Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên với sản lượng 5000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên với sản lượng 5000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

LỜI NÓI ĐẦUMôn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chươngtrình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, cácthiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy kỳ 9 là một trong các đồ án cótầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinhviên hiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy

mà các môn khác như: máy công cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp cho sinhviên được hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạomột chi tiết cụ thể

bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành.Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sựchỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo của các bạn

thành công việc được giao

NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài thiết kế:” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết taybiên”

với sản lượng 5000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

Tay biên là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là mộtloại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song vớinhau hoặc tao với nhau một góc nào đó

Chi tiết tay biên có chức năng biến chuyển động thẳng của piston củađộng cơ thành chuyển động quay của trục khuỷu hoặc ngược lại Ngoài racòn dùng để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốcđộ)

Điều kiện làm việc của tay biên đòi hỏi khá cao:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập

+Lực dọc tương đối lớn

2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Bề mặt làm việc chủ yếu của tay biên là hai bề mặt trong của hai lỗ Cụthể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

- Lỗ 8 dùng để dẫn dầu vào trong lỗ 40 có lắp bạc thay

nhau và cùng vuông góc với mặt đầu tay biên Hai đường tâm của hai lỗ I và

<=0,03/100mm

trên toàn bộ bề mặt

- Đường nối tâm lỗ I so với lỗ II không lệch trục đối xứng của taybiên quá 0,5mm.

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệđiển hình gia công chi tiết tay biên như sau:

+ Kết cấu của tay biên phải được đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với tay biên, với kích thước không lớn lắm phôI nên chọn là phôIdập và vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của tay biên

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu củachúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất

+ Kết cấu của tay biên phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiếtcùng một lúc

+ Kết cấu thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất.Với tay biên , nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc

để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyêncông sau ( gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biênkhông gia công Và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai daophay đĩa 3 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu

3 Xác định dạng sản xuất:

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

Trong đó:

N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

 : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

 N = 5000.1.(1 + 6%) = 5300 ( sản phẩm)

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta phải xác định trọnglượng của chi tiết Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V. = 0,174.7,852 = 1,366 kg

Theo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

Dạng sản suất: HÀNG LOẠT LỚN

4 Chọn phôi:

Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ ratừng phần nhỏ từng phần phù hợp được thực hiện trên máy cưa Trong trườnghợp trọng lượng của chi tiết ( biên liền)khoảng 2 kg (< 10 kg) thì ta chọnphôiI là cán định hình

nhô thấp hơn thì trị số lượng dư tăng thêm 0.5  0.8 mm Trong trường hợp

Ta có các lượng dư tương ứng như sau:

5 Lập thứ tự các nguyên công, các bước

phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt và sau đó bằng máy mài phẳng có

định vị cho các nguyên công sau

làm chuẩn tinh phụ và cùng với 2 mặt đầu dùng làm chuẩn tinh cho cácnguyên công sau gia công trên máy phay ngang bằng ba dao phay đĩa 3 mặt

-cấp độ bóng -cấp 7)

gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối

=1,25-cấp độ bóng =1,25-cấp 7) để nắp với nắp biên

- Nguyên công 4 : Khoan , doa hai lỗ bu lông 12 và khoan 2 chốt định

vị bằng máy khoan đứng.2A125

- Nguyên công 5 : Gia công lỗ dầu đầu nhỏ , khoét, doa, vát mép đạt

- Nguyên công 6 : Gia công lỗ dầu đầu to , khoét, doa, vát mép đạt kích

- Nguyên công 7:Khoan, ta rô lỗ dầu 8 bằng máy khoan đứng

- Nguyên công8 : Gia công lại mặt đầu đầu nhỏ, Phay hạ bậc trên máy

6.Tính lượng dư của các bề mặt

6.1 Tính lượng dư của bề mặt

phôi: 1,366 kg, vật liệu phôi: thép 45

Qui trình công nghệ nguyên công gồm hai bước : khoét và doa,vát mép.Chi tiết được định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự do), chụp côn ( hạnchế 2 bậc tự do)

Zmin = Rza + Ta + √ρ a2+ε b2

Trong đó :

Ta : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

( độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song …)

Theo bảng 10 – Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:

- l,d là chiều dài và đường kính lỗ

1 = k.a đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ sốchính xác hoá).

số đồ gá:

b = √ε c2+ε k2

Trong đó:

 b = √ε c2+ε k2= √702+2002

= 211,9 m

Bây giờ ta có thể xác định lượng dư nhỏ nhất theo công thức:

2.Zmin = 2.(RZi-1 + Ti-1 + √ρ i−12 +ε i2



Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như sau:

6.2.Lượngdư của các bề mặt còn lại (Tra theo Sổ tay CNCTM tập I)

- Nguyên công 1 : Mặt đáy Z = 3mm

- Nguyên công 2 : Mặt vấu Z = 3mm

- Nguyên công 3 : Mặt nắp với nắp biên Z = 2mm

- Nguyên công 4 : Khoan lỗ Z = 12mm

- Nguyên công 5: Khoét doa lỗ nhỏ Z = 2mm

- Nguyên công 6 : Khoét doa lỗ to Z = 2mm

- Nguyên công 7 :Khoan lố Z=8mm

- Nguyên công 8 : Phay hạ bậc Z =5 mm

7 Tính chế độ cắt cho các nguyên công 7.1Tính chế độ cắt của nguyên công 1, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

Nguyên công 1 gồm 2 bước : Phay thô với Zb1 = 2,5mm, mài thô với

Lập sơ đồ gá đặt:

Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và cần phải đối xứngqua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp tự địnhtâm hạn chế cả 6 bậc tự do, và má kẹp có khía nhám định vị vào hai mặtphẳng của thân tay biên bởi đây là chuẩn thô

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng của lực kẹp từ

hai phía cùng tiến vào, phương của lực kẹp cùng phương với phương của kíchthước thực hiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công haimặt của hai đầu biên trong cùng một nguyên công

Tính chế độ cơ cắt khi phay

PZ =

10.C P .t x .S Z y .B u .Z

D q .n w .k MV

Trong đó:

Z – số răng dao phay, Z =28 răng;

n – số vòng quay của dao:

n =

1000.v

π d =

1000.34 ,6 3,14.315 = 34,98 vòng/phút

và gang cho trong bảng 5-9:

Mài mặt đầu với lượng dư 0,5mm bằng máy mài 3b722 có bàn kẹp từ

Theo bảng (4-170) Sổ tay CNCTM Tập I : Chọn đá mài có chất kết dínhkêramit

D = 350mm; d = 200mm; H = 100mm

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp nhanh bằng bulông kẹp ở 2 bên để kẹp chặt

chi tiết, hướng của lực kẹp đi vào trong giấy, phương của lực kẹp cùngphương với phương của kích thước thực hiện

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng ba dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có

các kích thước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập1):

D = 200 mm, d =50 mm, B = 25 mm, số răng Z = 20 răng

Lượng dư gia công: Phay 2 lần với lượng dư phay thô Zb1 = 1.5 mm và

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1.5 mm,

lượng chạy dao S = 0.1 – 0.18mm/răng, lấy S=0,13 mm/răng tốc độ cắt V =

35 m/phút Các hệ số hiệu chỉnh:

Tính chế độ cắt khi mài : Mài mặt đầu với lượng dư 0,5mm bằng máy

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 30 vòng/phút Như vậy, tốc độ cắtthực tế sẽ là:

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp nhanh bằng bulông kẹp ở 2 bên để kẹp chặt

chi tiết, hướng của lực kẹp đi vào trong giấy, phương của lực kẹp cùngphương với phương của kích thước thực hiện

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng 2 dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có

các kích thước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập1):

D = 200 mm, d =50 mm, B = 25 mm, số răng Z = 20 răng

Lượng dư gia công: Phay 2 lần với lượng dư phay thô Zb1 = 2 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 2 mm,

lượng chạy dao S = 0.1 – 0.18mm/răng, lấy S=0,13 mm/răng tốc độ cắt V =

35 m/phút Các hệ số hiệu chỉnh:

7.4:Nguyên công IV:Khoan,và taro 2 lỗ lắp bulông, 12và 2 chốt định

vị

Lập sơ đồ gá đặt:

Gia công lỗ đảm bảo độ đồng tâm tương đối giữa hình trụ trong và hìnhtròn ngoài của phôi và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu bởi vậy ta định vịnhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu, 2 chốt tỳ mặtphẳng khống chế 2 btd ở trên 2 vấu ở đầu nhỏ và được lắp trên khối V, mộtchốt tỳ tỳ mặt phẳng khống chế 1 btd ở trên vấu ở đầu to (như hình vẽ)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp nhanh bằng bulông kẹp ở 2 bên để kẹp chặt

chi tiết, hướng của lực kẹp đi vào trong giấy, phương của lực kẹp cùngphương với phương của kích thước thực hiện)

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135(K135) có đường kính mũi khoan lớn

Chọn dao: Mũi khoan ruột rà đuôi côn D=10mm ( có các kích thước sau:

L = 150 mm, l = 69 mm), taro ren D = 12mm, L=3mm, l=1,5mm ( Tra theobảng 4-42, 4-130 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư Khoan Zb1 = 5 mm và

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan Chiều sâu cắt t = 5 mm,

vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

Chế độ cắt khi taro renM12: chiều sâu t=1mm, tốc độ

và bạc côn chụp vào đầu biên nhỏ hạn chế hai bậc tự do và có tác dụng địnhtâm ( hoặc một khối V cố định định vị vào mặt trụ ngoàI của đầu nhỏ tay biênhạn chế 2 bậc tự do)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng và kẹp từ trên xuống.

Chọn máy: Máy khoan đứng nhiều trục 2SC150 có đường kính mũi khoan

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 39,75 mm( có

các kích thước sau: L = 180  355mm, l = 85210 mm), Mũi Doa có lắp

mảnh hợp kim cứng D = 40mm,vát mép D=44 ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổtay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 1,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm,

lượng chạy dao S = 1 mm/vòng(0,81), tốc độ cắt V = 86 mm/vòng Ta trađược các hệ số phụ thuộc:

vòng/phút và lượng chạy dao S = 1 mm/vòng

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay:

7.6 Nguyên công VI:Khoét, Doa lỗ nhỏ 75 0.015

Sơ đồ gá đặt:

Gia công lỗ biên đầu to cần đảm bảo độ đồng tâm tương đối giữa hìnhtrụ trong và hình tròn ngoàI của phôI và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu

vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu, một bạc cônchụp vào đầu biên to hạn chế hai bậc tự do và có tác dụng định tâm và mộtchốt chám định vị vào lỗ 40 vừa gia công ở nguyên công trước hạn chế 1 bậc

tự do chống xoay( hoặc một khối V di động định vị vào mặt trụ ngoàI của đầu

to tay biên hạn chế 1 bậc tự do và chốt trụ ngắn định vị lỗ 30 hạn chế hai bậc

tư do còn lại)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng và kẹp từ trên xuống.

Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đường kính mũi khoan lớn nhất

13 kW

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 74,75 mm, Mũi

Doa bằng thép gió D = 75mm,Vát mép bằng thép gió D = 78mm ( Tra theobảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 1,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25

mm, lượng chạy dao S = 1 mm/vòng(11,3), tốc độ cắt V = 86 (hoặc96)mm/phút Ta tra được các hệ số phụ thuộc:

nt =

1000.v t

π d =1000.863,14 74 ,75= 366,2 vòng/phút

vòng/phút và lượng chạy dao S = 1 mm/vòng

vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,12 mm/vòng

7.7 Nguyên công 7 : Khoan lỗ dầu

Lập sơ đồ gá đặt:

Khoan lỗ dầu đầu nhỏ cần đảm bảo độ xuyên tâm của tâm lỗ và tâm của

lỗ biên đầu nhỏ, độ đồng tâm tương đối của 2 lỗ với nhau và với hình tròn

dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, mộtchốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong của lỗ 40 hạn chế 2 bậc tự do và chốtchám định vị vào lỗ 75 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại

Kẹp chặt:

Dùng cơ cấu đai ốc và tấm đệm chữ C, phương của lực kẹp vuông góc

với phương của kích thước thực hiện

Chọn máy:

Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi khoan lớn nhất khi

kW

Chọn dao:

Mũi khoan ruật gà đuôi trụ có kích thước như sau d = 8 mm ( Tra theobảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

Lượng dư gia công:

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ 8, chiều sâu cắt t =

4 mm, lượng chạy dao S = 0,17 mm/vòng, tốc độ cắt V = 27,5 m/phút Ta cócác hệ số:

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

7.8 Nguyên công VIII:Phay hạ bậc đầu nhỏ

Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có các kíchthước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 160 mm, d = 40 mm, B = 18 mm, số răng Z = 18 răng

Lượng dư gia công:

7.9.nguyên công IX: Kiểm tra.

Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ 40 và 75

Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và măt đầu

8 Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công:

8 Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công:

Trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối thời gian nguyên côngđược xác định theo công thức sau đây:

Ttc = To + Tp + Tpv + Ttn

Trong đó :

kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết; thời gian này có thể được thực hiệnbằng máy hoặc bằng tay và trong từng trường hợp gia công cụ thể có côngthức tính tương ứng)

Tp - Thời gian phụ ( thời gian cần thiết để người công nhân gá, tháo chitiết, mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kíchthước của chi tiết ) Khi xác định thời gian nguyên công ta có thể giá trị gần

Xác định thời gian cơ bản theo công thức sau đây:

To =

L+L1+L2

S n

Trong đó:

L – Chiều dài bề mặt gia công (mm)

S – Lượng chạy dao vòng(mm/vòng)

n – Số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút

Thời gian cơ bản của các nguyên công :

Thời gian cơ bản của nguyên công 1: Phay mặt đầu bằng 2 dao phay đĩa:

+Thời gian cơ bản khi phay

Thời gian cơ bản khi phay

Thời gian cơ bản khi mài:Tính gần đúng

Thời gian cơ bản của nguyên công 3: Phay mặt nắp với nắp biên bằng 2

dao phay đĩa

Thời gian cơ bản khi phay

Thời gian cơ bản của nguyên công 6: Khoét – Doa – Vát mép lỗ  75:

Vát mép

L = 2 mm

Thời gian cơ bản của nguyên công 7:Khoan lỗ dầu 8

Khi thiết kế đồ gá cần tuân theo các bước sau đây:

bàn máy tới trục chính Đó là những số liệu cần thiết để xác định kích thước

đồ gá

9.2 Xác định phương pháp định vị

Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và cần phảI đối xứngqua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp tự địnhtâm hạn chế cả 6 bậc tự do, và má kẹp có khía nhám định vị vào hai mặtphẳng của thân tay biên bởi đây là chuẩn thô