Bộ môn: Cơ học vật liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp PHÂN II THIếT Kế QUY TRìNH CÔNG NGHệ A XáC định DạNG SảN XUấT Dạng sản xuất khái niệm đặc trng có tính chất tổng hợp, lµ mét u tè rÊt quan träng viƯc thiÕt kế quy trình công nghệ gia công chi tiết từ dạng sản xuất mà ta định hớng đợc trang thiết bị công nghệ sản xuất giúp cho việc xác định hợp lý biện pháp công nghệ, tổ chức sản xuất chế tạo sản phẩm đạt tiêu kinh tế kỹ thuật Trong chế tạo máy ngời ta phân biệt ba dạng sản xuất - Dạng sản xuất đơn - Dạng sản xuất hàng loạt (loạt lớn, loạt vừa, loạt nhỏ) - Dạng sản xuất hàng khối Mỗi dạng sản xuất có đặc điểm riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Muốn xác định dạng sản xuất trớc hết ta phải xác định tiêu để đánh giá dạng sản xuất Có nhiều quan điểm để đánh giá dạng sản xuất nhng thờng dùng hai yếu tố để xác định dạng sản xuất là: - Sản luợng hàng năm - Khối lợng chi tiết Sản lợng hàng năm đợc tính theo công thøc: N = mi.Ni (1+ ) 100 [II] Trong đó: N: số chi tiết đợc sản năm Ni: số sản phẩm yêu cầu loạt Ni = 1000 (ct) mi: số loạt chi tiết sản phẩm m=1 : số hệ số dự phòng chế tạo sai háng Chän = 3% : lµ sè chi tiết chế tạo thêm để dự trữ Chọn = 5% ) = 1080 (ct/năm) 100 Trọng lợng chi tiết đợc xác định theo công thức: Q = V Trong đó: V: thể tích chi tiết (dm3) : khối lợng riêng chi tiÕt = 7,825 (kg/dm3) V = V1 + V2 N = 1.1000 (1 + SVTK: Lª Duy Thanh Lớp TC2003M 40 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Cơ học vật liệu 0,45 V1 = 3,14.1 = 0,16 (dm3) V2 = 0,3 3,14.6,25 = 0,44 (dm3) Q = (0,16 + 0,44).7,825 = 4,7 ( kg) B - CHọN PHÔI Và PHƯƠNG PHáP CHế TạO PHÔI I Chọn phôi Để chế tạo chi tiết máy đạt yêu cầu kỹ thuật kinh tế ngời kỹ s chế tạo máy phải xác định kích thớc phôi dựa sở sau: + Vật liệu chế tạo tính vật liệu + Hình dáng kết cấu chi tiết + Loại hình sản xuất + Khả đạt độ bóng phơng pháp chế tạo phôi + Khả cụ thể nhà máy chi tiết gia công trục máy khoan vật liệu chế tạo thép 45 Loại thép có độ dẻo độ dai tốt Với hình dáng kết cấu chi tiết không phức tạp, dạng sản xuất loạt lớn đòi hỏi phải có độ xác cao Mặt khác tính làm việc chi tiết đòi hỏi tính tốt II Phơng pháp chế tạo phôi Việc xác định phơng pháp chế tạo phôi có ý nghĩa định đến lợng d gia công, sản xuất loạt lớn phôi có hình dáng gần giống với chi tiết gia công làm giảm lợng d gia công, dẫn đến làm giảm chi phí gia công *) Có số phơng pháp chế lạo phôi sau đây: Phơng pháp rèn tự Rèn tự phơng pháp gia công áp lực Phơng pháp làm kim loại bị biến dạng theo tất hớng Với phơng pháp rèn tự cho phôi có tính tốt, lổ chức kim loại bền chặt chịu uốn, xoắn tốt Nhng nhợc điểm