Từ điều kiện làm việc đó đòi hỏi gối đỡ cần có những yêu cầu kỹ thuật cao nhằm tạo cho gối đỡ làm việc tốt trong diều kiện của máy như độ cứng vững của gối đỡ phải tốt để tránh được rung động hay lưc tác dụng trong quá trình làm việc. Độ chính xác gia công phải cao cho các lắp lỗ do điều kiện ăn khít của hai chi tiết, tức độ nhẵn bóng bề mặt và sai số gia công tốt; chất lượng bề mặt cao như độ cứng bề mặt phải đảm bảo tuổi bền cho chi tiết suốt quá trình làm việc; đảm bảo độ đồng tâm của các lỗ không gây lệch tâm trong quá trình làm việc...
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 Trong đó Cơ khí là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ là thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành công nghiệp khác
Do vậy đòi hỏi kỹ sư và cán bộ ngành Cơ khí phải tích luỹ đầy đủ & vững chắc những kiến thức cơ bản nhất của ngành, đồng thời không ngừng trau dồi và nâng cao vốn kiến thức đó, 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 những kiến thức cơ sở của ngành Công nghệ Chế tạo máy qua các giáo trình : Công nghệ Chế tạo máy, Chi tiết máy, Nguyên lý máy, Đồ
gá, Dao và các giáo trình khác có liên quan đến ngành Công nghệ Chế tạo máy Nhằm mục đích cụ thể hoá và thực tế hoá những kiến thức mà sinh viên đã được trang bị, thì môn Đồ án Công nghệ Chế tạo máy nhằm mục đích đó
Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Thầy Hoàng Văn Thạnh Với kiến thức được trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế, em đã hoàn thành đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy được giao Tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót do thiếu kinh nghiệm thực tế trong thiết kế Do vậy, em rất mong được sự chỉ bảo của các thày cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của bạn bè để hoàn thiện đồ án cũng như hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Thầy Hoàng Văn Thạnh đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thiết kế và hoàn thiện đồ án này
Đà Nẵng, tháng 8/2013
Sinh viên thực hiện Văn Doãn Ánh
Trang 2PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KỸ
THUẬT CỦA SẢN PHẨM.
1. Điều kiện làm việc:
Dựa vào bản vẽ chi tiết ta nhận thấy gối đỡ là chi tiết dạng hộp
Gối đỡ là chi tiết quan trọng sản phẩm có lắp trục, gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện nhiệm vụ động học nào đó, ngoài ra còn làm nhiệm vụ của ổ trượt
Điều kiện làm việc của nó khá nặng nhọc do chịu tác dụng của các lực biến đổi về phương chiều và độ lớn như lực hướng tâm, lực dọc trục, ma sát Trong quá trình làm việc của máy có sự va đập của các chi tiết cắt dẫn đến ảnh hưởng độ bền của các gối đỡ, quá trình làm việc có ma sát sinh ra nhiệt ở ổ ảnh hưởng đến tính bền nhiệt của gối đỡ, quá trình rung động khi làm việc cũng gây ảnh hưởng đến gối đỡ
Từ điều kiện làm việc đó đòi hỏi gối đỡ cần có những yêu cầu kỹ thuật cao nhằm tạo cho gối đỡ làm việc tốt trong diều kiện của máy như độ cứng vững của gối đỡ phải tốt để tránh được rung động hay lưc tác dụng trong quá trình làm việc
Độ chính xác gia công phải cao cho các lắp lỗ do điều kiện ăn khít của hai chi tiết, tức độ nhẵn bóng bề mặt và sai số gia công tốt; chất lượng bề mặt cao như độ cứng
bề mặt phải đảm bảo tuổi bền cho chi tiết suốt quá trình làm việc; đảm bảo độ đồng tâm của các lỗ không gây lệch tâm trong quá trình làm việc
Trang 32 Yêu cầu về kỹ thuật:
+ Độ không song song giữa đường tâm lỗ ø 20 và ø16 không vượt quá 0,03/100mm
+ Độ không song song giữa đường tâm lỗ và mặt đáy không vượt quá 0,05/100mm
Trang 4
Số lượng sản xuất: 6000 chiếc/ năm.
