ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BẠC

Để xác định được dạng hình sản xuất trước tiên ta phải xác định được sản lượngnăm của chi tiết gia công N và khối lượng phôi Q... của các bề mặt lỗ này hơi nhỏ nên ta cần phải chế tạo lo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

BẠC (TẬP THUYẾT MINH)

NHA TRANG – 2022

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Tường Sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Thạch

Mã số sinh viên : 60136819

Lớp : 60.KTCK-1

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I Tên nhiệm vụ: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bạc bằng vật liệu C35

II Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết bạc

- Sản lượng: 3588 sản phẩm/năm

III Nội dung chính phần thuyết minh:

1 Xác định dạng sản xuất

2 Phân tích chi tiết gia công

3 Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi

4 Xây dựng tiến trình gia công

5 Thiết kế nguyên công

6 Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

7 Xác định chế độ cắt và thời gian cơ bản

8 Lập phiếu tổng hợp nguyên công

IV Các bản vẽ:

- 01 bản vẽ chi tiết gia công, A3

- 01 bản vẽ phôi, A3

- 03 bản vẽ nguyên công, A3

V Thời gian thực hiện đồ án:

Đồ án được thực hiện từ ngày 12/9/2022 đến ngày 19/12/2022

Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

Để tiến hành mô hình hóa 3D chi tiết bạc ta sử dụng các phần mềm có hỗ trợ tính

vẽ 3D tiêu biểu như phần mềm SolidWorks, Autocad 3D, Autodesk Inventor Ở đồ ánnày dùng phần mềm SolidWorks để mô hình hóa 3D chi tiết bạc

Hình 1.1 Mô hình 3D chi tiết bạc sau khi được dựng bằng phầm mềm

SolidWorks

Các bước thực hiện mô hình hóa 3D chi tiết trên phần mềm SolidWorks:

Bước 1: Ta mở SolidWork và chọn mặt phẳng ( FRONT PLANE ), sau đó ta chọnlệnh Sketch và vẽ phác thảo biên dạng 2D của chi tiết như Hình 1.2

Hình 1.2 Biên dạng ban đầu của chi tiết

Bước 2: Sử dụng lệnh Revolved Boss/Base và chọn tâm xoay là đường tâm của chi tiết để tiến hành dựng mô hình 3D

Hình 1.3 Mô hình 3D sau khi sử dụng lệnh Revolved Boss/Base

Bước 3: Ta chọn mặt Right Plane và dùng lệnh Sketch vẽ biên dạng của bốn

rãnh

Hình 1.4 Chi tiết sau khi vẽ biên dạng bốn hình chữ nhật

Bước 4: Sau khi vẽ xong ta dùng lệnh Extruded Cut tạo bốn rãnh và dùng lệnh Fillet để tạo đường cong cho rãnh với bán kính 50mm được mô tả qua Hình 1.5, Hình 1.6

Hình 1.5 Chi tiết sau khi dùng lệnh Extruded Cut

Hình 1.6 Chi tiết sau khi dùng lệnh Fillet 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT

Phần mềm SOLIDWORK hiện ra kết quả tính khối lượng và thể tích của CT nhưHình 1.8 dưới đây:

Vật liệu chế tạo chi tiết là thép C35, khối lượng riêng là 7850 kg/m3

Sử dụng chức năng Mass Properties của phần mềm để tiến hành phần tích khốilượng của chi tiết

Để xác định khối lượng riêng của vật liệu dùng để chế tạo cho CT, ta chọnEVALUATE trên thanh công cụ của phần mềm và tiếp tục chọn MASS PROPERTIES, khi đó xuất hiện hộp thoại MAS PROPERIES như hình 1.7

Hình 1.7 Hộp thoại Mass Properties xuất hiện ban đầu

Hình 1.8 Hộp thoại Mass/Section Property Options đã nhập các thông số

Sau khi thực hiện nhập các thông số vật liệu thì ta thu được khối lượng của chi tiết nắp xuyên là 1,54 kg

Hình 1.9 Khối lượng và thể tích của chi tiết được tính trên phần mềm SolidWorks 1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Xác định dạng sản xuất là công việc quan trọng vì nó quyết định đế công nghệ ứngdụng sau này

Để xác định được dạng hình sản xuất trước tiên ta phải xác định được sản lượngnăm của chi tiết gia công (N) và khối lượng phôi (Q)

