ĐỒ án CHUYÊN NGÀNH kỹ THUẬT CHẾ tạo CHƯƠNG 1 xác ĐỊNH DẠNG sản XUẤT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CHẾ TẠO GVHD: Trần Vũ An SVTH: Nguyễn Thanh Hoàng Nguyễn Thanh Kiên TP HCM – 2020 MSSV: 1711399 MSSV: 1711846 Mục lục CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1.2 Khối lượng chi tiết 1.3.Dạng sản xuất đặc trưng .2 CHƯƠNG – PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG 2.1 Công dụng chi tiết 2.2 Điều kiện làm việc 2.3 Các yêu cầu kỹ thuật .4 CHƯƠNG – CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO .7 3.1 Dạng phôi .7 3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi 3.3 Bản vẽ chế tạo phôi CHƯƠNG – CHỌN TIẾN TRÌNH GIA CƠNG .9 4.1 Chọn phương pháp gia công bề mặt phôi 4.3 Chọn trình tự gia cơng bề mặt phôi 12 CHƯƠNG – THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG 16 5.1 Nguyên công 1: phay thô mặt phẳng 2, 16 5.2 Nguyên công 2: Phay thô tinh CNC mặt 8, 10, 11, khoan lỗ 13, lỗ 15, vát mép 9, mép 12 17 5.3 Nguyên công 3: vát mép mặt 3, 6: 25 5.4 Nguyên công 4: phay thô tinh mặt 17, khoan lỗ 7, vát mép mặt 16: .27 5.5 Nguyên công 5: phay thô tinh mặt 19, vát mép mặt 20: 32 CHƯƠNG - XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA CƠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRUNG GIAN 36 6.1.1 Trình tự bước cơng nghệ, độ xác độ nhám đạt gia công mặt 37 6.1.2 Tính lượng dư trung gian bé cho bước công nghệ .38 CHƯƠNG – XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT VÀ THỜI GIAN GIA CÔNG .43 7.1 Xác định chế độ cắt thời gian gia công phương pháp phân tích 43 7.1.1Phay thơ mặt 2, 7.1.2Phay tinh mặt 2, 7.2 Xác định chế độ cắt phương pháp tra bảng 7.2.1Chế độ cắt cho ng 7.2.2Chế độ cắt cho ng 7.2.3Chế độ cắt cho ngu mặt 16: 7.2.4Chế độ cắt cho ng CHƯƠNG – THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CƠNG NGHỆ 8.1 Hình thành nhiệm vụ thiết kế đồ gá 8.2 Tính lực kẹp cần thiết cho nguyên công 8.3 Xác định sai số chế tạo đồ gá 8.6 Tính giá thành chi tiết 8.6.1 Giá thành phôi 8.6.2 Chi phí tính cho ngun cơng TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học Cơng Nghệ Chế Tạo Máy mơn học mang tính tổng hợp kiến thức học khí để áp dụng vào trình sản xuất chi tiết thực tế Đây mơn học quan trọng, giúp cho sinh viên có nhìn tổng quan quy trình để thiết kế sản phẩm Để hồn thành tốt đồ án mơn học này, địi hỏi sinh viên phải có tìm hiểu sâu quy trình gia cơng kim loại, nhằm đáp ứng yêu cầu suất, chất lượng giá thành sản phẩm để cạnh tranh thị trường Thông qua tài liệu sổ tay tham khảo, sinh viên chọn quy trình gia cơng phù hợp với tình hình sản xuất thực tế nhà máy Có thể nói, môn học quan trọng sinh viên trường, giúp