Đồ án công nghệ chế tạo máy BKHN dạng hộp

Hiện nay, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển, thực hiện công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, việc giao lưu buôn bán, trao đổi hàng hóa là một nhu cầu cần thiết của người dân, các cơ quan xí nghiệp, các tổ chức kinh tế và toàn xã hội. Thiết kế quy trình chế tạo và tính toán các thông số liên quan đến lực kẹp đồ gá lực cắt của chi tiết dạng hộp điển hình.

Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Họ và tên sinh viên:……… Lớp: Khoá………Chuyên ngành………

I Đầu đề thiết kế: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết:………

II Các số liệu ban đầu

Sản lượng hàng năm:……… chi tiết/năm………

Điều kiện sản xuất: Tự chọn

III Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

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

3 Xác định dạng sản xuất

4 Chọn phương pháp chế tạo phôi

5 Lập thứ tự các nguyên công (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, ký hiệu chiều chuyển động của dao, của chi tiết)

6 Tính lượng dư cho một bề mặt (mặt tròn ngoài, mặt tròn trong hoặc mặt phẳng) và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại

7 Tính chế độ cắt cho một nguyên công (tính cho nguyên công cần thiết kế đồ gá) và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại

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

9 Tính và thiết kế một đồ gá (lập sơ đồ gá đặt, tính lực kẹp, thiết kế các cơ cấu của đồ gá, tính sai số chuẩn, sai số kẹp chặt, sai số mòn, sai số điều chỉnh, sai số chế tạo cho phép của đồ gá, đặt yêu cầu kỹ thuật của đồ gá, lập bảng kê khai các chi tiết của đồ gá)

IV Phần bản vẽ:

1 Chi tiết lồng phôi: 1 bản (khổ giấy A2)

2 Sơ đồ nguyên công: 1 bản (khổ giấy A0)

3 Đồ gá: 1 bản (khổ giấy A1 hoặc A2)

Người nhận

(Họ tên và chữ ký)

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Cán bộ hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết dịnh trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước ta Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triển nguồn nhân lực

và đầu tư các trang bị hiện đại Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học

Hiện nay trong ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức

cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp,… giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản và làm quen với nhiệm vụ thiết kế, là môn học quan trọng của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy

Sau một thời gian tìm hiểu với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy TS Nguyễn

Thành Nhân, em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trong

quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong

bộ môn công nghệ chế tạo máy

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

1 PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT: 4

1.1 Phân tích kết cấu chi tiết 4

1.2 Phân tích chức năng chi tiết 4

1.3 Phân tích các bề mặt làm việc chính 4

1.4 Các bề mặt chính cần gia công 4

1.5 Chọn vật liệu 5

2 PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT: 5

3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT: 6

Dạng sản xuất 7

4 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI: 8

4.1 Chọn loại phôi 8

4.2 Xác định phương pháp tạo phôi 9

5 LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG: 13

Nguyên công 1: Phay mặt phẳng đáy 13

Nguyên công 2: Phay mặt đầu bulong: 14

Nguyên công 3: Khoan, doa 2 lỗ Ø18: 15

Nguyên công 4: Phay mặt đầu: 16

Nguyên công 5: Tiện mặt đầu lỗ chính và tiện rãnh 17

Nguyên công 6: Khoan, taro M16: 18

Nguyên công 7: Khoan, taro 6 lỗ M10 sâu 15: 19

Nguyên công 8: Kiểm tra độ song song mặt đáy và tâm lỗ 20

6 TÍNH LƯỢNG DƯ CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG DƯ CHO CÁC BỀ MẶT CÒN LẠI: 21

6.1 Tính lượng dư khi gia công lỗ Ø110: 21

6.2 Tra lượng dư gia công cho các bề mặt còn lại: 24

7 TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO MỘT NGUYÊN CÔNG VÀ TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG CÒN LẠI: 267.1 Tính chế độ cắt khi gia công nguyên công 2: Khoan Khoét Doa lỗ 18: 267.2 Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại: 33

8 TÍNH THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ BẢN CHO TẤT CẢ CÁC NGUYÊN

CÔNG: 35

9 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT ĐỒ GÁ NGUYÊN CÔNG 3: 43TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

1 PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT:

1.1 Phân tích kết cấu chi tiết

Chi tiết này có dạng hộp, trên các bề mặt có các lỗ để lắp chi tiết, các lỗ dùng để kẹp chặt với các chi tiết khác, từ đó ta thấy đây là chi tiết dạng hộp

1.2 Phân tích chức năng chi tiết

Đây là chi tiết dùng để đỡ các trục đỡ và các trục truyền động thông qua các ổ đỡ

bi, vì vậy gối đỡ thường làm việc theo cặp (2 cái thành một bộ)

