Đồ án chuyên ngành cơ khí chế tạo máy thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục bậc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Giảng viên hướng dẫn : T.S Lưu Anh Tùng Sinh viên thực : Trần Văn Sơn MSSV : K175520103175 Ngày sinh: 26/09/1999 Thái Nguyên - 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong trình hội nhập phát triển đất nước ta tất lĩnh vực ngành nghề phát triển mạnh mẽ Mặt khác q trình cơng nghiệp hố, đại hố đất nước diễn nhanh chóng Các máy móc thiết bị đại sử dụng tất lĩnh vực Cùng với phát triển ngành cơng nghệ chế tạo may bước đổi để phù hợp với điều kiện thực tế Để có kinh tế phát triển cơng nghiệp khơng thể khơng phát triển Chính vậy, nhà nước ta có sách để tạo điều kiện cho ngành công nghiệp có tham gia đầu tư từ nước ngồi, mọc lên công ty liên doanh, doanh nghiệp nước Như vậy, để tránh tụt hậu kiến thức yêu cầu người kỹ sư cán kỹ thuật viên phải nắm vững kiến thức, trau kiến thức, học hỏi kinh nghiệm, phải biết vận dụng kiến thức cho hợp lý Đối vối sinh viên khí em cần phải cố gắng học tập tốt, môn chuyên ngành Đồ án công nghệ chế tạo máy điều kiện tốt để em đọc thêm, hiểu thêm tổng hợp kiến thức vận dụng chúng vào đồ án Đề tài em giao là: “Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết trục bậc” Đề tài mẻ em, nên không tránh khỏi bỡ ngỡ, với lý thuyết thực tiễn cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi sai sót, mong bảo thầy, cơ, toàn thể bạn để đề tài em hoàn thiện Em xin chân trành cảm ơn bảo tận tình thầy môn Chế tạo máy đặc biệt thầy Lưu Anh Tùng, thầy trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin trân thành cảm ơn bảo đóng góp ý kiến thầy, cô, bạn Thái Nguyên – 2022 Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Sơn Trần Văn Sơn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 1.1 Phân tích chi tiết gia cơng 1.1.1 Phân tích đặc điểm, điều kiện làm việc, phân loại chi tiết gia công - Trục chi tiết dùng để truyền mô men xoắn trục quay với thông qua cặp bánh ăn khớp trục vít bánh vít Hay sử dụng để đỡ chi tiết máy quay - Trong trình làm việc trục chịu tác dụng lực ăn khớp, trọng lượng thân chi tiết lắp Vì dễ bị biến dạng làm việc - Điều kiện làm việc: Chi tiết dạng trục thường dùng để truyền mô men xoắn hai trục song song, vng góc tạo với góc Nhờ truyền động khí cặp bánh răng, bánh vít, trục vít ăn khớp hay nhờ truyền động đai ma sát Trong trình làm việc trục dễ bị biến dạng tác dụng tải trọng điều kiện làm việc Vì vậy, chi tiết phải gia cơng xác để đảm bảo u cầu kỹ thuật đề độ cứng xoắn, độ cứng uốn, độ đồng tâm, bề mặt làm việc trục cần phải gia cơng xác, tính đạt u cầu - Vật liệu thường sử dụng vật liệu sau: thép cácbon C35, C40, C45v.v.; thép hợp kim: 40Cr, 45Mn2, 50Mn hay 18CrMnTi.v.v Với trục có kích thước lớn ta sử dụng loại gang có độ bền cao,v.v - Vật liệu ta dùng thép C45 Bảng Thành phần hóa học thép C45 C 0,4  0,5 Si 0,170,37 Mn 0,50,8 S≤ 0,045 P≤ 0,045 Ni 0,30 Cr 0,30 1.