đồ án công nghệ thiết kế qui trình gia công chi tiết chốt tỳ chỏm cầu

Đồ án công nghệ cũng cho phép sinh viên phát triển khả năng sáng tạo, hoàn thiện các bài toán kỹ thuật và tổ chức xuất hiện khi thiết kế công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, chất l

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH THÁI BÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH

KHOA CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

GIA CÔNG CHI TIẾT CHỐT TỲ CHỎM CẦU

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy

SV thực hiện : Đỗ Văn Tiến

MSSV : 1700600

Lớp : ĐH6 - CK

Khóa : K6

Giáo viên HD : Trần Công Thức

Thái Bình, tháng 07 năm 2020

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết định 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 trên mọi lĩnh vực Việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đã và đang là mối quan tâm hàng đầu của mọi đất nước

Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy là một đồ án chuyên ngành chính của sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy hướng dẫn sinh viên giải quyết những vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo máy sau khi nghiên cứu các giáo trình cơ bản Đồ án công nghệ cũng cho phép sinh viên phát triển khả năng sáng tạo, hoàn thiện các bài toán kỹ thuật và tổ chức xuất hiện khi thiết kế công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, chất lượng sản phẩm, ứng dụng kỹ thuật mới vào các quá trình công nghệ gia công

Mặt khác, khi thiết kế đồ án, sinh viên phải phát huy tối đa tính độc lập, sáng tạo

để giải quyết những vấn đề công nghệ cụ thể Để giải quyết được những nhiệm vụ đó, sinh viên phải nghiên cứu cùng lúc nhiều tài liệu, giáo trình như Công nghệ chế tạo máy, Máy cắt, Đồ gá, …

Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Tiến Lớp: ĐHCK6

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Giáo viên phản biện (ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Với đề tài “ Thiết kế Quy trình công nghệ gia công chi tiết chốt tỳ chỏm cầu”,

em được sự hướng dẫn của TS Trần Công Thức cùng với tham khảo những tài liệu và

giáo trình, em đã hoàn thành đồ án môn học Song với những hạn chế về kiến thức và

tư duy nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót về mặt chính xác và hợp lý

Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy trong bộ môn Chế tạo máy đã giúp em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Tiến Lớp: ĐHCK6

