Đồ Án công nghệ chế tạo máy Đề tài thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc (tập thuyết minh)

Để làm được đồ ánmôn học này đòi hỏi phải áp dụng kiến thức của nhiều cuốn sách như tra dạng sản xuấtcủa chi tiết, phương pháp chế tạo phôi, chọn máy gia công, chọn dụng cụ cắt, lượng dư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BẠC

(TẬP THUYẾT MINH)

NHA TRANG – 2024

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Trường

Mã số sinh viên: 61132228

Lớp: 61 KTCK

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I Tên nhiệm vụ: Thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc

II Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết: Bạc

- Sản lượng: 1000 sản phẩm/năm

III Nội dung chính phần thuyết minh:

1 Xác định dạng sản xuất

2 Phân tích chi tiết gia công

3 Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi

4 Xây dựng tiến trình gia công

5 Thiết kế nguyên công

6 Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

7 Xác định chế độ cắt và thời gian cơ bản

8 Lập phiếu tổng hợp nguyên công

IV Các bản vẽ

- 01 bản vẽ chi tiết gia công, A3

- 01 bản vẽ phôi, A3

- 08 bản vẽ nguyên công, A3

V Thời gian thực hiện đồ án

Đồ án được thực hiện từ ngày 9/9/2024 đến ngày

Ngày tháng năm 202

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Là sinh viên của Khoa Cơ khí Trường Đại học Nha Trang, em được giao thựchiện đồ án với nội dung “Thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc” Để làm được đồ ánmôn học này đòi hỏi phải áp dụng kiến thức của nhiều cuốn sách như tra dạng sản xuấtcủa chi tiết, phương pháp chế tạo phôi, chọn máy gia công, chọn dụng cụ cắt, lượng dưtrung gian, chọn và tính toán chế độ cắt cho từng nguyên công

Tập thuyết minh Đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy bao gồm 8 chương, trình bàycác nội dung về lập quy trình công nghệ gia công chi tiết cụ thể là chi tiết dạng bạc

Chương 1: Xác định dạng sản xuất

Chương 2: Phân tích chi tiết gia công

Chương 3: Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo

Chương 4: Xây dựng tiến trình gia công

Chương 5: Thiết kế nguyên công

Chương 6: Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

Chương 7: Xác định chế độ cắt và thời gian gia công

Chương 8: Lập phiếu tổng hợp nguyên công

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự trợ giúp tận tình của Thầy PGS.TS.Nguyễn Văn Tường đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này Trong quá trình làm đồ

án không tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến củaThầy, để em có thể hoàn thiện các nghiên cứu sau này

Chương 1 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric 8.0) để mô hình hóa chi tiết bạcgồm các bước chính sau:

- Bước 1: Khởi động phần mền Creo Parametric 8.0, vào New chọn Part, chọn

tiếp Solid, chọn use default template và chọn đơn vị

- Bước 2: Vẽ biên dạng của chi tiết.

Hình 1.1 Biên dạng chi tiết trước khi mô hình hóa 3D.

- Bước 3: Sử dụng lệnh Revolve để chi tiết thành 3D.

Hình 1.2 Chi tiết được mô hình hóa 3D sau khi sử dụng lệnh Revolve.

- Bước 4: Sử dụng lệnh Extrude để tạo 2 lổ trên Bạc.

Hình 1.3 Tạo lỗ trên Bạc.

-Bước 5: Sử dụng lệnh Chamfer để vác lổ bên ngoài Bạc.

Hình 1.4 Vác thành bên ngoài thành Bạc Chi tiết hoàn chỉnh.

Hình 1.5 Chi tiết hoàn chỉnh

1.2 SẢN LƯỢNG CHI TIẾT CHẾ TẠO TRONG MỘT NĂM

Để thực hiện được điều này, trước hết ta cần xác định sản lượng chi tiết cần chếtạo trong một năm của nhà máy theo công thức (2.1) [1, trang 24]

N = No.m(1 + 100α ).(1 + 100β ), (Chiếc/năm) (1.1)

Trong đó:

No = Là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch, 1000 chiếc

m = Số lượng chi tiết như nhau trong mọt sản phẩm, 1 chiếc

α = Số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng;

1.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA CHI TIẾT

Chi tiết được làm bằng vật liệu là thép 40X

Mục đích của phần này là xác định thể tích và khối lượng của chi tiết, từ đó xácđịnh hình thức tổ chức sản xuất và cải thiện tính công nghệ của sản phẩm

Dùng phần mềm Creo Parametric với công cụ Mass Properties Cài đặt đơn vịchiều dài là millimeter, khối lượng là Kilogram và thời gian là Second, chọn vật liệu làSTEEL_MEDIUM_CARBON

Bước 1: Vào File chọn Prepare tiếp tục chọn Model Properties để gán đơn vị vàvật liệu cho chi tiết Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1.6

Hình 1.6 Gán đơn vị cho chi tiết.

Bước 2: Tại mục Material chọn Change sau đó chọn thư mục Granta-Design Properties, sau đó chọn thư mục Ferrous-Metals, chọn Steel-medium-carbon.mtl Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1.7

Standard-Materials-Hình 1.7 Chọn vật liệu cho chi tiết.

Bước 3: Chọn thẻ Analysis trên thanh công cụ Creo, sau đó chọn Mass Properties

để tính khối lượng cho chi tiết Kết quả như hình 1.8

Hình 1.8 Kết quả khối lượng tính toán.

-Thể tích chi tiết: V≈ 0,00003133 m3

-Khối lượng tính toán trên phần mềm Creo: m≈ 2,46kg

-Khối lượng chi tiết tính toán:

Chương 2 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT

Mác thép C Si Mn P S Cr Cu Ni

3

<0.3

Bảng 2.2 Bảng các tính chất cơ học của vật liệu [9]

2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU

Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm về kết cấu cũng như những yêucầu kĩ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công Nó có ý nghĩa quan trọngtrong việc nâng cao tính công nghệ, giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vậtliệu và hạ giá thành sản phẩm

Tỉ số giữa chiều dài và đường kính ngoài lớn nhất của bạc phải nằm trong khoảng0,5 đến 3,5 Chi tiết có tỉ lệ D L=62

40 = 1,55 nên thảo mãn điều kiện về độ cứng vững

Bề dày của thành bạc không quá mỏng 6 -10mm quá để tránh biến dạng khi giacông và nhiệt luyện cụ thể chi tiết dày 6 mm

Thành bên kính thước Ø32 vát góc 1x45º thuận lợi cho việc lắp ghép với lỗ.Mặt lỗ Ø20 yêu cầu độ nhám Ra=3,2 là hợp lý vì khi độ nhám bề mặt này tham giavào quá trình làm việc Yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt cấp chình xác IT7 Để

đạt độ yêu cầu cấp chính xác và độ nhám bằng cách tiến hành tiện thô xong sau đó tiệntinh và mài lỗ.

Với mặt ngoài Ø40, yêu cầu cấp chính xác IT14 và độ nhám Ra=6,3 bề mặt này tathực hiện gia công bằng cách tiến hành tiện thô xong sau đó tiện tinh bằng dao tiện ngoài

Mặt lỗ Ø20 yêu cầu độ nhám Ra=3,2 là hợp lý vì khi độ nhám bề mặt này tham giavào quá trình làm việc Yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt cấp chình xác IT7 Đểđạt độ yêu cầu cấp chính xác và độ nhám bằng cách tiến hành khoan khoét doa khôn lỗ

Với lỗ Ø14 có đường kính nhỏ, thông suốt, có yêu cầu về độ chính xác và độ nhám

Ra = 6,3 µm nên ta khoan bằng mũi khoan tiêu chuẩn sau đó khoét để đạt được độ nhám

và dung sai

* Kết luận: Với chi tiết này ta thấy kết cấu như vậy đã hợp lý đảm bảo được khả nănglàm việc và thuận tiện cho việc tháo lắp trong quá trình lắp giáp định vị và gá đặt dễdàng khi gia công các bề mặt trên chi tiết Kết cấu như vậy là hợp lý không thay đổi gìthêm

Chương 3 CHỌN DẠNG PHÔI VÀ CHẾ TẠO PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI

Để chọn dạng phôi ta cần căn cứ vào vật liệu, hình dạng, kích thước, dạng sảnxuất của chi tiết, cần đi phân tích các ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôiứng với chi tiết để từ đó xác định được dạng phôi hợp lý, tối ưu

3.1.1 Phôi đúc

a Ưu điểm

- Chi tiết khớp nối có hình dáng, kích thước, khối lượng nhỏ (< 10 kg), đơn giản

dễ tạo khuôn đúc, tính toán thiết kế dễ dàng, đảm bảo được hình dáng hình học của phôigần với chi tiết; từ đó tiết kiệm được thời gian gia công, lượng dư, chi phí

- Dạng sản xuất hàng loạt của khớp nối nên dễ cơ khí hóa, tự động hóa nhờ vàoviệc chế tạo khuôn thuộc nhóm đúc đặc biệt, sử dụng nhiều lần sau khi tháo khuôn, chonăng suất cao, giá thành thấp phù hợp

- Công nghệ và trang bị đơn giản

b Nhược điểm

- Khớp nối làm bằng vật liệu thép 40X, thép có tính chảy loãng thấp, độ co lớn,hòa tan khí nhiều nên khó đúc, dễ tạo ra các khuyết tật rỗ khí, rỗ co, thiên tích,… nên tínhđúc thấp, khó đúc hơn

- Thép 40X có giá thành khá cao mà phôi đúc có lượng dư lớn, tốn vật liệu đồngthời trong quá trình đúc cần bố trí đậu ngót, đậu hơi, rãnh dẫn làm hao hụt vật liệu và gâytốn them chi phí

- Khớp nối với dạng sản xuất hàng loạt nhưng phôi đúc thép có nhiều khuyết tậtnhư rổ xỉ, rỗ khí, lõm co,…làm giảm cơ tính, ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc, không

đủ đảm bảo các yêu cầu của chi tiết trong quá trình gia công; khả năng tạo ra lượng phếphẩm ngang với lượng thành phẩm, không có lợi với dạng sản xuất hàng loạt

3.1.2 Phôi rèn tự do

a Ưu điểm

- Vật liệu thép 40X có tính dẻo tốt, dễ biến dạng nên dễ cho việc rèn

- Hình dáng, kích thước của chi tiết khớp nối nhỏ gọn, đơn giản dễ dàng cho việcrèn.

- Phôi rèn không cho lượng dư gia lớn sẽ đảm bảo được chất lượng bề mặt tốt hơn,gia công bán tinh, tinh dễ dàng hơn sau này, tiết kiệm thời gian và chất lượng dao giacông

b Nhược điểm

- Dạng sản xuất hàng loạt không phù hợp với rèn vì nó đòi hỏi trình độ tay nghềcao, phụ thuộc dụng cụ rèn, tốn công sức, năng suất thấp Nó phù hợp với dạng sản xuấtđơn chiếc hơn

- Vật liệu chế tạo là thép 40X có giá thành khá cao, mà phương pháp rèn tự do làmkim loại bị biến dạng lớn, có những mép dư lớn, gây hao phí kim loại và chi phí vật liệu

- Khớp nối có dạng bạc và rỗng nên việc rèn khó khăn hơn, khó đảm bảo các yêucầu về độ đồng tâm, độ song song, độ đảo,… Dễ tồn động ứng suất dư sau gia công áplực từ máy hay người do khó kiểm soát lực và biên dạng

- Sau rèn cơ tính của phôi cao hơn, do tổ chức kim loại mịn chặt Nên yêu cầu vềchất lượng dao để gia công cơ sau cao hơn

- Độ chính xác, nhám bề mặt không cao

3.1.3 Phôi dập

a Ưu điểm

- Vật liệu thép 40X, có cơ tính tổng hợp cao, có tính dẻo tốt và tính chống ram tốt

do đó giảm ứng suất dư bên trong, qua quá trình tạo phôi dập sẽ đảm bảo cơ tính và chấtlượng được nâng cao trong quá trình gia công sau này

- Hình dáng chi tiết khớp nối đơn giản, kích thước, khối lượng nhỏ (<10 kg) nênviệc dập dễ dàng vì việc tạo khuôn sẽ dễ dàng hơn, kiểm soát lực dập tốt, cũng như đápứng được yêu cầu hình dáng, hình học, phôi sau dập gần giống với chi tiết khớp nối.Giảm đáng kể lượng dư gia công sau này

- Dạng sản xuất hàng loạt của chi tiết khớp nối phù hợp với phôi dập vì nó khôngđòi hỏi tay nghề cao, cường độ lao động thấp, khuôn dập cho chi tiết khớp nối khá đơn

giản, làm cho riêng chi tiết, cho hình dáng kích thước gần giống với chi tiết gia công vàdùng được nhiều lần; tăng năng suất, giảm chi phí.

b Nhược điểm

- Phôi liệu phải rèn sơ bộ trước khi dập, chi tiết khớp nối có dạng bạc nên trướckhi đưa vào dập phải được rèn sơ bộ và cắt ra với kích thước phù hợp với khuôn Tốnthem thời gian tạo phôi

- Giá thành chế tạo khuôn cao vì đòi hỏi chịu được lực dập của máy; độ chính xác,chất lượng bề mặt của phôi dập phụ thuộc lớn vào độ chính xác của khuôn cao

Kết luận

Qua việc phân tích các ưu và nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi, tathấy phương pháp chế tạo phôi là phôi dập đáp ứng được yêu cầu của chi tiết Phươngpháp này phù hợp với vật liệu thép 40X, chi tiết có hình dáng, kích thước đơn giản, tạophôi nhanh, độ chính xác hình dáng kích thước đảm bảo, chất lượng phôi tốt, ít tốn vậtliệu, tạo tiền đề cho gia công phôi sau này ít tốn thời gian, công sức, đảm bảo các yếu tốkinh tế, phù hợp với dạng sản xuất loạt vừa

3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Phôi dập được tạo ra nhờ hai phương pháp dập phôi phổ biến là dập nóng và dậpnguội

3.2.1 Phương pháp dập nóng

Đây là quá trình biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng khối trong lòng khuôn dướitác dụng của lực dập Khuôn dập vừa là dụng cụ truyền lực vừa tạo hình vật dập

a Ưu điểm

- Vật liệu thép 40X có tính dẻo tốt, dễ biến dạng, phù hợp với dập nóng dập nóng

- Hình dáng của chi tiết khớp nối đơn giản, khối lượng nhỏ nên việc dập thỏa mãnyêu cầu dễ dàng, dễ tạo khuôn, giảm tổn thất độ bền khuôn

- Dạng sản xuất hàng loạt vừa của chi tiết phù hợp với dập nóng, với cường độ laođộng giảm, bậc thợ không yêu cầu cao, dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất cao, giáthành hạ

- Dập nóng được thực hiện ở nhiệt độ cao tránh sự căng cứng kim loại của thépC40 làm khớp nối trong quá trình biến dạng, làm cho sản phẩm có cơ tính cao rất phù hợpvới chi tiết trong điều kiện làm việc.

- Vật liệu trong quá trình nung nóng sẽ có một vấn đề như oxi hóa, nứt, hao cháy,

… ảnh hưởng đến cơ tính của chi tiết

3.2.2 Phương pháp dập nguội

Đây là phương pháp biến dạng dẻo phôi ở dạng thành không quá dày (có tính dẻonhư: gang, thép hợp kim, kim loại và hợp kim màu, ), trong khuôn dưới tác dụng củangoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dáng, kích thước theo yêu cầu Việc dập thường

- Vật liệu thép 40X có cơ tính cao, khó biến dạng nên dập nguội

- Hình dạng của chi tiết có dạng khối, độ dày thành lớn nên không thích hợp vớidập nguội với độ dày < 20mm

- Giá thành máy móc cao

3.1.4 Phôi cán thanh

- Ưu điểm: dễ mua, chủ động được số lượng phôi, giá thành rẻ

- Nhược điểm: cơ tính không cao thường thì khi gia công xong phải đem đinhiệt luyện

Kết luận

Qua việc phân tích các ưu và nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi, dựavào vật liệu chi tiết là thép 40X và yêu cầu cơ tính tốt của chi tiết và phôi dạng tròn xoay

ta thấy chọn phương pháp chế tạo phôi là phôi cán thanh ứng được yêu cầu của chi tiết

3.3 BẢN VẼ PHOI SƠ BỘ.

Dựa vào hình dáng, kích thước của phôi để xác định dung sai kích thước của phôi.Dựa vào tài liệu [1, trang 35, bảng 2.5], với đường kính lớn nhất của chi tiết là Ø

40 mm, chọn đường kính phôi là Ø44 mm, ta có giá trị dung sai như bảng 3.1

Bảng 3.1 Dung sai kích thước phôi

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNGTIẾN TRÌNH GIA CÔNG

4.1 TRÌNH TỰ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT

Từ các yêu cầu kĩ thuật của chi tiết đã phân tích ở các chương trên ta thiết lập được trình

tự gia công cho các bề mặt

Hình 4.1 Bản vẽ đánh số bề mặt

Bảng 4.1 Bảng trình tự gia công các bề mặt

Tiện bán tinhTiện tinhTiện láng

Khoét thô

Khoét thôKhoét tinhDoa thôDoa tinhMài khôn

4.2 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT

Mục đích của phần này là chọn trang thiết bị công nghệ và xác định chế độ giacông sao cho giá thành gia công tại mỗi nguyên công là thấp nhất

Bảng 4.2 Bảng tiến trình gia công

STT Tên nguyên công Bề mặt gia công Số bề mặt định vị Dạng máy

1 Chuẩn bị phôi

4

KhoanKhoét thôKhoét tinh

Chương 5 THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

Mục đích của phần này là chọn trang thiết bị công nghệ và xác định chế độ giacông sao cho giá thành gia công tại mỗi nguyên công là thấp nhất

5.1 NGUYÊN CÔNG 1: CHUẨN BỊ PHÔI

Vì phôi ban đầu có chất lượng bề mặt hơi xấu, nhiều bụi bẩn, nên ta cần làm sạchcác bề mặt của phôi, cắt bỏ các phần thừa,… do quá trình tạo phôi gây ra, để chuẩn bị chocác gia công cơ trên các máy công cụ

5.2 NGUYÊN CÔNG 2: TIỆN THÔ

- Bước 1: Tiện thô mặt đầu 6 cấp chính xác IT14, nhám bề mặt Rz = 20 µm

- Bước 2: Tiện thô các bề mặt 3,9 cấp chính xác IT14, nhám bề mặt Rz = 20 µm

- Bước 3: Tiện thô các bề mặt 8 cấp chính xác IT14, nhám bề mặt Rz = 20 µm

5.2.3 Chọn máy công cụ

Ở nguyên công tiện thô ta cần chọn máy có công suất lớn để cắt gọt càng nhiềukim loại càng tốt, không cần độ cứng vững cao vì không đòi hỏi yêu cầu độ chính xáccao, độ nhám cao

Tra cứu tài liệu [5, trang 216, phụ lục], chọn được máy tiện 1K62, máy có cácthông số kỹ thuật như sau:

- Chiều cao tâm: 200 mm – Khoảng cách giữa 2 tâm: 1400 mm

- Đường kính lỗ trục chính: 45 mm – Côn mooc số 5

- Công suất động cơ: 10 kW

- Hiệu suất máy: n = 0,75

- Số vòng quay trục chính (vòng/phút):

12,5 – 16 – 20 – 25 – 31,5 – 40 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 – 160 – 200 – 250 – 315– 400 – 500 – 630 – 800 – 1000 – 1250 – 1600 – 2000

- Lượng tiến dao dọc (mm/vòng):

0,07 – 0,014 – 0,084 – 0,097 – 0,11 – 0,12 – 0,13 – 0,14 – 0,15 – 0,17 – 0,195 –0,21 – 0,23 – 0,26 – 0,28 – 0,30 – 0,34 – 0,39 – 0,43 – 0,47 – 0,52 – 0,57 – 0,61 – 0,70 –0,78 – 0,87 – 0,95 – 1,04 – 1,14 – 1,21 – 1,4 – 1,56 – 1,74 – 1,9 – 2,08 – 2,28 – 2,42 – 2,8– 3,12 – 3,48 – 3,8 – 4,16

- Lượng tiến dao ngang (mm/vòng):

0,035 – 0,037 – 0,042 – 0,048 – 0,055 – 0,06 – 0,065 – 0,07 – 0,074 – 0,084 –0,097 – 0,11 – 0,12 – 0,13 – 0,14 – 0,15 – 0,17 – 0,195 – 0,21 – 0,23 – 0,26 – 0,28 – 0,30– 0,34 – 0,39 – 0,43 – 0,47 – 0,52 – 0,57 – 0,61 – 0,70 – 0,78 – 0,87 – 0,95 – 1,04 – 1,14 –1,21 – 1,4 – 1,56 – 1,74 – 1,9 – 2,08

- Lực cho phép của cơ cấu tiến dao Px = 360 kG

5.2.4 Chọn đồ gá

Sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm để gá đạt chi tiết