Ống kẹp dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công giúp chi tiết gia công đảm bảo được độ chính xác về hình dáng , kích thước cũng như vị trí các bề mặt tương quan .Chi tiết làm việc trong môi trường chịu sự rung động lớn , chịu lực nén cao .Do đó dễ bị cong vênh do lực kẹp tác động , dễ bị mài mòn do ma sát .Vì vậy khi gia công chi tiết cần đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật cũng như điều kiện làm việc của chi tiết .
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp mới dựa trên nền tảng của các ngành khoa học cơ sở, một trong những ngành đó chính là ngành cơ khí Là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, do vậy ngành đòi hỏi kỹ sư và cán bộ ngành phải tích lũy đầy đủ, không ngừng nâng cao vốn kiến thức của mình, và quan trọng nhất là phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn.
Trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng, sinh viên được trang bị rất nhiều kiến thức cơ sở của ngành Công nghệ chế tạo máy Nhằm mục đích cụ thể hóa và thực tế hóa những kiến thức mà sinh viên được trang bị,
đồ án công nghệ chế tạo máy giúp sinh viên làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay công nghệ, các tiêu chuẩn… và có khả năng vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế sản xuất Mặt khác khi thiết kế đồ án, sinh viên sẽ có dịp phát huy tối đa tính độc lập sáng tạo, những ý tưởng mới lạ để giải quyết một vấn đề công nghệ cụ thể Do tính quan trọng của đồ án mà môn học này bắt buộc với sinh viên chuyên ngành cơ khí và một số nghành có liên quan.
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 với đề tài:
“Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết ống kẹp” 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 Nên em rất mong được sự chỉ bảo của Thầy và sự đóng góp của bạn
bè để hoàn thiện hơn đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Sỹ Nam
Trang 2NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Chương I : Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của
sản phẩm
1.1 Phân tích điều kiện làm việc
Ống kẹp dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công giúp chi tiết gia công đảm bảo được độ chính xác về hình dáng , kích thước cũng như vị trí các bề mặt tương quan
Chi tiết làm việc trong môi trường chịu sự rung động lớn , chịu lực nén cao Do
đó dễ bị cong vênh do lực kẹp tác động , dễ bị mài mòn do ma sát
Vì vậy khi gia công chi tiết cần đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật cũng như điều kiện làm việc của chi tiết
1.2 Yêu cầu kỹ thuật
- Do điều kiện làm việc của chi tiết khá phức tạp nên chi tiết cần được đảm bảo
các yêu cầu sau :
- Đảm bảo độ cứng vững
- Đảm bảo độ bền và khả năng chống mài mòn của chi tiết
- Kích thứơc lỗ có đường kính 80mm được gia công với cấp chính xác đạt cấp
8 và độ nhám Ra = 1,25
- Độ không song song giữa hai mặt, đầu không vượt quá 0,03/ 100 mm
- Độ không vuông góc giữa tâm lỗ Ø 80 H7 với mặt đầu không vượt
quá 0,05/ 100 mm
