Đồ Án môn học công nghệ chế tạo máy phân tích chi tiết gia công và xác Định dạng sản xuất

Việc nắm bắt được vai trò quan trọng của nguyên công chế tạo sản phẩm cũng như khả năng thiết kế chế tạo tối ưu hoá là một đòi hỏi bắt buộc đối với người làm công tác kỹ thuật trong lĩnh

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

Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết thuộc dạng hộp đảm bảo yêu cầu kĩ thuật đã cho trong bản vẽ chi tiết

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

Dựa vào bản vẽ ta thấy gối đỡ là chi tiết dạng hộp

Gối đỡ là một bộ phận quan trọng trong các sản phẩm có trục, đóng vai trò nâng đỡ trục và xác định vị trí của trục trong không gian để thực hiện nhiệm vụ động học Ngoài ra, gối đỡ còn hoạt động như ổ trượt.

Hình 1.1: Chi tiết gia công

Gối đỡ có nhiều mặt cần gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có nhiều mặt không cần gia công Mặt 𝑀27x2 là bề mặt làm việc chính của gối đỡ, đảm nhận chức năng đỡ trục công tác Tải trọng lên ổ và gối đỡ thường ổn định, nhiệt độ không cao trong quá trình hoạt động Do gối đỡ thường làm việc theo bộ nên cần chú ý khả năng lắp lẫn giữa các bộ phận trong quá trình chế tạo.

Chi tiết đỡ trục cần được chế tạo đơn giản nhưng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao Độ song song và đồng tâm giữa các gối đỡ phải được duy trì để tránh lệch tâm khi quay, giảm mômen uốn, rung động, nâng cao suất bền mỏi cho trục và tuổi thọ của gối đỡ.

Yêu cầu chi tiết phải đạt độ cứng vững cao, chống mài mòn tốt, đảm bảo điều kiện bôi trơn Ngoài ra, cần đảm bảo cấp chính xác, độ bóng, độ song song giữa tâm trục và mặt đáy, độ vuông góc giữa các bề mặt, và dung sai giữa các bề mặt theo yêu cầu của chi tiết cần chế tạo.

Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy:

- Chi tiết có thiết kế chắc chắn đảm bảo độ cứng vững trong quá trình sử dụng

- Các lỗ trên chi tiết có khoảng cách hợp lý Hình dạng lỗ thông cho phép gia công thông suốt

Các bề mặt gia công phổ biến thường là bề mặt lỗ và mặt phẳng, do đó, các phương pháp gia công như phay, khoan, khoét và doa là phù hợp nhất.

Kết luận: tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết ở mức cao, thuận tiện cho quá trình gia công.

Xác định dạng sản xuất

Để xác định dạng sản xuất ta phải dựa vào khối lượng của chi tiết và sản lượng chi tiết hàng năm

Ta có vật liệu làm chi tiết là CT3 có thông số như sau:

Thép CT3 Giới hạn chảy (Min) (N/mm2)

(N/mm2) Độ giãn dài (Min)

Thành phần phần hóa học của thép CT3 theo khối lượng là:

Tính chảy loãng của gang xám rất tốt thuận lợi cho quá trình đúc

➢ Tính khối lượng của chi tiết

- Tính thể tích chi tiết bằng phần mềm SolidWorks ta được V= 416.18 cm³

Hình 1.3 Tính khối lượng và chi tiết vật thể

- Khối lượng riêng của thép CT3: 7,85 g/cm 3

- Khối lượng của chi tiết:

➢ Sản lượng chi tiết hàng năm được xác định theo công thức

N – số chi tiết sản suất trong một năm

N1 – số sản phẩm được giao (N1000) m – số chi tiết trong một sản phẩm (m=1)

, : hệ số (%) dự phòng hư hỏng do chế tạo, do vận chuyển, lắp ráp, bảo quản Với điều kiện sản xuất hiện hành chọn  = 4%,  = 5%

➢ Xác định dạng sản xuất

Q 1 – Trọng lượng của chi tiết

Sản lương hàng năm của chi tiết (chiếc) Đơn chiếc < 5 < 10 < 100

→ Dạng sản xuất là hàng loạt lớn.

Xác định phương pháp chế tạo phôi

Chọn phôi là bước quan trọng trong sản xuất, ảnh hưởng đến hiệu quả và chi phí sản phẩm Việc lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chức năng, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng, kích thước và quy mô sản xuất Để chọn phôi hợp lý, cần tính toán giá thành của phôi và giá thành sản phẩm sau gia công.

Dạng sản xuất: Hàng loạt lớn

Vật liệu chi tiết: Thép CT3

1.4.1 Phương pháp chế tạo phôi

Các phương pháp chế tạo phôi: o Phôi dập:

Phôi dập thường được sử dụng cho các chi tiết như trục răng côn, trục răng thẳng, bánh răng, càng, trục chữ thập, trục khuỷu, được dập trên máy búa nằm ngang hoặc máy dập đứng Chi tiết đơn giản dập không có ba via, chi tiết phức tạp sẽ có ba via (khoảng 0,5% - 1% trọng lượng phôi).

Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, người ta thay phôi bằng phôi rèn tự do Ưu điểm chính của phôi rèn tự do trong điều kiện sản xuất nhỏ là giá thành hạ (không phải chế tạo khuôn dập) o Phôi đúc:

Phôi đúc là phương pháp sản xuất các chi tiết cơ khí như gối đỡ, hộp, càng phức tạp, trục chữ thập, sử dụng vật liệu gang, thép, đồng, nhôm và các hợp kim khác Quá trình đúc có thể được thực hiện trong khuôn cát, khuôn kim loại, khuôn vỏ mỏng, cũng như các phương pháp đúc li tâm, đúc áp lực, đúc theo mẫu chảy Lựa chọn phương pháp đúc phù hợp phụ thuộc vào quy mô sản xuất, vật liệu, hình dạng và khối lượng của chi tiết.

Chọn phương pháp chế tạo phôi: dựa vào đặc điểm của các phương pháp chế tạo phôi, ta chọn phôi đúc vì:

▪ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ

▪ Thiết bị đầu tư đơn giản, đầu tư thấp

▪ Phù hợp sản xuất hàng loạt lớn

▪ Độ nhám bề mặt, độ chính xác sau khi đúc có thể chấp nhận được để có thể gia công tiếp theo

▪ Đúc trong khuôn cát, mẫu gỗ:

⇨ Chất lượng bề mặt đúc không cao, giá thành thấp, thích hợp sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ

⇨ Cấp chính xác IT16 → IT17

⇨ Độ nhám bề mặt: Rz = 160 (μm)

⟹ Phương pháp này cho năng suất thấp, chất lượng bề mặt không cao, gây khó khăn trong các bước gia công tiếp theo

▪ Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại:

⇨ Nếu công việc làm khuôn được thực hiện bằng máy thì có độ chính xác khá cao, giá thành cao hơn so với đúc trong khuôn cát mẫu gỗ

⇨ Cấp chính xác: IT15 → IT16

⇨ Độ nhám bề mặt: Rz = 80 (μm)

⇨ Năng suất phù hợp với hàng loạt lớn và vừa

▪ Đúc trong khuôn kim loại:

Công nghệ gia công CNC có độ chính xác cao, đòi hỏi đầu tư thiết bị lớn Phương pháp này cho phép tạo ra phôi có hình dáng gần giống chi tiết, giảm thiểu lượng dư và tiết kiệm vật liệu Tuy nhiên, chi phí gia công CNC thường cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

⇨ Cấp chính xác của phôi: IT14 → IT15

⟹ Phương pháp này cho năng suất cao, đặc tính kĩ thuật chi tiết tốt nhưng giá thành cao nên không phù hợp với sản xuất loạt lớn

⇨ Phù hợp với chi tiết dạng tròn xoay, đối xứng, rỗng, … đặc biệt là các chi tiết hình ống

⇨ Khó nhận được đường kính lỗ bên trong vật đúc chính xác vì khó định lượng kim loại rót vào khuôn chính xác

⇨ Chất lượng bề mặt trong vật đúc kém, vì chứa nhiều tạp chất và xỉ

⇨ Dùng áp lực để điền đầy kim loại trong khuôn Hợp kim để đúc dưới áp lực, thường là: Thiếc, chì, kẽm, magie, nhôm, đồng

⇨ Đúc dưới áp lực thường chế tạo các chi tiết phức tạp như: vỏ bơm xăng, dầu

⇨ Trang thiết bị đắt nên giá thành sản phẩm cao nên không phù hợp với sản xuất vừa

⇨ Là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn mỏng chừng 6-8 mm

⇨ Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu như khuôn cát, khối lượng vật đúc đến 100 kg

⇨ Dùng trong sản xuất hàng loạt vừa và lớn

Ép phun liên tục là quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại có nước lưu thông làm nguội xung quanh hoặc bên trong Quá trình truyền nhiệt nhanh giúp kim loại kết tinh ngay trong khuôn Vật đúc được kéo ra khỏi khuôn liên tục bằng cơ cấu đặc biệt như con lăn.

⇨ Thường dùng để đúc ống, thỏi, ấm,

▪ Với những yêu cầu chi tiết đã cho, tính kinh tế cũng như dạng sản xuất ta chọn phương pháp chế tạo phôi đúc mẫu chảy

▪ Phôi đúc đạt cấp chính xác là II

▪ Cấp chính xác: IT15 → IT16

▪ Độ nhám bề mặt: Rz = 80 (μm)

Gia công chuẩn bị phôi

▪ Làm sạch bề mặt bằng chổi sắt

▪ Làm sạch bavia bằng dũa

Đối với mặt đầu của chi tiết làm chuẩn thô, bạn có thể mài sơ bộ lớp vỏ trên máy mài hai đá để đảm bảo lượng dư gia công đủ cho chi tiết.

LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG

Xác định đường lối công nghệ

Sau khi phân tích kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là loạt lớn và trong điều kiện sản xuất ở nước ta hiện nay, ta chọn phương án phân tán nguyên công, sử dụng nhiều đồ gá chuyên dùng để gia công trên các máy vạn năng thông dụng.

Tính toán lập quy trình công nghệ gia công chi tiết

Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc trong khuôn cát

Có thể cơ khí hóa

Nguyên công ủ và làm sạch phôi

Sau khi đúc, phôi phải được ủ để khử ứng suất dư, sau đó phôi phải được làm sạch trước khi gia công cơ

Từ những sự phân tích trên đây ta có thể có được các nguyên công chủ yếu để gia công sau:

-Nguyên công 1: Phay thô, tinh mặt A

-Nguyên công 3: Khoan, doa 2 lỗ ∅12

-Nguyên công 4: Phay thô mặt trước, mặt sau

-Nguyên công 5: Phay 2 mặt lỗ ∅12

-Nguyên công 6: Khoét, doa lỗ ∅25

-Nguyên công 7: Khoan lỗ ∅12 ở trên

-Nguyên công 8: Phay rãnh 3mm

-Nguyên công 9: Kiểm tra độ không song song giữa tâm lỗ ∅25 với mặt A

Nguyên công 1: Phay thô, tinh mặt A

(Nguyên công tạo mặt phẳng tinh để gia công các nguyên công khác)

• Định vị và kẹp chặt:

Chi tiết được định vị bằng 6 bậc tự do, sử dụng 1 chốt tì đầu chỏm cầu, 1 chốt côn cứng định vị mặt trụ trong đường kính 25mm và 1 phiến tỳ Chi tiết được kẹp chặt bằng ren vít.

Chi tiết gia công trên máy phay đứng, sử dụng dao phay mặt đầu, vị trí dao ban đầu được xác định bởi cữ xo dao

Hình 2.1 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1

• Công suất máy: N m = 7 kW (Bảng 9-38 Sổ tay CNCTM 3)

• Phạm vi tốc độ trục chính: 30 ÷ 1500 (vg/ph) (18 cấp)

• Phạm vi bước tiến bàn máy: 23,5 ÷ 1180 (mm/ph) (18 cấp)

Chi tiết được định vị 6 bậc tự do, sử dụng 2 phiến tỳ và 2 chốt tỳ đầu chỏm cầu Kẹp chặt bằng ren vít

Chi tiết gia công trên máy phay đứng, sử dụng dao phay mặt đầu, vị trí dao ban đầu được xác định bởi cữ so dao

Hình 2.2 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 Chọn máy:

Nguyên công 3: Khoan,doa 2 lỗ ∅𝟏𝟐

Chi tiết được định vị 6 bậc tự do, sử dụng 1 chốt tì đầu chỏm cầu để định vị mặt F, và 1 chốt côn cứng cùng 1 chốt côn tùy động để định vị mặt trụ trong.

∅25 Sử dụng Sử dụng kẹp chặt bằng ren vít

- Để dẫn hướng chính xác cho mũi khoan và mũi doa sử dụng bạc dẫn hướng

• Công suất máy: N m = 2,2 kW (Bảng 9-22 Sổ tay CNCTM 3)

• Phạm vi bước tiến: 0,1 ÷ 1,6 (mm/vg) (9 cấp)

Nguyên công 4: Phay thô mặt trước, mặt sau

- Sử dụng 2 phiến tỳ phẳng định vị 3 bậc tự do mặt A

- Sử dụng chốt trụ ngắn định vị 1 trong 2 lỗ ∅12 đã doa 2 bậc tự do

- Sử dụng chốt trám định vị lỗ ∅12 đã doa còn lại 1 bậc tự do

Tổng cộng định vị 6 bậc tự do

-Sử dụng đòn kẹp liên động để kẹp chặt chi tiết.\

Nguyên công 5: Phay 2 mặt lỗ ∅𝟏𝟐

-Sử dụng đòn kẹp liên động để kẹp chặt chi tiết

Nguyên công 6: Khoét doa mặt làm việc chính ∅𝟐𝟓

Kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp nhanh

Nguyên công 7: Khoan lỗ ∅𝟏𝟐 Định vị và kẹp chặt:

Kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp nhanh

Nguyên công 8: Phay rãnh 3mm

-Sử dụng đòn kẹp liên động để kẹp chặt chi tiết

Nguyên công 9: Kiểm tra độ không song song giữa tâm lỗ ∅𝟐𝟓 với mặt

- Dung sai độ song song giữa đường tâm lỗ trụ ∅25 so với mặt A là 0,05 mm

Hình 2.9 Sơ đồ kiểm tra độ không song song giữa tâm lỗ ∅25 với mặt A

TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

Lượng dư gia cụng lỗ ỉ25

Hỡnh 3.1 Sơ đồ gỏ đặt gia cụng lỗ ỉ25

- Lượng dư gia công là lớp kim loại được bóc đi trong quá trình gia công cơ

Để tính lượng dư cho chi tiết gia công, bạn cần tính lượng dư cho bề mặt lỗ ∅20 trước, sau đó tra bảng để xác định lượng dư cho các bề mặt còn lại.

- Tra bảng 2.36 trang 56 sách HDTKĐACNCTM ta có cấp chính xác của các phương pháp gia công:

• Doa thô: CCX8 có IT = 33 m

• Doa tinh: CCX7 có IT = 21 m

- Phôi có dạng phôi đúc cấp chính xác I Tiến trình công nghệ gia công lỗ

∅25 + 0,021 được gia công theo quy trình gồm khoét thô, khoét tinh, doa thô và doa tinh trên cùng một lần gá đặt Phôi đúc cấp 1 có giá trị tổng cộng Rz và Ta là 800 𝜇𝑚 (bảng 3.2) Sau bước khoét thô, giá trị Ta của vật liệu gang đúc không còn, do đó chỉ còn lại giá trị Rz sau khi khoét và doa.

- Tra bảng 3.5 ta có Rz = 30 𝜇𝑚 sau khi khoét, 10 𝜇𝑚 sau khi doa thô và 5 𝜇𝑚 sau khi doa tinh

- Sai số không gian tổng cộng với loại phôi này khi gia công lỗ ∅25 +0,021 xác định theo công thức:

✓ 𝜌 𝑐𝑣 – sai số do độ cong vênh của mặt lỗ sau khi đúc Sai số này phải được tính theo 2 phương dọc trục và hướng kính:

- 𝛥 𝑘 – độ cong vênh đơn vị trên 1mm chiều dài: Tra bảng 3.7

- D – Đường kính lỗ gia công : D = 25 mm

- Chiều dài lỗ gia công: l = 46 mm

𝜌 𝑙𝑘 là sai số do độ lệch khuôn đúc tạo lỗ, xảy ra khi vị trí các mặt chuẩn gia công trước không trùng khớp với bề mặt cần gia công trên nguyên công hiện tại, dẫn đến sai lệch trong quá trình gá đặt chi tiết.

