Thuyết Minh Đồ Án Công Nghệ Chế Tạo Máy : Thiết Kế Gia Công THÂN BƠM LY TÂM

Chi tiết thiết kế là thân bơm ly tâm được đúc từ gang xám 15 32 thuộc dạng hộp, là chi tiết cơ sở quan trọng của bơn ly tâm.Thân bơm có hình khối rỗng, xung quanh có những thành vách với độ dày, mỏng khác nhau, thân bơm là chi tiết cơ sở để lắp các chi tiết khác như vòng bi, trục, cánh bơm, các mặt bích và mặt đầu được lắp với các chi tiết khác tạo thành bơm hoàn chỉnh để hút và đẩy dâù.

bộ giáo dục và đào tạo

Đại học thái nguyên trờng đại học kỹ thuật công nghiệp

bộ môn: công nghệ chế tạo máy

  

-thuyết minh

đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thiết kế: Phạm Đức Toản

Giáo viên hớng dẫn : Trần Minh đức

Thái Nguyên - 2001

Phần I : Phân tích chi tiết gia công

1 Đặc điểm, công dụng, phân loại chi tiết.

Chi tiết thiết kế là thân bơm ly tâm đợc đúc từ gang xám 15 - 32 thuộc dạng hộp, là chi tiết cơ sở quan trọng của bơn ly tâm

Thân bơm có hình khối rỗng, xung quanh có những thành vách với độ dày, mỏng khác nhau, thân bơm là chi tiết cơ sở để lắp các chi tiết khác nh vòng

TrườngưĐHKTCN

ĐạiưHọcưKTCN TháiưNguyên

bi, trục, cánh bơm, các mặt bích và mặt đầu đợc lắp với các chi tiết khác tạothành bơm hoàn chỉnh để hút và đẩy dâù.

2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật :

*Những yêu cầu kỹ thuật chi tiết gia công.

- Các lỗ  90, 40, 22 yêu cầu đạt Ra = 2,5; lỗ 70 yêu cầu đạt

RZ = 20;các lỗ 46, 32 yêu cầu đạt Ra = 1,25

-Yêu cầu về độ không đồng tâm giữa các lỗ trụ trong ( 0,05mm)

- Các mặt bích đế và bích nghiêng yêu đạt RZ = 2C

- Các mặt đầu lỗ yêu cầu đạt RZ = 20

- Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ <0,01mm trên 100mm bán kính

* Biện pháp gia công để đạt các yêu cầu kỹ thuật :

- Các lỗ 46 và 32 yêu cầu độ bóng và độ chính xác lắp ghép cao nên phơng pháp gia công lần cuối là mài tinh

- Các lỗ 90, 70, 40, 22 để đạt Ra = 2,5 thi biện pháp gia công lần cuối tiện tinh

- Các mặt bích lắp ghép để đạt RZ =20 thì biện pháp gia công lần cuối là phay tinh

- Để đạt độ đồng tâm cao giữa các lỗ trong ta gia công chúng trên 1 lần gá

đặt

- Để đạt độ vuông góc giữa mặt đầu và đờng tâm các lỗ ta khoả mặt đầu

và tiện lỗ trên 1 lần gá

3 Đánh giá tính công nghệ trong kết cấu :

Chi tiết hợp đợc chế tạo từ gang xám 15 - 32 có kích thớc nhỏ và độ dày thành vách đảm bảo đủ độ cứng vững, có thể cho phép dùng chế độ cắt dao cao đạt năng xuất cao

Các bề mặt đủ diện tích cho phep thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và cho phép gá đặt nhanh Các bề mặt lỗ đều thông suốt, ngắn và có đờng kính giảm dần từ ngoài vào trong Các lỗ thuậntiện cho việc ăn dao, thoát dao

Các mặt lỗ chính trên hộp có kết cấu đơn giản không rãnh và bề lỗ không đứt quãng

Nh vật qua phân tich ta thấy chi tiết chế tạo có tính công nghệ cao trong kết cấu

Phần II : xác định dạng sản xuất

Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng việc thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Dạng sản xuất quyết định lợng vốn

đầu t, phơng hớng đầu t trang bị sản xuất Xác định đợc đúng sản lợng xẽ thiết kế đợc quy trình công nghệ hợp lý tạo ra hiệu quả kinh tế cao.

Dạng sản xuất đợc xác định dựa vào sản lợng cơ khí và khối lợng chi tiết

N : sản lợng cơ khí

N1 : số lợng sản phẩm đợc sản xuất trong một năm

N1=30000(chi tiết)

m : số chi tiết trong một sản phẩm, m = 1

 : số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ ,  = 6%

 :số phế phẩm trong phân xởng đúc,  = 3%

100

6 3 1 1

Phần III : chọn phơng pháp chế tạo phôi

* Yêu cầu của việc chọn phôi :

- Dựa vào kết cấu của chi tiết

- Dựa vào yêu cầu kỹ thuật

Phôi đúc thờng đợc chế tạo theo các phơng pháp :

- Đúc trong khuôn cát, mẩu gỗ, làm khuôn bàng tay Phơng pháp này cho năng xuất thấp, độ chính xác thấp, lợng d để gia công cắt gọt lớn, đòi hỏi trình độ công nhân phải cao, chỉ thích hợp với dạng sản xuất đơn chiếc và loại nhỏ

- Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại làm khuôn bàng máy

Phơng pháp nàyđạt độ chính xác và năng xuất cao, lợng d gia công nh

ph-ơng pháp này thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối

- Đúc trong khuôn kim loại : Phơng pháp này cho năng xuất, chất lợng cao, khuôn đợc sử dụng nhiều lần nên tiết kiệm đợc thời gian làm khuôn

và vật liệu Nhng chỉ đúc đợc những chi tiết có khối lợng nhỏ, làm khuôn phức tạp, giá thành khuôn cao

- Phơng pháp đúc trong khuôn vỏ mỏng: Phơng pháp náy đạt độ chính xáccao, tính chất cơ học tốt, dùng trong sản xuất háng loạt lớn và hàng khối nhng chỉ thích hợp với các chi tiết hợp cỡ nh

- Đúc áp lực : Năng xuất và chất lợng cao, đúc đợc chi tiết có thành mỏng,kết cấu phức tạp Nhng có nhợc điểm là thiết bị phức tạp và giá thành khuôn cao

Qua bớc phân tích u nhợc điểm của các phơng pháp đúc ở trên áp dụng vào điêu kiện cụ thể của chi tiết: Vật liệu là gang xám 15 – 32, dạng sản xuất là loạt lớn, chi tiết cỡ nhỏ, có hình dạng phức tạp Phôi yêu cầu độ nhẵn và độ chính xác không cao nên ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là

đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại và làm khuôn bằng máy

Phơng pháp này có các u điểm sau:

- Hỗn hợp làm khuôn là cát và đất sét cho nên rễ chế tạo phôi dẻ tiền,phù hợp với nền kinh tế nớc ta

- Lớp kim loại ngoài cũng ít bị biến cứng, do đó ít gây khó khăn cho gia công cơ.

- Gang có tính chảy loãng cao, khả năng điền đầy khuôn tốt, khi phôi đúc

ra có cơ tính tơng đối tốt Khuôn cũng có nhợc điểm là độ chính xác thấp

DTD

T

Phần IV : thiết kế quy trình công nghệ

I – Nguyên tắc chung khi chọn chuẩn :

Chọn chuẩn là một vấn đề co ý nghĩa rất lơn trong việc thiết kế quy trình công nghệ Nó ảnh hởng đến độ chính xác gia công và thơi gian gia công, do đó ảnh hởng đến giá thành sản phẩm Nếu ta chọn chuẩn hợp lý

sẽ đảm bảo độ chính xác gia công, quy trình công nghễ đơn giản, tối u dẫn

đến kết cấu đồ gá gọn nhẹ, dảm bảo thời gian gá đặ nhanh, rút ngắn đợc thời gian gia công Do đó giảm đợc giá thành sản phẩm và nâng cao hiệu quả kinh tế

Từ sự phân tich vai trò của việc chọn chuẩn ta có các nguyên tắc chung khi chọn chuẩn nh sau:

- chọn chuẩn theo nguyên tắc 6 điểm, khống chế những bậc tự do cần thiết, tuyệt đối tránh thiếu hay siêu định vị

- Chọn chuẩn sao cho không vì lực cắt, lực kẹp mà chi tiết bị biến dạng quá nhiều đồng thời đảm bảo lực kẹp nhỏ nhằm đảm bảo cho sức lực côngnhân và đảm bảo an toàn khi gia công

- Chọn chuẩn sao cho kết cấu của đồ gá đơn giản, thuận tiện khi sử dụng

II – Chọn chuẩn tinh :

* Việc chọn chuẩn tinh phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Chọn tinh chuẩn sao cho phải đẳm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các bề mặt gia công với nhau

