Đồ án công nghệ chế tạo máy, Chi tiết Ống Ren, quy trình chế tạo Ống ren

Chi tiết ống ren là chi tiết được dùng nhiều trong chế tạo máy và thường được dùng để nối các đường ống dẫn chất lỏng , chất khí hoặc được được sử dụng vào một số mục đích khác Chi tiết ống ren có thể xếp vào dạng chi tiết điển hình là trục . Khi chi tiết ống ren làm việc thì trên bề mặt ren M30 x 1,5 chịu lực xiết V hoặc mômen xiết T vì thế bề mặt ren xuất hiện ma sát , chịu mài mòn , nếu chịu tải trọng rung động va đập thì mối ghép ren có thể bị nới lỏng

LỜI NÓI ĐẦU.

Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Bên cạnh những ngành công nghiệp khác thì ngành công nghiệp cơ khí cũa những năm gần đây cũng đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, gần như đáp ứng được nhu cầu của nền kinh kế và đất nước Cùng với sự phát triển đi lên của nền kinh tế quốc gia, ở nước ta nhu cầu các sản phẩm cơ khí trong các lĩnh vực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưỡng không ngừng Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân được nâng cao Do vậy việc thêm các nhà máy cơ khí là điều rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế kỹ thuật trong việc thiết kế chi tiết máy sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc dân Do đó việc tìm hiểu và nắm vững công việc thiết kế công nghệ chế tạo máy, để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của chi tiết máy, an toàn và kinh tế

là yêu cầu quan trọng đối với người kỹ sư cơ khí.

Nhiệm vụ của Đồ Án Công Nghệ Chế Tạo Máy của em là thiết kế chi tiết than gối đỡ Với những kiến thức đã thu nhận được trong

những nam học tập vừa qua và sự hướng dẫn nhiệt tình cảu thầy

Hoàng Văn Thạnh và các thầy cô trong khoa đến nay em đã hoàn thành nhiện vụ.

Vì thời gian và kiến thức có hạn nên chắc hẵn đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót kính mong các thầy chỉ bảo thêm cho em.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Văn Thạnh và các thầy cô trong khoa đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em để em có thể hoàn thành nhiện vụ.

Đà Nẵng: Ngày 17 – 8 – 2013

Hoàng Như Phan

Phần I Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

1.1 Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết :

- Chi tiết ống ren là chi tiết được dùng nhiều trong chế tạo máy và thường đượcdùng để nối các đường ống dẫn chất lỏng , chất khí hoặc được được sử dụng vàomột số mục đích khác

- Chi tiết ống ren có thể xếp vào dạng chi tiết điển hình là trục Khi chi tiết ốngren làm việc thì trên bề mặt ren M30 x 1,5 chịu lực xiết V hoặc mômen xiết T vìthế bề mặt ren xuất hiện ma sát , chịu mài mòn , nếu chịu tải trọng rung động vađập thì mối ghép ren có thể bị nới lỏng

- Ngoài ra bề mặt ngoài của ống ren còn có rãnh then được lắp then với mục đíchtruyền tải trọng là mô men xoắn nên bề mặt trụ ngoài của ống ren chịu ma sátmài mòn và phải đảm bảo độ bền độ cứng , và chất lượng bề mặt theo yêu cầu

- Khi lắp ghép chi tiết vào bộ phận máy phải đảm bảo vị trí tương quan nên phảiđảm bảo độ không song song giữa các bề mặt A và B giữa A,B và đường tâmM30

1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật :

- Từ điều kiện làm việc của chi tiết nên chi tiết phải đảm bảo một số yêu cầu kỹthuật sau :

+ Các lỗ ren M30,M10 đạt cấp chính xác 8

+ Độ nhám bề mặt trụ ngoài của ống ren đạt Ra = 1.25 ; bề mặt A,B đạt Ra = 2.5+ Kích thước giữa hai mặt A,B phải đạt dung sai 16+0,035

+ Độ đối xứng rãnh then so với đường tâm M30 không quá 0,03/100 mm

+ Độ không song song giữa mặt A và B không quá 0,02/100 mm

+ Độ không song song giữa mặt A,B và đường tâm M30 không quá 0,02/100 mm+ Độ cứng chi tiết sau khi nhiệt luyện phải đạt 40 – 45 HRC

1.3 Vật liệu chế tạo :

- Vật liệu chế tạo ống ren là thép C45 có thành phần hóa học như sau :

% 0,4-0,5 0,17-0,37 0,5-0,8 0,045 0,045 0,3 0,3

- Thép có cơ tính tổng hợp cao : độ bền ,độ dẻo , độ dai va đập cao chịu tải trọng,

áp suất lớn và ở đây điều kiện làm việc của chi tiết cũng không quá khắc nghiệtnên việc sử dụng thép C45 là hợp lý mà không cần sử các thép hợp kim khác

- Đối với thép thì có tính dẻo nên khi chọn phương pháp tạo phôi nên sử dụngphương pháp dập để nâng cao cơ tính của vật liệu

Phần II Định dạng sản xuất

2.1 Xác định số lượng chi tiết :

Số lượng chi tiết hằng năm được xác định theo công thức sau :

N = m.N1 (1 +

100

β

α + )

- Trong đó : N là số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1là số sản phẩm được sản xuất trong một năm N1 = 4000

m là số chi tiết trong một sản phẩm m = 1

β là số chi tiết sản xuất thêm để dự trữ β = 5%

2.2 Xác định trọng lượng chi tiết :

- Trọng lượng của chi tiết được tính theo công thức như sau :

Q = V.γ

- Trong đó : Q là trọng lượng của chi tiết (Kg)

V là thể tích của chi tiết tính bằng (dm3 )

γ là trọng lượng riêng của vật liệu (7,852 Kg/dm3 )

- Thể tích của chi tiết : V = V1 + V2 + V3

- Trong đó V1 là thể tích của mặt trụ φ 40 : V1 = π 202.100/106 = 0,1256 (dm3) V2 là thể tích của khối hộp 20 x 35 x5 : V2 = 0.0035(dm3)

V3 là thể tích hình khối bao gồm một hình hộp và ½ hình trụ

V3 =( 10.20 + ½ π102) 16 /106 = 0,0057 (dm3)

- Vậy ta có : V = 0,1348 (dm3)

Q = 0,1348 7,852 = 1.0584496(Kg)

- Tra bảng 2 : (Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy – Trần Văn Địch )

Với 500 < N <5000 và Q < 4 Thì dạng sản xuất ở đây là hàng loạt vừa

Phần III : Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

3.1 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết :

- Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm trong kết cấu cũng như yêu cầu

kỹ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công Vì vậy việc phân tíchkết cấu theo quan điểm công nghệ để tìm ra những phần tử kết cấu cũng nhưnhững yêu cầu kỹ thuật chưa hợp lý đối với chức năng làm việc của chi tiết giacông Từ đó có thể đưa ra những đề nghi sữa đổi bổ sung kết cấu nhằm nâng caotính công nghệ , cho phép giảm khối lượng lao động , tăng hệ số sử dụng vật liệu

hạ giá thành sản phẩm

20

2,5 2,5 2,5

R3 10 25

- Kết cấu của chi tiết rất khó khăn cho việc gia công rãnh thoát dao có chiều rộng3mm

- Vì chi tiết có thành mỏng nên khi kẹp để gia công trên mâm cặp có thể gây biếndạng do lực kẹp gây ra

- Bề mặt trụ ngoài có rãnh then và yêu cầu độ nhám Ra = 1.25 là hợp lý có thể giacông bằng phương pháp tiện

- Các lỗ ren yêu cầu độ chính xác thấp cấp 8 tạo điều kiện giảm khối lượng laođộng

- Do kết cấu của chi tiết là ống không thông nên khi tạo phôi bằng phương phápđúc hoặc dập thì không tạo được lỗ vì thế khi gia công phải gia công lỗ φ30

- Ở một đầu ống ren có vát mép góc 1200 nên tạo điều kiện gia công lỗ ren bằng

3.2 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi :

- Đối với ống ren thì ta có thể sử dụng phương pháp tạo phôi bằng đúc hoặc dập

+ Phương pháp đúc : có ưu điểm đơn giản ,có thể sử dụng đúc trong khuôn cát ,

tuy nhiên phương pháp đúc dễ gây ra các khuyết tật như rỗ khí , thiên tích vv, tạokhuôn rất mất thời gian năng suất thấp , lượng phế phẩm cao chất lượng bề mặtthấp

+ Phương pháp dập thể tích : ưu điểm năng suất cao,dễ cơ khí hóa và tự động hóa

độ chính xác và độ bóng bề mặt cao Tuy nhiên phải đầu tư trang thiết bị và phảithiết kế khuôn dập thích hợp với loại sản xuất hàng loạt và hàng khối

Vì vậy ở đây ta chọn phương pháp tạo phôi là dập thể tích

Hình 1 : Khuôn dập

Phần IV : Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết

4.1 Phân tích đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt gia công :

- Bề mặt trụ ngoài gia công yêu cầu độ nhám Ra = 1.25 tương ứng với độ bóng cấp

7 với cấp độ nhám này thì ta có thể đạt được bằng phương pháp tiện

- Đối với bề mặt A,B yêu cầu độ nhám Ra = 2.5 tương ứng với độ bóng cấp 6 ta cóthể đạt được độ bóng này bằng phương pháp phay tinh

- Yêu cầu độ song song giữa hai bề mặt A,B không quá 0.02/100mm nên hai bềmặt A,B cần gia công đồng thời với dung sai 16+0,035 tương ứng với cấp chính xác

8 nên ta có thể sử dụng phương pháp phay

4.2 Trình tự các nguyên công gia công chọn máy dao, trang bị công nghệ :

và rãnh thoát dao

-Đinh vị : Hạn chế 5 bậc tự do bằng mặt trụ ngoài và mặt đầu bằng mâm cặp ba

chấu tự định tâm và chốt tỳ đầu cong

- Chọn máy : gia công trên máy tiện vạn năng T620

Máy có các thông số cơ bản như sau :

Đường kính chi tiết lớn nhất gia công được 400 mm

Phạm vi bước ren cắt được hệ mét 1 ÷ 19.2 (mm)

Phạm vi bước ren cắt được hệ anh 24÷ 2 (Vg/inch)Phạm vi bước ren cắt được hệ mô đun 0.5π ÷ 48π

- Chọn dao:Sử dụng dao tiện đầu gắn mảnh hợp kim cứng BK8

+ Tiện mặt đầu bằng dao than cong kích thước 20 x16 x450

+ Tiện mặt trụ trong và rãnh thoát dao bằng dao tiện trong thân thẳng cókích thước như sau :

- Nguyên công 2 : Tiện mặt trụ ngoài φ40

- Sơ đồ gá đặt :

n

S (mm/vg)

1.25 100

- Chọn máy : Chọn máy tiện T620

Có các thông số như nguyên công 1

- chọn dao : Chọn dao tiện có gắn mảnh hợp kim BK8 có kích thước 20 x16 x450

- Nguyên công 3 : Phay hai mặt song song C và D

- Sơ đồ gá đặt :

W W

S (mm/vg)

- Định vị : Định vị hạn chế năm bậc tự do bằng mặt trụ ngoài và mặt đầu bằng

khối V và chốt tỳ đầu cong

- Kẹp chặt : Bằng cơ khí

- Chọn máy : Thực hiện trên máy phay ngang P82

Máy có các thông số cơ bản như sau :

- Chon dao : Sử dụng dao phay đĩa ba mặt cắt làm bằng vật liệu thép gió P18 dao

có kích thước như sau : D = 200 (mm) ; B = 25(mm) ; d = 50 (mm) ; Z = 20 răng

- Nguyên công 4 : Gia công lỗ ren M10

- Kẹp chặt : Kẹp chặt bằng cơ cấu cơ khí

- Chọn máy : Thực hiện trên máy K125 có các thông số chủ yếu như sau :

- Chọn dao : + Khoan lỗ chọn mũi khoan xoắn ruột gà φ10

- Nguyên công 5 : Gia công rãnh then

- Sơ đồ gá đặt

5 25

- Kẹp chặt : Bằng cơ cấu cơ khí

-Chọn máy : Gia công trên máy phay đứng van năng 6H13 của Nga có các thông

số như sau :

- Chọn máy : Gia công trên máy phay ngang P82

- Chọn dao : Chọn dao phay đĩa 3 mặt cắt có kích thước như sau : D = 125 (mm) ;

B = 16(mm) ; d = 32 (mm) ; Z = 12 răng vật liệu thép gió P18

- Nguyên công 7: Tarô lỗ ren M10 trên máy khoan K125

- Ta rô ren trên máy khoan K125

- Kẹp chặt : Kẹp chặt bằng cơ cấu cơ khí

- Chọn máy : Thực hiện trên máy K125 ( giống như nguyên công 4 )

- Định Vị : Hạn chế năm bậc tự do bằng mặt trụ ngoài và mặt đầu bằng mâm cặp

ba chấu tự định tâm và chốt tì đầu cong

- Kẹp Chặt : Bằng mâm cặp ba chấu tự định tâm

- Chọn Máy : thực hiện trên máy tiện T620

- Chọn dao : Dùng dao tiện ren trong làm bằng thép gió P18 có kích thước như

sau :

- Nguyên công 9 : Kiểm tra

+ Kiểm tra độ không song song giữa hai mặt phẳng A và B

+ Kiểm tra độ không song song giữa đường tâm M30 và hai mặt phẳng A,B

Cách kiểm tra : Độ không song song giữa hai mặt phẳng A và B

- Rà mũi đồng hồ trên trục tới vị trí có giá trị lớn nhất (đường sinh đỉnh)

- Ghi lại các kết quả đọc giá trị của 2 đồng hồ

Δt = |t1 – t2|

 Độ không song song là : Δ = Δt/l

Cách kiểm tra : Độ không song song giữa đường tam M30 và hai mặt phẳng A,B

- Đặt mũi đồng hồ so lên mặt trụ của trục kiểm 2 rà đồng hồ trên đường tròn ngoài tới vị trí có chỉ số lớn nhất (đường sinh đỉnh của trụ)

- Ghi lại giá trị t1

- Quay chi tiết quanh trục kiểm 1 tới khi có được gia trị bé nhất

- Ghi lại giá trị t2

Δt = |t1 – t2|

 Độ không đồng tâm là

Δ = Δt/2

30 40 50 60 80

4.3 Tra lượng dư cho các bề mặt gia công :

- Lượng dư của phôi đạt được khi dập :

Tra bảng 3.18 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập I ta có :

+ Lượng dư về một phía của đường kính φ25÷ 50 là 0,3 ÷ 0,5 (mm )do lượng dưquá nhỏ nên ta điều chỉnh lại là 2 mm

+ Lượng dư của kích thước theo chiều dài 20 ÷ 100 là 3÷ 5 chọn là 4

+ Lượng dư của kích thước theo chiều dài 100 ÷ 250 là 5 ÷ 8 chọn là 5

+ Dung sai của kích thước đường kính φ25÷ 50 là +−00,,52

+ Dung sai của kích thước theo chiều dài 20 ÷ 100 là +0,5

+ Dung sai của kích thước theo chiều dài 100 ÷ 250 là + 1

Như vậy ta có bản vẽ lồng phôi như sau :

- Lượng dư các bề mặt gia công :

- Lượng dư tiện mặt đầu :

+ Tiện thô : Tiện 2 lần với lượng dư là Zb = 1,7

+ Tiện tinh : 2 lần với lượng dư là Zb = 0,8 ( mm) ( tra bảng 3.125 Sổ tay CNCTMtập 1)

- Lượng dư tiện lỗ φ30 : Là toàn bộ khối lượng kim loại nằm trong lỗ

+ Tiện thô : Với lượng dư 2Zb = 3 mm

+ Tiện tinh với lượng dư 2Zb =1 mm (Bảng 3.124 Sổ tay CNCTM tập 1)

- Phay hai bề mặt song song C,D

+ Phay tinh : Với lượng dư 2Zb = 2 mm ( Tra bảng 3.142 sổ tay CNCTM tập 1)

-Gia công lỗ ren M10

+ Khoan lỗ φ9,8 ta rô lỗ ren M10

4.4 Tra chế độ cắt cho các nguyên công :

*Lượng chạy dao :s (mm/vg)

- Tiện mặt đầu : Tiện thô tra bảng 5.11( Sổ tay CNCTM tập 2) ta có

K3 là hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu dụng cụ cắt (tra bảng 5.6tương ứng với vật liệu dao là BK8 ta có K3 = 1 )

Vt = Vb K1.K2K3 = 287 1 0,8 1 = 229,6 (m/ph)

Số vòng quay tiêu chuẩn của máy T620 là:

12.5;16;20;25;31.5;40;50;63;80;100;125;160;200;250;315;400;500;630;800;1000 1250;1600;2000

6,229

2,167

30

1602x π

= 150,72(m/ph)+ Tiện tinh ( Tra bảng 5.64 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 )

