đồ án công nghệ chế tạo máy

- Nhiệm vụ chính: để đỡ các trục đỡ và các trục truyền thông qua các ổ đỡ bi, vì vậy gối đỡ thường làm việc theo cặp hai cái thành một 1 bộ - Các bề mặt chính cần gia công: + Bề mặt Φ1

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I - PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT

- Gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục và là một chi tiết khá phổ biến trong các kết cấu máy

- Nhiệm vụ chính: để đỡ các trục đỡ và các trục truyền thông qua các ổ

đỡ bi, vì vậy gối đỡ thường làm việc theo cặp ( hai cái thành một 1 bộ)

- Các bề mặt chính cần gia công:

+ Bề mặt Φ100 dùng để lắp với vành ngoài của ổ bi (thường ở chế độ lắp lỏng hay lắp trung gian) Đây là bề mặt quan trọng nhất của chi tiết gia công, yêu cầu độ chính xác cao nhất( ta chọn độ chính xác cấp 7 )

+ Bề mặt Φ86 có tác dụng là gờ chặn vành ngoài của ổ bi, mặt này không yêu cầu phải có độ chính xác cao

+ Bề mặt Φ72 dùng để lắp lót kín tránh hiện tượng chảy dầu hay mỡ bôi trơn, đây cũng là một bề mặt yêu cầu chính xác

+ Các lỗ Φ17 dùng để bắt chặt gối đỡ vào thân máy bằng bu lông

+ Gối đỡ khi làm việc chịu các lực dọc trục, lực hướng tâm và trọng lực của các chi tiết đặt lên nó Tuy nhiên trong quá trình làm việc tải

trọng tác động lên ổ và gối đỡ thường có giá trị ổn định, nhiệt độ

không cao, thường các gối đỡ làm việc theo bộ lên chế tạo để đảm bảo được lắp lẫn hoàn toàn

- Vật liệu sử dụng là : GX 15-32, có các thành phần hoá học sau :

C = 3 ÷ 3,7 ; Si = 1,2 ÷ 2,5 ; Mn = 0,25 ÷ 1,00 ;

S < 0,12 ; P =0,05 ÷1,00 ;[δ]bk = 150 MPa

- Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm được xác định theo công thức:

N = N1.m (1+

100

β

α + )Trong đó :

N - Số chi tiết được sản xuất trong một năm ;

N1- Số sản phẩm được sản xuất trong một năm (5000 chiếc/năm);

m - Số chi tiết trong một sản phẩm;

) =5500 (chi tiết /năm).

Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức :

Q1 = V.γ (kg)

Trong đó:

Q1- Trọng lượng chi tiết

γ - Trọng lượng riêng của vật liệu γgang xám= 6,8-:-7,4 Kg/dm3

π - 3.66.120 = 306020,88 (mm3)

=0,31 (dm3)

V2 = V hộp = 57,5.66.146 + 0,5.π.732.65 - π.502.41 - π.522.2 - π.432.19 - π.282.8

- π.362.7 - 4.42.π.30 + 0,3.8.π(592+502+59.50) = 603491,87 (mm3)

= 0.6 (dm3)

Tính ra ta được V = 0,31 + 0.6 = 0.91 (dm3) ⇒ trọng lượng của phôi sẽ là :

- Khoảng cách từ lỗ tâm φ100 tới mặt đáy có dung sai ± 0,1 là hợp lý

độ nhám trên các bề mặt yêu cầu gia công là :

+ Bề mặt φ100 Ra=2,5; φ72 có Rz =20 µm là hợp lý vì lắp trung gian

với vòng ngoài của ổ bi Kích thước φ100 lắp với vòng ngoài của ổ

bi, ta chọn cấp chính xác là cấp 7, giá trị sai lệch φ100+ 0,035 ;

các kích thước khác còn lại có thể lấy dung sai tự do là ± 0,5 mm

- Lỗ ren M6 nếu điều kiện cho phép ta có thể làm vuông góc với đường tâm lỗ để tiện cho việc gia công hơn ( còn với kết cấu lỗ nghiêng như trong bản vẽ đã cho có lợi cho việc bôi trơn nhưng khó cho gia công)

- Cần gia công mặt phẳng đáy và các lỗ Φ17 chính xác để làm chuẩn tinh gia công

- Gối đỡ được kẹp chặt xuống nền nhờ 2 bu lông lắp vào 2 lỗ chân gối đỡ

- Khoảng cách tâm giữa hai lỗ φ17 theo chức năng chỉ cần chế tạo với dung sai ± 0,1 tuy nhiên khi gia công, người ta thường dùng hai lỗ này làm chuẩn tinh thống nhất vì vậy dung sai của nó lên chọn là ±0,05 cho phù hợp với chức năng gia công

- Các lỗ lắp Bulông M8 là lỗ không thông thì bất tiện cho việc gia công, tuy nhiên đây không phải là bất tiện lớn vì lỗ M8 là tương đối nhỏ và là

lỗ phụ

- Gia công tương đối thuận tiện và năng suất

IV - CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

- Có nhiều phương pháp chế tạo phôi như là phương pháp rèn, dập, phương pháp cán tạo phôi, phương pháp đúc, phương pháp hàn

+ Phương pháp rèn, dập tạo phôi thường dùng cho các loại chi tiết : trục răng côn, trục răng thẳng, các lọa bánh răng, hay chi tiết dạng

càng,dạng bạc, trục khuỷu và các chi tiết hộp nhỏ, hình thù không phức tạp v v…

+ Phương pháp cán, tạo phôi thép thanh, dùng tạo các loại chi tiết như chi tiết kẹp chặt, chi tiết dạng bạc v

+ Phương pháp đúc tạo phôi thường được dùng cho các chi tiết dạng hộp như các gối đỡ, các chi tiết dạng càng phức tạp Đúc có thể được đúc trong khuôn kim loại, khuôn cát, với phương pháp đúc áp lực hay đúc li tâm, đúc theo mẫu chảy

+ Phôi hàn được chế tạo từ thép tấm rồi hàn lại thành hộp, được dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, có tồn tại ứng suất dư

- Như đã phân tích ở trên, gối đỡ trên là chi tiết dạng hộp, có hình dạng khá phức tạp, có nhiều mặt cong, có gân , các gờ bố trí khá gần nhau Mặt khác tải trọng làm việc đều không lớn, vì vậy ta chọn phương pháp đúc với vật liệu là gang xám thông thường là hợp lý nhất

- Do dạng sản xuất là loạt lớn lên tạo phôi trong khuôn kín là hợp lý nhất Ta chọn đúc trong khuôn kim loại trong trường hợp này

- Khi đúc ta có thể thiết kế hộp khuôn có mặt phân khuôn như hình vẽ:

Với cách chọn mặt phân khuôn như hình vẽ trên ta có thể rút mẫu dễ dàng

vì mặt phân khuôn đi qua tiết diện lớn nhất của khuôn, và không có gờ làm cản trở quá trình rút mẫu

V - LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG

1) Trước tiên ta phải phân tích chuẩn và định vị khi gia công:

- Ta thấy rằng với gối 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 lỗφ17) Đồng thời khi gia công ta phải đạt các kích thước từ mặt đáy đến lỗ chính 80, và các kích thước này đều có gốc ở mặt đáy

- để đạt độ chính xác của các lỗ φ100; φ72, độ song song của chúng với mặt đáy và khoảng cách từ tâm của các lỗ này đến mặt đáy thì khi gia công các lỗ này nên chọn mặt đáy làm chuẩn tinh chính, và mặt đáy định vị 3 bậc tự do

- Để đạt độ vuông góc của tâm hai lỗ φ100; φ72 với các mặt đầu của gối đỡ ta

có hai phương án sau:

+ chọn một trong hai mặt đầu đã gia công làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc tự do đẻ gia công lỗ

+ Dùng mặt đáy và hai lỗ φ17 để làm chuẩn tinh thống để gia công lỗ

φ100, φ72 và hai mặt đầu

- Khi ta sử dụng phương án đầu tiên dễ dàng đạt được độ vuông góc của tâm hai lỗ φ100 và φ72 với mặt đầu nhưng khả năng đạt được độ song song của hai tâm lỗ này với mặt đáy và khoảng cách 80 là không cao

- Khi sử dụng phương án thứ hai ta phải mất thêm thời gian gia công chính xác hai lỗ φ17 Nhưng theo phương án này ta dễ dàng đạt được

độ song song của tâm lỗ φ100 và φ72 với mặt đáy, và độ chính xác của kích thước 80 cũng cao hơn Độ không vuông góc với hai mặt đầu cũng không quá lớn vì khi gia công hai mặt đầu ta đã sử dụng chuẩn tinh thông nhất là mặt đáy và hai lỗ φ17 làm chuẩn

- Đối với gối đỡ, yêu cầu về độ song song của tâm lỗ φ100 và φ72 với mặt đáy thường cao hơn so với yêu cầu về độ vuông góc của chúng với mặt đầu Do đó ta chọn phương án mặt đáy và hai lỗ φ17 vuông góc với

nó đã được gia công tinh từ trước làm chuẩn tinh thống nhất để gia công các bề mặt còn lại là hợp lý.Việc chọn chuẩn như vậy cho phép đạt được các ưu điểm sau:

+ Dễ dàng đạt độ song song của tâm lỗ φ100 và φ72 với mặt đáy,

độ vuông góc của chúng với mặt đầu và độ chính xác của kích thước 80

+ Đồ gá có kết cấu đơn giản , tin cậy, sử dụng thống nhất cho hầu hết các nguyên công

+ Mặt đáy có diện tích đủ lớn , đảm bảo gá đặt ổn định khi gia công bằng các phương pháp có năng suất cao

- Để có được bề mặt đáy và các lỗ trên bề mặt đáy làm chuẩn tinh thì trước hết ta phải chọn chuẩn thô.Ta chọn mặt bích của 2 lỗ φ17 và bề mặt đầu làm chuẩn thô vì việc định vị tương đối dễ

2) Xác định trình tự của các bước nguyên công:

Như đã phân tích ở trên , giai đoạn đầu tiên của quá trình gia công gối đỡ là gia công các mặt đáy 1 cùng hai lỗ φ17 để làm chuẩn tinh thống nhất khi gia công các mặt còn lại:

Ta có thứ tự các nguyên công như sau:

 Nguyên công 1: phay mặt đáy 1

 Nguyên công 2: phay mặt bích trên 2

 Nguyên công 3: khoan, khoét, doa 2 lỗ φ17

 Nguyên công 4: phay hai mặt đầu;

 Nguyên công 5: Tiện các lỗ φ100; φ56; φ86; φ104;

 Nguyên công 6: Khoan, ta rô 4 lỗ M8x1,25;

 Nguyên công 7: Khoan lỗ φ5; khoét φ12, ta rô M6x1;

STT Tên nguyên công Độ nhám bề

mặt cần đạt

Kích thước gia công lớn nhất

5 Tiện các lỗ φ100; φ56; φ86; φ104 φ100: Ra=2.5 104

6 Khoan, ta rô 4 lỗ M8x1,25

7 Khoan lỗ φ5; khoét φ12, ta rô M6x1

3) Xác định đường lối công nghệ:

Do sản xuất hàng khối lớn nên ta chọn phương pháp gia công một vị trí gia công tuần tự Dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng

VI - TÍNH LƯỢNG DƯ CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG

DƯ CHO CÁC BỀ MẶT CÒN LẠI

Độ chính xác phôi cấp 1 khối lượng phôi 6.5 kg ,vật liệu Gang xám

GX15-32 Quy trình công nghệ gồm 3 bước : tiện thô, tiện bán tinh, tiện tinh Chi tiết được định vị bằng mặt đáy và 2 lỗ φ17

Sơ đồ gá đặt như hình vẽ

Theo bảng 3.2[2] ta có Rza và Ta của phôi là 200 và 300 µm

Tra bảng 2.6 ( HDTKĐA – Trang 71 ) ta có:

Sai lệch không gian tổng cộng được xác định theo công thức sau:

δ1 là sai số của mặt đáy so với tâm lỗ φ100

δ2 là sai số của 2 lỗ định vị so với tâm lỗ φ100

δ1 = δ2 = δph/2

δph là dung dai của phôi đúc CCXI và bằng 800(µm )

( theo bảng 2.11 – HDTKĐACNCTM – trang 36)

k c

Sai số chuẩn xuất hiện do chi tiết bị xê dịch ngang trên chốt định vị

Khe hở lớn nhất δmax = δA + δB + δmin

δA Dung sai của lỗ φ17H7 δA = 18 µm

δB Dung sai của chốt định vị φ17f7 δB = 18 µm

Khe hở nhỏ nhất δmin = 16 µm

⇒ εc = δmax = 18+18+16 = 52 µm

Sai số kẹp chặt được xác định theo bảng 3.14 – HDTKĐACNCTM với kích thước tiết diện ngang của phôi là 234 và bề mặt chuẩn là bề mặt đã qua gia công tinh ta có ε = 110

Do đó sai số gá đặt khi tiện lỗ là

εgd = 52 2 + 110 2 = 122

Khi tiện tinh và bán tinh không thay đổi cách gá đặt

εgd2 = 0,05εgd1 + εphân độ

εphân độ = 0 do không có cơ cấu phân độ

⇒εgd2 = 0,05.122 = 6

εgd3 = 0,05.6 = 0,3Theo công thức 2 Zbmin = 2 ( Rza + Ta + ρa2 + εb2)

• Khi tiện thô 2 2(200 300 3012 1222)

Lượng dư tổng cộng danh nghĩa:

Zodn = Zomin + TphôI - Tct

= 1,93 + 0,3 – 0,035 = 2,195Lấy lượng dư danh nghĩa là 2,5

Các lượng dư còn lại tra bảng 3-94 –Sổ tay CNCTM Tập 1 với phôi cấp

chính xác I ta có

VII - TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT CHO NGUYÊN CÔNG 1: PHAY MẶTĐÁY, CÁC NGUYÊN CÔNG KHÁC TRA BẢNG

1- Tính toán chế độ cắt cho nguyên công 1: Phay mặt đáy

- Định vị : Dùng chốt tì khía nhám định vị lên mặt đầu 3 của chi tiết, khống chế 3 bậc tự do, 2 chốt tì định vị lên mặt bích 2 khống chế 2 bậc

tự do, một chốt tì định vị lên mặt bên khống chế bậc tự do còn lại

- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít Chi tiết được kẹp chặt bằng bulong - đai ốc thong qua tấm đệm

- Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82

Tra bảng 9.38 Sổ Tay CNCTM tập 3 – trang 74 ta có

Công suất máy Nm = 7 KW, số cấp tốc độ Z = 18, nmax = 1500

- Chọn dao : Dựa vào chiều rộng cần phay Dmax = 66 => Đường kính của dao khuyên dùng sẽ là : Ddao = ( 1,2 1,5).Dmax = 79,2÷99 Ta chọn dùng dao phay mặt đầu bằng thép gió, tra bảng 4-92 Sổ tay CNCTM [1] ta có được các thông số của dao như sau:

D=80 ;số răng dao Z=10;d=32; L=45, Vật liệu: thép gió BK6

- Tính toán chế độ cắt

Ta có: Lượng dư gia công : 2,5 (mm)

Vậy từ đó chia ra 2 lần gia công:

+ Thô : t = 2(mm)

+ Tinh : t = 0,5(mm)

Đạt độ bóng cấp 5 Rz20

a Chế độ cắt bước 1: (phay thô)

Chiều sâu cắt t = 2 mm

Chiều rộng phay B = 66 mm

Lượng chạy dao răng Sz : Tra bảng 5.33-Sổ tay CNCTM[2]-trang 29 ta được Sz = 0,2 mm/răng

Tốc độ cắt của dao phay nói chung được tính theo công thức sau :

v = m x y u p v

q

Z B Sz t T

D C

.

Trong đó tra bảng (5-39)-Sổ tay CNCTM [2]- trang 32 ( với vật liệu gia công là gang xám có HB =190, vật liệu dao bằng BK6, phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu ) ta có các số liệu sau :

Cv = 445, q = 0,2, x = 0,15, y=0,35, u=0,2, p=0, m=0,32 ( Tra bảng 5-40) Sổ Tay CNCTM[2] có T = 180 phút là tuổi bền của dao

Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi knv : Tra bảng 5-5[2]) ta

80 445

0 2 , 0 35 , 0 15 , 0 32 , 0

2 , 0

= 111,6 (m/phút) Vận tốc vòng quay của máy sẽ là :

n = 1000π.D.v = 10003,14.111.80,6 = 442,5 (vòng/phút)

Chọn số vòng quay theo máy nm = 475 (vg/ph)

Vậy tốc độ cắt thực tế là :

V tt D n 119 , 32m/ ph

1000

475 80 14 , 3 1000

Z - Là số răng của dao phay

n - Số vòng quay của dao

Thay vào ta có

1.80

10.66.2,0.2.50.10

14 , 1

14 , 1 72 , 0 9 , 0

= 2352 (N)Chọn phay đối xứng, ta được tỷ lệ của các lực như sau :

Pv

= 0,85 ÷ 0,95 ;

Z P

Px

=0,5 ÷ 0,55;

Z P

Py

= 0,3 ÷ 0,4

Momen xoắn trên trục chính của máy

Mx =

100 2

80 2352 100

2 D =

32 119 2352 60

1020

.

=

V Pz

= 4,6 KWMáy đã chọn có công suất là 7 KW > 4,6 KW nên đảm bảo công suất cắt yêu cầu

b Chế độ cắt bước 2: (phay tinh với Rz =20)

Chiều sâu cắt t = 0,5 mm

Chiều rộng phay B = 66 mm

Lượng chạy dao vòng S : Tra bảng 5.37-Sổ tay CNCTM[2]-trang 31 ta được S = 1,2 mm/vòng

= Lượng chạy dao răng Sz = S/Z = 1,2/10 =0,12 mm/răng

Tốc độ cắt của dao phay nói chung được tính theo công thức sau :

v = m x y u p v

q

Z B Sz t T

D C

.

Trong đó tra bảng (5-39)-Sổ tay CNCTM [2]- trang 32 ( với vật liệu gia công là gang xám có HB =190, vật liệu dao bằng BK6, phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu ) ta có các số liệu sau :

Cv = 445, q = 0,2, x = 0,15, y=0,35, u=0,2, p=0, m=0,32 ( Tra bảng 5-40) Sổ Tay CNCTM[2] có T = 180 phút là tuổi bền của dao

Các hệ số k tra ở các bảng 5-1 đến 5-4

Với kv = kMv.knv.kuv

Hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công KMv = kv(

HB

190)nv = 1 với HB = 190 và hệ số mũ nv = 0,95 (tra bảng 5.2 Sổ tay CNCTM 2)

Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi knv : Tra bảng 5-5[2]) ta

80 445

0 2 , 0 35 , 0 15 , 0 32 , 0

2 , 0

= 164 (m/phút) Vận tốc vòng quay của máy sẽ là :

.

Nguyên công 2: Phay mặt bích 2 (mặt đối diện với mặt đáy)

- Định vị : Dùng phiến tỳ định vị lên mặt chuẩn tinh chính, là mặt đáy

vừa gia công khống chế 3 bậc tự do, mặt đầu 2 bậc tự bởi 2 chốt tì, mặt bên 1 bậc tự do bởi 1 chốt tì

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp vào mặt trong của lỗ

φ100, kẹp từ trên xuống phương của lực kẹp trùng với phương kích thước cần thực hiện

- Chọn máy : Chọn máy phay đứng 6M12, công suất 4,5 kW.

- Chọn dao : Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng BK8 Với các

thông số sau : D = 75 mm, Z = 10 răng

- Lượng dư gia công : phay 2 lần :

+ Bước 1 Zb=2 mm

+ Bước 2 Zb=0,5 mm

a Chế độ cắt bước 1: (phay thô)

Chiều sâu cắt t = 2mm

Lượng chạy dao răng Sz = 0,20 mm/răng (Bảng 5-125 STCNCTM [2])

⇒ Lượng chạy dao vòng S0= 0,20.10 = 2 mm/vòng

185.1000

.1000

Lượng chạy dao vòng S0= 1 mm/vòng, (Bảng 5-125 STCNCTM[2])

⇒ Lượng chạy dao răng Sz = 0,1 mm/răng

208.1000

.1000

ph vg D

188,4( / )

1000

800.75.14,31000

ph m n

3 Nguyên công 3: Khoan - Khoét – Doa 2 lỗ định vị φ17

- Định vị : Dùng phiến tỳ định vị lên mặt chuẩn tinh chính, là mặt đáy

vừa gia công khống chế 3 bậc tự do, mặt đầu 2 bậc tự bởi 2 chốt tì,

mặt bên 1 bậc tự do bởi 1 chốt tì

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp vào mặt trong của lỗ

- Chọn máy : Máy khoan K125 Công suất máy Nm = 2,8KW

- Chọn dao : Mũi khoan thép gió , mũi khoét, doa thép gió

a Chế độ cắt bước 1: Khoan lỗ ( 2 lỗ φ16 mm )

Chiều sâu cắt t = 0,5.D = 0,5.16 = 8 mm Lượng chạy dao S0 = 0,70 mm/vòng(Bảng 5-89 SổTayCNCTM)

.1000

540.16.14,31000

vg m n

31.1000

.1000

.