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ CHỌN PHÔI 1

1.1.PHÂN TÍCH CHI TIẾT 1

1.1.1 Công dụng của chi tiết 1

1.1.2 Điều kiện làm việc 2

1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật 2

1.1.4 Tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 2

1.1.5 Vật liệu 2

1.2.XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 3

1.2.1 Trọng lượng của chi tiết 3

1.2.2 Dạng sản xuất 4

1.2.3 Sản lượng chế tạo 4

1.2.4 Nhịp sản xuất 5

1.3.CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 6

1.3.1 Chọn phôi 6

1.3.2 Phương pháp tạo phôi 7

1.3.3 Bản vẽ lồng phôi 8

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ 9

2.1.THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 9

2.1.1 Các bề mặt gia công 9

2.1.2 Bảng thống kê các bề mặt gia công 10

2.1.3 Các phương án gia công chi tiết 10

2.2THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG 11

2.2.1 Chuẩn bị phôi 11

2.2.2 Nguyên công 1 < Tiện khỏa mặt đầu > 12

2.2.3 Nguyên công 2 < Tiện trụ bậc D=10mm L=25mm và vát cạnh 2×45˚ > 14

2.2.4 Nguyên công 3 < Tiện trụ bậc đạt Φ14 ± 0,1mm > 18

2.2.5 Nguyên công 4 < Tiện rãnh D = 8mm L = 3mm > 20

2.2.6 Nguyên công 5 < Tiện cung tròn R7 > 21

2.2.7 Nguyên công 6 < Kiểm tra > 23

2.2.8 Thời gian nguyên công 24

2.2.9 Bảng chế độ cắt cho từng nguyên công: 24

2.3.XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ TIỆN TRỤ 25

2.3.1 Sai lệch vị trí không gian của phôi 25

2.3.2 Xác định lượng dư nhỏ nhất Zi-min khi tiện trụ Φ14 ± 0,1mm 26

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 29

3.1.KẾT CẤU ĐỒ GÁ 29

3.2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG TIỆN TRỤ NGOÀI 30

3.2.1 Tính lực kẹp cần thiết 30

3.2.2 Xác định sai số chế tạo của đồ gá 30

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ CHỌN PHÔI

1 1 Phân tích chi tiết

Hình 1.1: Hình vẽ 3D của chi tiết

Hình 1.2: Bản vẽ kỹ thuật của chi tiết

1.1.1 Công dụng của chi tiết

- Chốt tỳ chỏm cầu được dùng để định vị những bề mặt thô chưa qua gia công , có diện tích nhỏ khi cần đạt khoảng cách lớn nhất giữa các chốt

- Chốt có công dụng hạn chế 1 bậc tự do

1.1.2 Điều kiện làm việc

- Chi tiết làm việc trên bề mặt trụ, điều kiện làm việc tương đối,thường xuyên chịu tải

- Chi tiết chịu momen xoắn nhỏ khi làm việc, không chịu mài mòn và nhiệt độ làm việc không cao

1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật

- Đảm bảo độ không song song giữa 2 mặt là không quá 0,01mm trên toàn bộ chiều dài

- Đảm bảo gia công chính xác cung tròn R7 đạt độ bóng Ra = 2,5

- Độ không song song giữa rãnh và tâm trục không quá 0,01mm

- Dung sai độ không tròn của bề mặt trụ không quá 0,01mm

- Dung sai các kích thước còn lại không quá ± 0,2mm

1.1.4 Tính công nghệ trong kết cấu chi tiết

- Chốt tỳ có thể lắp trực tiếp với thân đồ gá hoặc thông qua bạc lót Kích thước nhỏ gọn, đơn giản, kết cấu chi tiết đảm bảo theo yêu cầu và chức năng làm việc của máy

- Có tính công nghệ tương đối cao

- Gia công đòi hỏi độ chính xác cao, độ bền đạt đến mức nhất định, chịu được môi trường làm việc có lực tác dụng lớn, bôi trơn định kỳ thường xuyên

1.1.5 Vật liệu

- Vật liệu được dùng là thép C45 vì có tính công nghệ và chế tạo tốt

- Do có độ bền kéo cao, giới hạn chảy cao và tính đàn hồi tốt nên thép C45 có khả năng chống oxy hoá tốt, chống bào mòn và chịu đc tải trọng cao

- Thép C45 có những đặc điểm như sau:

Bảng 1.1 Thành phần hoá học của thép C45, % (Theo khối lượng)

không lớn hơn 0,4 ÷ 0,5 0,17 ÷ 0,37 0,5 ÷ 0,8 0,045 0,045 0,3 0,3

Bảng 1.2 Tính chất cơ học của thép C45

στ, MPa σbp, MPa

Độ dãn dài tương đối

δS, %

Độ thắt tương đối

ψ, %

Độ dai va đập

1.2.1 Trọng lượng của chi tiết

Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức :

Q = V.γ ( kg ) Trong đó: Q - trọng lượng của chi tiết (kg)

V – thể tích của chi tiết (dm3)

γ – trọng lượng riêng của vật liệu (kg/dm3)

Hình 1.3 Biểu diễn thể tích từng phần của chi tiết

- Thể tích V của chi tiết được tính như sau:

V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5

Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp , nó phản ảnh mối quan

hệ qua lại giữa các đặc trưng về công nghệ về kỹ thuật của nhà máy với hình thức tổ chức sản xuất Hoạch toán kinh tế được sử dụng trong quá trình đó nhằm tạo ra các sản xuất đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Trong chế tạo máy người ta phân biệt 3 dạng sản xuất:

- Sản xuất đơn chiếc

- Sản xuất hàng loạt (hàng khối, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ)