- Các rãnh và các lỗ bắt bulông được gia công với Rz = 40
- Các mặt còn lại Rz = 80
1.4 VẬT LIỆU :
Trang 3- Vật liệu chế tạo ống kẹp là GX 15 - 32 : gang xám có σbk ≤ 15 KG/mm2 , σbu
- Gang xám có tính chất đúc tốt, độ bền nén rất cao nhưng độ bền kéo thấp
σ = ( ¼ ÷ ½ ) σbk thép, độ bền dẻo rất kém (δ ≈ 0,5 % ) Gang xám có khốilượng riêng lớn, chảy loãng cao nên ít tạp chất , dễ gia công cắt gọt
1.5 TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT :
- Bề mặt làm việc của chi tiết là bề mặt lỗ Ø 80 H7 ,có cấp chính xác đạt cấp 7
và dung sai lỗ đạt H7 +54
- Do đặc điểm làm việc của ống kẹp là như trên nên yêu cầu bề mặt lỗ A phảichế tạo có độ nhám Ra = 1,25 , các lỗ và rãnh còn lại có Rz = 40 , các bề mặtkhác có Rz =80
- Kết cấu các bề mặt cho phép đưa dao vào gia công và thoát dao một cách dễdàng , các lỗ thông suốt ,chi tiết đảm bảo được độ cứng vững ,an toàn trong sảnxuất
* Phân loại :
- Chi tiết chế tạo có dạng hộp
Trang 4Chương 2 : Định dạng sản xuất
Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau và để xác định dạng sản xuất, trước hết phải xác định số lượng sản xuất thực tế hàng năm và khối lượng chi tiết gia công sau đó mới tiến đến phương pháp chế tạo phôi và lựa chọn loại sản suất phù hợp nhất , kinh tế nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu kĩ thuật
+ Xác định trọng lượng của chi tiết:
Q1 = VCT kg
Q1: Khối lượng của chi tiết
VCT: Thể tích của chi tiết (cm3)
: Khối lượng của vật liệu
x x
92,57 52,5
50 30
Ø 80
Ø 135
120,11
Trang 53 x 2
x 120 = 602880 (mm3)V6 =2 x
3 x 2
x 16 = 10048 (mm3)V7= 4 x
4
10 14
x x
= 35325V10 = 120 x 6 x120 = 86400
1
N1 = 8000C/ năm Số sản lượng cần chế tạo trong năm theo kế hoạch m= 1 sốlượng chi tiết trong 1 sản phẩm
= 5 % (tự chọn) số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ
= 3% lượng phế phẩm dự phòng sai hỏng khi tạo phôi gây ra( 3 % 5 %)
5 3
1 = 8640 (chiếc/ năm)Với khối lượng 11,83 kg và sản xuất 8640 chiếc/ năm
theo bảng 1– 1/12(III) chọn loại sản xuất hàng khối
Chương 3 : Lựa Chọn Phương Pháp Chế Tạo Phôi
Trang 6Vật liệu chế tạo phôi là gang xám GX 15- 32 Với vật liệu này ta chỉ chế tạo
phôi bằng phương pháp đúc Công nghệ đúc gang xám rất thuận lợi bởi vì tính
đúc của gang xám rất tốt, chúng có tính chảy loảng cao, khối lượng riêng của
gang xám lớn, chảy loảng cao nên ít có tạp chất, sủi và bọt khí độ co của gang
Với vật liệu là gang xám ta sử dụng phương pháp đúc trong khuôn kim
loại mẫu kim loại, cấp chính xác đạt cấp I (3 – 65/ 235 công nghệ chế tạo I)
Bản ve đúc như sau:
1: nửa khuôn trên;
2: nửa khuôn dưới
1
2
Trang 7Lượng dư gia công mặt đầu: 2mm
Lượng dư gia công mặt đáy: 2,5mm
Trang 8Chúng ta đã được biết ở phần trước, dạng sản xuất trong trường hợp này làloại vừa nên muốn chuyên môn hoá cao và có thể đạt được năng suất tốt nhấttrong điều kiện sản xuất ở nước ta hiện nay thì đường lối công nghệ thích hợpnhất là phân tán nguyên công và sử dụng các loại máy công cụ vạn năng và
- Bề mặt lỗ 80HZ. Đây là bề mặt làm việc của chi tiết nôn yêu cầu đạt
