n
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BÍCH
(TẬP THUYẾT MINH)
NHA TRANG - 2023
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Bình
Mã số sinh viên: 61137006 Lớp: 61.KTCK
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKHOA CƠ KHÍ
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đòa tạo ra phải có kiến thức sau rộng, đồng thời phải biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, bảo trì hệ thống.
Đồ án cơ sở chế tạo máy là tạo điều kiện cho sinh viên nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện quy mô sản xuất cụ thể Đề tài/ chuyên đề còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các cơ cấu cơ khí góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chung.
Đồ án cơ sở chế tạo máy nằm trong chương trình đòa tạo của ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, thuộc khoa Cơ khí có vai trò hết sức quan trọng, nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà người kỹ sư thường gặp phải khi thiết kế một quy trình sản xuất chi tiết cơ khí.
Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy và đặc biệt là thầy PGS.TS.Nguyễn VănTường đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này Trong quá trình làm đồ án không
tránh khỏi thiểu sót, rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của thầy Em xin chân thành cảm ơn!
xxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxx
Trang 3KHOA 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: 2500 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 04/09 đến ngày 13/06/2023 // tào lao
Ngày 04 tháng 09 năm 2023
Giảng viên hướng dẫnTrưởng bộ môn
PGS.TS Nguyễn Văn Tường TS Nguyễn Hữu Thật
Trang 4Chương 1 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: Vẽ lần lượt các biên dạng của chi tiết theo từng kích thước
Hình 1.1 Biên dạng chi tiết trước khi mô hình hóa 3D+Bước 2: Sử dụng lệnh Revolve để tạo bề dày của chi tiết hình dáng 3D.
Trang 5Hình 1.2 Chi tiết được mô hình hóa 3D sau khi sử dụng lệnh Revolve
+Bước 3: Dùng lệnh Hole để tạo biên dạng lỗ ở giữa chi tiết.
Hình 1.3 Tạo lỗ trên Bạc
+Bước 4: Dùng lệnh Hole kết hợp Pattern để tạo biên dạng 4 lỗ của chi tiết.
Trang 6Hình 1.4 Chi tiết được tạo biên dạng lỗ
Hình 1.5 Chi tiết được dùng lệnh Pattern tạo 4 lỗ
+Bước 5: Dùng lệnh Hole tạo lỗ M14.4 kết hợp lệnh Pattern tạo biên dạng 4 lỗ, ta được chi tiết hoàn chỉnh.
Trang 7Hình 1.5 Chi tiết hoàn chỉnh1.2 SẢN LƯỢNG CHI TIẾT CHẾ TẠO TRONG MỘT NĂM
Để thực hiện được điều này, 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:
Nₒ = Là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch, 1000 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;
Dựa vào khối lượng, sản lượng của chi tiết và tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1] ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa.
1.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA CHI TIẾT
Chi tiết được làm bằng vật liệu là thép C30.
Mục đích của phần này là xác định thể tích và khối lượng của chi tiếc, từ đó xác định hình thức tổ chức sản xuất và cải thiện tính công nghệ sản phẩm.
Dùng phần mền 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_MEDIUM_CARBON.
Trang 8Bước 1: Vào Fide 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 1.6.
Hình 1.6 Gán đơn vị cho chi tiết
Nó hiện bảng Mode properties rồi ta chọn Change của mục Material sau đó ta chọn vật liệu tương ứng Chọn Steel_medium_carbon (tạm thời) Chọn đơn vị (Units) là Millimeter Kilogram Sec như trên hình.
Hình 1.7 Bảng Mode properties để gán vật liệu
Sau khi gán vật liệu xong ta tiến hành đo khối lượng, thể tích chi tiết bằng cách chọn Analysis, chọn mục Mass properties.
Trang 9Hình 1.8 Vị trí của mục Mass properties trên thanh công cụ
Hộp thoại Mass properties hiện ra và ta chọn Preview để hiện kết quả khối lượng, thể tích của chi tiết.
Hình 1.9 Hộp thoại Mass properties
Vì trong phần mền Creo Parametric trong có vật liệu cụ thể để gán nên ta chỉ lấy thể tích của chi tiết bích là V = 51638 mm3 = 5,1638.10−5 m3.
Theo như tài liệu đã tra ta có khối lượng riếng của vật liệu thép C30 là D = 7,8 g/cm3=7800 kg /m3 Ta có khối lượng riêng và thể tích thì sẽ thì sẽ tìm được khối lượng của chi tiết bích theo công thức:
m=D.V= 7800.5,1638.10−5=0,40 kg
Trong đó: m, khối lượng (kg)
D, khối lượng riêng (kg/m3)
Trang 10V, thể tích (m3)
1.4 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
Để thực hiện được điều này, 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:
No = Là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch, 2500 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;
Dựa vào khối lượng, sản lượng của chi tiết và tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1] ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa.
Trang 11Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT
Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là:
- Bề mặt có kích thước lỗ Ø216 mm cấp chính xác IT7, độ nhám Ra= 3,2 μm.m - Bề mặt có kích thước trụ Ø180 mm cấp chính xác IT6, độ nhám Ra= 3,2 μm.m - Bề mặt Kt 18+1 cấp chính xác IT16, độ nhám Ra= 6,3 μm.m.
- Tất cả các bề mặt còn lại có cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 6,3 μm.m.
Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết // xuất lại sao cho phân biệt nét cơ bản, mảnh
2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO
Căn cứ vào điệu kiện làm việc của chi tiết, yêu cầu kỹ thuật về gia công cũng như giá thành và sản lượng sản xuất ta lựa chọn vật liệu làm chi tiết là:
Trang 122.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU
Chi tiết có tỉ lệ L/D < 1 nên có độ cứng vững cao.
Các bán kính cong R1 và R0,5 để tránh góc sắc cạnh và để phù hợp với bán kính mũi dao tiêu chuẩn.
Các bề mặt của chi tiết chủ yếu được gia công bằng phương pháp tiện và được gá đặt trên mâm cặp nên dễ dàng trong việc gá đặt trên máy tiện nên tốn ít thời gian cho việc gá đặt chi tiết // canh lề
Bề rộng bậc Ø180 là 7 mm phù hợp để gia công với dao tiện bậc tiêu chuẩn.
Mặt làm việc (mặt lỗ) Ø216 yêu cầu độ nhám Ra=3,2 yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt cấp chình xác IT7 Để đạt độ yêu cầu cấp chính xác và độ bóng cao bằng cách tiến hành tiện thô xong sau đó tiện bán tinh và tinh bằng dao tiện lỗ Bề mặt này tham gia trong quá trình làm việc nên yêu cầu độ nhám cao trên phải trải qua nhiều trình tự gia công nên tốn nhiều thời gian.
Với mặt ngoài Ø180, yêu cầu cấp chính xác IT6 và độ nhám Ra=3,2 là hợp lý vì bề mặt này tham gia lắp ráp nến ta thực hiện gia công bằng cách tiến hành tiện thô xong sau đó tiện bán tinh và tinh bằng dao tiện ngoài, bề mặt phải trải qua nhiều trình tự gia công nên tốn nhiều thời gian
Sau đó ta có thực hiện gia công mặt ngoài Ø300 và lỗ Ø156 hai bề mặt này không yêu cầu độ chính xác cao nên ta tiến hành tiện thô sao đó tiện bán tinh bằng dao tiện ngoài và tiện lỗ để đạt được độ nhám Ra=6,3 gia công dễ dàng để đạt được.
Với bề mặt Ø36 không yêu cầu độ chính xác cao nên ta tiến hành khoan sao đó khoét bằng dao khoét để đạt được độ nhám Ra=6,3 gia công dễ dàng để đạt được.
Với lỗ Ø13 có đường kính nhỏ, thông suốt, không yêu cầu cao về cấp chính xác IT14 và độ nhám Ra = 6,3 µm nên ta khoan bằng mũi khoan tiêu chuẩn Dễ dạng thực hiện trên máy khoan để đạt được cấp chính xác và độ nhám.
// chưa đúng trọng tâm theo hướng dẫn
Trang 13CHƯƠNG 3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
//Quá chung chung, kg đúng hướng dẫn
3.1 CHỌN DẠNG PHÔI
Có nhiều phương pháp chế tạo phôi Do đó cần phân tích (ưu điểm và nhược điểm) giữa các kiểu tạo phôi với nhau nhằm tìm ra phương án chọn dạng phôi thích hợp nhất.
3.1.1 Phôi đúc
a Ưu điểm
- Đúc được phôi có biên dạng gần giống với chi tiết giúp tiết kiệm thời gian gia công - Độ đồng đều của phôi cao, do đó việc điều chỉnh máy khi gia công giảm.
- Vì chi tiết có dạng tròn xoay các bậc của bạc có đường kính thay đổi không nhiều nên dễ chế tạo khuôn, bề mặt phân khuôn là đường tâm chi tiết.
b Nhược điểm
- Phôi đúc dễ xuất nhiều khuyết tật như: rỗ khí, lỗ xỉ… - Tốn nhiều vật liệu cho hệ thống đậu ngót, đậu hơi.
- Chi tiết có dạng sản xuất hàng loạt vừa nên phôi đúc sẽ có năng suất kém so với các loại dạng phôi khác.
- Vật liệu tạo phôi là thép C30 nên trong quá trình đúc khó đảm bảo được yêu cầu khả năng chóng mài mòn của chi tiết bạc và không thể chịu tải cao được
3.1.2 Phôi cán
a Ưu điểm
- Chi tiết có dạng sản xuất hàng loạt vừa nên phôi cán phù hợp vì năng suất cao - Tính dẻo kim loại cao nên dễ dàng gia công.
- Có tính cơ khí hóa và tự động hóa cao giúp tăng hiệu quả tính kinh tế b Nhược điểm
- Tốn kim loại vì phải tiện bớt đi rất nhiều lớp kim loại bên ngoài trong quá trình gia công.
- Độ chính xác và độ nhám bề mặt thấp nên cần phải có nhiều nguyên công hơn để có thể đạt được yêu cầu của chi tiết.
- Chất lượng phôi phụ thuộc nhiều vào tính công nghệ của doanh nghiệp.
Trang 143.1.3 Phôi dập thể tích
a Ưu điểm
- Phôi dập độ chính xác và chất lượng bề mặt cao giảm được tiến trình gia công.
- Chi tiết có hình dạng khá đơn giản, các bậc của chi tiết thay đổi không nhiều nên dễ chế tạo phôi có biên dạng gần giống với chi tiết.
- Vật liệu phôi là thép C30 nên quá trình dập thể tích đảm bảo cơ tính.
- Phôi dập dễ cơ khí hóa và tự động hóa với số lượng sản xuất hàng loạt vừa sẽ đảm bảo năng suất.
b Nhược điểm
- Tốn nhiều chi phí tạo khuôn, kích thước của chi tiết quá lớn 300mm quá trình dập chưa tối ưu bằng phương pháp tạo phôi khác.
- Dễ tạo ra những vết nứt nẻ, khuyết tật.
- Độ dày của chi tiêt không đồng đều do có nhiều bậc nên khiến chi tiết nguội không đều dễ gây biến dạng cong, vênh.
3.1.4 Kết luận
Từ những phân tích các ưu, nhược điểm của các dạng phôi đã phân tích ở mục trên và đặc điểm của chi tiết đơn giản, kích thước chiều dài 72mm, đường kính lớn nhất Ø300mm là chi tiết có kích thước khá nhỏ nên sử dụng phôi cán để đảm bảo chế tạo, gia công đạt yêu cầu và tính kinh tế cao.Dùng cưa vòng cưa phôi thành lát đễ dễ gia công
3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHỔI
Phương pháp cán có2 dạng phôi sau:
3.2.1 Thép cán nóng
Ưu điểm:
- Hình dạng của trục đơn giản, nhiều bậc nên thép cán nóng có hình dạng là trụ tròn dễ gia công, tạo hình theo hình dạng của chi tiết.
- Giá thành rẻ hơn quá trình thép cán nguội vì ít tốn sức, không đòi hỏi máy móc công
Trang 15- Kích thước, hình dạng không chuẩn xác dễ biến dạng và dung sai chênh lệch cao 2-5% - Cần phải có trình độ tay nghề của công nhân để đảm bảo chất lượng.
- Hao phí vật liệu nhiều hơn thép cán nguội.
3.2.2 Thép cán nguội
Ưu điểm:
- Đối với hình dạng chi tiết là trục thì thời gian hoàn thành sản phẩm nhanh, ít bị hư hại, đạt năng suất cao và không bị biến dạng.
- Đảm bảm được độ nhám bề mặt cao, sai số về mặt dung sai thấp tiết kiệm thời gian cho các nguyên công tiếp theo.
- Cơ tính chi tiết được đảm bảo, độ bền cao, có khả năng chịu lực tốt, chịu được lực va đập mạnh.
- Ít hao phí kim loại trong quá trình sản xuất Nhược điểm:
- Bề mặt thép cán nguội cứng đặc biệt đối với thép C45 cần phải cần công suất cao hơn nhiều so với thép cán nóng để có thể gia công được.
- Giá thành chế tạo cao hơn nhiều so với thép cán nóng.
3.2.3 Kết luận
Chọn phôi cán nóng từ phương pháp cán để chế tạo chi tiết bạc.
3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ
Thực hiện tra lượng dư cho các bề mặt đối với phương pháp tạo phôi cán ta có bảng tra lượng dư và dung sai [1, trang 35, bảng 2.5].
Bảng 3.1 Lượng dư và dung sai sơ bộ
Trang 16BẢN VẼ PHÔI SƠ BỘ
Hình 3.1 Bản vẽ phôi sơ bộ // chi tiết thế này thì chỉ 1 hình chiếu, kg cắt, phôi có lỗto mà làm đặc thế này là kg đúng
Yêu cầu kĩ thuật của phôi
- Độ nhám đạt được Rz = 150μmm, cấp chính xác IT15 ÷ IT16 [1, trang 144, phụ lục 11].
Trang 17Chương 4 XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH GIA CÔNG
Hình 4.1 Bản vẽ đánh số các bề mặt // đưa vào mục 4.1
4.1 TRÌNH TỰ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT
Dựa vào bản vẽ đánh số các bề mặt và yêu cầu kỹ thuật ta lập được bảng sau đây:
Bảng 4.1.Trình tự gia công
Trang 1910 IT14 Ra= 6,3 µm Tiện thô
4.2 TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT
Từ bảng trình tự gia công ta thiết lập được tiến trình gia công cho các bề mặt
Bảng 4.2 Tiến trình gia công
STTNguyên côngBề mặt gia
Trang 2010 Tiện láng 9 1,4 Tiện
Trang 21Chương 5 THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG
5.1 NGUYÊN CÔNG 1: CHUẨN BỊ PHÔI
Cưa phôi thành lát.
5.2 NGUYÊN CÔNG 2: TIỆN THÔ 1,3,4,KHOAN 11Sơ đồ gá đặt
Hình 5.1 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 Các bước nguyên công
- Bước 1: Tiện thô bề mặt 1 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm - Bước 2: Tiện thô bề mặt 3 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm - Bước 3: Tiện thô bề mặt 4 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm.
- Bước 4: Khoan bề mặt 11 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm.
Trang 22Chọn máy công nghệ
Chọn máy tiện 1K62 [7, trang 217] - Chiều cao tâm : 200mm.
- Khoảng cách giữa 2 tâm: 1.400mm - Công suất động cơ chính (kW): 10 kW.
Dao tiện bề mặt 1,3,4 [5, trang 44].
- Vật liệu phần cắt: Thép gió P9 (có 8,5 - 10% cacbit vonfram) - Góc sau của lưỡi cắt chính và phụ: α = 10°.
- Góc nghiêng chính: φ = 90°.
- Góc nghiêng lưỡi cắt chính: λ = 10°1 - Góc trước lưỡi cắt chính: γ = 16°.
Trang 23Hình 5.2 Dao tiện mặt đầu
Bảng 5.1 Thông số dao tiện mặt đầu [5 trang 45, bảng 4.5]
Chọn được dao tiện lỗ thông suốt có góc φ= 45º cho bề mặt 2 tra tài liệu [5, trang 56, bảng 4.14] Dao gắn mảnh hợp kim cứng có kết cấu như hình 5.4.
Hình 5.4 Dao tiện lỗ thông
- Vật liệu: Hợp kim cứng T15K6 - Chiều dài của dao: L = 150 mm.
- Tiết diện cán dao: B x H = 12 x 12 mm - Chiều dài phần cắt l = 40.
- Đường kính phần cắt d = 12 - Chiều cao mũi cắt h = 10.
- Chiều dài phần cắt nhô ra: m = 6 mm.
- Phạm vi sử ứng dụng: để tiện lỗ thông suốt và tiện vát mép.
Theo tài liệu [1, Trang 46], ta chọn các thông số hình học cho dao tiện như sau:
Trang 24- Góc trước chính: chọn γ = 12º (Đối với thép T15K6 có σB = 152,95 kG/mm2) - Góc sau chính và góc sau phụ: α = α1 =10º.
- Góc nghiêng lưỡi cắt: λ = 0º - Góc nghiêng chính: φ = 45º - Chu kỳ bền: T = 40 phút - Đường kính lỗ gia công 12mm.
Dao khoan ruột gà để khoan bề mặt 11
Vật liệu dụng cụ cắt: Thép gió P12 (có 12% cacbit vonfram) [1, trang 45] Thông số hình học dụng cụ cắt [1, trang 47]:
Góc nghiêng lưỡi cắt ngang: Ψ = 55° Góc nghiêng chính của lưỡi cắt: 2φ = 120° Chu kỳ bền của lưỡi khoan: 8 phút
Hinh 5.15 Dao khoan ruột gà
Bảng 5.8 Thông số dao khoan [5, trang 104, bảng 4.58]
Trang 255.2 NGUYÊN CÔNG 3: TIỆN THÔ 6,7,9,10,11Sơ đồ gá đặt
Hình 5.2 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 Các bước nguyên công
- Bước 1: Tiện thô bề mặt 7 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm - Bước 2: Tiện thô bề mặt 9 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm - Bước 3: Tiện thô bề mặt 10 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm.
- Bước 4: Tiện thô bề mặt 11 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm.- Bước 5: Tiện thô bề mặt 6 đạt cấp chính xác IT14, độ nhám Ra = 12,5 µm.Chọn máy công nghệ