Chi tiết càng thường có chức năng biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trong các cơ cấu máy(và có thể ngược lại).Ngoài ra chi tiết càng còn được dùng để gạt bánh răng khi cần thay đổi tỉ số truyền trong hộp giảm tốc. Trên chi tiết có lỗ Ø20 và một cung của đường tròn Ø80 là các lỗ cơ bản của càng. Các bề mặt lỗ này cần được gia công đạt độ chính xác cao, và yêu cầu độ song song của hai đường tâm lỗ là 0,03100mm chiều dài. Ngoài ra trên chi tiết còn có các mặt đầu của các lỗ cơ bản cũng cần được gia công chính xác để đảm bảo độ không vuông góc của nó với các đường tâm lỗ cơ bản.
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của cácngành công nghiệp mới nói chung trong cơ sở của mọi ngành nói riêng, đó chính làngành cơ khí Là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy mócphục vụ cho các ngành công nghiệp khác, do vậy nganh đòi hỏi kỹ sư và cán bộ ngànhphải tích lũy đầy đủ và nâng cao vốn kiến thức cơ bản nhất của ngành, đồng thời khôngngừng trau dồi và nâng cao vốn kiến thức đó, quan trọng nhất là phải biết vận dụngnhững kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong quá trình sảnxuất thực tiễn
Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của Thầy Hoàng Văn Thạnh, em đã hoàn thành đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy được giao Với
kiến thức được trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế,
em đã cố gắng hoàn thành theo yêu cầu, tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót ngoài
ý muốn do thiếu kinh nghiệm thực tế trong thiết kế Do vậy em rất mong được sự chỉ bảocủa thấy cô trong bộ môn Công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp của bạn bè để hoànthiện hơn đồ án của mình cũng như hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Thạnh
Trang 2PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM
1.1 Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết.
- Chi tiết càng thường có chức năng biến chuyển động quay thành chuyển độngtịnh tiến trong các cơ cấu máy(và có thể ngược lại).Ngoài ra chi tiết càng còn đượcdùng để gạt bánh răng khi cần thay đổi tỉ số truyền trong hộp giảm tốc
- Trên chi tiết có lỗ Ø20 và một cung của đường tròn Ø80 là các lỗ cơ bản củacàng Các bề mặt lỗ này cần được gia công đạt độ chính xác cao, và yêu cầu độ songsong của hai đường tâm lỗ là 0,03/100mm chiều dài
- Ngoài ra trên chi tiết còn có các mặt đầu của các lỗ cơ bản cũng cần được giacông chính xác để đảm bảo độ không vuông góc của nó với các đường tâm lỗ cơ bản
1.2 Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
- Độ chính xác gia công của các bề mặt lỗ cơ bản cần đạt cấp 7 – 9, độ nhám bềmặt cần đạt là Ra = 2,5µm
- Các bề mặt A và B yêu cầu độ bóng đạt được là Rz20
- Độ không song song của tâm các lỗ cơ bản khoảng (0,03 – 0,05)/100mm bánkính
- Độ không vuông góc của mặt đầu với tâm các lỗ cơ bản không vượt quá0,03/100mm chiều dài
- Ta có các thông số cơ bản của vật liệu:
Giới hạn bền kéo tối thiểu: σk = 280N/mm2
Giới hạn bền uốn tối thiểu: σu = 400N/mm2
PHẦN II: ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.
Trong chế tạo máy người ta phân biệt ba dạng sản xuất là:
- Sản xuất đơn chiếc
- Sản xuất hàng loạt gồm có: hàng loạt lớn,hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ
N là số chi tiết được sản xuất trong một năm
N1 là số sản phẩm được sản trong một năm và N1=5000
m là số chi tiết trong một sản phẩm,lấy m = 1
: Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ = 7 %
: số phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn, =6 %
Vậy thay các số trên ta được N= 5650(chi tiết)
Trang 3Sau khi xác định được sản lượng hàng năm của chi tiết N thì ta phải đi xác địnhtrọng lượng của chi tiết.Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức sau:
= 0,196693 (dm3)
Suy ra: Q1 = 0,196693 x 7,4 = 1,455 (kg)
Sauk hi xác định được N và Q1 thì ta dựa vào bảng 2 trang 13 của sách thiết kế đồ
án công nghệ chế tạo máy (GS.TS Trần Văn Địch) thì ta chọn được dạng sản xuất củachi tiết trên là: Hàng loạt lớn.
Trang 4PHẦN III LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.
3.1 Chọn dạng phôi.
Dựa vào vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám và hình dạng của chi tiết không phứctạp Kích thước càng gạt nhỏ, dạng sản xuất là hàng loạt lớn nên ta chọn dạng phôi làphôi đúc
3.2 Chọn phương pháp đúc.
+ Đúc trong khuôn cát - mẫu gỗ
Chất lượng bề mặt vật đúc không cao, giá thành thấp, trang thiết bị đơn giản, dễ chếtạo thích hợp cho dạng sản xuất đơn chiếc và sản xuất loạt nhỏ
Cấp chính xác của phôi đạt cấp 16 – 17, gây khó khăn cho các nguyên công gia côngsau
Độ nhám bề mặt đạt Rz = 160µm
→ Phương pháp này đạt năng suất trung bình, chất lượng bề mặt không cao
+ Đúc trong khuôn cát mẫu kim loại
Phương pháp này giá thành cao hơn đúc trong khuôn cát mẫu gỗ vì giá thành giacông mẫu kim loại
Cấp chính xác của phôi đạt 15 – 16
Độ nhám bề mặt Rz = 80 µm
Trang 5→ Vậy phương pháp này cho chất lượng bề mặt cao hơn đúc với mẫu gỗ, đúc đượccác chi tiết có hình dạng phức tạp thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa và lớn.
+ Đúc trong khuôn kim loại
Độ chính xác cao, giá thành đầu tư trang thiết bị lớn, phôi đúc gần giống với chitiết nên lượng dư nhỏ, tiết kiệm được vật liệu nhưng giá thành sản xuất cao, năng suấtphù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa và lớn
Dùng áp lực để điền đầy kim loại vào lòng khuôn
Kim loại để đúc áp lực thường là hợp kim thiếc, chì, kẽm, magie
Đúc áp lực thường dùng để đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp
→ phương pháp này giá thành trang thiết bị cao nên giá thành sản phẩm cao Đặc tính
kỹ thuật của chi tiết cao nhưng đối với dạng sản xuất loạt vừa thì tính kinh tế khôngtốt
+ Đúc trong khuôn vỏ mỏng
Là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn mỏng chừng 6 - 8mm
Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu như khuôn cát, khối lượng vật đúc có thểlên tới 100kg
Dùng trong sản xuất loạt lớn và hàng khối
+ Đúc liên tục
Là quá trình đúc mà kim loại lỏng được rót đều và liên tục vào khuôn bằng kimloại, bên trong hoặc xung quanh khuôn có nước làm mát liên tục nhờ làm nguộinhanh nên kim loại sau khi rót vào khuôn được kết tinh ngay, vật đúc được kéo liêntục ra khỏi khuôn bằng các cơ cấu dẫn động đặc biệt
Thường dùng để đúc ống, đúc thanh, đúc tấm
+ Kết luận chọn phương pháp chế tạo phôi
Phương pháp chế tạo phôi được chọn dựa vào dạng sản xuất, đối với dạng sảnxuất hàng loạt lớn ta chọn phương pháp đúc trong khuôn cát mẫu kim loại Phươngpháp này vừa có thể nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết và tăng năng suất lao động.Cấp chính xác chế tạo là cấp II ứng với phương pháp đúc trong khuôn cát mẫu kimloại Phôi có cấp chính xác kích thước là 15 – 16, độ nhám bề mặt đạt được Rz =80µm
Trang 61-40 3,33,5 1,41,7 0,60,9
<
0,3
<
0,15
<
0,04
1702
41 >2,5
3.3 Xác định lượng dư gia công cơ, kích thước phôi
- Sai lệch cho phép kích thước chi tiết đúc ( phôi chính xác cấp II )
Kích thước danh nghĩa 0 50 : 0.5 ( mm )
+ Kích thước danh nghĩa < 50 ( mm )
Bề mặt trên khi rót kim loại: 4 ( mm )
Bề mặt bên và mặt dước khi rót kim loại : 3 ( mm )
+ Kích thước danh nghĩa > 50 và < 120 ( mm )
Bề mặt trên khi rót kim loại: 4,5 ( mm )
Bề mặt dưới và mặt bên khi rót kim loại: 3,5 ( mm
PHẦN IV: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT.
4.1 Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công.
Để thực hiện nguyên công đầu tiên, ta phải chọn chuẩn thô
Nguyên tắc chọn chuẩn thô:
- Nếu chi tiết có một bề mặt không gia công thì ta chon bề mặt đó là chuẩn thô
- Trong trường hợp chi tiết có tất cả các bề mặt đều gia công ta chọn bề mặt cólượng dư nhỏ nhất, độ chính xác cao nhất để làm chuẩn thô
- Bề mặt làm chuẩn thô cần bằng phẳng, không có đậu ngót, đậu rót
Dựa vào những nguyên tắc trên ta chọn bề mặt dưới của thân càng làm chuẩn thô đểthực hiện nguyên công đầu tiên
- Từ đó ta có bề mặt cần gia công là:
Trang 74.2 Xác định trình tự các nguyên công và chọn máy, chọn dao, trang bị công nghệ 4.2.1 Trình tự các nguyên công.
* Phương án A:
- Nguyên công I: Phay mặt đầu của lỗ Φ20
- Nguyên công II: Phay mặt đáy của lỗ Φ20
- Nguyên công III: Khoan – khoét – vát mép lỗ Φ20
- Nguyên công IV: Vát mép và doa lỗ Φ20
- Nguyên công V: Phay mặt đầu vấu lồi
- Nguyên công VI: Phay tinh,phay thô trên mặt càng
- Nguyên công VII: Phay tinh,phay thô dưới mặt càng
- Nguyên công VIII: Khoét lỗ Φ80
- Nguyên công IX: Khoan,khoét,doa,vát mép lỗ Φ10
- Nguyên công X: Phay cắt đứt
- Nguyên công XI: Kiểm tra độ vuông góc giữa đường tâm lỗ Φ20 với bề mặt B
* Phương án B:
- Nguyên công I: Phay mặt đáy của lỗ Φ20
- Nguyên công II: Phay mặt đầu của lỗ Φ20
- Nguyên công III: Khoan – khoét – vát mép – doa lỗ Φ20
- Nguyên công IV: Tiện Φ80
- Nguyên công V: Tiện bề mặt A và B
- Nguyên công VI: Phay mặt đầu vấu phụ
- Nguyên công VII: Khoan - khoét – vát mép - doa lỗ Φ10
- Nguyên công VIII: Phay cắt đứt tạo mặt bên lỗ Φ80
- Nguyên công IX: Kiểm tra độ vuông góc giữa đường tâm lỗ Φ20 với bề mặt B Phương án A này có ưu điểm là dể gá đặt còn phương án B là khó khăn trong việc gáđặt khi gia công trên máy tiện Tuy nhiên, so sánh với phương án B thì phương án này
Trang 8sử dụng ít loại máy lại đạt độ chính xác cao, tự động hóa được quá trình Vậy ta chọnphương án A để thiết kế gia công chi tiết.
4.2.2 Nội dung cụ thể các nguyên công:
4.2.2.1 Nguyên công 1: Phay mặt đầu lỗ Ø20.
a Chọn chuẩn,chọn máy,dao,trang bị công nghệ cho nguyên công 1.
- Định vị: Chi tiết được định vị ba bậc tự do ở mặt đầu của lỗ Ø20 bằng ba chốt tỳ cókhía nhám và hai chốt tỳ khía nhám bề mặt vấu phụ
- Kẹp chặt: Cơ cấu kẹp bằng bulông – đai ốc, lực kẹp bằng tay, chiều lực kẹp hướng vào
Trang 9Hiệu suất máy: η = 0,75
Số vòng quay trục chính: 30 ÷ 1500 v/ph
Bước tiến của bàn dao: s = 30 ÷ 1500 mm/ ph
Lực lớn nhất cho phép của cơ cấu tiến của máy: 1500 kG
Chọn dao:
Chọn dao phay dạng đĩa bằng thép hợp kim cứng BK8 với các thông số : D = 110 mm
b Tra lượng dư,chế độ cắt và thời gian cơ bản cho nguyên công 1
Lượng dư gia công: Zb = 2,5 ( mm ) ( Bảng 3 – 95 Sổ tay CNCTM – [1] )
Đường kính D = 60 (mm ), số răng Z = 16, chiều rộng B = 8 ( mm ), t = 10( mm ), tốc độ cắt V = 36,5 (mm/ph ) ( Bảng 5-172 Sổ tay CNCTM –[II])
Thời gian gia công bước 1:
T1 = T0 + Tp + Tpv + Ttn
Trong đó: Tp = 10% T0 : Thời gian phụ là thời gian cần thiết để công nhân gá đặt chitiết
Tpv : Thời gian phục vụ chỗ làm việc: Tpv = 10% T0
Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Ttn = 5% T0 ( phút ) Thời gian cơ bản khi phay thô: T0 =
L1+L2+L
S n = (phút)Với: L1 = 3 ( mm )
Lượng chạy dao Sz = 0,1 ( mm/răng ) ( Bảng 5-170 Sổ tay CNCTM – [II] )
Công suất cắt: 1,4 kw ( Bảng 5-175 Sổ tay CNCTM – [II] )
Chọn dao: Dao phay dạng đĩa bằng thép gió BK6
Đường kính D = 60 (mm ), số răng Z = 16, chiều rộng B = 8 ( mm ), t = 10( mm ), tốc độ cắt V = 46,5 (mm/ph ) ( Bảng 5-172 Sổ tay CNCTM – [II])
Thời gian gia công bước 2:
Trang 10T2 = T0 + Tp + Tpv + Ttn
Trong đó: Tp = 10% T0 : Thời gian phụ là thời gian cần thiết để công nhân gá đặt chitiết
Tpv : Thời gian phục vụ chỗ làm việc: Tpv = 10% T0
Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Ttn = 5% T0 ( phút ) Thời gian cơ bản khi phay thô: T0 =
Vậy thời gian thực hiện bước 2 là: T2 = T0 + Tp + Tpv + Ttn = 0,2313 ( phút )
Tổng thời gian gia công nguyên công I là: T = T1 + T2 = 0,3438 ( phút )
4.2.2.2 Nguyên công 2: Phay mặt đáy của lỗ Ø20.
a Chọn chuẩn,chọn máy,dao,trang bị công nghệ cho nguyên công 2
- Định vị: Chi tiết được định vị ba bậc tự do ở mặt thân bằng ba chốt tỳ có bề mặt phẳng
và hai chốt tỳ khía nhám bề mặt vấu phụ
- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp bằng thủy lực, chiều lực kẹp hướng vào bề mặt được định
vị 2 bậc tự do Để tăng độ cứng vững khi gia công ta dùng thêm chốt tỳ phụ
- Chọn đồ gá: Đồ gá chuyên dùng
- Sơ đồ định vị và kẹp chặt:
Trang 11Công suất động cơ: N = 7 KW
Hiệu suất máy: η = 0,75
Số vòng quay trục chính: 30 ÷ 1500 v/ph
Bước tiến của bàn dao: s = 30 ÷ 1500 mm/ ph
Lực lớn nhất cho phép của cơ cấu tiến của máy: 1500 kG
Chọn dao: Chọn dao phay dạng đĩa bằng thép BK8 với các thông số : D = 110 mm
b Tra lượng dư,chế độ cắt và thời gian cơ bản cho nguyên công
Đường kính D = 60 (mm ), số răng Z = 16, chiều rộng B = 8 ( mm ), t = 10( mm ), tốc độ cắt V = 36,5 (mm/ph ) ( Bảng 5-172 Sổ tay CNCTM –[II])
Trang 12Thời gian gia công bước 1:
T1 = T0 + Tp + Tpv + Ttn
Trong đó: Tp = 10% T0 : Thời gian phụ là thời gian cần thiết để công nhân gá đặt chitiết
Tpv : Thời gian phục vụ chỗ làm việc: Tpv = 10% T0
Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Ttn = 5% T0 ( phút ) Thời gian cơ bản khi phay thô: T0 =
L1+L2+L
S n = (phút)Với: L1 = 3 ( mm )
Lượng chạy dao Sz = 0,1 ( mm/răng ) ( Bảng 5-170 Sổ tay CNCTM – [II] )
Công suất cắt: 1,4 kw ( Bảng 5-175 Sổ tay CNCTM – [II] )
Chọn dao: Dao phay dạng đĩa bằng thép gió BK6
Đường kính D = 60 (mm ), số răng Z = 16, chiều rộng B = 8 ( mm ), t = 10( mm ), tốc độ cắt V = 46,5 (mm/ph ) ( Bảng 5-172 Sổ tay CNCTM – [II])
Thời gian gia công bước 2:
T2 = T0 + Tp + Tpv + Ttn
Trong đó: Tp = 10% T0 : Thời gian phụ là thời gian cần thiết để công nhân gá đặt chitiết
Tpv : Thời gian phục vụ chỗ làm việc: Tpv = 10% T0
Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Ttn = 5% T0 ( phút ) Thời gian cơ bản khi phay thô: T0 =
Vậy thời gian thực hiện bước 2 là: T2 = T0 + Tp + Tpv + Ttn = 0,2313 ( phút )
Tổng thời gian gia công nguyên công I là: T = T1 + T2 = 0,3438 ( phút )
4.2.2.3 Nguyên công 3: Khoan – khoét – vát mép lỗ Ø20 +0.03
a Chọn chuẩn,chọn máy,dao,trang bị công nghệ cho nguyên công 3
Trang 13- Định vị: chi tiết được định vị ba bậc tự do bằng ba chốt tỳ có bề mặt phẳng vào mặt đáycủa lỗ Ø20 Khối V ngắn định vị vào thân hình trụ 2 bậc tự do,chốt tỳ định vị vào vấu lồimột bậc tự do.
- Kẹp chặt: Cơ cấu kẹp bằng bulông – đai ốc, lực kẹp bằng tay như hình vẽ
- Sơ đồ định vị:
n S
Chọn máy: Chọn máy khoan đứng K135
Đường kính khoan lớn nhất đối với thép: 35 mm
Côn móc trục chính: No4
Công suất động cơ: 6 Kw
Số vòng quay trục chính: 68 ÷ 1100 vg/ph
Bước tiến: 0,11 ÷ 1,6 mm/v
Lực hướng trục cho phép của cơ cấu tiến dao: 1600 kG
b Tra lượng dư,chế độ cắt và thời gian cơ bản cho nguyên công 3.
* Khoan lỗ Ø19 :
- Chọn mũi khoan ruột gà hợp kim cứng BK6 để khoan phá , D = 19 mm
- Lượng dư gia công: Zb = 19
- Chiều sâu cắt , t = 9.5 mm
- Theo bảng 5-25 , ( STCNCTM) tập 2; khoan gang xám có đường kính mũi khoan 20bằng mũi khoan BK6: Có L = 233 mm, l = 135 mm
Trang 14- Lượng chạy dao S = 0.2mm/vg.
- Thời gian gia công bước 1:
Thời gian cơ bản khi khoan: T0 =
L: là chiều dài lỗ khoan: L = 70(mm)
L2: là chiều dài thoát dao: L2 = 1
S: là lượng chạy dao, S = 0,2 (mm/vòng) ( Bảng 5-172 Sổ tay CNCTM –[II])
- Thời gian gia công bước 2:
Thời gian cơ bản khi khoét: T0 =
L: là chiều dài lỗ khoan: L = 70(mm)
L2: là chiều dài thoát dao: L2 = 1
S: là lượng chạy dao, S = 0,55 (mm/vòng) ( Bảng 5-172 Sổ tay CNCTM –[II])
Trang 15n: là số vòng quay trục chính, n = 425 (mm/vòng)
- Thời gian gia công bước 2:
Thời gian cơ bản khi khoét: T0 =
Vậy thời gian thực hiện bước 1 là: T1 = T0 + Tp + Tpv + Ttn = 0,032 ( phút )
4.2.2.4 Nguyên công 4: Vát mép và doa lỗ Ø20 +0.03
a Chọn chuẩn,chọn máy,dao,trang bị công nghệ cho nguyên công 4.
- Định vị: chi tiết được định vị ba bậc tự do bằng ba chốt tỳ có bề mặt phẳng vào mặt đáycủa lỗ Ø20 Khối V ngắn định vị 2 bậc tự do,chốt tỳ định vị vào vấu lồi một bậc tự do
- Kẹp chặt: Cơ cấu kẹp bằng bulông – đai ốc, lực kẹp bằng tay như hình vẽ
- Sơ đồ định vị:
n S
2x45°
2
Trang 16Chọn máy: Chọn máy khoan đứng K135
Đường kính khoan lớn nhất đối với thép: 35 mm
Côn móc trục chính: No4
Công suất động cơ: 6 Kw
Số vòng quay trục chính: 68 ÷ 1100 vg/ph
Bước tiến: 0,11 ÷ 1,6 mm/v
Lực hướng trục cho phép của cơ cấu tiến dao: 1600 kG
b Tra lượng dư,chế độ cắt và thời gian cơ bản cho nguyên công 4
* Vát mép 2x45 o :
- Chọn mũi khoét ruột gà chuôi côn , vật liệu BK8, D = 30mm ,
- Chế độ cắt khi khoét: t = 2 mm,
S = 0.3(mm/vòng) ( Bảng 5-107 Sổ tay CNCTM – [II] ) Tốc độ cắt V = 40 (mm/ph ) ( Bảng 5-106 Sổ tay CNCTM –[II])
n: là số vòng quay trục chính, n = 425 (mm/vòng)
- Thời gian gia công bước 2:
Thời gian cơ bản khi khoét: T0 =
- Chọn mũi doa bằng thép hợp kim BK3, D = 20 mm ,t = 0,1 mm
- Lượng chạy dao So =0.8 mm/vg tra bảng 5-116
- Thời gian gia công bước 1:
Thời gian cơ bản khi phay thô: T0 =