cho sinh viên hiểu rõ công việc sau trường, bên cạnh hành trang q báu để giúp cho sinh viên đúc kết kinh nghiệm sau Do lần đầu tiên, nhóm chúng em trực tiếp thiết kế quy trình cơng nghệ nên khơng tránh khỏi sai sót Mong thầy bạn góp ý để chúng em rút kinh nghiệm ngày hoàn thiện kiến thức Cuối cùng, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Hải Nam giúp đỡ hướng dẫn tận tình để chúng em hồn thành tốt đồ án mơn học Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Nhóm sinh viên thực CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1.1.Sản lượng chế tạo Theo [1, trang 24, cơng thức (2.1)] ta có: sản lượng chi tiết cần chế tạo năm nhà máy theo công thức: ( N=N m 1+ o )(1+ 100β )chiếc /năm α 100 Trong đó: - N0 = 10000 sản phẩm/năm: số sản phẩm năm theo kế hoạch - m = chi tiết: số lượng chi tiết sản phẩm - α = 10 – 20 % số % chi tiết dùng làm phụ tùng, chọn α = 10% - β = 3-5% số % chi tiết phế phẩm trình chế tạo, chọn β=5% Do đó, sản lượng chi tiết cần chế tạo năm là: ( N=10000 × 1× 1+ 10 100 )(1+ 1005 )=11550 chiếc/năm 1.2 Khối lượng chi tiết - Theo đề cho, ta có khối lượng chi tiết M = 896,75 (gram) 1.3.Dạng sản xuất đặc trưng Tra Bảng 2.1 (trang 25, [1]), ứng với M = 896,75 (gram) (nằm khoảng < kg) N = 11500 (chiếc/năm) ta xác định dạng sản xuất nhà máy hàng loạt vừa Đặc trưng dạng sản xuất : Sản lượng hàng năm khơng q Sản phẩm chế tạo thành loạt, có chu kỳ ổn định Sản phẩm tương đối ổn định Sử dụng thiết bị chuyên dùng máy vạn Máy móc bố trí theo quy trình cơng nghệ Tính cơng nghệ chi tiết: Hình dạng kết cấu chi tiết hoàn toàn đảm bảo khả làm việc theo yêu cầu thiết kế Với dạng sản xuất hàng loạt vừa, kết cấu chi tiết hợp lý CHƯƠNG – PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG 2.1 Cơng dụng chi tiết - Là loại chi tiết có chức liên kết trục theo phương song song vng góc , xác định vị trí tương đối trục khơng gian nhằn thực nhiệm vụ động học 2.2 Điều kiện làm việc Điều kiện làm việc : - Chịu tải động - chịu va đập - chịu kéo nén - chịu mài mòn 2.3 Các yêu cầu kỹ thuật - Về kích thước: -Lỗ Φ14+0.03 -LỗΦ16+0.03 -Lỗ Φ18+0.03 Những lỗ bề mặt làm việc chi tiết, lắp vào trục yêu cầu cao xác : Về kích thước: chế tạo với cấp xác IT8.(theo tài liệu [4] trang 177) * Theo tài liệu [4] bảng phụ lục trang 191 ta có : - Dung sai độ song song tâm lỗ Φ 16 tâm lỗΦ 14 0,1mm chiều dài 100mm đạt cấp xác 10 - Dung sai độ vng góc tâm lỗ Φ 16 mặt đáy 0,1mm chiều dài 100mm đạt cấp xác 10 - Dung sai độ vng góc giữ tâm lỗ Φ 18 tâm lỗ Φ 16 0,1mm chiều dài 100mm đạt cấp xác 10 - Khoảng giữ tâm lỗ Φ 16 tâm lỗ Φ 14 56±0.1mm đạt cấp xác 11,tâm lỗ Φ 14 tâm lỗ Φ 18 38±0.1mm đạt cấp xác 11 Theo phụ lục 17 trang 154 tài liệu [1]  Với dung sai dung sai kích thước lỗ lỗ Φ 14, Φ 16, Φ 18 khắc khe Theo bảng 3.6 trang 65 tài liệu [4] ta cần gia cơng lổ đạt cấp xác kích thước ,đạt độ nhám R a=1,6 µm , bề mặt thô cần đạt độ nhám Ra=12,5 µm cấp xác 12,và bề mặt khơng gia cơng đạt R z=80 µm đảm bảo sai lệch hình dạng chi tiết - Các kích thước không ghi dung sai lấy theo Js12 - Bán kính góc lượn chi tiết đúc cịn lại R3 * Phương pháp kiểm tra yêu cầu kĩ thuật - Sử dụng thước cặp panme để kiểm tra dung sai - Sử dụng máy dò profin để kiểm tra nhám bề mặt - Sử dụng đồng hồ so kết hợp dùng khối V để kiểm tra độ song song vng góc Vật liệu - Vật liệu chế tạo chi tiết : GX 15-32 Bảng 2.1 Cơ tính Gang xám GX 15-32: Số Giới hạn hiệu bền kéo gang σ k (N/mm2) GX 150 15-32 Giới hạn bền kéo: 150 N/mm2 Giới hạn bền uốn: 320 N/mm2 Độ rắn HB : 163-229 Hàm lượng nguyên tố (%) : C (3,5), Si (2,2), Mn (0,6), P không 0,3, S không 0,15 CHƯƠNG – CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO 3.1 Dạng phôi - Chi tiết dạng Vật liệu chế tạo gang xám GX15-32, có tính đúc tốt, gia công cắt gọt dễ dàng, chế tạo đơn giản sử dụng rộng rãi - Hình dạng phơi đúc phức tạp, kích thước bất kỳ, sản lượng khơng hạn chế Vì lý nêu ta thấy phơi đúc thích hợp trường hợp 3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi - Ứng với dạng sản xuất loạt vừa ta dùng phương pháp đúc khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn máy (Đúc xác cấp II) Loại phơi có cấp xác kích thước IT15-IT16, độ nhám Rz = 80 μm (trang 28, [1]) - Tra bảng 3.3 3.11 theo [2], ta có:lượng dư phía mm, lượng dư phía 3mm mặt bên 3,5mm - Theo bảng 3.7 tài liệu [2] trang 177 ,góc nghiêng khn là: 00°45’, bán kính góc lượn 3mm 3.3 Bản vẽ chế tạo phơi Từ kích thước vẽ chi tiết ta có kích thước cho vẽ phơi là: - Kích thước phơi = kích thước chi tiết + kích thước lượng dư Các góc lượn lấy R = 3mm Góc nghiêng hình thành mặt ngồi mẫu mặt lõi xác định dựa vào Bảng 3-7 (trang 177, [1]) Ta nhận thấy góc nghiêng ứng với bề mặt không lớn thay đổi khoảng nhỏ Để đơn giản ta lấy góc khn 00°45’ - Dung sai kích thước chi tiết đúc ± ¿ 15 (trang 28, [4]) - Độ nhám Rz=80 μm (trang 28, [4]) - Lưu ý bố trí việc đặt đậu ngót thích hợp, tránh trường hợp thiếu hụt - Bố trí đậu vị trí cao, thích hợp tránh trường hợp cịn khơng khí vật đúc CHƯƠNG – THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CƠNG NGHỆ 8.1 Hình thành nhiệm vụ thiết kế đồ gá Dựa vào nguyên cơng có số lần lặp lại sơ đồ gá đặt nhiều nhất, nhóm chúng em định tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên công nguyên công phay thô mặt 17 Các yêu cầu đồ gá: - Đảm bảo kẹp chặt định vị cách nhanh chóng, góp phần tăng suất, giảm giá thành sản phẩm phải sản xuất hàng loạt - Giá thành đồ gá phải rẻ, kết cấu đơn giản - Do đồ gá cho nguyên công gia công thơ nên độ xác đồ gá khơng phải điều quan trọng nhất, nên ý vào suất 8.2 Tính lực kẹp cần thiết cho ngun cơng W Hình Phay đối xứng Lực cắt: 10.C p tx S y Bu P= z Dq n ω Z.K MV (trang28) C = 50: hệ số ảnh hưởng vật liệu T: chiều sâu cắt mm=2 52 S z: lượng chạy dao mm/răng = 0,2/3 Z: số dao phay=3 B: D: N: bề rộng phay mm=32 đường kính dao mm=40 số vịng quay dao vòng/ph K MV : hệ số phụ thuộc vật liệu= K MV = (190HB ) =(190173 ) nv X=0,9 Y=0,72 U=1,14 Q=1,14 W=0 Pz = K= (190HB ) =(190173 ) nv nv Lực chạy dao: Ph=0,4 Pz =0,4 ×339,2=135,68 N Lực hướng kính: 53 P y=0,95 Pz=0,95× 339,2=322,24 N  Lực kẹp tổng hợp W =K Ph f f = 0,15 : hệ số ma sát mặt số phiến tì Trong đó: K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6=2,808 K0 = 1,5: hệ số an toàn trường hợp K1 = 1,2: hệ số tăng lực cắt độ bóng thay đổi K2 = 1: hệ số làm tăng lực cắt dao mòn K3 = 1,2: hệ số làm gia tăng lực cắt gia công gián đoạn K4 = 1,3: hệ số tính đến sai số cấu kẹp chặt K5 = 1: hệ số tính đến mức độ thuận lợi cửa cấu kẹp K6 = 1: hệ số tính đến moment làm chi tiết quay W =K Ph 135,68 f =2,808 × 0,15 =2540 N 54 Khoan lỗ 7: Theo công thức 7.28 lực kẹp khoan tính sau: Q= Q= Trong : K = 2,808- hệ số an tồn f = 0.15 f1 = 0.25 R = 0.65 – khoảng cách mũi khoan đến tâm chi tiết α = 900 – góc khối V M – mơmen sinh khoan Tính sau: Theo cơng thức trang 21, [3] M =10 CM Dq S y k p M =10 × 0.012×1 82.2 ×0.390.8 × 1=32,6 N m Trong : CM = 0.012; q =2.2; y = 0.8; - Tra bảng 5-32 trang 25,[3] kp = tra bảng 5.9 – [3] 55 S = 0.39 mm/vòng – lượng chạy dao * Tính tốn đường kính bulơng kẹp chặt: Đường kính d1 bulơng √ F d= π.σ k Trong đó: F = W = 6022 N: Lực kẹp bulông σk= σ ch 200 S = 1,5 =133,33 MPa σc= 200 Mpa: Giới hạn chảy thép CT3 S = 1,2 + 1,5: hệ số an toàn √ ⇒ d 1= 6022 =7,6 mm π 133,3 Vậy chọn bulơng M10 Tính lực xiết: T v=0,5 V d2 ¿ 0,5 6022.9,25 [( D tb d ) f +tg(ρ+ γ ) ] [14,49,25 0,173+tg (8,53+ 2,5)]=12930 Nmm Với: V = W = 6022 N: lực xiết bulong d2= d +d1 = 10+0 , 85× 10 D tb= =9,25 mm : đường kínhtrung bìnhren D+ d o = √3 d +1,15 d = 10 √3+1,15.10 =14,4 mm 222 f = 0,15 hệ số ma sát ren chốt trụ 56 = 2,5: góc nâng ren γ f= f/cos 300 = 0,173 ρ = arctg(f) = 8,53 8.3 Xác định sai số chế tạo đồ gá Sai số chế tạo đồ gá cho phép theo yêu cầu nguyên công để quy định điều kiện kĩ thuật chế tạo lắp ráp đồ gá Sai số gá đặt ε = √ε2 + ε2 +ε2 +ε + ε2 gd c k ct m dc −ε k :Sai số kẹp chặt −ε ct :Sai số chế tạo đồ gá −ε m : Sai số mòn −ε gd : Sai số gá đặt - Sai số chuẩn: 57 Với mối lắp H7/h6 2Smax = 58mm  ε c=58 - ε k=0 Vì lực kẹp vng góc với phương kích thước - −ε m=β - Với √N −sai số mòn đồg (Theo c ông thứ c 2.26 ,trang20 , [ 1]) - + N: Số lượng chi tiết gia công - + β: Hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt điều kiện tiếp xúc - →ε m = 0,2√10000 ≈ 20 μm - ε dc=9 μm Ta lại có −[ε¿¿ gd ]−Sai s ố gáđặt cho phép :[εgd ]= δ ¿ = 1/3 * 0.2 =0.067 mm 58 - Sai số chế tạo tính theo (trang 49 Sổ tay alat đồ gá) →ε ct =¿25,38μm Chọn mối ghép cho chốt trụ, chốt trám -Mối ghép lỏng H7/h6 cho chốt (Smax=29 µm,Smin=0 µm) 8.6 Tính giá thành chi tiết 8.6.1 Giá thành phơi Tính theo [12, trang 25, công thức 4] S p C1 ( 1000 Q K1 K = Trong đó: - C1 = 27,9 triệu đồng, gang xám nguyên liệu - S= triệu đồng/ gang xám phế liệu - K hệ số phụ thuộc vào cấp xác, độ phức tạp phơi, vật liệu sản lượng K 1=1 ; K2=1,2 ; K3=1,2 ; K4 =0,5 ; K5=0,83 - Trọng lượng phôi: Q= 1,2 Kg - Trọng lượng chi tiết: =896,75 (gram) Thay vào công thức 8.1, ta được: 5.10 (27,9.10 1,2 1.1,2 1,1.0,5 0,83)−(1,2−0,89675) =35551 (đồng) 10001000 S p= 6 Vậy giá phơi 36000 vnđ/ Kg 8.6.2 Chi phí tính cho nguyên công Nguyên công 1: Phay thô mặt 16 Chi phí trả lương: Lương cơng nhân sản xuất trực tiếp ngun cơng xác định theo công thức [12, trang 209]: S L=C T tc 60 Trong đó: - SL lương cơng nhân ngun cơng (đồng/giờ) - C= 36500 (đồng/giờ) số tiền công nhân nhận làm việc - T tc =0,18 phút thời gian thực ngun cơng  SL= 36500.0,18 =109,5đồng/giờ 60 Giá thành điện năng: Tính theo [12, trang 210, cơng thức 64] S = Cd N η N T d 60.ηC ηđ (đồng) Trong đó: - Cd=2000 đồng/1kWh - N =10 kW công suất động - ηN =0,5 hệ số sử dụng máy theo công suất - T 0=0,18 phút thời gian - ηC =0,96 hệ số thất thoát mạng điện - ηđ =0,95 hiệu suất động 2000.10.0,5 0,18 =32,9đồng  Sd = 60.0,96 0,95 Chi phí sử dụng dụng cụ: Tính theo [12, trang 211, cơng thức 65] 60 Sdc = (Cn cd m +tm Pm ) T T đồng Trong đó: - CCd=300000 đồng giá thành ban đồng dụng cụ - nm=4 số lần dụng cụ mài lại lúc bị hỏng - tm=2 phút thời gian mài dao - Pm=15 đồng chi phí cho thợ mài dụng cụ phút - T 0=0,18 phút thời gian - T=180 phút tuổi bền dụng cụ  Sdc = (3000004 +2.15) 0,18180 =75 đồng Chi phí khấu hao máy: Tính theo [12, trang 212, cơng thức 66] S = kh Trong đó: - Cm = 500000000 đồng giá thành máy - Kkh =12,2 % phần trăm khấu hao máy, tra theo [12, trang 212, bảng 40] - N = 11550 số chi tiết cần chế tạo  Skh = 5000000000.12,2 =5282 (đồng/chi tiết) 11550.100 Chi phí sửa chữa máy: Tính theo [12, trang 213, cơng thức 67] Đối với máy vạn năng: 61 Ssc= R T 18 Trong đó: - R= 40 độ phức tạp sửa chữa máy - T 0=0,18 phút thời gian  SSc = 40.0,18 =0,4 đồng 18 Chi phí sử dụng đồ gá: - Tính theo [12, trang 214, cơng