Để gia công mặt B đạt kích thước 90±0,1, cần phải gia công mặt A làm chuẩn trước Việc sử dụng mặt phẳng khi gia công mặt A đảm bảo độ chính xác cho toàn bộ quá trình gia công.

∅50 để làm chuẩn, thì sai số vị trí của lỗ ∅25 so với mặt A theo phương kích thước B sau khi phay sẽ được tính theo công thức:

- Với: 𝛿 𝑝ℎ – dung sai kích thước B của phôi đúc cấp chính xác I và bằng 400𝜇𝑚 (bảng 2.11)

𝛿 𝑐𝑛 – dung sai của kích thước B đạt được sau khi phay mặt phẳng (dung sai công nghệ)

- Do phay phẳng sau một bước có thể đạt cấp chính xác 11 – 12 (Bảng 2.37), tra bảng ta có dung sai của kích thước B = 90, cấp chính xác 11 là 0,22 mm

Do đó 𝛿 𝐵 sẽ có giá trị:

-Sai lệch của kích thước C= 46

Sai số 2 mm sẽ dẫn đến sai lệch vị trí của 25H7 so với các lỗ định vị 12 Sai số của C được xác định dựa trên dung sai của nó theo cấp chính xác tương ứng của phôi.

 Như vậy sai lệch do độ lệch khuôn đúc của lỗ ∅25 +0,021 trên phôi so với mặt ngoài của nó là tổng hình học của hai sai số thành phần:

2 ) 2 = 338𝜇𝑚 Vậy sai lệch không gian tổng cộng của phôi là:

- Sai số không gia còn sót lại sau khi khoét là:

Hệ số chính xác hóa của phương pháp khoét là (tra bảng 3.9 trang 77 sách HDTKĐACNCTM): K = 0,005

- Sai số không gia còn sót lại sau khi doa thô là: K = 0,005

- Sai số không gia còn sót lại sau khi doa tinh là: K = 0,002

Sai số gá đặt trên nguyên công đang thực hiện xuất hiện do dịch chuyển của mặt gia công khi gá đặt, dẫn đến cần bù vào lượng dư theo công thức cụ thể.

Sai số đồ gá thường không phụ thuộc vào quá trình gá đặt, do đó chúng thường được tính độc lập Điều này cho phép xem xét sai số gá đặt như một giá trị riêng biệt.

Sai số định vị 𝜀 𝑐 trong trường hợp này xuất hiện do chi tiết bị xoay trong mặt phẳng ngang khi gá trên các chốt định vị với khe hở Khe hở lớn nhất giữa chốt và lỗ là nguyên nhân chính dẫn đến sai số này.

𝛿 𝑚𝑖𝑛 – khe hở bé nhất giữa chốt và lỗ, 𝛿 𝑚𝑖𝑛 = 0 Góc quay lớn nhất của chi tiết so với vị trí trung gian là:

- Sai số định vị trên chiều dài lỗ gia công l sẽ là:

- Sai số kẹp chặt phôi 𝜀 𝑘𝑐 cho kích thước 138 mm lấy bằng 140 𝜇𝑚 (tra bảng 3.14 trang 90 sách HDTKDDACNCTM)

Do đó sai số gá đặt khi khoét là:

𝜀 𝑔đ = √9 2 + 140 2 = 140,29 𝜇𝑚 Doa thô và doa tinh không thay đổi gá đặt nên sai số gá đặt còn sót lại sẽ là:

Với 𝜀 𝑝đ = 0 (không có cơ cáu phân độ) nên:

- Xác định 2𝑍 𝑚𝑖𝑛 cho các nguyên công:

Do bề mặt gia công có tính tròn xoay nên áp dụng công thức xác định lượng dư gia công tối thiểu tra trong bảng 3.1 trang 69 sách HDTKĐACNCTM như sau:

− Rzi-1: chiều cao nhấp nhô do nguyên công (hay bước) sát trước để lại

− Ti-1 : chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do nguyên công (hay bước) sát trước để lại

𝜌 𝑖−1 biểu thị sai lệch về vị trí không gian do bước gia công trước để lại Sai lệch này bao gồm độ cong vênh, độ lệch tâm và độ không song song của chi tiết.

− 𝜀 𝑏 : sai số gá đặt do nguyên công (hay bước) đang thực hiện tạo nên

- Xác định các kích thước tính toán:

+ Tại bước doa tinh, kích thước của lỗ tính toán là ∅25 +0,021 là kích thước lớn nhất và bằng 25,021 mm

+ Kích thước tính toán của bước doa thô:

=> 𝑎 𝑚𝑎𝑥 = 𝑏 𝑚𝑎𝑥 − 2𝑍 𝑚𝑖𝑛 = 25,021 − 0,034 = 24,987 (𝑚𝑚) + Kích thước tính toán của bước khoét:

+ Kích thước tính toán của phôi:

- Xác định kích thước giới hạn lớn nhất:

+ Kích thước giới hạn lớn nhất của phôi là : 𝐷 𝑚𝑎𝑥 ",977 mm

+ Kích thước giới hạn lớn nhất của khoét là : 𝐷 𝑚𝑎𝑥 $,913 mm

+ Kích thước giới hạn lớn nhất của doa thô là : 𝐷 𝑚𝑎𝑥 = 24,987 mm

+ Kích thước giới hạn lớn nhất của doa tinh là : 𝐷 𝑚𝑎𝑥 = 25,021 mm

- Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất: Dmin = Dmax - IT

+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất của phôi là:

+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất của khoét là :

+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất của doa thô là :

+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất của doa tinh là :

- Lượng dư giới hạn các bước công nghệ

Lượng dư giới hạn bé nhất: 2Zimin = bmax – amax

Lượng dư giới hạn lớn nhất: 2Zimax = bmin – amin

✓ Xác định lượng dư tổng cộng

Lượng dư danh nghĩa tổng cộng:

2Z0dn = 2Z0min + Tph - Tct = 2044+400-21$23 m Đường kính danh nghĩa của phôi:

Trong đó Tph, Tct là giới hạn trên của dung sai của phôi và chi tiết

✓ Kiểm tra lượng dư tính toán

2Zimax = 2Zimin + (ITa - ITb) +Khoét : 2406 = 1936+(600-130)$06m

- Như vậy lượng dư trung gian và lượng dư tổng cộng thỏa mãn yêu cầu

Bảng 3.1: Lượng dư gia cụng lỗ ỉ25 +0.021

Thứ tự nguyên công, bước

Y/tố tạo thành lượng dư

Kích thước tính toán (mm)

Kích thước giới hạn (mm)

Lượng dư giới hạn (mm)

RZi-1 Ti-1 − gđ (mm) Min Max Min Max

Khoét 0,03 - 1,70 140,29 1,936 24,91 0,13 24,78 24,91 1,936 2,046 Doa thô 0,001 - 1,700 7,01 0,074 24,987 0,033 24,954 24,987 0,074 0,141 Doa tinh 0,005 - 0,68 7,01 0,034 25,021 0,021 25 25,021 0,034 0,046 Tổng cộng 2,044 2,423

Lượng dư cho các bề mặt còn lại

Tra lượng dư theo [sổ tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 1 GS.TS NGUYỄN ĐẮC LỘC] chủ biên mục 7 (251)

Bề mặt Kích thước Lượng dư

Phay mặt đầu lỗ lắp bulong 20 1,5

Phay thô mặt trước, mặt sau 50 2

Phay thô mặt bên lắp bulong ∅12 27 2

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT

Tra chế độ cắt cho nguyên công 1: Phay thô, tinh mặt đáy

- Chọn máy: Ta chọn máy phay 6H12 với các thông số: (Theo bảng 9.38 trang 75 Sổ tay CNCTM.3)

+ Công suất của động cơ chính: Nc = 7 kW

+ Công suất của động cơ chạy dao: Ncd = 1,7 kW

+ Kích thước bề mặt làm việc bàn máy: 320x1250 mm

+ Phạm vi bước tiến của bàn máy: 23,5 ÷ 1180 (mm/ph) (18 cấp)

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 30 ÷ 1500 (vg/ph) (18 cấp)

- Chọn dao: Ta chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng BK6 có các thông số: (Theo bảng 4.95 trang 374 Sổ tay CNCTM.1)

D = 100 mm; B = 50 mm; d = 32 mm; số răng Z = 8

- Lượng chạy dao: Tra bảng 5.125 trang 113 Sổ tay CNCTM.2 ta có:

Sz1 = 0,16 mm/răng ⇒ Sv1 = Sz1.Z = 0,16.8 = 1,28 mm/vg

- Tốc độ cắt: Tốc độ cắt tính toán V = Vb.K1.K2.K3.K4.K5.K6

Tra bảng 5.127 trang 115 Sổ tay CNCTM.2 có: Vb1 = 189 m/ph

Tra bảng 5.127 trang 115 Sổ tay CNCTM.2 có

• K1 – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng vật liệu → K1 = 1,0

• K2 – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ bền của dao → K2 = 1,0

• K3 – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim cứng → K3 = 1,0

• K4 – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc trạng thái của bề mặt gia công → K4 = 1,0

• K5 – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay → K5 = 1,0

• K6 – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính → K6 = 1,0

Vậy V1 = Vb1 = 189 m/ph; V2 = Vb2 = 255 m/ph

- Số vòng quay trục chính: n 1 00 V 1 π D 1 = 1000.189 π 100 = 601,6 (vg ph) , tra lại máy ⇒ n m1 = 600 (vg/ph)

- Vậy tốc độ cắt thực tế là:

Sph1 = Sv1.n1 = 600.1,28 = 768 (mm/ph) , tra lại máy ⇒ Sphm1 = 750 (mm/ph)

- Công suất cắt: Tra bảng 5.130 trang 118 Sổ tay CNCTM.2 có N1 = 5 (kW)

Sv2 = 0,5 mm/vg ⇒ Sz2 = Sv2/Z = 0,5/8 = 0,06 mm/răng

- Số vòng quay trục chính: n 2 = 1000 V 2 π D 2 = 1000.255 π 100 = 811,7 (vg ph) , tra lại máy ⇒ n m2 = 750 (vg/ph)

Sph2 = Sv2.n2 = 750.0,5 = 375 (mm/ph), tra lại máy ⇒ Sphm2 = 375 (mm/ph)

- Công suất cắt: Tra bảng 5.130 trang 118 Sổ tay CNCTM.2 có N2 =0,7 (kW)

Vậy ta có bảng chế độ cắt của nguyên công 1:

Máy Dụng cụ S (mm/ph) V (m/ph) n (vg/ph) t (mm) Tcb (ph)

Tra chế độ cắt cho nguyên công 2: Phay mặt đầu lỗ lắp bulong

- Chọn máy: Ta chọn máy phay 6H12 với các thông số: (Theo bảng 9.25 trang 50 Sổ tay CNCTM.3)

+ Công suất của động cơ chính Nc = 7 kW

+ Phạm vi bước tiến bàn máy: 23,5 ÷ 1180 (mm/ph) (18 cấp)

Sz1 = 0,2 mm/răng ⇒ Sv1 = Sz1.Z = 0,2.8 = 1,6 mm/vg

- Số vòng quay trục chính:

35 n 1 00 V 1 π D 1 = 1000.147 π 100 = 467,9 (vg ph) , tra lại máy ⇒ n m1 = 375 (vg/ph)

- Công suất cắt: Tra bảng 5.130 trang 118 Sổ tay CNCTM.2 có N1 = 0,8 (kW)

Sv2 = 0,6 mm/vg ⇒ Sz2 = Sv2/Z = 0,6/8 = 0,075 mm/răng

- Số vòng quay trục chính: n 2 = 1000 V 2 π D 2 = 1000.230 π 100 = 732,1 (vg ph) , tra lại máy ⇒ n m2 = 600 (vg/ph)

- Công suất cắt: Tra bảng 5.130 trang 118 Sổ tay CNCTM.2 có N2 =0,3 (kW)

Máy Dụng cụ S (mm/ph) V (m/ph) n (vg/ph) t (mm) Tcb (ph)

Tớnh toỏn chế độ cắt cho nguyờn cụng 3: Khoan, doa lỗ ỉ12

- Chọn máy: Ta chọn máy khoan đứng 2H135 với các thông số: (Theo bảng 9.21 trang 45

+ Phạm vi bước tiến bàn máy: 0,1 ÷ 1,6 (mm/vg) (9 cấp)

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 31,5 ÷ 1400 (vg/ph) (12 cấp)

Để gia công, cần lựa chọn mũi khoan ruột gà đuôi côn và mũi doa chuôi côn gắn mảnh hợp kim cứng BK8 (theo bảng 4.47 trang 332 và 4.49 trang 336 Sổ tay CNCTM.1) với thông số cụ thể: đường kính mũi khoan D1,8mm, mũi doa thô D2,95mm, mũi doa tinh D3mm; chiều dài mũi khoan L1 = 180mm, mũi doa thô L2 = 140mm, mũi doa tinh L30mm.

+ Chiều dài phần làm việc: Mũi khoan l1 = 100 mm, Mũi doa thô l2 = 16 mm, Mũi doa tinh l3 = 16 mm

- Khoan: Tra bảng 5.25 trang 21 Sổ tay CNCTM.2 có:

S1 = 0,28 (mm/vg) => Sm1 = 0,28 (mm/vg)

- Doa thô: Tra bảng 5.27 trang 22 Sổ tay CNCTM.2 có:

S2 = 2,4.0,7 = 1,68 (mm/vg) => Sm2 = 1,6 (mm/vg)

- Doa tinh: Tra bảng 5.27 trang 22 Sổ tay CNCTM.2 có:

S3 = S2.kos = 1,68.0,8 = 1,344 mm/vg => Sm3 = 1,12 (mm/vg)

Tốc độ cắt được xác định theo công thức:

𝑇 𝑚 𝑡 𝑥 𝑆 𝑦 𝑘 𝑣 + T: Chu kỳ bền của dụng cụ cắt Tra bảng 5.28 trang 23 và bảng 5.30 trang 24 Sổ tay CNCTM.2 ta có:

+ kv: Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế: kv = kMV.kuv.klv

Trong đó: kMV – hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công, tra bảng 5.1 trang 6 Sổ tay CNCTM.2 ta được 𝑘 𝑀𝑉 = ( 190

190) 𝑛 𝑉 = 1 Tra bảng 5.2 trang 7 Sổ tay CNCTM.2 có nv = 1,3 kUV – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, tra bảng 5.6 trang 8

Sổ tay CNCTM.2 có kUV= 0,83 klv – Hệ số phụ thuộc chiều sâu lỗ gia công Tra bảng 5.31 trang 24 Sổ tay

Vậy: kv = kMV.kuv.klv = 1.0,83.1 = 0,83

+ Tra bảng 5.29 trang 23 Sổ tay CNCTM.2 ta có hệ số Cv và các số mũ trong công thức tính tốc độ cắt khi khoét và doa:

⇒ Vậy tốc độ cắt cho từng bước của nguyên công là:

Số vòng quay trục chính:

Số vòng quay thực tế của trục chính máy khoan đứng 2H135 là nm1 = 700(vg/ph)

 Tốc độ cắt thực tế:

Số vòng quay thực tế của trục chính máy khoan đứng 2H135 là nm2 = 480 (vg/ph)

4.3.4 Momen xoắn và lực chiều trục

- Momen xoắn được xác định theo công thức:

- Lực chiều trục được xác định theo công thức:

Trong công thức này, `kp` là hệ số tính đến các yếu tố gia công thức tế, chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng công thức: `kp = kMP`.

Trị số kMP dùng cho gang xám tra trong bảng 5.9 trang 8 Sổ tay CNCTM.2 ta được:

CM, CP, q, x, y – Hệ số và các số mũ trong công thức tính momen xoắn MX và lực chiều trục P khi khoan và doa

Tra bảng 5.32 trang 25 và 5.23 trang 18 Sổ tay CNCTM.2 ta có:

➢ Khoan: o Tính momen xoắn: CM = 0,196; q = 0,85; x = 0,8; y = 0,7 o Tính lực chiều trục: CP = 46; q = 0; x = 1; y = 0,4

 Vậy momen xoắn và lực chiều trục của từng bước trong nguyên công là:

Công suất cắt được xác định theo công thức:

9750 (𝑘𝑊) Vậy ta có công suất cắt thực tế của từng bước trong nguyên công là:

9750 = 0,018 (𝑘𝑊) < 𝑁 𝑚 = 4 (𝑘𝑊) Vậy ta cú bảng chế độ cắt của nguyờn cụng 4 khoan doa lỗ ỉ12:

(mm/ph) n (vg/ph) t (mm) Tcb

Tra chế độ cắt cho nguyên công 4: Phay hai mặt bên

- Chọn máy: Ta chọn máy phay ngang 6H82 với các thông số: (Theo bảng 9.38 trang 75 Sổ tay CNCTM.3)

Sz = 0,16 mm/răng ⇒ Sv = Sz.Z = 0,16.8 = 1,28 mm/vg

Tra bảng 5.127 trang 115 Sổ tay CNCTM.2 có: Vb = 185 m/ph

Tra bảng 5.127 trang 115 Sổ tay CNCTM.2 có:

- Số vòng quay trục chính: n = 1000 V 1 π D 1 = 1000.185 π 100 = 588,9 (vg ph) , tra lại máy ⇒ n m = 475 (vg/ph)

+ Sph = Sv.n = 600.1,28 = 768 (mm/ph), tra lại máy ⇒ Sphm = 750 (mm/ph)

- Công suất cắt: Tra bảng 5.130 trang 118 Sổ tay CNCTM.2 có N = 3,5 (kW)

Tra chế độ cắt cho nguyên công 5: Phay 2 mặt lỗ ∅12

S (mm/ph) V (m/ph) n (vg/ph) t (mm) Tcb

Tớnh toỏn chế độ cắt cho nguyờn cụng 6: Khoột, doa lỗ ỉ25

- Chọn máy: Ta chọn máy khoan đứng 2H135 với các thông số: (Theo bảng 9.21 trang 45

+ Phạm vi bước tiến bàn máy: 0,1 ÷ 1,6 (mm/vg) (9 cấp)

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 31,5 ÷ 1400 (vg/ph) (12 cấp)

- Chọn dao: Ta chọn mũi khoét và mũi doa chuôi côn gắn mảnh hợp kim cứng BK8 (Theo bảng 4.47 trang 332 và 4.49 trang 336 Sổ tay CNCTM.1) có các thông số:

+ Đường kính: Mũi khoét D1$,9mm, Mũi doa thô D2$,95mm, Mũi doa tinh D3%mm + Chiều dài: Mũi khoét L1 = 200mm, Mũi doa thô L2 = 160mm, Mũi doa tinh L30mm

+ Chiều dài phần làm việc: Mũi khoét l1 = 100 mm, Mũi doa thô l2 = 18 mm, Mũi doa tinh l3 = 18 mm

- Phôi có đường kính D0 = 23 mm

- Khoét: Tra bảng 5.26 trang 22 Sổ tay CNCTM.2 có:

S1 = 0,9.0,7 = 0,63 (mm/vg) => Sm1 = 0,56 (mm/vg)

- Doa thô: Tra bảng 5.27 trang 22 Sổ tay CNCTM.2 có:

S2 = 2,7.0,7 = 1,89 (mm/vg) => Sm2 = 1,6 (mm/vg)

- Doa tinh: Tra bảng 5.27 trang 22 Sổ tay CNCTM.2 có:

S3 = S2.kos = 1,89.0,8 = 1,512 mm/vg => Sm3 = 1,12 (mm/vg)

Tốc độ cắt được xác định theo công thức:

𝑇 𝑚 𝑡 𝑥 𝑆 𝑦 𝑘 𝑣 + T: Chu kỳ bền của dụng cụ cắt Tra bảng 5.30 trang 24 Sổ tay CNCTM.2 ta có:

+ kv: Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế: kv = kMV.kuv.klv

Trong đó: kMV – hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công, tra bảng 5.1 trang 6 Sổ tay CNCTM.2 ta được 𝑘 𝑀𝑉 = ( 190

190) 𝑛 𝑉 = 1 Tra bảng 5.2 trang 7 Sổ tay CNCTM.2 có nv = 1,3 kUV – Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, tra bảng 5.6 trang 8

Sổ tay CNCTM.2 có kUV= 0,83 klv – Hệ số phụ thuộc chiều sâu lỗ gia công Tra bảng 5.31 trang 24 Sổ tay

Vậy: kv = kMV.kuv.klv = 1.0,83.1 = 0,83

+ Tra bảng 5.29 trang 23 Sổ tay CNCTM.2 ta có hệ số Cv và các số mũ trong công thức tính tốc độ cắt khi khoét và doa:

⇒ Vậy tốc độ cắt cho từng bước của nguyên công là:

Số vòng quay thực tế của trục chính máy khoan đứng 2H135 là nm1 = 950(vg/ph)

4.6.4 Momen xoắn và lực chiều trục

- Momen xoắn được xác định theo công thức:

- Lực chiều trục được xác định theo công thức:

Trong công thức này, kp là hệ số tính đến các yếu tố gia công thức tế Hệ số này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng công thức: kp = kMP.

Trị số kMP dùng cho gang xám tra trong bảng 5.9 trang 8 Sổ tay CNCTM.2 ta được:

CM, CP, q, x, y – Hệ số và các số mũ trong công thức tính momen xoắn MX và lực chiều trục P khi khoét và doa

Tra bảng 5.32 trang 25 và 5.23 trang 18 Sổ tay CNCTM.2 ta có:

➢ Khoét: o Tính momen xoắn: CM = 0,196; q = 0,85; x = 0,8; y = 0,7 o Tính lực chiều trục: CP = 46; q = 0; x = 1; y = 0,4

 Vậy momen xoắn và lực chiều trục của từng bước trong nguyên công là:

Công suất cắt được xác định theo công thức:

9750 (𝑘𝑊) Vậy ta có công suất cắt thực tế của từng bước trong nguyên công là:

9750 = 0,015 (𝑘𝑊) < 𝑁 𝑚 = 4 (𝑘𝑊) Vậy ta cú bảng chế độ cắt của nguyờn cụng 6 gia cụng lỗ ỉ25:

Bước Máy Dụng S (mm/vg) V n t (mm) Tcb

47 cụ (mm/ph) (vg/ph) (ph)

Tra chế độ cắt cho nguyờn cụng 7: Khoan lỗ ỉ12

- Chọn máy: Ta chọn máy khoan cần 2H53 với các thông số: (Theo bảng 9.38 trang

+ Đường kính khoan lớn nhất: 35 mm

+ Công suất của động cơ chính: Nc = 2,8 kW

+ Phạm vi bước tiến của bàn máy: 0,006 ÷ 1,22 (mm/vg) (9 cấp)

- Chọn dao: Ta chọn mũi khoan ruột gà đuôi trụ, mũi doa liền khối chuôi trụ thép gió P6M5 có các thông số: (Bảng 4.41 trang 326 và 4.49 trang 336 Sổ tay CNCTM.1)

+ Đường kính: Mũi khoan D1 = 11,8 mm;

+ Chiều dài: Mũi khoan L1 = 95 mm;

+ Chiều dài phần làm việc: Mũi khoan l1 = 47 mm;

- Lượng chạy dao: Tra bảng 5.89 trang 86, 5.112 trang 104 Sổ tay CNCTM.2 có:

+ Khoan: Sv1 = 0,145 mm/vg ⇒ Sv1m = 0,12 mm/vg

- Tốc độ cắt: Tốc độ cắt tính toán V = Vb.K1.K2

Tra bảng 5.90 trang 86 và 5.114 trang 106 Sổ tay CNCTM.2 có:

• K1 – Hệ số chiều sâu lỗ khoan và đường kính lỗ khoan → K1 = 1,0

- Số vòng quay trục chính:

Khoan ∶ n 1 00 V 1 π D 1 = 1000.31 π 11,8 = 836,7 (vg ph) , tra lại máy ⇒ n m1 = 825 (vg/ph)

1000 = 30 (m/ph) Vậy ta có bảng chế độ cắt của nguyên công 7:

S (mm/vg) V (m/ph) n (vg/ph) t (mm) Tcb

Tra chế độ cắt cho nguyên công 8: Phay rãnh 3mm

Máy Dụng cụ S (mm/ph) V (m/ph) n (vg/ph) t (mm) Tcb

TÍNH THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ BẢN

Thời gian cơ bản cho nguyên công 1: phay mặt đáy

𝑆𝑝ℎ 𝑖 (ph) (Bảng 5.7,tr 144 sách HDTKDACNCTM)

+ Chiều dài ăn dao: L1 = √𝑡(𝐷 − 𝑑)+ (0,5 ÷ 30)mm

+ Chiều dài thoát dao L2 = (2÷5)mm

+ Lượng tiến dao Sph (mm/ph)

+ Chiều dài bề mặt gia công L (mm)

+ Lượng chạy dao phút S (mm/ph)

+ D: Đường kính ngoài của dao

+ d: Đường kính chân răng của dao

• Thời gian cơ bản khi phay thô:

• Thời gian cơ bản khi phay tinh:

Thời gian cơ bản cho nguyên công 2: Phay mặt đầu lỗ lắp bulong

• Thời gian cơ bản khi phay thô:

• Thời gian cơ bản khi phay tinh:

Thời gian cơ bản cho nguyên công 3: Khoan, doa lỗ ∅12

• Thời gian cơ bản khi khoan lỗ thông suốt: tra bảng 5.4 trang 138 sách HDTKĐACNCTM

= 5 mm + Chiều dài thoát dao L2 = 2 mm

+ Sv = 0,56 (mm/vg) lượng chạy dao vòng

+ n p0 (vg/ph) Số vòng quay trục chính

• Thời gian cơ bản khi doa lỗ thông suốt:

+ Lượng chạy dao vòng S (mm/vg)

+ Số vòng quay trục chính n (vg/ph)

Thời gian cơ bản cho nguyên công 4: Phay hai mặt bên

• Thời gian cơ bản khi phay hai mặt bên: tra bảng 5.7 trang 145 sách

+ Chiều dài bề mặt gia công L = 50 mm

+ Chiều dài ăn dao L1 = 2 (mm)

+ Sph = 750(mm/ph) lượng chạy dao phút

Thời gian cơ bản cho nguyên công 5: Phay 2 mặt lỗ ∅12

• Thời gian cơ bản khi phay 2 mặt lỗ ∅𝟏𝟐: tra bảng 5.7 trang 145 sách

+ Chiều dài bề mặt gia công L = 32 mm

+ Chiều dài ăn dao L1 = 2 (mm)

+ Sph = 750(mm/ph) lượng chạy dao phút

Thời gian cơ bản cho nguyờn cụng 6: Khoột, doa lỗ ỉ25

• Thời gian cơ bản khi khoét

+ Lượng chạy dao vòng S = 0,56 (mm/vg)

+ Số vòng quay trục chính n = 950 (vg/ph)

• Thời gian cơ bản khi doa

+ Lượng chạy dao vòng S (mm/vg)

+ Số vòng quay trục chính n (vg/ph)

Thời gian cơ bản cho nguyên công 7: Khoan lỗ ∅12

• Thời gian cơ bản khi khoan lỗ thông suốt: tra bảng 5.4 trang 138 sách HDTKĐACNCTM

= 2 mm + Sv = 0,085 (mm/vg) lượng chạy dao vòng

+ n 5 (vg/ph) Số vòng quay trục chính

Thời gian cơ bản cho nguyên công 8: Phay rãnh 3mm

Tra bảng 5.4 trang 140 sách HDTKĐACNCTM ta có:

• Thời gian cơ bản khi phay :

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG 3: KHOAN, DOA LỖ ∅12

Nhiệm vụ thiết kế đồ gá

- Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan, doa lỗ ∅12

- Đảm bảo định vị đủ các bậc tự do cần thiết

Thiết bị này được thiết kế để mang lại sự tiện lợi, tốc độ thao tác nhanh chóng, đảm bảo độ chính xác cao, an toàn tuyệt đối, cấu trúc đơn giản, giá thành hợp lý và dễ dàng sửa chữa, thay thế và điều chỉnh.

- Đảm bảo tính toán đủ lực kẹp chặt

- Đảm bảo tính đơn giản của đồ gá, dễ dàng lắp ráp lên máy công cụ.

Sơ đồ gá đặt chi tiết

Yêu cầu về độ chính xác của chi tiết sau gia công rất quan trọng Cụ thể, sai số độ không vuông góc của đường tâm lỗ với mặt đáy A phải được kiểm soát trong giới hạn 0,05 Điều này đảm bảo chất lượng và độ chính xác của sản phẩm cuối cùng.

+ Độ nhám đạt được Ra = 2,5 𝜇𝑚

+ Khoảng cách từ đường tâm lỗ đến điểm đặt lực là 25mm

Trong gia công cơ, việc sử dụng chuẩn tinh chính thống nhất cho bề mặt định vị là ưu tiên hàng đầu nhằm hạn chế sai số giữa các quá trình gia công và sử dụng chi tiết Để đảm bảo độ chính xác sau gia công, lực kẹp chặt và lực cắt phải đáp ứng các yêu cầu tối thiểu.

+ Không phá hỏng vị trí định vị của phôi

Lực kẹp chặt cần đủ lớn để giữ chi tiết cố định trong quá trình gia công, ngăn chặn sự dịch chuyển do lực cắt Tuy nhiên, lực kẹp không được quá lớn để tránh biến dạng phôi, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

+ Không làm hỏng bề mặt do lực kẹp tác dụng vào

+ Cố gắng làm cho phương chiều không đi ngược chiều với lực cắt mà cần vuông góc và hướng vào bề mặt định vị

+ Kết cấu nhỏ, đơn giản, gọn nhất có thể nhưng bảo đảm an toàn, tháo tác nhanh, ít tốn sực, dễ bảo quản và sửa chữa;… Để đáp ứng các điều kiện trên ta lựa chọn phương án gá đặt như sau:

- Định vị: Chi tiết gia công được định vị 6 bậc tự do

- Kẹp chặt: Kẹp chặt nhờ cơ cấu vít đòn

Tính toán lực kẹp cần thiết

- Ta nhận thấy trong nguyên công, bước khoét có lực cắt và momen xoắn lớn nhất nên ta tính toán lực kẹp cho bước này

- Để đơn giản trong quá trình tính toán ta bỏ qua trọng lực của chi tiết trong quá trình gia công

- Các lực tác dụng gồm có : W, P0, Mx

Trong đó : W – lực kẹp chi tiết

Trong quá trình khoan, lực dọc trục P0 vuông góc với mặt phẳng định vị và song song với chuyển động cắt Tuy nhiên, do chỉ tính đến momen xoắn nên lực dọc trục P0 thường bị bỏ qua.

Mx – mô men cắt trong quá trình gia công

- Theo sơ đồ ta thấy để gia công được ta chỉ cần chống xoay đối với Mx là đủ

Vậy để chi tiết không bị xê dịch trong quá trình gia công, momen ma sát do lực kẹp

W tạo ra cần phải lớn hơn momen xoắn Mx

Phương trình cân bằng momen có dạng:

➢ Mx – Momen xoắn trên mũi khoan, Mx = 47,816 Nm

➢ W – Lực kẹp vào chi tiết (N)

➢ a – Khoảng cách từ phương lực ma sát đến tâm lỗ gia công: a = 25 (mm)

➢ f – Hệ số ma sát giữa mỏ kẹp và chi tiết Theo bảng 7.7 trang 233 sách HDTK ĐACNCTM ta có f = 0,3

K – Hệ số an toàn → K = K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 (trg.233 Sách Hướng dẫn thiết kế ĐA CNCTM)

K0–Hệ số an toàn định mức Ở điều kiện lý tưởng, trong mọi trường hợp → K0 = 1,5

K1–Hệ số có tính tới hiện tượng tăng lực cắt do ảnh hưởng của các nhấp nhô trên bề mặt phôi thô khi khoét → K1 = 1,2

K2–Hệ số có tính tới hiện tượng tăng lực cắt do dao mòn → K2 = 1,3

K3–Hệ số có tính tới hiện tượng tăng lực cắt do tính gián đoạn khi cắt → K3 = 1,2

K4–Hệ số có tính tới độ ổn định của lực kẹp do cơ cấu kẹp chặt gây ra → K4 = 1,0

K5–Hệ số có tính tới mức độ thuận lợi của vị trí tay vặn trên cơ cấu kẹp → K5 = 1,0

K6–Hệ số tính tới momen làm lật chi tiết, được cố định trên các phiến tỳ → K6 = 1,5 Vậy K = 1,5.1,2.1,3.1,2.1,5 = 4,2

Thay số vào phương trình cân bằng momen ta được:

Tính toán thiết kế cho cơ cấu kẹp chặt

Ta chọn cơ cấu kẹp chặt là cơ cấu kẹp :

Hình 6.2 Cơ cấu kẹp nhanh nguyên công 3 Lực xiết đòn kẹp bằng ren vít: Q = W = 22539 (N)

60 Đường kính ngoài danh nghĩa của ren được xác định theo công thức sau (Sách Hướng dẫn Thiết kế ĐACNCTM trang 241):

𝜎 (𝑚𝑚) Trong đó: Q – Lực kẹp yêu cầu (N)

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

𝜎 = 800𝑁/𝑚𝑚 2 Thay số vào công thức trên ta được:

Ta chọn bulong M10 để đảm bảo độ cứng vững cho cơ cấu kẹp.

Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá

Sai số chế tạo đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, tuy nhiên cần chú ý rằng:

- Phần lớn các trường hợp, sai số đồ gá chỉ ảnh hưởng tới sai số vị trí giữa các bề mặt gia công và bề mặt chuẩn

Nếu chi tiết được gia công bằng dao định hình và dao định kích thước, sai số của đồ gá sẽ không ảnh hưởng đến sai số kích thước và sai số hình dáng của bề mặt gia công.

Trong gia công bằng phiến dẫn dụng cụ, sai số đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến khoảng cách tâm giữa các lỗ gia công và khoảng cách từ mặt định vị đến tâm lỗ, dẫn đến sai lệch vị trí các lỗ khoan.

- Sai số của đồ gá phân độ ảnh hưởng đến sai số vị trí của các bề mặt gia công

- Độ không song song giữa mặt định vị và mặt đáy của đồ gá sẽ gây ra sai số cùng dạng giữa mặt gia công và mặt chuẩn

Thiết kế đồ gá cần đảm bảo kích thước bề mặt gia công nằm trong dung sai cho phép, đòi hỏi tính toán sai số chế tạo cho phép để ghi yêu cầu kỹ thuật và quy định mối lắp ghép Các yếu tố quan trọng cần lưu ý bao gồm độ không song song, độ không vuông góc và dung sai khoảng cách tâm.

… phải nhỏ hơn hoặc bằng sai số chế tạo cho phép [CT]

- Sai số chế tạo cho phép của đồ gá [ct] được tính theo công thức sau:

Sai số chuẩn xuất hiện do chuẩn định vị trùng với gốc kích thước Nguyên nhân là bởi việc sử dụng phiến tì phẳng khiến bề mặt đáy trở thành chuẩn định vị đồng thời là gốc kích thước.

Sai số kẹp chặt k được gây ra bởi lực kẹp, và do phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện nên k = 0.

• m: Sai số mòn do đồ gá bị mòn Sai số mòn được xác định theo công thức sau:

Do định vị chi tiết trên mặt phẳng (phiến tỳ) nên  = 0,20,4 Chọn  = 0,4 Chọn N30 vì sau loạt chi tiết đồ gá bị mòn quá sai số cho phép, sau 300 chi tiết phải hiệu chỉnh đồ gá để loại bỏ sai số mòn m= 0,4 330 = 7,27 m

đc: Sai số điều chỉnh được sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá, đc = 5

Sai số gá đặt [gđ] được tính bằng công thức /3, trong đó  là dung sai của kích thước 30 mm, khoảng cách từ chốt tỳ đến tâm lỗ cần gia công Với cấp chính xác 9, dung sai  bằng 100 m.

Điều kiện kỹ thuật đồ gá

- Độ không song song giữa mặt tỳ của phiến tỳ và mặt đáy của đồ gá nhỏ hơn 0,2/100 (mm)

- Độ không vuông góc của đường tâm lỗ của bạc dẫn hướng với mặt đáy của đồ gá nhỏ hơn 0,2/100 (mm)

TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH CHO 2 NGUYÊN CÔNG

Nguyên công 3: Khoan doa lỗ ∅12

Tính giá thành từng phàn (sách hướng dãn thiết kế ĐACNCTM – 5.3[157]):

Giá thành phôi đúc được xác định theo công thức sau:

Q – khói lượng của phôi ban đàu (kg) ; Q=1,73 kg q – khói lượng của chi tiết sau khi gia công (kg) ; q=1,5 kg

𝑆 𝑐ℎ - giá thành chuản của mo ̣t tán phôi từ loại va ̣t liê ̣u tương ứng ; theo thời giá hiê ̣n tại 𝑆 𝑐ℎ = 3,500,000 đo ̀𝑛𝑔

𝑆 𝑝ℎ - giá thành 1 kg phoi (đòng) ;

𝑘 𝑐𝑥 – hê ̣ só phụ thuo ̣c vào đo ̣ chính xác của phôi ; 𝑘 𝑐𝑥 = 1

𝑘 𝑝𝑡 – hê ̣ só phụ thuo ̣c vào mức đo ̣ phức tạp của phôi ; 𝑘 𝑝𝑡 = 1

𝑘 𝑘𝑙 – hê ̣ só phụ thuo ̣c vào khói lượng phôi ; 𝑘 𝑘𝑙 = 1

𝑘 𝑣𝑙 – hê ̣ só phụ thuo ̣c vào loại va ̣t liê ̣u ; 𝑘 𝑣𝑙 = 1,04

𝑘 𝑠𝑙 – hê ̣ só phụ thuo ̣c vào quy mô sản xuát ; 𝑘 𝑠𝑙 = 1

Ttc – thời gian từng chiếc (phút) ;

Ttc = 1,26.(Tcbkhoan + Tcbdoathô + Tcbdoathô) = 1,26.(0,054+0,02+0,02) = 0,1184 (ph)

Lương của công nhân được tính theo bậc thợ (đồng/giờ) Ví dụ, lương kỹ sư cơ khí trung bình khoảng 10.700.000 VNĐ/tháng, với thời gian làm việc khoảng 2 ca (16 giờ) mỗi ngày.

7.1.3 Giá thành điện năng

𝐶 đ – giá thành 1kW/giờ (đòng) ;

Khu công nghiê ̣p giờ hành chính 𝐶 đ = 2702 đo ̀𝑛𝑔

N – công suát đo ̣ng cơ (kW); N = 4 kW

𝜂 𝑐𝑠 – hê ̣ só sử dụng máy theo công suát; 𝜂 𝑐𝑠 = 0,9

𝑇 𝑐𝑏 - thời gian cơ bản (phút); 𝑇𝑐𝑏𝑘ℎ𝑜é𝑡+𝑑𝑜𝑎 = 0,054 + 0,02 + 0,02 = 0,094 𝑝ℎ𝑢́ 𝑡

𝜂 đ𝑛 – hê ̣ só thát thoát trong mạng lưới điê ̣n ; 𝜂 đ𝑛 = 0,96

𝜂 đ𝑐 – hiê ̣u suát đo ̣ng cơ ; 𝜂 đ𝑐 = 0,9 ÷ 0,95 𝐶ℎ𝑜̣𝑛 𝜂 đ𝑐 = 0,9

7.1.4 Chi phí sử dụng dụng cụ cắt

𝐶 𝑑𝑐 – giá thành ban đàu của dụng cụ (đòng) ;

𝑛 𝑚 – só làn dụng cụ có thể mài lại cho tới lúc bị hỏng hoàn toàn;

𝑡 𝑚 – chi phí cho mo ̣t phút mài dao (đòng/phút) ;

𝑃 𝑚 – chi phí trả lương cho thợ mài dụng cụ trong mo ̣t phút (đòng/phút) ;

𝑇 𝑐𝑏 – thời gian cơ bản (phút) ;

𝑇 – tuỏi bền của dụng cụ (phút)

7.1.5 Chi phí khấu hao máy

𝐶 𝑚 – giá thành ban đàu của máy (đòng)

N – só chi tiết được chế tạo trong mo ̣t năm (chiếc) ; Ne40

7.1.6 Chi phí sửa chữa máy

R – đo ̣ phức tạp khi sửa chữa máy ; theo phụ lục III về máy R = 13

𝑇 𝑐𝑏 – thời gian cơ bản (phút) ; 𝑇 𝑐𝑏 = 0,09 𝑝ℎ𝑢́ 𝑡

7.1.7 Chi phí sử dụng đồ gá

𝐶 đ𝑔 – giá thành của đò gá (đòng) ; 𝐶 đ𝑔 = 2200000 đo ̀𝑛𝑔

A – hê ̣ só kháu hao đò gá ; kháu hao 3 năm A=0,5

B – hê ̣ só tính đến sửa chữa ; 𝐵 = 0,1 ÷ 0,2 𝐶ℎ𝑜̣𝑛 𝐵 = 0,1

Vậy giá thành của chi tiết trên nguyên công khoan, doa lỗ ∅𝟏𝟐 là:

Nguyên công 7: Khoét, doa lỗ ∅25

Ta vẫn có Sp = 4400 (đồng)

Ttc – thời gian từng chiếc (phút) ;

Ttc = 1,26.(Tcbkhoét + Tcbdoathô + Tcbdoatinh) = 1,26.(0,09+0,12+0,18) = 0,4914 (ph)

CL – hê ̣ só tiền lương của công nhân trong mo ̣t giờ làm viê ̣c tính theo ba ̣c thợ (đòng/giờ) [Trong trường hợp lương kỹ sư cơ khí trung bình khoảng 10.700.000 VNĐ/tháng ; 1 ngày làm khoảng 2 ca (16 giờ)]

7.2.3 Giá thành điện năng

𝐶 đ – giá thành 1kW/giờ (đòng) ;

Khu công nghiê ̣p giờ hành chính 𝐶 đ = 2702 đo ̀𝑛𝑔

N – công suát đo ̣ng cơ (kW); N = 4 kW

𝜂 𝑐𝑠 – hê ̣ só sử dụng máy theo công suát; 𝜂 𝑐𝑠 = 0,9

𝑇 𝑐𝑏 - thời gian cơ bản (phút); 𝑇𝑐𝑏𝑘ℎ𝑜é𝑡+𝑑𝑜𝑎 = 0,09 + 0,12 + 0,18 = 0,39 𝑝ℎ𝑢́ 𝑡

𝜂 đ𝑛 – hê ̣ só thát thoát trong mạng lưới điê ̣n ; 𝜂 đ𝑛 = 0,96

𝜂 đ𝑐 – hiê ̣u suát đo ̣ng cơ ; 𝜂 đ𝑐 = 0,9 ÷ 0,95 𝐶ℎ𝑜̣𝑛 𝜂 đ𝑐 = 0,9

7.1.4 Chi phí sử dụng dụng cụ cắt

𝐶 𝑑𝑐 – giá thành ban đàu của dụng cụ (đòng) ;

𝑛 𝑚 – só làn dụng cụ có thể mài lại cho tới lúc bị hỏng hoàn toàn;

𝑡 𝑚 – chi phí cho mo ̣t phút mài dao (đòng/phút) ;

𝑃 𝑚 – chi phí trả lương cho thợ mài dụng cụ trong mo ̣t phút (đòng/phút) ;

𝑇 𝑐𝑏 – thời gian cơ bản (phút) ;

𝑇 – tuỏi bền của dụng cụ (phút)

7.1.5 Chi phí khấu hao máy

𝐶 𝑚 – giá thành ban đàu của máy (đòng)

7.1.6 Chi phí sửa chữa máy

R – đo ̣ phức tạp khi sửa chữa máy ; theo phụ lục III về máy R = 13

𝑇 𝑐𝑏 – thời gian cơ bản (phút) ; 𝑇 𝑐𝑏 = 0,09 𝑝ℎ𝑢́ 𝑡

7.1.7 Chi phí sử dụng đồ gá

𝐶 đ𝑔 – giá thành của đò gá (đòng) ; 𝐶 đ𝑔 = 2200000 đo ̀𝑛𝑔

A – hê ̣ só kháu hao đò gá ; kháu hao 3 năm A=0,5

B – hê ̣ só tính đến sửa chữa ; 𝐵 = 0,1 ÷ 0,2 𝐶ℎ𝑜̣𝑛 𝐵 = 0,1

Vậy giá thành của chi tiết trên nguyên công khoét, doa lỗ ∅𝟐𝟓 là:

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CNC

Tra chế độ cắt cho nguyên công CNC: Khoan, doa lỗ ∅12

8.1.1 Lựa chọn dụng cụ cắt và tra chế độ độ cắt cho bước khoan lỗ

- Chọn dao: Theo catalogue dụng cụ cắt hãng SECO Ta lựa chọn loại dụng cụ cắt gia công khoan lỗ là mũi khoan Sêco Fêêdmax™ Universal

Seco Feedmax™ Univêrsal là mũi khoan cacbit nguyên khối đa năng, phù hợp với nhiều loại vật liệu và ứng dụng trong mọi ngành nghề Thiết kế đỉnh mũi khoan tự định tâm 140 độ, cạnh mũi đánh bóng và chất lượng tuyệt vời giúp tối ưu hiệu suất, đảm bảo an toàn và linh hoạt với chi phí thấp.

Seco Universal mang đến chi phí tồn kho thấp hơn, khả năng gia công linh hoạt hơn và thời gian thiết lập nhanh hơn, là lựa chọn thay thế hiệu quả cho Seco truyền thống.

Feedmax trong các nguyên công khi sự đa năng, linh hoạt và giảm chi phí tồn kho là những mục tiêu chính

Giải thích kí hiệu (mã sản phẩm) của dao: SD1103A-1180-040-12R1

+ SD1103: Loại mũi khoan cacbit nguyên khối có chiều sâu cắt = 5 x D

+ A: Tưới nguội suốt bên trong

+ 1180: Đường kính mũi khoan = 11.8 mm

- Tra chế độ cắt cho dao:

+ SMG: Đặc tính của phôi Chọn SMG: K1 – Gang xám

Tra bảng chế độ cắt cho dao khoan SD1103A ta có:

+ Lượng chạy dao: f = 0,28 mm/vòng

+ Tốc độ cắt: vc = 95 m/phút

→ Tốc độ trục chính: n = 1000 v c π D = 1000.95 π 12,8 ≈ 2563(vg/ph) + Lượng chạy dao phút: Sph = f.n = 0,28.2562,7 = 718 (mm/ph)

8.1.2 Lựa chọn dụng cụ cắt và tra chế độ độ cắt cho bước doa lỗ

- Chọn dao: Theo catalogue dụng cụ cắt hãng SECO Ta lựa chọn loại dụng cụ cắt gia công doa lỗ là mũi doa Sêco Prêcimastêr™ Plus

- Chọn đầu dao – Chọn kiểu đầu cắt tùy vào ứng dụng và đường kính:

Giải thích kí hiệu (mã sản phẩm) của đầu dao: PMX5-12H7-EB45

+ PMX5: Loại đầu kiểu me thẳng, thích hợp cho các lỗ cạn và trong suốt

+ 12H7: Đường kính lỗ 12 mm và dung sai lỗ H7

+ EB45: Hình học lỗ vào: góc nghiêng chính 45 độ

Giải thích kí hiệu (mã sản phẩm) của cán dao: PMX06-12000-12N1

+ PMX06: Kích cỡ thân dao doa

+ 12000: Chiều sâu doa tối đa

- Tra chế độ cắt cho dao:

+ Chiều sâu cắt: ap = 0,1 mm

+ Lượng chạy dao: f = 0,4 – 1,2 mm/vòng Chọn f = 0,4 mm/vòng

+ Tốc độ cắt: vc = 30 – 150 m/phút Chọn vc = 80 m/phút

→ Tốc độ trục chính: n = 1000 v c π D = 1000.80 π 12 ≈ 2122 (vg/ph) + Lượng chạy dao phút: Sph = f.n = 0,4.1273 = 849 (mm/ph)

Vậy ta có bảng chế độ cắt của nguyên công CNC gia công lỗ ∅12 như sau:

Bước Máy Dụng cụ S (mm/ph) V (m/ph) n (vg/ph) t (mm)

Lựa chọn máy cho nguyên công CNC: Khoan, doa lỗ ∅12

- Để thực hiện nguyên công khoét và doa lỗ ∅12, ta lựa chọn máy gia công CNC là máy phay đứng SMEC PCV 400

Hình 8.1 Máy CNC SMEC PCV 400

- Máy có các thông số kỹ thuật như sau:

Thông số Đơn vị Trị số

Khoảng cách bàn máy tới mũi trục chính Mm 130-640

Kích thước bàn máy Mm 750x420

Tải trọng bàn máy Kg 500

Rãnh chữ T Mm 18H8xp125x3ea

Tốc độ tối đa trục chính v/ph 12000 Động cơ trục chính kW 7,5/11

Hành trình chạy dao X/Y/Z m/ph 480/480/360

Số lượng vị trí gá dao 24

Hệ điều khiển Fanuc Oi-MD

Viết chương trình gia công CNC: Khoan, doa lỗ ∅12

Theo hệ lập trình FANUC, ta có chương trình gia công CNC như sau:

Tiêu đề	Phân tích chi tiết gia công và xác định dạng sản xuất
Tác giả	Phạm Văn Du
Người hướng dẫn	Phựng Xuõn Lan
Trường học	ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Chuyên ngành	CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	3,21 MB