ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG THÂN ETO

LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG, TÍNH 4 CÔNG NGHỆ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT 4 1. Phân tích đặc điểm, chức năng của chi tiết 4 2. Phân tích tính công nghệ của kết cấu chi tiết 5 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 7 1. Xác định dạng sản xuất 7 CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 9 1.1. Xác định đường lối công nghệ 9 1.2. Chọn phương pháp gia công 9 1.3. Sơ đồ gá đặt của các nguyên công 9 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG 15 1. Tính lượng dư cho bề mặt đáy A 15 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG 19 1. Tính toán chế độ cắt cho nguyên công phay mặt rãnh trượt 19 1.1. Chế độ cắt phay thô 19 1.2. Chế độ cắt phay tinh 20 2. Tính toán chế độ cắt cho nguyên công phay mặt ngàm tĩnh 22 2.1. Chế độ cắt phay thô 22 2.2. Chế độ cắt phay tinh 23 3. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại 25 3.1. Nguyên công 1: Phay thô mặt đáy A 25 3.2. Nguyên công 2: Phay thô mặt D 25 3.3. Nguyên công 3: Phay tinh mặt D 26 3.4. Nguyên công 4: Phay tinh mặt A 26 3.5. Nguyên công 6: phay thô mặt B 27 3.6. Nguyên công 9: phay thô mặt C 28 3.7. Nguyên công 10: phay tinh mặt C 28 3.8. Nguyên công 12: khoan, tarô lỗ M12,5x1,5 29 CHƯƠNG VI : XÁC ĐỊNH THỜI GIAN NGUYÊN CÔNG 30 CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG PHAY THÔ, PHAY TINH MẶT RÃNH TRƯỢT 36 1. Nhiệm vụ thiết kế đồ gá 36 2. Sơ đồ đặt lực 36 3. Tính toán lực kẹp cần thiết 36 4. Chọn cơ cấu kẹp chặt 38 5. Nghiệm bền cơ cấu đồ gá 39 6. Tính sai số chế tạo của đồ gá 40 7. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá 41

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, đóng vai trò quyết định trong quá trình nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc phát triên 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 thờivới phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang thiết 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 kỹ

sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đốirộng, 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 kỹ sư và cán bộ kỹ 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 và với sự chỉ bảo nhiệt tình của cô giáo Ts.Phùng Xuân Lan, 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 kinh nghiệm thực tế và thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn công nghệ chế tạo máy

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG, TÍNH

CÔNG NGHỆ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT

1 Phân tích đặc điểm, chức năng của chi tiết

a Đặc điểm chi tiết

Chi tiết có tên là Thân Ê tô , là 1 bộ phận của Ê tô- đồ gá dùng trong các máy công cụ có nhiệm vụ gá và kẹp chặt chi tiết Ê tô gồm có thân, đế và 2 ngàm Ngàm tĩnh được gắn với thân ê tô, riêng với chi tiết đề bài thì ngàm tĩnh là 1 phần của thân ê tô

- Đặc điểm của chi tiết dạng hộp

• Là chi tiết cơ sở để đảm bảo vị trí và sự tương quan đúng đắn của tất cả các chi tiết trong cơ cấu.

• Có hình dáng phức tạp với hình khối rỗng có thành vách xung quanh, trên các thành vách có nhiều gân và có phần lồi lõm khác nhau

• Có số lượng lớn các mặt phẳng phải gia công với độ chính xác khác nhau và một số lượng các mặt không phải gia công

• Có hê lỗ có vị trí tương quan chính xác và có số lượng hệ lỗ nhỏ để kẹp chặt lên các chi tiết khác trong hộp Lỗ chính xác, loại lỗ dùng để lắp ghép với các ổ đỡ trục gọi

là lỗ chính Lỗ không chính xác dùng để kẹp chặt các chi tiết gọi là lỗ phụ

- Phân loại chi tiết

Từ các đặc điểm trên, phân loại chi tiết cần gia công (thân ê tô) là chi tiết dạng hộp:

• Thân ê tô có nhiệm vụ làm cơ sở để gắn ngàm di động lên để hình thành cơ cấu ngàm kẹp bằng rãnh trượt, ngàm di động được lắp ghép với trục vít và lắp lên thân

• Có số lượng lớn các bề mặt phải gia công chính xác : mặt đáy A, mặt trượt của rãnh trượt , mặt đầu C, mặt lỗ gắn trục vít, mặt trượt phẳng D, mặt ngàm tĩnh, 2 mặt bên của ngàm tĩnh B

• Có lỗ lắp với trục vít cần phải gia công chính xác, đây là lỗ chính

b Vật liệu chế tạo

Thân ê tô dùng để đỡ ngàm trượt, chịu lực của ngàm tĩnh, loại tải trọng: trung bình; làm việc trong môi trường có rung động => vật liệu phải đáp ứng độ bền, độ cứng tốt

 Trong điều kiện làm việc như trên, nhóm chọn vật liệu Gang xám GX 15-32 ( chọn theo kinh nghiệm, chưa rõ phương pháp tra tài liệu đúng nhất)

• Lưu huỳnh (S): 0,12 ÷ 0,2%

Đối với vật liệu chế tạo là gang xám, chi tiết là chi tiết dạng hộp có tính đúc cao nên chọnphương pháp chế tạo phôi là phương pháp đúc

2 Phân tích tính công nghệ của kết cấu chi tiết

a Tính công nghệ của chi tiết:

Thân ê tô là chi tiết dạng hộp có nhiệm vụ đỡ ngàm di động trượt trên bề mặt rãnh song song, lỗ trên thân lắp ghép với trục vít Trên thân ê tô có ngàm tĩnh kết hợp với ngàm di động tham gia vào quá trình kẹp chặt chi tiết, vì vậy phân tích sơ bộ những tính chất công nghệ của chi tiết như sau:

• Phôi chế tạo từ GX 15-32 bằng phương pháp đúc nên kết cấu của các mặt không gây khó khăn lớn khi chế tạo phôi Chi tiết có lỗ được khoan taro nên khuôn không cần thao khi đúc

• Các mặt chuẩn có kích thước đủ lớn và đủ diện tích, mặt lỗ không phải lỗ

nghiêng, tính công nghệ cao bởi khả năng gia công dễ dàng chỉ với ít nguyên công

• Kết cấu của chi tiết cho phép vào dao và thoát dao dễ dàng trên tất cả các bề mặt, tính công nghệ cao

• Chi tiết có độ cứng vững cao, không làm hạn chế khả năng rung động chế, tính công nghệ cao

b Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

- Để thuận lợi cho tính toán, thay đổi về kích thước của các bề mặt chi tiết: đổi đơn vị từ inch sang mm và nhân tất cả các kích thước với hệ số 20 lần (thể hiện trên bản vẽ chi tiết)

- Các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết (thể hiện trên bản vẽ chi tiết)

• Độ không phẳng và độ không song song của mặt chuẩn chính (mặt A) là

0,05mm trên toàn bộ chiều dài Độ nhám bề mặt Ra=0,63 m , cấp chính xác 7, cấp độ nhám 8

dài

Ra=1,6m

• Độ lệch vị trí của tâm lỗ so với các mặt B C D là 0,01

• Độ lệnh vị trí của mặt rãnh trượt so với mặt B là 0,01, độ không vuông góc so với mặt A là 0,01 Độ nhám bề mặt Ra = 1,6 m

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT VÀ

PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

1 Xác định dạng sản xuất

a Tính thể tích chi tiết

Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor, tính được thể tích của chi tiết :

Ta có :

- Khối lượng riêng của gang xám GX15-32 : γ = 7,2 kg/dm3

Vậy khối lượng của chi tiết là : Q= V γ = 7,2 0,173 = 1,25kg (1)

- N1: Sản lượng định hình của sản phẩm (chiếc/năm): 6000 chiếc/ năm

- m: Số lượng chi tiết loại i trong sản phẩm, m = 1

- β: Là tỷ lệ % số chi tiết dự trữ để phòng ngừa sự cố (β= 5 %÷7%) chọn β= 5%

- α : Là tỷ lệ % số chi tiết phế phẩm không tránh khỏi: (α= 3%÷6%) chọn α= 5 %

Vậy: N= N1.m.() = 6000.1.(1+)= 6600 chiếc/năm (2)

Từ (1) và (2) , tra bảng 2.6 trang 31 sách Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy ( Trần Văn Địch) , tra được dạng sản xuất của chi tiết là : Hàng loạt lớn

c Phương pháp chế tạo phôi

- Cơ sở lựa chọn

Căn cứ vào dạng sản xuất là hàng loạt lớn, vật liệu là gang xám GX15-32, yêu cầu cao

về độ chính xác chi tiết và giảm tối thiểu lượng gia công để đơn gian cho gia công, tối thiểu giá thành chế tạo khuôn => phương pháp chế tạo phôi là: Đúc trong khuôn cát,

khuôn được chế tạo bằng máy, mẫu bằng kim loại Phương pháp này đạt độ chính xác

và năng suất cao, thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối

d Lựa chọn mặt phân khuôn

Khi đúc, để tiện lợi cho quá trình đúc, dễ dàng rút mẫu, mặt phân khuôn được đặt nhưhình (mặt A tức mặt đáy được xoay lên trên )

Phương pháp rót kim loại : rót từ trên xuống

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

GIA CÔNG CHI TIẾT

1 Trình tự gia công cho chi tiết

1.1 Xác định đường lối công nghệ

Đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối thì quy trình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tán nguyên công kết hợp với việc sử dụng các máy chuyêndùng để gia công Theo phương pháp này, quy trình công nghệ được chia ra thành các nguyên công đơn giản, trên mỗi máy thực hiện một bước gia công nhất định và sử dụng đồ gá chuyên dùng

1.2 Chọn phương pháp gia công

Do yêu cầu khi làm việc mà một số bề mặt của thân ê tô có những yêu cầu vè độ nhám, một số kích thước cần có độ chính xác nhất định

- Bề mặt đáy A, bề mặt làm việc D, mặt ngàm tĩnh, mặt rãnh trượt và mặt C có độ bóng Ra=2,5 m (∇7), dung sai ứng với độ chính xác cấp 7, cho nên nguyên công gia công lần cuối là phay tinh, nguyên công đầu tiên là phay thô

- Bề mặt bên B dùng để làm chuẩn gia công lại mặt rãnh trượt nên chỉ cần qua phay thô

- Bề mặt lỗ là mặt lỗ có ren, do đó nguyên công gia công cuối cùng là taro, nguyên công đầu tiên là khoan lỗ

- Các bề mặt còn lại không yêu cầu chính xác nên chỉ cần qua đúc và để lại 1 phần lượng dư để tránh cắt phải trong quá trình gia công các bề mặt yêu cầu chính xác.Trình tự gia công chi tiết:

1.3 Sơ đồ gá đặt của các nguyên công

- Nguyên công 1,4: Phay thô, tinh mặt đáy A

 Kẹp chặt: sử dụng cơ cấu đòn kẹp liên động Điểm đặt: tại các điểm G,H

 Chọn dao gia công: dao phay mặt đầu bằng thép gió với các thông số(tra bảng 4.92-Sổ tay CNCTM tập 1) D=80mm, L=45mm, d=32mm, Z=16

- Nguyên công 2,3: Phay thô, phay tinh mặt D

 Chọn cơ cấu kẹp chặt: kẹp chặt bằng ren vít ngang.

 Chọn dao gia công: tra bảng 4.95 [1], chọn dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng với các thông số: D=100mm, B=39mm, d=32mm, Z=10

- Nguyên công 5,7: Phay thô, phay tinh mặt rãnh trượt

 Chọn cơ cấu kẹp: kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

 Chọn dao gia công: tra bảng 4.66 [1] chọn dao phay ngón đuôi côn có thông số: d=20mm, L=123mm, l=38mm, Z=5

- Nguyên công 6: Phay thô mặt bên B

 Chọn cơ cấu kẹp chặt: kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

 Chọn dao gia công: tra bảng 4.92[1], chọn dao phay mặt đầu với các thông số D=63mm, L=40mm, d=32mm, Z-14

- Nguyên công 8,11: Phay thô, phay tinh mặt ngàm tĩnh

 Chọn cơ cấu kẹp chặt: kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

 Chọn dao: tra bảng 4.66 [1] chọn dao phay ngón đuôi côn có thông số d=25mm, l=45mm, L=147mm, Z=5

- Nguyên công 9,10: Phay thô, phay tinh mặt C

 Chọn cơ cấu kẹp chặt: kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

 Chọn dao gia công: tra bảng 4.92[1], chọn dao phay mặt đầu với các thông số

D=63mm, L=40mm, d=32mm, Z-14

- Nguyên công 12: Khoan, tarô lỗ M12.5x1.5

 Chọn cơ cấu kẹp: kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

• Dao khoan: tra bảng 4.40[1], chọn mũi khoan ruột gà đuôi côn có thông số

• Dao taro: tra bảng 4.40[1] ta chọn taro không phoi, tay máy, đường kính d=12,5mm, chiều dài L=100mm, chiều dài làm việc l=30mm

- Nguyên công 13: Kiểm tra

Dụng cụ kiểm tra :

Yêu cầu kiểm tra:

 Kiểm tra kích thước hình học

 Kiểm tra dộ chính xác vị trí

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

1 Tính lượng dư cho bề mặt đáy A

- Chất lượng bề mặt sau khi gia công đạt

- Quy trình công nghệ: Gồm 2 nguyên công phay thô và phay tinh

Sơ đồ gá đặt.

Lượng dư xác định theo tính toán sẽ có trị số nhỏ nhất theo công thức:

Công thức tính lượng dư cho mặt phẳng không đối xứng :

Z min =R za +T a +ρa +εb

Trong đó:

RZa: Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

Ta: Chiều sâu lớp kim loại bị hỏng bề mặt của nguyên công trước

ρa: Sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại (độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song…)

εb: Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Tra bảng 10-T75[ Thiết kế đồ án CNCTM] ta có:

 Rz =250 µm và Ta =350 µm của phôi đúc trong khuôn cát

 Sai số không gian tổng cộng khi gia công với loại phôi đúc

ρph=ρcv

Giá trị cong vênh ρcv của mặt được tính theo kích thước lớn nhất của bề mặt gia công

ρcv=∆k.lTrong đó:

 ∆k lấy theo bảng 3.7 - T75 HDTKĐA CNCTM có: ∆k= (0,7-1) µm/mm

εc: Sai số chuẩn khi chuẩn định vị là mặt D Ta có εc = 0

εk: Sai số kẹp chặt Tra bảng 3.13 (sách HDTKDACNCTM ) trang 89 với phôi đúc có tiếtdiện ngang 150mm , tra được εk=160

=> εgđ = εk=225

Sau khi phay thô, gá đặt không thay đổi nên sai số còn sót lại là

ε gd2 = 0,05.εgd 1+εphdo = 0,05.225 + 0 = 8µm

Lượng dư khi phay :

- Chất lượng bề mặt sau khi phay thô:

Lmin2= Lmin3 + Zmin2 = 20,01+0,033=20,043 mm

Lmin= Lmin2+ Zmin1 = 20,043+0,945=20,9 mm

Giá trị dung sai các bước lấy theo Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1-T248, với phôi

đúc, gia công phay thô cấp chính xác 13, phay tinh cấp chính xác 8.

Kích thước giới hạn:

- Sau khi phay tinh : Lmin=20,01, Lmax=Lmin+ δphaytinh=20,01+0,033=20,043mm

- Sau khi phay thô : Lmin=20,043, Lmax=Lmin+ δphaythô=20,043+0,33=20,373mm

- Kích thước phôi: Lmin=20,991, Lmax=Lmin+ δphôi=20,991+0,8=21,791mm

 Lượng dư giới hạn được xác định : Zgh

min bằng hiệu 2 kích thước thu nhỏ nhất của 2 nguyên công liền kề nhau,Zgh

max bằng hiệu 2 kích thước lớn nhất của 2 nguyên công liền kề nhau, từ đó tính được lượng dư giới hạn như sau :

- Khi phay tinh :

Kiểm tra độ chính xác của các tính toán đã thực hiện:

- Sau khi phay thô : Zmax-Zmin= 1418-948=470 µm, δphôi- δphay thô = 800-330= 470µm

- Sau khi phay tinh : Zmax-Zmin= 330-33=297 µm, δphaythô- δphay tinh = 330-33= 297µm

 Như vậy kết quả tính toán là chính xác

Tổng kết lại, ta có bảng tính toán lượng dư gia công mặt phẳng đáy A như sau:

Bước

gia công

Yếu tố tạothành lượng dư

Kích thướcgiới hạn (mm)

Lượng dư giớihạn(mm)

min Z gh

max

Phôi 250 350 120 0,8 20,991 21,791 - Phay thô 10 15 0,6 225 0,945 0,33 20,043 20,373 0,948 1,418Phay tinh 5 10 0,24 11,25 0,33 0,033 20,010 20,043 0,033 0,330

-Tổng 1,5 - - - 0,981 1,748

Lượng dư các nguyên công còn lại được tra trong bảng 3.95 [1] :

- Lượng dư gia công mặt D : Phay thô Z=2mm, phay tinh Z= 0.3mm

- Lượng dư gia công mặt C : Phay thô Z=2mm, phay tinh Z=0.3mm

- Lượng dư gia công mặt ngàm tĩnh : Phay thô Z=2mm, phay tinh Z=0.3mm

- Lượng dư gia công mặt rãnh : Phay thô Z=2mm, phay tinh Z=0.3mm

- Lượng dư gia công mặt B : Phay thô Z=2mm

- Lượng dư phay các bề mặt liền mặt rãnh : Z=1mm

- Lượng dư khoan mặt lỗ : 2Z=12.5mm

- Lượng dư taro mặt lỗ : 2Z=1.5mm

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC

NGUYÊN CÔNG

1 Tính toán chế độ cắt cho nguyên công phay mặt rãnh trượt

Gia công phay rãnh trượt để đạt kích thước 20và cấp nhẵn bóng Ra=1,25, ta có các thông số đầu vào:

- Dụng cụ cắt : dao phay ngón đuôi côn với D=20, L=123, l=38, Z=5 Vật liệu lưỡi cắt là thép gió P6M5

- Lượng dư gia công thô : Zb=2 (mm)

1.1 Chế độ cắt phay thô

• kMV : hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công cho trong bảng 5.1 ta có

kMV = với nv =1,25 đối với gang xám 15-32, HB=190

 kMV = 1

• knv – hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi, tra bảng 5-5 => knv = 0,8

• kuv – hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt trong công thức tính tốc độ cắt, tra bảng 5-6 => kuv = 1,25

 Tốc độ thực tế V= = 60,38 (m/phút)

 Sph= n.SZ = 960.0,15= 144 (mm/phút)

- Lực cắt Po

Lực cắt được tính theo công thức : P0 =2Pz1 =2 .kMV , trong đó:

 Cp và các hệ số mũ được tra trong bảng 5-41 :

So sánh với công suất máy Ne = 0,88kW < Nm η = 7.0,8=5,6kW

 Dùng máy phay 6H12 là đủ công suất để cắt

cụ

S(mm/vòng)

Vtt

(m/phút)

n(vg/ph)

t(mm)

trong đó:

• kMV : hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công cho trong bảng 5.1 ta có

kMV = với nv =1,25 đối với gang xám 15-32, HB=190

 kMV = 1

• knv – hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi, tra bảng 5-5 => knv = 0,8

• kuv – hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt trong công thức tính tốc độ cắt, tra bảng 5-6 => kuv = 1,25

Lực cắt được tính theo công thức : P0 =2Pz1 =2 .kMV , trong đó:

 Cp và các hệ số mũ được tra trong bảng 5-41:

So sánh với công suất máy Ne = 0,86kW < Nm η = 7.0,8=5,6kW

Dùng máy phay 6H12 có N=7kW là đủ công suất để cắt

cụ

S(mm/vòng)

Vtt

(m/phút)

n(vg/ph)

t(mm)

Gia công phay ngàm tĩnh để đạt kích thước 121,5 và cấp nhẵn bóng Ra=1,25, ta có các thông số đầu vào:

- Dụng cụ cắt : dao phay ngón đuôi côn với D=25, L=147, l=45, Z=5 Vật liệu lưỡi cắt là thép gió P6M5

- Lượng dư gia công thô : Zb=2 (mm)

2.1 Chế độ cắt phay thô