Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy đề tài thiết kế quy trình công nghệ gia công bích (tập thuyết minh)

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤTMục đích của chương này là xác định hình thức tổ chức sản xuất đơn chiếc,hang loạt nhỏ, hang loạt vừa, hang loạt lớn hay hàng loạt khối để từ đó cải thiện tínhcông

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 BÍCH

(TẬP THUYẾT MINH)

NHA TRANG – 2022

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Trung

Mã số sinh viên: 61134600

Lớp: 61.KTCK

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 bích

II Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết bích

- Sản lượng: 2990 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 25/9/2022 đến ngày 26/12/2022

Ngày 19 tháng 09 năm 2022

Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Mục đích của chương này là xác định hình thức tổ chức sản xuất (đơn chiếc,hang loạt nhỏ, hang loạt vừa, hang loạt lớn hay hàng loạt khối) để từ đó cải thiện tínhcông nghệ của chi tiết, chọn phương pháp chế tạo phôi, chọn thiết bị công nghệ hợp lícho việc gia công chi tiết

1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric 8.0) để mô hình hóa chi tiếtkhớp nối gồm các bước chính sau:

Bước 1: Vẽ biên dạng của chi tiết bích trong môi trường sketch.

Bước

2: Sử

dụnglệnh

Revolve

quanh trụccenterline

Bước 3: Ta vào môi trường sketch vẽ biên dạng hình bán nguyệt ở mặt phẳngđáy của bích tiếp đó dùng lệnh extrude để đùn biên dạng này nhằm mục đích cắt bỏphần thừa của chi tiết bích, thu được kết quả như hình 1.3.

Bước4: Vào môi trường sketch vẽ biên dạng lỗ tròn ở mặt đáy chi tiết bích, sau đó dùnglệnh extrude để đùn nhằm tạo lỗ, được kết quả như hình 1.4

Hình 1.2 Chi tiết bích được mô phỏng 3D sau khi dùng lệnh revolve Hình 1.3 Chi tiết bích sau khi dùng lệch extrude để đùn biên dạng bán nguyệt

Hình 1.4 Chi tiết sau khi được tạo lỗ

1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT

Chi tiết được làm bằng vật liệu là thép CT3

Mục đích của phần này là xác định thể tích và khối lượng của chi tiết, từ đó xácđịnh hình thức tổ chức sản xuất và cải thiện tính công nghệ của sản phẩm

Hình 1.5 Chi tiết bích hoàn chỉnh

Hình 1.6 Model Properties của chi tiết

Bước 2: Tại mục Units ta chọn change, nó hiện thị ra bảng Units Manager, ởphần Systems of Units ta chọn đơn vị milimeter Kilogram Sec (mmKs) sau đó chọnSet để thiết lập đơn vị, rồi bấm OK để kết thúc, thao tác như hình 1.7.

Hình 1.7 Thay đổi đơn vị cho chi tiết

Bước 3: Tại Material ta chọn change tiếp đó chọn các thư mục theo thứ tự sau:Standard-Materials_Granta-Design chọn Perrous-Metals chọn Steel_low_carbon.mtl,kết quả như hình 1.8.

Bước 4: Chọn mục Analysis trên thanh công cụ Creo, sau đó chọn MassProperties để xác định khối lượng cho chi tiết Kết quả như hình 1.9

6

Hình 1 8 Chọn vật liệu cho chi tiết

Dựa vào Mass Properties ta thấy thể tích (VOLUME) chi tiết V =1,0588615.106 mm3 và khối lượng riêng của vật liệu: d = 7,85.10-6 kg/mm3

Khối lượng của chi tiết: m = d.V = 1.0588615.106.7,85.10-6 ≈ 8,312 kg

1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Xác định sản lượng hằng năm của chi tiết trong một năm của nhà máy theocông thức (2.1) [1, trang 24]

N=N0× m(1+ α100)×(1+ β100), (chiếc/năm) (1.1)Trong đó:

N0 = 2500 là số sản phẩm sản xuất trong một năm theo kế hoạch

m = 1 là số chi tiết như nhau trong một sản phẩm

α là số phần tram dự trữ chi tiết cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng (α

