đồ án môn học công nghệ chế tạo máy đề tài thiết kế quy trình công nghệ gia công con lăn giấy tập thuyết minh

Xác định chế độ cắt bằng phương pháp phân tích cho nguyên công 1: Tiện thô, tiện tinh mặt đầu, Tiện thô, tiện tinh mặt trụ trong: .... Từ bản vẽ chi tiết ta có thể thấy được bề mặt làm v

Công dụng và điều kiện làm việc của chi tiết

Con lăn là chi tiết lắp trực tiếp lên trục, con lăn có rãnh gắn dao đi kèm để thực hiện công việc cắt giấy

Dựa vào bản vẽ chi tiết của “ con lăn ”, ta thấy chi tiết có dạng bạc Chi tiết làm nhiệm vụ quay theo trục, rãnh ngoài của con lắn có gắn 1 lưỡi dao, quá trình làm việc quay quanh trục, nhiệt độ bởi ma sát sẽ được kiểm soát bởi một hệ thống giám sát, nhiệt độ sinh ra không đáng kể để làm biến dạng con lăn và ảnh hưởng đến tuổi thọ của các chi tiết có liên quan

Các bề mặt làm việc chính:

+ Bề mặt lỗ ∅34 +0,035 mm là bề mặt làm việc chính dùng để lắp trực tiếp lên trục có kích thước tiêu chuẩn

+ Rãnh vòng ngoài là nơi định vị dao cố định bằng cách bắt bulong lỗ ∅9 mm

Yêu cầu kỹ thuật

Do con lăn là chi tiết dạng bạc nên các lỗ chính phải gia công với độ chính xác cùng độ bóng theo yêu cầu nhằm đảm bảo điều kiện kỹ thuật khi làm việc Từ bản vẽ chi tiết ta có thể thấy được bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết “ con lăn” là mặt trụ trong có đường kính d = 34 mm để lắp trực tiếp lên trục và rãnh 8x24x30 mm để lắp dao

Vì vậy để gia công được chính xác với những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với chi tiết có dạng bạc này, ta cần chọn và gia công mặt phẳng A (mặt đáy)với độ chính xác cấp 6, 8 để làm chuẩn tinh (trong đó mặt đáy được chọn làm chuẩn tinh chính, 2 mặt bên được chọn làm chuẩn tinh phụ) khi gia công các bề mặt còn lại của chi tiết

+ Độ nhám bề mặt lỗ chính lắp trục đạt Ra3,2

+ Độ nhám bề mặt đáy đạt Ra6.3

+ Độ nhám bề mặt có gia công còn lại đạt Rz25

Mg Si Fe Cu Zn Ti Mn Cr Tạp chất khác

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 6

 Đặc tính cơ lý của nhôm 6061 T6:

- Nhiệt độ sôi đạt khoảng 650 °C

- Có độ đàn hồi khoảng 70 GPa

- Áp suất để phá hủy thấp nhất vào khoảng 240 MPa

- Độ bền kéo đứt nhỏ nhất đạt 260 MPa

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Sản lượng chế tạo

Sản lượng hằng năm của chi tiết được xác định theo công thức:

 N - Số chi tiết được sản xuất trong 1 năm

 N0 = 20000 - số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch (chiếc)

 m - số chi tiết trong sản phẩm

 𝛼 - số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng; (𝛼 = 10% )

 𝛽 - số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo (𝛽 = 4%)

Khối lượng của chi tiết

Khối lượng chi tiết được tính bằng cách mô phỏng vật liệu trên phần mềm Solidworks Đưa ra khối lượng 0,452kg

Dạng sản xuất và đặc trưng

Với số lượng N = 25200 (chiếc), khối lượng m = 0,452 (kg), ta xác định dạng sản xuất là hàng loạt vừa dựa vào bảng 2.1 ( tài liệu [1] )

XÁC ĐỊNH PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Chọn dạng phôi

Dựa vào bản vẽ ta thấy chi tiết con lăn có cấu tạo tương đối đơn giản Vật liệu là nhôm nên có tính đúc tương đối tốt (tính chảy loãng tốt) chính vì lý do như vậy ta chọn phương pháp chế tạo phôi bằng phương pháp đúc.

Chọn phương pháp chế tạo phôi

* Đúc trong khuôn kim loại:

- Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao

- Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác

- Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt

- Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót

- Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt

* Đúc áp lực Đúc được các vật liệu đúc phức tạp có thành mỏng, đúc được các lỗ nhỏ có kích thước khác nhau, có độ bóng và chính xác cao, cơ tính của vật liệu tốt, năng suất cao Nhưng khuôn chóng bị mòn do kim loại nóng bào mòn khi được dẫn dưới áp lực cao

- Đúc được các vật tròn rỗng mà không cần dùng lõi do đó tiết kiệm được vật liệu và công làm lõi

Không sử dụng hệ thống rót giúp tiết kiệm kim loại, đồng thời cho phép đúc các vật thể có tiết diện mỏng Sản phẩm đúc có tổ chức kim loại mịn, chặt chẽ, không tồn tại dạng xỉ khi co ngót Tuy nhiên, khuôn đúc phải có độ bền cao do phải làm việc ở nhiệt độ cao và chịu lực ép lớn từ kim loại lỏng.

- Khó đạt được đường kính lỗ vật đúc chính xác, do khó định lượng kim loại chính xác trước khi rót

- Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kém do chứa nhiều tạp chất

* Đúc trong khuôn mẫu chảy

Đúc khuôn kim loại chính xác có độ chính xác và độ bóng cao, cho phép tạo ra các vật thể phức tạp Quá trình này có khả năng đúc các hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao, nhưng năng suất không cao Do đó, đúc khuôn chính xác thường được áp dụng để đúc kim loại quý hiếm, nhằm tiết kiệm vật liệu.

Thích hợp với vật đúc dài, tiết diện không đổi và có chiều dài không hạn chế, đúc các tấm kim loại thay cho cán, vật đúc không có rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, ít bị thiên tích Cơ tính vật đúc cao, năng xuất cao, giá thành giảm Vật đúc dễ bị nứt, không đúc được các vật phức tạp

Cấp chính xác chế tạo phôi đúc trong sản xuất hàng loạt sẽ đạt được cấp chính xác II Ứng với cấp chính xác này và dạng sản xuất của chi tiết con lăn là hàng loạt vừa ta dùng phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy ( Tài liệu [1]/27-28 )

- Đặc điểm của phương pháp đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại:

+ Có cấp chính xác, giá thành cao hơn so với đúc trong khuôn cát mẫu gỗ

+ Cấp chính xác kích thước của chi tiết: IT15 - IT16

+ Độ nhám bề mặt: Rz = 80 𝜇m.

Tra lượng dư gia công cho các bề mặt của phôi

Lượng dư gia công của các vật đúc bằng hợp kim nhôm, đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng tay dựa vào bảng 3 -114,115,116 tài liệu [2] trang 261 với kích thước lớn nhất của vật đúc L = 108 < 120 mm Ta tra được lượng dư cho các bề mặt như sau:

- Lượng dư cho bề mặt trên ở ngoài: 4 mm

- Lượng dư cho mặt trụ ngoài: 4 mm

- Lượng dư của lỗ: 4 mm

Kích thước của phôi đúc bằng tổng kích thước của chi tiết và kích thước lượng dư:

- Kích thước chiều cao của chi tiết

- Kích thước chiều rộng của chi tiết

- Dung sai kích thước phôi đúc hợp kim nhôm với cấp chính xác II là ± IT14/2 ( tài liệu

Hình thành bản vẽ phôi và lồng phôi

QUY TRÌNH GIA CÔNG

Chọn Tiến Trình Gia Công

4.1.1 Đánh số bề mặt gia công

Dựa vào kết cấu và điều kiện kỹ thuật của chi tiết gia công ta xác định các phương pháp gia công các bề mặt theo phụ lục 11 tài liệu [1] trang 143 như sau:

Bề mặt gia công Phương pháp gia công Cấp chính xác

Mặt đầu 1,5 Tiện Thô, Tiện Tinh

Mặt trụ trong 6 Tiện Thô, Tiện Tinh

Mặt trụ ngoài 10 Tiện Thô, Tiện Tinh 8

Rãnh 2 Phay Thô, Phay Tinh 8

4.1.2 Chọn trình tự gia công các bề mặt

- Mặt đầu 5 là chuẩn gia công nên phải được gia công trước

- Tiếp theo là mặt đĩa ngoài 10, trụ trong 6 , mặt đầu 1 để thuận lợi cho việc định vị gia công các bề mặt còn lại

Từ những yêu cầu trên ta xác định 2 phương án gia công như sau:

Bước gia công Bề mặt gia công

Tiện mặt đầu 1 12,1 Dao tiện mặt đầu

Tiện lỗ 6 Dao tiện lỗ

2 Tiện mặt đầu 5 4,5 Dao tiện mặt đầu

Tiện vát mép 5 Dao vát mép

4 Phay Rãnh 2 Dao phay đĩa

Bước gia công Bề mặt gia công

3 Phay mặt đầu 5 5,4,9 Dao phay ngón

 Kết luận : Qua phân tích đặc tính kỹ thuật, chọn phương án 1 làm quy trình công nghệ để gia công chi tiết vì phương án này tiết kiệm được thời gian gia công, độ chính xác và vị trí tương quan giữa các bề mặt cao, yêu cầu định vị phù hợp sản xuất hàng loạt vừa.

Thiết kế nguyên công

4.2.1 Nguyên công 1 a Trình tự nguyên công:

- Tiện thô, tiện tinh mặt đầu 1

- Tiện thô, tiện bán tinh mặt ngoài trụ 10

- Tiện thô, tiện tinh mặt trụ trong 6 b Sơ đồ gá đặt c Định vị và kẹp chặt

- Chi tiết được định vị và kẹp chặt liên tục trên mâm cặp 3 chấu có tì vào mặt đầu

Mâm cặp 3 chấu có chức năng khống chế 4 bậc tự do của phôi gia công, bao gồm khả năng xoay quanh trục Oy, xoay quanh trục Ox, tịnh tiến theo phương Oy và tịnh tiến theo phương Ox Ngoài ra, mâm cặp còn có khả năng tì vào mặt đầu để khống chế tịnh tiến theo phương Oz.

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 15 d Máy công nghệ:

Tra bảng 9.4 tài liệu [3] trang 17 , chọn máy tiện 1K62

- Công suất của động cơ truyền động chính: P = 7,5 – 10 kW

- Phạm vi tốc độ trục chính: 12,5 – 2000 vòng/ phút

- Phạm vi bước ren cắt được: 1 – 192 mm

- Phạm vi bước tiến dọc: 0,07 – 4,16 mm/ vòng

- Khối lượng máy: 2290 Kg e Dụng cụ cắt

Tra bảng 4.3 tài liệu [2] trang 292 , vật liệu chế tạo phôi là hợp kim nhôm, thuộc nhóm hợp kim của kim loại màu

- Tiện mặt đầu 1 bằng dao tiện ngoài thân cong (trái và phải), lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

Thông số dao: Tra bảng 4.4 tài liệu [2] trang 295

- Tiện mặt trụ ngoài 10 bằng dao tiện dao tiện ngoài thân cong (trái và phải), lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

- Tiện mặt trong trụ 6 bằng dao tiện lỗ có góc nghiêng chính 𝜑 = 95 ° kiểu 2, lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK4

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 16 f Dụng cụ kiểm tra

- Thước cặp dài 150 mm, độ chính xác 0,02 mm g Dung dịch trơn nguội

Theo tài liệu [1] trang 57 , khi gia công bằng những dụng cụ gắn mảnh hợp kim cứng, không nên dùng dung dịch trơn nguội vì việc này có thể làm cho dụng cụ bị mòn trước thời hạn

4.2.2 Nguyên công 2 a Trình tự nguyên công

- Tiện thô, tiện tinh mặt đầu 1

- Tiện thô, tiện bán tinh nửa mặt ngoài trụ 10 b Sơ đồ gá đặt c Định vị và kẹp chặt

Trong quá trình gia công tiện, chi tiết được định vị chính xác bằng trục gá bung trên máy tiện theo mặt trụ trong và được tì vào mặt đầu chi tiết, giúp cố định chi tiết theo 5 bậc tự do: xoay quanh trục Ox, xoay quanh trục Oy, tịnh tiến theo phương Ox, tịnh tiến theo phương Oy và tịnh tiến theo phương Oz.

- Để kẹp chặt chi tiết phải xiết đai ốc Khi xiết đai ốc này dịch chuyển về bên trái làm cho trục gá bung bị bung ra và giữ chặt chi tiết

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 17 d Máy công nghệ:

Tra bảng 9.4 tài liệu [3] trang 17 , chọn máy tiện 1K62

- Công suất của động cơ truyền động chính: P = 7,5 – 10 kW

- Phạm vi tốc độ trục chính: 12,5 – 2000 vòng/ phút

- Phạm vi bước ren cắt được: 1 – 192 mm

- Phạm vi bước tiến dọc: 0,07 – 4,16 mm/ vòng

Tra bảng 4.3 tài liệu [2] trang 292, vật liệu chế tạo phôi là hợp kim nhôm, thuộc nhóm hợp kim của kim loại màu

- Tiện mặt đầu 5 bằng dao tiện ngoài thân cong (trái và phải), lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

- Tiện vát mép mặt 5 bằng dao tiện ngoài thân thân cong (trái và phải), lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

Khi sử dụng dụng cụ gắn mảnh hợp kim cứng để gia công, không nên sử dụng dung dịch trơn nguội (tham khảo [1], trang 57) Bởi lẽ, dung dịch này có thể khiến dụng cụ bị mòn nhanh hơn, ảnh hưởng đến tuổi thọ của dụng cụ.

- Khoan lỗ 3 b Sơ đồ gá đặt c Định vị và kẹp chặt

- Chi tiết được định vị được định vị bằng trục gá bung trên máy tiện theo mặt trụ trong và được tì vào mặt đầu chi tiết, định vị 5 bậc tự do: xoay quanh Ox, xoay quanh Oy, tịnh tiến theo phương Ox, tịnh tiến theo phương Oy, tịnh tiến theo phương Oz

- Để cố định chặt chi tiết phải xiết đai ốc Khi xiết đai ốc này dịch chuyển về bên trái làm cho trục gá bung bị bung ra và giữ chặt chi tiết

- Sử dụng phiến tì rãnh chữ U gá vào mặt 13 để định vị bậc tự do quay quanh Oz d Máy công nghệ

Tra bảng 9.31 tài liệu [3] trang 60 , chọn máy phay – khoan – doa liên hợp

2254BMՓ4, với các thông số:

- Công suất của động cơ truyền động chính: P = 6,3 kW

- Kích thước phủ bì của máy: Dài×Rộng×Cao = 4300×3500×3800 mm

- Tốc độ của trục chính: 32 – 2000 vòng/ phút

Tra bảng 4.41 tài liệu [2] trang 326 , ta được:

- Khoan lỗ 3 (Փ9 mm), ta dùng mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đuôi trụ loại ngắn kiểu III với kích thước d = 8,9 mm, chiều dài L = 125 mm, chiều dài phần làm việc l = 81 mm

- Khoan lỗ 7 (Փ6,8 mm), ta dùng mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đuôi trụ loại ngắn kiểu III với kích thước d = 6,7 mm, chiều dài L = 101 mm, chiều dài phần làm việc l = 63 mm

- Taro 8 (M8), ta dùng mũi taro không phoi (bước lớn) với tốc độ cán 22 – 30 m/ph

Tra bảng 4.158 tài liệu [2] trang 447 , ta có thông số mũi taro: d P L l 𝒍 𝟏 𝒅 𝟏 𝒅 𝟑 𝒍 𝟑

Thước cặp dài 150 mm, độ chính xác 0,02 mm g Dung dịch trơn nguội

Theo tài liệu [1] trang 57 , đối với nguyên công không yêu cầu về độ nhám bề mặt gia công, chọn các dung dịch có tính chất làm mát tốt như các êmunxi loãng

- Phay tinh rãnh 2 b Sơ đồ gá đặt

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 20 c Định vị và kẹp chặt

- Chi tiết được định vị được định vị bằng trục gá bung trên máy tiện theo mặt trụ trong và được tì vào mặt đầu chi tiết, định vị 5 bậc tự do: xoay quanh Ox, xoay quanh Oy, tịnh tiến theo phương Ox, tịnh tiến theo phương Oy, tịnh tiến theo phương Oz

- Để kẹp chặt chi tiết phải xiết đai ốc Khi xiết đai ốc này dịch chuyển về bên trái làm cho trục gá bung bị bung ra và giữ chặt chi tiết

- Sử dụng phiến tì rãnh chữ U gá vào mặt 3 để định vị bậc tự do quay quanh Oz d Máy công nghệ

Tra bảng 9.31 tài liệu [3] trang 60 , chọn máy phay – khoan – doa liên hợp

2254BMՓ4, với các thông số:

Tra bảng 4.3 tài liệu [2] trang 292 , vật liệu chế tạo phôi là hợp kim nhôm, thuộc nhóm hợp kim của kim loại màu

- Phay rãnh 2 bằng dao phay đĩa ba mặt răng, vật liệu chế tạo là hợp kim cứng BK4

Thông số dao: Tra bảng 4.82 tài liệu [2] trang 368 , chiều sâu rãnh cần phay là 22 mm

Theo tài liệu [1] trang 57 , đối với nguyên công không yêu cầu cao về độ nhám bề mặt gia công như phay thô, chọn dung dịch có tính chất làm mát như êmunxi loãng

- Kiểm tra độ vuông góc giữa bề mặt trụ trong với mặt đầu 1

- Kiểm tra độ song song giữa mặt đầu 5 và 1

- Kiểm tra độ không vuông góc:

Mặt đầu 1 và mặt trụ trong của chi tiết được tì vào đồ gá, đồng hồ đặt trên mặt đầu 5 của chi tiết Khi đo xoay chi tiết quanh trục gá Khi có sai lệch đòn bẩy sẽ tác động lên mũi đo của đồng hồ so Đó sẽ là độ không vuông góc của mặt đầu và thành lỗ

- Kiểm tra độ song song: Đồ gá đồng hồ đo đặt nằm trên mặt phẳng cùng mặt đầu 5 của chi tiết, mũi đo đồng hồ so tỳ lên mặt đầu 1 của chi tiết Khi đo di chuyển đồng hộ đo quanh mặt đầu Khi có sai lệch mũi đo sẽ làm thay đổi số chỉ của đồng hồ so Đó sẽ là độ không song song của 2 mặt đầu

XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG VÀ KÍCH THƯỚC TRUNG GIAN

Xác định lượng dư trung gian, kích thước trung gian bằng phương pháp phân tích cho mặt trụ 10 (∅42)

Phôi có dạng phôi đúc, khối lượng 0.61 kg Tiến trình công nghệ trải qua 2 bước: Tiện thô, tiện bán tinh Đối với mặt ngoài đối xứng thì lượng dư gia công nhỏ nhất một phía được tính theo công thức sau :

- Zb min : lượng dư bé nhất của bước công nghệ đang thực hiện, 𝜇𝑚

- Rza :chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại, 𝜇𝑚

- Ta : chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại, 𝜇𝑚

- 𝜌𝑎 : sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại, 𝜇𝑚

- 𝜀𝑏 : sai số gá đặt ở bước công nghệ đang thực hiện, 𝜇m

Theo phụ lục 11A tài liệu [1] trang 145 , đối với phôi đúc ứng với vật liệu là hợp kim màu (nhôm) ,cấp chính xác II, kích thước lớn nhất nhỏ hơn 500 ta tra được:

- Theo phụ lục 11 tài liệu [1] trang 143, ta có trình tự các bước công nghệ và độ chính xác, độ nhám bề mặt đạt được như sau:

Bước 1: Tiện thô: cấp chính xác h16, độ nhám Rz1 = 100 μm

Bước 2: Tiện bán tinh: cấp chính xác h14, độ nhám Rz2 = 20 μm

Chiều sâu lớp biến cứng: T1 = 100 μm; T2 = 50 a) Tính sai lệch không gian của phô

Sai số không gian tổng cộng đước xác định theo công thức sau:

Trong đó𝜌cv sai số độ cong vênh bề mặt gia công khi phôi được kẹp console trên mâm cặp ba chấu tự định tâm được tính theo công thức 2.8 tài liệu [1] trang 63

+ ∆k = 1.5 (μm/mm) : độ cong giới hạn của phôi trên 1 mm chiều dài, với đường kính phôi 64mm tra theo bảng 15 tài liệu [4] trang 43

+ l = 50 (mm) : chiều dài của phôi, mm

𝜌𝑣𝑡 (𝜇𝑚): sai số vị trí tương quan giữa mặt gia công và mặt chuẩn định vị

Với: 𝛿0 = 740 (μm): dung sai của bề mặt phôi định vị ∅64 , với cấp chính xác 14 tra bảng phụ lục 17 tài liệu [1] trang 154

Vậy độ sai lệch không gian của phôi là:

- Sai lệch không gian còn lại qua các bước gia công được tính theo công thức sau:

Với: Kin là hệ số in dập sai số không gian, sau tiện thô Kin = 0,06; sau tiện bán tinh

+ Sai lệch còn lại sau bước tiện thô là:

𝜌1 = Kin 𝜌0 = 0,06 x 167 = 10,02 (μm) b) Tính sai số do gá đặt phôi

Sai số gá đặt của phôi được xác định theo công thức:

- 𝜀𝑐 = 0 : sai số chuẩn bằng 0 khi gá phôi trên mâm cặp ba chấu tự định tâm, theo tài liệu [1] trang 64

- 𝜀𝑘 = 100 (μm): sai số kẹp chặp tra bảng 21 tài liệu [4] với gá đặt bằng mâm cặp ba chấu, đường kính phôi 64mm

- 𝜀𝑑𝑔 = 0: sai số đồ gá nhỏ không đáng kể do độ chính xác của mâm cặp ba chấu tự định tâm cao

Sai số gá đặt sau khi tiện thô:

𝜀𝑏1 = 𝜀𝑏0.0,06 = 100 0,06 = 6 (μm) Sai số gá đặt sau khi tiện bán tinh:

- Lượng dư cho bước gia công tiện thô:

- Lượng dư cho bước gia công tiện bán tinh:

2.Z2 min = 2 ( Rz1 + T1+√𝜌 1 2 + ε 𝑏1 2 ) = 2 (100 +100+ √10,02 2 + 6 2 B3,35 (μm) c) Xác định các kích thước trung gian:

 Dung sai kích thước qua các bước gia công: tra phụ lục 17 tài liệu [1] trang 154 + Phôi tra theo cấp chính xác 14 => 𝛿0 = 620 (μm

+ Tiện thô đạt cấp chính xác 13 => 𝛿1 = 390 (μm)

+ Tiện bán tinh đạt yêu cầu bản vẽ đề ra => 𝛿2 = 250 (μm)

- Kích thước bé nhất của chi tiết:

- Kích thước trung gian lớn nhất của chi tiết khi gia công bán tinh:

- Kích thước trung gian bé nhất của chi tiết khi gia công thô

- Ta tính kích thước lớn nhất của chi tiết:

 Lượng dư trung gian bé nhất và lớn nhất của các bước:

- Lượng dư tổng cộng bé nhất và lớn nhất:

=> Vậy kết quả tính là đúng

- Lượng dư trung gian danh nghĩa cho bước tiện thô:

- Lượng dư tổng cộng danh nghĩa

 Kích thước danh nghĩa của phôi:

Kích thước ghi trên bản vẽ phôi: Dphôi = 35,457 ± 0,68

Ghi các giá trị tra và tính toán vào bảng tổng kết, ta được bảng sau:

Trình tự các bước công nghệ gia công mặt trụ

Các yếu tố tạo thành lượng dư,μm

Lượng dư tính toán 2Zmin ,μm

Kích thước tính toán, mm

Kích thước giới hạn, mm

Lượng dư giới hạn, mm

Rza Ta 𝜌i 𝜀𝑏 i dmin dmax 2.Zmin 2.Zma x

Xác định lượng dư trung gian, kích thước trung gian bằng phương pháp tra bảng

Kích thước yêu cầu, mm

Các bước công nghệ Cấp chính xác

Dung sai Lượng dư,mm Kích thước trung gian

Nguồn tài liệu tham khảo hoặc ghi chú

∅108 +0,054 Tiện thô nửa mặt trụ 10 h12 ±0,35 3,2 108,8

Tiện bán tinh nửa mặt trụ 10 h11 ±0,22 0,8 108

XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT

Xác định chế độ cắt bằng phương pháp phân tích cho nguyên công 1: Tiện thô, tiện tinh mặt đầu, Tiện thô, tiện tinh mặt trụ trong

- Bề mặt gia công: Mặt đầu 1

6.1.1 Các số liệu ban đầu 1

+ Kích thước: đường kính ∅50mm

- Dụng cụ cắt: Tiện mặt đầu bằng dao tiện ngoài thân cong, lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

- Máy công nghệ: Máy tiện 1K62

+ Công suất của động cơ truyền động chính : P = 7,5 - 10 (kW)

+ Phạm vi tốc độ trục chính : 12,5-2000 (vòng/phút)

+ Phạm vi bước ren cắt được: 1 – 192 (mm)

+ Số cấp tốc độ trục chính: 23

- Vật liệu gia công: hợp kim nhôm T6 6061, độ cứng HB 95

- Chiều sâu cắt: Lấy bằng lượng dư

- Bước gia công tiện thô mặt 1: chiều sâu cắt: 3,8 mm

- Bước gia công tiện tinh mặt 1: chiều sâu cắt: 0,7mm

- Lượng chạy dao: đối với bước tiện thô tra bảng 5.11 tài liệu [5] trang 11 , đối với bước tiện tinh tra bảng 5.14 tài liệu [5] trang 12

- Với bước gia công tiện thô S = 0,6 (mm/vòng)

- Với bước gia công tiện tinh S = 0,11 (mm/vòng)

- Trị số trung bình của tuổi bền T = 30 ÷ 60 (phút) ( tài liệu [5] trang 10 )

- Hệ số 𝐶𝑣 và các số mũ trong công thức tra bảng 5.17 tài liệu [5] trang 14

+ 𝑘𝑚𝑣 - Hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý vật liệu gia công: với nhôm có

𝜎𝐵 = 260Mpa, HB = 95, bảng 5.4 tài liệu [5] trang 6

+ 𝑘𝑛𝑣 - Hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi: bảng 5.5 tài liệu [5] trang 7

Với bước gia công tiện thô (có vỏ cứng): 𝑘𝑛𝑣 = 0,9

Với bước gia công tiện tinh (không có vỏ cứng): 𝑘𝑛𝑣 = 1

+ 𝑘𝑢𝑣 – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt với vật liệu BK3: bảng 5.6 tài liệu [5] trang 7

+ Đối với bước gia công tiện thô: 𝑘𝑣 = 0,8.0,9.1,25 = 0,9

+ Đối với bước gia công tiện tinh: 𝑘𝑣 = 0,8.1.1,25 = 1

Thay vào công thức tốc độ cắt: vtho= 485

Ta có số vòng quay trục chính n = 1000𝑉

Với đường kính mặt đầu: D = 64 ( mm) ntho = 1000 134,27

𝜋64 = 667,8 ( v/p) chọn theo tiêu chuẩn: ntho = 630 (vòng/phút) ntinh = 1000 251,39

𝜋64 = 1250,3 ( v/p) chọn theo tiêu chuẩn: ntho = 1250 (vòng/phút)

Vận tốc cắt thực cho hai bước:

Ta tính toán lực cắt, kiểm tra công suất cho tiện thô vì bước này có lực lớn hơn

Hệ số 𝐶𝑝 và các số mũ tra bảng 5.23 tài liệu [5] trang 18

+ 𝐾𝑀𝑃 = 1 - Hệ số điều chỉnh dùng cho hợp kim nhôm, bảng 5.10 tài liệu [5] trang 9

+ 𝑘𝜑 = 1; 𝑘𝛾𝑝 = 1,1; 𝑘𝜆𝑝 = 1; 𝑘𝑟𝑝 = 0,93 – Các hệ số phụ thuộc vào các thông số hình học của lưỡi cắt và lực cắt thành phần Pz, bảng 5.22 tài liệu [5] trang 17

6.1.5 Kiểm tra công suất cắt:

Công suất cắt được tính theo công thức:

1020.60 = 1,24 (kW) Công suất có ích của máy:

 N < Nm nên máy đảm bảo công suất cắt

6.1.6 Thời gian gia công cơ bản:

Ta xác định thời gian cơ bản theo công thức bảng 27 tài liệu [4] trang 54, 55

- L - Chiều dài bề mặt gia công (mm)

- L1 - Chiều dài ăn dao (mm)

- L2 - Chiều dài thoát dao (mm)

- S - Lượng chạy dao (mm/vòng)

- n - Số vòng quay trong một phút (vòng/phút) Đối với tiện mặt đầu:

Bảng tính thời gian nguyên công

Bước gia công Thời gian cơ bản

- Bề mặt gia công: Mặt trụ trong 6

6.1.7 Các số liệu ban đầu 2

+ Kích thước: đường kính ∅34mm

- Tiện mặt trong trụ 6 bằng dao tiện lỗ có góc nghiêng chính 𝜑 = 95 ° kiểu 2, lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK4

- Bước gia công tiện thô mặt trụ 6: chiều sâu cắt: 1,119 mm

- Bước gia công tiện tinh mặt 2: chiều sâu cắt: 0,788 mm

Lượng chạy dao: đối với bước tiện thô tra bảng 5.11 tài liệu [5] trang 11, đối với bước tiện bán tinh tra bảng 5.14 tài liệu [5] trang 12

- Với bước gia công tiện thô S = 0,6 (mm/vòng)

- Với bước gia công tiện bán tinh S = 0,11 (mm/vòng)

- Trị số trung bình của tuổi bền T = 30 ÷ 60 (phút) ( tài liệu [5] trang 10 )

- Hệ số 𝐶𝑣 và các số mũ trong công thức tra bảng 5.17 tài liệu [5] trang 14

+ 𝑘𝑚𝑣 - Hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý vật liệu gia công: với nhôm có

𝜎𝐵 = 260Mpa, HB = 95, bảng 5.4 tài liệu [5] trang 6

+ 𝑘𝑛𝑣 - Hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi: bảng 5.5 tài liệu [5] trang 7

Với bước gia công tiện thô (có vỏ cứng): 𝑘𝑛𝑣 = 0,9

Với bước gia công tiện tinh (không có vỏ cứng): 𝑘𝑛𝑣 = 1

+ 𝑘𝑢𝑣 – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt với vật liệu BK4: bảng 5.6 tài liệu

+ Đối với bước gia công tiện thô: 𝑘𝑣 = 0,8.0,9.1,25 = 0,9

+ Đối với bước gia công tiện bán tinh: 𝑘𝑣 = 0,8.1.1,25 = 1

Thay vào công thức tốc độ cắt: vtho= 485

Ta có số vòng quay trục chính n = 1000𝑉

Với đường kính mặt đầu: D = 34 ( mm) ntho = 1000 172,76

𝜋34 = 1617,38 ( v/p) chọn theo tiêu chuẩn: ntho = 1600 (vòng/phút) ntinh = 1000 275,79

𝜋34 = 2581,96 ( v/p) chọn theo tiêu chuẩn: ntho = 2000 (vòng/phút)

Vận tốc cắt thực cho hai bước:

Ta tính toán lực cắt, kiểm tra công suất cho tiện thô vì bước này có lực lớn hơn

Hệ số 𝐶𝑝 và các số mũ tra bảng 5.23 tài liệu [5] trang 18

+ 𝐾𝑀𝑃 = 1 - Hệ số điều chỉnh dùng cho hợp kim nhôm, bảng 5.10 tài liệu [5] trang 9

+ 𝑘𝜑 = 1; 𝑘𝛾𝑝 = 1,1; 𝑘𝜆𝑝 = 1; 𝑘𝑟𝑝 = 0,93 – Các hệ số phụ thuộc vào các thông số hình học của lưỡi cắt và lực cắt thành phần Pz, bảng 5.22 tài liệu [5] trang 17

Công suất cắt được tính theo công thức:

1020.60 = 3,7 (kW) Công suất có ích của máy:

 N < Nm nên máy đảm bảo công suất cắt

Ta xác định thời gian cơ bản theo công thức bảng 27 tài liệu [4] trang 54, 55

- L - Chiều dài bề mặt gia công (mm)

- L1 - Chiều dài ăn dao (mm)

- L2 - Chiều dài thoát dao (mm)

- S - Lượng chạy dao (mm/vòng)

- n - Số vòng quay trong một phút (vòng/phút)

 Bảng tính thời gian nguyên công

Tiện thô mặt trụ trong 6 T0 = 54+1,369 + 2

Tiện bán tinh tinh mặt trụ trong 6 T0 = 54+1,028+ 2

 Bảng tóm tắt nguyên công 1

Bước gia công t (mm) S ( mm/ vòng)

Tiện thô mặt trụ trong 6 1,119 0,6 252 1600 0,05

Tiện bán tinh mặt trụ trong 6

Xác định chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng cho các nguyên công còn lại

6.2.1 Nguyên công 1 a) Xác định chế độ cắt:

- Bước gia công: tiện thô mặt 5; tiện tinh mặt 5; tiện thô mặt trụ trong 6, tiện bán tinh mặt trụ trong 6

+ Phạm vi tốc độ trục chính : 12,5 - 2000 (vòng/phút)

- Dụng cụ cắt: Tiện mặt trụ ngoài bằng dao tiện ngoài thân cong, lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

 Chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng

Nguyên công Bước gia công

Số vòng quay tính (v/ph)

Số vòng quay trên máy (v/ph)

Tiện bán tinh mặt trụ

Bảng thời gian gia công cơ bản: Đối với tiện ngoài :

Tiện bán tinh tinh mặt trụ 10 T0 = 10+0,65

- Bước gia công: tiện thô mặt đầu 5, tiện tinh mặt đầu 5

+ Phạm vi tốc độ trục chính : 12,5 - 2000 (vòng/phút)

Tiện mặt đầu 5 bằng dao tiện ngoài thân cong (trái và phải), lưỡi cắt có gắn mảnh hợp kim cứng BK3

- Thông số dao: Tra bảng 4.4 tài liệu [2] trang 295

- Chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 40 b) Tính thời gian nguyên công: Đối với tiện mặt đầu:

L2 = (0,5 ÷ 5) = 2 (mm) Đối với tiện ngoài :

- Bảng tính thời gian nguyên công

- Bước gia công: Khoan 2 lỗ 7,3 (∅8,9), doa lỗ 7

- Bước gia công: Taro lỗ 7 (ren 8)

- Máy công nghệ: Máy khoan – phay – doa 2254BMΦ4

+ Công suất của động cơ chính : P = 6,3 (kW)

+ Đường kính lớn nhất khoan được: 80 (mm)

+ Dịch chuyển lớn nhất của trục chính: 590 (mm)

+ Tốc độ quay trục chính: 32÷2000 (vòng/phút)

- Khoan lỗ 3 (Փ9 mm), ta dùng mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đuôi trụ loại ngắn kiểu III với kích thước d = 8,9 mm, chiều dài L = 125 mm, chiều dài phần làm việc l = 81 mm

- Khoan lỗ 7 (Փ6,8 mm), sử dụng mũi khoan ruột gà bằng thép gió, đuôi trụ loại ngắn kiểu III, kích thước d = 6,7 mm, chiều dài L = 101 mm, chiều dài phần làm việc l = 63 mm.- Taro lỗ 7 (ren 8).

Mũi taro không phoi (bước lớn) với tốc độ cán 22 – 30 m/ph d P L l 𝒍 𝟏 𝒅 𝟏 𝒅 𝟑 𝒍 𝟑

 Bảng chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng:

8 1,25 1,25 9x1,513,5 537,14 500 V:5.188[5]/171, b) Tính thời gian nguyên công:

- Đối với khoan lỗ thông suốt ( bảng 28 tài liệu [6] trang 57 ):

- Đối với doa lỗ không thông suốt ( bảng 28 tài liệu [6] trang 59 ):

- Đối với taro lỗ thông suốt( bảng 30 tài liệu [6])

- Máy công nghệ: máy phay – khoan – doa liên hợp 2254BMՓ4,

Dao phay đĩa ba mặt răng, vật liệu chế tạo là hợp kim cứng BK4

Bảng chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng:

Lượng chạy dao S (mm/vg)

2 0,8 417 1659,9 1600 5,5 6.3 b) Tính thời gian nguyên công:

- Đối với phay rãnh bằng dao phay đĩa ( bảng 31 tài liệu [6] )

Tính tổng thời gian gia công chi tiết

Theo tài liệu [6] trang 54 , trong sản xuất hàng loạt và hàng khối thời gian gia công được tính theo công thức:

 Ttc - Thời gian gia công từng chiếc (thời gian nguyên công)

 T0 - Thời gian cơ bản (thời gian để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết)

 Tp - Thời gian phụ (thời gian cần thiết để công nhân gá, tháo chi tiết, mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thước của chi tiết), lấy gần đúng Tp = 10% T0

Thời gian phục vụ chỗ làm việc (Tpv) bao gồm hai thành phần chính: thời gian phục vụ kỹ thuật (Tpvkt) và thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc) Tpvkt chiếm khoảng 8% thời gian làm việc (T0) và bao gồm các hoạt động như thay đổi dụng cụ, sửa đá, mài dao, điều chỉnh máy và dụng cụ Tpvtc chiếm khoảng 3% T0 và bao gồm các hoạt động như tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm việc và bàn giao ca kíp.

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

THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

Hình thành nhiệm vụ thiết kế đồ gá

Nhiệm vụ là thiết kế đồ gá cho nguyên công 3 : Khoan lỗ 7 Đồ gá phải đảm bảo tương quan về kích thước giữa các lỗ, độ song song giữa các đường tâm lỗ Trong quá trình gia công phải đảm bảo định vị và kẹp chặt nhanh chóng, chính xác, quá trình tháo lắp dễ dàng Kết cấu đồ gá đơn giản,dễ sử dụng và an toàn.

Nội dung thiết kế đồ gá

Hạn chế ít nhất 5 bậc tự do của chi tiết để xác định lỗ tâm của chi tiết gia công a) Thành phần của đồ gá

+ Phiến tỳ khống chế 1 bậc tự do: Xoay quanh Oy

+ Trục gá bung khống chế 5 bậc tự do: tịnh tiến theo phương Oy, Ox,Oz xoay quanh Ox, xoay quanh Oz

Cơ cấu kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng trục gá bung

- Cơ cấu định vị, kẹp chặt đồ gá trên bàn máy:

+ Định vị bằng mặt đế đồ gá

+ Kẹp chặt bằng bu lông lắp vào rãnh chữ U trên bàn máy b) Tính toán đồ gá:

- Tính toán lực kẹp chặt:

Sơ đồ lực được biểu diễn như bên dưới

Ta có phương trình cân bằng lực:

• M: momen xoắn do mũi khoan gây ra (N.m)

• d: đường kính mũi khoan (mm)

• L0: chiều dài chi tiết (mm)

• L : khoảng cách từ tâm mũi khoan tới tâm chi tiết (mm)

• W : Lực kẹp của khối V khi xiết đai ốc ren (N)

- Momen xoắn do mũi khoan gây ra theo công thức tài liệu [5] trang 21

+ CM = 0,005; q = 2; y = 0,8 ( bảng 5.32 tài liệu [5] trang 25 )

+ kp = kMP = 1 ( bảng 5.10 tài liệu [5] trang 9 )

Lực chiều trục xác định theo công thức tài liệu [5] trang 21

- Hệ số an toàn chung K theo tài liệu [1] trang 126

• K1 = 1,0 - Hệ số kể đến tình trạng bề mặt của phôi do vật liệu khác nhau

• K2 = 1,2 - Hệ số thay đổi lực cắt do mòn dao

• K3 = 1,0 - Hệ số tăng lực cắt do cắt không liên tục

• K4 = 1,3 - Hệ số kể đến dạng kẹp chặt (kẹp bằng tay)

• K5 = 1,0 - Hệ số ảnh hưởng của góc xoay khi kẹp bằng tay

• K6 = 1,5 - Hệ số tính đến khả năng suất hiện mômen lật

Thay vào phương trình, ta có:

- Thiết kế cơ cấu kẹp:

Gia công khoan lỗ, lực cắt P0 theo phương thẳng đứng, mômen cắt Mx, chi tiết gia công có xu hướng xoay quanh trục mũi khoan Để cố định chi tiết, ta tiến hành kẹp chặt chi tiết như sau:

Cơ cấu kẹp chặt bằng trục gá bung với cơ cấu truyền động bằng bu lông, đai ốc và chốt côn

Lực xiết bulong cần thiết:

- J1 = (6° ÷ 10°) = 10° - góc ma sát ren giữa bulông và đai ốc Đường kính danh nghĩa (đường kính ngoài của ren ) được xác định : d = C √𝑄 σ

Q - Lực xiết bulong cần thiết

𝜎 - Ứng suất bền (kéo) của bulong thép carbon bao gồm: 3.6, 4.6, 10.0, 12.9

SVTH: Lê Tiến Phi – Lê Doãn Vịnh 48 c) Xác định sai số gá đặt:

Do định vị không trùng với gốc kích thước (định vị trên phiến tỳ) nên có sai số chuẩn Đối với phiến tỳ kích thước H = 20 mm theo tài liệu [7] trang 12

Sai số kẹp chặt phôi xuất hiện do lực kẹp chặt phôi thay đổi gây ra và được xác định theo công thức 1.4 tài liệu [7] trang 19

Mà chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu ren vít với phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện nên 𝛼 = 90°

Sai số mòn xuất hiện do mòn đồ gá chủ yếu do mòn cơ cấu định vị Độ mòn của bề mặt làm việc của đồ định vị được tính theo công thức 1.7 tài liệu [7] trang

- 𝛽: hệ số phụ thuộc hình dạng của đồ định vị 𝛽 = 1,0

- N: số lần tiếp xúc của chi tiết gia công trên đồ gá, N = 5000 (chi tiết)

Sai số lắp đặt do lắp đồ gá lên máy không chính xác gây ra thông thường lấy

𝜀𝑙𝑑 = 0,01 (mm) ( theo tài liệu [7] trang 19 )

Khi tính toán đồ gá, ta lấy sai số gá đặt cho phép theo tài liệu [7] trang 20

𝜀𝑔𝑑 = ( 0,2 ÷ 0,5 ) 𝛿 = 0,2 0,21 = 0,105 (mm), với 𝛿: dung sai cho phép

- Sai số chế tạo cho phép của đồ gá

Do đa số các sai số phân bố theo quy luật chuẩn và phương của chúng khó xác định nên ta dùng công thức 1.10 tài liệu [7] trang 20 để tính

- Điều kiện kỹ thuật của đồ gá:

- Độ không song song giữa bề mặt tỳ với mặt đế của đồ gá không quá 0,07 (mm)

- Sau khi gia công 5000 chi tiết, thực hiện thay thế đồ gá ( phiến tì)

Tiêu đề	Thiết kế quy trình công nghệ gia công con lăn giấy
Tác giả	Lê Tiến Phi, Lê Doãn Vịnh
Người hướng dẫn	TS. Bành Quốc Nguyên
Trường học	ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành	Công nghệ chế tạo máy
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	1,88 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Đặng Văn Nghìn – Lê Trung Thực, HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY, Đại học quốc gia TP. HCM, 2012	Khác
[2] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, SỔ TAY CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TẬP 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007	Khác
[4] Trần Văn Địch, THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2005	Khác
[5] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, SỔ TAY CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TẬP 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007	Khác
[7] Trần Văn Địch, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt, ĐỒ GÁ CƠ KHÍ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007	Khác