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

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT Sử dụng phần mềm CAD 3D Creo Parametric 8.0 để mô hình hóa chi tiết tấm đỡ gồm các bước chính sau: Bước 1: Dùng lệnh Extrude vẽ được hình d

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 TẤM ĐỠ

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 tấm đỡ

II Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết: Tấm đỡ

- Sản lượng: 2000 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

Ngày 19 tháng 9 năm 2022

Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric 8.0) để mô hình hóa chi tiết tấm

đỡ gồm các bước chính sau:

Bước 1: Dùng lệnh Extrude vẽ được hình dáng của hình với bề dày 3,5 mm

Hình 1.1 Hình dáng của chi tiết

Bước 2: Dùng lệnh Extrude với ∅ 38

Hình 1.2 Chi tiết sau bước thứ 2

Bước 3: Tiếp tục dùng lệnh Extrude vẽ biên dạng của hình

Hình 1.3 Hình dạng của chi tiết

Bước 4: Dùng lệnh Hole để tạo 8 lỗ

Hình 1.4 Chi tiết sau khi tạo lỗ

Bước 5: Dùng Extrude tạo lỗ ∅ 12 ta được chi tiết hoàn chỉnh

Hình 1.5 Chi tiết hoàn chỉnh 1.2 SẢN LƯỢNG CHI TIẾT CHẾ TẠO TRONG MỘT NĂM

- Sản lượng chi tiết chế tạo trong 1 năm của nhà máy được thể hiện theocông thức:

N = N0.m(1+100α ).(1+100β ), (chiếc/năm) [1, trang 24, công thức 2.1]

Trong đó:

N0 – số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch

m – số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm, chiếc

α – số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng; (α=

10÷20%)

β – số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo, (β= 3÷5%¿.Với α=15 %, β = 4%, N0 = 2000, m = 1

Ta có N = 2000.1(1+10015 ).(1+1004 ) = 2392 (chi tiết/năm)

1.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA CHI TIẾT

Mục đích của phần này là xác định hình thức tổ chức sản xuất để từ đó cải thiệntính công nghệ của chi tiết, chọn thiết bị công nghệ hợp lý cho việc gia công chi tiết

- Sau khi xác định được sản lượng chi tiết hàng năm ta đi xác định khốilượng của chi tiết

- Ta có khối lượng riêng của vật liệu thép C40: 7,85 g/cm3

Dùng phần mềm Creo Parametric để xác định khối lượng và thể tích của chitiết Cài đặt đơn vị chiều dài là mm, khối lượng là Kilogram Thực hiện như sau:

Bước 1: vào Prepare thiết lập đơn vị là mm và thiết lập đơn vị cho khối lượng làKilogram Sau đó gán vật liệu cho chi tiết Kết quả hiển thị như hình 1.1.

Hình 1.6 Gán vật liệu cho chi tiết

Bước 2: Vào thẻ Analysis chọn lệnh Mass Properties rồi chọn Preview, kết quảđược như hình 1.2

Hình 1.7 Thể tích và của chi tiết

+ Giá trị Volume là thể tích của chi tiết: V = 5785 mm3 = 5,785 cm3

+ Ta có khối lượng riêng của thép C40 là 7,85g/cm3 và thể tích của chi tiết là5,785 cm3 do đó:

Khối lượng của chi tiết: 7,85.5,785 = 45,41 g = 0,05 kg

Dựa vào khối lượng và sản lượng đã tính toán ở trên [1, trang 25, bảng 2.1] xácđịnh đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa Vì sản xuất hàng loạt vừa nên khi thiết kếphải phân tích thật kỹ quy trình gia công

Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT

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

- Vật liệu chế tạo là thép C40

- Bề mặt có kích thước ∅ 56, độ nhám Ra = 6,3 μmm, đạt cấp chính xác IT14

- Bề mặt có kích thước ∅ 42, độnhám Ra = 3,2 μmm, đạtcấp chính xác IT9

- Bề mặt có kích thước ∅ 38, độ nhám Ra = 3,2 μmm, đạtcấp chính xác IT14

- Khoan 4 lỗ có kích thước ∅ 3,5, độnhám Ra = 6,3 μmm, đạtcấp chính xác IT9

- Khoan 4 lỗ có kích thước ∅ 3 độ nhám Ra = 6,3 μmm, đạt cấp chính xác IT14

- Khoan lỗ có kích thước ∅ 12,độ nhám Ra = 6,3 μmm, đạt cấp chính xác IT14

- Các kích thước không ghi sai lệch giới hạn có miền dung sai lỗ và trục là H14

và h14

- Các kích thước không thuộc dạng trên thì lấy dung sai đối xứng là ±IT14

Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết tấm đỡ 2.2 VẬT LIỆU CHI TIẾT

Căn cứ vào điệu kiện làm việc của chi tiết, yêu cầu kỹ thuật về gia công cũngnhư giá thành và sản lượng sản xuất ta lựa chọn vật liệu làm chi tiết là:

- Vật liệu chế tạo: thép C40 [3]

+ Giới hạn kéo: 340 MPa

2.3 PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT TRONG KẾT CẤU

Ta đánh giá, phân tích tính công nghệ trong kết cấu cho từng bề mặt của chi tiếttấm đỡ để xem xét kết cấu của chi tiết có hợp lý cho việc gia công hay không Từ đó ta

có thể chọn lựa hoặc tối ưu các phương pháp gia công

- Bề mặt ∅ 56 không yêu cầu cấp chính xác cao (IT14), bề mặt này yêu cầu độnhám bề mặt là Ra = 6,3μmm nên ta cần phay thô trên máy phay để đạt yêu cầu về cấpchính xác và độ nhám, đồ gá của nguyên công này là phiến tỳ nên việc gia công đơngiản, ít tốn thời gian

- Bề mặt ∅ 42 yêu cầu cấp chính xác là IT9 và độ nhám bề mặt là Ra = 3,2 μmm,

độ nhám bề mặt và cấp chính xác khá cao, nên ta gia công qua 2 phương pháp là dùngdao phay ngón để phay thô sau đó phay tinh để đạt được yêu cầu của chi tiết, sẽ tốnnhiều thời gian hơn, tương đối khó

- Bề mặt ∅ 38 không yêu cầu độ chính xác cao là IT14, độ nhám bề mặt Ra =3,2 μmm nên cần phay thô, sau đó phay tinh trên máy phay để đạt được yêu cầu, bướcgia công này cũng tương đối khó, tốn thời gian, vì bước gia công này phải trải qua 2giai đoạn

- Lỗ ∅ 12 yêu cầu cấp chính xác là IT14, độ nhám bề mặt Ra = 6,3 μmm, nên tacũng dùng mũi khoan tiêu chuẩn để khoan là đạt được yêu cầu, dùng máy khoan đứng

để khoan, vì yêu cầu cấp chính xác không cao nên bước gia công này tương đối dễ, íttốn thời gian

- 4 lỗ có kích thước ∅ 3,5 yêu cầu cấp chính xác là IT9 khá cao, độ nhám Ra

=6,3 μmm, đường kính nhỏ và thông suốt, nên ta cần phải gia công nhiều phương phápkhác nhau, khoan lỗ, khoét, doa bán tinh, sẽ tốn thêm nhiều thời gian để gia công bềmặt, nguyên công này sẽ dùng máy khoan nhiều trục để khoan để tiết kiệm thời giangia công Vì đây là khoan lỗ thông nên sẽ dễ dàng thoát phoi trong quá trình gia công,bước gia công này cũng tương đối khó vì nó trải qua nhiều bước gia công Khi giacông cần chú ý đảm bảo độ đồng tâm với lỗ ∅ 12

- 4 lỗ có kích thước ∅ 3yêu cầu cấp chính xác cao là IT14, độ nhám Ra = 6,3 μmm

, cũng là lỗ trong suốt và có đường kính nhỏ, nên ta cũng khoan bằng mũi khoan tiêu

chuẩn để đạt được yêu cầu, bước gia công này cũng không có gì khó khăn, ít tốn thờigian, nhưng cần phải đảm bảo độ đồng tâm với lỗ ∅ 12.

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy kết cấu của chi tiết là hợp lí nên không cần phải thayđổi

Chương 3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI

Có rất nhiều phương pháp để chế tạo nên phôi, ta cần chọn phương pháp tối ưunhất Dựa vào chi tiết dạng hộp, sản xuất hàng loạt vừa, vật liệu là thép C40, kết cấuđơn giản nên sẽ đưa ra dạng phôi sau:

3.1.1 Phôi đúc

Chi tiết dạng hộp, kích thước không quá lớn, khối lượng chi tiết nhỏ gọn, kếtcấu không quá phức tạp, dễ bố trí vào lòng khuôn, tiết kiệm thời gian tạo phôi, tăngnăng suất cho nguyên công cắt gọt, nên đúc sẽ hợp lý

Giá thành chế tạo vật đúc rẻ, năng suất cao rất phù hợp trong sản xuất hàng loạtvừa

Dạng sản xuất hàng loạt của tấm đỡ nên dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năngsuất cao, giá thành thấp phù hợp

Vậy yêu cầu vật liệu là thép C40 nên phôi đúc sẽ phù hợp cho chi tiết

3.1.2 Phôi rèn tự do

Ưu điểm:

Vật liệu thép C40 có tính dẻo, dễ biến dạng nên dễ cho việc rèn

Rèn tự do nằm trong nhóm gia công bằng áp lực, có tính công nghệ, tính phổbiến, rèn được các vật nhỏ như tấm đỡ

Hình dáng, kích thước của chi tiết không quá lớn, khối lượng nhỏ, đơn giản dễdàng cho việc rèn

Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là việc chế tạo khuôn dập khá phứctạp tốn kém chi phí, phôi phải rèn sơ bộ trước khi dập nên sẽ tốn nhiều thời gian

3.1.4 Kết luận

Dựa vào các đặc điểm của phương pháp chế tạo phôi ta chọn phương pháp đúcvì:

+ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ.

+ Thiết bị đầu tư phương pháp này tương đối đơn giản nên đầu tư thấp

+ Phù hợp cho dạng sản xuất hàng loạt vừa

+ Độ nhám bề mặt, độ chính xác phôi đúc phù hợp

+ Chi tiết dạng hộp, kích thước không quá lớn, khối lượng nhỏ, dễ tạo khuôn,vật liệu thép C40 nên chọn đúc là phù hợp

3.2 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Chọn phương pháp chế tạo phôi hợp lý không những góp phần đảm bảo yêu cầu

kỹ thuật mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình sảnxuất

3.2.1 Đúc trong khuôn cát

Đúc trong khuôn dễ tạo hình vật đúc, đúc được cái loại nhỏ, lớn, đơn giản, phứctạp tuy nhiên phương pháp này cho năng suất thấp, độ chính xác và độ nhẵn bề mặtthấp, lương du gia công lớn, tốn kim loại Khuôn cát thường dùng trong sản xuất đơnchiếc, hàng loạt nhỏ, tuy nhiên ở đây chi tiết tấm đỡ dùng trong sản xuất hàng loạt lớnnên sẽ không phù hợp

3.2.2 Đúc trong khuôn kim loại

Đúc trong khuôn kim loại về cơ bản giống như đúc trong khuôn cát

Ưu điểm:

+ Đúc được các vật đúc phức tạp nhưng khác với đúc trong khuôn cát là vật đúctrong khuôn kim loại có chất lượng tốt , tuổi bền cao, độ chính xác và độ bóng bề mặtcao, tổ chức kim loại nhỏ mịn, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao

+ Tiết kiệm vật liệu làm khuôn, nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm.Nhược điểm:

+ Bề mặt chi tiết dễ bị biến cứng nên sau khi đúc thường phải ủ

+ Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót

+ Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năngđiền đầy kém

+ Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt

3.2.3 Đúc áp lực

Đúc được các vật liệu đúc phức tạp có thành mỏng, có độ bóng và độ chính xáccao, cơ tính của vật liệu tốt, năng suất cao Nhưng khuôn chóng bị mòn do kim loạinóng bào mòn khi được dẫn dưới áp lực cao, trang thiết bị đắt tiền Chi tiết tấm đỡkhồn quá phức tạp nên đúc áp lực không phù hợp

Khó đạt được đường kính lỗ vật đúc chính xác, do khó định lượng kim loạichính xác trước khi rót

Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kém do chứa nhiều tạp chất Không phùhợp với sản xuất hàng loạt vừa của chi tiết.

Kết luận:

Như đã phân tích ở trên, chi tiết có dạng hộp vật liệu thép C40, kích thước củachi tiết không quá lớn nên ta chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại

Do có những ưu điểm sau:

- Chi tiết đúc có độ chính xác tương đối cao.

- Tiêu tốn lượng kim loại nhỏ.

- Hạn chế ba via.

- Năng suất cao, dễ tự động hóa.

- Phương pháp đảm bảo được lượng dư, dung sai và kích thước phôi như yêu

cầu trong bản vẽ chi tiết

3.3 LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

Đối với phôi đúc với dạng sản xuất hàng loạt vừa thì phôi có cấp chính xác làcấp II

- Cấp chính xác kích thước IT15-IT16, độ nhám Rz = 80μmm [1, trang 27]

- Ta tra dung sai kích thước của phôi [2, trang 257, bảng 3-106]

- Ta tra lượng dư sơ bộ [2, trang 259, bảng 3-110]

- Kích thước 48 mm sẽ có lượng dư bên cạnh là 1,2 mm, dung sai ±0,5 mm,kích thước sau khi cộng thêm lượng dư và dung sai là 50,4±0,5 mm

- Kích thước Ø42 sẽ có lượng dư bên cạnh là 1,2 mm, dung sai là ±0,5 mm,kích thước sau khi cộng thêm lượng dư và dung sai là 44,4±0,5 mm

- Kích thước 5 mm sẽ có lượng dư bên trên là 1 mm, bên dưới là 0,7 mm, dungsai là ±0,5 mm, kích thước sau khi cộng thêm lượng dư và dung sai là 6,7±0,5 mm

3.4 BẢN VẼ PHÔI

Yêu cầu kỹ thuật:

Cấp chính xác các kích thước IT15-IT16

Hình 3.1 Bản vẽ phôi sơ bộ

Chương 4 XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH GIA CÔNG

4.1 CHỌN CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT CỦA PHÔI

Đánh số thứ tự cho các bề mặt cần gia công, sau đó dựa vào cấp chính xác, độnhám, hình dáng của bề mặt gia công để từ đó chọn các phương pháp gia công bề mặtcủa phôi sao cho phù hợp

Doa bán tinh

4.2 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT

Khi lập được bảng trình tự gia công các bề mặt, dựa trên cở sở đó ta sẽ đưa rabảng tiến trình gia công cho từng bề mặt sao cho hợp lý nhất, chọn phương án gá đặtcho từng nguyên công và chọn được các máy phù hợp để thực hiện nguyên công đó

Bảng 4.2 Bảng tiến trình gia công

STT Tên nguyêncông Bề mặt giacông Số bề mặt địnhvị Dạng máy

12 Kiểm tra lần

cuối

Chương 5 THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

5.1 NGUYÊN CÔNG 1: CHUẨN BỊ PHÔI

Vì phôi sau khi chế tạo xong có chất lượng bề mặt hơi xấu, nên ta cần làm sạchtất cả các bề mặt của phôi, cắt hết phần thừa, để chuẩn bị cho các nguyên công giacông cơ trên máy công cụ

5.2 NGUYÊN CÔNG 2: PHAY THÔ

5.2.1 Sơ đồ gá đặt

Gá phôi lên phiến tỳ sử dụng mặt đáy làm chuẩn định vị

Hình 5.1 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2

5.2.2 Các bước của nguyên công

Phay thô bề mặt 2 đạt cấp chính xác IT14,độ nhám bề mặt Ra = 6,3μmm.