Với: N – số chi tiết sản xuất đc trong một năm

N1 – số sản phẩm được sản xuất trong một năm theo kế hoạch

m – số lượng chi tiết trong một sản phẩm

𝛼 – lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôi gây ra: 3-6%

𝛽 – lượng sản phẩm dự trù do hỏng hóc trong quá trình gia công cơ: 5-7% Theo đề bài, sản lượng của chi tiết là 50000 sản phẩm / năm, thay số:

𝑁 = 50000.1 (1 +5 + 7

100 ) = 56000 (sp) Bảng 1.1 Xác định dạng sản xuất

Dạng sản xuất

Q1 – trọng lượng của chi tiết

>200kg 4÷200kg <4kg Sản lượng hàng năm của chi tiết ( chiếc )

Hàng loạt vừa 100 - 300 200 - 500 500 - 5000 Hàng khối 300 - 1000 500 - 1000 5000 - 50000

Vậy theo bảng 1.1, với khối lượng Q = 0,032 kg, sản lượng hàng năm N = 56000 sản phẩm thì dạng sản xuất sẽ là hàng khối

Dạng sản xuất này có những đặc điểm sau:

- Sử dụng máy: chủ yếu máy chuyên dùng, máy tự động cho năng suất cao

- Bố trí máy: theo qui trình công nghệ, tại mỗi máy chỉ hoàn thành một công việc nhất định của một qui trình công nghệ nhất định

- Đồ gá, trang thiết bị công nghệ: chủ yếu là chuyên dùng

- Phương pháp gá đặt: chủ yếu dùng phương pháp tự động đạt kích thước

- Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia công: chỉnh sẵn dao

- Định mức kỹ thuật: rất tỉ mỉ, chính xác, thường sử dụng các phương pháp như tính toán tích phân, bấm giờ, chép thực ngày làm việc, v.v

- Bậc thợ: cần thợ điều chỉnh có tay nghề cao, thợ đứng máy không cần có tay nghề cao

- Văn kiện công nghệ: được lập rất tỉ mỉ, thường phải sử dụng đến phiếu công nghệ 1.2.4 Nhịp sản xuất

Trong sản xuất hàng khối và hàng khối, chúng ta thường sử dụng phương pháp sản xuất theo dây chuyền đối với gia công cơ và lắp ráp Theo phương pháp này, các máy phải được bố trí theo thứ tự các nguyên công Số vị trí và năng suất phải được tính

toán đồng bộ sao cho không xảy ra hiện tượng thừa hoặc thiếu chi tiết ở các nguyên công Muốn cho dây chuyền sản xuất theo một quy trình đồng bộ thì phải tuân thủ nhịp sản xuất nhất định

Nhịp sản xuất là khoảng thời gian lặp lại chu kỳ gia công và được tính toán theo công thức sau:

𝑡 =𝐹𝑞 Với: t – nhịp sản xuất

F – thời gian làm việc theo ca

q – sản lượng chi tiết được chế tạo trong thời gian F Một ngày bình thường làm việc 8 tiếng: F = 8.60 = 480 phút

Một năm sản lượng N = 56000, một năm làm khoảng 300 ngày, một ngày làm được:

- Các dạng phôi trong gia công cơ khí gồm: phôi đúc, phôi rèn, phôi dập, phôi cán

- Xác định loại và phương pháp chế tạo phôi phải nhằm mục đích đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật chung của quy trình chế tạo chi tiết, đồng thời tổng phí tổn chế tạo chi tiết kể từ công đoạn chế tạo phôi cho tới công đoạn gia công chi tiết phải thấp nhất

- Khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần phải quan tâm đến đặc điểm về kết cấu và yêu cầu chịu tải khi làm việc của chi tiết (hình dạng, kích thước, vật liệu, chức năng, điều kiện làm việc), điều kiện sản xuất thực tế xét về mặt kỹ thuật và tổ chức sản xuất (khả năng về trang thiết bị, trình độ kỹ thuật chế tạo phôi) và sản lượng hàng năm của chi tiết

- Với các đặc điểm của từng loại phôi như trên, cùng với sản lượng hàng năm lớn

và đường kính của chi tiết nhỏ hơn 30mm nên ta chọn phôi cán nóng có profin đơn giản để phù hợp với chi tiết có như chốt tỳ chỏm cầu

