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

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤTPhần này, giúp ta xác định được hình thức tổ chức sản xuất nào là hợp lí đơnchiếc, hàng loạt lớn, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ, hay là hàng loạt khối sau đó có thểc

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 VÒNG

HÃM (TẬP THUYẾT MINH)

NHA TRANG - 2022

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường

Sinh viên thực hiện: Tào Nguyễn Phạm Phúc Hậu

Mã số sinh viên: 61133620

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 vòng hãm

II Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết: Vòng hãm

- Sản lượng: 3000 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 tháng năm 2022

Giảng viên hướng dẫn Trưởng bộ môn

PGS.TS Nguyễn Văn Tường TS Nguyễn Hữu Thật

Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Phần này, giúp ta xác định được hình thức tổ chức sản xuất nào là hợp lí (đơn chiếc, hàng loạt lớn, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ, hay là hàng loạt khối) sau đó có thể cải thiện tính công nghệ của chi tiết và chọn phương án chế tạo phôi, chọn thiết bị gia công công nghệ hợp lý cho việc gia công chi tiết

1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric) để mô hình hóa chi tiết vòng hãm gồm những bước sau:

- Bước 1: Vẽ biên dạng của chi tiết bằng lệnh Sketch

Hình 1.1 Biên dạng chi tiết trước khi mô hình hóa 3D

- Bước 2: Sử dụng lệnh Revolve để mô hình hóa 3D

Hình 1.2 Chi tiết được mô hình hóa 3D sau khi dùng lệnh Revolve

- Bước 3: Sử dụng lệnh Extrude để cắt cạnh

Hình 1.3 Chi tiết được cắt bỏ một phần

- Bước 4: Sử dụng lệnh Pattern để sao chép Extrude ở bước 3

Hình 1.4 Chi tiết hoàn chỉnh 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT

Chi tiết vòng hãm này được làm từ thép C35

Để xác định khối lượng của chi tiết, trước hết ta xây dựng mô hình 3D bằng phần mềm Creo Paramatric Sau đó ta gắn vật liệu cho chi tiết trên thanh công cụ chính của phần mềm, ta chọn File - chọn mục Prepare - chọn Mode properties

Hình 1.5 Vị trí của mục Model Properties

Khi bảng Mode properties hiện ra ta chọn Change của mục Material sau đó ta chọn vật liệu tương ứng Chọn Steel_medium_carbon Chọn đơn vị (Units) là millimeter Kilogram Sec (mmKs) như trên hình

Hình 1.6 Bảng Mode properties để gắn vật liệu cho chi tiết

Sau khi ta gắn vật liệu cho chi tiết xong ta tiến hành đo khối lượng, đo thể tích của chi tiết bằng các chọn Analysis, chọn mục Mass properties

Hình 1.7 Vị trí mục Mass properties trên thanh công cụ của phần mềm

Khi hộp thoại Mass properties hiện ra thì ta chọn Preview để hiện kết quả khối lượng, thể tích của chi tiết

Hình 1.8 Bảng thông số Mass Properties

Trong phần mềm Creo Parametric có vật liệu cụ thể để gắn lên chi tiết nên ta chỉ cần lấy thể tích của chi tiết vòng hãm là V = 1,4332 mm3 = 1,4332.10-5 m3

vòng hãm theo công thức như sau:

Trong đó: m là khối lượng (kg)

D là hối lượng riêng (kg/m3)

V là thể tích (m3)

1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Để xác định được dạng sản xuất, trước hết ta cần xác định sản lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm của nhà máy theo công thức (2.1) [1, trang 24]

N = No.m(1 + 100α ).(1 + 100β ), (Chiếc/năm) (1.1)

Trong đó:

.m = Số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm, 1 chiếc

(α= 10÷20%), ta chọn α = 15%

β = Phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trính chế tạo, (β=¿ 3÷5%),

ta chọn β = 4%

Thay các giá trị vào công thức (1.1), ta có:

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

Dựa vào khối lượng, sản lượng ta vừa tính được của chi tiết ta tra tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1] ta xác định được dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt vừa

Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

Vòng hãm là một trong những sản phẩm nằm ở giữa bu lông và đai ốc, có tác dụng cố định liên kết của bu lông và đai ốc Nó là một trong những sản phẩm giúp cho các kết nối không bị thay đổi dẫn đến tình trạng giãn hoặc lỏng khi bị tác động của môi trường

Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết

Bề mặt làm việc chính là bề mặt có độ nhám Ra 6,3 và Ra 3,2

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT

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

- Bề mặt vuông góc với bề mặt rãnh có kích thước 5 mm cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt Ra = 6,3 μmm

- Bề mặt đối diện với bề mặt rãnh 5 mm cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt

Ra = 3,2 μmm

- Bề mặt rãnh có kích thước 5 mm cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt

Ra = 3,2 μmm

- Bề mặt trụ ngoài có kích thước 14 mm cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt

Rz = 80 μmm

- Bề mặt có kích thước 2 mm cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt Rz = 80 μmm

- Chiều sâu rãnh có kích thước 8 mm cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt Rz =

80 μmm

2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO

Vật liệu chi tiết vòng hãm làm bằng thép C35, đáp ứng các yêu cầu về cơ tính của chi tiết

Các thành phần hóa học của vật liệu của chi tiết vòng hãm được thể hiện ở bảng 2.1

Vật liệu Nguyên tố hóa học (%)

Thép C35

Cacbon, C Silic, Si Mangan, Mn Phốt pho, P Lưu huỳnh, S

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của vật liệu C35

Các tính chất cơ tính của vật liệu thép C35 của chi tiết vòng hãm được thể hiện

ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp các cơ tính của thép C35

Thông số Giá trị

Đơn vị

kg/m3

Giới hạn bền

Rockwell độ cứng

Giới hạn chảy

Tỷ lệ Poisson

Độ giãn dài

2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU

Ta tiến hành phân tích và đánh giá công nghệ trong kết cấu cho từng bề mặt của chi tiết vòng hãm để hiểu rõ hơn về tính công nghệ, từ đó ta chọn các phương pháp gia công sao cho hợp lí nhất

- Chi tiết này có kết cấu khá đơn giản nên ta có thể dùng máy tiện để gia công hết các bề mặt trụ ngoài và trụ trong của chi tiết Dùng máy phay để phay rãnh chi tiết Sau đó khoan lỗ bằng dao tiêu chuẩn rút ngắn về mặt thời gian

- Chi tiết vòng chia 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

nhám (Rz = 80 µm) nên ta chỉ cần tiện thô là đạt yêu cầu, gia công dễ dàng

- Bề mặt Ø32 không yêu cầu về cấp chính xác cao (IT14) và độ nhám (Rz =

80 µm) nên ta chỉ cần tiện thô là đạt yêu cầu, gia công dễ dàng

không yêu cầu về độ bóng cao nên ta chỉ dùng phương pháp tiện thô, tiện bán tinh Vì đây là tiện lỗ thông nên dễ dàng thoát phoi khi gia công, thuận lợi cho các bước gia công tiếp theo Đồ gá cho nguyên công này ta dùng mâm cặp cố định và kẹp chặt nên chi tiết sẽ đạt được độ cứng vững khi gia công, điều chỉnh tâm chi tiết sao cho trùng với tâm mâm cặp và tâm mũi khoan để lỗ đạt độ chính xác cao Khi khoan phải dùng mũi khoan tiêu chuẩn để giảm chi phí mài mũi khoan

- Các bán kính cong R1 để tránh góc sắc cạnh và để phù hợp với bán kính mũi dao tiêu chuẩn

- Rãnh sâu 8,5 mm, rộng 5 mm không yêu cầu cao về cấp chính xác (IT14) và

độ nhám 2 mặt bên rãnh (Ra=3,2 µm) và mặt vuông góc với cạnh bên (Ra=6,3 µm) vì vậy cần phải phay thô, phay bán tinh, phay tinh để đạt được độ bóng cao Phần này trải qua nhiều nguyên công, thực hiện dễ dàng nhưng tốn nhiều thời gian để đạt được yêu cầu Tương tự 2 rãnh còn lại cũng vậy

Kết luận

Dựa trên đánh giá của chi tiết, ta thấy không cần thay đổi kết cấu của chi tiết

Chương 3 CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI

Trong gia công cơ khí các dạng phôi có thể là: phôi đúc, rèn, dập, cán

Việc chọn dạng phôi phải căn cứ vào hình dạng, kích thước, điều kiện làm việc của chi tiết, khả năng về kinh tế - tài chính, dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất cũng như là cơ sở máy móc thiết bị hiện có

Đối với chi tiết vòng hãm này có kích thước nhỏ, hình dáng không quá phức tạp, được chế tạo từ thép C35 và sản xuất hàng loạt vừa Vì thế ta nên chọn phôi là phôi dập

3.1.1 Phôi đúc

Chi tiết vòng hãm có hình dáng đơn giản, khối lượng không lớn, dễ dàng tạo lõi nên phương pháp đúc đáp ứng được Bời vì có kích thước nhỏ nên có thể tăng nhiều long khuôn để tăng số lượng phôi tạo ra, tiết kiệm thời gian tạo phôi, tăng năng suất cho nguyên công cắt gọt

a/ Ưu điểm

- Với những chi tiết có hình dáng phức tạp thì nên dùng phương pháp đúc sẽ

dễ dàng hơn là các phương pháp khác Chi tiết vòng hãm vật liệu là thép C35 có hình dáng khá đơn giản, đáp ứng tốt đối với phôi đúc

- Công nghệ và các trang thiết bị đơn giản Phù hợp cho chi tiết sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt lớn

- Có thể đúc được các loại vật liệu khác nhau, thường là gang, thép, kim loại màu, hợp kim, phi kim,…

b/ Nhược điểm

- Lượng dư gia công lớn, vòng hãm vật liệu là thép C35 sản xuất hàng loạt vừa nên cần ít lượng dư, tiết kiệm chi phí

- Có nhiều khuất tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỷ lệ phế phẩm khá cao Vòng hãm làm từ vật liệu thép C35, thép có tính chảy loãng thấp, độ co lớn, dễ tạo ra các khuyết tật rỗ khí, rỗ co, thiên tích, … Nên không phù hợp để đúc

3.1.2 Phôi dập

a/ Ưu điểm

- Vòng hãm làm từ thép C35 đây là vật liệu dẻo và rất phù hợp cho việc dập tạo hình, tạo phôi nhanh, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa

- Có độ chính xác, độ bóng bề mặt cao đạt Rz = 20 – 80 m, phù hợp với chi tiết vòng hãm làm từ vật liệu thép C35

- Chi tiết vòng hãm được làm từ thép C35 có cơ tính tổng hợp tương đối là cao và tính chống ram của nó tương đối tốt do đó giảm ứng suất dư bên trong, qua quá trình tạo phôi dập sẽ đảm bảo được có lý tính và chất lượng được nâng cao trong quá trình gia công sau này

- Chi tiết vòng hãm có hình dáng đơn giản, kích thước và khối lượng nhỏ nên việc dập dễ dàng, giảm đáng kể lượng dư gia công sau này, độ chính xác cao Sản xuất hàng loạt vừa nên cần độ chính xác cao, thép C34 thích hợp để làm phôi dập

b/ Nhược điểm

- Giá thành chế tạo khuôn cao

- Dập phôi thép C35 phải có lực dập lớn, nên máy phải có độ cứng vững cao

3.1.3 Phôi rèn

a/ Ưu điểm

- Chi tiết vòng hãm vật liệu là thép C35 có hình dáng đơn giản, nhỏ gọn và kích thước không lớn nên dễ dàng cho việc rèn tự do

- Có khả năng loại trừ các khuyết tật thường gặp ở các phương pháp khác như đúc Thiết bị và dụng cụ rèn tự do đơn giản, giá thành tiết kiệm Thép C35 phù hợp để làm phôi rèn

- Các bề mặt chi tiết dạng bạc đỡ đều yêu cầu cấp chính xác và độ nhám bề mặt cao mà phôi rèn được biến dạng ở rắn vì sau khi tạo không những thay đổi về hình dạng, kích thước vật liệu mà còn thay đổi cơ lý hóa tính vật liệu như kim loại mịn hơn, đồng đều hạt hơn, sẽ rất thuận lợi cho việc gia công sau này

b/ Nhược điểm

- Thời gian gia công lâu, vật liệu cần chế tạo là thép C35 có giá thành khá cao, mà phương pháp này làm cho kim loại bị biến dạng lớn nên gây hao phí kim loại

và chi phí vật liệu

- Thích hợp với dạng sản xuất đơn chiếc do độ chính xác của chi tiết phụ thuộc vào trình độ tay nghề của công nhân Vòng hãm được làm từ vật liệu C35 và dạng sản xuất hàng loạt vừa nên khó để chọn làm phôi rèn cho thép C35

- Vòng hãm có dạng bạc và rỗng nên việc rèn khó khan hơn, khó đảm bảo các yêu cầu về độ đồng tâm, độ song song, độ đảo,… Độ chính xác, nhám bề mặt không cao, dễ gây tồn động ứng suất dư sau khi gia công áp lực từ máy hay là người do khó kiểm soát lực và biên dạng

Kết luận

Qua việc phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi ta thấy chọn phương pháp chế tạo phôi gia công là phôi dập Vì vật liệu chi tiết vòng hãm là thép C35, hình dáng đơn giản, kích thước không quá lớn, dạng sản xuất là hàng loạt vừa Dập cho ra độ chính xác, độ bóng cao tuy nhiên cần có máy dập lớn

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 nóng)

Đây là quá trình biến dạng dẻo của phôi kim loại ở dạng khối trong lòng khuôn dưới tác dụng của lực dập

a/ Ưu điểm

Vật liệu thép C35 có tính dẻo, dễ biến dạng, phù hợp với dập thể tích.

Hình dáng của chi tiết vòng hãm khá đơn giản, khối lượng nhỏ nên việc dập thể tích dễ dàng, dễ tạo khuôn, giảm thiệt hại về độ bền của khuôn khi dập

Chi tiết có dạng sản xuất hàng loạt vừa thích hợp với dập thể tích, dễ cơ khí hóa, tự động hóa, tăng năng suất, giá thành thấp

b/ Nhược điểm

Phải cần lực dập lớn, giá thành đầu tư khuôn

3.2.2 Phương pháp dập tấm (dập nguội)

Đây là phương pháp biến dạng dẻo phôi ở dạng tấm (có tính dẻo như: gang, thép hợp kim, kim loại,…), trong khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dáng, kích thước theo yêu cầu Dập tấm thường được tiến hành ở trạng thái nguội (dập nguội)

a/ Ưu điểm

Vật liệu thép C35 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

Hình dạng của chi tiết có dạng khối, độ dày thành lớn (14 mm) nên không thích hợp với dập tấm

Kết luận

Qua các phương pháp đã phân tích ở trên ta chọn phương pháp dập thể tích (dập nóng) do nó tối ưu hơn là phương pháp dập tấm (dập nguội) Đảm bảo phôi có độ bóng, độ chính xác cao hơn so với dập nguội Vật liệu làm chi tiết, hình dáng hình học đơn giản, khối lượng bé nên việc dập dễ dàng, năng suất cao, phù hợp dạng sản xuất hàng loạt vừa

3.2.3 Chọn khuôn dập

Có 2 loại khuôn dập là khuôn hở và khuôn kín

Khuôn hở là phương pháp dập thể tích trong khuôn có chứa rãnh ba via, phương của lực dập vuông góc với mặt phân khuôn tại chỗ tiếp giáp hai nửa khuôn

Với chi tiết vòng hãm có hình dáng không quá phức tạp, kích thước và khối lượng nhỏ thì khuôn hở vẫn đáp ứng được, tuy nhiên độ chính xác và độ nhám bề mặt

sẽ không bằng khuôn dập nóng

Khuôn kín là bộ khuôn không chứa ba via khi tạo phôi, phương của lực dập tác dụng song song hoặc gần song song với mặt phân khuôn Độ chính xác và cơ tính cao Chi tiết vòng hãm có hình dạng không quá phức tạp, kích thước và khối lượng nhỏ nên khuôn kín hoàn toàn có thể chế tạo được

Kết luận

Chọn loại khuôn dập kín do nó phù hợp với hình dáng không quá phức tạp của chi tiết vòng hãm, kích thước và khối lượng nhỏ Phôi cho ra độ chính xác cao, giảm đáng kể ba via, thuận lợi cho các bước gia công ở phía sau

3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ

Về hình dáng kích thước của phôi là yếu tố để xác định lượng dư, độ chính xác, dung sai kích thước Nên ta phải tra lượng dư sơ bộ cho phôi

Xem tài liệu [3, trang 190, bảng 3-17], tra được lượng dư về một phía ở những bề mặt cần gia công là từ 0,1 - 0,6 mm hoặc nhỏ hơn Ta chọn 0,3 mm

Đối với phôi dập với dạng sản xuất hàng loạt thì phôi có cấp chính xác là cấp II Tính toán thông số để tra bảng:

Nhóm thép M2, mức độ phức tạp cả phôi:

C = G G f

b = 0,110,39 ≈ 0,28 Trong đó:

(Kích thước được xác định bởi các kích thước bao cả phôi), (kg) Được tính toán trong phần mềm Creo Parametric 8.0; Gb = 0.39 kg

Vậy tra ra được mức độ phức tạp của phôi là C2 [1, trang 36]

Dựa vào tài liệu [1, trang 30, bảng 2.2 và bảng 2.3] Ta có các giá trị dung sai, lượng dư như sau:

kích thước cho phép là−0,4+0,6 mm

góc thoát khuôn bằng 3o

3.4 BẢN VẼ PHÔI SƠ BỘ

Ta lập bản vẽ phôi sơ bộ nhờ vào các lượng dư và dung sai đã tra mục trên Ngoài ra các thông số kích kích thước khác như kích thước góc lượn, góc nghiêng thoát phôi,… tra được từ tài liệu [5, trang 150-151]