N được xác định theo công thức:

N = N0.m.(1+100α )(1+100β ) (1.1) [1, trang 24, 2.1]

Trong đó:

+ N0: số sản phẩm sản xuất trong một năm theo kế hoạch ( N0 = 3000)

+ α: phần trăm phế phẩm (α = 10 ÷ 20%, lấy α = 15%)

+ β: số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ lấy (β = 3÷5%, lấy β = 4%)

+ m: số thi tiết trong sản phẩm (m = 1)

Thay vào phương trình ta có:

N = 3000.1.(1+10015 )(1+1004 ) = 3588 (chi tiết/năm)

Vậy số lượng chi tiết sản xuất trong một năm N = 3588 (chi tiết/năm)

Dựa vào số lượng chi tiết N = 3588 chi tiết/năm và khối lượng chi tiết m =

1,54kg, ta chọn dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt vừa [1, trang 25, bảng 2.1].

Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT

Chi tiết bạc (Hình 2.1)

Hình 2.1 Bản vẽ chế tạo chi tiết bạc

Dựa vào bản vẽ chế tạo, ta thấy được chi tiết có các yêu cầu kỹ thuật là:

- Bề mặt trụ kích thước 48mm, cấp chính xác IT7, độ nhám Ra= 3,2 µm

- Bề mặt trụ Ø96, c p chính xác IT7, đ nhám Ra= 3,2 ấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt Ra = 6,3 ộ nhám bề mặt Ra = 6,3 µm (hình 2.2)

Hình 2.2 Bề mặt trụ Ø96 2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO

Vật liệu dùng để chế tạo chi tiết gia công là thép C35 có thành phần hóa học và cơ tính như ở bảng 2.1 và bảng 2.2 bên dưới:

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của thép C35 [9]

Hàm lượng của các nguyên tố (%)

C acb on

S ili c

M a n g a n

P h o t - p h o

L ư u

h u ỳ n h

C r o m

N i k e n

Không lớn hơn

0,32-0,38

0,15-0,35

0,3-0,6

0,030

0,035

-Bảng 2.2 Thành phần cơ tính của thép C35 [9]

Đ

ộ bền kéo đứt

G iới hạn chảy

Đ

ộ dãn dài tương đối

Đ

ộ cứng

N /mm 2

N /mm 2

(

%)

H RB

510~570

3

88max

+ Lỗ Ø90 là loại lỗ thông có tỷ lệ L/D < 3 dễ dàng gia công bằng máy tiện, khigia công dùng mặt đầu bên trái và bên phải làm mặt định vị, cần nhiều lần gia côngtinh để đảm bảo độ chính xác 90H9

+ Rãnh then kích thước 10H9 được gia công trên máy phay, việc gá đặt chi tiết

sẽ gặp khó khăn khi phải khống chế bậc tự do để đảm bảo độ chính xác cho kích thước

5−08 Nguyên công này đòi hỏi máy phải có độ cứng vững cao và độ chính xác cao.Góc bo R=0,5 mm giữa bề mặt kích thước 10H9 và bề mặt kích thước 5−08 chỉ cần giacông thô để đạt cấp chính xác IT12 và độ nhám bề mặt

+ Hai bề mặt trụ trong có kích thước Ø96 thuộc mặt vai trong nên dễ dàng gia

công được trên máy tiện, sử dụng dao tiện lỗ trong Tuy nhiên khi tiện vì kích thước

của các bề mặt lỗ này hơi nhỏ nên ta cần phải chế tạo loại dao tiện với kích thước nhỏphù hợp với từng nguyên công để gia công các bề mặt này.

Chi tiết có kết cấu khá đơn giản, chuẩn định vị được xác định dễ dàng Chi tiếtđược chế tạo bằng thép C35 đảm bảo cho việc gá đặt và gia công chi tiết

Chương 3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI

Chi tiết bạc được làm từ thép C35, có hàm lượng Cacbon trong thép là 0,35% C

có độ cứng cao, thích hợp làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập cao Chi tiếtchế tạo có kích thước nhỏ và chi tiết có dạng tròn xoay, dạng sản xuất của chi tiết làdạng sản xuất hàng loạt vừa

Sau đây là một số các đặc tính quan trọng của các dạng phôi thường dùng để chế tạochi tiết bạc:

3.1.1 Phôi dập

Phôi dập thường được dùng để chế tạo các chi tiết dạng càng, dạng trục, dạngtấm, các loại bánh răng,… Các chi tiết này được dập trên máy búa nằm ngang, máydập thẳng đứng hoặc máy ép Phương pháp này dễ dàng tạo hình cho các chi tiết trònxoay như chi tiết bạc Mặc hạn chế là phương pháp này là chi phí đầu tư dùng để chếtạo khuôn dập lớn, độ chính xác của phôi phụ thuộc vào quá trình chế tạo khuôn, chỉphù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối Vì vậy phương pháp này khôngphù hợp cho chi tiết bạc

3.1.2 Phôi đúc

Phôi đúc dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao và đáp ứng linh hoạttrong quá trình sản xuất Nhưng vẫn còn trở ngại về việc tổn hao kim loại do đậu hơiđậu ngót và khuyết tật vật đúc Phôi đúc thường dùng cho những chi tiết đơn giản.Thép C35 có tính đúc tương đối tốt đối với các chi tiết có kích thước nhỏ như chi tiếtbánh răng vì các yếu tố về tính chảy loãng, hệ số điền đầy khuôn không ảnh hưởng lớnđến quá trình đúc

3.1.3 Phôi thanh

Phôi thanh có giá thành rẻ và được bán phổ biến trên thị trường Tuy nhiên, takhông thể dùng phôi thanh để sản xuất chi tiết bích bạc vì chi tiết có hình dạng rỗngvới nhiều tiết diện khác nhau nên khi dùng phôi thanh sẽ gây hao phí kim loại vì lượng

dư sau khi gia công lớn sẽ dẫn đến thời gian gia công lâu hơn, năng suất thấp và khôngphù hợp với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm chi tiết bạc

3.1.4 Phôi rèn

Khi rèn chi tiết sẽ có độ bền cơ tính cao, khả năng chịu lực tốt nhưng đối vớithép C35 khi sử dụng phương pháp rèn thì sẽ bị biến cứng dẫn đến năng suất thấp vìphải tốn nhiều thời gian để gia công hoàn thiện chi tiết hơn nên không phù hợp vớidạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm, chỉ phù hợp với dạng sản xuất vừa và nhỏ.Đồng thời, độ chính xác của phôi rèn cũng không cao và khó rèn được những chi tiết

có hình dáng, kích thước phức tạp nên không thể dùng phôi dập để chế tạo phôi chochi tiết bạc

Kết luận

Từ những phân tích ưu nhược điểm các phương pháp trên, chi tiết bích dạngbạc có kích thước không quá lớn, hình dạng và kết cấu chi tiết tương đối đơn giản vậtliệu sử dụng cho chi tiết là thép C35 có độ cứng vững cao, dạng sản xuất hàng loạt vừavới sản lượng khoảng 3588 chi tiết/năm nên ta chọn phương pháp đúc vì nó phù hợpnhất với các đặc điểm cấu tạo, yêu cầu kỹ thuật, dạng sản xuất của chi tiết nhất so vớicác loại phôi còn lại

3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Sau khi đã chọn được dạng phôi, ta tiến hành chọn phương pháp chế tạo phôi

Ở dạng phôi đúc, ta có các phương pháp sau:

3.2.1 Đúc trong khuôn cát

Đúc trong khuôn cát có chi phí đầu tư ban đầu thấp, đúc được nhiều loại vậtliệu, tùy thuộc vào dạng sản xuất của chi tiết mà ta có thể chọn phương án làm khuôncát bằng tay hoặc làm khuôn bằng máy, đối với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩmchi tiết bạc thì sử dụng phương án làm khuôn cát bằng máy là tối ưu nhất Dựa vàonhững yếu tố kể trên, ta có thể dùng phương pháp đúc này để đúc phôi chi tiết bạc

3.2.2 Đúc trong khuôn kim loại

Đúc trong khuôn kim loại sẽ tạo ra phôi độ chính xác cao, lượng dư thấp tiếtkiệm được vật liệu Nhưng phương pháp này chỉ phù hợp trong sản xuất hàng loạt lớn,hàng khối bởi vì giá thành chế tạo ra khuôn kim loại rất cao nên phương pháp nàykhông phù hợp để đúc phôi chi tiết bạc

3.2.3 Đúc ly tâm

Đúc ly tâm có nhược điểm là chất lượng bề mặt trong vật đúc kém, chứa nhiềutạp chất và sỉ, quá trình rót khó định lượng kim loại vào khuôn chính xác nên phươngpháp này cũng không phù hợp để chế tạo chi tiết bạc

3.2.4 Đúc áp lực

Dùng áp lực để điền đầy kim loại vào lòng khuôn, phương pháp này chỉ dùng

để đúc các hợp kim như: thiếc, chì, kẽm, đồng, nhôm vì nếu đúc các loại hợp kim có

độ cứng và nóng chảy cao thì khuôn đúc sẽ nhanh mòn Phương pháp này không phùhợp vì nó khó đúc được vật liệu thép C35 của chi tiết và nó chỉ thường dùng để chế tạocác chi tiết phức tạp nên đòi hỏi trang thiết bị hiện đại dẫn đến giá thành sản phẩm cao,không phù hợp với chi tiết bạc

Kết luận: tư phân tích về các phương pháp chế tạo phôi đúc trên thì ta nên

chọn phương pháp đúc trong khuôn cát làm khuôn bằng máy vì các phương pháp nàyphù hợp yêu cầu chi tiết bạc như: vật liệu, hình dáng, kích thước, dạng sản xuất

3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ

- Sai lệch cho phép của bề mặt 1, 3 là ±0,8mm

- Sai lệch cho phép của bề mặt 2, 4, 5 là ±0,5mm

3.4 BẢN VẼ PHÔI SƠ BỘ

- Vật liệu của phôi là thép C35

- Cấp chính xác của phôi đạt IT15-IT16, độ nhám Rz = 80 µm

- Kích thước của phôi là tổng của kích thước chi tiết, lượng dư sơ bộ và dungsai phôi đúc

- Phôi được đúc trong khuôn cát và khuôn được làm bằng máy nên không cầnthiết chọn góc nghiêng, góc lượn để dễ tháo khuôn vì khuôn cát chỉ dùng được mộtlần

Độ chính xác và sai lệch giới hạn của phôi được thể hiện ở hình 3.2:

Hình 3.2 Bản vẽ phôi sơ bộ chi tiết bạc

Chương 4 XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH GIA CÔNG

4.1 ĐÁNH SỐ CÁC BỀ MẶT CHI TIẾT

Để tiến hành chọn phương pháp gia công các bề mặt phôi, ta cần thể hiện mộtbản vẽ đánh số thứ tự các bề mặt chi tiết gia công như hình bên dưới

Hình 4.1 Đánh số các bề mặt chi tiết gia công 4.2 MÔ TẢ CÁC NGUYÊN CÔNG

Dựa vào [1, trang 83, 84, 143, bảng 2-16, 2-17, phụ lục 11], ta có:

Bảng 4.1 Bảng trình tự gia công các bề mặt B

4

IT9

Ra = 3,2 µm Phay

1

5

IT9

Ra = 6,3 µm Phay

1

6

IT9

Ra = 3,2 µm Phay

4.2 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT

Từ bảng trình tự gia công các bề mặt ở trên, ta lập được bảng tiến trình gia côngcác bề mặt của chi tiết bạc:

Bảng 4.2 Tiến trình gia công các bề mặt S

T

T

Tên nguyên công

B

ề mặt gia công

S

ố bề mặt định vị

Dạ

ng máy công nghệ

1

1, 2, 3

Má

y mài1

Các bước của nguyên công như sau:

- Tiện thô mặt 1 đạt CCX IT14 có độ nhám Ra = 25µm

- Tiện thô mặt 2 đạt CCX IT14 có độ nhám Ra = 25µm

- Tiện thô mặt 8 đạt CCX IT14 có độ nhám Ra = 25µm

- Tiện rãnh thoát dao bề mặt 7 đạt CCX IT14 có độ nhám Ra = 25µm

- Tiện thô mặt 6 đạt CCX IT14 có độ nhám Ra = 25µm

5.2.3 Chọn máy công nghệ

Chọn máy tiện TA 616 theo tài liệu [2, trang 216, phụ lục] và [6, trang 17, bảng9-4] ta có các thông số như sau:

- Công suất động cơ của trục chính: 4,5 kW

- Chiều cao tâm: 165 mm

- Lượng tiến dao ngang (mm/vg): 0,08 – 0,0114 – 0,013 – 0,146 – 0,155 –0,193 – 0,228 – 0,26 – 0,292 – 0,31 – 0,32 – 0,39 – 0,455 – 0,52 – 0,585 – 0,62 – 0,65– 0,78 – 0,91 – 1,04 – 1,17 – 1,21 – 1,36.

