Thiết kế công nghệ chế tạo máy

Tuynhiên, vị trí, kích thước, hình dạng và chất lượng bề mặt của các lỗ này ảnh hưởng trực tiếpđến độ bền, độ chính xác và tuổi thọ của chi tiết.. Nếu thiết kế hoặc gia công không chính

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Giáo viên hướng dẫn: TS Võ Ngọc Yến Phương

Nhóm: 3

Mã lớp học phần: 420300299907

Lớp: DHCT17C

1 Mở đầu.

Ngành chế tạo máy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xãhội của một quốc gia, đặc biệt là trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa Máymóc, thiết bị do ngành chế tạo máy sản xuất ra là công cụ không thể thiếu cho mọilĩnh vực, từ nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng đến dịch vụ Máy móc hiện đại giúptăng năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất, tạo ra lợi nhuận cao hơncho doanh nghiệp

CLO1: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾTPhân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

Chi tiết có tên gọi là “Tay chuông quay góc 90 độ ( 90 Degree Bell Crank )”

Tay chuông là chi tiết dạng càng Đối với chi tiết dạng càng phải chịu nhiều yếu tố như tảitrọng, môi trường làm việc, vật liệu chế tạo Tải trọng bao gồm lực tĩnh, động và momenuốn Môi trường làm việc có thể thay đổi về nhiệt độ, độ ẩm và hóa chất Vật liệu cần có độbền cao, chịu được mài mòn và ăn mòn Ngoài ra, độ chính xác, tuổi thọ và phương pháp giacông cũng ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của chi tiết

Các lỗ trên chi tiết dạng càng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và truyền lực Tuynhiên, vị trí, kích thước, hình dạng và chất lượng bề mặt của các lỗ này ảnh hưởng trực tiếpđến độ bền, độ chính xác và tuổi thọ của chi tiết Nếu thiết kế hoặc gia công không chính xác,các lỗ có thể gây ra các vấn đề như giảm độ bền, tăng ma sát, gây khó khăn trong lắp ráp vàlàm giảm tuổi thọ của sản phẩm Để đảm bảo chất lượng của chi tiết, cần phải tính toán kỹlưỡng các thông số của lỗ, lựa chọn phương pháp gia công phù hợp và kiểm tra chất lượngsản phẩm một cách nghiêm ngặt

Tay quay chuông quay góc 90 độ là một thiết bị cơ khí đơn giản dùng để thay đổi hướngcủa lực, chuyển động, cường độ của lựu đẩy hoặc lực kéo Nó bao gồm một đòn bẩy với haicánh tay được nối với nhau tại một điểm xoay Trong trường hợp tay quay chuông 90 độ, haicánh tay vuông góc với nhau Khi một lực tác dụng lên một tay quay chuông, lực này làmcho tay quay chuông quay quanh điểm xoay (điểm tựa ở đỉnh của góc) của nó Tay còn lạicủa tay quay chuông truyền lực theo hướng mới ở góc 90 độ so với lực đầu vào

Ứng dụng phổ biến bao gồm hệ thống ô tô dùng để liên kết lái, hệ thống treo, điều khiển

ga Máy móc công nghiệp như là băng tải, hệ thống robot, thiết bị xử lý vật liệu

Chi tiết tay chuông quay góc 90 độ của nhóm, có 3 lỗ làm việc chính: Lỗ suốt Ø18 (điểmtựa ở đỉnh của góc) và 2 lỗ suốt Ø10 trên (2 cánh tay đòn)

suốt Ø18 này là nơi để trục hoặc chốt của điểm tựa xuyên qua, tạo ra mối liên kết cốđịnh giữa tay chuông và điểm tựa hỗ trợ truyền lực Nên ta chọn IT 8, � = �, ���

µm

 2 lỗ suốt Ø10: Đóng vai trò trong việc kết nối với các bộ phận khác, truyền lực vàđiều khiển cơ cấu Nên ta chọn IT 8, ��=�, �� µm

CLO2: PHÂN TÍCH VÀ GIẢI THÍCH Ý NGHĨA CỦA CÁC THÔNG SỐ

KỸ THUẬT CỦA CHI TIẾTDung sai độ nhám của các bề mặt làm việc của chi tiết

Dựa theo điều kiện làm việc của chi tiết được phân tích từCLO1vàbảng 2.1/Trang 26 –Tài liệu [1] Ta xác định được các cấp độ nhám của các bề mặt trên chi tiết

