PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
Phân tích chức năng làm việc của chi tiết
Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng hộp đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho trên bản vẽ
1.1.2 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết
Hộp chứa các chi tiết hình khối rỗng với thành vách, đóng vai trò là cơ sở để lắp ráp các đơn vị khác như nhóm, cụm và bộ phận Những chi tiết này kết hợp với nhau tạo thành một bộ phận máy, nhằm thực hiện nhiệm vụ động học của toàn bộ máy.
Theo tiêu chuẩn nhà nước TCVN 1659 – 75, Gang xám ký hiệu là GX 15-32 được hiểu chi tiết như sau:
15: Giá trị nhỏ nhất của độ bền kéo (kG/mm2)
32: Giá trị nhỏ nhất của độ bền uốn (kG/mm2)
Với vật liệu chi tiết là gang xám, kí hiệu GX 15-32 có các thông số
Giới hạn bền kéo: 180N/mm 2
Giới hạn bền uốn: 320N/mm 2
Giới hạn bền nén: 600N/mm 2 Độ cứng: 170÷229HB, chọn HB0
Chi tiết là gang xám nên ta chế tạo bằng phương pháp đúc.
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Hộp cần đảm bảo độ cứng vững để tránh biến dạng trong quá trình gia công và cho phép sử dụng chế độ cắt cao, từ đó nâng cao năng suất Các bề mặt làm chuẩn phải có diện tích đủ lớn, cho phép thực hiện nhiều nguyên công và đảm bảo quá trình gá đặt nhanh chóng.
Các bề mặt của hộp cần gia công phải phẳng, không có vấu lồi hay lõm, để đảm bảo thuận lợi cho việc ăn dao và thoát dao Kết cấu của các bề mặt này cần được thiết kế sao cho có thể gia công đồng thời bằng nhiều dao.
Các lỗ trên hộp cần có kết cấu đơn giản, tránh rãnh hoặc hình dạng phức tạp, và bề mặt lỗ phải liên tục Đối với các lỗ đồng tâm, đường kính nên giảm dần từ ngoài vào trong Hơn nữa, các lỗ cần phải thông suốt và có chiều dài ngắn.
Không nên bố trí các lỗ nghiêng so với mặt phẳng của vách để tránh hiện tượng dao khoan, khoét, doa bị lệch hướng trong quá trình gia công.
XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
Trong chế tạo máy người ta phân biệt ba dạng sản xuất:
Sản xuất hàng loạt (Hàng loạt lớn, hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ)
Mỗi loại hình sản xuất đều có những đặc điểm riêng biệt, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Trong bài viết này, chúng ta sẽ không phân tích sâu về các đặc điểm của từng loại hình sản xuất, mà sẽ tập trung vào phương pháp xác định chúng thông qua các tính toán.
Để xác định dạng sản xuất, trước tiên cần biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công Sản lượng hàng năm được tính toán theo công thức cụ thể.
N – số chi tiết được sản xuất trong một năm
N1 là số sản phẩm được sản xuất trong một năm, ví dụ như 1000 chiếc/năm Trong đó, m là số lượng chi tiết trong mỗi sản phẩm, và β là số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ, thường dao động từ 5% đến 7% Trong trường hợp này, chúng ta chọn β là 6%.
Nếu tính đến số α% phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn thì ta có công thức sau:
Sau khi xác định sản lượng hàng năm của chi tiết N, bước tiếp theo là tính toán trọng lượng của chi tiết đó Trọng lượng được xác định dựa trên công thức cụ thể.
Q1 – trọng lượng chi tiết (kG)
V – thể tích của chi tiết (dm 3) γ – trọng lượng riêng của vật liệu
Trọng lượng riêng của gang xám là: γ =7,2 (kg/dm 3 )
Thể tích của chi tiết được tính gần là 4,12 dm 3
Bảng 1.1: Xác định dạng sản xuất
Q- trọng lượng của chi tiết
Sản lượng hàng năm của chi tiết Đơn chết < 5 < 10 < 100
→ Ta xác định được dạng sản xuất là hàng khối
CHỌN PHÔI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
Dạng phôi
Trong gia công cơ khí các dạng phôi có thể là: phôi đúc, rèn, dập, cán
Xác định loại và phương pháp chế tạo phôi là yếu tố quan trọng nhằm tối ưu hóa hiệu quả kinh tế-kỹ thuật trong quy trình sản xuất chi tiết Điều này đảm bảo tổng chi phí chế tạo từ khâu sản xuất phôi đến gia công chi tiết là thấp nhất Khi lựa chọn phôi và phương pháp chế tạo, cần xem xét các đặc điểm cấu trúc và yêu cầu chịu tải của chi tiết như hình dạng, kích thước, vật liệu, chức năng và điều kiện làm việc.
Sản lượng hàng năm của chi tiết phụ thuộc vào điều kiện sản xuất thực tế, bao gồm các yếu tố kỹ thuật và tổ chức sản xuất như khả năng của thiết bị và trình độ chế tạo phôi.
Khi xác định phương pháp tạo phôi cho chi tiết, cần chú ý đến các đặc tính của phôi cũng như lượng dư gia công tương ứng Dưới đây là một số đặc tính quan trọng của các loại phôi thường được sử dụng.
Khả năng tạo hình và độ chính xác của các chi tiết đúc phụ thuộc vào phương pháp chế tạo khuôn Phương pháp đúc bằng mẫu gỗ cho độ chính xác thấp, trong khi đúc áp lực trong khuôn kim loại mang lại độ chính xác cao hơn Đúc trong khuôn cát, mặc dù có chi phí thấp và phạm vi ứng dụng rộng, nhưng năng suất không cao do làm khuôn thủ công Ngược lại, đúc trong khuôn kim loại có chi phí chế tạo cao và phạm vi ứng dụng hẹp hơn, nhưng lại cho năng suất cao, phù hợp cho sản xuất hàng loạt.
Phôi tự do và phôi rèn khuôn chính xác là hai loại phôi phổ biến trong ngành chế tạo máy Phôi rèn tự do có dung sai lớn, mang lại độ bền cơ tính cao cùng tính dẻo và đàn hồi tốt Mặc dù phương pháp rèn tự do sử dụng thiết bị đơn giản và vạn năng, nhưng chỉ phù hợp với chi tiết có hình dáng đơn giản và năng suất thấp Ngược lại, rèn khuôn đạt độ chính xác và năng suất cao hơn, nhưng lại phụ thuộc vào độ chính xác của khuôn và yêu cầu chi phí cao cho việc chế tạo khuôn chuyên dụng Phương pháp rèn khuôn cũng gặp khó khăn trong việc đạt được kích thước chính xác cấp 7-8 và xử lý các chi tiết có hình dạng phức tạp.
Các profin đơn giản như tròn, vuông, lục giác và lăng trụ thường được sử dụng để chế tạo các trục trơn, trục bậc, hình ống, tay gạt, trục ren và mặt bích Phôi cán định hình phổ biến bao gồm phôi thép góc và thép hình như I, U, V, được ứng dụng rộng rãi trong các kết cấu lắp ráp, cũng như trong sản xuất toa tàu, máy kéo và máy nâng Phôi cán có cơ tính cao với sai số thấp, thường đạt độ chính xác từ cấp 9 đến 12 Việc sử dụng phôi cán hợp lý giúp giảm thiểu gia công cơ khí tiếp theo, điều này đặc biệt quan trọng khi chế tạo các chi tiết từ thép và hợp kim khó gia công và có giá thành cao.
Chi tiết có hình dạng khá phức tạp, có một số mặt gia công có độ chính xác cấp 6-7 ta không dùng phương pháp này để chế tạo phôi
Ngoài ra trong sản xuất thực tế người ta còn dùng phôi hàn nhưng phạm vi nhỏ hơn.
Chọn phương pháp chế tạo phôi
Dựa vào đặc điểm của các phương pháp chế tạo phôi trên ta chọn phương pháp đúc vì:
Giá thành chế tạo vật đúc rẻ
Thiết bị đầu tư ở phương pháp này tương đối đơn giản nên đầu tư thấp
Phù hợp với sản xuất hàng khối Độ nhám bề mặt, độ chính xác phôi đúc phù hợp
3.2.2 Phương pháp chế tạo phôi
Trong đúc phôi có những phương pháp sau: Đúc trong khuôn cát – mẫu gỗ
Chất lượng bề mặt đúc không cao, giá thành thấp, trang thiết bị đơn giản, phù hợp cho sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ
Loại phôi này có cấp chính xác IT16 → IT17 Độ nhám bề mặt: Rz0 mm
Phương pháp đúc trong khuôn cát mẫu kim loại thường đạt năng suất trung bình và chất lượng bề mặt không cao, gây khó khăn trong việc xử lý những bề mặt không gia công cơ.
Nếu công việc làm khuôn được thực hiện bằng máy thì có cấp chính xác khá cao, giá thành cao hơn so với đúc trong khuôn cát mẫu gỗ
Cấp chính xác của phôi đạt từ IT15 đến IT16, với độ nhám bề mặt Rzmm, mang lại chất lượng bề mặt vượt trội so với phương pháp đúc bằng mẫu gỗ Phương pháp này cho phép sản xuất các chi tiết lớn và phức tạp, rất phù hợp cho sản xuất hàng loạt vừa và lớn Đúc trong khuôn kim loại tuy có độ chính xác cao nhưng yêu cầu đầu tư lớn, phôi có hình dạng gần giống với chi tiết và lượng dư nhỏ, giúp tiết kiệm vật liệu, mặc dù giá thành sản phẩm lại cao.
Cấp chính xác của phôi: IT14 → IT15. Độ nhám bề mặt: Rz@ mm.
Phương pháp đúc ly tâm mang lại năng suất cao và có tính kỹ thuật tốt, nhưng do chi phí cao, nó không phù hợp cho sản xuất hàng loạt vừa và lớn.
Loại này chỉ phù hợp với chi tiết dạng tròn xoay, đối xứng, rỗng, đặc biệt là các chi tiết hình ống
Khó nhận được đường kính lỗ bên trong vật đúc chính xác vì khó định lượng kim loại rót vào khuôn chính xác
Chất lượng bề mặt trong vật đúc kém, vì chứa nhiều tạp chất và xỉ Đúc áp lực
Đúc dưới áp lực là phương pháp sử dụng áp lực để lấp đầy kim loại trong khuôn, thường áp dụng cho các hợp kim như thiếc, chì, kẽm, magie, nhôm và đồng Phương pháp này cho phép chế tạo các chi tiết phức tạp, chẳng hạn như vỏ bơm xăng và dầu Tuy nhiên, do trang thiết bị đắt đỏ, giá thành sản phẩm cao, nên kỹ thuật này không phù hợp cho sản xuất quy mô vừa Ngoài ra, quy trình đúc thường được thực hiện trong khuôn mỏng.
Là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn mỏng chừng 6-8 mm
Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu như khuôn cát, khối lượng vật đúc đến 100 kg
Dùng trong sản xuất hàng loạt vừa và lớn Đúc liên tục:
Quá trình đúc kim loại liên tục bao gồm việc rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại, trong khi nước lưu thông xung quanh hoặc bên trong để làm nguội Nhờ vào khả năng truyền nhiệt nhanh chóng, kim loại sẽ kết tinh ngay khi được rót vào khuôn Sau đó, sản phẩm đúc được kéo ra khỏi khuôn một cách liên tục bằng các cơ cấu đặc biệt như con lăn.
Thường dùng để đúc ống, thỏi, ấm,
Dựa trên các yêu cầu chi tiết, tính kinh tế và loại hình sản xuất, phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát với mẫu kim loại và làm khuôn bằng máy sẽ được lựa chọn.
Xác định lượng dư gia công của vật đúc cấp chính xác II
- Chi tiết chế tạo bằng gang xám, được đúc trong khuôn cát – mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, mặt phân khuôn nằm ngang
- Lượng dư phía trên: 4,5 mm
- Lượng dư phía dưới: 4,5 mm
- Lượng dư thành bên: 4,5 mm
- Lượng dư của lỗ: 4,5 mm
- Bán kính góc lượn: 5 mm
- Kích thước chiều dài của chi tiết: L = 336 + 4,540,5 mm.
- Kích thước bề dày của mặt đế: L = 29 + 3 + 4,5 = 36,5 mm.
- Kích thước bề cao chi tiết: L = 147 + 4,5 + 4,5 = 156 mm.
- Các kích thước còn lại đều có dung sai T = 0,4 mm
Kích thước của phôi đúc:
Từ kích thước của chi tiết ta có kích thước của chi tiết như sau:
Kích thước phôi đúc = kích thước chi tiết + kích thước lượng dư
Hình 3.1 Bản vẽ lồng phôi
LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Nguyờn cụng 8: Kiểm tra độ song song 2 lỗ ỉ20
5.1 Tính toán lượng dư gia công
5.1.1.Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ ∅18; Khoét 4 lỗ ∅19,8; Doa 4 lỗ ∅20
Phôi đúc có khối lượng là 29,6kg
Gia công lỗ này bằng phương pháp khoan và doa
Lượng dư gia công tối thiểu:
TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG,CHẾ ĐỘ CẮT
Tính toán lượng dư gia công
5.1.1.Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ ∅18; Khoét 4 lỗ ∅19,8; Doa 4 lỗ ∅20
Phôi đúc có khối lượng là 29,6kg
Gia công lỗ này bằng phương pháp khoan và doa
Lượng dư gia công tối thiểu:
- R Zi−1 - chiều cao nhấp nhô tế vi do nguyên công sát trước để lại
- T a−1 - chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hư hang do bước công nghệ sát trước để lại
Trong quá trình sản xuất, ρ i−1 đại diện cho sai lệch vị trí tương quan và tổng sai số không gian do bước công nghệ trước đó để lại, trong khi ε i là sai số gá đặt chi tiết trong bước công nghệ hiện tại.
Tra bảng 13_Trần Văn Địch-TKĐACT ta có: R Z μm
T a =¿25 μm ρ p oi ℎ = √ ρ c 2 + ρ cm 2 Bảng14_Trần Văn Địch-TKĐACT ρ c =0,25 mm¿Bảng16_Trần Văn Địch-TKĐACT) ρ cm =0,7 mm (Bảng17_Trần Văn Địch-TKĐACT)
2 Z min = 2 ׿ ) Tra bảng 13_Trần Văn Địch-TKĐACT ta có: R Z p oi ℎ
T a p oi ℎ =¿50 μm ρ p oi ℎ = √ ρ c 2 + ρ cm 2 Bảng14_Trần Văn Địch-TKĐACT ρ c =0,25 mm¿Bảng16_Trần Văn Địch-TKĐACT) ρ cm =0,7 mm (Bảng17_Trần Văn Địch-TKĐACT)
Với các bề mặt còn lại ta tra bảng trong sổ tay chế tạo máy tập 1
5.1.2.Nguyên công 1: Phay mặt phẳng đáy
- Lượng dư gia công 4,5mm
5.1.3.Nguyên công 2: Phay 2 mặt bậc đáy
-Lượng dư gia công 3mm
5.1.4.Nguyên công 4: Phay 2 mặt bậc trên Tra bảng 3-115[2] lượng dư gia công là 4,5mm
5.1.5.Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ ∅11,8; Doa 2 lỗ ∅12; Khoan 2 lỗ ∅14; Taro máy M16 Tra bảng 3-131[2]
Khoan 4 lỗ ∅11,8 , Doa 2 lỗ ∅12; Khoan 2 lỗ ∅14
5.1.6.Nguyên công 6: Phay mặt bên Tra bảng 3-115[2] lượng dư gia công là 4,5mm
5.1.7.Nguyên công 7: Khoét lỗ ∅89 và doa lỗ ∅90
Khoét lỗ ∅89 và doa lỗ ∅90
Chế độ cắt
5.2.1.Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ ∅18; Khoét 4 lỗ ∅19,8; Doa 4 lỗ ∅20
5.2.1.1.Khoan lỗ ∅18.Dùng máy khoan đứng đồng trục 2I175M n"-1000(v/p);PKw,số cấp tốc độ chính:12
+Ta có φ m−1 = n n max min = 1000 22 = 45,45 +Tra bảng (8) φ 11 E,45 ta có φ =1,41
+ Lượng chạy dao S = 0,41-0,47 mm/vòng (tra bảng 5-25/ 21[2])
+ Tra bảng 5-28 trang 23[2], ta được:
+ Chu kì bên T = 25 (tra bảng 5-30/30[2])
+ kMV = 1 - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công (bảng 5-1/4[2])
+ kuv = 1 - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (bảng 5-6/8[2])
+ klv= 1 - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (bảng 5-31/24[2])
+ knv = 0,85 - hệ số điều chỉnh bổ sung (bảng 5-5/8[2])
+ Tra bảng 5-29 trang 23[2], ta được:
+ Chu kì bên T = 30 (tra bảng 5-30/30[2])
+ Lượng chạy dao S = 2,6 mm/vòng (tra bảng 5-26/ 22[2])
+ Tra bảng 5-29 trang 23[2], ta được:
+ Chu kì bên T = 30 (tra bảng 5-30/30[2])
Máy khoan đứng đồng trục 2I175M
TT Nội dung các bước t(mm) n (v/p) V(m/p)
5.2.2.Nguyên công 1: Phay mặt phẳng đáy
- Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng
Chia bước: Nguyên công chia làm 2 bước:
- Lượng chạy dao thô Sz = 0,15 mm/răng (bảng 5.125, [3] trang 113)
+ Tra bảng 5-39,5-40 trang 32[2] ta có:
Theo bảng 5-125 [3-113], với gang có giới hạn bền 180Mpa, dao không có góc nghiêng phụ và độ nhám bề mặt lấy Rz 2,5 ta có S = 0,5 mm/vòng.
+ Tra bảng 5-39,5-40 trang 32[2] ta có:
5.2.3 Nguyên công 2: Phay 2 mặt bậc đáy
Chọn máy: Tra bảng 9-38, [4] trang 75 chọn máy phay 6H82 có n = (30 -
- Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng
- Tra bảng 4-94, [2] trang 376 có các thông số: Đường kính ngoài D
Dụng cụ đo là thước kẹp, độ chính xác 0,05 mm
Chia bước: Nguyên công chia làm 2 bước:
NC2 : Phay 2 mặt đáy Máy phay 6H82
STT Nội dung các bước S(mm/vòng) t(mm) v(m/ph) n(v/p)
5.2.4 Nguyên công 4: Phay 2 mặt trên
- Dùng dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh hợp kim cứng
NC4 : Phay 2 mặt bậc trên Máy phay 6H82
STT Nội dung các bước S(mm/vòng) t(mm) v(m/ph) n(v/p)
5.2.5 Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ ∅11,8; Doa 2 lỗ ∅12; Khoan 2 lỗ ∅14; Taro máy M16
NC5 : Khoan,doa,taro Máy khoan đứng đồng trục 2I175M
STT Nội dung các bước S(mm/vòng) t(mm) v(m/ph) n(v/p)
5.2.6 Nguyên công 6: Phay mặt bên
NC2 : Phay 2 mặt đáy Máy phay 6H82
STT Nội dung các bước S(mm/vòng) t(mm) v(m/ph) n(v/p)
5.2.7 Nguyên công 7: Khoét lỗ ∅89 và doa lỗ ∅90
NC2 : Phay 2 mặt đáy Máy khoan cần 2M58
STT Nội dung các bước S(mm/vòng) t(mm) v(m/ph) n(v/p)
Quy trình chế tạo gia công chi tiết gồm có 7 nguyên công cùng với các bước công nghệ ở từng nguyên công.
Quy trình công nghệ này tận dụng trang thiết bị hiện đại và dây chuyền tự động hóa, mang lại hiệu quả cao Tuy nhiên, nhược điểm lớn là cần phải đầu tư vào máy móc và trang thiết bị chuyên dụng.
Dự án thiết kế được thực hiện trong thời gian ngắn và thiếu kinh nghiệm, dẫn đến nhiều sai sót Em rất mong nhận được ý kiến từ thầy để bổ sung kiến thức và cải thiện quy trình công nghệ, nhằm tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm gia công và đáp ứng tốt hơn nhu cầu sử dụng.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy TS Ngô Xuân Quang Em xin chân thành cảm ơn thầy vì sự giúp đỡ quý báu, giúp em hoàn thành đồ án đúng thời hạn.