Lời nói đầu Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải ... Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác như: máy công cụ, dụng cụ cắt,nguyên lý cắt và đặc biệt thấu hiểu về bộ môn công nghệ chê tạo máy,đường lối công nghệ ,gia công và kiểm tra... Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Hà trong bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành. Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong khoa, sự góp ý của các bạn cùng lớp,và các đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hà đã
Trang 1Lời nói đầuMôn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo
kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải
Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác như: máy công cụ, dụng
cụ cắt,nguyên lý cắt và đặc biệt thấu hiểu về bộ môn công nghệ chê tạo máy,đường lối công nghệ ,gia công và kiểm tra Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế
và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Hà trong bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuy nhiên việc thiết
kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong khoa, sự góp ý của các bạn cùng lớp,và các đồng nghiệp
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hà đã giúp đỡ em hoàn thành công việc được giao
Hưng Yên, ngày 22/3/2011
Sinh viên: Nguyễn Đình Bé
Trang 2Nội 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 lượng 9000 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 một góc nào đó
Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này ( thường là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (như là trục khuỷu) hoặc ngược lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ 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 đường tâm của hai lỗ I và II phải
song song với nhau và cùng vuông góc với mặt
đầu tay biên Hai đường tâm của hai lỗ I và II phải đảm bảo khoảng cách A = 165± 0,1, độ không song song của hai tâm lỗ là 0,08 mm trên l = 25 mm (0,08/25), độ không vuông góc
Trang 3của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,08 mm trên l = 25 mm (0,08/25) Hai lỗ thường có lắp bạc lót có thể tháo lắp được
Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình gia công chi tiết tay biên như sau:
+ Kết cấu của càng phải được đảm bảo khả năng cứng vững
+ Với tay biên, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôi dập và vì để đảm bảo 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 hai mặt 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 thống nhất
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 chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không gia công Và thứ tự gia công của hai mặt 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 lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:
N = N1m(1 + β/100)Trong đó:
N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;
N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;
m : Số chi tiết trong một sản phẩm;
β : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự
trữ (5% đến 7%)
⇒ N = 9000.1.(1 + 5%) = 9450 ( sản
phẩm)
Sau khi xác định được sản lượng hàng năm
ta phải xác định trọng lượng của chi tiết
Trang 4Dạng sản suất: Hàng loạt Lớn
4 Phưong pháp chọn phôi:
Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:
Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ ra từng phần nhỏ từng phần phù hợp được thực hiện trên máy cưa Trong trường hợp trọng lượng của chi tiết ( biên liền)khoảng 1 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôi là cán định hình
dư tăng thêm 0.5 ÷ 0.8 mm Trong trường hợp này bề mặt gia công của ta có Ra = 1.25 (cấp nhẵn bóng : cấp 7 có Rz = 6.3)
Trang 55.Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ
sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)
Lập sơ bộ các nguyên công:
- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu đạt kích thước 29± 0,1, gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là 200 mm và sau đó có thể mài phẳng ( đạt được độ nhám Ra = 1,25 - cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau
- Nguyên công 2:Phay mặt đầu đạt kích thước 25± 0,1,trên máy phay ngang bằng hai dao phay đĩa có đường kính 200mm và sau đó có thể mài phẳng để làm chuẩn định
vị cho nguyên công sau
- Nguyên công 3 : Gia công lỗ nhỏ tay biên đạt kích thước φ30± 0,037 và vát mép lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt được độ nhám
- Nguyên công 9 : Kiểm tra Độ song song của hai lỗ biên không được quá 0,08 mm,
độ vuông góc của cả hai lỗ với mặt đầu tương ứng không vượt quá 0,08 mm, độ
Trang 66.Thiết kế các nguyên công cụ thể:
Nguyên công I : Phay mặt đầu thứ 1; (Đạt kích thước
29±0,1)
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(tâm cuả 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, hướng của lực kẹp từ hai phía
cùng tiến vào, phương của lực kẹp cùng phương với phương của kích thước thực hiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặt của hai đầu biên trong cùng một nguyên công bởi vậy ta dùng cơ cấu bàn phân độ
Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82Γ Công suất của máy Nm = 7kW
Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng thép gió, có các kích thước sau
( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
D = 250 mm, d =50 mm, B = 18 mm, số răng Z = 26 răng
Trang 7
Nguyên công II:Phay mặt đầu thứ 2; (Đạt kích thước25
±0,15 )
Lập sơ đồ gá đặt;(tương tự như nguyên công I)
Trang 8
Nguyên công III:Khoét, Doa, vát mép lỗ
φ 30± 0.037
Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu nhỏ
Cần đảm bảo độ đồng tâm tương 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 mặt phẳng đầu hạn chế 3 bậc tự do(bằng phiến tỳ) ( Ox , Oy , Oz ) khối V định vị khống chế 2 bậc tự do( Ox , Oy),chốt tỳ khống chế một bậc tự do quay Oz
Kẹp chặt: Dùng bulong thông qua khối v.
Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135(K135) có đường kính mũi khoan lớn nhất khi
khoan thép có độ bền trung bình φmax = 35mm Công suất của máy Nm = 6 kW
Ch
ọn dao: mũi khoan thép gió đường kính
D=28mm,L=180-355mm,l=85-210mm
Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 29.5 mm( có các kích thước
sau: L = 180 ÷ 355mm, l = 85÷210 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 nghệ Chế Tạo Máy tập 2):
Trang 9NguyêncôngIV: Khoét, Doa, vát mép lỗ φ 50 ± 0.037
Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu to cần đảm bảo độ đồng tâm tương 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 = 165± 0.1 bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do ( Ox , Oy , Oz ), và một chốt trụ ngắn định vị vào lỗ φ30 vừa gia công ở nguyên công trước hạn chế 2( Ox ,
Oy ),chốt tỳ hạn chế một bậc tự do quay Oz
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng và kẹp từ trên xuống.
Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoan
thép có độ bền trung bình φmax = 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):
Trang 10Nguyên công V:Phay vấu đầu nhỏ
Lập 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 được khoảng cách tới tâm lỗ
28± 0,16, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do( Ox , Oy Oz ) , một chốt trụ ngắn hạn chế bậc tự do( Ox ,
Oy ) và chốt chám hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại( Oz )
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trục ren, phương của lực kẹp vuông góc với phương của
kích thước thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có thể đIều chỉnh máy đạt được kích thước 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 lim cứng, có các kích thước
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
Trang 11Nguyên công VI:Khoan lỗ dầu đầu nhỏ(tương tự như nguyên công V)
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 tương đối của 2 lỗ với nhau và với hình tròn ngoài, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự
do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do( Ox , Oy , Oz ), một chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong của lỗ φ 50 hạn chế 2 bậc tự do( Ox , Oy ) và chốt chám định vị vào lỗ φ30 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại( Oz )
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trục ren, phương của lực kẹp vuông góc với phương của
kích thước thực hiện
Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoan
thép có độ bền trung bình φmax = 25mm Công suất của máy Nm = 2,8 kW
Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như 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 12Nguyên công VII: Phay vấu đầu to
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 phả đạt được khoảng cách tới tâm lỗ 40±0,16, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do( Ox , Oy , Oz ), một chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do( Ox , Oy ) và chốt chám hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại ( Oz )
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trục ren, phương của lực kẹp vuông góc với phương của
kích thước thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có thể điều chỉnh máy đạt được kích thước 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
thước 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
Trang 13
Nguyên công VIII: Khoan lỗ dầu đầu to(Đạt kích thước 2 ᴓ và 6±0,1 ᴓ ±0,1
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 tương đối của 2 lỗ với nhau và với hình tròn 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 như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, ( Ox , Oy ,
Oz )một chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong của lỗ φ 50 hạn chế 2 bậc tự
