Bài tập lớn môn Cơ khí đại cương

Bài tập lớn môn Cơ khí đại cương Đại học Bách Khoa Hà Nội ..................................................... Chúc các e đạt kết quả cao ........................................................................................................................................................

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM 3

I.Khái niệm mặt bích 3

II.Phân loại mặt bích 3

1.Phân loại theo chuẩn lắp ráp: 3

2.Phân loại theo Vật liệu cấu tạo nên: 3

3.Phân loại theo chức năng của mặt bích: 3

4.Dựa vào áp lực đường ống: 4

III.Ứng dụng của mặt bích 4

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM 5

I.Tìm hiểu chức năng làm việc của sản phẩm: 5

II.Vật chiệu chế tạo chi tiết gia công 5

III.Đường lối công nghệ và phương pháp công nghệ: 6

CHƯƠNG III:PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO SẢN PHẨM 7

I.Phương pháp chế tạo phôi 7

II Lập tiến trình công nghệ 8

III Thiết kế nguyên công 9

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT 16

I.Gia nhiệt thể tích, nhiệt luyện thể tích 16

II.Gia nhiệt bề mặt, nhiệt luyện bề mặt 16

III.Gia nhiệt chân không, nhiệt luyện chân không 16

IV.Gia nhiệt thấm carbon: 16

V.Gia nhiệt thấm nitơ: 16

VI.Kết tụ (chiết suất) làm cứng: 16

VII.Gia nhiệt và ủ: 16

KẾT LUẬN 17

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, môn Cơ Khí Đại Cương thực sự là hành trang mỗi kĩ sư trước khi ra trường,người công nhân có thể dựa vào làm cơ sở thiết

kế Môn Cơ Khí Đại Cương được đem vào giảng dạy ở hầu hết các trường kĩ thuật và càng ngày không ngừng được cải tiến dưới sự nghiên cứu của các chuyên gia hàng đầu Đối với mỗi sinh viên cơ khí, tiểu luận môn học Cơ Khí Đại Cương là môn học giúp sinh viên làm quen với việc giải quyết các vấn đề tổng hợp của Cơ Khí Đại Cương đã được học

ở trường qua các giáo trình cơ bản về Cơ Khí Đại Cương Khi làm tiểu luận này ta phải làm quen với cách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay cũng như so sánh lý thuyết đã học với thực tiễn sản xuất cụ thể một sản phẩm điển hình.Để hoàn thành được tiểu luận môn học này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Vũ Huy Lân cùng các thầy cô giáo thuộc bộ môn trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Do làm lần đầu được hoàn thành môn học này, tất nhiên không thể tránh khỏi có sai sót Em rất mong có được sự chỉ bảo giúp

đỡ của các thầy và các bạn.

Hà Nội ngày 17 tháng 12 năm 2018

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM

I.Khái niệm mặt bích.

Mặt bích là một sản phẩm cơ khí, là khối hình tròn hoặc vuông được chế tạo phổ biến

từ phôi thép carbon hoặc phôi thép không rỉ (ngày nay mặt bích còn được chế tạo từ vật liệu đồng và vật liệu nhựa) Mặt bích là phụ kiện kết nối ống, máy bơm, van, và các phụ kiện đường ống khác với nhau thông qua mối liên kết bu lông trên thân để tạo thành một

hệ thống đường ống dẫn công nghiệp

II.Phân loại mặt bích

Mặt bích có nhiều loại với cấu tạo khác nhau từ kiểu lắp đặt, nguyên vật liệu cấu tạo nên, chuẩn lắp rát, áp lực chịu được hay chức năng sử dụng của nó Dưới đây là các kiểu phân loại mặt bích mà ta thường thấy nhất:

1.Phân loại theo chuẩn lắp ráp:

Để thuận tiện trong quá trình lắp đặt, người ta đã sử dụng một số tiêu chuẩn lắp đặt nhất định để việc lắp đặt mặt bích trở nên đơn giản hơn mà không phải mất công trong quá trình đo đạc, tính toán Dưới đây là các tiêu chuẩn đã được công nhận và sử dụng rộng rãi – Tiêu chuẩn Anh (BS) – Mặt bích BS