 Các lỗ 18 dùng để bắt chặt gối đỡ vào chi tiết khác bằng bulong

 Mặt đáy có tác dụng định vị chi tiết lên nền hoặc lên một chi tiết khác Phần đáy còn gồm 2 lỗ 18 trụ dùng để kẹp chặt bằng bu lông xuống nền

1.4 Các bề mặt chính cần gia công

 Gia công mặt phẳng đáy với độ nhám Rz = 10µm dùng để làm chuẩn tinh định

vị cho những nguyên công sau

 Gia công mặt phẳng song song với mặt phẳng đáy để chuẩn bị khoan các lỗ định vị từ mặt phẳng này

 Gia công các lỗ 110, 70, 56

 Gia công 2 mặt bên vuông góc với tâm của 2 lỗ 110 và 70 với độ nhám

Rz = 10µm

 Gia công lỗ làm việc chính 110 với độ nhám Ra = 6,3 µm

Kết cấu của chi tiết tương đối đơn giản, tuy nhiên khi gia công các mặt phẳng, các lỗ bắt bu lông, lỗ định vị và lỗ làm việc cần phải gia công chính xác đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật:

 Đảm bảo độ nhám các mặt theo yêu cầu

 Đảm bảo độ chính xác lỗ làm việc chính

 Đảm bảo độ song song giữa đường tâm lỗ và đáy

 Đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đầu lỗ 110 và mặt đáy

-1%

0,25-<

0,12 %

0,05 1%

-150 MPa

320 MPa

Và có các thông số cơ tính sau độ cứng HB = 190

2 PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT:

Chi tiết gối đỡ này có những đặc điểm cho thấy có tính công nghệ trong kết cấu như:

 Với chi tiết gối đỡ là một chi tiết có kết cấu đơn phức tạp, chịu tải trọng đều

và cũng không lớn, phương pháp đúc trong lòng khuôn kín với vật liệu là gang xám hoàn toàn phù hợp

 Chi tiết không quá lớn, các lỗ nhỏ do đó khi tạo phôi bằng phương pháp đúc

ta sẽ làm đặc các lỗ này, lỗ 110, 56 có đường kính lớn hơn 20 nên khi tạo phôi

sẽ là lỗ thủng

 Các bề mặt chính cần đạt độ chính xác cao, cac bề mặt phụ độ chính xác không yêu cầu cao

 Các lỗ khoan được bố trí ở các vị trí đối xứng nhau do vậy dễ dàng gia công bằng máy nhiều trục hoặc dùng đầu phân độ, ngoài ra các lỗ này thông suốt có thể

áp dụng phương pháp khoan khoét đồng thời trong một nguyên công

 Kết cấu đã cho có độ cứng vững cao, các mặt gia công có thể thực hiện bằng phương pháp gia công vạn năng có năng suất cao

 Bề mặt làm chuẩn phải có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quá trình gá đặt nhanh Với chi tiết này ta chọn mặt đáy làm chuẩn định vị Nên xẻ rãnh ở đáy để giảm diện tích bề mặt cần gia công, chi tiết này có diện tích mặt đáy là 60x240 mm khá lớn chúng ta có thể xẻ một rãnh ở đáy để giảm diện tích bề mặt cần gia công và giảm vật liệu

 Khoảng cách từ tâm lỗ 110 đến mặt đáy có dung sai ±0.1 là hợp lý

 Lỗ ren M16 vuông góc với đường tâm lỗ dễ gia công nhưng việc bôi trơn không thuận lợi bằng lỗ nghiêng

 Khoảng cách tâm giữa 2 lỗ 18 theo chức năng bắt bulong thì cần dung sai

±0.1 Tuy nhiên khi gia công ta chọn 2 lỗ này làm chuẩn tinh thống nhất vì vậy dung sai của nó ta chọn là ±0.05 cho phù hợp với chức năng gia công

N: Số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1: Số sản phẩm được sản xuất trong một năm; N1 = 10.000 sp/năm

m: Số chi tiết trong một sản phẩm; m = 1

α: Số phế phẩm trong phân xưởng đúc (rèn) ; α = 3% 6% chọn α = 4%

β: Số lượng chi tiết chế tạo thêm để dự trữ; β = 5% 7% chọn β = 6%

Vậy: N= 10.000.1.[1+(4+6)/100]=11.000 chiếc/năm

Khối lượng chi tiết:

Q1 = V.γ với V là thể tích của chi tiết tính toán trên phần mềm( dm3)

4 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI:

4.1 Chọn loại phôi

Chọn phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo, phương pháp hình thành phôi, xác định lượng dư gia công cho các bề mặt, tính toán kích thước và quyết định dung sai cho quá trình chế tạo phôi

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất Có nhiều phương pháp tạo phôi khác nhau:

 Phôi thép thanh: dùng để chế tạo các loại chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, các loại trục, xilanh, piton, bạc, bánh răng có đường kính nhỏ…dùng trong sản xuất hàng loạt vừa, loạt lớn, hàng khối