1.3.2 Phương pháp tạo phôi

Khi đã xác định được phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần quan tâm đến đặc tính của loại phôi và lượng dư gia công

Phôi cán định hình phổ biến thường là các loại thép góc, thép hình I, U, V… được dùng nhiều trong các kết cấu lắp Phôi cán ống dùng chế tạo các chi tiết dạng ống, bạc ống, then hoa,…

Phương pháp này có ưu điểm là rất dễ chế tạo, đơn giản, giá thành thấp mà năng suất lại cao Phôi cán cho cơ tính vật liệu ổn định hơn so với các phương pháp khác, hình dạng phôi đơn giản, không thích hợp cho loại phôi trục chịu tải

Kim loại được biến dạng qua khe hở giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau Hình dạng và khe hở giữa 2 trục cán quyết định hình dạng và kích thước tiết diện ngang của sản phẩm Ta có dung sai và sai lệch giới hạn của đường kính phôi thép tròn cán nóng như sau:

Bảng 1.2 Sai lệch giới hạn kích thước đường kính phôi thép tròn cán nóng

Đường kính (mm)

Sai lệch giới hạn theo đường kính (mm)

Với phôi thép cán nóng, bề mặt phôi sau khi cán đạt độ chính xác = 12, đường kính phôi D = 17mm nên ta chọn được bảng dung sai kích thước phôi như sau:

Đường kính

(mm)

Sai lệch max (mm)

Sai lệch min (mm)

1.3.3 Bản vẽ lồng phôi

Hình 1.4 Bản vẽ chi tiết lồng phôi

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Thiết kế tiến trình công nghệ gia công

Trong dạng sản xuất hàng khối, quy trình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công Với yêu cầu của đồ án, ta sử dụng phương án phân tán nguyên công để có tính hàng loạt Các quy trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có thời gian như nhau (nhịp) hoặc bội số của nhịp Ở đây, mỗi máy thực hiện 1 nguyên công nhất định, đồ gá được sử dụng là đồ gá chuyên dùng

Khi chọn phương án gia công phải chú ý đến dạng sản xuất Dạng sản xuất hàng khối nên chọn phương án gia công ở cùng một vị trí , một dao và gia công tuần tự Số lượng và tuần tự các bước công nghệ phụ thuộc vào dạng phôi và độ chính xác yêu cầu 2.1.1 Các bề mặt gia công

Hình 2.1 Các bề mặt gia công trên chi tiết

2.1.2 Bảng thống kê các bề mặt gia công

Bảng thống kê sau dựa theo bảng 2.35 [2]:

Bảng 2.1 Tiến trình công nghệ gia công

5 Bề mặt 5 Tiện thô – tiện tinh 10÷9 Rz = 3,2 µm

2.1.3 Các phương án gia công chi tiết

Chúng ta có 2 phương án gia công chi tiết:

2.2 Thiết kế nguyên công

Trình tự gia công sẽ như sau:

2.2.1 Chuẩn bị phôi

Dạng sản xuất là hàng khối nên việc chuẩn bị phôi là quá trình đầu tiên của toàn

bộ quá trình gia công

Hầu hết phôi ban đầu được chế tạo ra có chất lượng bề mặt khá xấu do dụng cụ cắt phôi hoặc do nhiều lý do khác nhau tạo ra tình trạng đó Việc này ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ của dụng cụ cắt (dao), đồng thời sinh ra va đập, rung động và làm giảm độ chính xác

Do đó để hạn chế những điều trên thì ta cần chuẩn bị lại phôi:

 Làm sạch phôi và bavia, nắn thẳng phôi trên máy ép, gia công bóc vỏ

 Làm sạch bề mặt bằg chổi sắt hoặc những dụng cụ tương tự

Nguyên công 6Kiểm tra

Nguyên công 1Tiện khỏa mặt đầu

- Chuẩn bị phôi thép 45 cán nóng, làm sạch bề mặt bằng chổi sắt, làm sạch bavia bằng dũa