- chọn chuẩn tinh sao cho phân bố đủ lợng d cho bề mặt gia công

* Những lời khuyên khi chọn chuẩn tinh

Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, Thực hiện lời khuyên này

đảm bảo đợc tính thống nhất giữa quá trình gia công và quá trình lắp giáp ,

do đó độ chính xác của các kích thớc trong quá trinh gia công cũng dễ dàng

đạt đợc Ngoài ra còn giảm bớt đợc thời gian gia công và loại bỏ chuẩn tinh phụ

- Nếu điều kiện gá đặt và quy trình công nghệ cho phép thì ta nên chọn chuẩn tinh sao cho đảm bảo tính trùng chuẩn ( chuẩn khởi xuất, trùng chuẩn định vị thì sai số chuẩn giảm Nếu chuẩn khởi xuất trùng chuẩn định

vị trùng chuẩn cơ sở thì sai số chuẩn bằng 0)

- Nếu điều kiện kỹ thuật hoặc quy trình công nghệ cho phép thì nên chọn chuẩn tinh thống nhất Lời khuyên này sẽ làm cho chủng loại đồ gá dùng trong quá trình gia công ít đi, đơn giản hoá văn kiện công nghệ

Dựa vào những lời khuyên, yêu cầu và dựa vào kết cấu của chi tiết ta có những phơng án chọn chuẩn tinh nh sau:

a Phơng án I :

Chuẩn tinh là bề mặt lỗ trụ 46 hạn chế 2 bậc tự do kết hợp với mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do

Ưu điểm: Đồ gá đơngiản, bề mặt chuẩn là bề mặt lắp ghép nên tính trùng

chuẩn cao, giảm đợc sai số gia công

Nhợc điểm : Khó gá đặt, độ cứng vững kém.

b Ph ơng án II : Chuẩn tinh là mặt lỗ trụ 90 hạn chế 2 bậc tự do kết hợp

với mặt đầu 110 hạn chế 3 bậc tự do

Ưu điểm: Đồ gá đơn giản, gá đặt nhanh chóng, gia công đợc hầu hết các

bề mặt Tính trùng chuẩn cao nên giảm đợc sai số gá đặt

Nhợc điểm: rễ gây ra sai số tơng quan giữa các bề mặt.

* Kết luận : Qua phân tích u, nhợc điểm của hai phơng án ta chọn phơng

ảnh hởng trực tiếp các nguyên công sau về độ chính xác của chi tiết gia công

Việc chọn chuẩn thô phải thoả mãn các nguyên tắc chung khi chọn chuẩn ngoài ra đảm bảo các yêu cầu và những lời khuyên sau:

* Yêu cầu khi chọn chuẩn thô

- Phân phối đủ lợng d cho các bề mặt gia công

- Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tơng giữa những bề mặt gia công

* Những lời khuyên khi chọn chuẩn thô:

- Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công nếu trên chi tiết gia công chỉ có một bề mặt không gia công thì ta nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô

- Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công nếu trên chi tiết gia công chỉ có một bề mặt không gia công thì ta nên chọn bề mặt không gia công nào đòi hỏi phải có độ chính xác tơng quan với các bề mặt gia công ở mức độ cao nhất để làm chuẩn thô

- Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều sẽ gia công thì ta nên chọn bề mặt phôi cứng với bề mặt sẽ gia công nào đòi hỏi phải bố trí lợng d nhỏ nhất để làm chuẩn thô

- Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công ta không nên chọn chuẩn thô quá một lần trong suốt cả quá trình gia công

Căn cứ vào những yêu cầu, lời khuyên và kết cấu của chi tiết ta có các phơng án chọn chuẩn thô sau

a Phơng án I: Chuẩn thô là bề mặt lỗ trụ 46 hạn chế hai bậc tự do kết hợp

với mặt đầu hạn chế ba bậc tự do

Ưu điểm : Gá đặt đơn giản vì phôi đúc có lợng d phân bố đều vì phần này

nằm ở hòm khuôn dới

Nhợc điểm : Độ cứng gá đặt thấp

b Phơng án II: Chuẩn thô là mặt lỗ trụ 90 hạn chế hai bậc tự do kết hợp

với mặt đầu hạn chế ba bậc tự do

Ưu điểm : Gá đặt thuận tiện, đơn giản

Nhợc điểm : Vì phần này nằm ở hòm khuân trên

Kết luận : Qua phân tích u,nhợc điểm của hai phơng án ta chọn chuẩn thô

theo phơng án II

1 Nguyªn c«ng I : Khoan lç 20 Kho¶ mÆt ®Çu 62 ,tiÖn th« c¸c lç 46,

2 Nguyªn c«ng II: Kho¶ mÆt ®Çu 110,122 TiÖn th«, tiÖn tinh 90, 70

M¸y 1A612 , dao BK8

Bíc 1: TiÖn kho¶ mÆt ®Çu 110, 22.

S1

1

3 Nguyªn c«ng III: TiÖn tinh c¸c lç trô 46, 40, 32, 22.

M¸y 1A616 , dao BK8

S1

4 Nguyªn c«ngIV: Mµi tinh lç 46, 32.

M¸y mµi trßn trong 3A227B

S1

5 Nguyên công V: Kiểm tra trung gian.

- Kiểm tra độ đồng tâm giữa các lỗ trụ 90, 20, 46, 40, 32, 22

- Kiểm tra độ vuông góc giữa đờng tâm các lỗ trụ và mặt đầu

- Kiểm tra độ bóng bề mặt và độ chính xác kích thớc hai lỗ 46 và 32

6 Nguyªn c«ng VI : Phay th«, phay tinh mÆt bÝch nghiªng

M¸y phay ngang 6H82, Dao phay BK8

7 Nguyên công VII: Phay thô, phay tinh mặt bích đáy.

Máy phay ngang 6H82,dao phay BK8

PP

A - A

8 Nguyªn c«ng VIII : Khoan + tar« lç M24.

S1

P

P

9 Nguyªn c«ng iX : Khoan lç + tar« 3 lç M8.

M¸y khoan cÇn 2H53

Bíc 1: Khoan 3 lç 8, mòi khoan P18.

Bíc 2 : Tar« 3 lç M8, dao tar« P18.

M8

S1

S1

10 Nguyªn c«ng X : Khoan + Tar« 6 lç M6.

M¸y khoan cÇn 2H53

Bíc 1 : Khoan 6 lç 6; mòi khoan P18 Bíc 2 : Tar« lç M6; dao tar« P18.

11 Nguyªn c«ng XI :

M¸y khoan lç cÇn 2H53

Bíc 1 : Khoan 3 lç 6; mòi khoan P18 Bíc 2 : Ta r« 3 lç M6, dao ta r« P18.

12 Nguyên công XII : Khoan 4 lỗ 10 mặt bích đế.

Máy khoan cần 2H53

Mũi khoan P18

13 Nguyên công XIII : Khoan lỗ 4.

Máy khoan đứng 2H125; dao : mũi khoan P18

14 Nguyên công XIV : Khoan lỗ 3.

Máy khoan đứng 2H125; mũi khoan P18

15 Nguyên công XIV : Khoan lỗ 8.

Máy khoan đứng 2H125; dao : mũi khoan P18

16 Nguyªn c«ng XVI: Tæng kiÓm tra

Phần V :tính và tra lợng d.

Phôi đợc xác định phần lớn lợng d gia công Lợng d gia công đợc xác

định hợp lý về trị số sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì :

- Lợng d quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiêu hao sức lao động để gia công,tốn nhiều năng lợng điện, dụng cụ cắt … dẫn đến giá thành tăng

- Ngợc lại lợng d quá nhỏ sẽ không đủ lợng d để hớt hết sai lệch của phôi

để biến phôi thành chi tiết hoang thiện Điều này có thể giải thích bằng hệ

Trong đó : ct là sai lệch của chi tiết

ph là sai lệch của phôi

Nh vậy sai số in dập sẽ giảm dần sau mỗi nguyên công cắt gọt Vì vậy trong quá trình công nghệ ta phải chia ra làm nhiều nguyên công, nhiềubớc để hớt dần lợng d thì mới đảm bảo độ chính xác yêu cầu Lợng d ở các nguyên công, các bớc đó gọi là lợng d trung gian Lợng d trung gian không

đợc quá nhỏ để không xảy hiện tợng trợt dao và độ bóng bề mặt gia công kém

- Phơng pháp thông kê kinh nghiệm : Theo phơng pháp này lợng d trung gian đợc xác định dựa trên cơ sở lợng d tổng cộng của bề mặt lấy theo kinh nghiệm Các số liệu kinh nghiệm này thờng đợc tổng hợp theo bẳng trong

sổ tay thiết kế qui trình công nghệ

+ Ưu điểm : Cho phép xác định nhanh lợng d.

+ Nhợc điểm : Độ chính xác thấp do đợc lấy từ kinh nghiệm thông kê của

nhà máy hoặc khu vực sản xuất trong một khoảng thời gian xác định, không

đi xâu phần tích các điều kiện gia công cụ thể của các bớc gia công Vì thế trị số lợng thờng lớn hơn nhiều so với lợng d tình toán

+ Phạm vi sử dụng : Chủ yếu dùng trong sản xuất nhỏ, trong sản xuất lớn dùng để tham khảo

- Phơng pháp tính toàn phân tích : Ngời ta căn cứ vào từng điều kiện cụ thểcủa qui trình công nghệ để xác định lợng d Để có lợng d tổng cộng phải xác định lợng d trung gian tạo nên nó Nh vậy để có lợng d tổng cộng chínhxác thì phải cần có lợng d trung gian chính xác, để có lợng d trung gian chính xác phải căn cứ vào việc phân tích tỉ mỉ các điều kiện cụ thể cuả một

số đồ gia công

+ Ưu điểm ; Trị số lợng d xác đợc xác định một cách chính xác theo những điều kiện gia công cụ thể

+ Nhợc điểm : Đỏi hỏi ngời cán bộ công nghệ phải phân tích đánh giá mộtcách thân trọng, chính xác nên tôn thời gian

+ Phạm vi ứng dụng : Dùng trong sản xuất lớn và vừa, trong sản xuất dùngkhi vật liệu quí hiếm

So sánh hai phơng pháp thấy rằng phơng pháp này có thể tiết kiệm đợc kim loại từ 6 - 15%, trọng lợng chi tiết, giảm đợc chi phí cho quá trình gia công cơ, giảm bớt tiêu hao dụng cụ cắt gọt

Với phân tích trên đây phơng pháp tính toán phân tích có nhiều u điểm hơn nên ta chọ phơng pháp này

a : Sai lệch không gian do bớc công nghệ sát trớc để lại(cong, vênh, lệch tâm)

+ b: sai số gá đặt ở nguyên công đang thc hiện

- Xác định Rza và Ta :

+ Tra bảng 10 “TKĐACNCTM” với phôi là phôi đúc có đờng kính

<1250(mm), Rza = 250(mm), Ta = 350(mm)

+ Tra bảng 13 “TKĐACNCTM” sau tiện thô ta có

Rza = 50(àm), vì vật liệu chế tạo là gang xám nên sau tiện tho

Ta = 0

+ Tra bảng 13 “TKĐACNCTM” sau tiện tinh Rza = 20(àm),

Ta = 0

- Xác định a : a  lk2   2v

+ lk : Độ sai lệch khuôn, với chi tiết là gang xám tra bảng VII – 14

“ TKĐACNCTM – T1” 1979 ta có lk = 800(m)

+ v : độ cong vênh của phôi , v =.L

K: độ cong vênh đơn vị, vơi gang xám

K = 0,71(m/mm)Chọn K = 1(m/mm)

L: chiều dài lớn nhất của chi tiết gia công

L = 1117 = 117(m)

Sai lệch không gian của phôi :

) ( 809 117

800 2 2

Sau tiện thô : a’ =0,06 809 = 49)

Sau tiện tinh : a’’ = a 0,04 = 0,0449 = 2(m)

Mài tinh:  =27(m).

- Kích thớc giới hạn đợc xác định nh sau :

Lấy kích thớc tính toán làm tròn theo hàng số của dung sai ta có Dmax, lấy Dmax trừ đi dung sai ta có Dmin :

Sau mài tinh : Dmax = 46,03: Dmin =46,03 – 0,027 = 46,003(mm)

Sau tiện tinh : Dmax 45,89; Dmin = 45,89 – 0,05 = 45,84(mm)

Sau tiện thô : Dmax =45,65, Dmin= = 45,65 – 0,02 = 45,45(mm)

Phôi Dmax = 42,83, Dmin = 42,83 – 0,4 = 42,43(mm)

- Lợng d giới hạn đợc xác định nh sau : Zmin bằng hiệu giữa hai kích thớc lớn nhất của hai nguyên công kề nhau, Zmax bằng hiệu giữa hai kích thớc nhỏ nhất của hai nguyên công kề nhau:

+ Khi mài tinh : 2 Zmin = 46,03 – 45,89 =0,14(mm) = 140(mm)

Dung sai (m)

Kích thớc giới hạn

Trị số giới hạn lợng d