độ chính xác cao với Ra = 1,25 cấp độ bóng là 7, Để đạt được Ra = 1,25 ta chọn phương pháp gia công là khoét và doa Khoét qua 2 bước thô, tinh và doa tinh
- Bề mặt các lỗ 20 10 với Rz = 40 thì Ra = 10 khi yêu cầu độ bóng không cao thì ta chọn phương pháp gia công khoan
4.2: Phân tích chuẩn:
- Việc xác định chuẩn trong gia công là việc định vị trí tương quan giữa dụng
cụ và các mặt gia công của chi tiết để đảm bảo những yêu cầu về kĩ thuật củanguyên công
* Chuẩn thô:
Với chi tiết chọn gia công chuẩn thô được xác định là bên mặt đầu việc chọn chuẩn thì là mặt đầu là ý nghĩa quan trọng Khi mặt đầu được chọn chuẩn thì nguyên công đầu tiên là gia công mặt đầu ta sẽ có chuẩn kích thước trùng với chuẩn định vi sai số gá đặt là عe=0 Như vậy sẽ tăng độ chính xác trong quá trình gia công
Chuẩn tinh:
Mặt nguyên công khác nhau thì chuẩn tinh khác nhau, nguyên công giacông 80, rãnh lớn, rãnh nhỏ, chuẩn tinh được chọn là mặt đầu đã được gia công là 20 và 10 chuẩn được chọn là hai mặt bên
4.3: Trình tự nguyên công:
Qua các phân tích ở phần trên ta có thể đề ra nhiều phương án gia công và có thể chọn một phương án hợp lý nhất, cụ thể cho chi tiết ống kẹp có thể được gia công với trình tự sau:
Phương án I:
1) Nguyên công 1: phay mặt đầu
2) Nguyên công 2: phay mặt đầu còn lại
3) Nguyên công 3: khoét, doa lỗ 80h7
Trang 94) Nguyên công 4: phay 2 mặt bên 40mm
5) Nguyên công 5: khoan hai lỗ 10
6) Nguyên công 6: khoan lỗ 20
7) Nguyên công7: phay rãnh 6mm
8) Nguyên công 8: phay rãnh 25 mm
9) Nguyên công 9: kiểm tra
Phương án II:
1) Nguyên công 1: khoan lỗ 20
2) Nguyên công2: phay 2 mặt phẳng 40 (mm)
3) Nguyên Công 3: phay rãnh 25mm
4) Nguyên công 4: phay mặt đầu
5) Nguyên công 5: khoét, doa lỗ 80h7
6) Nguyên công 6: phay mặt đầu còn lại
7) Nguyên công7: khoan hai lỗ 10
8) Nguyên công 8: phay rãnh 6 mm
9) Nguyên công 9: kiểm tra
Vậy ta chọn phương án 1 là phương án hợp lý nhất
4.3.1 Nguyên công 1: phay mặt đầu
Sơ đồ định vị kẹp chặt:
Định vị 5 bậc tự do như hình vẽ ( mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng phiến tỳ, mặtbên định vị 2 chốt tỳ hạn chế 2 bậc tự do)
Lực kẹp có điểm đặt phương chiều như hình vẽ:
- Chọn máy: Máy phay đứng 6H12 có Nđc = 7 (KW)
- Chọn dao: Để cắt hết một lần chạy dao chọn dao phay mặt đầu răng chắpmảnh hợp kim cứng Bk6 có D = 160, B = 60, z = 10(Bảng 4 – 95/376(I)
- Lượng dư gia công: Như đã tra từ trước, lượng dư gia công của bề mặt này la2,5mm Qúa trình gia công được chia làm 2 bước:
Trang 10+ Bước 1: Phay thô với chiều sâu cắt t1= 2mm
+ Bước 2: Phay tinh với chiều sâu cắt t2= 0,5mm
, 0 2
.
180
160 445
2 , 0 35 , 0 15 , 0 32
,
0
2 , 0
3 , 106 1000
1000
.
m
n D
x
n D
Z B S t C
10
v p H y x m
q
Z B S t T
D C V
.
Trang 1110 120 24
, 0 2 5 , 54 10
0 1
74 , 0 9 ,
160 2653 100
60 1020
118 2653 60
Thời gian gia công cơ bản
n
S
L L
8 , 19 4 230
q
Z B S t T
D C V
.
Trang 12180
160 445
2 , 0 35 , 0 15 , 0 32
,
0
2 , 0
số vòng quay trục chính
160
8 , 130 1000
Tốc độ cắt thực tế:
Vtt = 150 , 72
1000
300 160 14 , 3 1000
.
