Đồ án công nghệ chế tạo máy: Tính toán va thiết kế đồ gá

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho ngời học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phơng pháp thiết kế , xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xu

Lời nói đầu

nói riêng đòi hỏi kỹ s cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí đợc

đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng , đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng.

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho ngời học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phơng pháp thiết kế , xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể 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 Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chơng trình đào tạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà ngờ kỹ s gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí.

Đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo ,đặc biệt là thầy Nguyễn đắc lộc đã giúp em hoàn thành tốt đồ án

Mục lục

đầu

Mục lục

Chơng 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

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

Chơng 3: Xác định dạng sản xuất

Chơng 4: Chọn phơng pháp chế tạo phôi

Chơng 5: Lập thứ tự các nguyên công

Chơng 6: Tính lợng d cho một bề mặt và tra lợng d cho các bề mặt còn lại Chơng 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công

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

Chơng 9: Tính và thiết kế đồ gá

Tài liệu tham khảo

1 2 3 3 4 5 6 8

1 0 2 2 2 6 3 0

Chơng 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

1.Chức năng làm việc.

Là bộ phận nối giữa trục điều khiển và các bánh răng di

tr-ợt nhằm điều chỉnh sự ăn khớp của các cặp bánh răng(khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ)

Sơ đồ làm việc:

2.Điều kiện làm việc:

Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mômen xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớpvới nhau) và chi tiết thờng xuyên không chịu tải, không màimòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc không cao

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

Phân tích kết cấu theo quan điểm công nghệ trong kết cấucủa chi tiết Phần tử kết cấu cũng nh những yêu cầu kỹ thuậtcha hợp lý với chức năng làm việc của đối tợng gia công

1 Về yêu cầu kỹ thuật:

cặp bánh răng cố định

cặp bánh răng di trượt càng gạt

Với những yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết là cha phùhợp để đảm bảo chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

không hợp lý vì bề mặt này không làm việc không cọ sát nên

2.Về các phần tử kết cấu:

a Đơn giản hoá kết cấu:

Ngoài những phần do đảm bảo chức năng làm việc khôngthể thay đổi đợc nh mặt trụ, mặt làm việc , ta xét các bề mặtcòn lại

Do hình dạng của chi tiết nên ta ghép hai chi tiết lạithành một chi tiết có hình dạng đối xứng làm tăng độ cứngvững cho chi tiết khi gia công, đồng thời làm giảm số lợngcác nguyên công (do chỉ gia công một chi tiết sau đó cónguyên công cắt đứt sau cùng)

Việc bố trí chi tiết đối xứng là không có lợi vì nh thế sẽlàm tăng nguyên công hoặc bớc, phải gia công các mặt đầuqua 2 nguyên công hoặc bớc và khi đó định vị trên chuẩntinh thống nhất chi tiết có độ cứng vững không cao

Việc thay thế kết cấu bằng hàn , lắp ghép đều không

đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

b Khả năng áp dụng các phơng pháp gia công tiên tiến

Các phơng pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đềukhông phù hợp với

điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất.

năng suất không cao và chất lợng bề mặt không đòi hỏicao

phù hợp với điều kiện sản xuất ở nớc ta

Chơng 3: Xác định dạng sản xuất.

Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau đây:

100 1

N: Số lợng chi tiết đợc sản xuất trong một năm

N1: Số sản phẩm(số máy) đợc sản xuất trong một năm m: Số chi tiết trong một sản phẩm, m=1

β : Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ(5%)

100

3 5 1 (

1

6 2

2 2

4 35 18 4 2

8 107 ).

33 62 ( 35

I.Xác định phơng pháp chế tạo phôi:

Đối với chi tiết đã có , có thể áp dụng các phơng pháp chếtạo phôi sau đây:

1.Phôi dập:

Phôi dập thờng dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răngcôn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác , các chi tiếtdạng càng , trục chữ thập, trục khuỷu .có các đặc điểm:

Sử dụng một bộ khuôn có kích thớc lòng khuôn gần giốngvật gia công

Độ chính xác của vật dập cao , đặc biệt là các kích thớctheo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn Thông thờng

đạt đợc ± 0,1ữ ± 0,05

Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do

đó kim loại có tính dẻo tốt hơn , biến dạng triệt để hơn , cơtính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp

Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao

Hệ số sử dụng vật liệu cao

Thiết bị sử dụng có công suất lớn , chuyển động chínhxác , chế tạo khuôn đắt tiền

Do những đặc điểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trongsản xuất hàng loạt và hàng khối

2.Rèn tự do

Ưu điểm của rèn tự do:

Thiết bị rèn đơn giản , vốn đầu t ít

Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc nh rỗ khí, rỗ co Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ , tạo đợc các tổ chức thớuốn xoắn , do đó làm tăng cơ tính sản phẩm

Lợng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt Các nhợc điểm của rèn tự do:

Độ chính xác kích thớc , độ bóng bề mặt kém

Chất lợng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chitiết và giữa các loạt gia công chất lợng gia công còn phụthuộc vào trình độ công nhân và trình độ tổ chức nơi làmviệc.

Năng suất lao động thấp , lợng d , dung sai và thời gian giacông lớn , hiệu quả kinh tế không cao

Sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ côngnghiệp sửa chữa, chế tạo máy

3.Đúc trong khuôn kim loại:

Có thể tạo ra sản phẩm có chất lợng cao, kích thớc chínhxác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá , tự độnghoá cao

Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạngsản xuất khác

Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co , rỗ khí , nứt

Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót , đậu ngót Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôncao nên khả năng điền đầy kém Mặt khác có sự cản cơ củakhuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt

Tóm lại: Từ chức năng , điều kiện làm việc và sản lợng của

chi tiết ta chọn phơng pháp chế tạo phôi đúc trong khuônkim loại là phù hợp nhất

II.Bản vẽ chi tiết lồng phôi:

1.Xác định l ợng d gia công cơ:

Xác định lợng d gia công cơ phụ thuộc hợp kim đúc , kíchthớc lớn nhất của vật đúc, tính chất sản xuất, mức độ phứctạp của chi tiết, phơng pháp làm khuôn(bằng tay hay bằngmáy ) , vị trí bề mặt trong khuôn và cấp chính xác của vật

đúc

Với những vật đúc trong khuôn kim loại ta có cấp chínhxác 2

Tra bảng (3-110)[7] ta đợc lợng d gia công cơ là:

Mặt không gia công cơ độ xiên lấy nh sau:

một phần

chọn phơng án gia công tập trung nguyên công và gia côngtuần tự các bề mặt.

2.Chọn phơng pháp gia công:

Chọn phơng pháp gia công thích hợp để đạt độ bóng và độ

chính xác yêu cầu:

• Gia công lỗ Φ42± 0 , 25 , độ bóng Ra=2,5àm.:

6 ,có thể áp dụng phơng pháp gia công sau cùng là:

Nguyên công 1: Chế tạo phôi.

Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất

Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ hai

Nguyên công 4: Phay mặt đầu thứ ba

Nguyên công 5: Khoan khoét, doa lỗ đặc

Nguyên công 1: Chế tạo phôi

Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất

Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ hai

Nguyên công 4: Khoan khoét, doa lỗ đặc

So sánh hai ph ơng án:

Phơng án 2(pa2) có số nguyên công nhiều hơn phơng án1(pa1) do nguyên công 3 và nguyên công 6 trong pa1 tậptrung thành nguyên công 5 trong pa2 Trong pa1 sử dụng tối

đa máy phay và máy khoan hơn pa2, còn pa2 tuy số nguyêncông ít hơn nhng loại máy sử dụng lại nhiều hơn Không thểnói phơng án nào là tối u hơn, tuỳ vào điều kiện cụ thể từngnhà máy mà ta theo phơng án nào

ở đây ta chọn thiết kế nguyên công cho phơng án 1.Sơ đồgá đặt, ký hiệu định vị kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, kýhiệu chiều chuyển động của dao và của chi tiết đợc thể hiệntrong tập bản vẽ

Chơng 6: Tính lợng d cho một bề mặt và tra lợng d cho

bề mặt còn lại

Lợng d gia công đợc xác định hợp lý về trị số và dung sai

sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình côngnghệ vì :

động để gia công nhiều đồng thời tốn năng lợng điện ,dụng cụ cắt , vận chuyển nặng dẫn đến giá thànhtăng

lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh Trong công nghệ chế tạo máy , ngời ta sử dụng hai phơngpháp sau đây để xác định lợng d gia công:

- Phơng pháp thống kê kinh nghiệm

- Phơng pháp tính toán phân tích

Phơng pháp thống kê kinh nghiệm xác định lợng d giacông bằng kinh nghiệm Nhợc điểm của phơng pháp này làkhông xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị l-ợng d thờng lớn hơn giá trị cần thiết

Ngợc lại , phơng pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sởphân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt đểtạo ra chi tiết hoàn chỉnh.

Trong đồ án này chỉ tính lợng d theo phơng pháp phân tíchcho nguyên công 4, còn lại là thống kê kinh nghiệm

1.Nguyên công 1: phay mặt đầu thứ nhất.

Theo tài liệu tham khảo số 7 ta có:

Lợng d gia công thô sau khi đúc: 3,04mm

Lợng d gia công bán tinh sau thô: 0,3mm

Lợng d gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

2.Nguyên công 2: phay mặt đầu thứ hai.

Lợng d gia công thô sau khi đúc: 2,54mm

Lợng d gia công bán tinh sau thô: 0,3mm

Lợng d gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

3.Nguyên công 3: phay mặt đầu.

Lợng d gia công thô sau khi đúc: 2,79mm

Lợng d gia công bán tinh sau thô: 0,25mm

Lợng d gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

4.Nguyên công 4: khoan, khoét, doa lỗ φ16

Gia công lỗ Φ16+ 0 , 018 đạt các yêu cầu sau đây:

Cả ba nguyên công trên đều có cùng chuẩn định vị là:

Mặt đáy định vị 3 bậc bằng phiến tì , 2 khối V (một cố

định, một tuỳ động) định vị 3 bậc còn lại trên 2 mặt trụ

khoan, khoét, doa lỗ Φ16.

Sau khi khoan lỗ :

∆y : độ cong đờng trục lỗ, ∆y=1,4àm/mm

Giá trịtính toán Dung

sai(à

m)

Kíchthớcgiớihạn(mm)

Trị số giới hạncủa lợng d(àm)

Dt(mm)

120410

Các thông số trong bảng:

- Rza : chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sáttrớc để lại

- Ta : chiều cao lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệsát trớc để lại

- ρa : sai lệch vị trí không gian do bớc công nghệ sáttrớc để lại (độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không songsong ).

6.Nguyên công 6: khoét miệng lỗ φ16

Kích thớc cho trên bản vẽ chi tiết

Chơng 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra cho các bề mặt còn lại:

1 Nguyên công 1: phay mặt đầu

Lợng d gia công thô sau khi đúc: 3,04mm

Lợng d gia công bán tinh sau thô: 0,3

Lợng d gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay, k4 =1,13.

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính, k5 =0,95

Tốc độ trục chính:

nt = 1000ìVt/π.D = 1000.97/3,14.100 = 310vòng/phút

⇒ Tốc độ cắt thực tế:

Vt = π.D nm/1000 = 3,14.100.300/1000 = 94,2m/phút

⇒ Tốc độ cắt thực tế:

Vt = π.D nm/1000 = 3,14.100.375/1000 = 118m/phút

⇒ Tốc độ cắt thực tế:

Vt = π.D nm/1000 = 3,14.100.300/1000 = 94,2m/phút

§Þnh vÞ 2 bËc qua 2 mÆt trô thø nhÊt.

§Þnh vÞ 1 bËc cßn l¹i qua mÆt trô cßn l¹i

Lợng d gia công thô sau khi đúc: 2,54mm.

Lợng d gia công bán tinh sau thô: 0,3

Lợng d gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay, k4 =1,13

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính, k5 =0,95

Tốc độ trục chính:

nt = 1000ìVt/π.D = 1000.97/3,14.100 = 310vòng/phút

⇒ Tốc độ cắt thực tế:

Vt = π.D nm/1000 = 3,14.100.300/1000 = 94,2m/phút

Lợng chạy dao phút:

Sp = 300.2,4 =720mm/phút

• Bớc 2: gia công bán tinh.

⇒ Tốc độ cắt thực tế:

Vt = π.D nm/1000 = 3,14.100.375/1000 = 118m/phút

⇒ Tốc độ cắt thực tế:

Vt = π.D nm/1000 = 3,14.100.300/1000 = 94,2m/phút

Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do bằng phiến tỳ

Khối V ngắn định vị 2 bậc vào mặt trụ thứ nhất

Khối V tuỳ động định vị 1 bậc chống xoay vào mặt trụ cònlại

- Tuổi bền: 130 phút.

- Mác hợp kim: BK8

d Lợng d:

Lợng d gia công thô sau khi đúc: 2,79mm

Lợng d gia công bán tinh sau thô: 0,25

Lợng d gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

Chọn máy khoan đứng K135 hay 2A135.

Các đặc tính kỹ thuật của máy:

- Đờng kính mũi khoan khi khoan thép có độ bền trungbình :

- Số vòng quay trục chính trong một phút:

99,5 ; 135 ; 190 ; 267 ; 380 ; 540 ; 668 ; 950 ; 1360.

- Lợng chạy dao(mm/vòng):

0,1 ; 0,13 ; 0,17 ; 0,22 ; 0,28 ; 0,38 ; 0,5 ; 0,63 ; 0,82 ;1,05 ; 1,4

- Lực khoan chiều trục lớn nhất cho phép của cơ cấuchạy dao:

Tra bảng 5_94[6] ta đợc lợng chạy dao là S =0,35mm/vòng

Chi tiết đợc định vị 3 bậc ở mặt phẳng đáy bằng phiến tỳ.

Lỗ trụ thứ nhất đợc định vị 2 bậc bằng chốt trụ ngắn

Chọn mũi khoét số 1 (gia công thô) BK8

Mũi khoét gia công tinh bằng thép gió P6M5

D Cv

q

.

.

=

Các hệ số Cv và các số mũ tra trong bảng 5-29[6] đợc:Cv=105,0 ; q=0,4 ; x=0,15 ; y= 0,45 ; m=0,4

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến điều kiệncắt thực tế:

40 105

45 , 0 15 , 0 4 , 0

4 , 0

=

= Tốc độ quay của trục chính:

5 , 50 1000

1000

.

=

Hệ số Cm và các số mũ tra bảng 5-32[2] đợc:

Cm=0,196 ; q=0,85 ; x=0,8 ; y=0,7

Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế Kp tra trongbảng 5-9 đợc:Kp=1.

42 8 , 18

4 , 0 1 , 0 4 , 0

2 , 0

=

= Tốc độ quay của trục chính:

5 , 17 1000

1000

Chiều sâu lớn nhất: t = 3mm.

Tra bảng 5_107[6] ta đợc lợng chạy dao S = 0,9mm/vòng,tra lợng chạy dao máy ta đợc S = 0,82mm/vòng

Tra bảng 5_109[6] ta đợc tốc độ cắt Vb = 77m/phút

Tốc độ cắt cần thực tế: Vt = Vb.k1.k2.k3

Trong đó:

k1: hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ bền, k1 = 1,0

K2: hệ số điều chỉnh phụ thuộc trạng thái bề mặt phôi, k2

Sè hµnh tr×nhkÐp/phót

Hệ số điều chỉnh k phụ thuộc chu kỳ bền của dao, k = 1,17 ⇒ Vt = 10,2.1,17 = 11,9 m/phút.

Dựa vào bảng tốc độ cắt của máy ta chọn tốc độ máy là

Vt = 11,4 m/phút ,với số hành trình trên một phút là 64,khoảng hành trình là 100mm

Lỗ trụ thứ nhất định vị 2 bậc qua chốt trụ ngắn

Lỗ trụ thứ hai định vị 1 bậc qua chốt trám

Đặc tính kỹ thuật của máy:

Tốc độ trục chính máy:

nt = 1000.Vt/πD = 1000.34,5/3,14.90 = 122vòng/phút

Tốc độ cắt thực tế:

Tct : thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công ).

To : thời gian cơ bản(thời gian cần thiết để biến đổi trựctiếp hình dạng, kích thớc, tính chất cơ lý của chi tiết)

Tp : thời gian phụ(thời gian cần thiết để ngời công nhângá, tháo chi tiết, mở máy, mài dao, điều chỉnh máy .), Tp =0,1To

Tpv : thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục

vụ kỹ thuật, mài dao, điều chỉnh máy , Tpv = 0,08To Ttn : thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân, Ttn =0,05To

Thời gian cơ bản đợc xác định theo công thức:

⇒ To = (L1 + L2 + L)/S.n(phút)

Trong đó:

L : chiều dài bề mặt gia công(mm)

L1 : chiều dài ăn dao(mm)

L2 : chiều dài thoát dao(mm)

S : lợng chạy dao vòng / hành trình kép

n : số vòng quay hay hành trình kép/phút