thiết kế là chi tiết giá đỡ

I: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾTChi tiết ta cần thiết kế là chi tiết giá đỡ, chức năng làm việc chủ yếu là đỡ cho các chi tiết khác mà cụ thể ở đây là đầu trục trong máy Giá

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay , các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi

kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được 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 thường gặp trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng

có hiệu quả các phương 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 được 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 chương 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 người kỹ sư gặp phải khi

thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GSTS Tăng Huy đã tận tình giúp đỡ,

động viên để em có thể hoàn thành tốt đồ án môn học này

Em xin chân thành cảm ơn!

I: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT

Chi tiết ta cần thiết kế là chi tiết giá đỡ, chức năng làm việc chủ yếu là đỡ cho các chi tiết khác mà cụ thể ở đây là đầu trục trong máy

Giá đỡ được kẹp chặt xuống nền nhờ 2 bu lông lắp vào 2 lỗ chân giá đỡ

Các lỗ φ56, φ110 cần đảm bảo độ đồng tâm, độ song song của tâm so với mặt đáy sao cho khi làm việc trục không bị đảo và khi lắp ráp được dễ dàng

II: PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU

Chi tiết mà ta cần thiết kế có tính công nghệ tương đối cao:

Trọng lượng sản phẩm vừa phải không quá lớn

Vật liệu GX15-32 tương đối thông dụng và rẻ tiền

Thành phần hoá học của Gang:

Có độ cứng HB = 170 ÷190

Các kích thước trên và dưới đều hợp lý

Dung sai ,độ nhám hợp lý không quá cao và không quá thấp cụ thể như lỗ φ110 là

bề mặt làm việc nhiều nhất(lắp với vòng ngoài của ổ lăn) nó yêu cầu độ chính xác cao để làm việc và lắp ráp không quá khó khăn dung sai là +0,09 độ nhám Rz=6,3 như vậy đã phù hợp với chức năng và điều kiện làm việc của nó, φ56 chỉ có tác dụng cho đầu trục xuyên qua nên không có yêu cầu gì đặc biệt về độ bóng

Các lỗ lắp Bulông M10 là lỗ không thông thì bất tiện cho việc gia công, tuy nhiên đây không phải là bất tiện lớn vì lỗ M10 là tương đối nhỏ và là lỗ phụ

Chi tiết giá đỡ như thiết kế cần sửa chữa một chút về phần mặt đầu D của lỗ, chúng

ta làm lồi phần này ra so phần rãnh chân nhằm dễ dàng gia công cho phần này vuông góc với tâm lỗ φ110, bằng cách làm lõm phần rãnh chân xuống 1 mm và khi chế tạo phôi không cần có lượng dư gia công, nhờ vậy ta có thể dễ dàng tiện được mặt đầu D cùng nguyên công tiện lỗ φ110, như vậy ta có thể dùng các phương pháp gia công dao cụ thông thường

Gia công tương đối thuận tiện và năng suất

Lắp ráp thuận tiện vì nó ít mối lắp ghép, tính chất lắp lẫn cao

Ngoài ra nó còn tiết kiệm được vật liệu

IV: CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Trong các phương pháp chế tạo phôi ta thấy có rất nhiều phương pháp, trong đó ta thấy phương pháp đúc là hợp lý nhất Vì:

-Nó đảm bảo được lượng dư, dung sai, và kích thước phôi như yêu cầu trong bản vẽ chi tiết

-Mặt khác về mặt chi tiết điển hình ta thấy đây là chi tiết dạng hộp vật liệu GX15-32 do đó ta nên dùng phương pháp đúc là hợp lý hơn cả

Đúc được thực hiện trong các loại khuôn cát, khuôn kim loại

Dựa vào dạng sản xuất, vật liệu hình dáng và khối lượng của chi tiết ta sẽ chọn phương pháp đúc: Đúc trong khuôn kim loại với mặt phân khuôn thẳng đứng

1)Qui trình công nghệ chế tạo:

-Lỗ chính xác: Dùng để đỡ các đầu trục được gọi là lỗ chính

-Lỗ không chính xác: Dùng để kẹp các bộ phận khác được gọi là lỗ phụ

-Yêu cầu kỹ thuật

+Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05 - 0,1 mm trên toàn bộ chiều dài

+Độ nhám bề mặt của các mặt này Ra = 5 – 1,25 µm

+Độ nhám bề mặt lỗ chính φ110 là Rz= 6,3 µm, cấp chính xác C7

+Sai số hình dáng của lỗ là 0,5 - 0,7 dung sai đường kính lỗ

+Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng1/2 dung sai đường kính lỗ nhỏ nhất=0,05

+Độ không vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ chính là 0,05 – 0,1

mm/100mm bán kính

2)Thực hiện các nguyên công chính

Gia công mặt phẳng chuẩn làm chuẩn tinh thống nhất (mặt phẳng A)

Gia công mặt B

Gia công 2 lỗ φ18

Gia công mặt bên C

Gia công các lỗ φ56, φ110, và mặt đầu D, E

Tiện định hình lỗ φ56 để lắp rãnh dẫn dầu

Gia công các lỗ ren M10

Gia công ren lỗ M16

3)Chọn chuẩn

Chọn chuẩn, phân tích cách chọn chuẩn và cách thiết lập trình tự gia công việc chọn chuẩn trong quá trình gia công sẽ quyết định khả năng để đạt độ chính xác kích

thước của chi tiết

Nếu như chọn chuẩn khi gia công lắp ráp, kiểm tra mà trùng nhau thì sẽ rất có lợi trong việc gia công chế tạo sản phẩm vì nó tránh được sai số chuẩn giúp ta đảm bảo được độ chính xác yêu cầu của sản phẩm

Ta thấy rằng với giá đỡ này khi làm việc chi tiết được kẹp chặt và định vị trên mặt đáy nhờ các bề mặt kề trên mặt đáy này(2 lỗ φ18) Đồng thời khi gia công ta phải đạt các kích thước từ mặt đáy đến lỗ chính φ110,

và các kích thước này đều có gốc là A

Mặt khác đây là chi tiết dạng hộp nên ta chọn chuẩn tinh thống nhất nhất định phải

là mặt A, có kèm theo hai lỗ trên đế giá đỡ Vì mặt A sẽ quyết định các kích thước còn lại trong quá trình gia công các nguyên công khác

Vì vậy ở đây ta chọn mặt chuẩn A và hai lỗ φ18 vuông góc với mặt A làm chuẩn tinh và vì nó còn được dùng trong quá trình lắp ráp, làm chuẩn cho nhiều nguyên công sau Nguyên công phay mặt đáy, nên nó được gọi là chuẩn tinh chính hay

chuẩn tinh thống nhất

Vậy chuẩn tinh ở đây ta chọn là mặt A và các lỗ vuông góc với bề mặt A

Để có được bề mặt A và các lỗ trên bề mặt A(lỗ φ18) làm chuẩn tinh thì trước hết

ta phải chọn chuẩn thô

Phân tích việc chọn chuẩn thô:

Các mặt có thể dùng làm chuẩn thô là B, D, C, F

-Nếu dùng mặt F và mặt B làm chuẩn: Ta có thể dùng mặt trụ ngoài φ150 để làm chuẩn thô, dùng khối V để định vị khống chế 4 bậc tự do, dùng mỏ kẹp kẹp vào phía trong của bề mặt trụ φ110, và phương án này ta phải dùng 1 chốt tỳ nữa định vị vào mặt B để hạn chế thêm 1 bậc tự do quay quanh tâm khối V Với cách này thì sau khi gia công xong mặt chuẩn tinh chính thì khi gia công mặt lỗ φ110 sẽ đảm bảo đồng tâm với trụ ngoài Nhưng khi thiết kế đồ gá để gia công trên máy phay đứng thì lại cồng kềnh (cao và kém cứng vững)

-Đối với việc dùng mặt B và mặt D làm chuẩn thô thì việc định vị tương đối dễ, dùng 3 chốt tỳ định vị lên mặt D khống chế 3 bậc tự do, 2 chốt tỳ định vị lên mặt B khống chế 2 bậc tự do Viêc kẹp chặt, ta có thể dùng bạc chữ C và bulông để kẹp qua

lỗ φ56 Cách này gia công chi tiết trên máy phay ngang và có ưu điểm là đồ gá gọn

và cứng vững Cách này cũng tương tự như dùng mặt C thay cho mặt D, tuy nhiên nếu chọn mặt C thì sẽ khó hơn trong việc tháo lắp nhanh

Do vậy ta chọn mặt D và mặt B làm chuẩn thô, kích thước đạt được theo mặt B

4)Tra lượng dư cho các bề mặt còn lại

Kích thước vật đúc lớn nhất là 240 mm, đúc trong khuôn kim loại

( theo bảng 3-110, trang 259_sổ tay tập 1)

Mặt phẳng A có vị trí phía trên của vật đúc kích thước danh nghĩa: 240 Lượng dư gia công là 2,5 mm

Mặt B, D là mặt bên ngoài, và mặt dưới có lượng dư 2,0 mm

Mặt E và 2 lỗ φ56, φ110 là mặt bên trong có lượng dư 2,2 mm

Lượng dư cho 2 lỗ φ18 là 9 mm

Lượng dư cho 6 lỗ M10 là 5 mm

Lượng dư cho lỗ M16 là 8 mm

1)Bước gia công thô

Phôi đúc bằng khuôn kim loại( theo bảng 3-66 _T1 Sổ tay CNCTM), Chiều cao nhấp nhô tế vi, và chiều sâu lớp hư hỏng do bước công nghệ sát trước để lại:

RZi-1 = 200 µm, Ti-1 = 300 µm

Sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại:

ρphôi =

2 2

εgđ =

2 2

K

c ε

ε +

Sơ đồ tính toán lượng dư :

Ở đây, Do lực kẹp không trùng với phương đạt kích thước εK = 0

Sai số chuẩn xuất hiện là do chi tiết bị xoay khi định vị vào hai chốt mà hai chốt này có khe hở so vói lỗ định vị

δmax = TA + TB + δmin

TA: Dung sai lỗ định vị cấp chính xác TT7: TA = 0,018 mm(B.3.91STCNT1)

TB: Dung sai của đường kính chốt cấp chính xác IT6: TB = 0,011 mm

δmin : Khe hở nhỏ nhất của lỗ và chốt: δmin = 0,013 mm

Góc xoay lớn nhất của chi tiết:

H

ρ tgα = max

Trong đó: H là khoảng cách giữa hai lỗ

00021 ,

0 200

013 , 0 011 , 0 018 , 0

= +

+

= α

2)Bước gia công tinh

Phôi đã được gia công thô và đối với vật liệu Gang thì Ti = 0, Rz của bước thô và bước tinh là 50 µm và 20 µm (bảng 3-69 trang 237 _T1 Sổ tay CNCTM)

Khi phay tinh thì sai lệch không gian của bước gia công thô là:

Từ đó ta có bảng kết quả tra và tính lượng dư:

Tên chi tiết: Giá đỡ; Vật liệu: Gang xám 15-32

Bề mặt cần gia công: Mặt đầu CNguyên

công Thành phần lượng dư

Kích thước(mm) Lượng dư

(µm)

Kiểm tra tính:

ZOmax – ZOmin = 1800 – 1280 = 520 µm = Tphôi - Tchi tiết = 620 – 100 = 520 µm

Vậy, kích thước danh nghĩa của chi tiết so với tâm hai lỗ φ18 mm là:

1)Tính chế độ cắt cho nguyên công 4 (Phay mặt bên C)

Mặt đáy A của chi tiết được đặt trên phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắn lồng vào một lỗ φ18 khống chế 2 bậc tự do, một chốt trám lồng vào lỗ φ18 còn lại khống chế một bậc tự do

Kẹp chặt chi tiết bằng cơ cấu Bulông _ đòn kẹp với việc đặt lực kẹp vào trong lỗ φ110

Nguyên công được thực hiện trên máy phay ngang 6A82, bằng dao phay mặt đầu hợp kim cứng BK8 có D/Z = 250/20, tổng lượng dư gia công là 1,8 mm

Sơ đồ định vị và kẹp chặt khi gia công mặt C

.20.170.0,2

.1,5240

250.14,3

1000.114,2π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 120 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

94,2 1000

50120.3,14.2

1000

.D

m/phLượng chạy dao vòng:

S = Z.Sr = 10.0,2 = 2 mm/vòng

Lượng chạy dao phút:

.20 170 0,05

.0,3 240

1000.236,1π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 300 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

235,5 1000

50300.3,14.2

1000

.D

m/phLượng chạy dao phút:

SP = nm.S = 300.1 = 300 mm/ph

c)Kiểm tra công suất cắt của máy

Lực cắt khi phay:

*Phay thô

Công thức tính lực cắt:

MP w

q

n y Z

x P

.nD

.Z.B.S.t10.C

(N) 7 , 3244 1

.120 250

20 170 0,2

5 10.54,5.1,

1 0,74 0,9

.300 250

20 170 0,05

3 10.54,5.0,

1 0,74 0,9

Công suất cắt khi phay được tính theo công thức:

(kW) 1020.60

.VP

e =

Kiểm tra khi phay thô vì chs độ cắt cao hơn:

(kW) 5 4,99 1020.60

2 3244,7.94,

Như vậy: Với máy phay ngang 6A82 Công suất động cơ chính là 7,5 kW là hoàn toàn thỏa mãn điều kiện để gia công

2)Tra bảng chế độ cắt cho các nguyên công còn lại

a)Nguyên công 1: (Phay mặt phẳng đáy A làm chuẩn tinh chính)

Dùng ba chốt tỳ khía nhám định vị lên mặt D của chi tiết khống chế 3 bậc tự do, hai chốt tỳ chỏm cầu định vị lên mặt B khống chế 2 bậc tự do

Chi tiết được kẹp chặt bằng bulông thông qua bạc chữ C lên mặt C của chi tiết Gia công chi tiết trên máy phay ngang 6A82 (công suất động cơ chính 7,5 kW), khi gia công dao quay tròn tại chỗ và bàn máy thực hiện chuyển động chạy dao S Kích

thước đạt được thông qua cữ so dao lắp trên đồ gá

Các nguyên công phay bằng dao phay mặt đầu thì đường kính dao lấy

D =(1,25÷1,5)B

Trong đó: D: Là đường kính dao

B: Là chiều rộng bề mặt gia công

Chọn dao phay mặt đầu có D/Z = 90/10, vật liệu thép hợp kim cứng BK8

Phay thô: t1 = 2,0 mm; chạy dao Sr = 0,2 mm/răng

90 14 , 3

1000.163,2 π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 500 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

141,3 1000

0500.3,14.9

1000

.D

nm

=

=π

m/phLượng chạy dao vòng:

1000.208π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 600 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

169,56

1000

0600.3,14.9

1000

.D

m/phLượng chạy dao phút:

SP = nm.S = 600.1 = 600 mm/ph

S

Sơ đồ định vị nguyên công phay mặt đáy AKết quả tính chế độ cắt:

)

t(mm)

b)Nguyên công 2: (Phay 2 mặt bích đế B)

Dùng phiến tỳ định vị lên mặt chuẩn tinh chính A khống chế 3 bậc tự do, hai chốt

tỳ chỏm cầu định vị lên cạnh đáy không có lượng dư khống chế 2 bậc tự do, và một chốt tỳ chỏm cầu định vị lên cạnh không có lượng dư còn lại khống chế nốt một bậc

tự do còn lại (hình vẽ):

Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu đòn kẹp vào mặt trong lỗ φ110

Nguyên công được thực hiện trên máy phay đứng 6H10 ( công suất 3 kW), khi gia công dao quay tròn tại chỗ và bàn máy mang chi tiết thực hiện chuyển động chạy dao S

Chọn dao phay mặt đầu hợp kim cứng BK8 có D/Z = 75/10

Phay thô: t1 = 1,5; chạy dao Sr = 0,2 mm/răng

1000.185,6π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 564 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

132,8 1000

5564.3,14.7

1000

.D

m/phLượng chạy dao vòng:

75.14,3

1000.208π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 800 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

188,4 1000

53,14.800.7

1000

.D

π

m/phLượng chạy dao phút:

SP = nm.S = 800.1 = 800 mm/ph

S

Sơ đồ định vị gia công mặt bích BKết quả tính chế độ cắt:

)

t(mm)

c)Nguyên công 3: (Khoan_Khoét_Doa hai lỗ φ18 làm chuẩn tinh chính)

Định vị và kẹp chặt chi tiết giống như trong nguyên công 2, vị trí chính xác của hai

lỗ được xác định thông qua phiến dẫn và bạc dẫn

Nguyên công được thực hiện trên máy khoan cần 2H53

Sơ đồ định vị chi tiết khi khoan_khoét_doa 2 lỗ φ18 làm chuẩn tinh chínhKết quả tính chế độ cắt của nguyên công:

1000.72π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 1250 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

mm 0,425

22

1000.138π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 2000 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

112 1000

17,852000.3,14

1000

.D

nm

=

=π

m/ph

*Doa lỗ φ18 mm:

Chiều sâu cắt t:

mm 0,075

2

17,85-

182

DD

1000.60π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 1000 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

56,52 1000

181000.3,14

1000

.D

nm

=

=π

m/ph

d)Nguyên công 5: (Tiện mặt đầu, lỗ φ110, lỗ φ56, và tiện định hình)

Mặt đáy chi tiết được định vị trên phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do, một chốt trụ

ngắn định vị vào một lỗ φ18 khống chế 2 bậc tự do, và lỗ kia định vị bằng chốt trám khống chế nốt bậc tự do còn lại Để tăng cứng vững cho chi tiết ta dùng thêm một chốt tự lựa tỳ vào mặt C đã gia công của chi tiết

Chi tiết được kẹp chặt bằng hai đòn kẹp, toàn bộ đồ định vị và kẹp chặt được lắp lên

mâm tròn và lắp lên trục chính của máy tiện thông qua lỗ côn móoc của đầu trục chính máy tiện T620 Để cho chi tiết khi quay cân bằng thì ta lắp thêm phần đối trọng ( Sơ đồ nguyên công)

*Khoả mặt đầu D:

Khoả mặt đầu từ φ150 vào φ110 với lượng dư là 2 mm

Bước thô: t1 = 1,5 mm; (Theo bảng 5-65 Sổ tay T2)

S = 0,4 mm/vòng; mặt đầu V = 195 m/ph

 nt =

414 150.14,3

1000.195π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 400 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

188,4 1000

50400.3,14.1

1000

.D

nm

=

=π

1000.248π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 500 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

235,5 1000

50500.3,14.1

1000

.D

m/ph

Sơ đồ định vị gia công trên máy tiện T620

*Tiện lỗ φ56:

Tiện lỗ φ56 mm với tổng lượng dư 2,2 mm

Bước thô: t1 = 1,7 mm; (Theo bảng 5-65 Sổ tay T2)

S = 0,4 mm/vòng; tiện trong V = 140 m/ph

 nt =

796 56.14,3

1000.140π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 630 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

110,8 1000

6630.3,14.5

1000

.D

nm

=

=π

1000.177π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 1000 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

175,84

1000

561000.3,14

1000

.D

nm

=

=π

m/ph

*Tiện mặt bậc E( φ56 lên φ110):

Tiện bậc φ56 mm lên φ110 với tổng lượng dư 2,2 mm

Bước thô: t1 = 1,7 mm; (Theo bảng 5-65 Sổ tay T2)

S = 0,4 mm/vòng; mặt đầu V = 195 m/ph

 nt =

564,6

110.14,3

1000.195π.D

1000.Vt

=

=

v/phTra theo máy thì nm = 500 v/ph

Từ đó vận tốc cắt thực tế sẽ là:

Vtt =

172,7 1000

10500.3,14.1

1000

.D