đồ án môn học công nghệ chế tạo máy xác định dạng 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 trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

KHOA CƠ KHÍ ****

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN VĂN HINH Họ tên sinh viên : TRƯƠNG TUẤN NGHĨA

Mã sinh viên : 2000352

Năm học: 2024

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1 Quá trình thực hiện đồ án

b Bản vẽ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành Công nghệ chế tạo máy là một ngành đang được phát triển và đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân 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 trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải Mục đích của Công nghệ chế tạo máy là nhằm đạt được: chất lượng sản xuất, năng suất lao động và hiệu quả kinh tế cao

Việc học tập, làm bài tiểu luận nhóm là một công việc hết sức quan trọng, nó giúp cho người sinh viên hiểu sau, hiểu kĩ hơn, có kinh nghiệm hơn trong quá trình học tập cũng như làm việc Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng

Trong quá trình nghiên cứu tiểu luận này, nhóm chúng em xin cảm ơn sự giúp

đỡ, hỗ trợ của thầy: TS Nguyễn Văn Hinh đã tạo điều kiện và cơ hội cho nhóm

chúng em thực hiện tiểu luận, và nhóm chúng em chân thành cảm ơn những gợi ý của thầy và các bạn trong lớp trong việc hoàn thành bài tiểu luận này

Em xin cảm ơn!

Sinh Viên Thực Hiện

MỤC LỤC

PHẦN I: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1.1 Xác định số lượng chi tiết cần gia công trong 1 năm

Số lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm được tính theo công thức: 𝑁 = 𝑁1 𝑚 (1 +  + 

1000) (chiếc / năm)

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( 50000 chiếc / năm ) M: Số chi tiết trong một sản phẩm, m=1

 : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% - 7%)  : Số phế phẩm (3% - 6%)

Ta chọn  = 6%,  = 5% Thay số ta được:

𝑁 = 50000.1.(1+ 5+6

1000)= 50550 (chiếc/năm)

1.1 Xác định khối lượng chi tiết cần gia công

Khối lượng riêng của thép: γ = 7.850 g/cm^3 Ta có:

+ Công thức tính khối lượng:

Q = V.γ với V là thể tích của chi tiết

+ Công thức tính hình trụ tròn xoay: V=S.h

Trong đó:

S = 𝜋 𝑟2 : diện tích đáy h : chiều cao hình trụ

+ Công thức tính thể tích hình hộp chữ nhật: V= a.b.h

Trong đó:

a : chiều dài hình hộp chữ nhật b : chiều rộng hình hộp chữ nhật h : chiều cao hình hộp chữ nhật

+ Công thức tính thể tích của hình nón cụt: V = 𝜋.ℎ

2 + r2 + R.r) Trong đó:

R: bán kính đáy lớn r: bán kính đáy nhỏ h: chiều cao hình nón

❖ Thể tích V1 (Ø500; h = 110)

V1 = π r2 h = π 2502 110 = 21598449.49 mm3

❖ Thể tích Vlỗ Ø250 (Ø250; h = 110)

Vlỗ Ø250 = π r2 h = π 1252 110 = 5399612.373 mm3❖ Thể tích VØ90 (Ø90; h = 56, 10 lỗ cách đều)

Vrãnh then = a b h = 12 45 200 = 108000 mm3

❖ Thể tích Vnón cụt 1 (R=102,5; r=97,5; h=60) Vnón cụt 1=𝜋.ℎ

2 + r2 + R.r) =𝜋.60

3 (102,5

2 + 97,52 + 102,5.97,5) = 1885348.291mm3

❖ Thể tích Vnón cụt 2 (R=85; r=75; h=200) Vnón cụt 2=𝜋.ℎ

2 + r2 + R.r) =𝜋.200

2 + 752 + 85.75)= 4026474.584 mm3➢ Thể tích của khối trụ Ø250; h = 260, lỗ côn giữa là:

Với khối lượng ta vừa tính toán này ta có thể chấp nhận được

Ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor, tính toán chính xác khối lượng của chi tiết

Khớp Nối với vật liệu thép C45: Q = 144,975kg

Với khối lượng chính xác tính toàn từ ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor ta dựa vào bảng dưới đây xác định dạng sản xuất

PHẦN II: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

- Khớp nối, còn được gọi là mối nối hoặc bộ kết nối, là một cơ cấu hoặc thiết bị được

sử dụng để kết nối hai thành phần hoặc hệ thống lại với nhau

- Chi tiết là Khớp nối, dùng để liên kết các chi tiết dạng trục với nhau thành sản phẩm

phục vụ cho quá trình làm việc của nó Chi tiết Khớp nối có cấu tạo như bản vẽ có công dụng truyền mômen xoắn cho trục làm việc đồng thời hỗ trợ lắp ráp và tháo rời

