1.Chức năng làm việc. Là bộ phận nối giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt nhằm điều chỉnh sự ăn khớp của các cặp bánh răng (khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ). 2.Điều kiện làm việc. Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mô men xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyên không chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc không cao. 2.Về các phần tử kết cấu. a.Đơn giản hoá kết cấu. Ngoài những phần do đảm bảo chức năng làm việc không thể thay đổi được như mặt trụ, mặt làm việc, ta xét các bề mặt còn lại. Gân trợ lực. Do khi làm việc chi tiết có chịu va đập mà vật liệu làm bằng gang dễ vỡ đồng thời phần chuyển tiếp giữa phần trụ ở đầu và thân có kích thước thay đổi đột ngột nên tập trung ứng suất, do đó tại vị trí này chi tiết dễ bị gãy. Để tránh việc chi tiết bị phá huỷ cần có gân trợ lực, việc bỏ gân trợ lực để đơn giản kết cấu là không thể được. Bố trí chi tiết đối xứng. Do hình dạng của chi tiết nên ta ghép hai chi tiết lại thành một chi tiết có hình dạng đối xứng làm tăng độ cứng vững cho chi tiết khi gia công, đồng thời làm giảm số lượng các nguyên công (do chỉ gia công một chi tiết sau đó có nguyên công cắt đứt sau cùng). Việc bố trí chi tiết đối xứng là không có lợi vì như thế sẽ làm tăng nguyên công hoặc bước, phải gia công các mặt đầu qua 2 nguyên công hoặc bước và khi đó định vị trên chuẩn tinh thống nhất chi tiết có độ cứng vững không cao. Việc thay thế kết cấu bằng hàn, lắp ghép đều không đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. b. Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến. Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất. Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa điện cho năng suất không cao và chất lượng bề mặt không đòi hỏi cao. Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta.
Trang 1Lời 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 cụthể 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 tạosản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉtiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể.Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trìnhthiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng
Đồ án môn học kĩ thuật gia công cắt gọt kim loại nằm trong chương trình đàotạo của khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểumột cách sâu sắc về những vấn đề mà người kỹ sư gặp phải khi thiết kế một quitrình sản xuất chi tiết cơ khí
Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, và đặc biệt là thầy giáo đã giúp
em hoàn thành tốt đồ án môn học này
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên:
Trang 2Mục lục
Lời nói đầu
Mục lục
Chương 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết 3
Chương 2: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 4
Chương 3: Xác định dạng sản xuất 6
Chương 4: Chọn phương pháp chế tạo phôi 8
Chương 5: Thiết kế các nguyên công 10
Chương 6: Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại………19
Chương 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại ……… 23
Chương 8: Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công……… 37
Tài liệu tham khảo 40
Trang 3
Chương 1:
Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.
1. Chức năng làm việc
Là bộ phận nối giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt nhằm điều chỉnh
sự ăn khớp của các cặp bánh răng (khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốcđộ)
2. Điều kiện làm việc.
Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mô men xoắn nhỏ khilàm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyênkhông chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc khôngcao
Trang 4Chương 2: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.
Phân tích kết cấu theo quan điểm công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phần tửkết cấu cũng như những yêu cầu kỹ thuật chưa hợp lý với chức năng làm việccủa đối tượng gia công
1. Về yêu cầu kỹ thuật.
- Chi tiết dạng càng C6 làm bằng gang xám GX15-32 nên có những đặc tínhcông nghệ như sau:
Khối lượng riêng ɣ =6,8 kg/dm3
-Do mặt đầu làm việc của chi tiết quá mỏng→trong quá trình gia công vàlàm việc có thể không đủ cứng vững→cần làm thêm phần gân trợ lực.
