thuyết minh chi tiết dạng gối đỡ

Đồ án công nghệ chế tạo chi tiết gối đỡ ................................................................................................................................................................................................................................................................................

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trong quá trình phát triển và hội nhập Tỷ trọng ngành côngnghiệp trong cơ cấu ngành kinh tế ngày càng tăng Trong tiến trình công nghiệphoa hiện đại hoa đất nước việc phát triển ngành cơ khí là một trong những ưu tiênhàng đầu Do đó việc đào tạo đội ngũ kỹ sư cơ khí có trình độ chuyên môn cao vềcông nghệ truyền thống cũng như nắm bắt được các công nghệ gia công tiên tiến,hiện đại để áp dụng có hiệu quả vào sản xuất trong nước là một nhiệm vụ quantrọng của ngành cơ khí

Đồ án công nghệ chế tạo máy là một phần quan trọng trong quá trình đào tạo củachuyên ngành cơ khí tại các trường đại học Nú giúp sinh viên tổng hợp lại toàn bộkiến thức chuyên môn trong quá trình học tập, tìm hiểu để áp dụng vào quá trìnhsản xuất thực tế Bên cạnh đó nó cũng giúp sinh viên có điều kiện tìm hiểu làmquen với thực tế sản xuất Để phục vụ cho quá trình làm việc, công tác của sinhviên khi ra trường

Trong qúa trình làm bài em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình của

thầy Hoàng Anh Tuấn cũng như các thầy cô giáo trong khoa Mặc dù có nhiều cố

gắng, nghiêm túc trong công việc tuy nhiên do thời gian thực hiện có hạn nên đềtài không tránh khỏi những thiếu sót rất mong nhận được sự chỉ bảo thêm của thầy

cô để đề tài được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Anh Tuấn cũng như các thầy cô

khác trong khoa cơ khí đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong toàn bộ quá trìnhlàm bài

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2012

Sinh viên

Nguyễn Đình Thắng

Lời Nhận Xét

THUYẾT MINH

PHẦN I: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT GỐI

ĐỠ TRỤC DAO.

1.1 Giới Thiệu Chi Tiết Dạng Gối Đỡ.

Tính công nghệ trong kết cấu có ý nghĩa rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trựctiếp tới năng suất và độ chính xác gia công Những chi tiết dạng gối đỡ cần phảichú ý các đặc điểm sau:

Gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục( như nhóm , cụm, bộ phận) Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó Gối đỡcòn làm nhiệm vụ của ổ trượt Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và thay đổi

1.2 Phân Tích Chức Năng Làm Việc Của Chi Tiết Gối Đỡ Trục Dao.

Rz40 Rz40

Rz20

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết ta có nhận xét sau:

- Gối đỡ có dạng hình trụ tròn,trong có khoan các lỗ , từ đó ta thấy gối đỡ là chi tiếtdạng hộp

- Gối đỡ dùng để đỡ các trục quay trong máy Bề mặt làm việc chủ yếu là các lỗ:

Ø 90, Ø 80, Ø 49

- Dung sai của đường kính lỗ nhỏ (Ø 90±0,017) do vậy yêu cầu gia công đạt độ chính xác cao

- Một số bề mặt có yêu cầu độ bóng cao : cấp nhẵn bóng 5 , 6, 7

- Gối đỡ làm việc trong điều kiện chịu lực và chịu tải trọng khá lớn do trục quay trên giá gây ra Các lực đó có thể là lực dọc trục, lực hướng tâm, trọng lực của các chi tiết đặt trên nó

- Gối đỡ là chi tiết chịu nén ,do vậy vật liệu để chế tạo là gang xám GX 15- 32 là hoàn toàn hợp lí Gối đỡ được đúc từ gang xám

- Gang Xám : GX 15-32

+ 15: chỉ giới hạn bền kéo của gang xám bk =15 kg/mm2

+ 32: chỉ giới hạn bền uốn của gang xám bu = 32kg/mm2

+ Độ cứng của bề mặt chi tiết được lấy trong khoảng

HB= 163÷229 kg/mm2 Chọn HB=185 kg/mm2

+ Thành phần hóa học cơ bản của gang xám GX 15-32 sắt (Fe), cacbon ( C) trong đó:

• Cacbon (C) : 3.5 ÷ 3.7 %; Phót pho (P) : 0.3 %; Lưu huỳnh (S): 0.15 %; Man

gang (Mn) : 0.5 ÷ 0.8 % ; Si lic (Si) : 2 ÷ 4% ; Còn lại là sắt (Fe)

GX 15-32 3.5 – 3.7 2 – 4 0,5 – 0,8 0,15 0,3

1.3 Phân Tích Tính Công Nghệ Trong Kết Cấu Của Chi Tiết Gối Đỡ

Trục Dao.

Chi tiếc gia công của chúng ta phải đảm bảo 4 yếu tố :

- Độ chính xác về kích thước

-Độ chính xác về hình dáng hình học

-Độ chính xác về vị trí tương quan

-Độ chính xác về chất lượng bề mặt chi tiếc gia công

Các bề mặt làm việc chủ yếu và quan trọng của chi tiết là:

+ Lỗ Ø 90±0,017 Rz= 20µm tướng đương cấp độ nhẵn bóng là 5 Đường tâm lỗ có

độ song song với mặt đáy A là 0.02mm/100mm tương đương cấp chính xác 6(bảng2-63 T102 STCNCTM19)

+ Mặt đáy A có độ nhám Rz=20 µm tương đương cấp độ nhẵn bóng là 5 Độ song song bề mặt 0.012mm/100mm đạt cấp chính xác 5(bảng 2-63 T102 STCNCTM19)+ 2 lỗ Ø14.5±0.02 có độ vuông góc với mặt đáy A là 0.02mm/100mm đạt cấp chính xác 8(bảng 2-63 T102 STCNCTM19)

+ Các lỗ Ø60, Ø49, Ø 80, mặt bên có Rz=80 µm tương đơng cấp độ nhắn bóng 3

1.4 Xác Định Dạng Sản Xuất

* Sản lượng hàng năm N = 10000 chiếc/năm

* Khối lượng của chi tiết: sử dụng phần mềm vẽ 3D Inventor để vẽ chi tiết và tínhtoán các thông số của chi tiết gối đỡ trục dao

Material ( vật liệu): Gang {Cast Iron}

Density (khối lượng riêng): 7,250 ( đã gia công )

Mass ( khối lượng): 2,583 kg

Area (diện tích) : 67809,996

Volume ( thể tích) : 356278,056

Tra bảng 2.6 Trang 31 Thiết kế đồ án CN CTM ta được dạng sản xuất là hàng loạtlớn.

1.5 Phương Pháp Chế tạo Phôi.

Chi tiết gối đỡ trục dao với vật liệu GX 15-32 được chế tạo phôi bằng

phương pháp đúc sẽ đảm bảo được yêu cầu về dung sai kích thước và dung sai hình học của phôi

Đúc gang là phương pháp có nhiều tiện ích hơn nhưng phương pháp sản xuấtkhác Kỹ thuật đúc gang có thể tạo ra các sản phẩm cũng như các bộ phận máy để gia công trên các loại máy công cụ bằng cách tiện, phay , bào

Gang xám là một trạng thái trong nhiều trạng thái của gang mà dựa vào vicấu trúc của chúng để người ta phân loại Bề mặt của gang xám ở mặt gãycủa gang có màu xám, là đặc trưng của ferit và graphit tự do Trong quátrình đông đặc, do tốc độ tản nhiệt chậm trong khuônđúc bằng cát, dân đếnlượng graphít hòa tan trong sắt lỏng có đủ thời gian để giải phóng thành cácphiến nhỏ, có hình thù tự do (thường là dạng tấm)

Gang xám có một giá thành rẻ và khá dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảythấp (1350°C) và không đòi hỏi khắt khe về tạp chất Gang xám có tính đúctốt và khả năng tắt âm cao, do tổ chức xốp nên cũng là ưu điểm cho các vậtliệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt Tuy vậy, gang xám dòn, khả năng chốnguốn kém, không thể rèn được Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang

bị biến trắng rất khó gia công cơ khí

Do những đặc tính trên, người ta sử dụng chúng rất nhiều trong ngành chếtạo máy, đúc các băng máy lớn, có độ phức tạp cao, các chi tiết không cầnchịu độ uốn lớn, nhưng cần chịu lực nén tốt Có những thiết bị, vật liệu gangxám được sử dụng đến >70% tổng trọng lượng Các băng máy công cụ (tiện,phay, bào, ), thân máy của động cơ đốt trong cũng được sản xuất từ gangxám.

Đúc gang có nhiều phương pháp khác nhau như: đúc trong khuôn cát, đúctrong khuôn kim loại, đúc trong khuôn mẫu nóng chảy, đúc áp lực Nhưngphương pháp đúc trong khuôn cát và đúc bằng khuôn kim loại là hai phướng

án tốt nhất trong trường hợp này

Đúc trong khuôn cát: là một phương pháp đúc truyền thống lâu đời và ngày

nay vẫn còn sử dụng rộng rãi Khuôn chỉ đúc được một lần (chỉ rót được mộtlần rồi phá khuôn) Với vật liệu chủ yếu là cát, chất phụ gia đi kèm có thể tạo nên tên gọi riêng cho từng phương pháp riêng biệt

+ Ưu điểm : là đúc các chi tiết lớn, phức tạp hơn do có thể làm ruột.