m
n D
(m/phút)Lượng chạy dao phút
x
n D
Z B S t
C
10 120 24
, 0 5 , 0 5 , 54 10
0
74 , 0 9 , 0
(N) Momen xoắn trên trục chính:
100 2
160 762 100
60 1020
72 , 150 762 60
Thời gian gia công cơ bản
TCB =
n
S
L L
Trang 13vậy Tcb =
34 , 0 300
4 , 2
9 , 10 4 230
Vm/phút
nvòng/phút
Nkw
TCB
phút
4.3.2 Nguyên công 2: Phay mặt đầu còn lại để đạt kích thước 120(mm)
*Định vị : Chi tiết được định vị 5 bậc tự do ,lấy mặt đáy vừa gia công xong
làm chuẩn định vị 3 bậc tự do , mặt bên định vị 2 bậc tự do (như hình vẽ)
*Kẹp chặt : Chi tiết được định vị bằng cơ khí
- Chuyển động cắt : Chi tiết gá trên bàn máy chuyển động tịnh tiến , dao phay chuyển động quay tròn
- Chọn máy : Máy phay đứng 6H12 , có Nđc =7(kw)
- Chọn dao : Để cắt hết một lần chạy dao , ta chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng BK6 , có : D =160 ; B =60 ; Z =10
- Lượng dư gia công của bề mặt này là 2mm như đã tra ở trước
- Vì mặt đầu có Rz =80μm ,cấp độ bóng từ 4-3 ,nên ta chỉ phay qua một bướcphay thô
- Lượng chạy dao răng : Chọn Sz =0,24(mm/răng) Tra bảng (5-33/2) [II]
- Lượng chạy dao vòng S =Sz Z = 0,24.10= 2,4(mm/vòng)
- Tra bảng (5-40/34) [II] chọn tuổi bền dao T = 180 phút
Trang 14-Tốc độ cắt Vb khi phay Chọn Vb =158(mm/phút) Tra bảng (5-127/115)[II]
- Số vòng quay tính toán:
n = 314 , 3
160
158 1000
1000
- Tốc độ cắt thực tế:
Vtt = 150 , 72
1000
300 160 14 , 3 1000
.
m
n D
(m/phút)-Lượng chạy dao phút : Sp = Sz.Z n = 0,24.10.300=720(mm/phút)
L L L
4 , 2
8 , 19 4 230
Trang 15-Chọn máy gia công : máy khoan đứng 2A135
+Tốc độ n = 68—1100 vòng/phút
+công suất 6 kw
+Hiệu suất máy ή = 0,8
-chọn dao gia công : để chọn dao gia công lỗ Ф80H7 tiêu chuẩn khoét và doa cho kích thước danh nghĩa lỗ Ф80 với lỗ đúc sẵn có kích thước là
Ф75 mm Để gia công lỗ Ф80H7 ta chọn phương pháp khoét-doa
Đầu tiên chọn dao khoét có gắng hợp kim cứng BK8 có đường kính D1 = 78; D2
Trang 16Hệ số điều chỉnh chung được tính theo công thức sau :
78 105
45 , 0 15 , 0 4 , 0
4 , 0
44 1000
1000
1000
195 78 14 , 3 1000
.
m
n D
Trang 17195 179
(kw)Với công suất máy chọn là 6 kw nên hoạt động an toàn
-Thời gian gia công cơ bản :
TCB =
n S
L L
2 1 , 4 120
D C V
.
.
Bảng 5-29/23[II] ta được:
Tra bảng 5-30/24[II] ta được: T = 100
Hệ số điều chỉnh chung được tính theo công thức sau :
Trang 185 , 79 105
45 , 0 15 , 0 4 , 0
4 , 0
6 , 48 1000
1000
.
Với công suất máy chọn là 6 kw nên hoạt động an toàn
Trang 19Thời gian cơ bản
TCB =
n
S
L L
2 8 , 2 120
Vậy lượng chạy dao vòng là: S = 5.0,7 = 3,5( mm/vòng)
Lượng chạy dao răng la: SZ = S/Z = 3,5/4 = 0,875(mm/răng)
-Tốc độ cắt V:
m V x q y k v
S t T
D C V
.
Trang 209 , 79 109
5 , 0 0 45 , 0
2 , 0
4 , 8 1000
1000
.
.t S D Z
4 9 , 79 875 , 0 2
kwVới công suất máy chọn là 6 kw nên hoạt động an toàn
Thời gian gia công cơ bản
TCB =
n
S
L L
2 85 , 1 120
Trang 21Vì phần lưỡi cắt của dao doa làm bằng hợp kim cứng nên lượng chạy dao vòng Scần nhân với hệ số điều chỉnh Kus = 0,7 và doa tinh nên cần nhân thêm hệ số điều chỉnh Kos = 0,8.
Vậy lượng chạy dao vòng là: S = 5.0,7.0,8 = 2,8( mm/vòng)
Lượng chạy dao răng: SZ = S/Z = 2,8/4 = 0,7 (mm/răng)
-Tốc độ cắt V
m P x q y K v
S t T
D C V
.