Khối lượng của chi tiết được tính bằng công thức: Q=V× γ
Trang 5V3 = 2(8×65×46) = 47840 mm3
V4= 10×168×65 = 109200 mm3
Trang 8V7 = 10×46×55 = 25300 mm3
546804 25300
25760 13104
109200 47840
125600 200000
Sản lượng hằng năm: 6000 chiếc/ năm, với Q1< 4kg
Vậy chọn loại hình sản xuất là hàng loạt lớn.
Trang 9PHẦN III: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.
1 Xác định phương pháp chế tạo lồng phôi:
Chi tiết là một gối đỡ có hình dáng phức tạp, vật liệu bằng gang xám
GX15-32 Sản lượng hàng năm là 6000 chi tiết/ năm, được xếp vào sản xuất hàng loạt vừa
Đây là chi tiết được sản xuất hàng loạt vừa nên ta dùng phương pháp đúc trong khuôn cát
Trang 10PHẦN IV: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
Xác định đường lối công nghệ:
Với khối lượng chi tiết và sản lượng hàng năm như trên, dạng sản xuất là hàng loạt vừa, đường lối công nghệ được xác định phù hợp nhất là phân tán nguyên công
1. Chọn phương pháp gia công:
Đối với dạng sản xuất hàng loạt vừa, muốn chuyên môn hoá cao để đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong một nguyên công) Ở đây ta dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng dễ chế tạo
2. Lập tiến trình công nghệ:
2.1 Phân tích các bề mặt làm chuẩn công nghệ:
Gối đỡ là chi tiết dạng hộp Khối lượng gia công chi tiết dạng hộp chủ yếu là tập trung vào việc gia công các lỗ Muốn gia công nhiều lỗ trên nhiều bề mặt khác nhau qua các giai đoạn thô, tinh cần tạo nên một chuẩn tinh thống nhất cho chi tiết hộp Chuẩn đó thường là một mặt ngoài nào đó và 2 lỗ chuẩn tinh phụ vuông góc với mặt phẳng đó
Nguyên công đầu tiên phải là gia công tạo mặt chuẩn Việc chọn chuẩn thô cho nguyên công này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến lượng dư gia công cũng như độ chính xác ở các nguyên công tiếp theo
Với chi tiết gối đỡ này ta có nhiều phương án chọn chuẩn thô Nhưng để đảm bảo những yêu cầu chọn chuẩn thô ta sẻ chọn chuẩn thô là bề mặt đáy và 2 lỗ ø12 vì:
Bề mặt này có lượng dư gia công nhỏ và đều nên đảm bảo phân phối đủ và đều lượng dư gia công
Bề mặt gia công là mặt phẳng nên tạo thuận lợi cho việc gia công và gá đặt chi tiết nhanh khi gia công và lắp ráp
Đảm bảo vị trí tương quan giữa các lỗ và mặt đáy với độ dịch chuyển sai khác là nhỏ
Do vậy ta chọn phương án này là tối ưu nhất
Trang 112.2 Xác định các nguyên công gia công và trình tự các nguyên công:
2.2.1 Các nguyên công gia công:
+ Gia công bề mặt đáy đạt Ra=2,5 tương ứng cấp độ bóng là cấp 6 Như vậy bước gia công cuối là phay tinh, còn bước trước là phay thô
+ Gia công lỗ ø 12 đạt Ra =2,5 Ta chọn phương pháp gia công là khoan và khoét
+ Gia công lỗ ø 16±0.018 đạt độ bóng Ra= 1,25 Ta chọn phương pháp gia công,
có các bước là khoan, khoét, doa
+ Gia công lỗ ø 20±0.032 Ta thấy dung sai ứng với ø 20 có cấp chính xác 7 với độ bóng Ra= 1,25 Ta chọn phương pháp gia công có các bước là khoan khoét và doa.+ Gia công 2 mặt bên đạt Rz=40 có cấp độ bóng là 4 Ta chọn phương pháp gia công là phay
+ Gia công 2 mặt gờ đạt Rz=20 Ta cũng chọn phương án như trên
2.2.2 Trình tự các nguyên công :
Nguyên công 1: Gia công mặt đáy đạt Ra=2,5
Nguyên công 2: Gia công 2 mặt gờ đạt Rz=20
Nguyên công 3: Gia công lỗ ø 12 đạt Ra =1,25
Nguyên công 4: Gia công 2 mặt bên đạt Rz=40
Nguyên công 5: Gia công lỗ ø 16 đạt độ bóng Ra= 1,25
Nguyên công 6 : Gia công lỗ ø 20 đạt độ bóng Ra= 1,25
Nguyên công 7 : Kiểm tra độ song song 2 lỗ ø 16 và ø 20
3. Thiết kế nguyên công:
Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ
- Sản lượng: 6000 chiếc/ năm
- Vật liệu GX 15-32
- Dạng sản xuất: hàng loạt lớn
3.1 Nguyên công 1 : Gia công mặt đáy.
Trang 12- Định vị: Chi tiết được định vị 3 bậc tự do.