- Nhận máy T6M16 có thông số kỹ thuật như sau:

+ Chiều cao tâm H = 160 mm, khoảng cách 2 đầu tâm L = 750 mm

+ Đường kính lớn nhất của chi tiết có thể gá đặt lên bàn dao D = 170 mm

+ Cấp tốc độ trục chính: 12 cấp tốc độ ( 22,4; 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 503; 710; 1000 v/ph )

+ Đường kính mâm cặp D = 200mm

+ Số dao lắp được trên đài dao: 4

+ Lượng tiến dao dọc: 0,06 – 3,24 mm/vg

+ Lượng tiến dao ngang: 0,04 – 2,45 mm/vg

+ Công suất: 4,5 kW – 220/380V

- Các loại dụng cụ cắt cần thiết (các loại dao thép gió : dao vai, dao xẻ rãnh )

- Các loại dụng cụ đo (thước cặp, đồng ho so, thước lá )

2.2.2 Nguyên công 1 < Tiện khỏa mặt đầu >

- Dao : dao vai; φ = (5˚ ÷ 10˚)

- Đồ gá: mâm cặp 3 chấu tự kẹp chặt

- Đường kính chi tiết khi gia công: D = 17mm

- Dung dịch trơn nguội: emunxi hoặc nước xà phòng loãng

- Tính chế độ cắt:

+ Gia công mặt đầu có Rz = 3,2 µm nên chọn chiều sâu cắt t = 1,5mm

+ Lượng chạy dao S0 = 0,4 – 0,5mm/vg chọn theo bảng 5-11 [4]

+ Tốc độ cắt Vt = 77 m/ph khi tiện ngoài chọn sơ bộ theo bảng 5-63 – [4]

+ Số vòng quay trục chính:

𝑛𝑡 =1000 𝑉𝑡

1000.543,14.17 = 1011 𝑣𝑔/𝑝ℎ Chọn theo máy : nm = 710 vg/ph Ta tính lại tốc độ cắt thực tế:

𝑉𝑡𝑡 =𝐷 𝜋 𝑛𝑚

1000 =

17.3,14.710

1000 = 37,9 𝑚/𝑝ℎ + Lực cắt:

𝑃𝑧 = 𝐶𝑃𝑧 𝑡𝑋𝑝𝑧 𝑆𝑌𝑃𝑧 𝑉𝑛𝑧 𝐾𝑝𝑧 (𝐾𝐺) Tra bảng 11-1; 12-1; 13-1 và 15-1 [6] :

 𝐶𝑃𝑧 = 200; 𝑌𝑃𝑧 = 0,75

 𝐾𝑝𝑧 = 𝐾𝑚𝑝 𝐾𝜑𝑝 𝐾𝛾𝑝 𝐾𝜆𝑝.𝐾𝑟𝑝 = 0,87

𝑃𝑧 = 200.0,40,75 0,87 = 87,5 𝐾𝐺 + Công suất cắt gọt:

𝑁𝑐𝑔 = 𝑃𝑧 𝑉𝑡𝑡

102.60=

87,5.37,9102.60 = 0,54 𝑘𝑊 < 𝑁𝑚 = 4,5 𝑘𝑊 Như vậy máy đảm bảo độ an toàn

𝐿 =𝐷

2 (𝑚𝑚)

𝐿1 = 𝑡𝑡𝑔𝜑+ (0,5 ÷ 2)(𝑚𝑚)

𝐿1 = 0,5 ÷ 0,2 (𝑚𝑚)

𝑇𝑜 = 𝐿 + 𝐿1+ 𝐿2

𝑆 𝑛 𝑖 (𝑝ℎ)

Hình 2.1 Thời gian gia công cơ bản của nguyên công tiện mặt đầu phôi

- Thời gian gia công cơ bản theo hình 2.1 :

𝑇0 =𝐿 + 𝐿1+ 𝐿2

𝑆 𝑛 𝑖 (𝑝ℎ) Với: - L = D/2 = 17/2 = 8,5 mm