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

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 ỐNG XẺ RẢNH (TẬP THUYẾT MINH) Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường Sinh viên thực hiện: Hà Quốc Duy Mã số sinh viên: 61130187 Lớp: 61KTCK NHA TRANG – 2022 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 ống xẻ rảnh II Số liệu ban đầu: - Bản vẽ chi tiết ống xẻ rảnh - Sản lượng: 1794 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 đến ngày 19/12/2022 Ngày 19 tháng 9 năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Trưởng bộ môn PGS.TS Nguyễn Văn Tường TS Nguyễn Hữu Thật 1 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 tính công nghệ của chi tiết, chọn phương pháp chế tạo phôi, chọn thiết bị công nghệ hợp lí cho 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 tiết bạc ống xẻ rảnh gồm các bước chính sau: +Bước 1: Vẽ biên dạng của chi tiết ống xẻ rảnh Hình 1.1 Biên dạng chi tiết ống xẻ rảnh trước khi mô hình hóa 3D +Bước 2: Sử dụng lệnh Revolve để tạo chi tiết ống xẻ rảnh ở hình dạng 3D Hình 1.2 Chi tiết ống xẻ rảnh được mô hình hóa 3D sau khi dùng lệnh Revolve 2 +Bước 3: Sử dụng lệnh sketch để vẽ hai mặt Hình 1.3 Mặt phẳng sau khi sử dụng lệnh sketch +Bước 4: Sử dụng lệnh Extrude để cắt mặt hai mặt vẽ bằng sketch Hình 1.4 Chi tiết ống xẻ rảnh sau khi dùng lệnh Extrude 3 +Bước 5: Sử dụng lệnh sketch để vẽ đường cắt bên dưới Hình 1.5 Sử dụng lệnh sketch để vẽ đường cắt +Bước 6: Kết quả sau khi sử dụng lệnh extrude Hình 1.6 Kết quả sau khi sử dụng lệnh extrude cắt 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT Chi tiết được làm bằng vật liệu là thép C40 Mục đích của phần này là xác định thể tích và khối lượng của chi tiết,từ đó xác định hình thức tổ chức sản xuất và cải thiện tính công nghệ của sản phẩm Dùng phần mềm Creo Parametric với công cụ Mass Properties.Cài đặt đơn vị chiều dài là millimeter, khối lượng là Kilogram và thời gian là Second, chọn vật liệu là STEEL_SLOW_CARRBON 4 Bước 1: Vào File chọn Prepare tiếp tục chọn Model Properties để gán đơn vị và vật liệu cho chi tiết Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1.7 Hình 1.7 Gán đơn vị cho chi tiết Bước 2: Tại thư mục materials ta chọn thư mục Ferrous_metals sau đó chọn Steel_medium_carbon.mtl như hình Hình 1.8 Hình 1.8 Chọn vật liệu cho chi tiết 5 Bước 3: Chọn thẻ Analysis trên thanh công cụ Creo, sau đó chọn Mass Properties để tính khối lượng cho chi tiết Kết quả như hình 1.9 Hình 1.9 Kết quả khối lượng tính toán Vì trong phần mềm creo parametric trong có vật liệu cụ thể để gán nên ta chỉ lấy thể tích của chi tiết vành chia là V= 29595 mm3 = 2,95cm3 Theo như tài liệu [1] ta có khối lượng riêng của thép C40 là D =7,85 g/cm3 Ta có khối lượng riêng và thể tích thì sẽ tìm được khối lượng của chi tiết bạc xuyên theo công thức: m= D.V = 2,95.7,85= 23,1575 g= 0,023kg 1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Xác định sản lượng hằng năm của chi tiết trong một năm của nhà máy theo công thức (2.1) [1, trang 24] N=N 0× m(1+ α 100 )×(1+ β100 ), (chiếc/năm) (1.1) Trong đó: No = Là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch, 1500 chiếc m = Số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm, 1 chiếc α = Số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng; (α= 10÷20%), chọn α = 15% β = Số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trính chế tạo, (β=¿ 3÷5%), chọn β = 4% Thay các giá trị vào (1.1) ta có N=1500 × 1(1+ 15 100 )×(1+ 4100 )= 1794(chiếc/năm) 6 Dựa vào khối lượng m =0,023 kg và sản lượng của chi tiết sản xuất trong một năm là 1794 (chiếc/năm), ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa [1,trang 25,bảng 2.1] 7 Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG Mục đích của phần này là xem kết cấu và các điều kiện thuật đã cho trong bản vẽ chi tiết có hợp lý không đối với chức năng phục vụ và khả năng chế tạo 2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết: Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết gia công // bỏ các dấu sao; vẽ lại ký hiệu nhám cho đúng tiêu chuẩn; xem sách vẽ KT về biểu diễn hình chiếu phụ -Mặt trụ ngoài Ø20d9, cấp chính xác là IT9, độ nhám chi tiết là Rz= 20 µm -Mặt đầu 19 mm cấp chính xác là IT14, cấp chính xác là Rz= 20 µm -Bề mặt bên của kích thước 9 mm có cấp chính IT14, độ nhám Rz= 20 µm -Bề mặt trụ Ø9 mm, cấp chính xác IT14, độ nhám Rz= 20 µm -Bề rộng rãnh 6H9, cấp chính xác IT9, bề mặt đáy rãnh là Ra12,5; thành rãnh Ra6,3 -Lỗ Ø4H7, cấp chính xác IT7, cấp chính xác Ra=0,32 µm 2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO Vật liệu chi tiết làm bằng thép C40 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 [1] Mác Thành phần hóa học thép C Cr Mn Si Ni S Cu C40 0,37-0,44 ≤ 0,25 0,5-0,8 0,15- 0,4 ≤ 0,25 ≤0,04 ≤ 0,25 Các tính chất cơ học của vật liệu được thể hiện ở bảng 2.2 8 Bảng 2.2 Bảng các tính chất cơ học của vật liệu [1] Thông số Giá trị Đơn vị Khối lượng riêng 7,85 g/cm3 Hệ số poisson 0,29 N/A Mô-đun đàn hồi 190 GPa Mô-đun cắt 73 Gpa Giới hạn bền ≥ 580 MPa Giới hạn chảy ≥ 300 MPa Độ giãn dài tương đối ≥ 19 % Độ cứng ≤ 200 HB 2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU Ta đi vào phân tích, đánh giá tính công nghệ trong kết cấu cho từng bề mặt của chi tiết ống xẻ rãnh để hiểu rõ hơn về tính công nghệ, từ đó ta sẽ chọn được các phương pháp gia công tối ưu: Chi tiết ống xẻ rãnh được chế tạo bằng thép C40 Chi tiết vành chia này có kích thước tỉ lệ L/D < 1 nên chi tiết có độ cứng vững cao, đảm bảo hình dáng của phôi khi gia công Bề mặt trụ ngoài Ø20d9, không yêu cầu gia công bề mặt, cấp chính xác và độ nhám đạt được là từ phôi dập ra //d9 mà kg gia công thì làm sao đạt? Bề rộng rãnh 6H9 cần có độ chính xác cao (IT9), bề mặt đáy rãnh là Ra12,5, thành rãnh Ra6,3 với chiều sâu là 3mm chiều rộng là 6 mm, ta sử dụng máy phay phù hợp để gia công với dao tiện rãnh tiêu chuẩn, sử dụng dao phay chữ T sẽ dễ dàng tạo ra bề rộng và bán kính ở hai đầu rãnh then, tránh gây tốn kém // sao lại dao tiện rãnh? Sao lại dao phay chữ T? Lỗ Ø4h7 có cấp chính xác IT7 và độ nhám Ra = 0,32 µm nên cần nhiều gia công khác nhau để đạt độ yêu cầu cấp chính xác và độ bóng cao bằng tiện lỗ, doa, mài khôn Phần công việc này trải qua nhiều nguyên công, thực hiện không quá khó nhưng tốn thời gian gia công // sao lại kg quá khó? Mặt đầu 19 mm cấp chính xác là IT14, cấp chính xác là Rz= 20 µm, không yêu cầu độ chính xác cao nên chỉ dùng máy tiên để tiện thô, công việc cũng dễ dàng Thành bên kính thước Ø4 có vát góc 1x45º thuận lợi cho việc thoát dao và để lại vết cắt mũi dao, dễ dàng lắp ráp Kết luận: Dựa trên việc phân tích tính công nghệ thì chi tiết không cần phải sửa đổi, thay đổi kết cấu chi tiết và vẫn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về độ chính xác gia công 9 Chương 3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 1 Chọn dạng phôi Căn cứ vào vật liệu, hình dáng, kích thước, dạng sản xuất của chi tiết mà phân tích chọn dạng phôi (đúc, rèn, dập, cán, ) Không được nêu chung chung về ưu nhược điểm của các dạng phôi đã học trong học phần về chế tạo phôi mà phải cụ thể, tương ứng với chi tiết đề bài đã cho 2 Chọn phương pháp chế tạo phôi Sau khi chọn được dạng phôi rồi thì cũng căn cứ vào các yếu tố vật liệu, hình dáng, kích thước, dạng sản xuất của chi tiết mà chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp Ví dụ, ở mục trên đã chọn dạng phôi đúc thì ở mục này phân tích chọn phương pháp đúc nào cho phù hợp Ở đây cũng không được trình bày chung chung 3.1 CHỌN DẠNG PHÔI Để chọn dạng phôi cho chi tiết ống xẻ rãnh ta cần phải căn cứ vào, hình dạng, kích thước, dạng sản xuất của chi tiết Vật liệu chế tạo là thép C40, từ đó ta đi phân tích các ưu điểm nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi ứng với chi tiết để từ đó xác định được dạng phôi hợp lý, tối ưu tiết kiệm nhất 3.1.1 Phôi đúc Khả năng tạo hình và độ chính xác phụ thuộc vào cách chế tạo khuôn, có thể đúc được các chi tiết có hình dạng từ đơn giản đến phức tạp Phương pháp đúc với cách làm khuôn theo mẫu gỗ có độ chính xác của phôi đắc thấp Phương pháp đúc áp lực trong khuôn kim loại cho độ chính xác của phôi đúc cao Phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng thủ công có phạm vi ứng dụng rộng, không bị hạn chế bởi kính thước và khối lượng vật đúc, phí tồn chế tạo phôi thấp, tuy nhiên năng xuất không cao.Phương pháp đúc trong khuôm kim loại có phạm vi ứng dụng hẹp hơn về kích thước và khối lượng vật đúc, chi phí chế tạo khuôn cao, tuy nhiên phương pháp này cho năng suất cao, thích hợp cho sản xuất hàng loạt 3.1.2 Phôi cán Phôi cán được chế tạo bằng cách cho phôi đi qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, làm cho phôi bị biến dạng dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm xuống, chiều dài tăng lên rất nhiều Hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo mặt cắt của khe hở giữa hai trục cán Ưu điểm: với chi tiết chốt lỗ thông, phôi cán khá phù hợp vì phôi sau khi cán có dạng profin tròn, dễ gia công cắt gọt vì chi tiết có dạng chốt tròn Phôi cán rẻ tiền, ít khuyết tật, có cơ tính tốt, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa của chi tiết chốt lỗ thông Phôi cán thường dùng để chế tạo các chi tiết dùng trong việc lắp ráp Nhược điểm: phôi sau khi cán có bề mặt sần sùi, khi tiện chi tiết chốt lỗ thông cần xử lý lại bề mặt phôi Sau khi cán thép bị co lại nhưng với chi tiết chốt lỗ thông có kích thước nhỏ nên có thể kiểm soát được lượng kim loại bị co ( dung sai chênh lệch từ 2 – 5%) 10 Đối với loại phôi này để sản xuất chi tiết đã cho phải nhiệt luyện để tăng độ bền, cứng vững theo yêu cầu của chi tiết Chi tiết được cho là chi tiết dạng trục được sản xuất hàng loạt vừa, có kết cấu đơn giản nên phôi thép thanh sử dụng để chế tạo là phù hợp 3.1.3 Phôi rèn tự do Phôi tự do và phôi rèn khuôn chính xác thường được sử dụng trong ngành chế tạo máy Phôi rèn tự do có hệ số dung sai lớn, cho độ bền cơ tính cao, phôi có tính dẻo và đàn hồi tốt Ở phương pháp rèn tự do, thiết bị, dụng cụ chế tạo phôi là vạn năng, kết cấu đơn giản nhưng phawowng pháp này chi tạo chi tiết có hình dáng đơn giản và năng suất thấp Rèn khuôn có độ chính xác cao, năng suất cao nhưng phụ thuộc vào độ chính xác khuôn, mặt khác khi rèn khuôn phải có khuôn chuyên dùng cho từng chi tiết, chi phí làm khuôn cao Phương pháp này khó đạt các kích thước với độ chính xác cấp 7-8, nhưng chỉ tiết có hình dạng phức tạp Kết luận Chi tiết được cho có kết cấu đơn giản, vật liệu là thép C40 Kích thước chiều cao lớn nhất của chi tiết là 19 mm, kích thước đường kính lớn nhất của chi tiết Ø20 Là chi tiết có kích thước nhỏ nên ta dùng phôi cán để có thể dễ dàng chế tạo và gia công chi tiết đạt yêu cầu Với chi tiết ống xẻ rãnh ta sẽ lựa chọn phôi dâp trong gia công áp lực là tốt nhất Phương pháp này tạo phôi nhanh, độ chính xác hình dáng kích thước đảm bảo, chất lượng phôi tốt, ít tốn vật liệu, tạo tiền đề cho gia công phôi sau này ít tốn thời gian, công sức, đảm bảo các yếu tố kinh tế, phù hợp với dạng sản xuất loạt vừa 3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI Có hai phương pháp dập phôi phổ biến là dập thể tích (dập nóng) và dập tấm (dập nguội) 3.2.1 Phương pháp dập thể tích (dập khối, dập nóng) Đây là quá trình biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng khối trong lòng khuôn dưới tác dụng của lực dập Khuôn dập vừa là dụng cụ truyền lực vừa tạo hình vật dập a Ưu điểm Vật liệu thép C40 có tính dẻo tốt, dễ biến dạng, phù hợp với dập thể tích Hình dáng của chi tiết ống xẻ rãnh đơn giản, khối lượng nhỏ nên việc dập thể tích thỏa mãn yêu cầu dễ dàng, dễ tạo khuôn, giảm tổn thất độ bền khuôn Dạng sản xuất hàng loạt vừa của chi tiết phù hợp với dập thể tích, với cường độ lao động giảm, bậc thợ không yêu cầu cao, dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất cao, giá thành hạ b Nhược điểm Thêm bước rèn sơ bộ phôi liệu trước khi dập nên tốn thêm mọt ít thời gian Lực dập lớn, giá thành đầu tư khuôn, máy cao 3.2.2 Phương pháp dập tấm (dập nguội) // sao lại nêu dập tấm ở đây? 11 Đây là phương pháp biến dạng dẻo phôi ở dạng tấm (có tính dẻo như: gang, thép hợp kim, kim loại và hợp kim màu,…), trong khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dáng, kích thước theo yêu cầu Dập tấm thường tiến hành ở trạng thái nguội (dập nguội) a Ưu điểm Vật liệu thép C40 có tính dẻo tốt, dễ biến dạng nên dập nguội dễ dàng Dạng sản xuất hàng loạt của chi tiết phù hợp với phương pháp dập, dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất cao b Nhược điểm Giá thành máy móc cao Kết luận: Qua các phương pháp trên đã phân tích ta chọn phương pháp dập thể tích (dập nóng) do nó tối ưu hơn Đảm bảo phôi có độ bóng, độ chính xác cao hơn so với dập nguội 3.2.3 Chọn khuôn dập Chọn khuôn kín vì khuôn phù hợp với kích thước và hình dáng không quá phức tạp của chi tiết ống xẻ rảnh, khối lượng không lớn Phôi đảm bảo yêu cầu về độ chính xác và độ nhám cao, giảm ba via giúp tăng hiệu quả kinh tế và năng suất đồng thời thuận lợi cho việc gia công sau này Cấp chính xác chế tạo phôi là cấp II 3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ Độ chính xác, lượng dư, dung sai về kích thước của phôi phụ thuộc vào độ phức tạp của phôi Tính toán các thông số để tra bảng: Nhóm mác thép M1 là nhóm thép có phần trăm C < 0,45% C (thép C40 thuộc nhóm mác thép M1) Mức độ phức tạp của phôi: C= GfGh= 0,026 0,08 =0,325 Trong đó: Gf = 0,026 kg; là khối lượng của phôi dập Gh là khối lượng của vật có hình dạng đơn giản mà vật dập bị bao ở trong đó (kG) tính toán bằng phần mềm Creo Parametric 8.0; Gh = 0,08 Kg // dấu câu, thụt đầu dòng Vậy mức độ phức tạp của phôi là C2 vì C = 0,325 trong phạm vi 0,32 ÷ 0,63 [1, trang 36] Dựa vào tài liệu tra lượng dư gia công 1 phía ở những bề mặt cần gia công [1, trang 33, bảng 2.3].Tra dung sai kích thước của phôi [1, trang 30, bảng 2.2] -Kích thước ≤ 50 mm thì lượng dư bằng 0,7 và dung sai kích thước cho phép là−0,4 +0,7 mm 3.4 BẢN VẼ PHÔI SƠ BỘ 12 Ta lập bản vẽ phôi sơ bộ nhờ vào các lượng dư và dung sai ta được bản vẽ phôi sơ bộ như hình 3.1 // thụt đầu dòng Hình 3.1 Bản vẽ phôi sơ bộ // đường kính phải có phi Chương 4 CHỌN TIẾN TRÌNH GIA CÔNG Mục đích của phần này là xác định một trình tự gia công hợp lý nhằm đảm bảo độ chính xác và độ nhám, độ cứng bề mặt yêu cầu của chi tiết 4.1 TRÌNH TỰ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT Để có thể lập trình tự hay tiến trình gia công bề mặt thì ta nên đánh số các bề mặt gia công, dễ dàng xác định được các bề mặt tránh nhầm lẫn với nhau Hình 4.1 Bản vẽ đánh số // kg xoay số 13 Trình tự gia công các bề mặt Bảng 4.1 Bảng trình tự gia công các bề mặt Bề mặt CCX Độ nhám Ra, Rz Trình tự gia công 1 IT9 Rz = 20 µm Tiện thô Tiện bán tinh 2 IT14 Rz = 20 µm Tiện tinh 3 IT14 Tiện thô 4 IT14 5 IT14 Ra = 20 µm Tiện thô 6 IT14 7 IT9 Rz = 20 µm Tiện thô 8 IT7 Rz = 20 µm Tiện thô Rz = 20 µm Tiện thô Ra = 12,5 µm Phay thô Ra = 0,32 µm Phay tinh Khoan Khoét thô Khoét tinh Doa thô Doa tinh 9 IT14 Rz=20 µm Phay thô Phay tinh 10 IT14 Rz=20 µm Tiện vác mép 11 IT14 Rz=20 µm Tiện 4.2 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT Từ bảng 4.1, ta lập bảng tiến trình gia công các bề mặt của chi tiết Bảng 4.2 Bảng tiến trình gia công 14 STT Tên nguyên công Bề mặt gia Số bề mặt Dạng máy công định vị Tiện 1 Chuẩn bị phôi Phay 2 Tiện thô 5,6 1,11 Tiện Doa 3 Tiện thô 3,1,11 6,5 4 Tiện bán tinh 1 6,5 Khoan 5 Khoét thô 8 6,5 Khoét tinh Tiện vác mép // kg thể tách riêng 1 nguyên 6 công vát mép, phải 10 5,6 tính đến sự cân bằng các nguyên công 7 Phay thô 9,7 3,11 8 Phay tinh 9,7 3,11 9 Tiện tinh 1 6,5 10 Doa thô 8 6,5 Doa tinh // thiếu nguyên công kiểm tra 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.makeitfrom.com/material-properties/EN-1.0511-C40-Non-Alloy-Steel 16