Mặt gờ định vị 3 bậc tự do bằng 3 chốt tì
- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp chặt cơ khí, lực kẹp vuông góc với mặt đáy
- Chọn máy: Máy phay đứng 6H11
Công suất động cơ chính: 4, 5kW
Lượng dư gia công: 2,5mm.
Khi phay thô mặt phẳng.
- Lượng chạy dao răng Sz
Sz = 0,26mm/răng (Bảng 5-33, Sổ tay CNCTM II, trang 29).
Trang 13kMV : hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công
(Bảng 5-1 và 5-2 Sổ tay CNCTM II, trang 6 và 7)
1416 , 3
846 , 100 1000
245 1416 , 3 150 1000
m/phút
- Lượng chạy dao phút :
Sph = Sz.z.n = 0,26.14.245 = 891,8mm/phút
Trang 14- Công suất thực tế của máy :
Ne = 4,2kw (Bảng 5-130, Sổ tay CNCTM II, trang 118).
Khi phay tinh mặt phẳng.
S = 2,5mm/vòng (Bảng 5-37, Sổ tay CNCTM II, trang 31).
- Vậy lượng chạy dao răng:
Sz
18 , 0 14
5 ,
1416 , 3
888 , 114 1000
245 1416 , 3 150 1000
Trang 15BƯỚC MÁY DAO t(mm) S(mm/ph
T = 0 + + + (Thiết kế Đồ án CNCTM, trang 54).
Trong đó : To - thời gian cơ bản
Tp - thời gian phụ (10%T0)
Tpv - thời gian phục vụ chỗ làm việc (11%T0)
Ttn - thời gian nghĩ tự nhiên của công nhân(5%T0)
i n S
L L L T
.
2 1 0
+ +
=
L - chiều dài bề mặt gia công (mm)
L1 - chiều dài ăn dao (mm)
L2 - chiều dài thoát dao (mm)
( ) ( 0 , 5 3 )
1 = t D−t + ÷
) 5 2 (
2 = ÷
L (mm) Chọn L2 = 3 mm
- Khi phay thô : t = 1,5 mm
924 , 17 3 ) 5 , 1 150 ( 5 , 1
1 = − + =
212 , 0 245 26 , 0 14
3 924 , 17 168
0 = + + =
T
(phút)
267 , 0 212 , 0 ) 05 , 0 11 , 0 1 , 0 1
298 , 0 245
5 , 2
3 646 , 11 168
0 = + + =
T
(phút)
376 , 0 298 , 0 ) 05 , 0 11 , 0 1 , 0 1
=
Trang 163.2 Nguyên công 2 : Phay mặt gờ đạt độ bóng R z = 20
- Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do
Mặt sau định vị 2 bậc tự do bằng 2 chốt tì
Mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng mặt phẳng
Mặt bên định vị 1 bậc tự do bằng 1 chốt tì
bằng cơ cấu kẹp chặt cơ khí, lực
Lượng dư gia công: 2mm
Khi phay thô mặt phẳng
- Lượng chạy dao vòng
S = 0,15mm/ vòng (Bảng 5-36, Sổ tay CNCTM II, trang 31).
- Lượng chạy dao răng Sz
0375 , 0 4
15 ,
Trang 17với kv = kMV.knv.kuv
trong đó kMV : hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công
(Bảng 5-1 và 5-2 Sổ tay CNCTM II, trang 6 và 7)
1416 , 3
7594 , 132 1000
1442 1416 , 3 30 1000
m/phút
- Lượng chạy dao phút :
Sph = Sz.z.n = 0,0375.4.1442 = 216,3mm/phút
- Công suất thực tế của máy :
Ne = 3,1kw (Bảng 5-145, Sổ tay CNCTM II, trang 130).
BƯỚC MÁY DAO t(mm) S(mm/ph
T = 0 + + + (Thiết kế Đồ án CNCTM, trang 54).