do ( Ox , Oy )và chốt chám định vị vào lỗ φ30 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn lại( Oz )
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực kẹp vuông góc với phương của
kích thước thực hiện
Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoan
thép có độ bền trung bình φ = 25mm Công suất của máy N = 2,8 kW
Trang 14Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như 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):
Nguyên công IX:Kiểm tra
Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ φ30 và φ50
Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và măt đầu
Trang 157)Tính lượng dư 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 lượng dư của bề mặt φ50+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 bước) : khoét và doa Chi tiết được định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự do), chốt trụ ngắn ở lỗ φ30+0,033 ( hạn chế 2 bậc tự do), khối V định vị vào đường kính ngoài của đầu biên lớn ( hạn chế 1 bậc tự do)
Công thức tính lượng dư cho bề mặt trụ trong đối xứng φ50+0,037:
Zmin = Rza + Ti + 2 2
b
ρ +Trong đó :
RZa : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại
Ta : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại
ρa : Sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại ( độ cong vênh,
độ lệch tâm, độ không song song …)
εb : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện
Theo bảng 10 – Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:
ρc= (∆k.d) (2 + ∆k.l)2 = (1,5.50) (2 + 1,5.29)2 = 87 µm
Trong đó:
- ∆k lấy theo bảng 15 –Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy
- l,d là chiều dài và đường kính lỗ
Giá trị ρcm (Độ xê dịch phôi dập ) được tra theo bảng 3.77 – Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1, ρcm = 0.3 mm = 300µm
Trang 16⇒ρa = 872+3002 = 312,36 µm.
Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là:
ρ1 = k.ρa đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ số chính xác hoá)
εc : sai số chuẩn( khi gốc kích thước không trùng với chuẩn định vị)
εc = 0.2 + 2.e (chọn e = 0- không tồn tại độ lệch tâm)⇒εc = 0,2
Bây giờ ta có thể xác định lượng dư nhỏ nhất theo công thức:
2.Zmin = 2.(RZi-1 + Ti-1 + 2 2
⇒ Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như sau:
Bước RZa Ti ρa εb Zmt dt δ Dmin Dmax 2Zmin 2Zmax
µm µm µm µm µm µm µm mm mm µm µm
Trang 17Nguyên công tính chế độ cắt( trùng nguyên công thiết kế đồ gá): Nguyên công 6 – Khoan lỗ dầu đầu nhỏ để đạt kích thớc φ 2, φ 6 Ta có các thông số đầu vào: Khoan trên máy khoan 2A125 với công suất động cơ Nm = 2,8kW.
Trang 18kMV =
v
n
B n
750
Tra bảng 5-2T6 TKĐA đợc: Kn = 1; n = -0,9.
⇒ kMV = 1.( ) = 0,82
-kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt cho trong bảng 5-6, knv = 1.
-knv- hệ số phụ thuộc vào trạng tháI bề mặt của phôi cho trong bảng 5-5 T8, km = 1.
d n m
Trang 19Ttc - Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công).
To - Thời gian cơ bản ( thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết; thời gian này có thể được thực hiện bằng máy hoặc bằng tay và trong từng trường hợp gia công cụ thể có công thức tính tương ứng)
Tp - Thời gian phụ ( thời gian cần thiết để người công nhân gá, tháo chi tiết,
mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thước của chi tiết ) Khi xác định thời gian nguyên công ta có thể giá trị gần đúng Tp = 10%To
Tpv – Thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật (Tpvkt)
để thay đổi dụng cụ, màI dao, sửa đá, điều chỉnh máy, điều chỉnh dụng cụ (Tpvkt = 8%To); thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc) để tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm việc, bàn giao ca kíp (Tpvtc=3%To)
Ttn – Thời gian nghỉ ngơI tự nhiên của công nhân (Ttn = 5%To)
Xác định thời gian cơ bản theo công thức sau đây: