Đồ án công nghệ chết tạo máy tính toán thiết kế gối đỡ, GV Lưu Văn Nhang

Lời nói đầu Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngàn

Lời nói đầu Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực vv

Để giúp cho sinh viên nắm vững đợc các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chơng trình đào tạo , đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu đợc của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Lu Văn Nhang đến nay em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này đợc hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn Sinh Viên : Bùi Văn Cơng Lớp : CTM5-K48

Mục Lục Trang: Lời nói đầu 1

Mục lục 2

Phần thuyết minh chính: I phân tích chức năng làm việc của chi tiết 3

II phân tích tính công nghệ của chi tiết 4

III chọn dạng sản xuất 4

IV chọn phơng pháp chế tạo phối 5

V Lập thứ tự các nguyên công 6

VI Tính lợng d cho 1 mặt và chọn theo các 7

bảng tra cho các mặt còn lại VII Tính toán cho các nguyên công cụ thể Nguyên công 1: 10

Nguyên công 2: 12

Nguyên công 3: 13

Nguyên công 4: 15

Nguyên công 5: 17

Nguyên công 6: 20

Nguyên công 7: 21

Nguyên công 8: 22

Nguyên công 9: 23

VIII Xác định thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công 1 NC1

24 2 NC2

24 3 NC3

25 4 NC4

25 5 NC4

26 6 NC6

26 7 NC7

27 8 NC8

27 IX Tính thiết kế đồ gá cho nguyên công số 1: 1 phân tích sơ đồ

28 2 chọn tính các thông số công nghệ 3 Xây dựng sơ đồ tác dụng lực

29 4 Lởp sơ đồ và tính toán các lực kẹp

30 5 Tính chọn các cơ cấu kẹp

31 6 chọn các cơ cấu khác

31 7 tính độ chính xác

32 8 Yêu cầu kỹ thuật

33 Bảng các tài liệu dùng để tham khảo

Thuyết Minh Đồ án

Công nghệ chế tạo máy

I ) Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

+ Gối đỡ là một chi tiết khá phổ biến trong các kết cấu máy

Nhiệm vụ chính: để đỡ các trục đỡ và các trục truyền thông qua các ổ đỡ

bi, vì vậy gối đỡ thờng làm việc theo cặp ( hai cáI thành một 1 bộ)

+ Các bề mặt chính cần gia công:

- Bề mặt Φ100 dùng để lắp với vành ngoài của ổ bi ( thờng ở chế

độ lắp lỏng hay lắp trung gian) Đây là bề mặt quan trọng nhất của chi tiết giá công, yêu cầu độ chính xác cao nhất ( ta chọn độchính xác là cấp 7)

- Bề mặt Φ72 dùng để lắp lót kín tránh hiện tợng chảy dầu hay

mỡ bôI trơn, đây cũng là một bề mặt yêu cầu chính xác

th Các lỗ Φ17 dùng để bắt chặt gối đỡ vào thân máy bằng bu lông

- Bề mặt Φ86 có tác dụng là gờ chặn vành ngoài của ổ bi, mặt nàykhông yêu cầu phải có độ chính xác cao

- Trong quá trình làm việc tải trọng tác động lên ổ và gối đỡ thờng

có giá trị ổn định, nhiệt dộ không cao, thờng các gối đõ làm việctheo bộ lên chế tqạo để đảm bảo đợc lắp lẫn hoàn toàn

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

C = 3 – 3,7 Si = 1,2 – 2,5 Mn = 0,25 – 1,00

S < 0,12 P =0,05 – 1,00[δ]bk = 150 MPa

[δ]bu = 320 Mpa

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

+ Do có hình dáng tơng đối phức tạp, tải trọng đều và cũng không lớnlắm , chọn phôi là gang đúc trong các lòng khuôn kín là hợp lý nhất.+ Kết cấu đã cho có độ cứng vững khá cao, các mặt gia công có thể thựchiện bằng các phơng pháp gia công có năng suất khá cao

+ Khoảng cách từ lỗ tâm φ100 tới mặt đáy có dung sai 0,1 là hợp lý±

độ nhám trên các bề mặt yêu cầu gia công vẫn theo ký hiệu cũ ta sẽ đổilại.Các bề mặt φ100 và φ72 cha có độ nhám xuất phát từ chức năng làmviệc lắp trung gian với vòng ngoài của ổ bi ta có:

Bề mặt φ100 Ra=2,5 ; φ72 có Rz =20 àm

kích thớc φ100 lắp với vòng ngoài của ổ bi , ta chọn cấp chính xác là cấp

7 giá trị sai lệch φ100+ 0,035

các kích thớc khác còn lại có thể lấy dung sai tự do là 0,5 mm±

lỗ ren M6 nếu điều kiện cho phép ta có thể làm vuôn góc với đờng tâm lỗ

để tiện cho việc gia công hơn ( còn với kết cấu lỗ nghiêng nh trong bản

vẽ đã cho có lợi cho việc bôi trơn nhng khó cho gia công)

+ Khoảng cách tâm giữa hai lỗ φ17 theo chức năng chỉ cần chế tạo vớidung sai 0,1 tuy nhiên khi gia công, ng± ời ta thờng dùng hai lỗ nàylàm chuẩn tinh thống nhất vì vậy dung sai của nó lên chọn là 0,05 cho±phù hợp với chức năng gia công

III ) Xác định dạng sản xuất:

Ta xác định theo phơng pháp gần đúng:

Khi xác định dạng dạng sản xuất bằng phơng pháp tra bảng ta cần xác

định khối lợng của chi tiết gia công và số lợng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm:

Số lợng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm đợc xác

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

π

V2=5,8.6,5.15+0,5.π.7,52.6,5-π.52.4,3-π.4,32-π.4,32.1,9-π.2,82

.0,8-π.3,62.0,7-4.0,42.π.3+0,3.π(5,92+52+5,9.5)-π.0,32.1,5Tính ra ta đợc V=950(mm3) ⇒ trọng lợng của phôi sẽ là :

G=0,007.950 =6,5 (kg)

IV ) Chọn phôi và phơng chế tạo phôi:

- Nh đã phân tích ở trên, gối đỡ trên có hình dạng khá phức tạp, có nhiềumặt cong, có gân , các gờ bố trí khá gần nhau

mặt khác tải trọng làm việc đều không lớn , vì vậy chọn vật liệu là gangxám thông thờng là hợp lý

- Do dạng sản xuất là loạt lớn lên tạo phôi trong khuôn kín là hợp lý nhất

Ta chọn đúc trong khuôn kim loại trong trờng hợp này

Khi đúc ta có thể thiết kế hộp khuôn có mặt phân khuôn nh hình vẽ:

T D

Với cách chọn mặt phân khuôn nh hình vẽ trên ta có thể rút mẫu dễ dàng

V ) Lập thứ tự các nguyên công:

a) Trớc tiên ta phải phân tích chuẩn và định vị khi gia công:

+ để đạt dộ chính xác của các lỗ Φ100 ; Φ72, dộ song song của chúngvới mặt đáy và khoảng cách từ tâm của các lỗ này đến mặt đáy thi khigia công các lỗ này lên chọn mặt đáy làm chuẩn tinh chính

+ đẻ đạt độ vuông góc của tâm hai lỗ Φ100 ; Φ72 với các mặt đầu củagối đỡ ta có hai phơng án sau:

 chọn một trong hai mặt đầu đã gia công làm chuẩn tinhkhống chế 3 bậc tự do đẻ gia công lỗ

 Dùng mặt đáy và hai lỗ Φ17 để làm chuẩn tinh thống để giacông lỗ Φ100, Φ72 và hai mặt đầu

Khi ta sử dụng phơng án đầu tiên dễ dàng đạt đợc độ vuông góc củatâm hai lỗ Φ100 và Φ72 với mặt đầu nhng khả năng đạt đợc độsong song của hai tâm lỗ này với mặt đáy và khoảng cách 80 làkhông cao

Khi sử dụng phơng án thứ hai ta phải mất thêm thời gian gia côngchính xác hai lỗ Φ17 Nhng theo phơng án này ta dễ dàng đạt đợc

độ song song của tâm lỗ Φ100 và Φ72 với mặt đáy, và độ chính xáccủa kích thớc 80 cũng cao hơn Độ khônng vuông góc vói hai mặt

đầu cũng không quá lớn vì khi gia công hai mặt đầu ta đã sử dụngchuẩn tinh thông nhất là ( mặt đáy và hai lỗ Φ17 làm chuẩn)

+ Đối với gối đỡ, yêu cầu về độ song song của tâm lỗ Φ100 và Φ72 vớimặt đáy thờng cao hơn so với yêu cầu về độ vuông góc của chúng vớimặt đầu Do đó ta chọn phơng án mặt đáy và hai lỗ Φ17 vuông góc với

nó đã đợc gia công tinh từ trớc làm chuẩn tinh thống nhất để gia côngcác bề mặt còn lại là hợp lý.Việc chọn chuẩn nh vậy cho phép đạt đợccác u điểm sau:

 Dễ dàng đạt độ song song của tâm lỗ Φ100 và Φ72 với mặt

đáy, dộ vuông góc của chúng với mặt đầu và độ chính xác củakích thớc 80

 Đồ gá có kết cấu đơn giản , tin cậy, sử dụng thống nhất chohầu hết các nguyên công

 Mặt đáy có diện tích đủ lớn , đảm bảo gá đặt ổn định khi giacông bằng các phơng pháp có năng suất cao

b) xác định trình tự của các bớc nguyên công:

nh đã phân tích ở trên , giai đoạn đầu tiên của quá trình gia công

gối đỡ là gia công các mặt đáy cùng hai lỗ Φ17 để làm chuẩn tinhthống nhất khi gia công các mặt còn lại:

ta có thứ tự các nguyên công nh sau:

 Nguyên công 1:phay mặt đáy2

 Nguyên công 2: phay mặt đáy trên 3

 Nguyên công 3: khoan , khoét , doa 2 lỗ Φ17

 Nguyên công 4:phay hai mặt đầu

 Nguyên công 5:tiện thô các lỗ Φ100; Φ56; Φ86;Φ104

 Nguyên công 6:khoan , ta rô 4 lỗ M8x1,25

 Nguyên công 7:khoan lỗ Φ5; khoet Φ12, ta rô M6x1

 Nguyên công 8: tiện bán tinh, tiện tinh Φ100; tiện định hình

Độ chính xác phôi cấp 1 khối lợng phôi 5,5 kg ,vật liệu Gang xám

GX15-32 Quy trình công nghệ gồm 3 bớc : tiện thô, tiện bán tinh, tiện tinh Chitiết đợc định vị bằng mặt đáy và 2 lỗ φ17

Theo bảng 3.2[2] ta có Rza và Ta của phôi là 200 và 300 àm

Sai lệch không gian tổng cộng đợc xác định theo công thức sau:

ρph = 2 2

lk

ρ +

Trong đó ρcv = ( ∆k l) 2 + ( ∆k d) 2 - sai lệch cong vênh

l- Chiều dài chi tiết

∆ = 0,8 àm/mm (Bảng 3.7 [2])

δ1 là sai số của mặt đáy so với tâm lỗ φ100

δ2 là sai số của 2 lỗ định vị so với tâm lỗ φ100

k c

ε = +

Sai số chuẩn xuất hiện do chi tiết bị xê dịch ngang trên chốt định vị

Khe hở lớn nhất δmax = δA + δB + δmin

δA Dung sai của lỗ φ17H7 δA = 18 àm

δB Dung sai của lỗ φ17f7 δB = 18 àm

Khe hở nhỏ nhất δmin = 16

⇒ εc = δmax = 0,018+0,018+0,016 = 0,052

Sai số kẹp chặt của kích thớc 80 là εk = 400 àm ( theo bảng 3.14 )

Do đó sai số gá đặt khi tiện lỗ là

εgd = 52 2 + 400 2 = 403

Khi tiện tinh và bán tinh không thay đổi cách gá đặt

εgd2 = 0,05εgd1 + εphân độ

310 16 -

-403 20

2.120 2.150

2.80

97,175 99,575 99,875

100,035

540 350 87

35

96,635 99,225 99,675

100

97,175 99,575 99,875

100,035

2400 300

160

2940 460

280

2Zomax =4980 2Zomin = 3760

Lîng d tæng céng danh nghÜa

Zodn = Zomin + Tph«I - Tct

= 3,76 + 0,3 – 0,035 = 4,45

LÊy luîng d danh nghÜa lµ 2x2,5

C¸c lîng d cßn l¹i tra b¶ng víi ph«i cÊp chÝnh x¸c I ta cã( b¶ng

3-95 [1]

1 2

VII ) Tính toán cho các nguyên công cụ thể

Nguyên công 1: Phay mặt đáy

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt trên của đế 3 bậc tự do Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đai ốc

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

Chọn dao : Dao phay mặt đầu răng chắp gắn mảnh hợp kim cứng.Với các thông số sau D =80, Z =8 răng

Lợng d gia công : phay 2 lần : + Bớc 1 Zb=2 mm

+ Bớc 2 Zb=0,5 mm

.1000

ph vg D

.

= π

Công suất cắt No=2,2 KW (Bảng 5-145 [2] )

No< Nm.η=7.0,8=5,6 KW

Chế độ cắt bớc 2: (phay tinh với Rz =20)

Chiều sâu cắt t = 0,5 mm , lợng chạy dao răng S0=1,04 mm/vòng(Bảng 5-37 [2] )

140.1000

.1000

ph vg D

.

ph m n

D

Nguyên công 2 : Phay mặt 2 (mặt đối diện với mặt đáy)

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt trên của đáy 3 bậc tự do bởi 2phiến tì, mặt đầu 2 bậc tự bởi 2 chốt tì, mặt ben 1 bậc tự do bởi 1chốt tì

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp từ trên xuống phơngcủa lực kẹp trùng với phơng kích thớc cần thực hiện

Chọn máy : máy phay nằm đứmg vạn năng 6A54 Công suất máy

Nm = 7,8 KWChọn dao : Dao phay mặt đầu răng chắp gắn mảnh hợp kim cứngVới các thông số sau D = 80 mm, Z = 8 răng

Lợng d gia công : phay 2 lần : + Bớc 1 Zb=2 mm

+ Bớc 2 Zb=0,5 mm

.1000

.

=

=

= π

Nguyên công 3: Khoan - Khoét Doa lỗ định vị–

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do , mặt đầu 2 bậc

tự do bởi 2 chốt tì, mặt bên 1 bậc tự do Nh hình vẽ

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng cơ cấu vít - đai ốc

Chọn máy : Máy khoan K125 Công suất máy Nm = 2,8KW

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

Chế độ cắt bớc 1: Khoan lỗ ( 2 lỗ φ16 mm )Chiều sâu cắt t = 22 mm

Lợng chạy dao So = 0,70 mm/vòng (Bảng 5-89 SổTayCNCTM ) Vận tốc cắt V= 31.5 m/vòng (Bảng 5-90 [2])

5,31.1000

.1000

=

=

=π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 950 (vg/ph.)

Nh vậy tốc độ cắt thực tế là:

)/

(1,321000

950.16.14,31000

vong m

n D

.1000

.

4 , 10

1000

.

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 267 vg/ph

Nh vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

=

=

= π

Nguyên công 4 :phay 2 mặt đầu

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do và 2 lỗ hạn chế 3bậc tự do (Dùng một chốt trụ ngắn , một chốt trám )

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuốngvuông góc với mặt đáy

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 7 KWChọn dao : Dao phay mặt đầu răng chắp gắn mảnh hợp kim cứng

đờng kính dao D = 200 , số răng Z=16 răng

Lợng d gia công : phay 2 lần

+ Bớc 1 : Zb= 2 mm + Bớc 2 : Zb= 0,5 mm

.1000

.

228.1000

Nh vậy sơ đồ trên hạn chế cả 6 bậc tự do:

n w

w

o Dao cụ : chọn loại dao tiện có gắn mảnh hợp kim cứng

đây là loại dao tiện hay đợc sử dụng nhất:

Tra bảng 4-13 [1] chọn đợc kích thớc của dao tiện lỗ có góc nghiêng chính (ϕ =600) :

*Tính toán chế độ cắt cho nguyên công tiện lỗ Φ100:

Bớc 1:Tiện thô mặt Φ100 ta sẽ tính toán cho nguyên công này+ Ta chọn chiều sâu tiện thô t=1 (mm)

+ s=0,4 (tra bảng 5-12 [2]

+ tốc độ cắt đợc tính toán theo các công thức:

V = m x v y K v

S t T

C

. = Vb.kv

= 563 (vòng/phút) *ta tính luôn các lực cắt Px ; Py ;Pz : Lực cắt đợc tính theo công thức:

177 336 60 1020

máy đã chọn sẽ đảm bảo đợc công suất yêu cầu :

• tiện thô cho các mặt còn lại đợc tra theo bảng :

• Bớc 2: tiện mặt φ86 ( kích thớc này không cần độ chính xác).Chiều sâu tiện 2,5 mm ; S =0,3 mm tra trong bảng 5-61 [2]

.

