1.1 Công dụng của và điều kiện làm việc của CTGC: Là nơi lắp pittong là bộ phận tạo ra không gian hút và nén. Có nhiệm vụ đặt, dẫn hướng chuyển động của piston. Điều kiện làm việc: làm việc trong điều kiện áp suất và nhiệt độ thay đổi theo chu kì của quá trình hút và nén. 1.2 Phân tích vật liệu chế tạo CTGC Vật liệu được chế tạo từ GX1836 Tra sổ tay thiết kế cơ khí tập 1 ta được thành phần cấu tạo GX1836: + 3,3% C + 1,4 % Si + 0,7% Mn + 0,2 % P + 0,15 % S, … Công dụng của GX1836: dùng để chế tạo thân máy, vỏ hộp giảm tốc , ... Độ bền uốn Độ bền kéo Giới hạn bền xoắn Giới hạn bền ép, nén Độ cứng σ_u=36 σ_k=18 70 26 170229HB 1.3 Phân tích kết cấu hình dạng chi tiết gia công: Kết cấu hình dạng đơn giản. Kết cấu hình dạng hợp lý. Chi tiết thuộc dạng điển hình: dạng hộp. Khi gia công cần quan tâm kích thước ø70 vì đây là nơi lắp pit tông nên cần độ chính xác cao. 1.4 Phân tích độ chính xác gia công Độ chính xác về kích thước Độ chính xác về kích thước Kích thước có chỉ dẫn dung sai: + ø90 cần đạt cấp chính xác 7. Tra sách dung sai trang 18, miền dung sai H7. Ta được kích thước 〖ø90 〗_0(+0,035), kích thước 10 _+0.07 + ø70 để lắp pit tông => H7 => 〖ø70 〗_0(+0.03) + Hai lỗ ø10 để lắp chốt định vị => H7 => 〖ø10 〗_0(+0.015) + Kích thước 204 chọn Js7. Tra bảng 28 trang 61 sổ tay CNCTM 1 ta được 〖204 〗_+ 0.023 + Kích thước 282 chọn Js7. Tra bảng 28 trang 61 sổ tay CNCTM 1 ta được 〖282 〗_+ 0.026 + Dung sai khoảng cách tâm ø70 và lỗ mặt đáy đạt ccx 10. Tra bảng 28 trang 61 sổ tay CNCTM 1 ta được 〖125 〗_+ 0.08 Kích thước không chỉ dẫn sung sai: + Kích thước giữa hai bề mặt không gia công( CCX16): R9; R3; 10; 10; 353; 20,5; 10; 156; 48; ø126; 192; 254; ø200; R5; 100; 126; 192 + Kích thước giữa một bề mặt gia công một bề mặt không gia công ( CCX14): 5; 21; 24; 25 + Kích thước giữa hai bề mặt gia công ( CCX12): ø18; 541; ø9; 22 Độ chính xác về hình dáng hình học Không có yêu cầu đặc biệt Độ chính xác về vị trí tương quan Dung sai độ song song giữa tâm lỗ ø70 và mặt đáy là 0,16 Dung sai độ vuông góc của lỗ ø70 so với hai mặt đầu là 0,03 Dung sai độ đồng tâm ø70 với hai lỗ ø90 là 0.04 Chất lượng bề mặt Bề mặt có độ nhám Ra= 0.8 μm: ø90, ø70 Bề mặt có độ nhám Ra= 1,6 μm: 2 lỗ ø10 Bề mặt có độ nhám Ra= 3,2 μm: mặt đáy, hai mặt đầu ø200 Các bề mặt có độ nhám Ra = 12,5μm: 6 lỗ ø9, 6 lỗ ø18, 2 bề mặt giới hạn bởi kích thước 22 Các bề mặt còn lại có Rz = 80μm Phân tích: Chi tiết xy lanh lớn có đặc điểm của chi tiết dạng hộp. Mặt đáy, hai mặt đầu , lỗ ø70, 2 lỗ ø10 là những bề mặt lắp ghép. ø70 lắp lỏng với piston. ø10 lắp chốt định vị. ø90 định vị một chi tiết khác lắp vào xylanh lớn. Mặt đáy được lắp với chi tiết khác dùng bulong lắp vào ø18. Tính công nghệ Kết cấu chi tiết đơn giản. Có thể sử dụng được các ppgc phổ biến như: tiện, khoan. Vật liệu gang xám có độ bền và chống rung động tốt, thuận tiện cho việc chế tạo bằng pp