- Khối lượng máy: 1500 kg

- Kích thước phủ bì của máy: (2135x1225x1220) mm

5.2.4 Chọn đồ gá

Mâm cặp ba chấu tự định tâm và chốt tỳ cố định

5.2.5 Dụng cụ cắt

5.2.5.1 Tiện thô mặt 1

Dao tiện mặt đầu [3, trang 43, bảng 4.3]

Vật liệu làm dao: Gắn mảnh hợp kim cứng

- Chiều rộng của dao: B = 16 mm

- Chiều cao của dao: H = 25 mm

- Chiều dài của dao: L = 150 mm

- Góc nghiêng chính: φ=45 °

- m = 9

- a = 14

- r = 1

Với σ b=50 kG/m m2 dựa vào tài liệu [1, trang 46] ta có góc trước và góc sau củadao:

- Góc trước: γ=¿ 10°

- Góc sau: α = 10°

Hình 5.2 Dao tiện mặt đầu 5.2.5.2 Tiện thô mặt 2

Chọn dao tiện ngoài và tiện tiện mặt đầu [3, trang 46, bảng 4.5]

- Phạm vi ứng dùng dùng để tiện ngoài, tiện mặt đầu và tiện mặt trụ bậc

- Vật liệu làm dao: Dao gắn mảnh hợp kim cứng

- Chiều rộng của dao: B = 20 mm

- Chiều cao của dao: H = 20 mm

- Chiều dài của dao: L = 125 mm

Hình 5.3 Dao tiện ngoài và tiện mặt đầu 5.2.5.3 Tiện thô mặt 6, 7, 8

Đối với bề mặt 6, 7, 8 ta dùng dao tiện lỗ thông suốt [3, trang 58, bảng 4.16] Phạm vi ứng dụng của loại dao này dùng để tiện lỗ không thông và tiện lỗ bậc

Ta có các thông số của dao tiện lỗ thông suốt như sau:

- Vật liệu phần cắt: Mảnh hợp kim cứng

- Tiết diện cán dao: B×H = 25x25 (mm)

- Chiều dài dao: L = 250mm

- Chiều dài làm có thể đưa vào lỗ của dao: l = 125mm

- Chiều cao phần đưa vào lỗ của dao: d = 25mm

- Chiều cao của lưỡi dao h = 21mm

- Góc trước chính: chọn γ = 16° (Đối với thép có σb = 110kG/mm2)

Hình 5.4 Dao tiện lỗ thông suốt 5.2.6 Dung dịch trơn nguội

Không sử dụng dung dịch trơn nguội vì dao có gắn mảnh hợp kim cứng nên khi

sử dụng dung dịch trơn nguội có thể làm cho dụng cụ bị mòn trước thời hạn [1, trang

Các bước thực hiện các nguyên công như sau:

- Tiện thô bề mặt 2 đạt cấp chính xác IT14, Ra = 25µm

- Tiện thô bề mặt 3 đạt cấp chính xác IT14, Ra = 25µm

- Tiện thô bề mặt 4 đạt cấp chính xác IT14, Ra = 25µm

- Tiện rãnh thoát dao bề mặt 5 đạt cấp chính xác IT14, Ra = 25µm

Dao tiện lỗ thông suốt [3, trang 58, bảng 4.16], ta xem lại hình 5.4

5.3.6 Dung dịch trơn nguội

Không sử dụng dung dịch trơn nguội vì dao có gắn mảnh hợp kim cứng nên khi

sử dụng dung dịch trơn nguội có thể làm cho dụng cụ bị mòn trước thời hạn [1, trang

57, bảng 2.10]

5.4 NGUYÊN CÔNG 4 (TIỆN BÁN TINH)

5.4.1 Sơ đồ gá đặt

Hình 5.6 Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 5.4.2 Các bước của nguyên công 4

Các bước thực hiện các nguyên công như sau:

- Tiện bán tinh bề mặt 2 đạt cấp chính xác IT12, Ra = 12,5µm

- Tiện bán tinh bề mặt 3 đạt cấp chính xác IT12, Ra = 12,5µm

- Tiện bán tinh bề mặt 4 đạt cấp chính xác IT12, Ra = 12,5µm