5.2.3 Chọn máy công cụ

Ở nguyên công phay thô ta cần chọn máy có công suất lớn để cắt gọt nhiều kimloại càng tốt, đạt được năng suất cao, tiết kiệm được thời gian gia công

Tra cứu tài liệu [ 4, trang 231, phụ lục] chọn được máy phay đứng 6H11, máy

có các thông số kỹ thuật sau:

- Khoảng cách từ trục hoặc mặt đầu dao tới bàn máy (mm): 50-380

- Công suất động cơ (kW): 4.

Hình 5.3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3

5.3.2 Các bước công nghệ

Khoan bề mặt 10,13 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 6,3μmm

5.3.3 Chọn máy công cụ

Tra cứu tài liệu [4, trang 226, bảng 7] chọn được máy khoan nhiều trục 2C135,

có các thông số kỹ thuật sau

- Đường kính gia công lớn nhất (mm): 35

- Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy (mm): 350-1075

- Số cấp tốc độ: 9

- Giới hạn số vòng quay trục chính (v/ph): 68-1100

- Số cấp chạy dao: 8

- Giới hạn chạy dao (mm/v): 0,1-2,24

- Công suất động cơ (kW): 4

Hình 5.4 Dao khoan ruột gà đuôi trụ xoắn

Bảng 5.2 Thông số của dao

5.4.2 Các bước của nguyên công

- Bước 1: Khoan bề mặt 12 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 6,3μmm

- Bước 2: Khoan bề mặt 11 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 6,3μmm

5.4.3 Chọn máy công cụ

Tra cứu tài liệu [4, trang 226, bảng 7] chọn được máy khoan nhiều trục 2C135,

thông số kỹ thuật của máy như nguyên công 3

- Chu kỳ bền của mũi khoan Ø12 : T = 14 phút.

- Chu kỳ bền của mũi khoan Ø3: T = 5 phút

5.4.6 Dung dịch trơn nguội

Tra cứu tài liệu [ 4, trang 231, phụ lục] chọn được máy phay đứng 6H11, thông

số như nguyên công 2

5.5.4 Chọn đồ gá

- Bề mặt số 2: dùng 3 chốt tỳ khống chế 3 bậc tự do

- Bề mặt 10,13: dùng chốt trám, chốt trụ ngắn khống chế 3 bậc tự do

5.5.5 Chọn dụng cụ cắt

Tra cứu tài liệu [5, trang 143, bảng 4.77] chọn được dao phay trụ, có kết cấunhư hình 5.9

Hình 5.9 Dao phay trụ Bảng 5.5 Bảng thông số của dao

- Bước 1: Phay thô bề mặt 3 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 6,3μmm.

- Bước 2: Phay thô bề mặt 4 đạt cấp chính xac IT14, độ nhám Ra = 6,3μmm

5.6.3 Chọn máy công nghệ

Tra cứu tài liệu [ 4, trang 231, phụ lục] chọn được máy phay đứng 6H11, thông

số như nguyên công 2

Hình 5.12 Dao phay ngón đuôi trụ

Bảng 5.7 Bảng thông số của dao

Tra cứu tài liệu [ 4, trang 231, phụ lục] chọn được máy phay đứng 6H11, thông

số như nguyên công 2

Hình 5.15 Dao phay ngón đuôi trụ Bảng 5.9 Bảng thông số của dao

Tra cứu tài liệu [ 4, trang 231, phụ lục] chọn được máy phay đứng 6H11, thông

số như nguyên công 2

Bảng 5.11 Bảng thông số của dao

5.9.3 Chọn máy công cụ

Tra cứu tài liệu [ 4, trang 231, phụ lục] chọn được máy phay đứng 6H11, thông

số như nguyên công 2

Hình 5.20 Dao phay mặt đầu lắp ghép răng nhỏ

Bảng 5.12 Thông số của dao