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT XY LANH LỚN Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TP HCM, tháng 09 năm 2021 BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG Họ tên HSSV: Lê Hồng Hải Lớp CĐCK19C Lê Thanh Hải Võ Văn Ngọc Hải Giáo viên hướng dẫn: Trương Nam Trung NỘI DUNG Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết: Xylanh lớn PHẦN 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG 1.1 Cơng dụng điều kiện làm việc CTGC: - Là nơi lắp pittong phận tạo không gian hút nén Có nhiệm vụ đặt, dẫn hướng chuyển động piston - Điều kiện làm việc: làm việc điều kiện áp suất nhiệt độ thay đổi theo chu kì trình hút nén 1.2 Phân tích vật liệu chế tạo CTGC Vật liệu chế tạo từ GX18-36 Tra sổ tay thiết kế khí tập ta thành phần cấu tạo GX18-36: + 3,3% C + 1,4 % Si + 0,7% Mn + 0,2 % P + 0,15 % S, … Công dụng GX18-36: dùng để chế tạo thân máy, vỏ hộp giảm tốc , Độ bền uốn σ u=36 Độ bền kéo Giới hạn bền xoắn Giới hạn bền ép, nén σ k=18 70 26 1.3 Phân tích kết cấu hình dạng chi tiết gia cơng: - Kết cấu hình dạng đơn giản Độ cứng 170-229HB - Kết cấu hình dạng hợp lý - Chi tiết thuộc dạng điển hình: dạng hộp - Khi gia cơng cần quan tâm kích thước ø70 nơi lắp pit tơng nên cần độ xác cao 1.4 Phân tích độ xác gia cơng *Độ xác kích thước *Độ xác kích thước - Kích thước có dẫn dung sai: + ø90 cần đạt cấp xác Tra sách dung sai trang 18, miền dung sai H7 Ta kích thước ø 90+0,035 , kích thước 10−¿ ¿0.07 + ¿¿ + ø70 để lắp pit tông => H7 => ø 70+0.03 + Hai lỗ ø10 để lắp chốt định vị => H7 => ø 10+0.015 + Kích thước 204 chọn Js7 Tra bảng 2-8 trang 61 sổ tay CNCTM ta 204−¿ + ¿0.023 ¿ ¿ + Kích thước 282 chọn Js7 Tra bảng 2-8 trang 61 sổ tay CNCTM ta 282−¿ +¿0.026 ¿ ¿ + Dung sai khoảng cách tâm ø70 lỗ mặt đáy đạt ccx 10 Tra bảng 2-8 trang 61 sổ tay CNCTM ta 125−¿ ¿ +¿ 0.08¿ - Kích thước khơng dẫn sung sai: + Kích thước hai bề mặt không gia công( CCX16): R9; R3; 10; 10; 353; 20,5; 10; 156; 48; ø126; 192; 254; ø200; R5; 100; 126; 192 + Kích thước bề mặt gia cơng bề mặt không gia công ( CCX14): 5; 21; 24; 25 + Kích thước hai bề mặt gia cơng ( CCX12): ø18; 541; ø9; 22 * Độ xác hình dáng hình học Khơng có u cầu đặc biệt * Độ xác vị trí tương quan - Dung sai độ song song tâm lỗ ø70 mặt đáy 0,16 - Dung sai độ vng góc lỗ ø70 so với hai mặt đầu 0,03 - Dung sai độ đồng tâm ø70 với hai lỗ ø90 0.04 * Chất lượng bề mặt - Bề mặt có độ nhám Ra= 0.8 μm: ø90, ø70 - Bề mặt có độ nhám Ra= 1,6 μm: lỗ ø10 - Bề mặt có độ nhám Ra= 3,2 μm: mặt đáy, hai mặt đầu ø200 - Các bề mặt có độ nhám Ra = 12,5μm: lỗ ø9, lỗ ø18, bề mặt giới hạn kích thước 22 - Các bề mặt cịn lại có Rz = 80μm * Phân tích: - Chi tiết xy lanh lớn có đặc điểm chi tiết dạng hộp - Mặt đáy, hai mặt đầu , lỗ ø70, lỗ ø10 bề mặt lắp ghép - ø70 lắp lỏng với piston - ø10 lắp chốt định vị - ø90 định vị chi tiết khác lắp vào xylanh lớn - Mặt đáy lắp với chi tiết khác dùng bulong lắp vào ø18 * Tính cơng nghệ - Kết cấu chi tiết đơn giản - Có thể sử dụng ppgc phổ biến như: tiện, khoan - Vật liệu gang xám có độ bền chống rung động tốt, thuận tiện cho việc chế tạo pp phôi đúc 1.5 Xác định sản lượng - Chi tiết xy lanh có khối lượng 68,35 kg tính phần mềm Autodesk Inventor 2021 - Dựa vào dạng sản xuất hàng loạt vừa khối lượng chi tiết gia công, tra bảng 2.2 → sản lượng hàng năm chi tiết 200÷500 chi tiết CHƯƠNG 2: CHỌN PHÔI, PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA CƠNG 2.1 Chọn vật liệu phơi phương pháp chế tạo phôi - Vật liệu chế tạo chi tiết gang xám GX 18-36 - Hình dáng hình học chi tiết đơn giản → Do ta chọn phôi đúc, vật liệu gang xám GX 18-36 - Dạng sản xuất hàng loạt vừa → Phương pháp chế tạo phôi: Đúc khuôn cát làm máy => Vật đúc có CCX cấp II 2.2 Xác định lượng dư gia cơng Chi tiết có KTLN = 541 * Kích thước ∅ 70 KTLN 541 SX hàng loạt } Tra bảng 22 – sổ tay CNCTM2 → Z * Kích thước ∅ 90 KTLN 541 SX hàng loạt } Tra bảng 22 – sổ tay CNCTM2 → Z bên =8 * Hai bề mặt giớ hạn kích thước 541 KTLN 541 Tra bảng 16 – sổ tay CNCTM2 → Z=5,5 ¿2,5) KTDN 541 } * Hai bề mặt giớ hạn kích thước 521 KTLN 541 Tra bảng 16 – sổ tay CNCTM2 → Z=5,5 ¿2,5) KTDN 521 } bên =8 * Hai bề mặt giớ hạn kích thước 22 KTLN 541 Tra bảng 16 – sổ tay CNCTM2 → Z=5 ¿0.6) KTDN 22 } * Các lỗ ∅ 9, ∅18 , ∅ 10 đúc đặc * Yêu cầu kỹ thuật: - Phôi không bị rỗ xỉ, rỗ khí, cháy cát - Phơi khơng bị rạn nứt - Phôi không bị biến trắng CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN NGUN CƠNG Ngun cơng II: Gia cơng thô mặt đáy A -Sơ đồ gá đặt: -Định vị: chi tiết định vị bậc tự -Kẹp chặt: -Chọn máy: chọn máy phay đứng 6H13 có cơng suất 10kW -Chọn dao: Dao phay mặt đầu chắp mảnh hợp kim cứng D= 100mm, d=32mm, B= 50, Z=8, T=180, vật liệu BK6 ( tra bảng 4-95, STCNCTM1 trang 376 ) -Chia bước: nguyên công gồm bước phay thô mặt đáy -Tra chế độ cắt thời gian gia công Chiều sâu cắt t= 3mm Lượng chạy dao S z= 0,14 mm/răng (bảng 5-125, STCNCTM2 trang 113) Vận tốc cắt V b=158 m/phút (bảng 5-127, STCNCTM2 trang 115) Hệ số điều chỉnh vận tốc: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang K 1= HB= 190 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền dao K 2= Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng K 3= vật liệu dao BK6 Hệ số phụ thuộc bề mặt gia cơng khơng có vỏ cứng K = Hệ số phụ thuộc chiều rộng phay K 5=1 Hệ số phụ thuộc vào gốc nghiêng K =1 Vậy tốc đọ tính tốn V t = V b K K K K K K 6= 158 m/phút Số vịng quay tính tốn: nt = 1000.V t 1000.158 = =503 vòng/phút π D 3,14.100 Theo thuyết minh máy: nm = 475 vòng/phút Vận tốc thực: V tt = π D n 3,14.100.475 = =149 m/phút 1000 1000 Lượng chạy dao phút: S ph= S z.Z.n= 0,14.8.475= 532 mm/phút Theo thuyết minh máy chọn S ph= 300 mm/phút Công suất cắt N c = 7,8 Kw (tra bảng 5-130, STCNCTM2 trang 118) So sánh N c = 7,8Kw < N m= 10Kw Thời gian gia công: T 0= L+ L 1+ L 353+53+5 = =1,37 phút S ph 300 Trong đó: L= 353mm L1= 0,5.D+3= 0,5.100+3= 53mm(vì D > B) L2= 5mm Vậy tổng thời gian cho bước phay thô là: T tc=T +0,26 T =1,37+0,26.1,37=1,73phút Nguyên công III: gia công mặt E1 -Sơ đồ gá đặt: -Định vị: chi tiết định vị bậc tự -Kẹp chặt: -Chọn máy: chọn máy phay đứng 6H13 có cơng suất 10kW -Chọn dao: Dao phay ngón d= 50mm, L= 200mm, l= 75mm, Z=6,T=120 (tra barng4-66, STCNCTM1 trang 357) -Chia bước: nguyên công gồm bước phay thô mặt E1 -Tra chế độ cắt thời gian gia công Chiều sâu cắt t= 3mm Lượng chạy dao S z= 0,16 mm/răng (bảng 5-146, STCNCTM2 trang 131) Vận tốc cắt V b=64 m/phút (bảng 5-148, STCNCTM2 trang 133) Hệ số điều chỉnh vận tốc: (tra bảng 5-134, STCNCTM2 trang 121) Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang K 1= HB= 190 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền dao K 2= Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công K 3=1 (thô) Hệ số phụ thuộc bề mặt gia công vỏ cứng K = Hệ số phụ thuộc chiều rộng phay K 5=0,8 B= 48mm Vậy tốc đọ tính tốn V t = V b K K K K K 5= 51 m/phút Số vịng quay tính tốn: nt = 1000.V t 1000.51 = =325vịng/phút π D 3,14.50 Theo thuyết minh máy: nm = 300 vòng/phút Vận tốc thực: V tt = π D n 3,14.50.300 = =47 m/phút 1000 1000 Lượng chạy dao phút: S ph= S z.Z.n= 0,16.6.300= 288 mm/phút Theo thuyết minh máy chọn S ph= 240 mm/phút Công suất cắt N c = 1,9 Kw (tra bảng 5-152, STCNCTM2 trang 137) So sánh N c = 1,9Kw < N m= 10Kw Thời gian gia cơng: T 0= Trong đó: L= 353mm L+ L 1+ L 353+28+5 = =1,6 phút S ph 240 L1= 0,5.D+3= 0,5.50+3= 28mm(vì D > B) L2= 5mm Vậy tổng thời gian cho bước phay thô là: T tc=T +0,26 T =1,6+0,26.1,6=2phút Nguyên công IV: gia công mặt E2 -Sơ đồ gá đặt: -Định vị: chi tiết định vị bậc tự -Kẹp chặt: -Chọn máy: chọn máy phay đứng 6H13 có cơng suất 10kW -Chọn dao: Dao phay ngón d= 50mm, L= 200mm, l= 75mm, Z=6,T=120 (tra barng4-66, STCNCTM1 trang 357) -Chia bước: nguyên công gồm bước phay thô mặt E2 -Tra chế độ cắt thời gian gia công Chiều sâu cắt t= 3mm Lượng chạy dao S z= 0,16 mm/răng (bảng 5-146, STCNCTM2 trang 131) Vận tốc cắt V b=64 m/phút (bảng 5-148, STCNCTM2 trang 133) Hệ số điều chỉnh vận tốc: (tra bảng 5-134, STCNCTM2 trang 121) Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang K 1= HB= 190 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền dao K 2= Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công K 3=1 (thô) Hệ số phụ thuộc bề mặt gia cơng khơng có vỏ cứng K = Hệ số phụ thuộc chiều rộng phay K 5=0,8 B= 48mm Vậy tốc đọ tính tốn V t = V b K K K K K 5= 51 m/phút Số vịng quay tính tốn: nt = 1000.V t 1000.51 = =325vòng/phút π D 3,14.50 Theo thuyết minh máy: nm = 300 vòng/phút Vận tốc thực: V tt = π D n 3,14.50.300 = =47 m/phút 1000 1000 Lượng chạy dao phút: S ph= S z.Z.n= 0,16.6.300= 288 mm/phút Theo thuyết minh máy chọn S ph= 240 mm/phút Công suất cắt N c = 1,9 Kw (tra bảng 5-152, STCNCTM2 trang 137) So sánh N c = 1,9Kw < N m= 10Kw Thời gian gia công: T 0= L+ L 1+ L 353+28+5 = =1,6 phút S ph 240 Trong đó: L= 353mm L1= 0,5.D+3= 0,5.50+3= 28mm(vì D > B) L2= 5mm Vậy tổng thời gian cho bước phay thô là: T tc=T +0,26 T =1,6+0,26.1,6=2phút Nguyên công V: gia công lỗ ∅ 10 -Sơ đồ gá đặt: -Định vị: chi tiết định vị bậc tự -Kẹp chặt: -Chọn máy: chọn máy khoan cần 2A55 -Chọn dao: chọn mũi khoan ruột gà thép gió (tra bảng 4-40, STCNCTM1 trang 319) -Chia bước: nguyên công gồm bước: Bước 1: khoan lỗ ∅ 9,8+0.15 Tính chế độ cắt: Chiều sâu t= 4,9mm Lượng chạy dao S z= 0,47 mm/vòng (tra bảng 5-89, CNCTM2 trang 86) Tra thuyết minh máy chọn Sm= 0,4 mm/vịng Ngun cơng XII: gia cơng 12 lỗ ∅ -Sơ đồ gá đặt: -Định vị: chi tiết định vị bậc tự -Kẹp chặt: -Chọn máy: chọn máy khoan cần 2A55 -Chọn dao: chọn mũi khoan ruột gà thép gió (tra bảng 4-40, STCNCTM1 trang 319) -Chia bước: nguyên công gồm bước Bước 1: khoan lỗ ∅ Tính chế độ cắt: Chiều sâu t= 4,5mm Lượng chạy dao S z= 0,47 mm/vòng (tra bảng 5-89, CNCTM2 trang 86) Tra thuyết minh máy chọn Sm= 0,4 mm/vòng Tốc độ cắt: V = C v D Zv K v (m/phút) T m t xv S Yv Tra bảng 3-3 trang 84 sách chế độ cắt Cv 17,1 Zv 0,25 Xv Yv 0,4 Tra bảng 4-3 trang 85 sách chế độ cắt: T= 35 Tra bảng 5-3 trang 86 sách chế độ cắt: K mv = Tra bảng 6-3 trang 86 sách chế độ cắt: K lv = Mà K v = K mv K nv K uv K lv= C v D Zv 17,1.9 0,25 Vậy :V = m xv Yv K v = 0,125 =27,4( m/ phút ) T t S 35 4,50 0,40,4 Số vòng quay trục n= 1000.V 1000.27,4 = =969 vịng/ phút π D 3,14.9 Tra theo thuyết minh máy chon nm= 950 vòng/phút Vận tốc thức máy: V tt = π D n 3,14.9.950 = =26,85m/ phút 1000 1000 m 0,125 Momen xoắn lức cắt: Tra bảng 7-3 trang 87 sách chế độ cắt CM 0,021 ZM YM 0,8 Tra bảng 5-9, STCNCTM2 trang 9: K mp = K mM = CP 42,7 HB 190 0,6 Zp 190 190 0,6 ( ) ( ) = =1 Vậy M= CM.DZM.SYM.KmM= 0,021.92.0,40,8.1= 0,82 KGm P0= CP.DZP.SYP.KP= 42,7.91.0,40,8.1= 184,64 KG So sánh P < Pmax= 2000 KG Công suất cắt gọt: N= M n 0,82.950 = =0,8 Kw 975 975 N= 0,8 < Nm.η =4,5.0,8= 3,6( đạt yêu cầu) Thời gian gia công: T 0= L+ L 1+ L 21+ 4,6+3 = =0,075 phút S n 0,4.950 Trong đó: L= 21mm L1= D−d 9−0 cotgφ+2= cotg 60+2=4,6 2 L2= 3mm Bước 2: khoan lỗ ∅ mặt đối diện Các thông số giống bước Nguyên công XIII: gia công lỗ ∅ 18 -Sơ đồ gá đặt: -Định vị: chi tiết định vị bậc tự -Kẹp chặt: -Chọn máy: chọn máy khoan cần 2A55 -Chọn dao: chọn mũi khoan ruột gà thép gió (tra bảng 4-40, STCNCTM1 trang 319) YP 0,8