– Tiêu chuẩn Mỹ (ANSI) – Mặt bích ANSI

– Tiêu chuẩn (JIS) – Mặt bích JIS

– Tiêu chuẩn Đức (DIN) – Mặt bích DIN

Các tiêu chuẩn này đã được các viện hàn lâm công nhận và được sử dụng thông hành trên toàn thế giới

2.Phân loại theo Vật liệu cấu tạo nên:

Tùy theo môi trường sử dụng cũng như áp lực đường ống mà ta sử dụng các loại bích

có cấu tạo từ các vật liệu khác nhau mà cụ thể là các vật liệu dưới đây:

– Bích Inox: Loại bích này thường được sử dụng cho môi trường có độ ăn mòn cao, môi trường hóa chất hay có nhiệt độ cao…

– Bích thép: Đây là loại bích được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường hiện nay do

có tính đa dụng và giá thành khá rẻ

– Bích nhựa: Bích này thường được sử dụng trong môi trường nước sạch, cấp nước tuy nhiên có một số lại được sử dụng trong cả môi trường hóa chất nữa

– Bích đồng: Được chế tạo từ vật liêu đồng và được sử dụng chủ yếu trong môi trường axit, có độ ăn mòn cao…

3.Phân loại theo chức năng của mặt bích:

Dựa vào chức năng và mục đích sử dụng của bích mà người ta chia chúng thành các loại khác nhau như sau:

– Bích rỗng: loại bích này được sử dụng chủ yếu để lắp trên đường ống và kết nối đường ống với các chi tiết khác nhau

– Bích đặc: Dùng để hàn, bịt kín đường ống lại ngăn không cho lưu chất đi qua đường ống hay nó còn được gọi là bích bịt

4.Dựa vào áp lực đường ống:

Tùy thuộc vào các công trình hay các hệ thống đường ống khác nhau mà ta có các hệ thống áp lực khác nhau Chính vì thế, cũng có các loại mặt bích khác nhau dựa trên áp lực của hệ thống đường ống chẳng hạn như một số loại bích chịu áp lực dưới đây:

– Bích 5k

– Bích 10k

– Bích 16k

– Bích 20k

Các sản phẩm Mặt bích mà chúng tôi cung cấp đáp ứng tất cả các yêu cầu cần thiết để lắp đặt các loại Van như: Van điện từ, Van khí nén,Van nước,Van bi, Van bướm, Van giảm áp, Van an toàn, Van một chiều, Đồng hồ nước

III.Ứng dụng của mặt bích.

-Vì những đặc điểm dễ dàng lắp đặt, vận hành, điều chỉnh và bảo dưỡng nên mặt bích

được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp: đường ống cấp thoát nước, xí nghiệp, nhà máy, công trình xây dựng tòa nhà cao tầng, lĩnh vực dầu khí, hóa chất, khí nén, …

-Mặt bích là phụ kiện kết nối ống, máy bơm, van, và các phụ kiện đường ống khác với nhau thông qua mối liên kết bu lông trên thân để tạo thành một hệ thống đường ống dẫn công nghiệp

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM

I.Tìm hiểu chức năng làm việc của sản phẩm:

Bích nối là một trong những chi tiết tương đối phổ biến trong ngành chế tạo máy Nó được hình thành nhằm liên kết hai trục chuyển động ngược chiều thông qua các chi tiết khác như cặp bánh răng hay bộ truyền ma sát Đồng thời nó còn có tác dụng bịt kín để chi tiết máy làm việc an toàn, không bị văng té dầu mỡ ra ngoài, ngăn không cho bụi bẩn bên ngoài bám vào

II.Vật chiệu chế tạo chi tiết gia công.

Vật liệu chọn để gia công chi tiết là thép C45

- Thép C45 bao gồm Fe và C,trong đó nồng độ cacbon có trong thép là 0,45%, C45 được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được dùng thiết kế trục,bánh răng

Đây là loại vật liệu tương đối phù hợp với gia công cắt gọt Cộng với các yêu cầu kỹ thuật ta chọn phương án Phay, Khoan, Khoét, Doa, Mài để gia công chi tiết hoàn toàn hợp lý

- Tính chất cơ học của thép C45:

- Khái niệm lý hóa của thép cacbon như sau: Thép cacbon là một hợp kim có hai thành phần cơ bản chính là sắt và cacbon, trong khi các nguyên tố khác có mặt trong thép cacbon

là không đáng kể Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) và đồng (tối đa 0,6%) Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép

- Và thép được phân loại như sau:

+ Thép mềm (ít cacbon): Lượng cacbon trong khoảng 0,05–0,29% (Ví dụ theo tiêu chẩn AISI có thép 1018) Thép mềm có độ bền kéo vừa phải, nhưng lại khá rẻ tiền và dễ cán, rèn; Thép mềm sử dụng nhiều trong xây dựng, cán tấm…

+ Thép cacbon trung bình: Lượng cacbon trong khoảng 0,30–0,59% [(Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1040) Có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả chống bào mòn tốt; phạm vi ứng dụng rộng rãi

+ Thép cacbon cao: Lượng cacbon trong khoảng 0,6–0,99% Rất bền vững, sử dụng để sản xuất nhíp, lò xo, kéo thành sợi dây thép chịu cường độ lớn

+ Thép cacbon đặc biệt cao: Lượng cacbon trong khoảng 1,0–2,0% Thép này khi tôi

sẽ đạt được độ cứng rất cao Dùng trong các việc dân dụng: dao cắt, trục xe hoặc đầu búa Phần lớn thép này với hàm lượng 1,2%C được sử dụng trong công nghệ luyện kim bột và luôn được xếp loại vào với thép cacbon có hợp kim cao

III.Đường lối công nghệ và phương pháp công nghệ:

Theo yêu cầu kỹ thuật và phân tích công nghệ như trên, ta lựa chọn sự kết hợp giữa hai phương án : vừa tập trung nguyên công vừa phân tán nguyên công Ta không nên dùng riêng từng phương án bởi vì, từ kết cấu chi tiết và yêu cầu sản xuất loạt vừa nén để đảm bảo nhịp sản xuất và năng suất thì ta không nên tập trung nguyên công, nghĩa là không dùng một loại máy vạn năng để gia công chi tiết Mặt khác, nếu phân tán nguyên công thì chi phí gia công lại quá lớn không thích hợp gia công loạt vừa và chi tiết đơn giản

Thực tế, trong chi tiết có những phần có thể gia công liên tiếp như các lỗ Ø 10 Chỉ cầnthiết kế đồ gá phù hợp là có thể gia công các lỗ này mà không phải thay nhiều dao và

gá đặt lại

Bởi vậy, việc gia công kết hợp mới phù hợp với việc xác định hợp lý nguyên công, đảm bảo tăng năng suất lao động, rút ngắn chu kỳ sản xuất và giảm chi phí trong quá trình gia công

CHƯƠNG III:PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO SẢN

PHẨM

I.Phương pháp chế tạo phôi

Muốn chế tạo một chi tiết máy đạt yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế đòi hỏi có

phương pháp xác định kích thước của phôi và chọn phôi cho thích hợp Hiện nay, trong ngành chế tạo máy sử dụng rộng rãi các loại phôi như : Phôi đúc, phôi rèn, phôi dập, phôi cán Bích nối là chi tiết thép dùng thép C45, có kết cấu đã phân tích nêu trên Qua đó ta có thể dùng một trong các phương pháp tạo phôi sau

1.Phôi rèn và dập nóng:

Phôi và dập nóng là loại phôi đợc chế tạo bởi phơng pháp rèn và dập nóng.Phôi chế tạo

từ phơng pháp rèn có u điểm là độ chính xác và độ bóng cao, năng suất tạo phôi nhanh, có thể tạo các chi tiết lớn Tuy nhiên, nhợc điểm cơ bản của phương pháp rèn là chỉ thích hợp tạo phôi đơn giản, không phù hợp với sản xuất loạt, lượng gia công khá lớn Do đó, nếu chọn phương án chế tạo phôi bằng phơng pháp rèn sẽ rất tốn kém, không hạn chế vật liệu Phôi chế tạo từ phơng pháp dập nóng đợc thực hiện trên máy búa hoặc máy ép, trong khuôn kín và khuôn hở Phơng pháp này có thể chế tạo các chi tiết có hình dáng phức tạp, hình dạng gần giống với kết cấu thực của sản phẩm Tuy nhiên, quá trình tạo phức tạp, đòi hỏi phải có máy móc chuyên dùng, tạo khuôn khó khăn dẫn đến chi phí rất cao Phơng pháp này chỉ thực sự phát huy trong sản xuất loạt lớn

2 Phôi cán:

Cho phép tạo phôi có cơ tính và độ chính xác cao, kết cấu đa dạng Phổ biến là

phôi cán tròn, phôi ống, phôi tấm Khi sử dụng phôi tấm để chế tạo bích nối thì lượng gia công lớn, hao phí kim loại Bên cạnh đó phơng pháp này đòi hỏi thiết bị tạo phôi phức tạp, chi phí cao

3 Phôi đúc:

Phôi chế tạo theo phơng pháp đúc đợc sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất công nghiệp nói chung và trong công nghiệp quốc phòng nói riêng: chiếm 80-90% lượng phôi, trong đó

có 80%các chi tiết được đúc từ khuôn cát

Phôi đúc có những đặc điểm như sau:

+ Kết cấu đa dạng, hình dáng gần giống với kết cấu thực của sản phẩm, và có thể đạt được kích thước từ nhỏ đến lớn mà các phơng pháp không có đợc

+ Khả năng tiết kiệm vật và chi phí trong quá trình cắt gọt tốt, rất phù hợp với chi tiết cần chế tạo

Tuy nhiên, chế tạo phôi đúc cũng có một số nhợc điểm sau:

+ Tốn kim loại bởi hệ thống rót, đậu ngót đậu hơi

+ Sản phẩm có nhiều khuyết tật khó kiểm tra, chất lợng bề mặt và cơ tính thấp

Căn cứ vào u nhợc điểm của từng phơng pháp tạo phôi, kết cấu của chi tiết cần chế

tạo, nhận thấy: việc tạo phôi bằng phơng pháp đúc là hợp lý hơn cả Ta chọn phơng

pháp đúc trong khuôn kim loại, mẫu kim loại Vì:

+ Độ nhẵn bóng bề mặt yêu cầu Rz=80 hoàn toàn đạt đợc mà không cần gia công lại

+ Độ nghiêng 10 º

của bề mặt bích nhỏ là hoàn đạt đợc

+ Hình dạng phôi gần giống với hình dạng chi tiết, các góc lợn không cần phải gia công lại

+ Lượng dư gia công nhỏ

Hình dáng phôi đúc cần tạo ra:

+ Lượng dư gia công dới(mặt bích nhỏ):

t1= 1,6(mm)

+ Lượng dư gia công trên(mặt bích lớn):

t2= 2,2(mm)

+ Bán kính góc lợn:

R = 3(mm)

II Lập tiến trình công nghệ

Trên cơ sở kết cấu chi tiết và yêu cầu kỹ thuật cùng với phôi đúc tạo ra, ta phân quá trình gia công chi tiết thành các nguyên công sau:

1 Nguyên công 1:

Phay thô mặt bích nhỏ

2 Nguyên công 2:

Phay thô mặt bích lớn

3 Nguyên công 3:

Khoan, Doa và vát mép hai lỗ Ø 16

4 Nguyên công 4:

Khoan, Doa sáu lỗ Ø 10

5 Nguyên công 5:

Khoét sáu bậc Ø 14

6 Nguyên công 6:

Khoan, Doa hai lỗ Ø 6

7 Nguyên công 7:

Vê tròn cạnh sắc

8 Nguyên công 8:

Nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 45…50

9 Nguyên công 9:

Mài mặt bích lớn sau nhiệt luyện đạt Ra = 1,25

III Thiết kế nguyên công

1.Nguyên công 1: Phay thô mặt bích nhỏ

1.1.Chọn máy gia công:

Chọn máy phay đứng năng Côngxôn 6π10 có các thông số sau:

+ Đường kính lỗ trục chính: 17 mm

+ Độ côn trục chính: côn mooc N º2

+ Đường kính trục gá dao: 22-27 mm

+ Số cấp tốc độ trục chính: 12 cấp

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 50-2240 v/p

+ Công suất động cơ trục chính: 2,8 KW

+ Công suất động cơ chạy dao: 0,6 KW

+ Kích thước bàn máy: 200x800 mm.

1.2 Dụng cụ cắt:

Dao phay mặt đầu bằng thép gió với các thông số: w

+ Đường kính ngoài: D = 50 mm

+ Đường kính lỗ: d = 22 mm

+ Chiều dày dao: L = 36 mm

+ Số răng: z = 12 răng

+ Góc nghiêng rãnh thoát phoi: = 30 º

1.3 Quá trình gá đặt:

Chuẩn định vị là chuẩn thô: đó là bề mặt bích lớn

Đồ gá gồm một khối V cố định và một khối V di động, định vị bề mặt trụ hai bên chi tiết, và hai phiến gá định vị mặt bích lớn

Lực kẹp đợc tác dụng thông qua khối V di động Chi tiết được hạn chế sáu bậc tự do

1.4.Sơ đồ gá đặt:

2 Nguyên công 2: Phay thô mặt bích lớn

2.1 Chọn máy gia công:

Chọn máy phay ngang Côngxôn 6π10 như nguyên công 1

2.2 Dụng cụ cắt:

Dao phay trụ bằng thép gió với các thông số:

+ Đường kính ngoài: D = 50 mm

+ Đường kính lỗ: d = 22 mm

+ Chiều rộng dao: L = 100 mm

+ Số răng: z = 12 răng

+ Góc nghiêng rãnh thoát phoi: = 30 º

2.3.Quá trình gá đặt:

Tương tự nguyên công 1, chuẩn định vị là bề mặt bích nhỏ.

Đồ gá gồm một khối V cố định và một khối V di động, định vị bề mặt trụ hai bên chi tiết Lực kẹp đợc tác dụng thông qua khối V di động Chi tiết đợc hạn chế sáu bậc

tự do

2.4.Tính toán chế độ cắt:

Sau khi nhiệt luyện, cần phải mài để đạt Ra1,25 nên để lại lượng dư cho nguyên công này là £= 0,1 mm Vậy chiều sâu cắt:

t = 2,2 - 0,1 = 2,1 mm

Chiều rộng cắt:

B = 84 (mm)

2.5 Sơ đồ gá đặt:

3 Nguyên công 3: Khoan, Doa và vát mép hai lỗ Ø 16

3.1 Chọn máy gia công:

Chọn máy khoan cần 2H53 của Nga với các thông số:

+ Đờng kính lớn nhất gia công được: 35 mm

+ Độ côn trục chính: côn mooc N º4

+ Số cấp tốc độ trục chính: 12 cấp

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 25-2500 v/p

+ Số cấp bớc tiến dao: 12 cấp

+ Phạm vi bớc tiến dao: 0,006-1,22 mm/v

+ Công suất động cơ trục chính: 2,8 KW

+ Công suất động cơ nâng cần: 1,7 KW

+ Kích thớc bàn máy: 750x1230 mm

3.2 Dụng cụ cắt:

3.2.1 Chọn dao khoan ruột gà bằng thép gió đuôi côn kiểu I có:

+ Đờng kính mũi khoan: D= 15 mm

+ Chiều dài mũi khoan: L= 290 mm