không chế tạo đợc phôi có hình dáng phức tạp Phơng pháp có u điểm: đơn giản, rẻ tiền Nhng độ xác thấp, không phù hợp với sản xuất loạt lớn hàng khối Phơng pháp rèn khuôn Phơng pháp nµy chØ sư dơng víi chi tiÕt nhá, võa cho độ bóng độ xác cao phơng pháp rèn tự phơng pháp phù hợp với dạng sản xuất loạt lớn hàng khối nhng chi phí cao Phơng pháp dập thể tích SVTK: Lê Duy Thanh Lớp TC2003M 41 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Cơ học vật liệu Đây hình thức rèn khuôn, thờng cho phôi có hình dáng phức tạp, có độ xác cao, tính phôi tốt, thờng áp dụng sản xuất loạt lớn hàng khối Phơng pháp có u điểm tiết kiệm đợc kim loại, giảm thời gian gia công khí, giảm đợc giá thành chế tạo sản phẩm Nhợc điểm dập máy búa nên lực ép lớn, va đập nhiều dẫn đến việc chế tạo khuôn khó khăn nh giá thành tơng đối cao Phơng pháp cán Phơng pháp có u điểm dễ chế tạo suất cao, rẻ tiền, đơn giản Nhng có nhợc điểm tính vật liệu không cao, phôi có hình dáng đơn giản Nó phù hợp với chi tiết có đờng kính thay đổi nhỏ Phơng pháp dập nóng Phơng pháp náy có u điểm độ nhẵn bóng bề mặt cao (không có ba via), giảm thời gian gia công, tiết kiệm đợc vật liệu, tính cao Nhợc điểm giá thành máy ép cao, tải thờng xảy kẹt máy, nhiều trờng hợp khó giải quyết, kích thớc phôi ban đầu yêu cầu phải có độ xác cao * Qua phân tích dựa vào chi tiết cần gia công có đờng kính thay đổi Ta chọn phôi phơng pháp dập nóng, phơng pháp có u điểm mà ta cần Sau chọn đợc dạng phôi, ta tách việc gia công chuẩn bị phôi khỏi hẳn quy trình công nghệ gia công khí thức Nắn thẳng phôi dạng sản xuất loạt lớn, nguyên công nắn thẳng phôi đợc thực máy nắn thẳng chuyên dùng Cắt đứt phôi Ta sử dụng phơng pháp cắt đứt phôi c đĩa phơng pháp cho suất cao, chất lợng mặt cắt tốt, gá lần để cắt nhiều phôi phù hợp với dạng sản xuất loạt lớn Sau cắt đứt phôi ta vuốt phôi để nâng cao tính cho chi tiết sau Ta có hình dạng phôi nh hình vẽ: C - PHÂN TíCH CHI TIếT Và CHọN CHUẩN Phân tích chi tiÕt SVTK: Lª Duy Thanh – Líp TC2003M 42 Thut minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Cơ học vật liệu Các chi tiết dạng trục đợc dùng phổ biến ngành khí, chúng có bề mặt gia công dạng tròn xoay Thờng dùng để truyền mô men xoắn trục phải đợc gia công xác để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề nh độ cứng, độ xác hình dáng hình học, dung sai kích thớc Trên trục có bề mặt quan trọng bề mặt lỗ côn để lắp chuôi dao, bề mặt then hoa để lắp bánh di trợt bề mặt trục để lắp với ổ bi yêu cầu chế tạo với độ xác cao Các bề mặt trục hoàn toàn có khả gia công dao thông thờng phơng pháp gia công cổ điển Với bề mặt có yêu cầu, độ xác cao ta chọn phơng