Đồ án công nghệ chế tạo máy

Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Càng là chi tiết có các lỗ cơ bản và các bề mắt không cần gia công các bề mặt làm việc chủ yêu của càng là lỗ Ф45 và rãnh dài R7, kết cẩu của cà

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO

…… o0o

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ

sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.

Mục tiêu của môn học là tạo điều 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 đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng.

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương trình đào 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 đề mà người kỹ sư gặp phải khi thiết kế một quy trình sản xuất chi tiết cơ khí

NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

PHẦN I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1 Phân tích điều kiện làm việc, các yêu cầu kỷ thuật, tính công nghệ trong kết cấucủa chi tiết

a Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết

Chi tiết càng có nhiệm vụ truyền mômen xoắn và mô men quay trong cơ cấu truyền động, làm việc trong điều kiện không được bôi trơn, có thể phải chịu

va đập không tuân hoàn và chịu lực dọc thanh

b Các yêu cầu kỷ thuật của chi tiết càng

Yêu cầu kỷ thuật của càng gồm các yêu cầu về dung sai chế tạo về hình dạng và kích thước chiều dài

+ tất cả các bề mặt ngoài của chi tiết dạt độ nhám Rz= 40, bề mặt lỗ Ф45 đạt độ nhám Ra= 1.25, bề mặt chiều cao h của rảnh then có độ nhám Ra= 2.5

+ Khoảng cách giữa rãnh R7 với lỗ Ф45 là 130+0.1, giữa lỗ Ф45 và M8 là

36+0.062 lỗ Ф9+0.036 rãnh của càng dài 50+0.1

+ Độ không song song của hai bề mặt cảu càng là 0.08 trên tòa bộ chiều dài của cang

+ Độ không vuông góc giửa lỗ ren M8 với mặt A là 0.02

Yêu cầu về vật liệu chế tạo chi tiết đó là bảo đảm các yêu cầu về cơ tính

và đảm bảo cho làm việc tốt, vật liệu chết tạo là thép C45 với thành phần như sau

0,4-0,5 0,17-0,37 0,5-0,8 0,04 0,045 0,3 0,3

Thành phân hóa học của thép C45,% ( Theo khối lượng)

c Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Càng là chi tiết có các lỗ cơ bản và các bề mắt không cần gia công các bề mặt làm việc chủ yêu của càng là lỗ Ф45 và rãnh dài R7, kết cẩu của càng yêu câu phải nhỏ gọn, dể gia công thuận tiện cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh khi gia công, phôi dùng để gia công càng là phôi dập Phôi dập phải tạo ra được

lỗ Ф45 Tính công nghệ của phương pháp dập càng là rất cao dể cơ khí hóa và tựđộng hóa vì kết cấu càng đơn gián, độ dày của càng không lớn, khi dập ta chọn mặt phân khuôn là bề mặt lớn nhất của càng

2 Xác định dạng sản xuất Nêu phương án chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

a Xác định dạng sản xuất

1 Tính sản lượng chi tiết chế tạo trong 1 năm

Sản lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm :

)

100 1

= N m

N (chiếc/năm) Trong đó :

N: số chi tiết sản xuất trong năm :

N0 :Số sản phẩm được sản xuất trong một năm

Theo bài ra : N1= 7000 (chiếc/năm)

m : Số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm chế tạo (m=1)

α : Số phần trăm chi tiết phế phẩm α = 3-6%

Chọn α = 3 %

β: Sản lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công

β = 6%

Lấy β = 5%

7006 )

100

06 , 0 03 , 0 1 (

=

= >N (chiếc/năm)

2 Tính khối lượng chi tiết :

a, trọng lượng chi tiết dược xác định theo công thức :

vậy Q= 7,852.0,0499=0.39 kg

=> theo bảng 2.6 trang 31 sách hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

ta tra được dạng sản xuất của chi tiết cang là dạng sản xuất loạt lớn

b Phương pháp chon phôi và chế tạo phôi

Phôi để chế tạo càng có thể bằng nhiêu phương pháp chọn phôi khác nhau như đúc, rèn, cán, dập…

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

- Khi đúc tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém

- Công nghệ hàn tương đối đơn giản và linh hoạt.

- Tạo được các kết cấu có độ bền, độ kín khít cao (bể chứa, bình áp lực, đườngống,…)

- Vùng hàn có nhiệt lượng lớn làm ảnh hưởng đến tổ chức kim loại vùng lân cận

- Vật hàn dễ bị cong, vênh, nứt, biến dạng và cơ tính giảm

*) Phôi dập:

Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn, trục răngthẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trụckhuỷu .có các đặc điểm:

- Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vật gia công

- Độ chính xác của vật dập cao, đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sailệch giữa hai nửa khuôn Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ ∆ 2

÷ ∆ 4, độ chính xác đạt được ± 0,1÷ ± 0,05

- Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại có tínhdẻo tốt hơn, biến dạng triệt để hơn, cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia côngvật phức tạp

- Dễ cơ khí hóa nên năng suất cao

Tóm lại: Từ chức năng, điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn

phương pháp chế tạo phôi dập là phù hợp nhất

b2 Chọn phương pháp chế tạo phôi:

Dựa vào dạng sản xuất và hình dáng kích thước, yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp dập

Bản vẽ lồng phôi được xây dựng trên cơ sở lượng dư và sai lệch về kíchthước của chi tiết đúc Từ phương pháp chế tạo phôi đã chọn trên, ta có thể xácđịnh được lượng dư và sai lệch về kích thước cho chi tiết đúc như sau:

Vật đúc nhận được từ các mẫu gỗ, dùng khuôn kim loại dễ tháo lắp và sấykhô Do vậy cấp chính xác chi tiết đúc nhận được là cấp chính xác II

- Theo bảng 3-95 trang 252(Sổ tay CNCTM t1) ta có lượng dư về kích thướcphôi: là 4 mm

- Theo bảng 3-98 trang 253 (Sổ tay CNCTM t1) ta có: Sai lệch cho phép về

kích thước phôi: +) Với những kích thước ≤ 50mm sai lệch cho phép:

I CHỌN PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG:

*) Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh:

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt quan trọng

- Đảm bảo lượng dư phân bố đều cho các bề mặt gia công một cách hợp lý

*) Những lời khuyên khi chọn chuẩn tinh:

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính

- Chọn chuẩn tinh là chuẩn thống nhất

- Chọn chuẩn tinh sao cho trùng càng nhiều chuẩn càng tốt Chọn chuẩn như vậy

sẽ làm cho sai số chuẩn giảm

*) Yêu cầu khi chọn chuẩn thô:

- Chuẩn thô được chọn phải cho phép phân bố lượng dư đều cho các bề mặt cầngia công

- Phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan cho các bề mặt không gia côngvới các bề mặt sẽ gia công

*) Những lời khuyên khi chọn chuẩn thô:

- Nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặtkhông gia công đó làm chuẩn thô

- Nếu trên chi tiết gia công có 2 hay nhiều bề mặt không gia công thì ta chọn bềmặt sẽ không gia công nào có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan với các

bề mặt sẽ gia công cao nhất làm chuẩn thô

- Nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều sẽ gia công thì ta nên chọn

bề mặt nào đòi hỏi lượng dư phân bố nhỏ và đều nhất làm chuẩn thô

- Nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều thỏa mãn yêu cầu làm chuẩnthô thì ta chọn bề mặt nào bằng phẳng nhất, trơn tru nhất làm chuẩn thô

- Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong cả quá trình gia công

- Chọn lỗ Ø45, mặt đầu, rãnh làm chuẩn tinh để gia công khoan lỗ Ø9

- Chọn lỗ Ø45, mặt đầu, rãnh làm chuẩn tinh để khoét và ta rô ren M8

*) Ưu điểm: Phương án này có ít nguyên công, tiết kiệm thời gian gia công, tiết

kiệm thời gian phụ, giảm chi phí đồ gá…

*) Nhược điểm: Chọn chuẩn thô nhiều lần nên không đảm bảo theo yếu tố khi

chọn chuẩn thô (chuẩn thô nên chọn 1 lần) nên sai lệch sẽ tăng

b) Phương án 2:

- Chọn mặt đầu làm chuẩn thô khống chế 3 bậc tự do, mặt bên khống chế 2 bậc

tư do để gia công phay mặt đầu

- Dùng mặt đầu làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc tự do, mặt bên khống chế 1 bậc mặt trụ ngoài khống chế 2 bậc tự do để gia công lỗ Ø45

- Chọn Ø45 làm chuẩn tinh kết hợp với 1 chốt mặt bên và mặt đầu để gia công rãnh dài L=50

- Chọn mặt phẳng vừa gia công định vị 3 bậc tự do, chốt trụ định vị 2 bậc tự do,chốt trám khống chế 1 bậc tự do gia công hai mặt bên cách nhau 30mm

- Chọn mặt phẳng vừa gia công định vị 3 bậc tự do, một chốt trụ định vi 2 bậc tự

do, chốt trám khống chế 1 bậc tự do để gia công rãnh 2.5

- Chọn mặt đầu làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc, lỗ Ø45 làm chuẩn tinh kết hợpvới 1 chốt trám khống chế 1 bậc tự do, để gia công khoan Ø8

- Chọn mặt đầu làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc, lỗ Ø45 làm chuẩn tinh kết hợpvới 1 chốt trám khống chế 1 bậc tự do, để gia công khoét và ta rô ren M8

- Chọn mặt đầu làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc, 1 chốt trụ khống chế 2 bậc tự

do, chốt tỳ mặt bên khống chế 1 bậc tự do để xọc rãnh then

- Chọn mặt đầu làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc, để kiểm tra độ không song songcủa hai mặt đầu

*) Ưu điểm: Phương án này có tính khả thi, tiết kiệm thời gian gia công, tiết

kiệm thời gian phụ, không gây ra hiện tượng siêu định vị và đảm bảo yêu cầu khichọn chuẩn phù hợp với dạng sản xuất

*) Nhược điểm: Phương án này đòi hỏi đồ gá tương đối phức tạp, một số bề mặt

không tham gia lắp ghép nên không được gia công làm giảm tính thẩm mỹ …Tóm lại: Từ phân tích các phương án gia công và để đảm bảo yêu cầu kỹ thuậtcủa chi tiết khi làm việc thì ta nhận thấy phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn, vìvậy ta chọn phương án gia công là phương án 2

II LẬP SƠ ĐỒ CÁC NGUYÊN CÔNG:

- Nguyên công I: Chuẩn bị phôi bao gồm làm sạch và kiểm tra phôi

- Nguyên công II: Phay mặt đầu

- Nguyên công III: Khoét và doa lỗ Ø45

- Nguyên công IV: Khoan và phay rãnh L=50

- Nguyên công V: Phay 2 mặt phẳng song song với nhau, cách nhau 30

- Nguyên công VI: Phay rãnh 2,5

- Nguyên công VII: Khoan lỗ Ø6 và khoét bậc Ø9

- Nguyên công VIII: Khoét, ta rô M8

- Nguyên công IX: xọc ránh then b = 8 mm

- Nguyên công X: Kiểm tra độ không song song giữa 2 mặt đâu

III THIẾT KẾ CÁC NGUYÊN CÔNG CỤ THỂ:

1 Nguyên Công II: Phay mặt đầu

lực kẹp sinh ra do cơ cấu kẹp chặt tác dụng vào mặt bên của càng

Sơ đồ định vị của nguyên công II

*) Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu bằng thép gió, có các kích thước sau:

D(Js) = 80; L = 45; d (H7) = 27; số răng =14

(Tra theo bảng 4-92, Sổ tay CNCTM tập 1 – trang 375)

*) Chọn máy:

Máy phay đứng vạn năng 6H12

Mặt làm việc của bàn máy: 400x1600 mm

Công suất của động cơ: N=10Kw, hiệu suất máy η=0,75

+) Xác định chế độ cắt theo bảng 5-121 (Sổ tay CNCTM tập 2 - trang 110).

Bước gia công Sz (mm/rang) t (mm) V (m/phút)

nt = 732

30 14 , 3

1000

1000

- Kẹp chặt: lực kẹp sinh ra tác dụng vào mặt bên của chi tiết

Sơ đồ nguyên công III

*) Chọn máy: Chọn máy khoan đứng K150.

Công suất của máy Nm = 7 kw

Hiệu suất η = 0,8

Phạm vi tốc độ là: 32-1400 vg/phút

*) Chọn dao: Dao khoét phi tiêu chuẩn dao doa Mũi Doa có lắp mảnh hợp kim

cứng D = 45mm, ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay CNCTM tập 1)

+) Tính toán thông số khi khoét :

- Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 0,9 mm và lượng

dư doa Zb2 = 0,1 mm

- Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoét Chiều sâu cắt t = 0,9 mm, lượng

chạy dao S = 0.9 mm/vòng, tốc độ cắt V = 65 m/phút Ta tra được các hệ số phụthuộc:

k1: Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, k1 = 1.1 (Tra bảng 5-109, Sổ tayCNCTM2)

k2: Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi, k2=1 (Tra bảng 5-109, Sổtay CNCTM2)

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của hợp kim cứng, k3 = 1,3 (Trabảng 5-109, Sổ tay CNCTM2)

Vt = 65.k1.k2.k3 = 65.1.1.1,1.1,3 = 92.95 m/phút

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

45 14 , 3

95 , 92 1000

Nc =

1000 975

. m

x n M

=

1000 975

482 3 , 1496

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

45 14 , 3

80 1000

.

