εm : sai số do mòn đồ gá

εm = β.N1 / 2

β : hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị, β = 0,3

N : số lợng chi tiết đợc gia công trên đồ gá, N = 5000

⇒εm = 0,3 50001 / 2

= 21àm

εdc : sai số điều chỉnh, εdc = 10 àm

⇒ [εct] ={3002-(2002+102+102+212)}1 / 2= 222àm

Lấy [εct] = 200 àm

Độ không song song giữa mặt phẳng phiến tỳ và mặt đáy đồ gá ≤

0,005mm