thức 69] -S = sddg Trong đó: - Cđg=3000000 đồng giá thành đồ gá - A =0,33 hệ số khấu hao đồ gá, tra theo [12, trang 214] - B = 0,2 hệ số tính đến sửa chữa bảo quản đồ gá - N = 11550 sản lượng chi tiết cần chế tạo S = sdđg 11550 Tổng chi phí cho nguyên cơng 1: Tính theo [12, trang 214, cơng thức 70] Bằng tổng chi phí S1=SL+ Sd + Sdc+ Skh+ Ssc +Ssddg = 109,5 + 32,9 + 75 +5282 + 0,4 +138 = 5637,8 (đồng) Như ta tính giá thành ngun cơng Để có giá thành tồn quy trình, ta phải xác định giá thành ngun cơng, sau lấy tổng chúng cộng với giá phôi 62 63 KẾT LUẬN Với đề tài thiết kế Cần nối giao thực hiện, nhóm chúng em thực quy trình chế tạo bao gồm phương pháp gia cơng: phay, khoan, doa có ngun cơng sử dụng công nghệ gia công tiến tiến CNC Thực tính tốn lượng dư gia cơng cho ngun cơng đồng thời xác định chế độ cắt hợp lí để từ làm tăng suất đảm bảo yếu tố mặt chất lượng chi tiết gia công Trong q trình thực Đồ án, nhóm gặp nhiều khó khăn Đầu tiên việc tìm kiếm nguồn tài liệu để phục vụ cho mơn học Ngồi tài liệu ra, nhóm tìm kiếm, sưu tầm nhiều tài liệu nâng cao liên qua đến thiết kế quy trình, chế tạo hàng loạt chi tiết cơng nghệ Thứ hai khó khăn đọc hiểu kết hợp nhiều nguồn tài liệu trình tính tốn tra thơng số lượng dư, chế độ cắt Thời gian vấn đề khó khăn q trình thực đồ án Tuy nhiên, bên cạnh khó khăn, nhóm có nhiều thuận lợi đáng kể đến Sự hướng dẫn, sửa chữa tận tình thầy Trần Vũ An góp phần lớn giúp chúng em hoàn thành đồ án Song song giúp đỡ nhóm bạn góp phần giúp nhóm em nhận khuyết điểm cách khắc phục để bước hoàn thiện đồ án Trải qua thời gian làm đồ án môn học, chúng em học hỏi nhiều điều phương pháp gia công Hiểu đặc điểm phương pháp gia công chọn để từ áp dụng vào thực tế sản xuất sau trường 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn, Hướng dẫn đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2012 [2] Trần Văn Địch, Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 [3] Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2007 [4] Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 [5] Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [6] Trần Văn Địch, Sổ tay Atlas đồ gá, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2000 [7] Trần Văn Địch, Đồ gá, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [8] VN Solid End Mills 20201, Catalogue Hướng dẫn kỹ thuật 2020.1 hãng SECO [9] VN Milling SN20201, Catalogue Hướng dẫn kỹ thuật 2020.1 hãng SECO [10] VN Holemaking20201, Catalogue Hướng dẫn kỹ thuật 2020.1 hãng SECO [11] Threading 2028.2, Catalogue Hướng dẫn kỹ thuật 2018.2 hãng SECO [12] Trần Văn Địch, Thiết kế đồ án côn nghệ chế tạo máy, NXB khoa học kỹ thuật,Hà Nội, 2005 65