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật chọn phương pháp gia công tinh lần cuối biện pháp công nghệ gia công chi tiết - Mặt trụ 50 dùng để lắp ổ lăn, có độ nhám bề mặt Ra=1,25μm, yêu cầu cấp xách IT6 Vậy ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối mài tinh - Mặt trụ 60 dùng để lắp bánh yêu cầu cấp xác IT6, độ nhám bề mặt Ra=1,25μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối mài tinh - Mặt trụ 40 dùng để lắp chi tiết yêu cầu cấp xác IT6, độ nhám bề mặt Ra=1,25μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối mài tinh - Mặt trụ 70, 42 không yêu cầu cấp xác, có độ nhám bề mặt Ra=10μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối tiện thô - Bề mặt rãnh then 16x10 12x8 yêu cầu cấp xác N9, độ nhám bề mặt thành Ra=2,5μm Ta chọn phương pháp gia công tinh lần cuối phay tinh - gia công phải đảm bảo: + Dung sai chiều dài bậc trục 0,05-0,2mm + Dung sai độ đảo cổ trục lắp ghép ≤ 0.01mm/100mm + Dung sai độ đồng tâm bề mặt 40, 50, 60 ≤ 0,02/100mm + Dung sai độ vng góc mặt đầu so với đường tâm ≤ 0.03mm + Độ cứng bề mặt lắp ghép 40 – 50 HRC, lại 280HB + Bán kính góc lượn R=0,5mm - Các biện pháp công nghệ để đạt yêu cầu kỹ thuật quan trọng: chi tiết thuộc dạng trục nên yêu cầu độ đồng tâm cổ trục cao Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật gia công cần phải sử dụng chuẩn tinh thống Chuẩn tinh thống ta dùng lỗ tâm đầu trục 1.1.3 Phân tích tính cơng nghệ kết cấu chi tiết - Đường kính cổ trục giảm dần đầu Giảm đường kính bậc trục đến mức thấp không ảnh hưởng đến điều kiện làm việc chi tiết - Các bề mặt trục có khả gia công dao thông thường - Trên trục có rãnh then kín khơng thể thay then hở - Trục không đủ cứng vững gia cơng máy chép hình thủy lực nên gia cơng lỗ tâm máy tiện - Qua ta thấy việc gá đặt gia công chi tiết tương đối thuận lợi, đảm bảo độ xác kích thước hình dáng hình học giúp tăng suất đem lại hiệu kinh tế cao - Sau thực xong nguyên công gia công cắt gọt ta tiến hành nhiệt luyện để chi tiết đạt độ cứng, độ bền học cần thiết đảm bảo yêu cầu làm việc Cuối ta thực nguyên công mài đạt kích thước theo yêu cầu 1.2 Dạng sản xuất 1.2.1 Xác định dạng sản xuất - Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải biết sản lượng hàng năm chi tiết gia cơng Sản lượng khí xác định theo cơng thức: - Trong đó: + Nck: Sản lượng khí chi tiết cần chế tạo năm + Nkh: Sản lượng kế hoạch cần chế tạo +  : Hệ số % dự trữ đề phòng cho hư hỏng ( = 4%) + β: Hệ số % dự trữ đề phòng cho mát, bảo quản (β = 6%) ọng lượng chi tiết: Q = ɣ.V + ɣ: Trọng lượng riêng vật liệu (Thép C45 ɣ = 7.85kg) + V: Thể tích chi tiết (dm3) V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 V1   D12 l1  0,52 0,5 0,098(dm3 )  4  D2 l  0,62 V2  2  0,8 0,226( dm3 ) 4  D 2l  0,7 V3  3  0,25 0,096( dm ) 4  D2 l  0,52 V4  4  0,35 0,0687( dm3 ) 4 V5  V6   D52 l5  0,422 0,35 0,0485( dm3 )  4  D 26l  0,42 0,6 0,075(dm3 )  4 Vậy V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 = 0,6122(dm3) Q = V.ɣ = 0,6122.7,852 = 4,807(kg) - Tra bảng - Với yêu cầu sản lượng 10.000 chi tiết năm, khối lượng chi tiết 4,807(kg) theo bảng ta xác định dạng sản xuất hàng khối 1.2.2 Đặc điểm dạng sản xuất - Với dạng sản xuất hàng khối có đặc điểm sản lượng lớn, sản phẩm lặp lại nên ta sử dụng chủ yếu máy CNC - Đặc điểm: + Sử dụng chủ yếu máy CNC, máy chuyên dùng cho suất cao + Đồ gá trang bị công nghệ: sử dụng loại đồ gá chuyên gia công trục, dùng cấu kẹp thủy lực + Bố trí máy: Bố trí theo nhóm gia cơng theo nguyên công + Phương pháp gá đặt: Sử dụng chủ yếu phương pháp tự động đạt kích thước + Phương pháp đảm bảo độ xác gia cơng: Sử dụng phương pháp tọa độ, chỉnh sẵn dao + Định mức kỹ thuật: Rất tỉ mỉ xác, thường sử dụng phương pháp phân tích, tính tốn, bấm giờ, chép thực ngày làm việc + Bậc thợ: Địi hỏi thợ kỹ thuật lập trình điều chỉnh máy lúc ban đầu thật xác, thợ đứng máy không cần tay nghề cao + Văn kiện công nghệ: Được lập tỉ mỉ, thường sử dụng đến phiếu nguyên công + Ưu điểm: Cho suất cao độ đồng đều, xác chi tiết lớn + Nhược điểm: Chi phí đầu tư máy móc ban đầu lớn 1.3 Chọn phôi phương pháp chế tạo phơi 1.3.1 Phân tích sở chọn phơi chọn phôi * Cơ sở chọn phôi: - Chọn phôi hợp lý đảm bảo tối ưu hóa q trình gia công, giảm tiêu hao nguyên vật liệu, giảm thời gian gia cơng, rút ngắn quy trình cơng nghệ, đảm bảo tính kỹ thuật máy từ dẫn đến giảm giá thành sản phẩm - Chọn phôi vào tiêu sau đây: + Kích thước, hình dáng chi tiết gia cơng + Vật liệu yêu cầu kỹ thuật chi tiết + Khả cụ thể nhà máy + Dạng sản xuất + Hệ số sử dụng vật liệu + Chất lượng phơi, hỏng hóc q trình tạo phơi khả loại bỏ chúng => Từ yếu tố ta chọn phôi phôi gia công áp lực 1.3.2 Xây dựng vẽ chi tiết lồng phôi 1.3.3 Phương pháp chế tạo phôi Ta chọn phương pháp chế tạo phơi phương pháp gia cơng áp lực, có nhiều phương pháp gia công áp lực khác nhau:  ‚p kim loại thực áp lực để ép kim loại khn kín qua lỗ khn ép, để tạo sản phẩm có hình dáng kích thước chi tiết cần chế tạo Ưu điểm phương pháp: + có khả tạo thành sản phẩm có độ xác cao suất cao  Dập thể tích: phương pháp sử dụng lịng khn để làm biến dạng kim loại theo hình dạng kích thước định -Ưu điểm phương pháp: + Chế tạo phơi có hình dạng kích thước phức tạp rèn tự + Năng suất cao, dễ dàng hóa tự động hóa + Độ xác phơi cao, tính phôi tốt phương pháp gia công áp lực + Độ đồng sản phẩm cao, phụ thuộc vào tay nghề công nhân - Nhược điểm: + Chi phí làm khn đầu tư máy móc ban đầu cao, phù hợp với loại hình sản xuất loạt lớn hàng khối => Kết luận: Để phù hợp với kết cấu phôi dạng sản xuất hàng khối ta chọn phương pháp chế tạo phơi phương pháp dập thể tích CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QTCN 2.1 Vấn đề chuẩn định vị gia công 