+ Nhược điểm : là Đúc khuôn cát có độ chính xác thấp, chất lượng bề mặt

kém, năng xuất thấp, yêu cầu người thợ có trình độ khéo léo, từ khâu làm khuôn, ruột, đến rót kim loại vào khuôn

Do vậy, đúc khuôn cát hiện nay đang được sử dụng nhưng không chính xác Đây chính là nguyên nhân đôi khi một số chi tiết lớn vài chục kg yêu cầu chính xác nên vẫn phải đúc khuôn kim loại Phù hợp với sản xuất đơn chiếc

Đúc trong khuôn kim loại

+ Ưu điểm:

Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường mà không chịu bất kỳ tác động nào khác Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do nó có các đặc điểm sau đây:

Khuôn được sử dụng nhiều lần; Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia công cơ khí; Nâng cao độ bền

cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn kim loại Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc Nâng cao năng suất lao động Tiết kiệm diện tích nhà xưởng

do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình làm khuôn Giảm giá thành sản phẩm Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt.+ Nhược điểm:

Chế tạo khuôn kim loại phức tạp và đắt tiền; độ bền khuôn hạn chế khi đúc thép, khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng phức tạp; vật đúc có ứng suất lớn do khuôn kim loại cản co mạnh; vật đúc gang dễ bị biến trắng; quy trình đúc phải chặt chẽ

Tuy có những đặc điểm trên nhưng công nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn được sử dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất hàng loạt và loạt lớn bởi vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không sử dụng khuôn kim loại, ví dụ các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ

Như vậy ta so sánh ưu – nhược điểm của hai phương pháp đúc trong khuôn

cát và đúc trong khuôn khim loại thì ta thấy phương pháp đúc trong khuôn kim loại là phương án tối ưu cho quá trình sản xuất phôi của chi tiết gối đỡ trục dao

1.6 Bản Vẽ Lồng Phôi Của Chi Tiết Gối Đỡ Trục Dao

Material( vật liệu) : Gang {Cast Iron}

Density(khối lượng riêng): 7,250

Mass( khối lượng): 3,537 kg

Area(diện tích): 65352,938

Volume( thể tích): 487919,460

1.7 Các Phương Án Công Nghệ Gia Công Cho Chi Tiết.

Phân tích chuẩn và chọn chuẩn

Gối đỡ là một chi tiết dạng hộp , khối lượng gia công chủ yếu tập chung vào giacông các lỗ Do vậy để gia công đợc nhiều lỗ trên nhiều bề mặt khác nhau qua cácgiai đoạn thô, tinh… Ta cần chọn 1 chuẩn tinh thống nhất là mặt phẳng đáy và 2

lỗ chuẩn tinh phụ Ø14.5 vuông góc với mặt phẳng đáy đó

Nguyên công đầu tiên là phải gia công bề mặt tạo chuẩn Việc chọn chuẩn thô chonguyên công này rất quan trọng Với chi tiết này ta có 3 phương án chọn chuẩnthô:

Phương án 1: dùng mặt trên 2 lỗ Ø14.5

Phương án 2: dùng mặt thô 2 lỗ Ø90 và Ø49

Phương án 3: dùng mặt trụ ngoài Ø110

Nhận xét : phương án 2 & phơng án 3 chọn mặt chuẩn thô như vậy không đảmbảo một số yêu cầu sau:

• Không đảm bảo phân phối đều lượng dư gia công

• Rất khó đảm bảo độ đồng tâm của 2 lỗ Ø90 và Ø49

• Bề mặt làm chuẩn thô là dạng tròn do vậy việc gá đặt khá khó khăn và phứctạp

Với phương án 1 đã đa ra ta thấy nó đảm bảo 1 số yêu cầu sau của chuẩnthô :

• Bề mặt trên này có lượng dư gia công nhỏ và đều nên đảm bảo phân phối đủ

và đều lượng dư gia công

• Đảm bảo vị trí tương quan giữa các lỗ & mặt đáy với độ dịch chuyển saikhác là nhỏ nhất

Do vậy ta chọn phương án 1 : Chọn chuẩn thô là mặt trên 2 lỗ Ø14.5

 Phương Án Thứ Nhất:

 Nguyên công 1 : Phay mặt đáy A

 Nguyên công 2 : Phay mặt B (mặt trên 2 lỗ Ø14.5)

 Nguyên công 3 : Khoan, khoét, doa 2 lỗ Ø14.5

 Nguyên công 4 : Phay mặt bên C

 Nguyên công 5 : Tiện các mặt bậc - lỗ 49 - lỗ 80 - lỗ 90 và tiện định hình

lỗ 60

 Nguyên công 6 : Khoan, tarô 3 lỗ M6, sâu 25

 Nguyên công 7 : Khoan và tarô lỗ M6

 Nguyên công 8 : Tổng kiểm tra

 Phương Án Thứ Hai:

 Nguyên công 1 : Phay mặt đáy A

 Nguyên công 2 : Phay mặt B (mặt trên 2 lỗ Ø14.5), Khoan, khoét, doa 2

lỗ Ø14.5 , Khoan và tarô lỗ M6

 Nguyên công 3 : Phay mặt bên C

 Nguyên công 4 : Tiện các mặt bậc – lỗ 90 – lỗ 80 – lỗ 49 và tiện định hình

lỗ 60

 Nguyên công 5 : Khoan, tarô 3 lỗ M6, sâu 25

 Nguyên công 6 :Tổng kiểm tra

Tham khảo hướng dẫn trong giáo trình công nghệ chế tạo máy và hướng dẫn làm

đồ án công nghệ chế tạo máy, ta thấy phương án gia công thứ nhất hợp lý hơnphương án gia công thứ hai

PHẦN II: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG.

1 Nguyên Công 1 Phay Mặt Đáy.

1.1 Định vị và kẹp chăt

 Định vị :

- Dùng 3 chốt tỳ khía nhám định vị lên mặt C của chi tiết khống chế 3 bậc tự do

- Dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu định vị lên mặt B khống chế 2 bậc tự do

Như vậy chi tiết được khống chế 5 bậc tự do

 Kẹp chặt :Chi tiết được kẹp chặt bằng bu-lông qua bạc chữ C lên mặt D của chi tiết

1.2. Chọn máy:

Với độ bóng bề mặt đáy yêu cầu RZ=20 tra bảng 5 cấp nhẵn bóng 5

Gia công chi tiết trên bằng máy phay ngang 6H82( công suất động cơ chính 7kW) , khi gia công dao quay tròn tại chỗ và bàn máy thực hiện chuyển động chạydao S

1.3 Chọn dao( dụng cụ cắt)

 Các nguyên công phay bằng dao phay mặt đầu gắn các lưỡi dao hợp kim cứngBK8 ( bảng 4-95 T376 STCNCTM1) thì ta chọn được dao:

D =125 B = 55 số lưỡi cắt = 8

Trong đó: D: Là đường kính dao

B: Là chiều rộng bề mặt gia công

1.4 Tra chế độ cắt

Cấp nhẵn bóng cần đạt được của mặt đáy là 5 (Bảng 5_TK ĐACNCTM)

Như vậy ta chia nguyên công phay làm 2 bước: (bảng 3.142 T282 STCNCTM)Bước 1: Phay thô t=2,0 mm

Bước 2: Phay tinh t=1,0 mm

 Bước 1: Phay thô:

q V

Z B S t T

D C

.

Do đó kV =1,27.0,85.0,83 = 0,9

V =

0 22 , 0 32 , 0 17 , 0 33 , 0

22 , 0

8 48 2 , 0 2 180

125 695

= 527 (vòng/phút)Tra trị số vòng quay tiêu chuẩn : n =600 (vòng/phút) (TT TKMCKL)

= 235,5 (m/phút)

- Lực cắt:

Pz =

w q

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

CP = 54,5 x = 0,9 y = 0,74 u = 1 q = 1 w = 0 kMP = 0,65

Pz =

0 1

1 74 , 0 9 , 0

600 125

8 48 2 , 0 2 5 , 54

 Bước 2 Phay tinh:

- Chiều sâu phay: chọn t = Z = 1( mm)

- Chiều rộng phay B = 48 (mm)

- Lượng chạy dao S tra theo bảng 5-37 (T31 STCNCTM2) :

Từ Rz =20 tra bảng 5 (TKĐACNCTM) và theo bảng 5-37

S = 1(mm/vòng)

- Tốc độ cắt

V =

p u y z x m

q V

Z B S t T

D C

.

kV

CV, m, x, y, u, q, p : hệ số và các số mũ tra bảng 5-39 (T33 STCNCTM2) khi giacông không có dung dịch trơn nguội:

C = 695 ; q = 0,22 ; x = 0,17 ; y = 0,32 ; u = 0,22 ; p = 0 ; m = 0,33

T: Chu kì bền của dao, tra bảng 5.40 (T34 STCNCTM2)