2.2 Phân tích công nghệ trong kết cấu của chi tiết

- Chi tiết làm từ vật liệu C45, đây là một loại thép hợp kim với hàm lượng carbon rất cao, lên đến 0,45% Điểm nổi bật lag giá thành rẻ, tính công nghệ tốt Có độ cứng, độ kéo phù hợp cho chế tạo khuôn mẫu, các chi tiết lớn Ứng dụng trong cơ khí chế tạo máy, các chi tiết chịu được tải trọng cao và sự va đập mạnh

- Thành phần hoá học của vật liệu: + Carbon: C= 0,42 ÷ 0,5%

+ Silic: Si= 0,16 ÷ 0,36% + Mangan: Mn= 0,5 ÷ 0,8% + Photpho: P ≥ 0,04% + Lưu huỳnh: S ≥ 0,04%

Ngoài ra, thép C45 có thể chứa một số nguyên tố vi lượng khác như niken (Ni), crôm (Cr) và đồng (Cu) để cải thiện một số tính chất cơ học cụ thể tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể của thép

- Chi tiết cần gia công có kết cấu lỗ côn bên trong yêu cầu độ nhám và cấp chính xác cao nhất, rất khó trong việc gia công Còn kết cấu bề mặt bên ngoài khá đơn giản - Các bề mặt trụ ngoài gia công thuận lợi do độ nhám yêu cầu thấp và không yêu cầu dung sai kích thưước, độ nhám, độ chính xác nên ta có thể sử dụng phương pháp tiện - Bề mặt C yêu cầu phải song song với bề mặt A, nên khi gia công bề mặt C phải chú ý đến việc rà gá và định vị thật chính xác

- Bề mặt vai yêu cầu độ vuông góc với bề mặt B, nên khi gia công ta thực hiện trên 1 nguyên công để đảm bảo độ vuông góc

- Bề mặt A yêu cầu độ phẳng là 0.01, khi gia công phải đảm bảo bề mặt A tương đối phẳng và nhẵn

- Mười lỗ bậc Ø90 và Ø46 cách đều không yêu cầu độ nhám cao nhưng yêu cầu độ đồng tâm cao, nên khi gia công phải đảm bảo vị trí tương quan tốt nhất, phân độ chính xác để gia công đạt yêu cầu đề ra

- Rãnh then có kích thước dài 200mm theo biện dạng lỗ, rộng 45mm, sâu 12mm và phải đảm bảo vị trí tương quan tốt với bề mặt lỗ Ø90 và Ø46, gây khó khăn cho việc gá đặt - Chi tiết lớn (Ø500, L= 260) gây khó khăn cho việc chọn đồ gá và kẹp chặt Dao cắt phải chọn dao có độ cứng vững cao Chi tiết có kích thước lớn cần phải gia công trên các máy lớn – có tính sử dụng phổ biến không cao gây khó khăn cho vận hành

2.3 Kết luận Chương II

Qua quá trình phân tích chức năng làm việc và tính công nghệ của chi tiết thì ta có thể kết luận rằng: chi tiết Khớp nối có kích thước đường kính khá lớn, lỗ côn ở giữa yêu cầu có độ nhám độ chính xác cao kết hợp rãnh then với 10 lỗ Ø90 và Ø46 và các bề mặt yêu cầu độ song song, độ phẳng, độ vuông góc, độ trụ, độ tròn, độ đồng tâm, độ nhám, độ chính xác nên yêu cầu vị trí tương quan giữa các bề mặt tương đối tốt Cần phải thận trọng trong quá trình gia công từng nguyên công để hạn chế phải sửa lại hoặc phế phẩm sinh ra ít nhất

PHẦN III: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.1 Chọn loại phôi có thể gia công được

Để chế tạo được chi tiết “Khớp nối” ta có thể sử dụng các loại phôi sau: • Phôi đúc trong khuôn kim loại

• Phôi đúc trong khuôn cát • Phôi đúc ly tâm

• Phôi đúc áp lực • Phôi thanh

• Phôi dập nóng trong khuôn kim loại

• Phôi rèn tự do • Phôi hàn

Sau đây ta xét ưu nhược điểm của từng loại phôi

Phôi đúc trong khuôn kim loại

(Phù hợp sản xuất hàng khối,

hàng loạt lớn)

- Sản phẩm có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, lượng dư gia công ít

- Độ chính xác cao

- Hệ số sử dụng kim loại cao - Năng suất cao

- Chế tạo khuôn phức tạp - Giá thành cao

Phôi đúc trong khuôn cát

(Thường áp dụng trong sửa chữa đơn chiếc hoặc sửa chữa)