2.1.1 yêu câu lời khuyên chọn chuẩn Yêu cầu: - Bảo đảm chất lượng sản phẩm ổn định suốt q trình gia cơng - Năng suất cao, giá thành giảm Những lời khuyên chọn chuẩn:  Chọn chuẩn phải tuân thủ nguyên tắc điểm định vị để khống chế hết số bậc tự cần thiết cách hợp lý Tuyệt đối tránh tượng thiếu siêu định vị, số trường hợp thừa định vị cách không cần thiết  Chọn chuẩn cho lực cắt, lực kẹp không làm chi tiết gia công, đồ gá bị biến dạng cong vênh; đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm nhẹ sức lao động cho công nhân  Chọn chuẩn cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng thuận lợi phù hợp với loại hình sản xuất định 2.1.2 Chọn chuẩn tinh Yêu cầu: - Đảm bảo độ xác vị trí tương quan bề mặt gia công - Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho bề mặt mặt gia công Các lời khuyên: - Cố gắng chọn chuẩn tinh chuẩn tinh lắp ráp ta cần gia cơng đảm bảo vị trí tương quan xác cho chi tiết làm việc - Cố gắng chọn chuẩn tinh cho tính trùng chuẩn cao tốt, làm giảm sai số không trùng chuẩn - Cố gắng chọn chuẩn tinh chuẩn tinh thống nhất, giảm số lượng đồ gá Phương án chọn chuẩn tinh: - Từ vẽ chi tiết lời khuyên chọn chuẩn tinh ta có phương án chọn chuẩn sau:  Phương án 1: Chuẩn tinh lỗ tâm - Phương án khống chế bậc tự do: Tịnh tiến theo Ox, Oy, Oz xoay theo Oy, Oz - Đảm bảo độ đồng tâm mặt trụ cao, gá đặt nhanh - Phải gia công thêm chuẩn tinh phụ lỗ tâm  Phương án 2: Chuẩn tinh mặt trụ vai trục - Phương án khống chế bậc tự do: Tịnh tiến theo Ox, Oy, Oz xoay theo Oy, Oz - Độ cứng vững cao nên ta dùng cho nguyên công phay rãnh then  Phương án 3: Chuẩn tinh mặt trụ vai trục, kết hợp với lỗ tâm  Tốc độ tối đa : 5000 vòng/phút  Công suất động : 15kW  Số lượng dao lắp mâm :12  Hành trình trục X: 195 mm  Hành trình trục Z: 560mm  Đường kính quay lớn nhất: 660mm  Đường kính lớn gia công được: 350mm  Chiều dài lớn gia công được:541mm -Khả công nghệ máy: 1: Tiện khỏa mặt đầu 2: Tiện tinh bề mặt 3: Tiện rãnh 4: Tiện cắt đứt 5: Khoan lỗ 6: Khoét lỗ 7: Taro sau khoan 8: Tiện lỗ Máy mài: - Các nguyên công mài tinh ta chọn máy mài G27-35 - Loại máy: Máy mài vạn 23 3.2 Phân tích lựa chọn đồ gá dụng cụ đo 3.2.1 Đồ gá - Mũi chống tâm VLC - MT3A - Các thông số bản: Mũi chống tâm VLC – MT3A A B C L D 39 55 86 180 53 Speed r.p.m 4000 - Tốc kẹp VDC-62 hãng Vertex 24 d  30 60 GW (kgs) 1.3 LWH 24 7061 - Thông số tốc kẹp VDC-60: A = Ø62, B = Ø40, Cân nặng: 0.3Kg 25 3.2.2 Dụng cụ đo - Panme đo ngồi Mitutoyo 103-138 - Thơng số kỹ thuật: + Phạm vi đo: 25-50 mm + Độ chia nhỏ nhất: 0.001 mm + Độ xác: ±0.2 µm - Cách sử dụng: - Khi đo tay trái cầm Panme, tay phải vă •n cho đầu đo đến gần tiếp xúc vă •n núm vă •n cho đầu đo tiếp xúc với vâ •t áp lực đo - Phải giữ cho đường tâm mỏ đo trùng với kích thước vâ •t cần đo - Trường hợp phải lấy Panme khỏi vị trí đo vă •n đai ốc hãm (cần hãm) để cố định đầu đo đô •ng trước lấy Panme