Trang 18Trong đó : To - thời gian cơ bản.
Tp - thời gian phụ (10%T0)
Tpv - thời gian phục vụ chỗ làm việc (11%T0)
Ttn - thời gian nghĩ tự nhiên của công nhân(5%T0)
i n S
L L L T
.
2 1 0
+ +
=
L - chiều dài bề mặt gia công (mm)
L1 - chiều dài ăn dao (mm)
L2 - chiều dài thoát dao (mm)
( ) ( 0 , 5 3 )
1 = t D−t + ÷
) 5 2 (
2 = ÷
L (mm) Chọn L2 = 4 mm
- Khi phay thô : t = 2mm
48 , 10 3 ) 2 30 ( 2
1 = − + =
178 , 0 1442 15 , 0
4 48 , 10 24
0 = + + =
T
phút
224 , 0 178 , 0 ) 05 , 0 11 , 0 1 , 0 1
=
3.3 Nguyên công 3 : Khoan, khoét 2 lỗ Ø 12.
- Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do
Mặt trước định vị 2 bậc tự do bằng 2 chốt tì
Trang 19- Chuyển động cắt gọt: Chi tiết gá trên bàn máy chuyển động tịnh tiến, dao phay chuyển động quay tròn.
- Chọn máy: Máy khoan đứng 2H135
Đường kính lớn nhất khoan được Ø 35 mm
Công suất động cơ chính: 4 kW
- Lượng chạy dao S
S = 0,24mm/ vòng (Bảng 5-25, Sổ tay CNCTM II, trang 21).
- Tốc độ cắt V khi khoan
v y m
q
S T
D C V
k =
kMV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công
9355 , 0 200
HB k
(Bảng 5-1 và 5- 2, Sổ tay CNCTM II, trang 6).
kuv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt
kuv = 1 (Bảng 5-6, Sổ tay CNCTM II, trang 8).
klv - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan
klv = 1 (Bảng 5-31, Sổ tay CNCTM II, trang 24).
Trang 209058 , 33 9355 , 0 24 , 0 25
8 7 , 14
55 , 0 125 , 0
25 , 0
1416 , 3
9058 , 33 1000
1400 1416 , 3 8 1000
- Lượng chạy dao S
S = 0,7mm/ vòng (Bảng 5-26, Sổ tay CNCTM II, trang 22).
- Tốc độ cắt V khi khoét
v y x m
q
S t T
D C V
.
k =
kMV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công
9355 , 0 200
HB k
(Bảng 5-1 và 5- 2, Sổ tay CNCTM II, trang 6).
kuv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt
kuv = 0,83 (Bảng 5-6, Sổ tay CNCTM II, trang 8).
klv - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan
Trang 21klv = 1 (Bảng 5-31, Sổ tay CNCTM II, trang 24).
798 , 59 1 83 , 0 9355 , 0 7 , 0 2 30
12 105
45 , 0 15 , 0 4 , 0
4 , 0
1416 , 3
798 , 59 1000
1400 1416 , 3 12 1000
.
T = 0 + + + (Thiết kế Đồ án CNCTM, trang 54).
Trong đó : To - thời gian cơ bản
Tp - thời gian phụ (10%T0)
Tpv - thời gian phục vụ chỗ làm việc (11%T0)
Ttn - thời gian nghĩ tự nhiên của công nhân(5%T0)
i n S
L L L T
.
2 1 0
+ +
=
L - chiều dài bề mặt gia công (mm)
L1 - chiều dài ăn dao (mm)
L2 - chiều dài thoát dao (mm)
) 5 2 (
Trang 221287 , 0 2 1360 24 , 0
2 2 17
0 = + + =
T
phút
1622 , 0 1287 , 0 ) 05 , 0 11 , 0 1 , 0 1
2 17
1
0 = + i= + =
n S
L L T
phút
0427 , 0 0339 , 0 ) 05 , 0 11 , 0 1 , 0 1
=
3.4 Nguyên công 4 : Phay 2 mặt bên đạt R z = 40.
- Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do
Chốt trụ ngắn định vị 2 bậc tự do
Chốt trám định vị 1 bậc tự do
Mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng mặt phẳng
- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp chặt cơ khí
- Chuyển động cắt gọt: Chi tiết gá trên bàn máy chuyển động tịnh tiến, dao phay chuyển động quay tròn
- Chọn máy: 6H81
Số cấp bước tiến bàn máy: 16
Công suất động cơ chính: 4, 5kW
Trang 24
Tra tính chế độ cắt:
Lượng dư gia công: 2,5mm
Khi phay mặt phẳng.