30

2000x π

= 188,4(m/ph)

- Tra công suất cắt thực tế

 Công suất cắt: bảng 5-68 trang 60 [sổ tay CNCTM T2]

+ tiện thô mặt đầu: Ne = 4.1 kW

+ tiện tinh mặt đầu: Ne = 4.1 kW

Vậy thực hiện trên máy tiện T620 thỏa mãn

* Chiều sâu cắt t :

+ Tiện thô t =1,5 mm

+ Tiện tinh t = 0,5 mm

*Lượng chạy dao :s (mm/vg)

+ Tiện thô : tra bảng 5.11 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có :

6,49

40

400x π

= 50,24(m/ph)+ Tiện tinh : ( Tra bảng 5.63 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 )

40

800x π

= 100,48(m/ph)

- Tra công suất cắt thực tế

 Công suất cắt: bảng 5-68 trang 60 [sổ tay CNCTM T2]

+ tiện thô mặt đầu: Ne = 1.2 kW

+ tiện tinh mặt đầu: Ne = 2.0 kW

-Nguyên công 3 : Phay hai mặt song song C và D :

* Chiều sâu cắt t :

+ Phay thô t =1,5 mm

+ Phay tinh t = 1 mm

*Lượng chạy dao :s (mm/vg)

( Tra bảng 5.170 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ) ta có :

+ Phay thô Sz = 0,08 – 0,15 ( mm/răng ) chọn Sz = 0,1 (mm/răng )

+ Phay tinh S0 = 1( mm /vg) = 0.1 (mm/răng )

6,281

1000x

= 448,18(vg/ph)

4.318

84,17

*Lượng chạy dao s : Tra bảng 5.163 (sổ tay công nghệ chế tạo máy 2) ta có :

- Nguyên công 7: Tarô ren M10 :

+ Ta rô ren M10 : Tra bảng 5.188 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có :

10

270x π

= 8.48 (m/ph)

Nguyên công 8 : Gia công lỗ ren M30 :

Số bước cắt ren tra bảng 5.46 ta có : số bước cắt ren là 2

* Chiều sâu cắt t : t = 1 mm

*Lượng chạy dao s : S = 1,5 ( mm/vg)

*Tốc độ cắt v : (m/ph) Tra bảng 5.190 (sổ tay công nghệ chế tạo máy 2) ta có :

8,12

30

125x π

= 11,78(m/ph)

4.5 Tính thời gian cơ bản cho các nguyên công :

Thời gian cơ bản cho các nguyên công được tính theo công thức sau đây :

T0 =

Sn

L+L1+L2

( Phút )Trong đó L là chiều dài bề mặt gia công

L1 là chiều dài ăn dao

L2 là chiều dài thoát dao

S là lượng chạy dao vòng (mm/vg)

Như vậy ta có :

T0tho = 020,4+x20002+3

= 0,0125 (phút ) ; T0tinh = 0,2x252000 = 0,0625 (phút )+ Tiện lỗ φ 30 : L = 90 mm

90

x

++

= 0,1498 (phút ) ; T0tinh =

20002,0

L1 = 1,5(200−1,5) + (0,5 ÷ 0,3 ) mm = 17,75 ÷ 21,75 ( mm ) ; chọn L1 = 18 mm+ Phay tinh t = 1 mm ; S0 = 1 mm /vg ; n = 60 ( vg/ph)

L1 = 1,5(200−1,5) + (0,5 ÷ 0,3 ) mm = 17,75 ÷ 3 ( mm) ; Chọn L1 = 18 mmT0tho =

601

,

0

20

418

20

x x

++

= 0,35 ( Phút ) ; T0tinh =

60

418

Trong đó : h là chiều cao rãnh then ; h = 5 mm

Sd là lượng chạy dao /phút theo phương đứng Sd = 16 (mm/ph)

Sn là lượng chạy dao theo phương ngang Sn = 54( mm/ph)

D đường kính dao D = 6 mm

L =25 mm

Vậy ta có : T0 =

24

6

25− = 0,792 (phút)

- Nguyên công 6 : Gia công hai mặt phẳng song song A,B

487

x

+ = 0,481 (phút)

Phần V : Thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh then :

5.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý đồ gá, định vị, kẹp chặt ,lực cắt ,mô men cắt :

5.1a Sơ đồ nguyên lý của đồ gá :