đồ án công nghệ chế tạo máy ”thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết đòn quay gạt số ”

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết đòn quay gạt số... Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn họcCông Nghệ Chế Tạo Máy Phân tích chức năng làm

KHOA……….

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết đòn quay gạt số

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2 Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học 3 Công Nghệ Chế Tạo Máy 3 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết: 3 5.2.4Nguyên công IV: Khoan- Khoét- Doa- Vát mép lỗ  10+0.018 13 5.2.5 Nguyên công V : Phay mặt đầu 15 4 Tính chế độ cắt khi phay mặt đầu 1 và 2 .23

Tính thời gian cơ bản cho tất cả các

nguyên công: 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chươngtrình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, cácthiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một trong các đồ án có tầmquan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viênhiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà cácmôn khác như: máy công cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp cho sinh viên đượchiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụthể

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Lý Ngọc Quyết trong bộmôn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuynhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảocủa các thầy và sự chỉ bảo của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lý Ngọc Quyết đã giúp đỡ em hoànthành công việc được giao

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài thiết kế:

” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết đòn quay gạt số ”

với sản lượng 12000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự chọn

Đòn quay gạt số là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng làmột loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song vớinhau hoặc tao với nhau một góc nào đó

Trong chi tiết này chỉ có 2 bề mặt có Rz20 là ảnh hưởng nhiều tới tínhnăng làm việc và chất lượng vận hành của chi tiết

Các bề mặt còn lại không có ảnh hưởng nhiều tới tính năng làm việc vàchất lượng vận hành của chi tiết

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chitiết này ( thường là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiếtkhác (như là trục khuỷu) hoặc ngược lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng

để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ) Hoặc nhưchi tiết này thông qua chuyển động quay của chi tiết ta có thể ra về số của động

cơ đơn giản hơn nhiều

Điều kiện làm việc của đòn quay gạt số đòi hỏi không cao lắm:

+ Làm việc trong môi trường tự nhiên

Các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết đòn quay gạt số:

+Vật liệu : Thép 40

+ Độ cứng : 160 … 180HB

+Các bán kính góc lượn trên các bề mặt không gia công từ R2 đến R5

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

Bề mặt làm việc chủ yếu của đòn quay gạt số là bề mặt trong của lỗ 12.

Cụ thể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

- Lỗ 12 luôn tiếp xúc với bề mặt của trụ để truyền mô men xoắn tớitrục số

- Đường tâm của lỗ 12 phải song song với đường tâm của lỗ 10 vớisai số là 0,1mm

- Đường tâm của lỗ 12 phải vuông góc với đường tâm của lỗ M10 vớisai số là 0,1mm

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điểnhình gia công chi tiết đòn quay gạt số như sau:

+ Kết cấu của càng phải được đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với đòn quay gạt số, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn làphôi dập và đây là thép 40 có độ cứng không cao, có hình dáng đơn giản

+Việc gia công các mặt đâu và các lỗ trụ là khó khăn do độ cao của cáctrụ là khác nhau

+ Các lỗ trụ này không đòi hỏi tính công nghệ cao

+Khi gia công chi tiết thì các dụng cụ rất dễ thoát dao

+Các bề mặt còn lại có thể dễ dang đạt độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật + Với kết cấu của đòn quay gạt số thì sau nguyên công đầu tiên phải thuậnlợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất

Với đòn quay gạt số, nguyên công đầu tiên là gia công hai mặt đầu cùngmột lúc để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho cácnguyên công sau ( gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thânbiên không gia công Và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai daophay đĩa 3 mặt

3 Xác định dạng sản xuất:

Sản lượng chi tiết hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

N = N1m(1 +  100 )Trong đó:

N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;

N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

 : Số lượng sản phẩm dự phòng do sai hang khi tạo phôi gây ra ;  =6%

 : Số lượng sản phẩm dự phòng do hỏng hóc và phế phẩm trong quátrình gia công cơ  =4%

Q : Khối lượng của chi tiết (kg)

V : Thể tích của chi tiết (cm3 )

 : Khối lượng riêng của vật liệu(kg/dm3) ;  = 7,852 kg/dm3

6 12 130 22 30

6 12 60 30 15

Với : + Khối lượng chi tiết = 0,46kg < 4kg

+ Số lượng hàng năm là 12000 chiếc

Ta suy ra đây là dạng sản suất: HÀNG LOẠT LỚN

4 Chọn phương pháp chế tạo phôi phôi:

Chi tiết là đòn quay gạt số bằng thép và sản xuất hàng loạt lớn lênchọn phôi dập nóng

Trước khi dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ ratừng phần nhỏ phù hợp được thực hiện trên máy cưa

Trong trường hợp trọng lượng của chi tiết (đòn quay gạt số) khoảng0,46 kg (< 4 kg) , dạng sản xuất hàng loạt lớn ta lên chọn phôi là phôi dập

và dập trên máy búa và máy ép với Rz đạt được là Rz= 320 160 m

Từ cách chế tạo phôi ở trên ta có thể tra được lượng dư ở một mặt

là 1mm theo bảng 3-17 Sổ tay công nghệ Chế tạo Máy

5 Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)

-Xếp dạng chi tiết : đây thuộc dạng chi tiết dạng càng

- Chuẩn thô là hai mặt bên của thân chi tiết vì khi đó ta có thể dụng daophay đĩa phay đồng thời 2 mặt đầu của trụ 30 sẽ đảm bảo được độ song songcủa 2 mặt đầu này

- Chuẩn tinh : ta dùng hai mặt đầu và mặt lỗ 12 làm chuẩn tinh thốngnhất

Lập sơ bộ các nguyên công:

- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu đạt kích thước 26-0,05, gia công trên máyphay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là 200 mm vàsau đó có thể làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

- Nguyên công 2 : Phay mặt đầu của trụ 22 , gia công trên máy phay đứngbằng dao phay mặt đầu có đường kính tối thiểu là 30 mm

- Nguyên công 3 : Gia công lỗ đạt kích thước 12+0,018 với các bước khoét- doa và vát mép lỗ sao cho đạt được độ nhám Ra = 1,25 m

khoan Nguyên công 4 : Gia công lỗ đạt kích thước 10+0,018 với các bước khoét- doa và vát mép lỗ sao cho đạt được độ nhám Ra = 1,25 m

khoan Nguyên công 5 : Phay mặt đầu đạt kích thước 150,018, gia công trên máyphay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là 100 mm vàđạt độ chính xác Rz40

- Nguyên công 6 : Gia công lỗ đạt kích thước M10 với các bước khoét- ta rô và vát mép lỗ M10

khoan Nguyên công 7 : Kiểm tra độ không song song của hai lỗ 12 và 10không được quá 0,1 mm, độ không vuông góc của cả hai lỗ 12 và M10 khôngvượt quá 0,1 mm

5.2.Thiết kế các nguyên công cụ thể:

 5.2.1 3Nguyên công I : Phay mặt đầu

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu đòn quay gạt số cần đảm bảo độ song song,

bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp ê tô máy phay và chốt tỳ chống xoay hạn chếđược 5 bậc tự do , và má kẹp có khía nhám định vị vào hai mặt phẳng của thântay biên bởi đây là chuẩn thô

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng của lực kẹp từ

hai phía cùng tiến vào, phương của lực kẹp cùng phương với phương của kíchthước thực hiện

7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có

các kích thước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

D = 200 mm, d =50 mm, B = 16 mm, số răng Z = 24 răng

mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1 mm,

lượng chạy dao S = 0.08 – 0.15mm/răng ( Tra theo bảng 5-170 Sổ tay Côngnghệ Chế Tạo Máy tập 2):, tốc độ cắt V = 32.5 (30,5 hoặc 27,5)m/phút

16 , 30 1000

1000

.D n m



25,12m/phút

Lượng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.24.40 =124,8 mm/phút

Theo máy ta có Sm = 95 mm/phút

5.2.2.Nguyên công II:Phay mặt đầu trụ  22

Lập sơ đồ gá đặt: Mặt đầu của trụ 22 cần phay phải đảm bảo độ song

song với mặt đầu của 30 ta dùng chốt tỳ ngắn, phiến tỳ và khối V để định vịchi tiết

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực kẹp vuông góc với phương của

kích thước thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có thể điều chỉnh máy đạtđược kích thước theo yêu cầu

Công suất của máy Nm = 10kW

Chọn dao: Phay bằng dao mặt đầu có gắn mảnh thép gió, có các kích

thước sau

( Tra theo bảng 4-92 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 40 mm, L = 36 mm, số răng Z = 10 răng

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 1 mm, lượng chạy dao

76 , 53 1000

1000

.d n m



52,752 m/phút

Lượng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,1.10.420 = 420 mm/phút

Theo máy ta có Sm =420 mm/phút

5.2.3Nguyên công III: Khoan- Khoét- Doa- Vát mép lỗ  12 +0.018

vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng(phiếntỳ) hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu và bạc côn chụp vào đầu lỗ 12+0.018

của đòn quay gạt số hạn chế hai bậc tự do và có tác dụng định tâm ( hoặc mộtkhối V cố định định vị vào mặt trụ ngoài của đầu nhỏ tay biên hạn chế 2 bậc tựdo)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng và kẹp từ trên xuống.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125(K125) có đường kính mũi khoan lớn nhất

khi khoan thép có độ bền trung bình max = 25mm

Công suất của máy Nm = 2,8 kW

Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như sau d = 10 mm ;L =20  131mm

( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2)

Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 11,5 mm( có các kích thước sau:

L = 160  350mm, l = 80200 mm), Mũi Doa có lắp mảnh hợp kim cứng D =12mm , L =20  131mm,Vát mép D = 20mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổtay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 3 lần với lượng dư gia công khoan

Zb1 = d/2 = 5 mm, khoét Zb2 = 0,75 mm và lượng dư Doa Zb3 = 0,25 mm

Chế độ cắt: *Xác định chế độ cắt cho khoan lỗ 12, chiều sâu cắt t = 5 mm,

lượng chạy dao S = 0,25 (0.220,28)mm/vòng, tốc độ cắt V = 20,5 m/phút(Tra theo bảng 5-86, 5-87 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Ta có các hệ số:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1.K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của vật liệu mũi khoan, K4 = 1

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 20,5.1.1.1.1 = 20,5 m/phút

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

nt =  

10 14 , 3

5 , 20 1000

1000

d

v t

 652,86 v/ph  ta chọn số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay:

nm = 630vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,2 mm/vòng

* Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 0,75 mm, lượng chạydao S = 0 mm/vòng(0,50,6), tốc độ cắt V = 72 m/phút Ta tra được các hệ sốphụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2,

72 1000

1000

d

v t

 1993,9 vòng/phút  Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 1900 vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

*Xác định chế độ cắt cho Doa: Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạydao S = 0,8 mm/vòng, tốc độ cắt V = 10 m/vòng.

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

nt =  

12 14 , 3

10 1000

1000

d

v t

 265,39 vòng/phút

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 265 vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

5.2.4Nguyên công IV: Khoan- Khoét- Doa- Vát mép lỗ

 10+0.018

vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu và độ song song của tâm lỗ với tâm lỗ 12+0.018

bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng(phiến tỳ) hạn chế 3 bậc tự do định vị vàomặt đầu và chốt trụ ngắn định vị vào mặt lỗ 12+0.018 hạn chế 2 bậc tự do và khối

V định vị vào mặt trụ 22 để định vị 1 bậc chống xoay , dùng thêm chốt tỳ phụ

để tăng thêm độ cứng vững khi gia công

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp và kẹp từ trên xuống mặt trụ 30

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125(K125) có đường kính mũi khoan lớn nhất

khi khoan thép có độ bền trung bình max = 25mm

Công suất của máy Nm = 2,8 kW

Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như sau d = 8 mm ;L =20  131mm

( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2)

Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 9,5 mm ( có các kích thước sau

L = 160  350mm, l = 80200 mm), Mũi Doa có lắp mảnh hợp kim cứng

D = 10mm , L =20  131mm,Vát mép D = 20mm

( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 3 lần với lượng dư gia công khoan

Zb1 = d/2 = 4 mm, khoét Zb2 = 0,75 mm và lượng dư Doa Zb3 = 0,25 mm

Chế độ cắt:

*Xác định chế độ cắt cho khoan lỗ 10, chiều sâu cắt t = 4 mm, lượng chạydao S = 0,25 (0.220,28)mm/vòng, tốc độ cắt V = 20,5 m/phút (Tra theobảng 5-86, 5-87 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Ta có các hệ số:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1.K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của vật liệu mũi khoan, K4 = 1

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 20,5.1.1.1.1 = 20,5 m/phút

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

nt =  

8 14 , 3

5 , 20 1000

1000

d

v t

 816 v/ph  ta chọn số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay:

nm = 850vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,2 mm/vòng

* Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 0,75 mm, lượngchạy dao S = 0 mm/vòng(0,50,6), tốc độ cắt V = 72 m/phút Ta tra được các

hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2,

k1 = 1

k2 : Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi,

72 1000

1000

d

v t

 2413,67 vòng/phút  Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 2350 vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

*Xác định chế độ cắt cho Doa: Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạydao S = 0,8 mm/vòng, tốc độ cắt V = 10 m/phút

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

nt =  

10 14 , 3

10 1000

1000

d

v t

 318,47 vòng/phút

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 300 vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

5.2.5 Nguyên công V : Phay mặt đầu

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu trụ 24 đòn quay gạt số cần đảm bảo độ

song song, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu đồ gá được định vị bởi phiến tỳ tỳ vào mặtđầu trụ 30 , chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong lỗ 12 , chốt chám định vịvào mặt trụ trong lỗ 10

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp và kẹp từ trên xuống

mặt trụ 30 và có dùng thêm chốt tỳ phụ để tăng thêm độ cứng vững của cơcấu khi gia công ta có thể thêm cơ cấu so dao để điều chỉnh dao sao cho phayđược kích thức theo yêu cầu

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có

các kích thước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

D = 200 mm, d =50 mm, B = 16 mm, số răng Z = 24 răng

Lượng dư gia công: Phay 1 lần với lượng dư phay thô cả 2 mặt là

Zb = 2 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1 mm,

lượng chạy dao S = 0.08 – 0.15mm/răng ( Tra theo bảng 5-170 Sổ tay Côngnghệ Chế Tạo Máy tập 2):, tốc độ cắt V = 32.5 (30,5 hoặc 27,5)m/phút

16 , 30 1000

1000

D

v t

 48,028 vòng/phút

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 40 vòng/phút Như vậy, tốc độ cắtthực tế sẽ là:

Vtt =  

1000

40 200 14 , 3 1000

.D n m



25,12m/phút

Lượng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.24.40 =124,8 mm/phút

Theo máy ta có Sm = 95 mm/phút

5.2.6Nguyên công VI: Khoan- Khoét- Ta rô - Vát mép lỗ M10

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ M10 của đòn quay gạt số cần đảm bảo độ

vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu và độ vuông góc của tâm lỗ với tâm lỗ 12+0.018

bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng(phiến tỳ) hạn chế 3 bậc tự do định vị vàomặt đầu và chốt trụ ngắn định vị vào mặt trong lỗ 12+0.018 hạn chế 2 bậc tự do

và chốt trụ chám định vị vào mặt trong lỗ 10 , dùng thêm chốt tỳ phụ để tăngthêm độ cứng vững khi gia công