= π D n

(mm/vg)

Nuyên công IV: Khoan và phay rãnh L=50

Sơ đồ định vị: Gia công lỗ to cần đảm bảo độ vuông góc của tâm lỗ.

Dùng chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do, chốt tỳ mặt đầu khống chế 1 bậc tự

do, mặt phẳng chỉ khống chế 3 bậc tự do

Kẹp chặt: Lực kẹp sinh ra bởi bu lông và hệ thống đòn kẹp

Sơ đồ nguyên công IV

Chọn máy :

Máy phay đứng vạn năng 6H12

Mặt làm việc của bàn máy: 400x1600 mm

Công suất của động cơ: N=10Kw, hiệu suất máy η=0,75

Tính toán thông số khi khoan :

Lượng dư gia công : gia công 1 lần với đường kính mũi khoan là φ14 mm Trabảng 5-25 sổ tay CNCTM T2 ta có lượng tiến dao s = 0.28-0.33

5 , 30 1000

.

.D n=

→Lợng chạy dao: Chọn theo máy sm= 0,82 (mm/v)

Tớnh lượng dư cho phay:

L ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d phay thô Zb1 = 12 mm

Chế độ cắt: : Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều

sâu cắt t = 12 mm, lợng chạy dao S = 0.08mm/răng,tốc độ cắt V = 34,5 (34,5 hoặc 31)m/phút Các hệ sốhiệu chỉnh:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tínhcủa thép cho trong bảng 5-225 Sổ tay CNCTM2- k1 = 1

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng tháI của bềmặt gia công và chu kỳ bền của dao cho trong bảng 5-

120 Sổ tay CNCTM2- k2 = 0,8

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công chotrong bảng 5-132 Sổ tay CNCTM2- k3 = 1

Vậy tốc độ tính toán là: Vt=Vb.k1.k2.k3= 34,5.1.0,8.1 =27,6 m/phút

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

14 14 , 3

6 , 27 1000

1000

.d n m

π

39,5 m/phút

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,2.10.50 =100mm/phút Theo máy ta có Sm = 95 mm/phút

Nguyờn cụng V Phay hai mặt phẳng song song cỏch nhau 30mm

*) Định vị, kẹp chặt:

- định vị: Chi tiết được khống chế 6 bậc tự do, mặt phẳng đỏy khống chế 3 bậc tự

do, chốt trụ ngắng khống chế 2 bậc tự do, chốt trỏm khống chế 1 bậc tự do

-Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng hệ thống đòn kẹp tác dụng từ trên xuống

Sơ đồ nguyên công V

*) Chọn máy: Chọn máy phay nằm ngang vạn năng 6H82 (trang 73-Sổ tay

CNCTM3)

- Công suất của máy: Nm = 7 kw

- Hiệu suất máy η = 0,75

(Tra theo bảng 4-83 - trang 369, Sổ tay CNCTM1)

*) Lượng dư gia công: Với lượng dư phay Zb1 = 2 mm

*) Chế độ cắt: +) Xác định chế độ cắt theo bảng 5-177 - trang 160, Sổ tay

245 1000

*) Chọn máy: Chọn máy phay nằm ngang vạn năng 6H82 (trang 73-Sổ tay

CNCTM3)

- Công suất của máy: Nm = 7 kw

- Hiệu suất máy η = 0,75

- Số cấp tốc độ trục chính 18

- Phạm vi tốc độ trục chính: 30 – 1500 (vg/ph)

*) Chọn dao: Dùng dao phay rãnh cắt đứt

Sơ đồ nguyên công VI

*) Lượng dư gia công: Với lượng dư phay Zb1 = 2,5 mm

*) Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt theo bảng 5-125, Sổ tay CNCTM2 có:

Chiều sâu cắt t = 2 mm

Lượng chạy dao Sz = 0,1 ÷ 0,15mm/răng

Lượng chạy dao S = 1,2 mm/vong

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 bềncủa dao cho trong bảng 5-120, Sổ tay CNCTM2 ⇒ k2 = 0,8.

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng 5-143, Sổ tayCNCTM2 ⇒ 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:

16 14 , 3

200 1000

.

= n mπ D

m/phút

Nguyên công VII: Khoan lỗ Ø6 và khoét Ø 9

*) Sơ đồ định vị: Gia công lỗ cần đảm bảo độ vuông góc của tâm lỗ.

Mặt phẳng bên khống chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do, chốttrám khống chế 1 bậc tự do

*) Kẹp chặt: Dùng cơ cấu bu lông và đòn kẹp

Sơ đồ nguyên công VII

*) Chọn máy: Máy khoan đứng 2H135 có: