Tính toán thiết kế chi tiết dạng hộp giá đỡ

Sau khi gia công xong giá đỡ sẽ đợc lắp vòng bi để lắp và làmnhiệm vụ đỡ trục Trên giá đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khácnhau và cũng có nhiều bề mặt không phải gia công

Lời nói đầu

Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trongchơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo cácloại 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 kỳ 9 là một trong các đồ

án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ ángiúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môncông nghệ chế tạo máy mà các môn khác nh: máy công cụ, dụng cụcắt Đồ án còn giúp cho sinh viên đợc hiểu dần về thiết kế và tínhtoán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy Pgs-Ts Nguyễn

Trọng Bình 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 tránhkhỏi sai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo củacác bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Pgs-Ts Nguyễn Trọng Bình đã

giúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao

Hà Nội, ngày 17/11/2003

Sinh viên Nguyễn Xuân Quỳnh

Do giá đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắptrục Gía đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí t ơng đốicủa trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào

đó Sau khi gia công xong giá đỡ sẽ đợc lắp vòng bi để lắp và làmnhiệm vụ đỡ trục

Trên giá đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khácnhau và cũng có nhiều bề mặt không phải gia công Bề mặt làm việcchủ yếu là lỗ trụ 30

Cần gia công mặt phẳng C và các lỗ 10, 8 chính xác để làmchuẩn tinh gia công Đảm bảo kích thớc từ tâm lỗ 30 đến mặt phẳng

C là : 49 0,17

Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và tải trọng thay đổi

Đối với nhiệm vụ gia công mặt trên của giá đỡ cần phải gia côngchính xác các mặt bậc để đảm bảo khi lắp ghép với nửa dới chỉ có mặtlàm việc tiếp xúc với nửa dới còn các mặt khác đảm bảo có khoảngcách để tránh siêu định vị

Vật liệu sử dụng là : GX 15-32 , có các thành phần hoá học sau :

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :

- Mặt trên của giá đỡ có đủ độ cứng vững để khi gia công không bịbiến dạng có thể dùng chế độ cắt cao , đạt năng suất cao

- Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thựchiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảothực hiện quá trình gá đặt nhanh

Chi tiết giá đỡ đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc Kết cấu tơng đối

đơn giản , tuy nhiên khi gia công các lỗ vít , lỗ định vị và lỗ làmviệc chính 30 cần phải ghép với nửa dới để gia công cho chínhxác đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

4 Phay 2 mặt phẳng đầu lỗ trụ 40

5 Khoét, doa lỗ 40 đảm bảo độ bóng và chính xác cho chi tiết,vì bề mặt này là là bề mặt làm việc chính

IIi-xác định dạng sản xuất

Muốn xác định dạng sản xuất trớc hết ta phải biết sản lợng hàngnăm của chi tiết gia công Sản lợng hàng năm đợc xác định theocông thức sau :

N- Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm

N1- Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm (5000 chiếc/năm)m- Số chi tiết trong một sản phẩm

- Phế phẩm trong xởng đúc  =(3-:-6) %

- Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ  =(5-:-7)%

Vậy N = 5000.1(1 +

100 4

 - Trọng lợng riêng của vật liệu gang xám= 6,8-:-7,4 Kg/dm3

V - Thể tích của chi tiết

= 91845 mm3

VR =

2

65 3,14.15 2

IV- Xác định phơng pháp chế tạo phôi và thiết

kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

Xác định phơng pháp chế tạo phôi

Kết cấu của chi tiết không phức tạp nhng vật liệu của chi tiết làgang xám 15x32 nên ta dùng phơng pháp đúc,ứng với sản xuất hàngloạt vừa nên ta chọn phơng pháp đúc trong khuôn kim loại Sau khi

đúc cần có nguyên công làm sạch và cắt ba via

Bản vẽ lồng phôi

* Yêu cầu kỹ thuật:

- Đảm bảo độ song song giữa tâm của lỗ  30 với mặt đáy của giá

đỡ

- Đảm bảo độ vuông góc giữa tâm của lỗ  30 với mặt đầu của trụ

- Đảm bảo độ chính xác của khoảng cách giữa lỗ bắt vít và lỗ lắpchốt định vị là 200,12 và độ chính xác của các lỗ này là 80,018

2- Chọn phơng pháp gia công

- Phay mặt phẳng bắt vít bằng nhiều dao phay đĩa ghép với nhau ,

đầu tiên là phay thô sau đó là phay tinh

- Gia công mặt lắp ghép với nửa dới đạt Ra = 5 ta cũng dùng ghépdao phay đĩa và lần lợt qua các giai đoạn phay thô rồi đến phay tinh

- Gia công 4 lỗ 8 mặt lắp ghép ,trong đó có 2 lỗ lắp chốt dịnh vịgia công đạt Ra = 2,5 , ngoài ra vì khoảng cách của mặt bắt vít nhỏnên ta không dùng dạng bu lông lồi lên trên đợc mà phải dùng lụclăng bắt ngầm Nh vậy ta phải thêm nguyên công khoan và khoét rộng

2 lỗ bắt vít

- Đối với gia công lỗ 30 đạt cấp chính xác Ra=4 tra bảng 5( TKĐACNCTM) thì cấp chính xác là 5 Tra bảng với lỗ 30 cấpchính xác 5 ta có dung sai của lỗ là +0,009 m Vì là lỗ có sẵn nênkhi gia công ta chỉ việc khoét rồi doa tinh và doa thô

VI Lập tiến trình công nghệ

Trình tự các nguyên công để gia công nửa trên của giá đỡ có thể tiếnhành nh sau

1 Nguyên công I : Đúc chi tiết trong khuôn kim loai.

2 Nguyên công II : ủ chi tiết

3 Nguyên công III : Phay mặt phẳng bắt vít với nửa dới

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nguyên công I

* Định vị : Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do, 3 bậc ở mặt phẳng lắpghép, vì là mặt thô cho nên ta dùng phiến tỳ nhám, hai bậc ở mặt bên

và 1 bậc ở cạnh nhờ 3 chốt tỳ tỳ lên các mặt bên ngoài của nắp

* Kẹp chặt : Dùng đòn kẹp liên động để kẹp chi tiết từ trên xuốngvuông góc với mặt đáy

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 7KW

Chọn dao : Dao phay đĩa 3 mặt răng liền P18 , đ ờng kính dao D =

150 , số răng Z=16 răng

* Lợng d gia công : Tra bảng 3.110 ( Sổ tay CNCTM tập 2 )lợng dgia công của vật đúc bằng gang cấp chính xác II đ ợc đúc trong khuônkim loại đối với mặt cạnh là 2 mm

n w

* Chế độ cắt : tính chế độ cắt theo 2 bớc phay thô và phay tinh

 Chế độ cắt khi phay thô :

Chiều sâu cắt t =1,5mm

Lợng chạy dao răng Sz=0,33 mm/răng (Bảng 5-34 và 5-170SổTayCNCTM )

 Lợng chạy dao vòng S0= 0,33 16= 5,28 mm/vòng

Tốc độ cắt Vb=26 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

150 14 , 3 26 1000

1000

D

1000 60 150 14 , 3 1000

.

 Chế độ cắt khi phay tinh

Cả 2 dao cùng gia công với chiều sâu cắt t = 0,5 mm l ợng chạydao vòng S0=2 mm/vòng (Bảng 5-37 SổTayCNCTM tập 2 )

 Lợng chạy dao răng Sz = So/z =2/16 =0,125 mm/răng

Tốc độ cắt Vb= 37,5 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

150 14 , 3

5 , 37 1000

1000

D

1000 75 150 14 , 3 1000

.





 

Từ các kết quả trên ta có công suất cắt N0 = 1 Kw (Bảng 5-175 Sổtay CNCTM tập 2 )

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nguyên công IV

* Định vị : Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do, 3 bậc ở mặt phẳng vừagia công để bắt vít với nửa dới , hai bậc ở mặt bên nhờ áp sát chi tiếtgia công vào phiến tỳ và 1 bậc ở cạnh nhờ 1 chốt tỳ, tỳ lên mặt bênngoài của nắp

* Kẹp chặt : Dùng đòn kẹp liên động để kẹp chi tiết từ trên xuốngvuông góc với mặt bắt vít

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 7KW

Chọn dao : Dao phay đĩa 3 mặt răng liền P18 , đ ờng kính dao D =

130 , số răng Z=16 răng Bảng 5-172 (Sổ tay CNCTM tập 2) Đối vớidao nhỏ ta lấy đờng kính của nó là D = 114 mm

* Lợng d gia công : Tra bảng 3.110(STCNCTM )lợng d gia côngcủa vật đúc bằng gang cấp chính xác II đ ợc đúc trong khuôn kim loại

đối với mặt cạnh là 2 mm

* Chế độ cắt :

Vì mặt phẳng làm việc là mặt bậc mà khi đúc ta đúc liền do đótrong quá trình gia công tuy ghép bằng 4 dao nh ng khi bắt đầu giacông sẽ chỉ có 2 dao ngoài ăn trớc khi cắt sâu đơc t = 4 mm thì 2 daotrong bắt đầu vào gia công do đó khi tính toán thì ta chia ra 3 lần ăndao :

Lần 1 phay thô hớt đi lợng t = 4 mm chỉ có 2 dao ngoài giacông Lần 2 phay thô với chiều sâu t = 1,5 mm do cả 4 dao cùng giacông Lần 3 phay tinh với chiều sâu t = 0,5 mm do cả 4 dao cùng giacông

 Chế độ cắt khi phay thô :

*Lần 1 dao ngoài ăn vào với chiều sâu cắt t =4 mm

Lợng chạy dao răng Sz=0,33 mm/răng (Bảng 5-34 SổTayCNCTM )

 Lợng chạy dao vòng S0= 0,33 16= 5,28 mm/vòng

Tốc độ cắt Vb=31,5 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

130 14 , 3

5 , 31 1000

1000

Nh vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

D

1000 75 130 14 , 3 1000

.







Công suất cắt No=1,2 KW (Bảng 5-175 SổTayCNCTM )

* Lần 2 phay thô với 4 dao cùng gia công cắt chiều rông B = 20

mm tuy nhiên ta cũng chỉ tính cho dao có bán kính lớn nhất cho nênchế độ cắt nh lần 1

Lợng chạy dao răng Sz=0,33 mm/răng (Bảng 5-34 và 5-170SổTayCNCTM )

 Lợng chạy dao vòng S0= 0,33 16= 5,28 mm/vòng

Tốc độ cắt Vb=31,5 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

130 14 , 3

5 , 31 1000

1000

D

1000 75 130 14 , 3 1000

.







Công suất cắt No=1,2 KW (Bảng 5-175 SổTayCNCTM )

 Chế độ cắt khi phay tinh

* Lần 3 phay tinh khi cả 4 dao cùng gia công với chiều sâu cắt t =

0,5 mm lợng chạy dao vòng S0=3 mm/vòng (Bảng 5-37SổTayCNCTM )

 Lợng chạy dao răng Sz = So/z =3/16 =0,19 mm/răng

Tốc độ cắt Vb=39,5 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

130 14 , 3

5 , 39 1000

1000

D

1000 95 130 14 , 3 1000

.

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nguyên công V

* Định vị : Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do, 3 bậc ở mặt phẳng lắp

ghép vừa gia công , hai bậc ở mặt bên nhờ áp sát chi tiết gia côngvào 2 chốt tỳ và 1 bậc ở cạnh nhờ 1 chốt tỳ, tỳ lên mặt bên ngoài củanắp

* Kẹp chặt : Dùng đòn kẹp liên động để kẹp chi tiết từ trên xuống

vuông góc với mặt phẳng lắp ghép với nửa dới

* Chọn máy : Máy khoan cần 2H53 (Liên Xô cũ ) Công suất máy

Nm = 2,8KW

* Chọn dao : Mũi khoan thép gió , mũi khoét thép gió

+ Mũi khoan ruột gà thép gió đuôi trụ kiểu III có các kích thớc cơ bản nhsau : d = 9 mm ; L =117 mm ; l = 75 mm

+ Mũi khoét chuôi côn thép gió có các kích thớc cơ bản sau đây : D =11 ;

L = 160 mm ; l = 80 mm

* Chế độ cắt :Vì ta phải thực hiện cả khoan và khoét trong một

nguyên công nên khi gia công ta thực hiện theo 2 bớc : Bớc 1 khoan lỗ

9 14 , 3 28 1000

1000

D

1000 1082 9 14 , 3 1000

Lợng chạy dao So = 0,56 mm/vòng (Bảng 5-104 SổTayCNCTM ) Vận tốc cắt v = 26 m/ph (Bảng 5-106 SổTayCNCTM )

D V

11 14 , 3 26 1000

1000

D

1000 712 11 14 , 3 1000

6.Nguyên công VI : Lắp ghép 2 nửa với nhau Ta đặt nửa trên lên

nửa dới sau đó dùng súng hơi bắt mặt trên với mặt dới bằng lục lăng

7 Nguyên công VII : Khoan , doa 2 lỗ lắp chốt định vị nửa trên với nửa dới.

n S

w

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nguyên công VII

* Định vị : Chi tiết đợc định vị 6 bậc tự do, 3 bậc ở mặt phẳng đáy

của giá đỡ , hai bậc ở 2 chốt trụ xuyên vào lỗ lắp bu lông 10 và 1bậc nhờ chốt nhám xuyên vào lỗ 10 ở bên kia của giá đỡ

* Kẹp chặt : Dùng đòn kẹp liên động để kẹp chi tiết từ trên xuống

vuông góc với mặt phẳng đáy của giá đỡ

* Chọn máy : Khoan cần 2H53

Đờng kính gia công lớn nhất : 35 mm

Khoảng cách từ tâm trục chính tới trục máy: 3201250 mm

Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy: 3201400 mm

Côn móc trục chính :N04

Số cấp tốc độ :12 ; Giới hạn vòng quay: 502500 vòng/phút

Số cấp tốc cấp tốc độ chạy dao : 12 cấp

Giới hạn chạy dao : 0,0562,5 mm/vòng

chiều dài L = 100mm; chiều dài phần làm việc l = 20mm

Chọn mũi doa máy liền khối chuôi côn bằng hợp kim cứng

Hệ số điều chỉnh k1 phụ thuộc chu kỳ bền của mũi khoan, k1=1,0

Hệ số điều chỉnh k2 phụ thuộc chiều sâu mũi khoan(bảng 5.87[2]),k2=1,0

 Vt = 25.1.1 = 35 m/phút

Tốc độ trục chính:

ph vg D

V

8 , 7 14 , 3 35 1000

1000

D

1000 1585 8 , 7 14 , 3 1000

.

V

8 , 7 14 , 3

3 , 9 1000

1000

 Tốc độ cắt thực tế:

ph m n

D

1000 400 8 , 7 14 , 3 1000

.

* Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên

xuống vuông góc với mặt đáy

* Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 7KW

* Chọn dao : Dao phay đĩa 2 mặt răng liền P18 , đờng kính dao D

= 200 , số răng Z=20 răng Bảng 5-172 (Sổ tay CNCTM)

* Lợng d gia công : Tra bảng 3.95 (STCNCTM )lợng d gia công

của vật đúc bằng gang cấp chính xác II đ ợc đúc trong khuôn kim loại

 Lợng chạy dao vòng S0= 0,33 20= 6,6 mm/vòng

Tốc độ cắt Vb=24 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

200 14 , 3 24 1000

1000

.

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

Chế độ cắt bớc 2: Phay tinh với Rz = 15 , chiều sâu cắt t = 0,5mm

Lợng chạy dao vòng S0=1,5 mm/vòng (Bảng 5-37 SổTayCNCTM )

 Lợng chạy dao răng Sz = So/z =1,5/20 =0,075 mm/răng

Tốc độ cắt Vb=42,5 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

200 14 , 3

5 , 42 1000

1000

D

1000 200 75 14 , 3 1000

.

10 Nguyên công X : Tổng kiểm tra

Vi Tính lợng d và chế độ cắt cho cho nguyên công gia công lỗ 30 +0,021

1-Tính lợng d khi gia công lỗ 30 +0,021

Độ chính xác phôi cấp 2 khối lợng phôi 0,451 kg ,vật liệu Gangxám GX15-32 Quy trình công nghệ gồm 3 b ớc : khoét , doa thô, doatinh Chi tiết đợc định vị bằng mặt đáy và 2 lỗ 10 Qui trình côngnghệ gồm hai hai bớc : khoét và doa Chi tiết đợc định vị mặt phẳng

đáy hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn ở lỗ 10 hạn chế 2 bậc tự do, 1chốt trám hạn chế 1 bậc tự do

Công thức tính lợng d cho bề mặt trụ trong đối xứng 30+0,003:

RZa : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sát trớc để lại

Ta : Chiều sâu lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệ sát trớc để lại

a : Sai lệch về vị trí không gian do bớc công nghệ sát trớc

để lại ( độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song …))

b : Sai số gá đặt chi tiết ở bớc công nghệ đang thực hiện.Theo bảng 10 – Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:

- k lấy theo bảng 15 –Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy

- l,d là chiều dài và đờng kính lỗ

Giá trị cm (Độ xê dịch phôi đúc ) đợc tra theo bảng 3.98 – Sổ tayCông nghệ Chế Tạo Máy tập 1, cm = 0,5 mm = 500m

Sai số gá đặt chi tiết b ở bớc nguyên công đang thực hiện đợc xác

định bằng tổng véctơ sai số chuẩn c và sai số kẹp chặt, nếu không xét

max =2. + min

Trong đó  là dung sai của lỗ định vị  = 0,018 mm; min là khe

hở nhỏ nhất giữa lỗ và chốt min = 13 m

Góc xoay lớn nhất của chi tiết đợc xác định nh sau :

013 , 0 018 , 0 2





=0,0005

Vậy sai số chuẩn trên chiều dài lỗ gia công là :

Bây giờ ta có thể xác định lợng d nhỏ nhất theo công thức:

2.Zmin = 2.(RZi-1 + Ti-1 + 2 2

Tính lợng d cho bớc gia công tinh( doa):

Doa thô : Sai lệch không gian chính bằng độ lệch đ ờng tâm lỗ sau

khi khoét nhân với hệ số giảm sai ks= 0,04 (Bảng 24 Thiết kế đồ án

min

2 2 2

Doa tinh : Sai lệch không gian chính bằng độ lệch đ ờng tâm lỗ

sau khi doa nhân với hệ số giảm sai ks= 0,02 (Bảng 24 Thiết kế đồ án

min

2 2 2

Khi khoét : 2Zmax = 29,70 - 27,461 = 2,239 mm

2- Tính chế độ cắt cho nguyên công gia công lỗ 30 +0,021

 Chọn máy : Máy doa toạ độ của Nga 2B430

q v

K S t T

D C

.

kMV : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công

kuv : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt

klv : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoét

Tra bảng 5.15.4 ( sổ tay CNCTM tập 2 ) kMV = (190/190)1,3 = 1Tra bảng 5.6 ( sổ tay CNCTM tập 2 ) kuv = 1

64 , 27 8 , 18

4 , 0 1 , 0 125 , 0

2 , 0



 n = 10003,14..D V = 3 , 14 27 , 64

16 , 21 1000

= 243,8vòng/phút

Chọn n = 245 vòng/phút