Theo tài liệu [1] – Trang 26, ta biết được trên thực tết sản xuất người ta đánh giá độ nhám

bề mặt chi tiết máy theo các mức độ: Thô (cấp 1÷4), bán tinh (cấp 5÷7), tinh (cấp 8÷11),

và siêu tinh (cấp 12÷14)

Cấp độ nhám

��( µm ) ��( µm ) Chiều dài chuẩn l

(mm)Không lớn hơn

1

2

3

844020

32015080

84

5

105

106,33,2

0,89

10

11

12

0,320,160,080,04

1,60,80,40,2

0,25

13

14

0,020,01

0,1

Lỗ suốt Ø18: Là bề mặt làm việc trực tiếp với bề mặt của trục, chiều mài mòn và ma sátlớn Ngoài ra lỗ được chọn để làm chuẩn thiết kế để đảm bảo độ song song giữa các lỗ.

 Ø18H8: Cấp chính xác cấp 8, kích thước danh nghĩa D = 18 mm, sai lệch giới hạntrênES = 0.027 mm, sai lệch giới hạn dưới EI = 0, kích thước giới hạn lớn nhấtDmax = 18.027 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất Dmin = 18 mm, dung sai kíchthướcT = 0.027 mm

 Độ nhám: Sau khi khoan ta tiếp tục doa thô để đạt được điều kiện làm việc nên tachọn cấp độ nhám là cấp 7,� = �, ��� µm

Lỗ suốt Ø10: Đây là bề mặt làm việc trực tiếp để kết nối và truyền lực với các bộ phậnkhác nên cũng chịu ma sát và mài mòn cao Nên chọn cấp chính xác cao và độ nhám thấpcho lỗ làm việc trơn tru và đạt hiệu suất cao nhất

 Ø10H8: Cấp chính xác cấp 8, kích thước danh nghĩa D = 10 mm, sai lệch giới hạntrênES = 0.022 mm, sai lệch giới hạn dưới EI = 0, kích thước giới hạn lớn nhấtDmax = 10.036 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất Dmin = 10 mm, dung sai kíchthướcT = 0.022 mm

 Độ nhám: Sau khi khoan ta tiếp tục doa thô để đạt được điều kiện làm việc nên tachọn cấp độ nhám là cấp 7,� = �, ��� µm

Ba lỗ dầu Ø4: Ba lỗ này dùng để châm dầu vào các bề mặt lỗ chính nên ta chỉ khoan Vìthế, ta chọn cấp độ nhám là cấp 4, Rz = 40µm

Ba bề mặt Ø9: Ba bề mặt này không tham gia vào chức năng làm việc của chi tiết nên tachỉ phay thô Vì thế, ta chọn cấp độ nhám là cấp 4, Rz = 40µm

Bốn bề mặt Ø20: Là nơi tiếp xúc trực tiếp trên điểm tựa nên cần phay bán tinh Vì vậy tachọn cấp độ nhám là cấp 6, Ra=2,5 µm

Hai bề mặt Ø30: Vì là bề mặt làm chuẩn để gia công và là nơi tiếp xúc trực tiếp trên điểmtựa nên cần phay bán tinh Vì vậy ta chọn cấp độ nhám là cấp 6, Ra=2,5 µm

���� : Khoảng cách giữa 2 lỗ Ø18 và Ø10 với D=100mm

 Kích thước danh nghĩaD = 100 mmvới sai lệch giới hạn trênlà ES = 0.05 mm, sailệch giới hạn dưới là EI = 0 kích thước giới hạn lớn nhất Dmax = 100.05 mm, kíchthước giới hạn nhỏ nhất Dmin = 100 mm, dung sai kích thước T = 0.05 mm

��+�.��� : Khoảng cách giữa 2 lỗ Ø18 và Ø10 với D=70

 Kích thước danh nghĩa D = 70 mm với sai lệch giới hạn trên ES = 0.04 mm, sai lệchgiới hạn dướiEI = 0, kích thước giới hạn lớn nhấtDmax = 70.04 mm, kích thướcgiới hạn nhỏ nhất Dmin = 70 mm, dung sai kích thướcT = 0.04 mm

Các bề mặt còn lại (��=��): Các bề mặt còn lại không có chức năng đáng kể vàquan trọng trong quá trình làm việc sẽ được gia công với độ chính xác thấp và độ nhámthấp(��=��) Điều này tiết kiện chi phí và thời gian trong quá trình sản xuất

Xác định độ chính xác dung sai, sai lệch hình dáng hình học, sai lệch vị trí tươngquan của chi tiết

Với chi tiết dang càng có ba lỗ dựa vào điều kiện làm việc cần đảm bảo cho cơ cấu hoạtđộng ổn định và làm việc hiệu quả Nên dung sai độ vuông góc giữa đường tâm lỗ với mặtphẳng A là 0,05 mm

Để đảm bảo tuổi thọ của chi tiết giảm ma sát và mài mòn, kéo dài tuổi thọ và hoạt độngtrơn tru Nên dung sai độ song song và độ phẳng của bề mặt B so với bề mặt chuẩn A là 0,05mm

Cuối cùng để đảm bảo cho khả năng gia công 3 lỗ được chính xác nên dung sai độ trụ của lỗØ18 là 0.03mm và dung sai độ song song giữ các đường tâm của các lỗ là 0.05mm

CLO3: XÁC ĐỊNH DẠNG DẠNG SẢN XUẤT, BIÊN DẠNG BỀ MẶT GIA CÔNG, NHÁM BỀ MẶT, DUNG SAI KỸ THUẬT, SAI LỆCH GIỚI

HẠN HÌNH HỌCPhân tích và xác định dạng sản xuất ý nghĩa kinh tế dạng này

Chúng ta xác định dạng sản xuất của chi tiết thông qua khối lượng của chi tiết(Q)và sốlượng chi tiết cần sản xuất(N):

Các thông số chúng ta đã được cung cấp bao gồm: Vật liệu thép, m=1, N=50000sp/năm,α=4, β=7

Số lượng hàng năm của chi tiết được áp dụng công thức sau

� = �� � (� +�+�

���) (chi tiết/năm)

� = ����� � (� +�+�

���) = 55500 (chi tiết/năm)Dựa vào phần mềm SOLIDWORKS – 3D CAD DESIGN SOFTWARE & PDMSYSTEMStính mô phỏng chi tiết, ta xác định được thể tích chi tiết là: V= 49415,2���=49415,2.��−����

Trọng lượng của chi tiết được áp dụng công thức sau:

→ Ta xác định được dạng sản xuất là: Hàng khối

Ý nghĩa của dạng sản xuất hàng khối

Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm

Tăng chi phí lưu trữ.Nếu xảy ra lỗi gâymất chi phí và thờigian

Phươngpháp giacông đápứng

Kíchthướcdanhnghĩa

Cấpchínhxác

Cấpnhám

Khoan, doathô

Mặt trụ Ra=1,25 m Ø10+0,0220

Dung sai độvuông góc củatâm lỗ đối với bề

Khoan, doathô

mặt A là 0,05mm.

phẳng Ra=2,5 m 17 0,05 9 6

Phay bántinhMặt

Chọn vật liệu của chi tiết

 Nhóm lựa chọn vật liệu là“Thép”và“Gang”là hai loại vật liệu được sử dụng rộngrãi trong sản xuất chi tiết máy, đặc biệt trong ngành cơ khí Sự phổ biến và sử dụng

rộng rãi do chúng sở hữu những tính chất cơ học, vật lý đáp ứng được các yêu cầukhác nhau của các sản phẩm chi tiết máy Dựa vào Tài liệu [1] – Trang 216, ta lậpbảng so sánh giữa hai loại vật liệu.

Độ bền, độ dẻo

và độ dai va đậpthấp

Sau khi nhiệtluyện, có độ bền,

độ cứng caonhưng độ dẻo vàdai giảm.Tính công

nghệ

Tính đúc kém khó

gia công cắt gọt

Dễ đúc, dễ giacông cắt gọt

Dễ đúc, hàn, giacông áp lực và cắtgọt

Khó đúc, khóhàn, khó cắt gọt

Ứng dụng

Chế tạo gang dẻo,

các chi tiết máy có

yêu cầu chống mài

mòn cao như bi

nghiền, trục cán,

Chế tạo thânmáy, vỏ hộp tốc

độ, bánh răng,

Được sử dụngrộng rãi chế tạocác chi tiết máy

có yêu cầu cơtính không cao

Làm việc trongđiều kiện tải trọnglớn, yêu cầu có sựmài mòn cao

 Từ điều kiện làm việc của chi tiết được phân tích ta chọn vật liệu chế tạo là “ThépCacBon” để đảm bảo đáp ứng được độ bền cao, chịu lực kéo Ta tiếp tục phân tích và

so sánh loại thép Dựa vào Tài liệu [1] – Trang 217, ta lập bảng so sánh giữa hai loạivật liệu.

Sử dụng nhiều trong ngành công

nghiệp cơ khí hay ngành xây dựng

Nhờ cách tôi khác nhau mà độ

cứng, độ bề, độ dẻo còn được dùng

để tạo các chi tiết máy như trục

khuỷu, cam, bánh răng

Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu

độ bền vừa phải như cấu trúc thép xâydựng, chi tiết máy có tải trọng nhẹhơn

Thường được sử dụng trong các thànhphần không cần độ bền cao bằng thépC45

 Qua bảng so sánh giữa hai loại thép nhóm quyết định chọn “Thép C45” làm vật liệuchế tạo cho chi tiết Do thép C45 là lựa chọn phổ biến cho chi tiết máy cần độ bền, độcứng, độ ma sát và khả năng gia công tốt Ngoài ra không bị biến dạng dưới tải trọnglớn giúp duy trì độ ổn định của chi tiết trong làm việc

Xác định phương pháp chế tạo phôi.

Phương pháp chế tạo

Dựa vào hình dáng của chi tiết của nhóm là một chi tiết dạng càng có ba lỗ nên ta chọn

“Phương pháp đúc” để tối ưu cũng như phù hợp với hình dáng, yêu cầu của chi tiết DựavàoTài liệu [2] – Trang 17, ta tìm hiểu phương pháp đúc

Phương pháp đúc là một quy trình sản xuát trong đó vật liệu lỏng (kim loại, nhựa) được đổvào khuôn để tạo ra các sản phẩm có hình dạng và kích thước cụ thể sau khi chất lỏng nguội

và đông cứng lại

Có nhiều phương pháp đúc khác nhau, tùy thuộc vào vật liệu sử dụng và yêu cầu kỹ thuậtcủa sản phẩm Các loại phương pháp đúc như “Đúc khuôn cát, đúc khuôn kim loại, đúc

áp lực, đúc ly tâm, đúc khuôn mẫu chảy”

Nhưng do chi tiết nhóm là sản xuất hàng khối, dạng càng nên ta chọn “Đúc khuôn cát” và

“Đúc khuôn kim loại” có sự linh hoạt, độ chính xác và chất lượng Và không chọn phươngpháp đúc còn lại do:

 Đúc áp lực dùng lực ép lớn nên đúc vật đúc có thành mỏng (1 – 5mm), lỗ nhỏ vật đúcphức tạp với độ nhẵn bề mặt và độ chính xác cao

 Đúc trong khuôn mẫu chảy là phương pháp làm khuôn cát nhưng mẫu vật liệu thườnglàm bằng vật liệu nóng chảy.Có thể đúc được vật đúc phức tạp với độ nhẵn bề mặt vậtđúc cao, độ chính xác cao, tiết kiệm kim loại nhưng quá trình làm khuôn lau và phứctạp

Dựa vào Tài liệu [2] – Trang 73,74,76 ta lập bảng so sánh giữa “Đúc khuôn cát” và “Đúckhuôn kim loại”

Đúc trong khuôn cát Đúc trong khuôn kim loạiPhương

pháp Quy trình mà trong đó cát được sử dụng Sử dụng khuôn kim loại để tạo tạo ra

làm vật liệu để tạo khuôn cho các chi tiết

Dễ dàng thay đổi mẫu

Độ linh hoạt cao

Quá trình sản xuất không yêu cầu cao về

Tạo ra sản phẩm với độ bền cao

Có khả năng sản xuất số lượng nhỏ

Độ bền khuôn cao

Giảm thiểu khuyết tật

Tiết kiệm thời gian sản xuất.Tạo ra sản phẩm có tính cơ học tốt

dụng

Sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ Sản xuất hàng loạt, hàng khối

 Qua sự so sánh trên ta thấy được chi tiết phù hợp với việc “Đúc khuôn kim loại” dovới yêu cầu độ bền cao của chi tiết và sản xuất hàng khối, một bộ khuôn ta có thể sảnxuất số lượng hàng khối đồng nhất, từ đó giá thành, chi phí sản xuất giảm đem lạihiệu quả kinh tế

Chọn cấp chính xác đúc và lượng dư của phôi sau khi đúc

Dựa vào Tài liệu [3] – Trang 23 và dạng sản xuất hàng khối, phương chế tạo phôi làphương pháp đúc trong khuôn kim loại ta chọn cấp chính xác đúc là “Cấp chính xác 1 (caonhất)”.

 Cấp này đạt được khi đúc trong khuôn kim loại tĩnh Phương pháp đúc này đạt độchính xác cao nhưng giá thành và thiết bị đầu tư lớn, phôi có hình dáng gần giống vớichi tiết (lượng dư nhỏ), giá thành sản phẩm cao, phù hợp với dạng sản xuất hàng khối.Kích thước phôi này có cấp chính xác IT14 ÷ IT15, độ nhám bề mặtRz = 40µm

Để vẽ được bản vẽ lồng phôi làm cơ sở cho việc thiết kế khuôn và mẫu đúc , người thiết kếcần xác định lượng dư cho các bề mặt gia công cắt gọt, trên bề mặt chi tiết nếu bề mặt có kíhiệu độ nhám thì cần xác định lượng dư Dựa vào Tài liệu [3] – Bảng 2.5/Trang 25, ta trađược lượng dư đúc

Do kích thước lớn nhất của chi tiết là 126mm nằm trong khoảng >120 ÷ 260 Theo hướngnhìn của hình vẽ các bề mặt cần gia công thì ta có thể thấy:

 Bề mặt B là bền mặt nằm phía trên, có kích thước bề mặt là Ø30 ≤ 120mm, tra đượclượng dư cần gia công ở cột 1 là4mm

 Bề mặt A là bề mặt nằm phía dưới , có kích thước bề mặt là Ø30 ≤ 120mm, tra đượclượng dư cần gia công ở cột 1 là3mm

 Các bề mặt lỗ là các bề mặt đều có kích thước ≤ 120mm và nằm bên cạnh nên trađược lượng dư cần gia công ở cột 1 là3mm

Sau khi ta được lượng dư gia công ta tiếp tục dựa vào Tài liệu [3] – Bảng 2.7/Trang 26 đểtra lệch kích thước cho chi tiết.

Do kích thước lớn nhất của chi tiết là 126mm nằm trong khoảng>120 ÷ 260:

 Kích thước bề dày của chi tiết 17mm: ±0.3

 Kích thước chiều ngang của chi tiết 126mm: ±0.4

 Kích thước chiều dọc của chi tiết 97mm: ±0.4

Phương pháp gia công chi tiết.

Mũi định tâm5mm,mũi khoan17mm, mũi doa18mm

Máy khoan21104H7-Ø4,máy doa- 2613

5mm,mũi khoan17mm, mũi doa18mm

cứng (2)

Cấp 4

Quy trình công nghệ.

Phương án 1 Phương án 2

Nguyên công 1: Phay mặt B

Nguyên công 2: Phay mặt A

Nguyên công 3: Khoan lỗ ø18

Nguyên công 4: Doa lỗ ø18

Nguyên công 5: Khoan 2 lỗ ø10

Nguyên công 6: Doa 2 lỗ ø10

Nguyên công 7: Phay mặt C trên lỗ dầu ø4

Nguyên công 8: Phay mặt D trên lỗ dầu ø4

Nguyên công 9: Phay mặt E trên lỗ dầu ø4

Nguyên công 10: Khoan lỗ C dầu ø4

Nguyên công 11: Khoan lỗ D dầu ø4

Nguyên công 12: Khoan lỗ E dầu ø4

Nguyên công 1: Phay mặt BNguyên công 2: Khoan lỗ ø18Nguyên công 3: Doa lỗ ø18Nguyên công 4: Khoan 2 lỗ ø10Nguyên công 5: Doa 2 lỗ ø10Nguyên công 6: Phay mặt ANguyên công 7: Phay mặt C trên lỗ dầu ø4Nguyên công 8: Phay mặt D trên lỗ dầu ø4Nguyên công 9: Phay mặt E trên lỗ dầu ø4Nguyên công 10: Khoan lỗ C dầu ø4Nguyên công 11: Khoan lỗ D dầu ø4Nguyên công 12: Khoan lỗ E dầu ø4

Phay mặt A sau khi phay mặt B

giúp tạo ra một mặt phẳng chuẩn

chính xác hơn, từ đó giúp các

nguyên công tiếp theo (khoan, doa)

đạt độ chính xác cao hơn Doa lỗ và

khoan các lỗ dầu sau khi phay mặt

A giúp đảm bảo vị trí các lỗ so với

mặt phẳng chuẩn

Trong phương án này, khoan và doa lỗø18 và ø10 trước khi phay mặt A có thểdẫn đến sai số vì các lỗ này chưa cómột mặt phẳng chuẩn chính xác đểtham chiếu Điều này có thể ảnh hưởngđến độ chính xác tổng thể của chi tiết

Thứ tự gia

công

Các mặt phẳng quan trọng (B và A)

được phay trước, tạo chuẩn tốt cho

các nguyên công sau Điều này đảm

bảo tính chính xác của các lỗ và các

Phương án này đặt các nguyên côngkhoan và doa trước khi phay mặt A.Điều này có thể gây khó khăn trongviệc giữ độ chính xác của các lỗ do