đồ án kỹ thuật chế tạo ngành kỹ thuật cơ khí lập quy trình công nghệ gia công cần nối

Căn cứ vàoyêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế, đồ án này yêu cầu một trong những qui trìnhcông nghệ tối ưu nhất để gia công hoàn chỉnh chi tiết.Việc quyết định sử dụng các phương án tối

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY -o0o -

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT CHẾ TẠONgành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍBỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

-o0o -ĐỒ ÁN KỸ THUẬT CHẾ TẠONgành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Trang 3

MỤC LỤC i

MỤC LỤC CÁC BẢNG vi

MỤC LỤC CÁC HÌNH vii

LỜI NÓI ĐẦU viii

1 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1

1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 1

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 2

1.3 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 2

1.5.1 Số lượng chi tiết cần chế tạo 4

1.5.2 Khối lượng của chi tiết 5

2.2 Xác định phương pháp chế tạo phôi 9

2.2.1 Đúc trong khuôn cát - mẫu gỗ 9

Trang 4

2.2.2 Đúc trong khuôn cát - mẫu kim loại 9

2.2.3 Đúc trong khuôn kim loại 9

2.3 Lượng dư gia công và các kích thước 10

2.3.1 Tra lượng dư 10

2.3.2 Tra dung sai kích thước 10

2.4 Thiết kế bản vẽ khuôn đúc, lồng phôi và tiến trình đúc chi tiết 11

2.4.1 Quá trình hình thành phôi: 12

2.4.2 Dụng cụ kiểm tra: 12

3 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 14

3.1 Xác định đường lối công nghệ 14

3.1.1 Phương pháp tập trung nguyên công 14

3.1.2 Phương pháp phân tán nguyên công 14

3.2 Chọn phương pháp gia công 15

3.2.1 Lựa chọn phương án gia công nguyên công kết thúc: 15

3.2.2 Chọn phương pháp gia công trung gian 20

3.3 Lựa chọn tiến trình công nghệ 20

4 THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG 22

4.1 Nguyên công 1: Phay mặt 2 và 5 22

Trang 5

4.2.2 Bước nguyên công: 29

Trang 6

4.5.2 Các bước của nguyên công: 48

Trang 8

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠNMỤC LỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 1 Thành phần hóa học của gang xám GX 15-32 2

Bảng 2 1 Sai lệch cho phép đối với bề mặt không được gia công (IT12) 10

Bảng 3 1 Phương pháp gia công kết thúc 18

Bảng 3 2 Lựa chọn phương pháp gia công kết thúc 19

Bảng 3 3 Các tiến trình gia công 20

Trang 9

MỤC LỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 Bản vẽ chi tiết Cần nối 4

Hình 1 2 Công cụ Mass Properties trong Solidwords 5

Hình 2 1 Bản vẽ lồng phôi của Cần nối 12

Hình 2 2 Bản vẽ khuôn đúc của Cần nối 13

Hình 3 1 Bản vẽ đánh số bề mặt chi tiết 15

Hình 4 1 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 22

Hình 4 2 Máy phay ngang Kent USA KUM-2500UM 23

Hình 4 3 Thước cặp cơ khí Mitutoyo 530-100 0-100mm x 0,05 28

Hình 4 9 Máy phay đứng CNC VF-6SS 49

9

Trang 10

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠNLỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học là một công trình nghiên cứu và sáng tạo trong phạm vi củangành học của quá trình học tập nhằm sử dụng vốn kiến thức đã có để hoàn thành mộtcông việc trong phạm vi của ngành học.

Cùng với sự phá triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, cùng với sự đòi hỏi vềmẫu mã đa dạng phong phú, thúc đẩy người thiết kế càng ngàng càng nhạy bén hơn,song song với điều này, hiện nay có rất nhiều phương pháp gia công, đặc biệt là máytự động, máy điều khiển bằng chương trình số Tuy nhiên với điều kiện kinh tế nước tanhư hiện nay thì những phương pháp gia công đó chưa được phổ biến, Do đó để phùhợp với điều kiện của ngành cơ khí nước ta nói riêng, đồ án môn Công Nghệ Chế TạoMáy đã thiết kế qui trình công nghệ gia công theo phương pháp cổ điển Căn cứ vàoyêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế, đồ án này yêu cầu một trong những qui trìnhcông nghệ tối ưu nhất để gia công hoàn chỉnh chi tiết.

Việc quyết định sử dụng các phương án tối ưu của qui trình công nghệ theo đúngyêu cầu kỹ thuật của chi tiết giúp cho sinh viên ôn lại những kiến thức đã học về chọntiến trình công nghệ tối ưu, tính chế độ cắt, chọn chuẩn, sai số chuẩn, tính lượng giacông,… và những kiến thức này được vận dụng một cách đúng đắn và phù hợp dướisự hướng dẫn của giáo viên.

Đây là lần đầu tiên chúng em làm quen với môn đồ án công nghệ chế tạo máy cónội dung và kiến thức rất nhiều nên còn nhiều thiếu xót trong suốt quá trình thực hiệndo đó em rất mong được sự hướng dẫn tận tình của Thầy/Cô và ý kiến đóng góp củacác bạn.

Cuối cùng em xin chân thành ghi ơn sự dẫn dắt và chỉ bảo tận tình của ThầyPGS TS Trần Anh Sơn đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này.

Trang 11

1

11

Trang 12

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠN2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT2.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

Chi tiết được gia công là chi tiết cần nối, thường có chức năng biến chuyển độngthẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác.

Điều kiện làm việc của chi tiết dạng càng thường không khắc nghiệt, chi tiết chỉchịu momen xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chitiết thường xuyên không chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làmviệc không cao.

Các bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết được gia công là: Bề mặt A, mặt congR6 và mặt tiếp tuyến với mặt cong R6 và mặt đáy vuông góc với mặt A Các bề mặtnày cần được đảm bảo về độ chính xác được thể hiện trên bảng vẽ.

Chi tiết được chế tạo từ gang xám nên có độ bền rất cao, độ cứng của kết cấu, độchống rung, chống mài mòn của các bề mặt Gang xám là vật liệu có giá thành rẻ, cótính đúc rất tốt, cho phép tạo phôi có hình dạng phức tạp.

15: chỉ giới hạn của độ bền kéo, σ = 15 kg/mm2k

32: chỉ giới hạn của độ bền uốn, σ = 32 kg/mm2b

Các thông số vật lý khác của gang xám GX 15-32:Độ giãn dài δ ≈ 0,5%

Giới hạn bền nén 600 N/mm2Độ cứng 170-229 HB, chọn HB = 200Dạng graphit: tấm nhỏ mịn

Thành phần hóa học cơ bản của GX 15-32 được thể hiện trong bảng 1.1.

Trang 13

Bảng 1 1 Thành phần hóa học của gang xám GX 15-32Nguyên

Lưu huỳnh(S)

% 3,5% 2,2% 0,6% < 0,3% < 0,15% 93,25%

2.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Khi chế tạo chi tiết dạng càng thì cần đảm bảo về các yêu cầu kỹ thuật:Độ vuông góc giữa các đường tâm lỗ.

Độ vuông góc giữa đường tâm lỗ và mặt đầu.Độ đồng tâm hai lỗ.

Độ song song giữa các mặt đầu lỗ.Độ cứng của vật liệu.

Chi tiết cần gia công có dạng đối xứng nên có một số thuận lợi trong quá trìnhgia công.

2.3 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

Các yêu cầu về cấp chính xác, cách lắp ghép, dung sai kích thước, vị trí bề mặtvà độ nhám đạt được của chi tiết được phân tích như sau:

Các bề mặt còn lại đạt cấp chính xác là 12.2.3.2 Lắp ghép

Vì chi tiết là cần nối, vì vậy chi tiết thể chuyển động tương đối với chi tiếtkhác nên chọn kiểu lắp có độ hở cho các vị trí lắp Nên chọn Js cho dung saikích thước lỗ, js cho dung sai kích thước trục.

Trang 2

Trang 14

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠN

Theo TT [2] trang 120: “Lắp trung gian thường được dùng để ghép cố địnhcác chi tiết với nhau nhưng các chi tiết này nhất thiết phải được cố định thêmbằng then, bu-lông, vít, chốt, vòng hãm,…”

Vì vậy ta chọn kiểu lắp Js12/js11, theo bảng 20-4 tài liệu [2], kiểu lắp nàycho các mối ghép yêu cầu độ đồng tâm cao, các chi tiết được cố định phụ thêmđề đề phòng quay hoặc di trượt.

2.3.3 Dung sai kích thước

Theo Sách Tính toán tiết kết Hệ dẫn động cơ khí tập 2, trang 147:

Đối với kích thước của bề mặt không lắp ghép (kích thước tự do) không nằmtrong chuỗi kích thước không ảnh hưởng đến đặc tính sử dụng của chế phẩm,thường chọn vị trí miền dung sai như sau: đối với mặt bao là Js, mặt bị bao làjs, kèm theo trị số cấp chính xác Ví dụ: Js8, Js9, js11, …

Đối với mặt không thuộc mặt bị bao, không thuộc mặt bao, các bề mặt khôngyêu cầu độ chính xác cao, ta gia công theo Js12

Đối với các bề mặt không ảnh hưởng đến hoạt động của chi tiết có độ nhámRz80, cấp chính xác 12 Đạt được khi gia công phay, tiện, khoan, khoét, doa.

Trang 15

Hình 1 1 Bản vẽ chi tiết Cần nối2.4 Phương pháp kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật

Sử dụng thước cặp và panme để kiểm tra dung sai.Sử dụng máy dò profin để kiểm tra độ nhám bề mặt.

Sử dụng đồng hồ so và khối V để kiểm tra độ song song và vuông góc.

2.5 Xác định dạng sản xuất

2.5.1 Số lượng chi tiết cần chế tạo

Việc xác định dạng sản xuất để đưa ra một qui trình công nghệ hợp lý, để từđó cải thiện tính công nghệ của chi tiết, chọn phương pháp chế tạo phôi và cácphương pháp gia công để đạt được hiệu quả cao với chi phí sản xuất thấp nhất.

Trang 4

Trang 16

Hình 1 2 Công cụ Mass Properties trong Solidwords

Từ phần mềm Solidwords, sử dụng công cụ Mass Properties trong thẻEvaluate để tính toán khối lượng của chi tiết:

Thể tích của chi tiết (xem hình 1.1): V =76216,78 mm3 dm=0,0762

Khối lượng riêng của GX 15-32 (Stainless steel): γ=7,2 kg /dm

Khối lượng của chi tiết: M=548,76 grams

Trang 17

2.5.3 Xác định dạng sản xuất

Với sản lượng trong 1 năm (10000 chiếc) và khối lượng chi tiết (M =548,76g), ta có thể xác định dạng sản xuất là hàng loạt vừa (bảng 2.1 trang 25tài liệu [1]).

Dạng sản xuất của chi tiết là dạng sản xuất hàng loạt vừa, đặc trưng chodạng sản xuất này là:

Dễ sử dụng thiết bị máy công cụ vạn năng.Các loạt sản phẩm có thể sản xuất theo chu kì.Dễ điều chỉnh máy tự động đạt kích thước.

Sử dụng tay nghề công nhân có nhiều bậc thợ phù hợp với nhiều nguyêncông.

Để đạt được dạng sản xuất hàng loạt vừa, hàng năm nhà máy phải sản xuấttừ 1500…100000 chi tiết

Trang 6

Trang 18

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠN3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO

3.1 Xác định dạng phôi

Trong gia công cơ khí các dạng phôi có thể là: phôi đúc, rèn, dập, cán Xác địnhloại và phương pháp chế tạo phôi phải nhằm mục đích bảo đảm hiệu quả kinh tế – kỹthuật chung của quy trình chế tạo chi tiết, đồng thời phí tổn chế tạo chi tiết từ côngđoạn chế tạo phôi tới công đoạn gia công chi tiết phải thấp nhất.

Khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần phải quantâm đến đặc điểm về kết cấu và yêu cầu chịu tải khi làm việc của chi tiết (hình dạng,kích thước, vật liệu, chức năng, điều kiện làm việc…), sản lượng hàng năm của chitiết.

Điều kiện sản xuất thực tế xét về mặt kỹ thuật và tổ chức sản xuất (khả năng vềtrang thiết bị, trình độ kỹ thuật chế tạo phôi,…)

Mặc khác khi xác định phương án tạo phôi cho chi tiết, ta cần quan tâm đến đặctính của các loại phôi và lượng dư gia công ứng với từng loại phôi Sau đây là một vàiđặc tính quan trọng của phôi thường được sử dụng:

3.1.1 Phôi đúc

Khả năng tạo hình và độ chính xác của phương pháp đúc phụ thuộc vàocách chế tạo khuôn, có thể đúc được chi tiết có hình dạng từ đơn giản đến phứctạp (chi tiết cần nối của ta có hình dạng khá phức tạp)

Phương pháp đúc trong khuôn theo mẫu gỗ hoặc dưỡng đơn giản cho độchính xác của phôi đúc thấp

Phương pháp đúc áp lực trong khuôn kim loại cho độ chính xác vật đúccao

Phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn thủ công có phạm vi ứngdụng rộng, không bị hạn chế bởi kích thước và khối lượng vật đúc, phítổn chế tạo phôi thấp, tuy nhiên năng suất không cao

Phương pháp đúc áp lực trong khuôn kim loại có phạm vi ứng dụng hẹphơn do bị hạn chế về kích thước và khối lượng vật đúc, phí tổn chế tạokhuôn cao và giá thành chế tạo phôi cao, tuy nhiên phương pháp này lạicó năng suất cao thích hợp cho sản xuất hàng loạt vừa.

Trang 19

3.1.2 Phôi rèn

Phôi tự do và phôi rèn khuôn chính xác được chế tạo trong ngành chế tạomáy Phôi rèn tự do có hệ số dung sai lớn, cho độ bền cơ tính cao, phôi có tínhdẻo và đàn hồi tốt.

Phương pháp rèn tự do cần thiết bị, dụng cụ chế tạo phôi vạn năng, kết cấuđơn giản, nhưng phương pháp này chỉ tạo được các chi tiết có hình dạng đơngiản, năng suất thấp

Phương pháp rèn khuôn có độ chính xác cao hơn, năng suất cao nhưng phụthuộc vào độ chính xác của khuôn

Mặt khác, khi rèn khuôn phải có khuôn chuyên dùng cho từng loại chi tiếtdo đó phí tổn tạo khuôn và chế tạo phôi cao Phương pháp này khó đạt được cáckích thước với cấp chính xác 7-8 ở những chi tiết có hình dạng phức tạp.3.1.3 Phôi cán

Có prôfin đơn giản, thông thường là tròn, vuông, lục giác, lăng trụ và cácthanh hình khác nhau, dùng để chế tạo các trục trơn, trục bậc có đường kính ítthay đổi, hình ống, ống vạt, tay gạt, trục then, mặt bít.

Phôi cán định hình phổ biến thường là các loại thép góc, thép hình I, U, V được dùng nhiều trong các kết cấu lắp Phôi cán định hình cho từng lĩnh vựcriêng, được dùng để chế tạo các loại toa tàu, các máy kéo, máy nâng chuyển

Phôi cán ống dùng chế tạo các chi tiết ống, bạc ống, then hoa, tang trống,các trụ rỗng…

Cơ tính của phôi cán thường cao, sai số kích thước của phôi cán thườngthấp, cấp chính xác 9-12.

Phôi cán được dùng hợp lý trong trường hợp sau khi cán không cần phải giacông tiếp, điều đó đặc biệt quan trọng trong khi chế tạo các chi tiết bằng thép vàhợp kim khó gia công, đắc tiền.

Chi tiết cần nối có hình dạng khá phức tạp và có một số mặt có độ chính xáckích thước khá cao (cấp 7-8), nên ta không dùng phương pháp cán để tạophôi.

Ngoài ra trong thực tế người ta còn dùng phôi hàn, nhưng ở quy mô sảnxuất đơn chiếc.

Trang 8

Trang 20

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠN3.2 Xác định phương pháp chế tạo phôi

Dựa vào đặc điểm của các phương pháp tạo phôi như phân tích ở phần 3.1, tachọn phương pháp đúc vì:

3.2.1 Đúc trong khuôn cát - mẫu gỗ

Chất lượng bề mặt vật đúc không cao, giá thành thấp, trang thiết bị đơngiản, thích hợp cho dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ.

Cấp chính xác của phôi là III, cấp chính xác kích thước là IT16 – IT17.(tr.28 tài liệu [1])

Độ nhám bề mặt: Rz = 160 μm.

=> Phương pháp này cho năng suất trung bình, chất lượng bề mặt khôngcao gây khó khăn trong các bước gia công tiếp theo.

3.2.2 Đúc trong khuôn cát - mẫu kim loại

Nếu khuôn được thực hiện bằng máy thì có cấp chính xác khá cao, nhưnggiá thành cao hơn so với đúc trong khuôn cát - mẫu gỗ, vì giá tạo khuôn cao.

Cấp chính xác của phôi là II, cấp chính xác kích thước là IT15 - IT16 (tr.28tài liệu [1]).

=> Chất lượng bề mặt của chi tiết tốt hơn phương pháp đúc với mẫu gỗ, đúcđược các chi tiết có hình dạng phức tạp, năng suất phù hợp với dạng sản xuấthàng loạt vừa và lớn.

3.2.3 Đúc trong khuôn kim loại

Sử dụng khuôn làm bằng kim loại để đúc, vật liệu chế tạo khuôn thườngdùng là thép, gang hoặc đồng

Cấp chính xác của phôi là I, cấp chính xác kích thước là IT4 – IT5 (trang28 tài liệu [1])

Trang 21

Độ chính xác cao, phôi có hình dáng gần giống với chi tiết nên lượng dưnhỏ nhưng giá thành đầu tư thiết bị lớn nên giá thành sản phẩm cao.

=> Chất lượng bề mặt của chi tiết tốt hơn 2 phương pháp trước, phù hợp vớidạng sản xuất hàng loạt lớn và khối.

Dựa vào đặc điểm của các phương pháp đúc như phân tích ở trên cũng như

tính kinh tế, ta chọn phương pháp đúc trong khuôn cát – mẫu kim loại, làm

khuôn bằng máy.

3.3 Lượng dư gia công và các kích thước

3.3.1 Tra lượng dư

Lượng dư của chi tiết đúc với kích thước lớn nhất của vật đúc > 120÷260mm, cấp chính xác vật đúc là II, ứng với kích thước danh nghĩa ≤ 50mm, theobảng 3.95 tr.252 tài liệu [2] ta tra được:

Lượng dư cho bề mặt bên trên: 4mm

Lượng dư cho bề mặt bên dưới và bên cạnh: 3mmGóc thoát khuôn là 1 - 1,5°o

Nhưng vì chi tiết cần nối có dạng gần như đối xứng nên ta chọn lượng dưcho bề mặt trên - dưới là bằng nhau (4mm) để tránh sai xót khi nhận diện để giacông.

3.3.2 Tra dung sai kích thước

Dung sai của chi tiết đúc với kích thước lớn nhất của vật đúc ≤ 260 mm, cấpchính xác vật đúc là II, ứng với kích thước danh nghĩa ≤ 50mm, theo bảng 3.98tr.253 tài liệu [2] ta tra được:

Sai lệch cho phép của vật đúc là: ±0.5 mm.

Sai lệch cho phép đối với bề mặt không được gia công lấy theo cấpchính xác 12

Bảng 2 1 Sai lệch cho phép đối với bề mặt không được gia công (IT12)Kích thước Sai lệch cho phép (mm)

Trang 10

Trang 22

GVHD: PGS TS TRẦN ANH SƠN

> 6 ÷ 10 0,16> 10 ÷ 18 0,18> 18 ÷ 30 0,21> 30 ÷ 50 0,26> 50 ÷ 80 0,3> 80 ÷ 120 0,35> 120 ÷ 180 0,4> 120 ÷ 180 0,46

3.4 Thiết kế bản vẽ khuôn đúc, lồng phôi và tiến trình đúc chi tiết

Từ kích thước trên bản vẽ chi tiết ta có kích thước cho bản vẽ phôi là:Kích thước phôi = kích thước chi tiết + kích thước lượng dưGóc thoát khuôn lấy bằng 1,5°

Dung sai kích thước chi tiết đúc được liệt kê ở bảng 2.1Độ nhám Rz = 80 μm

Trang 23

Hình 2 1 Bản vẽ lồng phôi của Cần nối

3.4.1 Quá trình hình thành phôi:

Theo tr.63 tài liệu [6], quá trình hình thành phôi trải qua các bước sau:

Trước hết, bộ phận kỹ thuật vẽ bản vẽ của vật đúc Căn cứ vào bản vẽ vật đúc, bộphận tao mẫu chế tạo ra mẫu và hộp lõi Ở bộ phận làm khuôn, người ta dùng mẫu vàhỗn hợp làm khuôn để chế tạo ra khuôn Ở bộ phận làm lõi, người ta dùng hộp lõi vàhỗn hợp làm lõi chế tạo ra lõi Sau khi sấy khuôn và lõi ta đem lắp ráp khuôn lõi lạivới nhau Tiến hành các bước tiếp theo như rót kim loại vào khuôn, gỡ khuôn lấy vậtđúc Phá lõi khỏi vật đúc, làm sạch vật đúc bằng một số phương pháp như phun cáthay nước ở áp lực cao và kiểm nghiệm.

3.4.2 Dụng cụ kiểm tra:

Đo mặt phẳng, đo độ đồng tâm, độ song song bằng đồng hồ so.

Đo độ vuông góc dùng 2 đồng hồ so và một trục có đường kính: d = 12 mm.Đo kích thước dùng thước cặp, panme.

Trang 12