THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG VÀNH CHIA (TẬP THUYẾT MINH)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG VÀNH CHIA (TẬP THUYẾT MINH) Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường Sinh viên thực hiện: Trương Thành Huy Mã số sinh viên: 61133758 Lớp: 61.KTCK NHA TRANG - 2022 KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN MƠN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY I Tên nhiệm vụ: Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng vành chia II Số liệu ban đầu: - Bản vẽ chi tiết: Vành chia - Sản lượng: 2500 sản phẩm/năm III Nội dung phần thuyết minh: Xác định dạng sản xuất Phân tích chi tiết gia cơng Chọn dạng phôi phương pháp chế tạo phôi Xây dựng tiến trình gia cơng Thiết kế ngun cơng Xác định lượng dư trung gian kích thước trung gian Xác định chế độ cắt thời gian Lập phiếu tổng hợp nguyên công IV Các vẽ - 01 vẽ chi tiết gia công, A3 - 01 vẽ phôi, A3 - 03 vẽ nguyên công, A3 V Thời gian thực đồ án Đồ án thực từ ngày 12/9 đến ngày Ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Trưởng môn PGS.TS Nguyễn Văn Tường TS Nguyễn Hữu Thật Chương XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Đối với phần này, nhằm giúp xác định hình thức tổ chức sản xuất hợp lí (đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, hàng loạt vừa, hàng loạt lớn, hàng loạt khối) sau cải thiện tính cơng nghệ chi tiết, chọn phương án chế tạo phôi, chọn thiết bị gia công công nghệ hợp lý cho việc gia công chi tiết 1.1 MƠ HÌNH HĨA CHI TIẾT Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric) để mơ hình hóa chi tiết vành chia gồm bước sau đây: - Bước 1: Vẽ biên dạng chi tiết Hình 1.1 Biên dạng chi tiết trước mơ hình hóa 3D - Bước 2: Sử dụng lệnh Extrude để tạo bề dày chi tiết hình dáng 3D Hình 1.2 Chi tiết mơ hình hóa 3D sau dùng lệnh Extrude - Bước 3: Tiếp tục sử dụng lệnh Extrude để cắt cạnh Hình 1.3 Chi tiết cắt bỏ phần - Bước 4: Sử dụng lệnh Pattern để chép Extrude bước Hình 1.4 Chi tiết hồn chỉnh 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT Chi tiết vành chia làm từ thép C30 Để xác định khối lượng chi tiết, trước tiên ta phải xây dựng mơ hình 3D phần mềm Creo Paramatric Sau ta gán vật liệu cho chi tiết cơng cụ phần mềm ta chọn File, chọn mục Prepare, chọn Mode properties Hình 1.5 Vị trí mục Mode Properties Nó bảng Mode properties ta chọn Change mục Material sau ta chọn vật liệu tương ứng Chọn Steel_medium_carbon (tạm thời) Chọn đơn vị (Units) Millimeter Kilogram Sec hình Hình 1.6 Bảng Mode properties để gán vật liệu Sau gán vật liệu xong ta tiến hành đo khối lượng, thể tích chi tiết chọn Analysis, chọn mục Mass properties Hình 1.7 Vị trí mục Mass properties công cụ Hộp thoại Mass properties ta chọn Preview để kết khối lượng, thể tích chi tiết Hình 1.8 Hộp thoại Mass properties Vì phần mềm Creo Parametric có vật liệu cụ thể để gán nên ta lấy thể tích chi tiết vành chia V = 55443 mm3 = 5,5443.10-5 m3 Theo tài liệu [2] ta có khối lượng riêng thép C30 D = 7,8 g/cm3 = 7800 kg/m3 Ta có khối lượng riêng thể tích tìm khối lượng chi tiết vành chia theo công thức: m = D.V = 7800 5,5443.10-5 = 0,43 kg Trong đó: m, khối lượng (kg) D, khối lượng riêng (kg/m3) V, thể tích (m3) 1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Để thực điều này, trước hết ta cần xác định sản lượng chi tiết cần chế tạo năm nhà máy theo công thức (2.1) [1, trang 24] N = No.m(1 + α β ).(1 + ), (Chiếc/năm) 100 100 (1.1) Trong đó: No = Là số sản phẩm năm theo kế hoạch, 2500 m = Số lượng chi tiết mọt sản phẩm, α = Số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói dành làm phụ tùng; (α = 10÷ 20%), chọn α = 15% β = Số phần trăm chi tiết phế phẩm trính chế tạo, ( β=¿ 3÷ 5%), chọn β = 4% Thay giá trị vào (1.1), ta có: N = 2500.1(1 + 15 ).(1 + ) = 2990 (Chiếc/năm) 100 100 Dựa vào khối lượng, sản lượng chi tiết tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1] ta xác định dạng sản xuất hàng loạt vừa Chương PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG 2.1 U CẦU KỸ THUẬT Dựa vào vẽ chi tiết, ta có yêu cầu kỹ thuật chi tiết là: Bề mặt trụ ngồi ∅ 65 mm cấp xác IT14, độ nhám bề mặt Rz = 80 μm Bề mặt kích thước 30 mm cấp xác IT14, độ nhám bề mặt Rz = 80 μm Bề mặt trụ ∅ 35H7 mm cấp xác IT7, độ nhám bề mặt Ra = 0,32 μm Bề mặt rãnh kích thước 10H9 mm cấp xác IT9, độ nhám bề mặt Rz = 80 μm Bề mặt có kích thước 10 mm cấp xác IT14, độ nhám bề mặt Ra = 6,3 μm Bề mặt vng góc với bề mặt 10 mm cấp xác IT14, độ nhám bề mặt Ra = 3,2 μm Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết 2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO Vật liệu Thép C30 Nguyên tố hóa học (%) Carbon, C Sắt, Fe Mangan, Mn Phốt pho, P 0,27 - 0,34 % 98,63 99,09% 0,60 - 0,90% Lưu huỳnh, S 0,040% 0,050% Bảng 2.1 Thành phần hóa học vật liệu [3] Bảng 2.2 Bảng tổng hợp tính thép C30 [3] Thông số Giá trị Đơn vị Khối lượng riêng 7800 Kg/m3 Độ bền kéo 520 MPa Brinell độ cứng 150 N/A Môdun đàn hồi 190 Gpa Môdun cắt 73 Gpa Tỷ lệ Poisson 0,29 N/A Độ giãn dài 43 % 2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CƠNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU Ta vào phân tích, đánh giá cơng nghệ kết cấu cho bề mặt chi tiết vành chia để hiểu rõ tính cơng nghệ, từ tó ta chọn phương pháp gia công hợp lí Chi tiết vành chia có kích thước tỉ lệ L/D < tiết có độ cứng vững cao, đảm bảo hình dáng phơi gia công Mặt đầu trụ ∅ 65 không yêu cầu cấp xác cao (IT14) độ nhám bề mặt thấp (Rz = 80 μm) nên ta cần tiện thô máy tiện đạt cấp xác theo u cầu Bề mặt trụ ngồi có kích thước 30 mm khơng u cầu cấp xác cao (IT14) độ nhám bề mặt thấp (Rz = 80 μm) nên ta cần tiện thô máy tiện đạt cấp xác theo u cầu Lỗ ∅ 35H7 mm yêu cầu độ xác IT7 độ nhám bề mặt Ra = 0,32 μm nên phải cần nhiều phương pháp gia công khác nhau, khoan lỗ, mài tinh, mài mỏng để Chương CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.1 CHỌN DẠNG PHƠI Việc chọn dạng phơi phải vào hình dạng, kích thước, điều kiện làm việc chi tiết, đặt tính tính chất vật liệu C30,khả kinh tế - tài chính, dạng sản xuất hình thức tổ chức sản xuất sở máy móc thiết bị có 3.1.1 Phôi đúc Chi tiết vành chia chi tiết có dạng bạc, hình dáng đơn giản, có khối lượng tương đối nhỏ, hình dạng đơn giản, dễ tạo lõi nên phương pháp đúc đáp ứng tốt Có thể tăng nhiều lịng khn để tăng số phơi tạo ra, tiết kiệm thời gian tạo phôi, tăng suất cho nguyên công cắt gọt * Ưu điểm - Với chi tiết có hình dáng phức tạp nên dùng phương pháp đúc dễ dàng phương pháp khác Chi tiết vành chia có hình dáng đơn giản đáp ứng tốt với phôi đúc - Công nghệ, trang thiết bị đơn giản - Phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt Chi tiết dạng sản xuất hàng loạt vừa - Có thể đúc loại vật liệu khác nhau, thường gang, thép, kim loại màu, hợp kim, phi kim,… * Nhược điểm - Tốn kim loại cho hệ thống rót - Lượng dư gia cơng lớn Vành chia thép C30 cần sản xuất hàng loạt vừa nên cần lượng dư tiết kiệm chi phí - Có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỷ lệ phế phẩm cao Vành chia làm thép C30, thép có tính chảy lỗng thấp, độ co lớn, hịa tan khí nhiều nên khó đúc, dễ tạo khuyết tật rỗ khí, rỗ co, thiên tích, … Nên không phù hợp để đúc 3.1.2 Phôi dập * Ưu điểm - Vành chia làm từ thép C30, vật liệu dẻo phù hợp cho việc dập tạo hình, tạo phơi nhanh - Vành chia với hình dáng đơn giản, kích thước, khối lượng nhỏ nên việc dập dễ dàng Giảm đáng kể lượng dư gia cơng sau - Có tính cao - Độ xác cao Sản xuất hàng loạt vừa nên cần độ xác cao C30 thích hợp để làm phơi dập’ - Dễ khí, tự động hóa - Phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ, vừa * Nhược điểm - Dập phơi C30 phải có lực dập lớn, máy cần độ cứng vững cao cao - Chất lượng khn tốt, cần độ bền, độ xác nên giá thành chế tạo khn - Lịng khn chế tạo cần công nghệ cao máy gia công tia lửa điện,… 3.1.3 Phôi rèn * Ưu điểm - Rèn tự nằm nhóm gia cơng áp lực, có tính cơng nghệ, tính phổ biến, rèn vật nhỏ Vành chia - Có khả loại trừ khuyết tật thường gặp phương pháp khác đúc Thiết bị dụng cụ rèn tự đơn giản, giá thành tiết kiệm Thép C30 có tính chảy loảng gang nên cần loại trừ khuyết tật Thép C30 phù hợp để làm phôi rèn - Trong điều kiện sản xuất nhỏ giá thành hạ khơng phải chế tạo khn dập - Có tổ chức kim loại mịn chặt, có tính cao - Có độ xác cao * Nhược điểm - Thời gian gia cơng lâu - Với dạng có gờ nên việc chế tạo khó khăn - Đáp ứng với dạng sản xuất đơn độ xác phụ thuộc vào tay nghề công nhân Vành chia chế tạo từ vật liệu C30 dạng sản xuất hàng loạt vừa nên khó để chọn làm phơi rèn cho C30 - Vành chia có dạng bạc rỗng nên việc rèn khó khăn hơn, khó đảm bảo yêu cầu độ đồng tâm, độ song song, độ đảo,… Độ xác, nhám bề mặt khơng cao Dễ tồn động ứng suất dư sau gia công áp lực từ máy hay người khó kiểm sốt lực biên dạng KẾT LUẬN: Qua việc phân tích ưu nhược điểm phương pháp chế tạo phôi ta thấy chọn phương pháp chế tạo phôi gia công áp lực cụ thể phơi dập Vì vật liệu chi tiết vành chia thép C30, hình dạng đơn giản, kích thước không lớn, dạng sản xuất hàng loạt vừa Dập cho độ xác, độ bóng cao nhiên cần có máy dập lớn đảm bảo giá thành 3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.2.1 Chọn phương pháp dập Đối với loại phơi dập, có phương pháp dập phôi sử phổ biến phương pháp dập nguội phương pháp dập nóng Dập nguội: Là phương pháp biến dạng dẻo khuôn trạng thái nguội, phương pháp dập nguội nhanh đa số phương pháp dập khác nên cho suất cao, dễ khí hóa, tự động hóa phù hợp dạng sản xuất hàng loạt vừa vành chia Ưu: Dập nguội thường tạo phôi từ vật liệu thép có hàm lượng cacbon từ 0,15 – 0,4% (Thép C30 có tính dẻo đáp ứng so với yêu cầu) Đối với vật liệu gang xám không nên tạo phôi phương pháp Nhược: Kim loại thường bị hóa cứng, dẻo dập nóng cần công suất lớn yêu cầu Thường dập chi tiết có thành mỏng, nên khơng phù hợp dạng bạc Vành chia Dập nhiệt độ thấp dập nóng, nhiệt độ thấp nhiệt độ kết tinh nên ứng suất chảy kim loại lớn, biến dạng có hóa bền kim loại, cơng lực biến dạng lớn Đối với thép C30 với dạng sản xuất hàng loạt vừa nên khó phù hợp để dập nguội Kim loại dập nguội dẻo hơn, khó tạo hình phức tạp dập nóng Dập nóng: Được thực nhiệt độ cao tránh căng cứng kim loại cho vành chia trinh biến dạng, làm cho sản phẩm có tính cao cần chi tiết Ưu: Linh hoạt so với dập nguội độ dẻo cao trình dập tạo hình dáng phức tạp, tiết vành chia thích hợp để dập nóng Năng suất cao áp dụng khí hóa tự động hóa phù hợp dạng sản xuất hàng loạt vừa chi tiết Giá thành khn cao vật liệu chế tạo thép hợp kim, độ bền khuôn dập Nhược: Khối lượng, kích thước vật dập hạn chế (