TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾTGỐI ĐỠ
(TẬP THUYẾT MINH)
NHA TRANG – 2024
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường Sinh viên thực hiện: Trần Văn Hoàng
Mã số sinh viên: 62133745 Lớp: 62KTCK
Trang 2KHOA CƠ KHÍBỘ 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 gối đỡ II Số liệu ban đầu:
- Bản vẽ chi tiết: Gối đỡ
- 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 đến ngày /02/2024.
Ngày tháng năm 2024
Trang 3Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
Đối với phần này, là nhằm giúp chúng ta xác định được hình thức tổ chức sản xuất nào hợp lí (đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, hàng loạt vừa, hàng loạt lớn, hay là hàng loạt khối) sau đó có thể cải thiện tính công nghệ của chi tiết, 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 gối đỡ gồm những bước sau đây:
Bước 1: Vẽ biên dạng 2D hình chữ nhật và 2 lỗ của chi tiết.
Hình 1.1 Biên dạng chi tiết gối đỡ trước khi mô hình hóa 3D
Trang 4 Bước 2: Sử dụng lệnh Extrude để tạo bề dày chi tiết ở hình dáng 3D
Hình 1.2 Biên dạng sau khi được mô hình hóa 3D
Bước 3: Vẽ 2D biên dạng thứ 2 của chi tiết
Hình 1.3 Chi tiết trước khi mô hình hóa 3D
Trang 5 Bước 4: Dùng lệnh Extrude để tạo bề dày biên dạng thứ 2 của chi tiết.
Hình 1.4 Chi tiết được sử dụng lệnh Extrude
Hình 1.5 Chi tiết hoàn chỉnh
Trang 61.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA CHI TIẾT
Chi tiết được làm từ vật liệu gang xám GX15–32.
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 PTC Creo với công cụ Mass Properties Chọn vật liệu là GX15–32 sau khi đã thêm trong Edit Materials Cài đặt đơn vị chiều dài là millimeter, khối lượng là kilogram và thời gian là second
Bước 1: Vào Edit Materials chọn Create new solid material để thêm vật liệu gang xám GX15–32 và sau đó gán vật liệu cho chi tiết Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1.6.
Hình 1.6 Thêm vật liệu GX15-32
Trang 7Bước 2: Gán vật liệu GX15-32 đã thêm và Set as Master Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1.7.
Hình 1.7 Chọn vật liệu cho chi tiết
Bước 3: Chọn mục Analysis trên thanh công cụ Creo, sau đó chọn Mass Properties để tính khối lượng cho chi tiết Kết quả như hình 1.8.
Hình 1.8 Kết quả khối lượng tính toán
Ta có khối lượng riêng của chi tiết gối đỡ là D = 7,20 g/cm3 = 7200 kg/m3, Theo tài liệu [1]
Theo như bảng trên ta thấy thể tích V của gối đỡ là 6,5507.104 mm3 = 6,5507.10-5 m3.
Trang 8Ta có khối lượng riêng và thể tích thì sẽ tìm được khối lượng của chi tiết Gối đỡ theo công thức:
m = D.V = 7200 6,5507.10-5 = 0,47 kg Trong đó: m, khối lượng (kg)
D, khối lượng riêng (kg/m3)
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
Dựa vào khối lượng m = 0,47 kg và sản lượng của chi tiết sản xuất trong một năm là 2990 (chiếc/năm), ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa [1, trang 25, bảng 2.1].
Trang 9Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT
Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là:
4 lỗ đường kính ∅ 9 H 9 mm cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm.m Lỗ đường kính ∅ 80 H 7 mm cấp chính xác IT7, độ nhám bề mặt Ra= 1,6 μm.m 2 lỗ có đường kính ∅13H9 mm cấp chính IT9, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm.m Mặt đáy kích thước 15 mm cấp chính xác IT12, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm.m Bề mặt kích thước 39 mm cấp chính xác IT12, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm.m.
Hình 1.9 Bản vẽ chi tiết
Trang 102.2 VẬT LIỆU CHI TIẾT
Vật liêu GX15-32 có thành phần hóa học và cơ tính như ở bảng 2.1 và bảng 2.2 bên dưới.
Bảng 2.1 Bảng thống kê thành phần hóa học của vật liệu [10]
C%), chọn α = 15% Mn%), chọn α = 15% Si%), chọn α = 15% S%), chọn α = 15% P%), chọn α = 15% 2,8÷3,5 0,5÷1 1,5÷3 0,08÷0,12 ≤0,3
Bảng 2.2 Bảng các tính chất cơ học của vật liệu [11]
Độ giãn dài δ ≈ 0,5 %), chọn α = 15% Giới hạn độ bền uốn 320 N/mm2 Giới hạn độ bền nén 600 N/mm2
Độ giãn dài tương đối ≥ 19 %), chọn α = 15%.
2.3.1 Đánh giá tính công nghệ trong kết cấu.
Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm về kết cấu cũng như những yêu cầu kĩ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công Nó có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tính công nghệ, giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm.
Hai mặt bên kích thước 120 mm, xuống dao nghiêng 45 độ khi gia công, để tránh trường hợp dao chạm vào thành bên của bề mặt chữ nhật, dễ dàng gia công bằng phương pháp phay thô và phay bán tinh, yêu cầu cấp chính xác IT12 và độ nhám Ra 3,2 μm.m.
Bề mặt ngoài kích thước 39 mm, bề mặt gia công có cung tròn bán kính R60, xuống dao nghiêng 45 độ gia công bằng phương pháp phay thô và phay bán tinh, yêu cầu cấp chính xác IT12 và độ nhám Ra 3,2 μm.m việc gia công khá đơn giản.
Mặt đáy kích thước 15 mm, bề mặt phẳng dễ dàng xuống dao và thoát dao, gia công bằng phương pháp phay thô và phay bán tinh, yêu cầu cấp chính xác IT12 và độ nhám Ra 3,2 μm.m, việc gia công dễ dàng.
Trang 11khoét có nhiều mũi cắt hơn dao khoan do đó có độ cứng vững cao hơn mũi khoan Phần gia công thực hiện không quá khó nhưng tốn nhiều thời gian gia công
4 lỗ Ø9H9 mm có cấp chính xác IT9 và độ nhám Ra 3,2 μm.m cần nhiều nguyên công khác nhau để đạt yêu cầu cấp chính xác bằng khoan, khoét, doa Phần công việc này trải qua nhiều nguyên công, lỗ thông nên việc thoát phoi dễ dàng, thuận lợi cho việc gia công
2 lỗ Ø13H9 mm có cấp chính xác IT9 và độ nhám Ra 3,2 μm.m, gia công tạo lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa, lỗ thông nên việc thoát phoi dễ dàng, thuận lợi khi gia công.
Kết luận : Từ những phân tích trên, nhìn chung các nguyên công phay bề mặt
của chi tiết khá đơn giản ở công đoạn này rất thuận lợi trong việc gia công, ở phần gia công tạo lỗ cho gối đỡ, yêu cầu cấp chính xác cao nên công đoạn này người thợ cần hết sức tỉ mỉ, lỗ Ø80H7 đặc biệt quan trọng, nên rất dễ xảy ra sai số cấp chính xác và độ nhám ko đạt yêu cầu, vì vậy cần hết sức lưu ý và cẩn trọng khi gia công ở công đoạn này.
Trang 12Chương 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 sản xuất của chi tiết, cần đi phân tích các ưu 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.
3.1.1 Phôi đúca Ưu điểm
- Chi tiết gối đỡ có hình dáng đơn giản dễ tạo khuôn đúc, tính toán thiết kế dễ dàng, đảm bảo được hình dáng hình học của phôi gần với chi tiết, từ đó tiết kiệm được thời gian gia công, lượng dư, chi phí.
- Dạng sản xuất hàng loạt vừa của gối đỡ nên dễ cơ khí hóa, tự động hóa nhờ vào việc chế tạo khuôn thuộc nhóm đúc đặc biệt, sử dụng nhiều lần sau khi tháo khuôn, cho năng suất cao, giá thành thấp phù hợp.
- Công nghệ và trang bị đơn giản.
b Nhược điểm
- Vật liệu GX15-32 có giá thành khá cao mà phôi đúc có lượng dư lớn, tốn vật liệu đồng thời trong quá trình đúc cần bố trí đậu ngót, đậu hơi, rãnh dẫn làm hao hụt vật liệu và gây tốn thêm chi phí.
- Tỷ lệ phế phẩm cao, chất lượng vật đúc khó ổn định.
- Độ bóng bề mặt chưa cao, độ chính xác kích thước thấp, Chi tiết hộp đúc ra thường nguội không đều, gây ra biến dạng nhiệt và ứng suất dư.
3.1.2 Phôi rèn
Chi tiết gối đỡ được chế tạo từ gang xám GX15-32, có tính dẻo rất thấp, có giới hạn bền và kéo sợi thấp, không có tính bền chịu va đập nên không thể chế tạo phôi bằng phương pháp này.
3.1.3 Phôi cán
Với loại phôi này, khi gia công tạo phôi cho chi tiết hình dạng một khối đặc Cho năng suất chế tạo phôi cao, phôi cán không đòi hỏi nhiều về thiết bị và công nghệ, đường kính và chiều dài chi tiết không lớn lắm phù hợp với sản xuất hàng loạt Với chi tiết gối đỡ có bề mặt lỗ lớn, khi tạo phôi bằng phương pháp này sẽ phải gia công tạo ra lỗ nên tốn rất nhiều thời gian và ra lượng dư kim loại lớn.
Nên chi tiết gối đỡ không phù hợp để làm phôi cán được.
3.1.4 Phôi dập
Chi tiết gối đỡ được chế tạo từ gang xám GX15-32, có tính dẻo rất thấp, có giới
Trang 13Kết luận:
Qua việc phân tích các ưu và nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi, ta thấy phương pháp chế tạo phôi đúc đáp ứng được yêu cầu của chi tiết Phương pháp này phù hợp với chi tiết gối đỡ vật liệu GX15-32, chi tiết có hình dáng, kích thước đơn giản, 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 hàng loạt vừa.
3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI3.2.1 Đúc trong khuôn cát
Chi tiết gối đỡ làm từ vật liệu GX15-32 rất thích hợp để đúc trong khuôn cát, chi tiết không yêu cầu cao về độ nhám bề mặt nên đúc trong khuốn cát đáp ứng được yêu cầu
Chi tiết gối đỡ sản xuất với dạng hàng loạt vừa nên thích hợp với phương pháp làm khuôn bằng máy, mẫu kim kim loại Vì loại phôi khi đúc ra có cấp chính xác IT15 - IT16, độ nhám bề mặt là Rz = 80 μm.m, giúp cho những bề mặt không tham gia vào quá trình lắp ráp đạt được độ nhám theo yêu cầu kĩ thuật chi tiết được nêu ở trên Giảm bớt đi nguyên công không cần thiết và tăng tính hiệu quả.
3.2.2 Đúc trong khuôn kim loại
Đúc trong khuôn kim loại có độ chính xác cao, giá thành đầu tư lớn, phôi có hình dạng gần giống chi tiết và lượng dư nhỏ, tiết kiệm được vật liệu nhưng giá thành sản phẩm cao, với độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khi đúc gang dễ bị hóa trắng Nên ta sẽ không chọn phương pháp đúc này.
3.2.3 Đúc ly tâm
Với phương pháp đúc này sẽ không phù hợp để đúc được hình dáng gối đỡ.
3.2.4 Đúc áp lực
Phương pháp này chỉ thích hợp với chi tiết có độ phức tạp cao, yêu cầu kỹ thuật cao Trang thiết bị đắt tiền nên giá thành sản phẩm cao Kết cấu chi tiết gối đỡ không quá phức tạp nên đúc áp lực không phù hợp
Kết luận: Căn cứ vào các yếu tố phân tích ở trên và các yếu tố về vật liệu, hình dáng, kích thước và dạng sản xuất chi tiết ta thấy phương thức đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy là phù hợp nhất Với yêu cầu đề bài vừa bảo đảm năng suất, chất lượng của phôi và tiết kiệm được giá thành rất lớn cho nhà sản xuất.
3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ
Trang 14Sai lệch cho phép kích thước vật đúc cấp chính xác cấp II [1, trang 253, bảng 3-98].
- Ta có 4 lỗ Ø9H9 và 2 lỗ Ø13H9 không đặt lõi để đúc vì: với dạng sản xuất hàng loạt Ø < 30mm không đặt lõi để đúc được nêu ở tài liệu [1, trang 169].
- Với kích thước lớn nhất là 200mm nên ta lấy kích thước này để tra lượng dư và dung sai cho chi tiết.
- Kích thước 200 mm có lượng dư hai bề mặt là 3 mm, dung sai là ± 1 mm, kích thước sau khi cộng thêm dung sai và lượng dư là 206± 1 mm.
- Kích thước 100 mm có lượng dư hai bề mặt là 3 mm, dung sai là ± 0,8 mm, kích thước sau khi cộng thêm dung sai và lượng dư là 106± 0,8 mm.
- Kích thước 15 mm có lượng dư bề mặt phía trên là 4 mm, phía dưới là 3 mm, dung sai là ± 0,5 mm, kích thước sau khi cộng thêm dung sai và lượng dư là 22± 0,5 mm.
- Với các kích thước danh nghĩa 50 – 120mm ta chọn dung sai kích thước cho phép là−0,6+1,2mm.
- Kích thước 39 mm có lượng dư hai bên bề mặt là 3 mm, dung sai là ± 0,5, kích thước sau khi cộng thêm dung sai và lượng dư là 45± 0,5 mm.
- Kích thước mặt ngoài R60 có lượng dư là 4 mm, dung sai là ± 1 mm, kích thước sau khi cộng thêm dung sai và lượng dư là R64± 1 mm.
Trang 153.4 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 kích thước khác như kích thước góc lượn,… tra được từ tài liệu [4, trang 150-151].
Hình 3.1 Bản vẽ phôi sơ bộ
Trang 16Chương 4 LẬP QUY 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 CỦA PHÔI
Trên hình 4.1 là thứ tự tất cả các bề mặt gia công từ trái sang phải cùng chiều kim đồng hồ, giúp dễ dàng xác định được các bề mặt tránh nhầm lẫn với nhau
Hình 4.1 Bản vẽ đã được đánh số
Tùy vào độ nhám bề mặt, hình dạng, cấp chính xác mà ta phải xác định các trình tự phương pháp gia công, quy trình công nghệ cho từng bề mặt và phù hợp kinh tế cho các phương pháp gia công để đạt được chất lượng bề mặt theo yêu cầu bản vẽ.
Trình tự gia công các bề mặt của chi tiết cữ trụ được thể hiện ở bảng 4.1.
Bảng 4.1 Bảng trình tự gia công các bề mặt
Bề mặtCấp chính xácĐộ nhám Ra, RzTrình tự gia công
1 IT12 Ra = 3,2 µm Phay thô – Phay bán tinh 2 IT12 Ra = 3,2 µm Khoan – Khoét – Doabán tinh – Doa tinh 3 IT9 Ra = 3,2 µm Phay thô – Phay bán tinh 4 IT7 Ra = 1,6 µm Khoan – Khoét – Doabán tinh – Doa tinh
Trang 178 IT12 Ra = 3,2 µm Phay thô – phay bán tinh 9 IT12 Ra = 3,2 µm Phay thô – phay bán tinh
4.2 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT
Mục đích của phần này là lập được một tiến trình gia công, chọn trang thiết bị công nghệ và xác định chế độ gia công sao cho đảm bảo đạt được độ chính xác, độ nhám bề mặt, đạt được yêu cầu trong bản vẽ với giá thành gia công tại mỗi nguyên