- Có thể chế tạo phôi có hình dạng gần giống chi tiết

- Quá trình công nghệ đơn giản - Trang thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít

- Tốn kim loại bởi hể thống rót, đậu ngót đậu hơi

- Sản phẩm có nhiều khuyết tật, chất lượng bề mặt, cơ tính thấp, lượng gia công lớn

- Độ chính xác của phôi thấp Hệ số sử dụng kim loại trung bình

Phôi đúc ly tâm

(Thường áp dụng trong sản

- Tổ chức kim loại min chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót

- Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao

- Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm là khác nhau

xuất hàng loạt nhỏ và vừa)

- Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại, tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt tron cùng một vật đúc

- Khi đúc ống đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém

Phôi đúc áp lực

(Thường áp dụng trong sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa)

- 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

- Khuôn chóng bị mòn do kim loại nóng bào mòn khi được dẫn dưới áp lực cao

Phôi thanh

(Thường áp dụng trong dạng sản xuất cho đơn chiếc hoặc hàng loạt

nhỏ)

- Không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi

- Phù hợp chi tiết dạng trục trơn

- Chế tạo chi tiết nhanh

- Hệ số sử dụng kim loại thấp - Quy trình công nghệ gia công chi tiết dài do đó tổn hao ( Máy, dao, nguyên công ) làm tăng chi phí gia công

- Chất lượng sản phẩm thấp - Sử dụng cho việc chế tạo trục trơn hoặc trục bậc chênh lệnh ít Phôi dập nóng

trong khuôn kim loại

(Phù hợp trong sản xuất loạt

lớn và hàng khối)

- Có thể chế tạo phôi có hình dạng phức tạp

- Độ chính xác cao

- Quy trình tạo phôi yêu cầu máy máy móc phức tạp, giá thành cao

- Không thích hợp để chế tạo các chi tiết có kích thước lớn

Phôi rèn

(Phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc hoặc

sửa chữa)

- Chế tạo các chi tiết có độ bóng độ chính xác cao - Năng xuất tạo phôi nhanh - Có thể tạo các chi tiết lớn

- Chỉ thích hợp chế tạo phôi có kết cấu đơn giản

- Không phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt hàng khối

Phôi cán

(Phù hợp với dạng sản xuất

hàng loạt)

- Có cơ tính cao - Độ chính xác cao

- Phù hợp chế tạo phôi có kết cấu đơn giản

- Thiết bị chế tạo phôi phức tạp

Phôi hàn

(Phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc hoặc

sửa chữa)

- Tiết kiệm được kim loại - Nối được các kim loại có tính chất khác nhau

- Tạo ra ra được các chi tiết có hình dạng, kết cấu phức tạp - Độ bền của mối hàn cao và kín

- Các chi tiết hàn dễ bị cong vệnh do nhiệt độ hàn tạo ra - Khả năng chịu tải trọng rung động kém

- Để gia công được chi tiết như bản vẽ ta cần chọn phôi có kết cấu khá tương đồng để

đảm bảo yếu tố tiết kiệm vật liệu và chi phí

- Từ ưu nhược điểm các loại phôi ở trên kết hợp với dạng sản xuất là hàng khối thì ta

có thể lựa chọn phương pháp chế tạo phôi là “phương pháp đúc trong khuôn kim loại.”

3.2 Kết luận chương III

- Chọn phôi người ta thường căn cứ vào :

• Vật liệu và cơ tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi • Kích thước, hình dáng, kết cấu của chi tiết

• Dạng sản xuất và chất lượng của chi tiết

• Khả năng đạt độ chình xác và yêu cầu kĩ thuật của các phương pháp chế

tạo phôi

• Hoàn cảnh cụ thể của nhà máy

- Yêu cầu khi chọn phôi :

• Lượng dư gia công nhỏ nhất

• Có hình dạng gần giống chi tiết để giảm các nguyên công gia công trên máy

• Có hình dạng đơn giản, phù hợp với các điều kiện trang thiết bị công nghệ

• Giá thành thấp

 Nhằm mục đích : đạt chất lượng tốt và giá thành rẻ nhất

 Với vật liệu của chi tiết là C45, dựa vào các đặc trưng của các phương pháp ta

lên chọn phôi đúc trong khuôn kim loại

Sử dụng phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, do phôi đúc có kết cấu rất giống với hình dáng của sản phẩm sau khi gia công Khả năng tiết kiệm vật liệu và chi phí trong quá trình gia công tốt phù hợp với chi tiết dạng khớp nối Tuy nhiên phôi cũng có nhược điểm là dễ xảy ra các khuyết tật trong khi đúc như rỗ khí, đậu rót, đậu ngót, nhưng ta vẫn khắc phục được và lựa chọn phương pháp này để chế tạo phôi cho việc gia công chi tiết dạng khớp nối như bản vẽ.

 Phôi đúc ra có biên dạng như hình dưới đây:

PHẦN IV: LỰA CHỌN TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

4.1 Chọn chuẩn khi gia công

Nguyên tắc chung khi chọn chuẩn

- Yêu cầu khi chọn chuẩn :

• Đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công • Nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm

- Lời khuyên khi chọn chuẩn:

• Tuân thủ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất và tuyết đối tránh hiện tượng thiếu định vị hoặc siêu định vị vì nó sẽ gây ra cong vênh và sai số gia công rất lớn

• Chọn chuẩn sao cho lực kẹp và lực cắt không làm chi tiết bị cong vênh, lực kẹp nhỏ giúp giảm sức lao động của công nhân

• Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá dễ dàng, gọn nhẹ, phù hợp với loại hình sản xuất

• Theo một phương kích thước nhất định:

+ Nếu trên chi tiết có 1 bề mặt không gia công thì chọn bề mặt đó làm chuẩn thô

+ Nếu trên chi tiết có 2 hay nhiều bề mặt không gia công thì chọn bề mặt nào yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan so với bề mặt gia công cao

+ Nếu trên chi tiết tất cả các bề mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt nào gia công yêu cầu lượng dư nhỏ và đồng đều nhất

• Nếu có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thi nên chọn bề mặt bằng phẳng, trơn tru nhất làm chuẩn thô

• Nếu một phương kích thước thì chuẩn thô chỉ được chọn và sử dụng một lần, nếu vi phạm thì gọi là phạm chuẩn thô

• Chọn chuẩn thô ở vị trí mà dễ gia công chuẩn tinh

CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN BỀ MẶT LÀM CHUẨN THÔ NHƯ SAU

❖ Phương án 1: Chọn bề mặt A làm chuẩn thô

- Đồ gá: Mâm cặp 3 chấu cặp dài - Số bậc tự do bị hạn chế: 4 bậc

- Phương pháp gia công: Chọn bề mặt A là chuẩn thô để gia công bề mặt B, C và lỗ có kích thước Ø195, L=60

❖ Phương án 2: Chọn bề mặt C làm chuẩn thô

- Đồ gá: Mâm cặp 3 chấu cặp ngược - Số bậc tự do bị hạn chế: 4 bậc

- Phương pháp gia công: Chọn bề mặt C là chuẩn thô để gia công bề mặt A, D và lỗ có kích thước Ø150, L=200

 Kết luận: Ta chọn phương án 1 - chọn bề mặt A làm chuẩn thô, vì bề này đảm

bảo vị trí tương quan giữa các bề mặt Mặt khác bề mặt A có chiều dài lớn hơn các bề mặt khác đảm bảo khi gá đặt có L/D >1, có thể cặp dài trên mâm cặp 3

chấu (hạn chế 4 BTD) để gia công bề mặt trụ ngoài

b, Chuẩn tinh

- Chuẩn tinh: là những bề mặt đã qua ra công ít nhất một lần Bao gồm chuẩn tinh chính là chuẩn tinh vừa dùng trong gia công vừa dùng trong lắp ráp Và chuẩn tinh phụ là chuẩn tinh chỉ dùng trong quá trình gia công mà không dùng cho lắp ráp

- Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh:

• Đảm bảo độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công khác • Phân bố đủ lượng dư cho bề mặt gia công

- Lời khuyên khi chọn chuẩn tinh:

• Chọn chuẩn tinh sao cho kết cấu đồ gá đơn giản

• Chọn chuẩn tinh sao cho khi gia công không vì lực ép, lực cắt mà chi tiết bị biến dạng quá nhiều Lực kẹp phải gần bề mặt gia công, lực kẹp cần có đủ diện tích kẹp

• Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính ( chuẩn dùng trong cả gia công và lắp ráp)

• Cố gắng chọn chuẩn sao cho có tính trùng chuẩn càng cao càng tốt ( Chuẩn khởi xuất ≡ Chuẩn trỉnh dao ≡ Chuẩn cơ sở ≡ Chuẩn định vị ≡ Chuẩn đo lường )

Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất ( chuẩn tinh thống nhất là chuẩn dùng được cho tất cả các nguyên công

CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN BỀ MẶT LÀM CHUẨN TINH NHƯ SAU

❖ Phương án 1: Chọn bề mặt E làm chuẩn tinh

- Đồ gá: Phiến tỳ

- Số bậc tự do bị hạn chế: 3 bậc tự do

- Phương pháp gia công: Chọn mặt E làm chuẩn tinh chính để gia công các bề mặt và nguyên công khác