đồ án công nghệ chế tạo máy

Chương 1: Phân tích chức năng làm việc và tính công nghệtrong kết cấu của chi tiếtChất lượng của mặt phẳng đáy sẽ quyết định đến độ bền, độ làm việc ổn định và độ chính xác của trục.. Vì

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍNHÓM CHUYÊN MÔN CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

oo0oo ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Học kì: 20231 Đề số: CT5

Sinh viên thực hiệnMã số sinh viênLớp chuyên ngành

Mã lớp

Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./2023 Ngày bảo vệ đồ án: ……/……/2023Ký tên

Đánh giácủa thầy hỏi thi

LỜI NÓI ĐẦU

trình nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc phát triên ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước ta Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thờivới phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang thiết bị hiện đại Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học

Hiện nay trong ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đốirộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp…, giúpcho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản và làm quen với nhiệm vụ thiết kế, là môn học quan trọng của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Ts Nguyễn Thành Nhân, em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu kinh nghiệm thực tế vàthiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn công nghệ chế tạomáy.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Chương 1: Phân tích chức năng làm việc và tính công nghệtrong kết cấu của chi tiết

Chất lượng của mặt phẳng đáy sẽ quyết định đến độ bền, độ làm việc ổn định và độ chính xác của trục Mặt phẳng đáy gia công càng chính xác, có vi trí tương quan so với kích thước trục chính xác thì khi trục làm việc sẽ khử được độ giơ giữa trục và mặt phẳng đáy, và do đó tránh được hiện tượng va đập gây tiếng ồn Còn về độ nhẵn của mặt đáy: Nếu mặt phẳng đáy có độ nhám cao khi đó sẽ gây ra hiện tượng lệch tâm trục, độ đồng tâm kém, …

Chi tiết có 4 lỗ vít, có thể dùng để cố định chi tiết với thân máy

Trong quá trình làm việc, tải trọng tác động lên ổ trục và gối đỡ thường có giá trị ổn định, chế độ nhiệt không cao Vì gối đỡ thường làm việc theo bộ nên trong quá trình chế tạo chú ý đảm bảo khả năng lắp lẫn của chúng.

Với chi tiết ổ đỡ trục cho như hình vẽ thì các thông số về hình dáng và vị trí cần quan tâm là:

1 Độ trụ của lỗ ϕ20.

4 Độ vuông góc giữa tâm lỗ và hai mặt đầu.5 Độ vuông góc giữa mặt đáy và 2 khung trục.

Hình 1.1 : Chi tiết gia công

Vật liệu thép CT3.Thành phần hóa học như sau:

0.14% –0.22%

1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

- Do chi tiết có hình dáng không quá phức tạp ,tải trọng tác động đều vàkhông lớn nên chọn phương án chọn phôi là CT3 trong các lòng khuôn kín là hợp lý.

- Kết cấu của chi tiết có độ cứng vững không cao, cần 2 gân tăng cứng giữa 2khung trục và giữa khung trục với phần đáy chi tiết, chi tiết có hình dáng không quá phức tạp nên các dụng cụ gia công có thể tiếp cận dễ dàng các bề mặt gia công.

- Xuất phát từ chức năng làm việc, để chế tạo chế độ lắp trung gian với trục,

- Khoảng cách tương đối giữa đường nối tâm trục và mặt phẳng đáy nên chọn

khoảng cách tương đối.

1.3 Xác định dạng sản xuất:

Để xác định dạng sản xuất, ta xác định theo phương pháp gần đúng:

Đối với ngành cơ khí, các chi tiết gia công đều thuộc một trong ba dạng sản xuất sau:

500-50.000

m : Số lượng chi tiết trong 1 sản phẩm (m = 1)

: lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôI gây ra

: Lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ.

= 3 - 6 % = 5 - 7 %

6

Với những yêu cầu của chi tiết đã cho, tính kinh tế cũng như dạng sản xuất đã chọn ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phôi là: Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy

Với vật liệu làm phôi là CT3 và phương pháp đúc, chọn được cấp chính xác

Hình 1.2 : Bản vẽ chi tiết lồng phôi ước tính

8

Lựa chọn mặt phân khuôn :

- Khi đúc, để thuận tiện cho quá trình đúc, rút mẫu, ta chọn mặt phân khuôn là mặt đáy như hình 3

- Phương pháp rót kim loại : Rót từ trên xuống

Hình 1.3 : Bản vẽ khuôn

Chương 2 : Lập thứ tự các nguyên công

2.1 Phân tích việc chọn chuẩn.

Chuẩn trong quy trình công nghệ có ý nghĩa rất lớn tuỳ theo kết cấu mà việc chọn chuẩn tạo điều kiện thuận lợi hay khó khăn trong quá trình gia công cơ khi gia công các bề mặt chuẩn ảnh hưởng rất lớn tới độ chính xác tương quan giữa các bề mặt Việc chọn chuẩn hợp lý sẽ quản lý các thành phần gây sai số gia công như sai số chuẩn, sai số kẹp, sai số do độ cứng vững của chi tiết khi gia công.

- Khi chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm;

- Khi định vị phải khống chế hết số bậc tự do cần thiết tránh hiện tượng siêu định vị.

- Chọn chuẩn sao cho đồ gá đơn giản sử dụng thuận tiện.2.1.1 Chọn chuẩn tinh:

Chọn tinh là tập hợp, đường, bề mặt đã qua gia công cơ Chuẩn tinh quyết định độ chính xác khi gia công Chọn chuẩn tinh phải đạt các yêu cầu sau.

1 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, như vậy làm cho sai số về vị trí tương quan khi gia công và khi làm việc nhỏ nhất, điều này rất quan trọng khi gia công tinh.

2 Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai số chuẩn bằng không.

3 Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực cắt, lực kẹp, mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị.

4 Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện khi sử dụng.5 Cố gắng chọn chuẩn thống nhất để sai số chuẩn là nhỏ nhất Chọn chuẩn thống nhất, có nghĩa là, trong nhiều lần gá có thể dùng cùng một chuẩn Vì trong quá trình gá đặt nếu thay đổi chuẩn nhiều lần thì sẽ sinh ra sai số tích luỹ ở những lần gá sau.

→ Chọn chuẩn tinh là mặt đáy A.2.1.2 Chọn chuẩn thô:

Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa rất quan trọng đối với quá trình công nghệ Nó ảnhhưởng đến những nguyên công sau và ảnh hưởng tới độ chính xác gia công của chitiết Việc chọn chuẩn thô phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

1 Nếu chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô, vì như vậy sự thay đổi về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và bề mặt không gia công sẽ là nhỏ nhất.

2 Nếu có một số bề mặt không gia công, thì nên chọn bề mặt không gia công nào đó yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao nhất (đối với các bề mặt không gia công) làm chuẩn thô.

3 Trong các bề mặt phải gia công nên chọn bề mặt nào có lượng dư nhỏ và đều làm chuẩn thô.

4 Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng không có mép rèn

10

dập (bavia), đậu hơi, đậu ngót hoặc quá gồ ghề.

5 Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong cả quá trình gia công.→ Chọn chuẩn thô là mặt ngoài trụ tròn

2.2 Trình tự thứ tự nguyên công.- NC1: Phay mặt đáy A- NC2: Phay CNC mặt trên

- NC3: Khoan 4 lỗ ϕ 12, khoét, doa 2 lỗ ϕ 12 H 7 chéo- NC4: Phay mặt đầu trục

Chọn máy gia công : Tra bảng 9.38 tr74 sổ tay công nghệ chế tạo máy 3, ta

Chọn dao gia công: Chọn dao phay mặt đầu thép gió loại 2 có kích thước D = 80 L = 39 Số răng Z=10 (Bảng 4-92 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1).

Hình 2.1 : Định vị nguyên công 1

- Nguyên công 2 : Phay CNC mặt trên

Định vị : 6 bậc tự do 2 phiến tỳ định vị 3 bậc tự do, 2 chốt tỳ đầu cầu định vị 2 bậc tự do, 1 chốt tỳ đầu cầu định vị 1 bậc tự do

Kẹp chặt : Mỏ kẹp

Chọn máy gia công : chọn máy Hass VF-4-SE

Chọn dao gia công: Chọn dao phay mặt đầu thép gió có kích thước D = 40 L = 2, d = 16 Số răng Z=10 (Bảng 4-92 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1).

Hình 2.2 : Định vị nguyên công 2

Định vị : 6 bậc tự do 3 chốt tỳ đầu phẳng định vị 3 bậc tự do, 2 chốt tỳ đầu cầu mỗi chốt tỳ định vị 1 bậc tự do, 1 chốt tỳ phụ tăng cứng.

Kẹp chặt : Mỏ kẹp liên động

Chọn máy gia công : Tra bảng 9.22 tr47 sổ tay công nghệ chế tạo máy 3, tachọn máy khoan cần 2H55, công suất động cơ N=4 (kW), kích thướclàm việc của máy 968x1650.

Chọn dao gia công:

o Mũi khoan ruột gà đuôi trụ thép gió ( tra bảng 4.40 tr321 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1): d= 11mm, L=70mm , l=40mm

12

o Mũi khoét chuôi côn lắp mảnh hợp kim cứng (tra bảng 4.47 tr332 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1): D=20mm, L=200mm, l=100mmo Mũi doa chuôi côn lắp mảnh hợp kim cứng ( tra bảng 4.49 tr336 sổ

tay công nghệ chế tạo máy 1):D=12mm, L=150mm, d=16mm.

Hình 2.3 : Định vị nguyên công 3- Nguyên công 4 : Phay các mặt bên

Định vị : 6 bậc tự do 2 phiến tỳ định vị 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn và chốt trám định vị 3 bậc tự do

Kẹp chặt : Mỏ kẹp

Chọn máy gia công : Tra bảng 9.38 tr74 sổ tay công nghệ chế tạo máy 3, ta

Chọn dao gia công (Bảng 4-82 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1): Chọn dao phay mặt đĩa 3 mặt răng có kích thước B = 6 D = 100 Số răng Z=20

Hình 2.4 : Định vị nguyên công 4

Định vị : 6 bậc tự do Phiến tỳđịnh vị 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn và chốt trámđịnh vị 3 bậc tự do, 1 chốt tỳ phụ tăng cứng.

Kẹp chặt : Mỏ kẹp

Chọn máy gia công : Tra bảng 9.21 tr45 sổ tay công nghệ chế tạo máy 3, tachọn máy khoan đứng 2H55, công suất động cơ N=4 (kW), kích thướclàm việc của máy 968x1650, khoảng cách lớn nhất từ mút

trục chính tới bàn là 1600mm.Chọn dao gia công:

o Mũi khoan ruột gà độ côn 1:5, đuôi côn ( tra bảng 4.40 tr321 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1): d= 18mm, L=300mm , l=200mmo Mũi khoét chuôi côn lắp mảnh hợp kim cứng (tra bảng 4.47 tr332 sổ

tay công nghệ chế tạo máy 1): D=20mm, L=200mm, l=100mmo Mũi doa liền khối, chuôi trụ hợp kim cứng răng thẳng ( tra bảng 4.49

tr336 sổ tay công nghệ chế tạo máy 1): D=8mm, L=100mm, l=20mm.

14

Hình 2.5 : Định vị nguyên công 5

Hình 2.6 : Định vị nguyên công 6

CHƯƠNG 3 TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

- Quy trình công nghệ gồm 2 nguyên công tiện thô và tiện tinh.- Chi tiết được định vị 6 bậc tự do Mặt phẳng, chốt trụ và chốt trám.3.2 Xác định giá trị Rz, Ta, ρ , ε aa

3.2.1 Xác định Rz, Ta

Trong đó:

theo 2 phương dọc trục và hướng kính

ρCV=√(∆k.d) +(2)

l.∆k=¿ √(0,7.20)2+(0,7.40)2=31,3 μm

Trong đó: ∆k: Độ cong vênh đơn vị

∆k = 0.7 (tra bảng 3.7 tr.75[1], ∆k=0,7 ÷ 1) d: Đường kính lỗ gia công

l: Chiều dài lỗ gia công

+ρLK: Sai số lệch do độ lệch khuôn, trong trường hợp này ρLKchính là sai lệch về vị trí của các mặt chuẩn đã gia công ở các nguyên công trước và được sử dụng để gá đặt chi tiết trên nguyên công đang thực hiện so với bề mặt gia công.

=26,9 μm

δ dung sai kích thước bao bên ngoài mặt lỗ C

- Vậy sai số không gian tổng cộng của phôi:

+Sai số chuẩn: Vì phương lực kẹp vuông góc với gốc kích thước nên: εc=0 μm

định theo bảng 22 sách Thiết kế DACNCTM là 30 μm Do đó sai số gá đặt khi tiện thô là:

K =Kvmv.K Knvuv = 1.0,8.1 = 0,8 Vậy

24

CHƯƠNG 5 TÍNH THỜI GIAN GIA CÔNG

Trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối thời gian nguyên công được xácđịnh theo công thức sau:

Ttc=T0+Tp+ Tpv+Ttn+ck

thước và tính chất cơ lí của chi tiết; thời gian này có thể được thực hiện bằng máy hoặc bằng tay và trong từng trường hợp gia công cụ thể có công thức tính tương ứng)

mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thước của chi tiết ) Khi xác định thời gian nguyên công ta có thể giá trị gần đúng Tp = 10%

Tpv : Thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật (Tpvkt) để

T0); thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc) để tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm việc, bàn giao ca kíp (Tpvtc=3%T0)

Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (Ttn= 5%T0)

Tck : Thời gian chuẩn bị và kết thúc cho một loạt chi tiết, do tính cho 1 chi tiết nên Tck=0

L – Chiều dài bề mặt gia công (mm).

S – Lượng chạy dao vòng(mm/vòng).

n – Số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút.5.1 Thời gian phay mặt mặt đáy A

a) Thời gian cơ bản khi phay thô:

+ L = 1 √t( D−t)+ (0,5 ÷ 3)mm

+ i: Số lần gia công i = 1.+ t : Chiều sâu cắt.+ n : Số vòng quay của dao+ D: Đường kính ngoài của dao.

L=128 mm

L1 = √1,8 80 1,8(−)+ (0,5 ÷3)mm = 15 mmL2 = 3 mm.

Tcb2=128+7+30,079.950≈ 1,8( ph)

Do đó thời gian cơ bản của nguyên công phay mặt đáy :

T01=Tcb1+Tcb 2=3,4 ph

5.2 Thời gian phay mặt trên

L=160 mm

L1 = √2(50−2)+(0,5 ÷3)mm = 10 mmL2 = 3 mm.

5.3 Thời gian khoan, khoét, doa lỗ Ø12

Tcb=L+L1+ L2

S.n .i ph( )(Bảng5.7 , [2])+L1=d2cotgφ+( 0,5 2÷ ) mm

+ i: Số lần khoan i = 4.+ n : tốc độ trục chính

+ d: Đường kính mũi khoan (khoét, doa) của dao.

Do đó thời gian cơ bản của nguyên công khoan lỗ :

T3=Tcbkhoan+Tcb khoét+Tcb doa=1,15+0,57 +0,57=2,3 ph.

5.4 Thời gian phay mặt bên

28

L=40 mm

L1 = √2(80−2)+(0,5 ÷ 3)mm = 15 mmL2 = 3 mm.

Tcb=40+15 3+

Do đó thời gian cơ bản của nguyên công phay mặt đáy :

T4=1,4 ph.

5.5 Thời gian khoan, khoét, doa lỗ trục chính Ø20H7

+ L = 90 mm

+L1=D2.cotgφ+ (0,5 2÷ )=182.cotg60+1=6,5

+ L = 2 mm2

Tcbkhoan=90+6,5 2+0,3.540 =0,6 ( ph)

Do đó thời gian cơ bản của nguyên công khoan lỗ :

T3=Tcbkhoan+Tcb khoét+Tcbdoa=0,6+ 0,3+0,35=1,25 ph.

29

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH NGUYÊN CÔNG

30

+ Nguyên công phay mặt đáy A:

Chi phí điện năng:

Sđ=Cd.N ηcs.Tcb

60 ηđc.ηđn

N – công suất động cơ (kW)

ηcs = 1

Tcb – thời gian cơ bản,ph.

ηđn – hệ số thất thoát trong mạng điện; ηđn = 0,96.

ηđc – hiệu suất động cơ (0,9 ÷ 0,95) ; chọn ηđc=0,95.

Sdc=( Cdc

tm – thời gian mài dao (ph).

T – tuổi bền dụng cụ (ph).Do đó:

0+1 +0).1803,4=3777,7 VNĐ

nm = 0, t = 0 do chip dao không mài lại.m

Do đó: S = Sdcdc khoan + Sdc khoét + Sdc doa = 540 + 315 + 367 = 1222 VNĐ.

32

N – số chi tiết một năm N = 11000 chi tiết.Do đó:

Đối với máy vạn năng:

Ở đây: R – độ phức tạp khi sửa chữa.Tcb – thời gian cơ bản (ph).

Do đó chi phí sửa chữa máy:

N – sản lượng hàng năm của chi tiết N = 11000 chi tiết/năm.

Với: Cđg khoan doa = 3,2.10 VNĐ.6

6.2 Tính giá thành chi tiết.

Giá thành chi tiết ở một nguyên công được xác định :

Trong đó: S – giá thành phôi.P

Ssc – chi phí sửa chửa đồ gá tại nguyên công tính.

Sct=6935,04 +2833,3 615,1 3777,7 1354,55 4,34 159,09+++++

34

Sct=6935,04 +1920 416,1++1222 162,55 2,08+203,64++

35

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ TRÊN MÁYVẠN NĂNG

7.1 Xác định không gian làm việc của máy ( nguyên công 4 : phay các mặtbên)

Theo bảng 9-22 trang 76[3] ta có:Số cấp trục chính : 16.

Phạm vi tốc độ trục chính : 65-1800 (vg/phút0Công suất động cơ chính : 4,5 (KW).Công suất động cơ chạy dao : 1,7 (KW)

Kích thước của bề mặt làm việc bàn máy 6H81 : 250x1000 (mm).Kích thước phủ bì của bàn máy : dài x rộng x cao : 2100x1940x1600 (mm).Góc quay lớn nhất của bàn máy : ± 450.

Dịch chuyển lướn nhất của bàn máy : dọc x ngang x thẳng đứng : 600x200x350(mm).

công Lực kẹp được tạo ra nhờ cơ cấu đòn kẹp

Lực tác dụng lên chi tiết bao gồm:

36

Sơ đồ lực cắt và lực kẹp

góc với mặt phẳng định vị và song song với chuyển động cắt mà chỉ tính đến momen xoắn

K=K K K K K K K0123456

K0: Hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp K = 1,5.0

công thô: K = 1.1

K3: Hệ số tăng lực cắt khi gia công: K = 1.3

K4: Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt

l1 – Khoảng cách từ bulong tới gối tựa l1 = 31 mm

38

σ – Ứng suất kéo (nén), với ren vít chế tạo từ thép 45

sử dụng phiến tì phẳng nên chuẩn định vị là bề mặt đáy và chính là gốc kích thước nên εc = 0.

εm=β√N (μm)

Do định vị chi tiết trên mặt phẳng (phiến tỳ) nên = 0,2 0,4 Chọn = 0,2

7.6 Điều kiện kỹ thuật của đồ gá

+ Độ không song song của mặt phẳng phiến tỳ định vị chi tiết so với mặt đáy ( mặtphẳng đế tiếp xúc bàn máy) là 0.03/100mm

+ Độ không vuông góc giữa đường tâm bạc dẫn và mặt đáy là 0.03/100mm

39