= 10÷20%), chọn α=15%

β là số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo (β= 3÷5%), chọnβ=4%

Thay các giá trị vào (1.1) ta có:

N=2500× 1(1+ 15

100)×(1+ 4

100) = 2990 (chiếc/năm)Với khối lượng chi tiết m = 8,312 kg và sản lượng của chi tiết sản xuất trongmột năm là 2990 (chiếc/năm), ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa [1,trang25,bảng 2.1]

Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

Mục đích của phần này là xem kết cấu và các điều kiện kĩ thuật đã cho trongbản vẽ chi tiết có hợp lý không đối với chức năng phục vụ và khả năng chế tạo

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT

8

Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết bích

Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết:

2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO

Vật liệu chi tiết làm bằng thép CT3

Các thành phần hóa học của vật liệu được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Bảng thống kê thành phần hóa học của vật liệu [2]

Thành phần hóa học

0,14 - 0,22 % 0,4 - 0,6 % 0,12 - 0,3 % ≤ 0,05 % ≤ 0,04%Các tính chất cơ học của vật liệu được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Bảng thống kê tính chất cơ học của vật liệu [2], [3]

Mô-đun cắt 80 GPa

2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU

Ta đánh giá, phân tích tính công nghệ trong kết cấu cho từng bề mặt của chi tiếtbích để xem xét kết cấu của chi tiết có hợp lý cho việc gia công hay không Từ đó ta cóthể chọn lựa hoặc tối ưu các phương pháp gia công

Phần lớn các bề mặt trụ ngoài, bề mặt trụ trong của chi tiết được gia công bằngphương pháp tiện

Các góc nhọn sắc cạnh nên được vát một góc 45 độ để đảm bảo an toàn chongười sử dụng, tăng độ bền của sản phẩm khi chịu những tác động va đập hay ứng suất

cơ học vì góc nhọn là nơi rất dễ tập trung ứng suất, có tính thẩm mỹ và giúp dễ lắp ráp

Chi tiết có tỉ lệ L/D = 240/150 = 1,6 (nằm trong khoảng 0,5-3,5) nên chi tiết có

độ cứng vững đạt yêu cầu khi gia công

Bề mặt trụ ngoài có kích thước 26 mm có đường kính Ø85 mm không yêu cầucao về cấp chính xác (IT14) và độ nhám (Ra = 6,3 µm) nên ta chỉ cần thực hiện tiệnthô bề mặt ngoài chạy dao dọc, rồi sau đó tiện bán tinh Công việc này thực hiện đơngiản

Bề mặt trụ ngoài có kích thước 80 mm không yêu cầu cấp chính xác cao (IT14)còn độ nhám (Ra = 2,5 µm) tương đối cao nên ta cần thực hiện tiện thô bề mặt ngoàichạy dao dọc sau đó tiện bán tinh rồi tiện tinh Phần công việc này đơn giản chủ yếutrải qua nhiều nguyên công để đạt độ nhám yêu cầy nên tốn nhiều thời gian

Bề mặt Ø75m6 mm yêu cầu cao về cấp chính xác (IT6) nhưng yêu cầu độ nhámkhá thấp (Ra = 6,3 µm) nên ta cần nhiều nguyên công khác nhau để đạt cấp chính xáccao và độ bóng hợp lí bằng tiện thô bề mặt đầu chạy dao ngang xong sau đó tiện bántinh để đạt độ nhám Ra = 6.3 µm và tiện tinh sau đó mài tinh để đạt cấp chính xác IT6.Phần công việc này trải qua nhiều nguyên công, thực hiện không quá khó nhưng tốnthời gian gia công

Góc nghiêng 133,5° ta thực hiện tiện côn bằng phương pháp sử dụng dao tiệnđịnh hình, bề mặt này không yêu cầu độ chính xác cao (IT14) và độ nhám (Ra = 6,3µm) nên chỉ cần tiện thô rồi tiện bán tinh là đạt yêu cầu Phần công việc này tương đốiđơn giản chủ yếu tốn thời gian khi phải chuyển qua dao tiện định hình

Lỗ Ø47 mm không yêu cầu cao về cấp chính xác (IT14) và độ nhám (Ra = 6,3µm) để tiết kiệm thời gian ta thực hiện khoan sau đó khoét ở trên máy tiện là đạt yêucầu Khi khoan bề mặt đầu nên vuông góc với mũi khoan, vì nếu phương tiến daokhông vuông góc với mặt đầu và mặt thoát mũi khoan thì sẽ xảy ra hiện tượng lỗ bịxiên không theo một đường thẳng, từ đó dẫn đến gãy mũi khoan Ta cần dùng thêmbạc dẫn hướng cho mũi khoan để mũi khoan không bị trượt trong quá trình gia công,tăng độ cứng vững Ngoài ra ta cũng cần chú ý phương tiến dao phải song song với

10

đường tâm của máy tránh xảy ra hiện tượng lỗ bị loe Ta sử dụng mũi khoan tiêuchuẩn để giảm chi phí mài mũi khoan, ở đây ta dùng mũi khoan ruột gà để thoát phoi

dễ dàng

Lỗ Ø70 mm và lỗ Ø100 mm không yêu cầu cao về cấp chính xác (IT14) và độnhám (Ra = 6,3 µm) nên chỉ cần tiện thô rồi tiện bán tinh rộng lỗ bằng dao tiện lỗ Tatrở đầu chi tiết và gá trên mâm cặp, chi tiết không đòi hỏi độ đồng tâm cao nên phầncông việc này khá đơn giản chủ yếu tốn thời gian vì phải trở đầu chi tiết và gá đặt

Bề mặt Ø240 mm không yêu cầu cao về cấp chính xác (IT14) và độ nhám (Ra =3,2 µm) ta thực hiện tiện thô bề mặt ngoài chạy dao ngang sau đó tiện bán tinh để đặtcấp chính xác IT14 phù hợp với dạng gia công rồi tiện tinh để đạt yêu cầu về độ nhám.Phần công việc này trải qua nhiều nguyên công thực hiện không quá khó nhưng tốnthời gian gia công

Bề mặt 186 mm không yêu cầu cao về cấp chính xác (IT14) và độ nhám (Ra =6,3 µm) ta chỉ cần phay thô bằng dao phay mặt đầu là đặt yêu cầu, chi tiết được gá đặttrên ê-tô Phần công việc này tương đối đơn giản thực hiện không quá khó nhưng tốnthời gian gia công và gá đặt chi tiết để thực hiện phay

Năm lỗ Ø14 mm có đường kính nhỏ, chiều sâu lỗ ngắn, thông suốt, không yêucầu cao về cấp chính xác (IT14) và độ nhám (Ra = 6,3 µm) ta chỉ cần khoan và khoét

là đạt yêu cầu Điều hạn chế là sau khi khoan hết các lỗ mà vẫn đảm bảo được độchính xác về vị trí tương quan giữa các lỗ, hơn hết chi tiết được sản xuất hàng loạt vừanên ta đề xuất phương án sử dụng máy khoan nhiều trục, với loại máy này ta có thểxác định vị trí tâm của các lỗ một cách chính xác để dễ dàng gia công, đảm bảo độđồng tâm và tạo thuận lợi khi khoan đồng thời tất cả các lỗ, giúp giảm sai lệch vị trítương quan giữa các lỗ, tiết kiệm thời gian, chi phí, sức lực tinh thần của người thợ vàkhông cần sử dụng thêm đồ gá có đầu phân độ Nhờ thế mà nguyên công này trở nên

dễ dàng hơn

Kết luận: Ngoại trừ việc các góc nhọn sắc cạnh cần được vát góc để giảm ứngsuất tập trung, gá đặt dao trong tiện côn, một số lưu ý khi khoan lỗ (mũi khoan cầnvuông góc với mặt đầu và song song với đường tâm máy) và đề xuất sử dụng máykhoan nhiều trục để tiết kiệm thời gian, sức lực thì chi tiết bích này không cần dùngnhững phương pháp gia công đặc biệt nào khác, chủ yếu tập trung vào tiện và khoannên không gây khó khăn trong quá trình gia công

Chương 3 CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI

Để chọn dạng phôi ta cần căn cứ vào vật liệu, hình dạng, kích thước, dạng sảnxuất của chi tiết, cần đi phân tích phương pháp chế tạo phôi từ đó xác định được dạngphôi hợp lý, tối ưu

3.1.1 Phôi đúc

Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng cách điền đầy kim loại vào lòng khuônđúc, sau khi kim loại đông đặc thì thu được sản phẩm có hình dạng kích thước yêucầu

Chi tiết bích được làm từ thép CT3 có hàm lượng carbon không cao (dưới0,25%) nên có độ dẻo cao và dễ định hình rất phù hợp để đúc

Phương pháp đúc có thể đúc vật có kích thước và khối lượng từ nhỏ đến lớn,hình dáng đơn giản đến phức tạp nên chi tiết bích rất phù hợp để đúc, vì có khối lượngnhỏ m = 8,312 kg, hình dáng đơn giản và kích thước nhỏ

Công nghệ đúc đơn giản, trang thiết bị không phức tạp, vốn đầu tư ít, giá thành

hạ Khi sử dụng thiết bị và công nghệ cao cũng có thể tạo ra vật đúc có độ chính xáccao với năng suất cao vì thế rất tối ưu về mặt kinh tế

Nhược điểm của phương pháp này là có nhiều khuyết tật như: tổ chức dạng hạt,

cơ tính không đều làm giảm khả năng chịu lực; đúc trong khuôn cát thì có độ nhẵn và

độ chính xác thấp, dễ rỗ khí, rỗ xỉ, lẫn tạp chất, nứt, lượng dư gia công lớn, tốn vậtliệu… Tuy nhiên phương pháp đúc ngày càng hoàn thiện giúp đảm bảo chất lượngphôi đúc và chi tiết bích làm việc trong môi trường chịu tải trọng không lớn, ít chịu vađập cụ thể là kết nối các đường ống dẫn nước và dầu nên rất phù hợp để đúc

3.1.2 Phôi gia công áp lực

Chế tạo phôi bằng phương pháp gia công áp lực là quá trình biến dạng vật liệu

ở thể rắn, khử khuyết tật, biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, tạo ra sản phẩm có cơtính tốt, độ bền cao, khả năng chịu lực tốt, độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao.Phương pháp này giúp tiết kiệm kim loại, dễ cơ khí hóa và tự động hóa, cho năng suấtcao nhưng cần thiết bị tạo lực phức tạp và đắt tiền không tối ưu kinh tế

Khối lượng, kích thước, mức độ phức tạp của sản phẩm gia công áp lức hạn chếchi tiết bích rất thích hợp dùng phương pháp gia công áp lực để chế tạo phôi, vì khốilượng và kích thước chi tiết nhỏ, hình dáng đơn giản

Sản phẩm của phương pháp gia công áp lực thường dùng cho các chi tiết máy,

cơ cấu chịu tải trọng cao, tải trọng động hay tải trọng va đập mà chi tiết bích lại làm

12

việc trong môi trường ít chịu tải trọng và ít chịu va đập Nên sử dụng phương pháp chếtạo phôi bằng gia công áp lực là không cần thiết vì chi phí thiết bị tốn kém, phức tạp.

Phương pháp này thường dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ mà chitiết bích của ta sản xuất hàng loạt vừa nên không phù hợp Ngoài ra phương pháp nàycòn gây hao phí nhiều kim loại, cường độ lao động lớn (nếu làm bằng búa tay sẽ gâynặng nhọc cho người công nhân) tính kinh tế không cao

3.1.2.2 Phôi dập tấm (dập nguội)

Dập tấm là phương pháp biến dạng dẻo phôi kim loại (có tính chảy dẻo cao) ởdạng tấm, trong khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hìnhdạng, kích thước theo yêu cầu mà chi tiết bích làm từ théo CT3 là loại thép có hàmlượng carbon thấp nên độ dẻo cao nên rất thích hợp để dập tấm

Dập tấm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất rất cao, tiết kiệm nhiều kim loạinên có tính kinh tế cao, phương pháp này phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn vàhàng khối mà chi tiết bích của ta chỉ là dạng sản xuất hàng loạt vừa nên việc sử dụngphương pháp này tính kinh tế vẫn chưa hẳn cao