=

=

= π

Nguyên công 6: khoan lỗ và ta rô ren M8x1,25

♦ Sơ đồ định vị và kẹp chặt nh hình vẽ: chi tiết đợc định vị nhờbạc rời:

Với cấu tạo của bạc dẫn rời nh hình vẽ : chi tiết đợc định vị cả 6bậc tự do: nh hình vẽ:

♦ Máy ta dùng trên máy khoan cần 2E52

π 3 , 14 6 1326( / )

28 1000

ph vong

= chọn n = 1320 (v/ph)tốc độ cắt thực tế là : vtt=1320

+ Chu kỳ bền T của mũi khoan thờng dùng là : T= 20 phút

+ Công suất yêu cầu cầu 1kwBớc 2: ta rô ren Mx1,25

Dùng dao ta rô Φ8x12,5 (kích thớc của dao tra bảng 4-135 [1]

tra bảng 5-188 [2] ta có tốc độ cắt là :V=10 (m/ph)vì cắt gang có HB=190 ta lấy V=10x1,1 =11 (m/ph)

Công suất của máy vẫn đáp ứng đợc

Máy: dùng trên máy khoan đứng K125 ;N=2,8 kw; n=97ữ1360

+(tra bảng 5-92 )ta có : Nyêu cầu =1 (kw)

+công suất thực của máy N=2,8 X0,8 =2,24 (KW)

• Bớc 2:Khoét Φ 12

Dùng dao khoét lỗ Φ12 bằng thép gió; tra bảng 4-47 [1] ta có thông

số của dao cắt nh sau:

D=12 , chiều dài toàn bộ L=160 , phần làm việc l=80 (dùng mũikhoét liền khối đuôi côn)

• Tiện bán tinh , tiện tinh φ100 , tiện định hình φ72

• Sơ đồ gá đặt nh hình vẽ :( Giống nh tiện thô ban đầu)

t=0,5 ; S =0,21 (mm/phút)

⇒ tốc độ cắt V=225 (m/phút ); từ đó ta tính đợc số vòng quoaycần thiết n =

D

V

14 , 3

.

1000 = 3 , 14 100

225 1000

= 700 (vòng/phút)

Bớc 2: Tiện tinh lần 1 :

Chọn t= 0,3 (mm) ta tra bảng 5-62 [2] ; S=0,15 (mm/vòng)tra bảng 5-61 [2] ; chọn tốc độ cắt n=700(vòng/phút)

Bớc 3: : Tiện tinh lần 2:

Chọn chiều sâu cắt :t=0,2 (mm);

S= 0,15 (mm/vòng) tra bảng 5-62 [2]; tốc độ cắt V=225 (m/ph) (tra trong bảng 5-69 [2] ) Chọn tốc độ của trục chính n=700

(vòng/phút)

Nguyên công 9: tổng kiểm tra:

100

VIII- Xác định thời gian nguyên công

Thời gian cơ bản đợc xác định theo công thức sau:

) (

.

n S

L L L T

L1- ChiÒu dµi ¨n dao (mm)

L2- ChiÒu dµi tho¸t dao (mm)

Sv- Lîng ch¹y dao vßng (mm/vg)

n- Sè vßng quay trong 1 phót (vg/ph)

i- Sè lÇn gia c«ng

Sp=Sv.n (mm/ph) C«ng thøc tÝnh thêi gian phay

) (

.

S

L L L T

3 5 , 0 ( ) (

315234

=++

L2=3 mm

369,0640.04,1

39234

=++

3 5 , 0 ( ) (

315234

=++

L2=3 mm

148,0950.04,1

39234

=++

=

0