Tra bảng 5-30/24[II] ta được: T = 210
Hệ số điều chỉnh chung được tính theo công thức sau :
80 109
5 , 0 0 45 , 0
2 , 0
4 , 9 1000
1000
Trang 22.
.t S D Z
4 80 7 , 0 05
Với công suất máy chọn là 6 kw nên hoạt động an toàn
Thời gian gia công cơ bản
Thời gian gia công cơ bản
TCB =
n
S
L L
2 59 , 1 120
Vm/p
nv/p
TCB
phútKhoét
Trang 23Định vị 6 bậc tự do: mặt đáy định vị 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn 2 bậc tự do, chôt tỳ 1 bậc tự do như hình vẽ
-Chọn máy gia công : Chọn máy phay 6H12 có :
-Tốc độ nhỏ nhất của máy là : nmin 30 (vòng/ phút)
-Tốc độ lớn nhất của máy là : n m 1500 (vòng/phút)
-Công suất của máy : N =7(kw)
Để phay 2 mặt bên, ta chọn 2 dao phay đĩa lắp song song để phay đồng thời 2mặt bên của chi tiết, tra bảng (4-84/369[I]) Chọn dao phay dĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió p18, có các thông số sau:
Trang 24- Lượng dư gia công một bên là 3 mm
* Ch ế độ cắt: độ cắt: ắt: c t:
Chi u sâu c t t = 1mmều sâu cắt t = 1mm ắt t = 1mm
- Lượng chạy dao răng : Chọn Sz =0,3(mm/răng) Tra bảng (5-170/153) [II]
- Lượng chạy dao vòng S =Sz Z = 0,3.30 = 9(mm/vòng)
- Tra bảng (5-40/34) [II] chọn tuổi bền dao T = 240 phút
5 , 23 1000
1000
- Tốc độ cắt thực tế:
Vtt = 29 , 7
1000
30 315 14 , 3 1000
.
m
n D
(m/phút)-Lượng chạy dao phút : Sp = Sz.Z n = 0,3.30.30=270(mm/phút)
-Chọn : Sp = 300(mm/phút)
-Chọn công suất cắt : Nc =2,5(kw) Tra bảng (5-175/158)[II]
Với công suất này máy hoạt động an toàn
Thời gian gia công cơ bản:
TCB =
n S
L L L
9
46 4 96
phútBước Máy Dao t(mm) V(mm/p) S(mm/v) n(v/p) N(kw) TCB
phút
3.3.5 NGUYÊN CÔNG 5: KHOAN HAI LỖ Ø10H7
Phiến tì định vị 3 bậc tự do, khối v ngắn định vị 2 bậc tự do, khối v tì động định vị 1 bậc tự do, chốt tì phụ không hạn chế bậc tự do
Sơ đồ định vị -kẹp cặt như hình vẽ
Trang 25
-Chọn máy gia công :
- Chọn máy khoan cần 2A55
- Đường kính gia công lớn nhất 50mm
-Số vòng quay nhỏ nhất của máy là : nmin 30 (v/ p)
-Số vòng quay lớn nhất của máy là : n m 1700 (v/p)
-Công suất của máy : N =4,5(kw)
-Chọn dao gia công : Tra bảng (4-42/327 [I]) Chọn mũi khoan ruột gà làm bằng thép gió , đuôi côn, kiểu II có các thông số sau:
Đường kính dao : D = 10mm
Chiều dài dao: L = 168mm
Chiều dài phần làm việc: l = 87mm
Góc nghiêng φ =45o
Vì Rz = 40, độ bóng không cao nên ta chỉ gia công 1 bước khoan thô
Lượng dư gia công: vì ta đúc nguyên khối nên lượng dư gia công là 10mm
5 , 35 1000
1000
D V
Trang 26.
1180 5 , 6
(kw) Máy hoạt động an toàn
Thời gian cơ bản:
TCB =
n S
L L L
L1 = D/2.cotgφ+ 1,5 = 10/2.cotg45 + 1,5 = 6,5mm
L2 = 3; L = 40
vậy TCB = 2 0 , 37
1180 23 , 0
3 5 , 6 40