2. Về các phần tử kết cấu.
a. Đơn giản hoá kết cấu
Ngoài những phần do đảm bảo chức năng làm việc không thể thay đổi đượcnhư mặt trụ, mặt làm việc, ta xét các bề mặt còn lại
Gân trợ lực
Do khi làm việc chi tiết có chịu va đập mà vật liệu làm bằng gang dễ vỡđồng thời phần chuyển tiếp giữa phần trụ ở đầu và thân có kích thước thay đổiđột ngột nên tập trung ứng suất, do đó tại vị trí này chi tiết dễ bị gãy Để tránhviệc chi tiết bị phá huỷ cần có gân trợ lực, việc bỏ gân trợ lực để đơn giản kếtcấu là không thể được
Bố trí chi tiết đối xứng
Do hình dạng của chi tiết nên ta ghép hai chi tiết lại thành một chi tiết cóhình dạng đối xứng làm tăng độ cứng vững cho chi tiết khi gia công, đồng thờilàm giảm số lượng các nguyên công (do chỉ gia công một chi tiết sau đó cónguyên công cắt đứt sau cùng)
Việc bố trí chi tiết đối xứng là không có lợi vì như thế sẽ làm tăng nguyêncông hoặc bước, phải gia công các mặt đầu qua 2 nguyên công hoặc bước và khi
đó định vị trên chuẩn tinh thống nhất chi tiết có độ cứng vững không cao
Việc thay thế kết cấu bằng hàn, lắp ghép đều không đem lại hiệu quả kinh
tế và kỹ thuật
b. Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến
Trang 5Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp vớiđiều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất.
Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa điện cho năng suất không cao vàchất lượng bề mặt không đòi hỏi cao
Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điều kiệnsản xuất ở nước ta
Chương 3:
Trang 6Xác định dạng sản xuất.
Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:
) 100 1
= N m N
Trong đó:
N: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm
N1: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm
m: Số chi tiết trong một sản phẩm, m=1
β : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ(5%)
R3
Ø62 Ø36 ±0.1
B
0,05 C
0,05 B 0,05 C
- Khối lượng của chi tiết: Q=V.γ
Trong đó: γ : Khối lượng riêng của gang xám γ = 6,8 kg/dm
3
V: Thể tích của chi tiết
Trang 7-Thể tích phần thân V3=8.(62+33).107/2-0,5.3,14.31 2 8-0,5.3,14.16,5 2 8=25170,38
Thể tích chi tiết V=V1+V2+V3+V4=65353.855 mm 3 = 0,065 dm 3
Khối lượng chi tiết Q = V γ =0,065.6,8=0,442 kg
Tra bảng 2 TK ĐA-CN-CTM dưới đây ta có dạng sản xuất là hàng loạt lớn
Dạng sản
xuất
Trọng lượng chi tiết (Kg)
>200 Kg 4 ÷ 200 Kg < 4 KgSản lượng hàng năm của chi tiết (Chi tiết)Đơn chiếc
Trang 8Chọn phương pháp chế tạo phôi.
1. Xác định phương pháp chế tạo phôi.
Đối với chi tiết đã có, có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôi sau đây
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, trục khuỷu 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 hoá nên năng suất cao
Ưu điểm của rèn tự do
Thiết bị rèn đơn giản, vốn đầu tư ít
Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co Biến tổ chức hạtthành tổ chức thớ, tạo được các tổ chức thớ uốn xoắn, do đó làm tăng cơ tính sảnphẩm
Lượng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt
Các nhược điểm của rèn tự do
- Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước 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
Trang 9- Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năngđiền đầy kém Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ranứt.
Tóm lại : Từ chức năng, điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn
phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn kim loại là phù hợp nhất
Chương 5:
Trang 10THIẾT KẾ CÁC NGUYÊN CÔNG
1. Xác định đường lối công nghệ.
Với dạng sản xuất loạt lớn và để phù hợp điều kiện sản xuất ở nước ta là cácmáy chủ yếu là máy vạn năng nên ta chọn phương án gia công tập trung nguyêncông và gia công tuần tự các bề mặt
2. Chọn phương pháp gia công.
Chọn phương pháp gia công thích hợp để đạt độ bóng và độ chính xác yêu cầu:
Gia công lỗ φ16±0,013, độ bóng Ra= 2,5µm.
Dung sai +0,013 ứng với cấp chính xác 7, độ bóng cấp 6
Có thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là:
Doa
Tiện
Gia công kích thước 35+ 0 , 125 độ bóng Rz=40µm.
Dung sai + 0,125 ứng với cấp chính xác 11, độ bóng cấp 4
Có thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là:
Phay
Bào
Chuốt
Gia công kích thước 12mm, độ bóng Rz=40µm.
Có thể áp dụng các phương pháp gia công cuối cùng là:
Phay
Bào
Gia công rãnh then bề rộng 4± 0 , 015mm
Có thể áp dụng các phương pháp gia công cuối cùng là:
Xọc
Chuốt
Gia công cắt đứt chi tiết.
Có thể áp dụng các phương pháp gia công là:
Trang 11Phương án 1:
Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất
Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ hai
Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ ba
Nguyên công 4: Khoét lỗ φ42
Nguyên công 5: Khoan, khoét, doa, vát mép lỗ φ16
Nguyên công 6: Xọc rãnh then
Nguyên công 7: Cắt đứt
Phương án 2:
Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất
Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ hai
Nguyên công 3: Khoan khoét, doa, vát mép lỗ φ16
Nguyên công 4: Tiện mặt đầu, tiện lỗ φ42
Nguyên công 5: Xọc rãnh then
Nguyên công 6: Cắt đứt
So sánh hai phương án:
Trong phương án 1 sử dụng tối đa máy phay và máy khoan hơn phương án 2,còn phương án 2 tuy số nguyên công ít hơn nhưng loại máy sử dụng lại nhiềuhơn Không thể nói phương án nào là tối ưu hơn, tuỳ vào điều kiện cụ thể từngnhà máy mà ta theo phương án nào
ở đây ta chọn thiết kế nguyên công cho phương án 1
Nguyên
công
Tªn nguyªn c«ng Máy CCX
gia công
Trang 121. Nguyên công 1 : Phay mặt đầu thứ 1
Máy phay đứng vạn năng 6H12.
Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm
Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy η = 0,75
Tốc độ trục chính:
30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 135; 300; 375; 475; 600; 750; 950;1180; 1500
Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy:
Trang 13 Định vị:
Chi tiết được định vị 3 bậc bằng phiến tỳ qua mặt phẳng đã qua gia công(chuẩn tinh)
Định vị 2 bậc qua mặt trụ thứ nhất
Định vị 1 bậc còn lại qua mặt trụ còn lại
Chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do ()
Kẹp chặt:
Dùng ngay khối V điều chỉnh để kẹp, lực kẹp hướng từ phải sang trái
Chọn máy:
Máy phay đứng vạn năng 6H12
Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm
Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy η = 0,75
Tốc độ trục chính:
30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 135; 300; 375; 475; 600; 750; 950;1180; 1500
Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy:
Trang 14Chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do bằng phiến tỳ.
Khối V ngắn định vị 2 bậc vào mặt trụ thứ nhất
Khối V tuỳ động định vị 1 bậc chống xoay vào mặt trụ còn lại
Chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do ()
Kẹp chặt:
Dùng đòn kẹp kẹp vào khối trụ, lực kẹp hướng từ trên xuống dưới
Chọn máy:
Máy phay đứng vạn năng 6H12
Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm
Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy η = 0,75
Tốc độ trục chính:
30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 135; 300; 375; 475; 600; 750; 950;1180; 1500
Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy:
Trang 15Chi tiết được định vị 3 bậc ở mặt phẳng đáy bằng phiến tỳ.
Trang 16Chi tiết được định vị 3 bậc tư do tại mặt đáy, 3 bậc tư do còn lại được định vịbởi hai khối V(một khối cố định, một khối di động).
Chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do ()
Mũi khoét,vát mép hợp kim BK8
Mũi doa thép gió răng liền
6.Nguyên công 6 : Xọc rãnh then.
Định vị:
Chi tiết được định vị 3 bậc qua mặt phẳng đáy bằng phiến tỳ
Trang 18Máy phay nằm vạn năng 6H82.
Đặc tính kỹ thuật của máy:
Mặt làm việc của bàn máy: 320×1250mm2
.Công suất động cơ: N = 7kw, hiệu suất η = 0,75
Dao phay đĩa ba mặt răng thép gió, đường kính D = 90mm, z = 20
Tuổi bền khi gia công gang(bảng 7[5]): T = 100phút
Vật liệu:BK8
Chương 6 Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư các bề mặt còn lại
1 Tính lượng dư cho nguyên công 1
Trang 19cố định, 1 bậc còn lại được định vị bằng khối V di động.
b Tính lượng dư gia công.
- Đối với mặt phẳng, lượng dư gia công tối thiểu của các bước công nghệđược xác định theo công thức 3.7[Thiết kế đồ án CNCTM]:
Zimin = Rzi-1 + Ti-1 + ρi-1 + εi
Trong đó:
- Zmin: Lượng nhấp nhô nhỏ nhất của bước đang tính
- Rz-1: Độ nhám bề mặt đúc
- Ti-1: Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt đúc
- ρi-1: Tổng sai số của phôi đúc
- εi: Sai số gá đặt của bước đang thực hiện
Với kích thước lớn nhất của phôi là 247 < 315 mm lên theo bảng 3-14 [T185] [sổ tayCNCTM] dạng sản xuất phôi trên dây chuyền tự động đạt cấp chính xác IT14, dungsai kích thước đúc 1,15 (tra bảng 3-11[sổ tay CNCTM])
Tra bảng 10 sách TKDACNCTM ta có: Rz + Ti = 250 + 350 = 600 µm
Tra bảng 12 sách TKDACNCTM ta có:
Sau phay thô: Rz = 50 µm
Sau phay tinh: Rz = 10 µm
Sai lệch không gian: ρcv = ∆k.L
Trong đó:
∆k: Là độ cong vênh trên 1 đơn vị chiều dài
L: Kích thước lớn nhất của chi tiết (L = 247mm)
Tra bảng 15 -T43 [sách TKDACNCTM] với L>150mm phôi đúc có: ∆k = 0,7
Trang 20Sai số gá đặt khi phay thô được tính theo công thức:
εi=
2 2
Sai lệch không gian còn lại sau phay thô là:
Ta xác định các kích thước giới hạn.
Trang 21Phôi: L min = 36,5379 (mm), L max = 36,5379+0,4 = 36,9379(mm)
-Lượng dư giới hạn:
Khi phay tinh:
Giá trị tính toán
Min (mm)
Lượng dư
Z min ( µ m)
Dung sai
µ m
Kích thước giới hạn (mm)
Trị số giới hạn của dung sai ( µ m)
2 Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại.
*Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ 2
Tra bảng 3-142,t282, sổ tay CNCTM 1:
Trang 22Lượng dư khoét là 2,25mm
*Nguyên công 5: Khoan, khoét, doa lỗ Φ16
Tra bảng 3-130,t273,sổ tay CNCTM 1:
Lượng dư khoan là 15mm
Lượng dư khoét là 0,85mm
Lượng dư doa là 0,15mm
*Nguyên công 6: Xọc rãnh then
Cho trên bản vẽ chi tiết
Trang 231 Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ 1
*Định vị: Chi tiết được định vị 3 bậc qua mặt đáy bằng phiến tỳ, 2 bậc được định vị bằng khối V cố định, 1 bậc còn lại được định vị bằng khối V di động
*Kẹp chặt: Dùng ngay khối V điều chỉnh để kẹp, lực kẹp hướng từ phải sang trái
*Chọn máy: Máy phay đứng vạn năng 6H12 (bảng 9-38, t75, sổ tay CNCTM 3) Tốc độ trục chính:
30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500
*Chọn dao: Dao mặt đầu chắp mảnh hợp kim cứng (bảng 4-95, t376, sổ tay CNCTM 1)
Đường kính dao: D=100mm
Số răng: z=10
Mác hợp kim: BK8
*Lượng dư
Lượng dư phay thô: 1,47mm
Lượng dư phay tinh: 0,07mm
a, Phay thô
Lượng chạy dao răng: 0,24mm/răng (bảng 5.125-t113-sổ tay CNCTM 2)
Lượng chay dao vòng: 0,24.10=2,4mm/vòng
Tốc độ cắt tra theo bảng: v=158m/phút(bảng 5.127-t115-sổ tay CNCTM 2)
Tốc độ cắt tính toán: Vt=Vb.k1.k2.k3.k4.k5
Trong đó:
K1=1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang
K2=0,8: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim
K3=1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công
K4=1,13:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
K5=0,95:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính
Chọn tốc độ máy: n=375vòng/phút
Trang 24K1=1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang
K2=0,8: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim
K3=1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công
K4=1,13:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
K5=0,95:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính
Định vị 1 bậc còn lại qua mặt trụ còn lại
Chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do ()
Kẹp chặt:
Dùng ngay khối V điều chỉnh để kẹp, lực kẹp hướng từ phải sang trái
*Chọn máy: Máy phay đứng vạn năng 6H12 (bảng 9-38, t75, sổ tay CNCTM 3)
Trang 25Tốc độ trục chính:
30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500
*Chọn dao: Dao mặt đầu chắp mảnh hợp kim cứng (bảng 4-95, t376, sổ tay CNCTM 1)
Đường kính dao: D=100mm
Số răng: z=10
Mác hợp kim: BK8
*Lượng dư
Lượng dư phay thô: 1,47mm
Lượng dư phay tinh: 0,07mm
K1=1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang
K2=0,8: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim
K3=1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công
K4=1,13:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
K5=0,95:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính