Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy ” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên” Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy ” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên” Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy ” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên”
Trang 1Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học
Công Nghệ Chế Tạo Máy
1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:
Theo đề bài thiết kế:
” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên”
với sản lợng 8000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do
Tay biên là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loại chi tiết
có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tao với nhau mộtgóc nào đó
Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này ( ờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (nh là trục khuỷu)hoặc ngợc lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ
th-số truyền trong các hộp tốc độ)
Điều kiện làm việc của tay biên đòi hỏi khá cao:
+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ
+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập
2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:
Bề mặt làm việc chủ yếu của tay biên là
hai bề mặt trong của hai lỗ Cụ thể ta cần đảm
bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:
- lỗ 1 và 2 dùng để dẫn dầu vào trong 2 lỗ
I và II (trong lỗ I và II có lắp bạc thay)
- Hai đờng tâm của hai lỗ I và II phảI song
song với nhau và cùng vuông góc với mặt đầu tay
biên Hai đờng tâm của hai lỗ I và II phảI đảm
bảo khoảng cách A = 1650,1, độ không song song của hai tâm lỗ là 0,08 mm trên l = 25
mm (0,08/25), độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,08 mm trên l = 25 mm(0,08/25) Hai lỗ thờng có lắp bạc lót có thể tháo lắp đợc
Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đa ra một số nét công nghệ điển hình giacông chi tiết tay biên nh sau:
+ Kết cấu của càng phải đợc đảm bảo khả năng cứng vững
+ Với tay biên, với kích thớc không lớn lắm phôI nên chọn là phôI dập và vì để đảmbảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của tay biên
+ Chiều dàI các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc haimặt phẳng song song với nhau là tốt nhất
+ Kết cấu của càng nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đối với tay biên các
lỗ vuông góc cần phảI thuận lợi cho việc gia công lỗ
+ Kết cấu của càng phảI thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.+ Kết cấu của càng phảI thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thốngnhất
Với tay biên , nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảm bảo
độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyên công sau ( gia công hai lỗ
Trang 2chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không gia công Và thứ tự gia công của haimặt đầu là phay bằng hai dao phay đĩa 3 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu
3 Xác định dạng sản xuất:
Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau đây:
N = N1m(1 + /100)Trong đó:
N : Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm;
N1 : Số sản phẩm (số máy) đợc sản xuất trong một năm;
m : Số chi tiết trong một sản phẩm;
: Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ
(5% đến 7%)
N = 8000.1.(1 + 6%) = 8480 ( sản
phẩm)
Sau khi xác định đợc sản lợng hàng năm ta
phảI xác định trọng lợng của chi tiết Trọng lợng
của chi tiết đợc xác định theo công thức:
Q = V. = 0,123.7,852
= 1 kgTheo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:
Dạng sản suất: Hàng loạt Lớn
4 Chọn ph ong pháp chọn phôi:
4.1 Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:
Trớc khi rèn và dập nóng kim loại ta phảI làm sạch kim loại, cắt bỏ ra từngphần nhỏ từng phần phù hợp đợc thực hiện trên máy ca Trong trờng hợp trọng lợngcủa chi tiết ( biên liền)khoảng 1 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôI là cán định hình.4.2 Rèn tự do:
Rz = 6.3) Ta có các lợng d tơng ứng nh sau:
Trang 35 Lập thứ tự các nguyên công, các b ớc (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)
5.1 Lập sơ bộ các nguyên công:
- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu đạt kích thớc 290,1, gia công trên máy phay ngangbằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đờng kính tối thiểu là 200 mm và sau đó có thể màiphẳng ( đạt đợc độ nhám Ra = 1,25 - cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị chocác nguyên công sau
- Nguyên công 2 : Gia công lỗ nhỏ tay biên đạt kích thớc 300,033 và vát mép lỗ, giacông trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt đợc độ nhám Ra
Trang 45.2 Thiết kế các nguyên công cụ thể:
5.2.1 Nguyên công I : Phay mặt đầu
Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt
đầu tay biên cần đảm bảo
độ song song và cần phảI
đối xứng qua mặt phẳng
đối xứng của chi tiết, bởi
vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp
tự định tâm hạn chế cả 6
bậc tự do, và má kẹp có
khía nhám định vị vào
hai mặt phẳng của thân
tay biên bởi đây là chuẩn thô
Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hớng của lực kẹp từ hai phía
cùng tiến vào, phơng của lực kẹp cùng phơng với phơng của kích thớc thựchiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặt của hai đầubiên trong cùng một nguyên công bởi vậy ta dùng cơ cấu bàn phân độ
Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có các kích
thớc sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
Trang 5Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính
toán là:
250 14 , 3
26 1000
1000
.d n m
5.2.2 Nguyên công II:Khoét, Doa, vát mép lỗ 30 0.033
Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu nhỏ cần đảm bảo độ đồng tâm tơng đối giữa
hình trụ trong và hình tròn ngoài của phôi và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt
đầu bởi vậy ta định vị nhờ một
= 35mm Công suất của máy Nm = 6 kW
Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 29.5 mm( có các kích thớc
sau: L = 180 355mm, l = 85210 mm), Mũi Doa có lắp mảnh hợp kim cứng
D = 30mm,Vát mép D = 35mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệChế Tạo Máy tập 2):
L
ợng d gia công: Gia công 2 lần với lợng d khoét Zb1 = 1,25 mm và lợng d Doa Zb2
= 0,25 mm
Trang 6Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm, lợng chạy
dao S = 0.8 mm/vòng(0,81), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng Ta tra đợc các hệ sốphụ thuộc:
k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k1 = 1
k2 : Hệ số phụ thuộc vàotrạng thái bề mặt phôi,B5-109 Sổtay CNCTM t.2, k2=1k3 : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của hợp kim cứng, B5-109 Sổ tayCNCTM tập 2, k3 = 1
vt = vb.k1.k2.k3 = 72.1.1.1.1 = 72m/phút
Ta xác định số vòng quay tính toán của trụcchính nt vào công thức:
29 14 , 3
72 1000
1000
Xác định chế độ cắt cho Doa Chiềusâu cắt t = 0,25 mm, lợng chạy dao S = 1
mm/vòng(11,3), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng
Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:
30 14 , 3
10 1000
1000
l-5.2.3 Nguyên công III: Khoét, Doa, vát mép lỗ 50 0.037
Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu to cần đảm bảo độ đồng tâm tơng đối giữa
hình trụ trong và hình tròn ngoàI của phôI và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt
đầu đồng thời cần đảm bảo khoảng cách
tâm của hai lỗ A = 1650.1 bởi vậy ta định
vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do
định vị vào mặt đầu, một bạc côn chụp vào
đầu biên to hạn chế hai bậc tự do và có tác
dụng định tâm và một chốt chám định vị
vào lỗ 30 vừa gia công ở nguyên công
tr-ớc hạn chế 1 bậc tự do chống xoay( hoặc
một khối V di động định vị vào mặt trụ
ngoàI của đầu to tay biên hạn chế 1 bậc tự
do và chốt trụ ngắn định vị lỗ 30 hạn chế
hai bậc t do còn lại)
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trợt thanh răng và
kẹp từ trên xuống
Trang 7Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đờng kính mũi khoan lớn nhất khi khoan
thép có độ bền trung bình max = 75mm Công suất của máy Nm = 13 kW
Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 49.5 mm, Mũi Doa bằng
thép gió D = 50mm,Vát mép bằng thép gió D = 55mm ( Tra theo bảng 47,
4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
96)mm/phút Ta tra đợc các hệ số phụ thuộc:
k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109
Ta xác định số vòng quay tính toán củatrục chính nt vào công thức:
29 14 , 3
72 1000
1000
10 1000
1000
Trang 8Lập sơ đồ gá đặt: Mặt đầu của vấu đầu
nhỏ tay biên cần đảm bảo độ song
song với mặt phẳng đối xứng của tay
biên và cần phảI đạt đợc khoảng cách
tới tâm lỗ 280,1, bởi vậy ta sử dụng
cấu so dao để có thể đIều chỉnh máy
đạt đợc kích thớc theo yêu cầu
Chọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh hợp lim cứng, có các kích thớc
sau( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
d = 40 mm, L = 221 mm, l = 63 mm, số răng Z = 6 răng
L
ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d phay thô Zb = 3 mm.
Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lợng chạy dao S = 0.1 –
0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng 5-160 và 5-161 Sổtay CNCTM tập 2 Các hệ số hiệu chỉnh:
K1: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào nhóm
và cơ tính của thép cho trong bảng
5-161 Sổ tay CNCTM2- k1 = 1,12
K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng
thái của bề mặt gia công và chu kỳ bền
của dao cho trong bảng 5-161 Sổ tay
CNCTM2- k2 = 1
K3: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chiều
rộng phay cho trong bảng 5-161 Sổ tay
CNCTM2- k3 = 1
K4: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu
gia công cho trong bảng 5-161 Sổ tay
64 , 192 1000
1000
Trang 9Vtt =
1000
1500 40 14 , 3 1000
.d n m
188,4 m/phút
Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,1.6.1500 = 900 mm/phút Theo máy ta có Sm =
500 mm/phút
Lập sơ đồ gá đặt: Khoan lỗ dầu đầu nhỏ cần đảm bảo độ xuyên tâm của tâm lỗ và
tâm của lỗ biên đầu nhỏ đồng thời cần đảm bảo độ đồng tâm tơng đối của 2 lỗvới nhau và với hình tròn ngoài, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự
do nh sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụtrong của lỗ 30 hạn chế 2 bậc tự do và chốt chám định vị vào lỗ 50 hạn chế 1bậc tự do chống xoay còn lại
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp vuông góc với phơng của kích
thớc thực hiện
Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng 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 thớc nh sau d = 6 mm và mũi khoan có d = 2mm
( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
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, k1 = 1
5 , 27 1000
ta chọn số vòng quay của trục
chính theo dãy số vòng quay: nm =
1360vòng/phút
Xác định chế độ cắt chokhoan lần 1 lỗ 2 Chiều sâucắt t = 1 mm, lợng chạy dao S
= 0,05 (hoặc 0,06) mm/vòng,tốc độ cắt V = 43 m/phút Ta
có các hệ số:
K1: Hệ số điều chỉnh phụthuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1
Trang 10K2: 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 = 43.1.1.1.1 = 43 m/phút
Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:
2 14 , 3
43 1000
1000
Lập sơ đồ gá đặt: Mặt đầu của vấu đầu to tay
biên cần đảm bảo một góc nghiêng 450 so
với mặt phẳng đối xứng của tay biên và
cần phảI đạt đợc khoảng cách tới tâm lỗ
400,16, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn
kẹp vuông góc với phơng của kích thớc
thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có
thể đIều chỉnh máy đạt đợc kích thớc theo yêu
cầu
Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12.
Công suất của máy Nm = 10kW
Chọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh
hợp kim cứng, có các kích thớc sau( Tra theo bảng
4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
Trang 11K3: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay cho trong bảng 5-161 Sổ tayCNCTM2- k3 = 1
K4: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công cho trong bảng 5-161 Sổ tayCNCTM2- k4 = 1
Vậy tốc độ tính toán là: vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 172.1,12.1.1.1 = 192.64 m/phút
Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:
40 14 , 3
64 , 192 1000
1000
.d n m
188,4 m/phút
Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,1.6.1500 = 900 mm/phút Theo máy ta có Sm =
500 mm/phút
Lập sơ đồ gá đặt: Khoan lỗ dầu đầu nhỏ cần đảm bảo độ xuyên tâm của tâm lỗ và
tâm của lỗ biên đầu nhỏ, độ đồng tâm tơng đối của 2 lỗ với nhau và với hìnhtròn ngoàI và nghiêng 45o so với mặt phẳng đối xứng của tay biên , bởi vậy ta
sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do nh sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, mộtchốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong của lỗ 50 hạn chế 2 bậc tự do và chốtchám định vị vào lỗ 30 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp vuông góc với phơng của kích
thớc thực hiện
Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng 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 thớc nh sau d = 6 mm và mũi khoan có d = 2mm
( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
Trang 12vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 27,5.1.1.1.1 = 27,5 m/phút.
Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:
6 14 , 3
5 , 27 1000
1000
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, k1 = 1
vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 43.1.1.1.1 = 43 m/phút
Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:
2 14 , 3
43 1000
1000
Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu tay biên cần
đảm bảo độ song song và cần phải đối
xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi
tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp hạn
chế 5 bậc tự do: mặt phẳng hạn chế 3
bậc tự do, chốt trụ ngắn định vị vào mặt
trụ trong 50 hạn chế 2 bậc tự do
Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt
chi tiết, hớng của lực kẹp từ hai phía
cùng tiến vào
Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82.
Công suất của máy Nm = 7kW
Trang 13Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có các kích
thớc sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
D = 160 mm, d = 40 mm, B = 18 (22)mm, số răng Z = 18 răng
L
ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d phay Zb = 2 mm
Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 2 mm, lợng chạy
dao S = 0,13 (0.1 – 0.18)mm/răng, tốc độ cắt V = 25 (24,5)m/phút Các hệ sốhiệu chỉnh:
K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 5-225
16 1000
1000
.d n m
15,072 m/phút
Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.18.30 =70,2 mm/phút Theo máy ta có Sm =
60 mm/phút
Kiểm tra độ không song song của hai
tâm lỗ 30 và 50
Kiểm tra độ không vuông góc giữa
đ-ờng tâm lỗ và măt đầu
6 Tính l ợng d của bề mặt nào đó, còn
tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết
thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].
Tính lợng d của bề mặt 50+0,037 Độ
chính xác của phôI dập cấp , trọng phôI: 1
kg vật liệu phôI: thép 45
Qui trình công nghệ gồm hai nguyên
công (hai bớc) : khoét và doa Chi tiết đợc
định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự
do), chốt trụ ngắn ở lỗ 30+0,033 ( hạn chế 2
bậc tự do), khối V tuỳ động định vị vào
đ-ờng kính ngoàI của đầu biên lớn ( hạn chế 1 bậc tự do)
Công thức tính lợng d cho bề mặt trụ trong đối xứng
50+0,037:
Zmin = Rza + Ti + 2 2