 Phôi dập: thường dùng cho các loại chi tiết như: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu…Các loại chi tiết này được dập trên máy búa nằm ngang hoặc máy dập đứng Đối với chi tiết đơn giản thì dập không có ba via, còn chi tiết phức tạp dập sẽ có ba via

 Phôi rèn tự do: trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, người ta thay phôi bằng phôi rèn tự do

 Phôi đúc: được dùng cho các chi tiết như: các gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, các loại càng phức tạp, các loại trục chữ thập…Vật liệu dùng cho phôi đúc là gang, thép, đồng, nhôm và các loại hợp kim khác Đúc được thực hiện trong khuôn cát, khuôn kim loại, trong khuôn vỏ mỏng và các phương pháp đúc ly tâm, đúc áp lực, đúc theo khuôn mẫu chảy

Theo như vật liệu lựa chọn: với gang xám 15-32 ta có thể chọn phương pháp phôi đúc

Khi chọn phôi phải chú ý hình dáng kích thước và chất lượng bề mặt phôi gần chi tiết thực nhằm giảm tiêu hao kim loại, khối lượng gia công trên máy, giảm tiêu hao dụng cụ cắt, năng lượng và các tiêu hao khác

4.2 Xác định phương pháp tạo phôi

Trong ngành chế tạo máy thì tùy theo dạng sản xuất mà chi phí về phôi liệu chiếm

từ 20 - 50% giá thành sản phẩm Chọn phôi hợp lý sẽ góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất

Nhiệm vụ đặt ra là phải chọn đúng chủng loại vật liệu phôi và phương pháp chế tạo phôi nhằm mục đích chính:

 Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

 Đảm bảo chi phí gia công nhỏ nhất, góp phần giảm chi phí sản xuất

 Khi chế tạo phôi cần chú ý:

 Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu tiêu hao lao động để gia công nhiều, tốn năng lượng, dụng cụ cắt vận chuyển nặng dẫn tới giá thành tăng

 Lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn thiện, làm ảnh hưởng tới các bước nguyên công và các bước gia công

Như vậy việc xác định phương pháp tạo phôi dựa trên các cơ sở sau đây :

 Kết cấu hình dáng, kích thước của chi tiết

 Vật liệu và đặc tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi

 Sản lượng của chi tiết hoặc dạng sản xuất

 Hoàn cảnh và khả năng cụ thể của xí nghiệp

 Khả năng đạt được độ chính xác và yêu cầu kĩ thuật của phương pháp tạo phôi

Vì vậy chọn phương án tạo phôi hợp lý sẽ nâng cao tính sử dụng của chi tiết Để xây dựng phương án tạo phôi hợp lý ta so sánh các phương án tạo phôi sau:

 Đúc trong khuôn cát:

Phương pháp này tương đối phổ biến ở nước ta, làm khuôn dễ dàng giá thành thấp Tuy nhiên chế tạo khuôn mẫu tốn thời gian và độ chính xác phôi không cao, tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót, vật đúc tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt … nên chỉ dung với sản xuất đơn chiếc

 Đúc áp lực

Đúc được các vật liệu đúc phức tạp có thành mỏng, đúc được các lỗ nhỏ có kích thước khác nhau, có độ bóng và chính xác cao, cơ tính của vật liệu tốt, năng suất cao Nhưng khuôn chóng bị mòn do kim loại nóng bào mòn khi được dẫn dưới áp lực cao

Khó đạt được đường kính lỗ vật đúc chính xác, do khó định lượng kim loại chính xác trước khi rót

Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kém do chứa nhiều tạp chất

 Đúc trong khuôn kim loại

Đúc trong khuôn kim loại về cơ bản giống như đúc trong khuôn cát,

Đúc được các vật đúc phức tạp nhưng khác với đúc trong khuôn cát là vật đúc trong khuôn kim loại có chất lượng tốt , tuổi bền cao, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, tổ chức kim loại nhỏ mịn, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao

Tiết kiệm vật liệu làm khuôn, nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm

Bề mặt chi tiết dễ bị biến cứng nên sau khi đúc thường phải ủ

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

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

Phương pháp này phù hợp với sản xuất hàng loạt

 Đúc trong khuôn mẫu chảy

Vật đúc có độ chính xác và độ bóng rất cao, có thể đúc được các vật phức tạp và

có thể đúc được các hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao, năng suất không cao Dùng

để đúc kim loại quý hiếm, cần tiết kiệm vật liệu

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

 Tóm lại, từ yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế của sản phẩm ta chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại Do có ưu điểm sau:

 Chi tiết đúc có độ chính xác tương đối cao

 Tiêu tốn kim loại nhỏ

 Hạn chế ba via, gờ, mép

 Năng suất cao, dễ tự động hóa

 Chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp đúc ,vật liệu của chi tiết đúc

5 LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG:

Nguyên công 1: Phay mặt phẳng đáy

Định vị 6 bậc tự do, phay tinh đạt độ bóng Rz=10 trên máy phay ngang 6H82

- Dùng 3 chốt tỳ chỏm cầu hạn chế 3 bậc tự do mặt bên như hình vẽ

Nguyên công 2: Phay mặt đầu bulong:

Định vị 6 bậc tự do, phay tinh đạt Rz=10 trên máy phay đứng 6H12 và dao phay mặt đầu

- Dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do mặt dáy

- 2 chốt tỳ chỏm cầu hạn chế 2 bậc tự do

- 1 chốt tỳ chỏm cầu hạn chế 1 bậc tự do như hình vẽ

n S

Nguyên công 3: Khoan, doa 2 lỗ Ø18:

Định vị 6 bậc tự do khoan và doa trên một lần gá thực hiện trên máy khoan cần

- Dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do mặt dầu bulong

S

W

Nguyên công 5: Tiện mặt đầu lỗ chính và tiện rãnh

Định vị 6 bậc tự do, dùng dao tiện mặt đầu và tiện lỗ trên máy tiện T616

- Dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do mặt dáy

- Dùng chốt trụ ngắn kết hợp chốt trám bạn chế 3 bậc tự do tại 2 lỗ Ø18

- Dùng chốt tỳ phụ tăng cứng cho chi tiết

n W

Nguyên công 6: Khoan, taro M16:

Định vị 6 bậc tự do, dùng mũi khoan Ø14.5, mũi taro M16x1.5 trên máy khoan đứng

Nguyên công 7: Khoan, taro 6 lỗ M10 sâu 15:

Định vị 6 bậc tự do, dùng mũi khoan Ø8.5, mũi taro M10x1.5 trên máy khoan cần

Nguyên công 8: Kiểm tra độ song song mặt đáy và tâm lỗ

Nguyên công 9: Kiểm tra độ vuông góc mặt bên và mặt đáy:

W

6 TÍNH LƯỢNG DƯ CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG DƯ CHO CÁC

BỀ MẶT CÒN LẠI:

6.1 Tính lượng dư khi gia công lỗ Ø110:

Độ chính xác phôi cấp 1 khối lượng phôi 6.5Kg, vật liệu GX 15-32 Quy trình công nghệ gồm 2 bước tiện thô và tiện tinh Chi tiết được định vị bằng mặt đáy và 2 lỗ

- lk: Sai số do độ lệch thao đúc tạo lỗ lk là sai lệch về vị trí của các mặt chuẩn

đã gia công ỏ các nguyên công trước và được sử dụng để gá đặt chi tiết trên nguyên công đang thực hiện so với bề mặt cần gia công

ρlk = √δ12+ δ22

δ1 – sai số của mặt đáy so với tâm lỗ ϕ110 δ1 = 100 (μm)

δ2 – sai số của 2 lỗ định vị so với tâm lỗ ϕ110 δ2 = 200 (μm)

ρlk = √δ12+ δ22 = √1002+ 2002 = 223 (μm)

Vậy sai số không gian tổng cộng của phôi sẽ là:

và lỗ là: max    A B  min

Trong đó: A là dung sai của lỗ định vị 18H7 A = 15 (m)

B là dung sai của chốt 18f7 B = 15 (m)

min khe hở bé nhất giữa chốt và lỗ min = 13 (m)

Góc xoay lớn nhất của chi tiết được xác định: tg max

 c L.tg   39.0,0002 8 ( m)  

Tra bảng 3.14 (Sách hướng dẫn thiết kế DACNCTM) ta có sai số kẹp chặt đối với

bề mặt chuẩn đã qua gia công tinh k = 80 (m)

Vậy sai số gá đặt khi tiện thô là  gd 82  802  80, 4 ( m) 

Do khi tiện tinh không thay đổi gá đặt nên sai số gá đặt còn sót lại là:

      (không có cơ cấu phân độ)

Theo công thức: 2 Zmini  2( Rzi1 Ti1 i21 i21)

Khi tiện tinh: 2 2

min 2

2Z  2(50  50  11,9  4 )  225 (m)

 Kích thước tính toán:

1 110,01 0.225 109,875( )109,875 1,502 108, 283( )

Tiện tinh: dmax 2  110,01 0.01 110   mm

Tiện thô: dmax1 109,875 0.16 109,715   mm

Phôi: dmax 2  108,283 0.4 107,883   mm

 Lượng dư giới hạn:

Tiện tinh: min 2

max 2

gh gh

 Lượng dư tổng cộng: 2.Zomin = 1727 m; 2.Zomax = 2117 m

 Lượng dư danh nghĩa tổng cộng là:

ct odn o min ph 1725 300 10 2015( m)