22 , 0

8 48 1 1 180

125 695

= 426,8 (vòng/phút)Tra trị số vòng quay tiêu chuẩn : n = 475 (vòng/phút)

Tốc độ cắt thực tế là :

V = 1000

Dn

Π = 1000

475 125 14 , 3

=186,4 (m/phút)

- Lực cắt:

Pz =

w q

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

1 74 , 0 9 , 0

475 125

8 48 1 , 0 1 5 , 54

2 Nguyên Công 2: Phay 2 Mặt B (mặt trên 2 lỗ ).

2.1 Định vị & kẹp chặt

 Định vị :

• Dùng phiến tỳ định vị lên mặt chuẩn tinh chính A khống chế 3 bậc tự do

• Dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu định vị lên mặt đáy không có lượng khống chế 2bậc tự do

• Dùng một chốt tỳ chỏm cầu định vị lên cạnh không có lượng dư còn lạikhống chế nốt 1 bậc tự do còn lại(hình vẽ):

Vậy tất cả hạn chế 6 bậc tự do

 Kẹp chặt:

• Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu đòn kẹp vào mặt trong lỗ φ84.

2.2 Chọn máy

 Nguyên công được thực hiện trên máy phay đứng 6H12, khi gia công dao quay tròntại chỗ và bàn máy mang chi tiết thực hiện chuyển động chạy dao S Theo bảng19(1) ta có các thông số của máy như sau:

Bước 1: Phay thô t=2 mm

Bước 2: Phay tinh t=1 mm

 Bước 1: Phay thô: 1

π

=

1000.185,6 3,14.75

m

n π D

= = 176,6 m/ph

Lượng chạy dao vòng :

S=Z r

S

=10.0,2=2 mm/vòngLượng chạy dao phút :

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

CP = 54,5 x = 0,9 y = 0,74 u = 1 q = 1 w = 0 kMP = 0,65

Pz =

0 1

1 74 , 0 9 , 0

600 75

10 30 2 , 0 2 5 , 54

Rz 40

n

S

 Bước 2: Phay tinh:

 t=1 mm tra bảng 5.37 (T31 ST CNCTM2) lượng chạy dao vòng

π

=

1000.208 3,14.75

m

n π D

= =223,7 m/ph

Lượng chạy dao phút :

u y z

x p

n D

Z B S t C

.

10

1 74 , 0 9 , 0

475 75

10 30 1 , 0 1 5 , 54

3 Nguyên Công 3: Khoan, Khoét, Doa 2 Lỗ 14.5.

3.1.Định vị & kẹp chặt

 Định vị và kẹp chặt chi tiết giống như trong nguyên công 2, vị trí chính xác của hai

lỗ được xác định thông qua phiến dẫn và bạc dẫn

3.2.Chọn máy.

 Nguyên công được thực hiện trên máy khoan cần 2H53

Theo bảng 8 TK ĐACNCTM ta có các thông số của máy khoan cần 2H53:

 Số cấp tốc độ: m=21

 Giới hạn vòng quay: 25 – 2500 (vg/ph)

 Số cấp tốc độ chạy dao: 12

 Giới hạn chạy dao: 0,056 – 2,5 (mm/vg)

 Công suất động cơ: N = 3 kW

t = 2

D

=6 mm

Theo bảng 5.94(T88 ST CNCTM2):

Vật liệu dao hợp kim cứng

Khoan xong đưa vào khoét và doa, nhóm chạy dao I:

Vật liệu dao thép BK8 : ta có S = 0,7-0.9 mm/vòng

tt

V

=

1000

Thông số chế độ cắt: theo bảng 5.34 (T 29 ST CNCTM2)

Chiều sâu cắt: t=2 mm; lượng chạy dao răng: SZ=0,2….0,4 mm/răng

Chiều rộng phay lớn nhất: B=115 mm

Tra bảng 5.39 T32; 5.40 T34; 5.1 T6; 5.4 T7(ST CNCTM2) ta có được các hệ số.Thay vào công thức tính tốc độ cắt:

V =

p u y z x m

q V

Z B S t T

D C

.

kV

Ta có: VT =

0 2 , 0 35 , 0 15 , 0 32 0

2 , 0

10 115 2 0 2 240

160 445

= = 464,7 v/phTra theo máy thì nm=475v/ph

• Mặt đáy chi tiết đợc định vị trên phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do.

• Dùng 1 chốt trụ ngắn định vị vào một lỗ khống chế 2 bậc tự do

• Dùng 1 chốt trám định vị vào lỗ còn lại khống chế nốt 1 bậc tự docòn lại