Sản phẩm dập tấm có độ nhẵn, độ chính xác rất cao, cơ tính và độ cứng vữngcao nhưng chi tiết bích của ta lại không đòi hỏi cao về độ nhẵn bề mặt, cấp chính xác

mà chỉ có một số bề mặt có độ chính xác tương đối cao, ngoài ra chi tiết bích làm việctrong môi trường ít chịu va đập và tải trọng nên cũng không yêu cầu cao về cơ tính Vìvậy việc sử dụng phương pháp này để tạo phôi cho chi tiết bích là không thích hợp,gây lãng phí do tạo khuôn kim loại để dập rất phức tạp, tốn kém

3.1.2.3 Phôi dập thể tích (dập nóng)

Dập thể tích là quá trình biến dạng dẻo phôi kim loại (có tính dẻo cao) ở dạngkhối trong lòng khuôn dưới tác dụng của lực dập Mà chi tiết bích của ta làm từ thépCT3 có hàm lượng carbon thấp nên có tính dẻo cao rất thích hợp để dập thể tích

Dập thể thích dễ cơ khí hóa, tự động hóa nên giảm được cường độ lao động chongười công nhân Phương pháp này giúp tiết kiệm kim loại, năng suất cao nên rất cótính kinh tế chỉ phù hợp cho dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối mà chi tiết bíchcủa ta có dạng sản xuất hàng loạt vừa nên việc sử dụng phương pháp này để tạo phôicho chi tiết bích tính kinh tế chưa hẳn cao

Dập thể tích cho sản phẩm có độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao, tạo được sảnphẩm có hình dạng phức tạp (có rãnh, gờ, thành mỏng,…), cơ tính cao Chi tiết bíchcủa ta lại không đòi hỏi cao về độ nhẵn bề mặt, cấp hính xác mà chỉ có một số bề mặtyêu cầu cấp chính xác tương đối cao, ngoài ra chi tiết bích làm việc trong môi trường ít

chịu tải trọng và va đập nên không đòi hỏi cao về cơ tính Vì vậy việc sử dụng phươngpháp này là không thích hợp, gây lãng phí do giá thành tạo khuôn kim loại để dập cao,phức tạo trong việc chế tạo khuôn.

Kết luận: Với vật liệu là CT3 thì chi tiết bích rất phù hợp với nhiều phươngpháp chế tạo phôi, hình dạng chi tiết bích đơn giản (không có gờ, rãnh…), khối lượngnhỏ cộng thêm làm việc trong môi trường ít chịu tải trọng và va đập nên việc chế tạophôi rất đa dạng vì vậy các phương pháp chế tạo phôi đều rất thích hợp Nhưng vớidạng sản xuất hàng loạt vừa, yêu cầu về kinh tế, độ phố biến và mức độ đơn giản củacác phương pháp chế tạo phôi thì phương pháp đúc là phù hợp nhất để chế tạo chi tiếtbích

3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Công nghệ đúc được chia làm hai loại chính: đúc thông thường và đúc đặc biệt

3.2.1 Đúc thông thường

Đúc thông thường (đúc trong khuôn cát) là công nghệ có từ xưa, thường thực

hiện trong khuôn cát, nếu không qua sấy khuôn thì gọi là khuôn cát tươi Hỗn hợp làmkhuôn và lõi khuôn là cát silic, có thể có phụ gia là nước thủy tinh Lòng khuôn đượctạo hình bởi mẫu đúc và lõi (nếu có) Đúc trong khuôn cát có giá thành rẻ, dễ làmnhưng năng suất thấp Đúc trong khuôn cát có thể dùng để đúc vật đúc từ hợp kim đen

có một số bề mặt đòi hỏi độ chính xác tương đối cao

- Đúc sử dụng mẫu gỗ làm khuôn bằng máy: có năng suất và độ chính xác caohơn phương pháp làm khuôn bằng tay Đảm bảo độ đồng nhất của khuôn, giảm sai số

do quá trình làm khuôn gây ra Muốn khuôn ép sát người ta có thể dùng đầm hơi hayphương pháp rung động để dồn khuôn Phù hợp cho đúc hàng loạt nhỏ và chi tiết cókhối lượng nhỏ Chi tiết bích cần sản xuất hàng loạt vừa nên phương pháp này khôngđáp ứng được

14