pháp gia công tinh lần cuối mài Chọn chuẩn Yêu cầu chung chọn chuẩn Việc chọn chuẩn có ý nghÜa rÊt quan träng thiÕt kÕ, chän chuÈn hợp lý nhằm đảm bảo hai yêu cầu: + Đảm bảo chi tiết, đảm bảo chất lợng suốt trình gia công + Đảm bảo suất cao, giá thành hạ * Những lời khuyên chọn chuẩn + Khi chọn chuẩn phải xuất phải từ nguyên tắc ®iĨm ®Ĩ khèng chÕ hÕt sè bËc tù cÇn thiết cách hợp lý Tuyệt đối thiếu siêu định vị Trong số trờng hợp cần tránh thừa định vị không cần thiết + Chọn chuẩn cho không làm lực cắt, lực kẹp làm biến dạng chi tiết nhiều Đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm sức lao động cho công nhân + Chọn chuẩn cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, thuận tiện thao tác thích hợp với loại hình sản xuất a) Chọn chuẩn tinh - Yêu cầu chọn chuẩn tinh Khi chọn chuẩn tinh cần thoả mÃn hai yêu cầu sau: + Đảm bảo bổ xung lợng d cho bề mặt gia công + Đảm bảo độ xác vị trí tơng quan bề mặt với Những lời khuyªn chon chuÈn tinh + Nªn chän chuÈn tinh chuẩn tinh chính, chọn đợc nh vị trí chi tiết gia công tơng tự nh làm việc, thông số làm việc chi tiết đạt đợc cách trực tiếp trình gia công nên dễ đạt độ xác cao Ngoài chọn chuẩn tinh gia công thêm chn tinh phơ SVTK: Lª Duy Thanh – Líp TC2003M 43 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Cơ häc vËt liƯu + Nªn chän chn tinh cho tính trùng chuẩn cao tốt Nếu chọn đợc nh giảm đợc sai số tích luỹ, chuẩn khởi xuất trùng chuẩn sở sai số chn híng kÝnh c = + Nªn chän chn tinh thống cho nhiều lần gá đặt quy trình Nếu chọn đợc nh số chủng loại đồ gá giảm giảm chi phí thiết kế chế tạo đồ gá Căn vào hình dáng kết cấu chi tiết yêu cầu chọn chuẩn tinh ta có phơng án chọn chuẩn tinh nh sau: Phơng án 1: Chọn chuẩn tinh hai lỗ tâm, mũi tâm cố định khống chế ba bậc tự do, mũi tâm tuỳ động khống chế hai bậc tự Sơ đồ nh hình vẽ + Ưu điểm: Gá đặt chi tiết dễ dàng, gia công qua nhiều lần gá đặt cho độ xác đồng tâm cao + Nhợc điểm: độ cứng vững thấp, cắt tốc độ cao gây rung động, g©y sai sè chn cho kÝch thíc chiỊu trơc + Phạm vi sử dụng: dùng sơ đồ để gia công bề mặt trụ Phơng án 2: Chọn chuẩn tinh định vị mặt trụ dùng mâm cặp chấu đầu chống tâm Sơ đồ nh hình vẽ + Ưu điểm: Độ cứng vững cao gá đặt tơng đối dễ dàng, gia công đợc hầu hết mặt trụ + Nhợc điểm: Độ đồng tâm thấp Trong hai phơng án ta thấy phơng án có nhiều u điểm Vậy ta chọn phơng án làm chuẩn tinh b) Chọn chuẩn thô - Yêu cầu chung chọn chuẩn thô + Đảm bảo phân bố lợng d cho bề mặt gia công SVTK: Lê Duy Thanh Lớp TC2003M 44 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Cơ học vật liệu + Đảm bảo xác vị trí tơng quan bề mặt gia công với bề mặt không gia công - Những lời khuyên chọn chuẩn thô + Theo phơng kích thớc định chi tiết gia công có bề mặt không gia công nên chọn bề mặt không gia công làm chuẩn thô + Theo phơng kích thớc định chi tiết gia công có hai hay nhiều bề mặt không gia công thô nên chọn bề mặt gia công có yêu cầu cần đảm bảo độ xác vị trí tơng quan với bề mặt gia công cao làm chuẩn thô + Theo phơng kích thớc định chi tiết gia công có tất bề mặt gia công thô ta nên chọn bề mặt ứng với bề mặt phôi có yêu cầu phải phân bố lợng d nhỏ làm chuẩn thô + Theo phơng kích thớc định chi tiết gia công có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn để làm chuẩn thô nên chọn bề mặt phẳng, trơn chu làm chuẩn thô + ứng với bậc lự cần thiết chi tiết gia công đợc phép chọn sử dụng chuẩn thô không lần trình gia công Nếu vi phạm lời khuyên gọi phạm chuẩn thô Phạm chuẩn thô làm sai số vị trí tơng quan bề mặt lớn - Nhận xét: Dựa vào lời khuyên yêu cầu chọn chuẩn thô dựa vào kết cấu trục gia công ta lựa chọn phơng án chọn chuẩn thô nh sau: Chọn chuẩn thô bề mặt trụ trục, định vị hai khối V khống chế bËc tù kÕt hỵp víi bËc trơc khèng chế bậc tự Ưu điểm: Việc gá đặt đơn giản, thuận tiện cho gia công mặt đầu khoan tâm để làm chuẩn tinh cho nguyên công tiếp theo, đảm bảo độ cứng vững phân bố lợng d đồng Nhợc điểm: Do định vị khối V gây sai số gá đặt, lực kẹp lớn gây biến dạng chi tiết gia công *) Theo yêu cầu lời khuyên chọn chuẩn thô dựa u điểm phơng án nên ta chọn phơng án làm chuẩn thô cho chi tiết gia công Thứ tự nguyên công Để xác định trình tự nguyên công cần phải theo nguyên tắc sau: - Nghiên cứu để chọn chuẩn thô cách thực để xác định nguyên công phải thật cẩn thận SVTK: Lê Duy Thanh Lớp TC2003M 45 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Cơ học vật liệu - Căn vào độ xác độ bóng bề mặt mà chọn phơng pháp gia công lần cuối cho bề mặt quan trọng - Đảm bảo tính thống làm chuẩn tinh Chú ý: Các nguyên công gây phế phẩm, nguyên công nên đặt trớc để tránh lÃng phí bố trí thêm nguyên công kiểm tra trung gian sau nguyên công dễ sinh phế phẩm - Cố gắng giảm số lần gá đặt, sau phôi đợc nắn thẳng cắt ta tiến hành lập quy trình công nghệ gia công cho trục theo phơng án sau D lập quy trình công nghƯ TTNC I II III IV V VI Tªn nguyªn công Tôi cải thiện, ram cao Khoả mặt đầu khoan lỗ tâm Tiện thô 30 Tiện thô 30, 28 Tiện thô 29, 28 Tiện thô 45 Máy Dao FXLZD 1K62 1K62 1K62 1K62 T15K6 T15K6 T15K6 T15K6 T15K6 VII TiÖn tinh 45 1K62 T15K6 VIII IX TiÖn tinh 28 TiÖn tinh 30, 29, TiƯn r·nh - v¸t mÐp Khoan - khoét - lỗ côn : Doa lỗ côn : Khoan - phay r·nh Phay then hoa 1K62 1K62 T15K6 T15K6 1K62 6M82 2615 6H12 5350 1K62 T15K6 P18 P18 P18 P18 T15K6 X XI XII XIII XIV XV XVI XVII TiÖn then M29 1,5 NhiÖt lun KiĨm tra trung gian SVTK: Lª Duy Thanh – Lớp TC2003M 46 Bộ môn: Cơ học vật liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp XVIII Mài thô 30 3A141 XIX XX XXI XXII XXIII Mµi tinh 30 Mµi 28 Mài then hoa Mài nghiền lỗ côn 3: 24 Tổng kiÓm tra 3A141 3A141 3A141 35250 540CT1K 540C1K 540C1K b46CMK b46CMK E - TíNH Và TRA LƯợNG D I ĐặT VấN Đề - Khi chi tiết muốn đạt đợc kích thớc chất lợng bề mặt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật định phải qua nhiều nguyên công gia công nguyên công cắt gọt phải hớt lợng kim loại bề mặt gia công nhằm thay đổi hình dáng kích thớc, chất lợng độ nhám bề mặt phôi liệu Lợng kim loại đợc hớt phải phù hợp, lớn lÃng phí nguyên vật liệu gia công, giảm tuổi thọ dao, tốn thời gian gia công làm hạn chế tính kinh tế giá thành sản phẩm tăng Nếu lợng kim loại bóc mỏng không bóc hết lớp bề mặt bị h hỏng nguyên công trớc để lại chí cắt hết lợng d mà chất lợng bề mặt cha đạt yêu cầu bị phế phẩm Các sai lệch giảm sau nguyên công (hay bớc) bề mặt kích thớc đòi hỏi độ xác độ nhẵn bề mặt cao ta phải chia lợng d cho nguyên công (hay bớc) phải đủ để gia công đạt đợc yêu cầu kỹ thuật cho chi tiết II TRA LƯợNG DƯ Lợng d tiện mặt Theo bảng (4-l) [III] d = 30 50 (mm) + Lợng d tiện thô: Z = 2a = 1,5 (mm) + Lỵng d tiƯn tinh: Z = 2a = (mm) 1.2 Lợng d mài tròn Theo bảng (l-38) [V] + Mài thô: + Mµi tinh: d = 30 50 (mm) Z = 2a = 0,3 (mm) Z = 2a = 0,2 (mm) SVTK: Lê Duy Thanh Lớp TC2003M 47 Bộ môn: Cơ học vật liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 1.3 Lợng d nghiền lỗ Theo bảng (4-10) [III] Z = 2a = m) Chän Z = 2a = (m) = 0,005 (mm) 1.4 Lỵng d khoét lỗ, doa lỗ phụ thuộc vào đờng kính dao Theo bảng (2-4) [III] + Khi khoét lỗ : Z = 2a = (mm) + Khi doa lỗ : Z = 2a = (mm) 1.5 Lợng d mài then hoa Theo bảng (3-15) [V] Z = 2a = 0,2 0,4 (mm) Chän Z = 0,2 (mm) 1.6 Lỵng d khoan Z1 = d1 16 = (mm) 2 Z2 = d2 8,5 = 4,25 (mm) 2 III tÝnh lỵng d - Để xác định lợng d có hai phơng pháp: + Tra lợng d + Tính lợng d Tra lợng d phơng pháp tính toán để rút lợng d cần gia công Việc tính toán lợng d dung sai bớc gia công, độ nhẵn bề mặt, sai lệch hình dáng hình học Các yếu tố gá đặt kết xác phơng pháp tra lợng d Nhng phơng pháp có nhợc điểm tính toán phức tạp thời gian đặc biệt với quy trình công nghệ gồm nhiều bớc, nhiều nguyên công Để tính toán lợng d ta chọn bề mặt điển hình để tính toán, ta chọn bề mặt lắp ổ bi có kích thớc 30 0,015 0,002 Quy trình công nghệ gồm bớc: + Tiện thô từ 33 0,7 đạt 0,3 31,5-0,25 + Tiện tinh đạt + Nhiệt luyện + Mài thô đạt 30,5-0,065 + Mài tinh đạt 30 0,015 0,002 30,2-0,021 Các bớc công nghệ: tiện thô, tiện tinh mài thô, mài tinh đợc chống tâm hai đầu trun lùc b»ng tèc SVTK: Lª Duy Thanh – Líp TC2003M 48 Bộ môn: Cơ học vật liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp áp dụng công thức 2Zbmin = 2(Rza + Ta + 2a 2b Lỵng d trung gian ứng với nguyên công: + Tiện thô từ phôi dập, gá hai mũi tâm Rza = 150 (m) Ta = 150 (m) a = k.L k = 0,15 (m/mm) L = 725 (mm) a = 0,15.725 = 108 (m) b = tt = 0,25.D = 0,25.700 = 175 2Zbmin1 = 2(150 + 150 + 1752 + 1082 = 894 (m) + TiƯn tinh, g¸ hai mũi tâm Sau tiện thô Rza = 80 (m) Ta = 120 (m) ’a = 0,06 b = lt = 0,25.D = 0,25.200 = 50 (m) 2Zbmin2 = 2(80 + 120 + a = 0,06.108 = 6,5 (m) 6,52 + 50 ) = 501 (m) BÒ mỈt trơ 30 sau tiƯn tinh Rza = 20 (m) Ta = 30 (m) a = 0,26 (m) + Sau nhiÖt luyÖn Rza = 30 (m) Ta = (m) a = 0,2.725 = 145 (m) + Mài thô, gá hai mũi tâm Rza = 30 (m) Ta = a = 0,2.725 = 145 (m) b = 50 (m) 2Zbmin3 = 2(30 + + 8,72 + 50 ) = 367 (m) + Mài tinh, gá hai mũi tâm Rza = 1,6 (m) Ta = a = 0,2.725 = 145 (m) b = 50 (m) 2Zbmin4 = 2(l,6 + +50) = 114 (m) + KÝch thíc nhá nhÊt cđa chi tiÕt: - Sau mµi tinh: d1min = 30 + 0,002 = 30,002 (mm) - Sau mài thô: d2min = d1min + 2Zbmin4 = 30,002 + 0,11.4 = 30,116 (mm) - Sau tiÖn tinh: d3min = d2min+ 2Zbmin3 = 30,116 + 0,367 = 30,483 (mm) - Sau tiƯn th«: d4min = d3min + 2Zbmin2 = 30,483 + 0,501 = 30,984 (mm) - Cña ph«i: dpmin = d4min + 2Zbmin1 = 30,984 + 0,894 = 31,878 (mm) + KÝch thíc lín nhÊt cđa chi tiÕt: SVTK: Lª Duy Thanh – Líp TC2003M 49 Bé môn: Cơ học vật liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ~r.D 3,14.3 1,5 Công suất cắt: Theo bảng (5-68) [VI]: N = 2,4 (KW) L1 L L 220 0,5 = 0,47 (phót) S.n 0,4.1200 - Thêi gian m¸y: To = Bíc 2: tiện thô 28 - Máy: K62 - Dao: TI5K6 - Chiều sâu cắt y = 0,875 mm - Lợng chạy dao s = 0,4 (mm/ vòng) - Vận tốc cắt: V = 122,46 (m/ phút) - Số vòng quay: 1000.Vn 1000.122,46 =1392.8 (vßng/phól) nt .D 3,14.28 Chọn số vóng quay máy n = 1250 (vòng/ phút) Vân tốc cắt thực: .D.n 1250.3,14.28 = 109,9 (m/ phút) 1000 1000 - Công suất cắt: Theo bảng (5-68) [VI]: N = 2,4 (KW) Vn = Thêi gian m¸y: To = L1 180 = 0,75 (phót) 2 S.n 0,4.1250 NGUYÊN CÔNG V: TIệN THÔ 29 - 28 Bớc I: Tiện thô 29 - Máy: lk62 - Dao: TI5K6 - Chiều sâu cắt t = 0,75 mm - Lợng chạy dao s = 0,4 (mm/ vòng) - VËn tèc c¾t: V = 122,46 (m/ phót) 1000.Vn 1000.122,46 = 1300 (vßng/ phót) .D 3,14.30 - Chän sè vóng quay máy n = 1250 (vòng/ phút) - Sè vßng quay: nt = .D.n 1250.3,14.30 = 117,75 (m/ phút) 1000 1000 - Công suất cắt: Theo bảng (5-68) [VI]: N = 2,4 (KW) - VËn tèc c¾t thùc: Vn = - Thêi gian m¸y: To = L1 L 365 = 0,74 (phót) S.n 0,4.1250 SVTK: Lª Duy Thanh – Líp TC2003M 59