khỏi vâ •t đo - Khi đo dựa vào mép thước •ng bạn đọc số "mm" 1/2 "mm" kích thước thước Dựa vào vạch chuẩn thước bạn đọc phần trăm "mm" thước phụ (giá trị vạch 0.01mm 3.3 Phân tích lựa chọn dụng cụ cắt 3.3.1 Lựa chọn vật liệu phần cắt - Vật liệu phần cắt: Sử dụng đá mài trịn thẳng Cn46.TB1.G.V1.400X50X203 26 - Giải thích ký hiệu đá mài: Cn 46 TB1 G V1 400 50 203 Vật liệu Cỡ hạt Độ cứng Chất Tên đá D H d hạt mài dính kết 3.3.2 Lựa chọn kết cấu dụng cụ cắt - Chọn đá mài có kích thước DxHxd = 400x50x203 3.3.3 Xác định chế độ cắt - Đối với hãng bán đá mài nhà sản xuất đưa lời khuyên chọn chế độ cắt cho hợp lý so với độ bền dao đạt suất cao Vì ta chọn chế độ cắt sau: *Bước 1: Mài Ø40 - Vận tốc cắt: V = 35 (m/s) - Chiều sâu cắt: t = 0.3 (mm) - Lượng chạy dao: S = 0.02 (mm/ph) - Áp dụng công thức ( giáo trình ngun lí cắt kim loại trường ĐHKTCN Thái Nguyên ) 27 Trong đó: V: vận tốc cắt ( m/ph) n: Tốc độ quay trục ( v/ph) D: Đường kính phơi gia cơng điểm xét ( mm) Ta có: - Thời gian bản: *Bước 2: Mài Ø50 - Vận tốc cắt: V = 35 (m/s) - Chiều sâu cắt: t = 0.3 (mm) - Lượng chạy dao: S = 0.02 (mm/ph) - n = 1672 (v/ph) Bảng chế độ cắt 28 3.3.4 Lập trình ngun cơng chạy máy CNC - Nguyên công III: Tiện thô, tinh mặt trụ Ø40, Ø42, Ø50, Ø70 %O0001 G99 G90 G40 G21; (tiện thô) G28 U0 WO; T0101; G00 X40 Z2.; G97 M03 S100; G01 F0.15 M01; G71 U2 R2.; G71 P10 Q20 U0.5 WO.5; N10 GO1 X36 Z0.; X80 Z-2.; X80 Z-60.; X82 Z-62.; X82 Z-95.; X50 Z-95.; X50 Z-130.; X70 Z-130.; N20 X70 Z-155.; G00 X100 Z2.; (Tiện tinh) G28 U0 W0.; T0202; M03 S1500; G00 X40, Z2,; G01 F01; G70 P10 Q20; G00 X100 Z2.; M05 M09 M30; 29 - Nguyên công IV: Tiện thô, tinh mặt trụ Ø50, Ø60 %O002 G90 G40 G21 (Tiện thô) G28 U0 W0.; T0101 G00 X50 Z2.; G97 M03 S1000; G01 F0.15 M08; G71 U2 R2.; G71 P10 Q20 U0.3 W0.3; N10 G01 X46 Z0.; X50 Z-2.; X50 Z-50.; X60 Z-50.; N20 X60 Z-150.; G00 X100 Z2.; (Tiện tinh) G28 U0 W0.; T0202; M03 S1500; G00 X50 Z2.; G01 F0.1; G70 P10 Q20; G00 X100 Z2.; M05 M08 M30; 30 - Nguyên công V: Phay rãnh then %O003 G90 G80 G21 G40 G49; G28 U0; G28 W0; T01 M06; G54; S700 M03; G00 X-16 Y0 Z5.; G45 H01 M08; G01 Z-8 F2; G01 X-34; Dao Ø12 G00 Z5.; G91 G28 Z0.; M01; T02 M06; G54; G00 X-173 Y0 Z5.; G43 H02 M08; G01 Z-10 F2; Dao Ø16 G01 X-207; G00 Z5.; G91 G28 Z0.; M05 M09; M30; 31 3.4 Xây dựng vẽ kết cấu cho nguyên công 32 33 34 35 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay công nghệ chế tạo máy T1_Nguyễn Đắc Lộc_ Ninh Đức Tốn NXB Khoa học Kỹ thuật _ Hà Nội 1999 [2] Sổ tay công nghệ chế tạo máy T2_Nguyễn Đắc Lộc_ Ninh Đức Tốn NXB Khoa học Kỹ thuật _ Hà Nội 1999 [3] Sổ tay công nghệ chế tạo máy T3_Nguyễn Đắc Lộc_ Ninh Đức Tốn NXB Khoa học Kỹ thuật _ Hà Nội 1999 [4] Sổ tay công nghệ chế tạo máy _ Trần Văn Địch Đại học Bách Khoa _ Hà Nội 2000 [5] Sổ tay át lát đồ gá _ Trần Văn Địch NXB Khoa học Kỹ thuật _ Hà Nội 2000 [6] Dung sai lắp ghép _ Ninh Đức Tốn 37