- Lượng chạy dao S (mm/ răng)
S = 0,18mm/ răng(Bảng 5-177, Sổ tay CNCTM II, trang 160).
trong đó kMV : hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công
(Bảng 5-1 và 5-2 Sổ tay CNCTM II, trang 6 và 7)
57 , 140 1000
196 1416 , 3 250 1000
m/phút
Trang 25- Lượng chạy dao phút :
Sph = Sz.z.n = 0,18.32.196= 1128,96mm/phút
- Công suất thực tế của máy :
Ne = 1,9kw (Bảng 5-180, Sổ tay CNCTM II, trang 163).
T = 0 + + + (Thiết kế Đồ án CNCTM, trang 54).
Trong đó : To - thời gian cơ bản
Tp - thời gian phụ (10%T0)
Tpv - thời gian phục vụ chỗ làm việc (11%T0)
Ttn - thời gian nghĩ tự nhiên của công nhân(5%T0)
i n S
L L L T
.
2 1 0
+ +
=
L - chiều dài bề mặt gia công (mm)
L1 - chiều dài ăn dao (mm)
L2 - chiều dài thoát dao (mm)
( ) ( 0 , 5 3 )
1 = t D−t + ÷
) 5 2 (
2 = ÷
L (mm) Chọn L2 = 4mm
t = 96mm
59 , 124 3 ) 96 250 ( 96
1 = − + =
261 , 0 196 32 18 , 0
4 59 , 124 166
0 = + + =
T
phút
328 , 0 261 , 0 ) 05 , 0 11 , 0 1 , 0 1
=
Trang 263.5 Nguyên công 5 : Gia công lỗ Ø16
Trang 27
- Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do
Định vị 3 bậc tự do ở mặt đáy bằng mặt phẳng
Trang 28Định vị 3 bậc tự do còn lại bằng chốt trụ ngắn và chốt trám tại 2 lỗ Ø12.Ngoài ra còn có chốt tỳ phụ đặt ở mặt bên để nâng cao độ cứng vững.
- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp chặt cơ khí, lực kẹp vuông góc với mặt dáy
- Chuyển động cắt gọt: Chi tiết gá trên bàn máy đứng yên, dao khoan và khoét chuyển động quay tròn
- Chọn máy: máy khoan đứng 2H135
- Chọn dao: Dao mũi khoan ruột gà P18 Ø12, mũi khoét BK8 Ø15 và dao doa BK8 Ø16
Tra tính chế độ cắt:
Khoan lỗ Ø12
- Chiều sâu cắt t:
t = 0,5.D = 0,5.12 = 6mm
- Lượng chạy dao S :
S = 0,32mm/ vòng (Bảng 5-25, Sổ tay CNCTM II, trang 21).
- Tốc độ cắt V khi khoan
v y m
q
S T
D C V
k =
kMV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công
9355 , 0 200
HB k
(Bảng 5-1 và 5- 2, Sổ tay CNCTM II, trang 6).
kuv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt
kuv = 1 (Bảng 5-6, Sổ tay CNCTM II, trang 8).
klv - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan
klv = 1 (Bảng 5-31, Sổ tay CNCTM II, trang 24).
1518 , 28 9355 , 0 32 , 0 60
12 1 , 17
4 , 0 125 , 0
25 , 0
Trang 291287 , 747 12
1416 , 3
1518 , 28 1000
700 1416 , 3 12 1000
- Lượng chạy dao S
S = 0,7mm/ vòng (Bảng 5-26, Sổ tay CNCTM II, trang 22).
- Tốc độ cắt V khi khoét
v y x m
q
S t T
D C V
.
k =
kMV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công
9355 , 0 200
HB k
(Bảng 5-1 và 5- 2, Sổ tay CNCTM II, trang 6).
kuv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt
kuv = 0,83 (Bảng 5-6, Sổ tay CNCTM II, trang 8).
klv - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan
klv = 1 (Bảng 5-31, Sổ tay CNCTM II, trang 24).
264 , 68 1 83 , 0 9355 , 0 7 , 0 5 , 1 30
15 105
45 , 0 15 , 0 4 , 0
4 , 0
1416 , 3
264 , 68 1000