thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết giá đỡ

Trong chơng trình đào tạo kỹ s Cơ khí tại Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, sinh viên đợc trang bị những kiến thức cơ sở của nghành Công nghệ Chế tạo máy qua các giáo trình : Công nghệ Chế

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp mới nói chung và nghành cơ sở của mọi nghành nói riêng đó là nghành Cơ khí Là một nghành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ là thiết

kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các nghành công nghiệp khác Do vậy đòi hỏi kỹ s và cán bộ nghành Cơ khí phải tích luỹ đầy đủ & vững chắc những kiến thức cơ bản nhất của nghành, đồng thời không ngừng trau rồi và nâng cao vốn kiến thức đó, quan trong nhất là phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn

Trong chơng trình đào tạo kỹ s Cơ khí tại Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, sinh viên đợc trang bị những kiến thức cơ sở của nghành 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 nghành Công nghệ Chế tạo máy Nhằm mục đích cụ thể hoá và thực tế hoá những kiến thức mà sinh viên đã

đợc trang bị, thì môn Đồ án Công nghệ Chế tạo máy nhằm mục đích đó Trong quá trình thiết kế đồ án môn học sinh viên sẽ đợc làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay công nghệ, tiêu chuẩn và có khả năng kết hợp, so sánh những kiến thức lý thuyết với thực tế sản xuất Mặt khác khi thiết kế đồ án, sinh viên có dịp phát huy tối đa tính độc lập sáng tạo, những ý tởng mới lạ để giải quyết một vấn

đề công nghệ cụ thể Do tính quan trọng của Đồ án mà môn bắt buộc đối với sinh viên chuyên nghành Cơ khí và một số nghành có liên quan

Qua một thời gian tìm hiểu với sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của

máy đợc giao Với kiến thức đợc trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế Tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài

ý muốn do thiếu kinh nghiệm thực tế trong thiết kế Do vậy, em rất mong đợc 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 hơn đồ án của mình cũng nh hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Xuân Việt đã tận tình hớng dẫn em trong quá trình thiết kế và hoàn thiện Đồ án này./

Trờng đại học bách khoa hà nội

Hà nội, 30 / 03 / 2005.

Điều kiện sản xuất : Tự chọn.

Phần III Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.

I Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết ta có nhận xét sau:

- Giá đỡ có dạng hình trụ tròn,trong có khoan các lỗ , từ đó ta thấy giá đỡ là chi tiết dạng hộp

- Giá đỡ dùng để đỡ các trục quay trong máy Bề mặt làm việc chủ yếu là các lỗ: φ110, 70, 56.φ φ

- Một số bề mặt có yêu cầu độ bóng cao : cấp nhẵn bóng 5 , 6, 7

- Dung sai của đờng kính lỗ nhỏ ( φ110+ 0,01) do vậy yêu cầu gia công đạt độ chính xác cao

- Giá đỡ làm việc trong điều kiện chịu lực và chịu tảI trọng khá lớn do trục quay trên giá gây ra Các lực đó có thể là lực dọc trục, lực hớng tâm, trọng lực của các chi tiết đặt trên nó

- Giá đỡ là chi tiết chịu nén ,do vậy vật liệu để chế tạo là gang xám GX 15- 32

là hoàn toàn hợp lí.Giá đỡ đợc đúc từ gang xám

- Thành phần của gang xám : C : 3-3,7% , Si : 1,2-2,5% , Mn : 0,25-1% , S< 0,12% , P:0,05-1%

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết giá đỡ.

- Giá đỡ là một chi tiết có kết cấu khá đơn giản, do vậy ta không thể giảm lợc

đựơc kết cấu hơn nữa, phơng pháp đúc kết cấu này với vật liệu là gang xám hoàn toàn phù hợp

- Ngày nay với sự phát triển của nghành công nghiệp nặng, các phơng pháp

đúc ngày càng đợc phát triển hoàn thiện hơn Làm tăng đáng kể năng suất và chất lợng của sản phẩm

- Những bề mặt trong của các lỗ rất hay gặp sự rỗ co trong quá trình đúc

- Các bề mặt chính cần đạt độ chính xác cao, bề mặt phụ độ chính xác không cao

- Các bề mặt cần gia công: mặt đáy, mặt trên, 2 lỗ φ18, 2 mặt bên, các lỗ

110, 70, 56,

φ φ φ 6 lỗ M10, 1 lỗ M16 Các bề mặt chính có cấp độ chính xác cao (5 , 6, 7)

N : Số chi tiết đợc sản xuất trong 1 năm

N1: Số sản phẩm đợc( số máy ) đựơc sản xuất trong một năm N1= 10 000

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

β : số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ: β= 7%.

Trọng lợng của chi tiết : Q1 = V.γ ( kG).

Tra bảng 2 ta xác định dạng sản xuất : Hàng khối.

IV Chọn phơng pháp chế tạo phôi.

Để chọn đợc phơng pháp đúc hợp lí ta phân tích lại yêu cầu của chi tiết :

- Một số bề mặt cần đạt độ chính xác cao

- Lợng d của các bề mặt nhỏ : 3 ; 3,5 ; 4; 5

Do vậy ta sẽ dùng phơng pháp đúc trong khuôn cát , mẫu kim loại , làm khuôn bằng máy Phơng pháp này đạt độ chính xác cao ( cấp 2) , năng suất cao và l-ợng d gia công cắt gọt nhỏ

V Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết (Lập thứ tự các nguyên công).

Vẽ sơ đồ gá đặt, kí hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, kí hiệu chiều chuyển động của dao, của chi tiết.

A Xác định đờng lối công nghệ.

Dạng sản xuất đã xác định là dạng sản xuất hàng khối , do vậy ta chọn

ph-ơng pháp gia công nhiều vị trí , nhiều dao và gia công song song

B Chọn phơng pháp gia công.

Để chuyên môn hoá cao nhằm đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất Việt Nam thì đờng lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công Dùng các loại máy vạn năng kết hợp với các đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng dễ chế tạo

C Lập tiến trình công nghệ.( Lập thứ tự các nguyên công).

- Phân tích chuẩn và chọn chuẩn

Giá đỡ là một chi tiết dạng hộp , khối lợng gia công chủ yếu tập chung vào gia công các lỗ Do vậy để gia công đợc nhiều lỗ trên nhiều bềmặt khác nhau qua các giai đoạn thô, tinh Ta cần chọn 1 chuẩn tinh thống nhất là mặt…phẳng đáy và 2 lỗ chuẩn tinh phụ φ18 vuông góc với mặt phẳng đáy đó.Nguyên công đầu tiên là phải gia công bề mặt tạo chuẩn Việc chọn chuẩn thô cho nguyên công này rất quan trọng Với chi tiết này ta có 3 phơng án chọn chuẩn thô :

• Không đảm bảo phân phối đều lợng d gia công.

• Rất khó đảm bảo độ đồng tâm của 2 lỗ φ110 & 56.φ

• Bề mặt làm chuẩn thô là dạng tròn do vậy việc gá đặt khá khó khăn và phức tạp

Với phơng án 1 đã đa ra ta thấy nó đảm bảo 1 số yêu cầu sau của chuẩn thô :

• Bề mặt trên này có lợng d gia công nhỏ và đều nên đảm bảo phân phối

 Nguyên công 1 : Phay mặt đáy

 Nguyên công 6 : Khoan, tarô 6 lỗ M10, sâu 15

 Nguyên công 7 : Khoan, tarô lỗ M16

 Nguyên công 8 : Tổng kiểm tra

D Thiết kế nguyên công.

1 Nguyên công 1 : Phay mặt đáy.

1.1 Định vị & kẹp chặt.

1.2 Chän m¸y.

 Gia công chi tiết trên bằng máy phay ngang 6A82( công suất động cơ chính 7,5kW) , khi gia công dao quay tròn tại chỗ và bàn máy thực hiện chuyển động chạy dao S Kích thớc đạt đợc thông qua cữ

so dao lắp trên đồ gá

1.3 Chọn dao( dụng cụ cắt).

 Các nguyên công phay bằng dao phay mặt đầu thì đờng kính dao lấy là: D=(1,25 1,5)B…

Trong đó: D: Là đờng kính dao

1000.163, 2 3,14.90 = 577,49 v/ph

Tra theo máy thì n m=500 v/ph

 Bớc 2: Phay tinh:t=0,5mm; lợng chạy dao S=1mm vậy S r

1000.208 3,14.90 = 736 v/ph

Tra theo máy thì n m=600 v/ph

• Dùng một chốt tỳ chỏm cầu định vị lên cạnh không có lợng d còn lại khống chế nốt 1 bậc tự do còn lại(hình vẽ):

Vậy tất cả hạn chế 6 bậc tự do

2.2 Chọn máy.

 Nguyên công đợc thực hiện trên máy phay đứng 6H10, khi gia công dao quay tròn tại chỗ và bàn máy mang chi tiết thực hiện chuyển động chạy dao S Theo bảng 19(1) ta có các thông số của máy nh sau:

 Sè cÊp ch¹y dao: 12

1000.185,6 3,14.75 = 778 v/phTra theo m¸y th× n m=564v/ph

V t=260.0,8=208 m/ph

n t=1000.

.

t V D

1000.208 3,14.75 = 883,22v/phTra theo m¸y th× n m=800 v/ph

BK8

188,4 800 1 0,5

Phay

th«

6A10

BK8

3.2 Chọn máy.

 Nguyên công đợc thực hiện trên máy khoan cần 2H53.Theo bảng 8(1)

ta có các thông số của máy khoan cần 2H53:

 Số cấp tốc độ: m=21

 Giới hạn vòng quay: 25 – 2500 (vg/ph)

 Số cấp tốc độ chạy dao: 12

 Giới hạn chạy dao: 0,056 – 2,5 (mm/vg)

1000.72 3,14.17 =1348 v/phTra theo m¸y th× n m=1250 v/ph

VËt liÖu dao BK8

KhoÐt xong ®a vµo khoÐt vµ doa, nhãm ch¹y dao 2:S t=0,6…0,7mm/vßng

Theo b¶ng 5.109(2):

1000.138 3,14.17,85=2462 v/phTra theo m¸y th× n m=2000 v/ph

1000.60 3,14.18 =1061 v/phTra theo m¸y th× n m=1000 v/ph

4.4 Tính toán chế độ cắt cho nguyên công 4

π =

1000.114, 2 3,14.250 = 145,48 v/phTra theo máy thì nm=120v/ph

445.250

240 0,3 0,05 170 20 1.0,83=236,1m/ph

nT = 1000.

.

t V D

π =

1000.236,1 3,14.250 = 300,7 v/phTra theo m¸y th× nm=300v/ph

N e= 3244,7.94, 2

1020.60 = 4,99≈5(kW)Vậy: với máy phay ngang 6A82 Công suất động cơ chính là 7,5 kW thì hoàn toàn thoả mãn điều kiện để gia công

Bảng kết quả tính toán chế độ cắt cho nguyên công 4:

Phay

tinh

6A82

BK8 235,5 300 1 0,3

Phay

thô

6A82

• Dùng 1 chốt trám định vị vào lỗ còn lại khống chế nốt 1 bậc

tự do còn lại

Vậy tất cả hạn chế 6 bậc tự do

• Để tăng độ cứng vững cho chi tiết trong quá trình gia công ta dùng thêm 1 chốt tỳ tự lựa tỳ vào mặt C đã đợc gia công trong nguyên công trớc của chi tiết

• Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 đòn kẹp, toàn bộ đồ định vị và kẹp chặt đợc lắp lên mâm tròn và lắp lên trục chính của máy tiện thông qua lỗ côn moóc của đầu trục chính máy tiện

T620 Để cho chi tiết khi quay cân bằng thì ta lắp thêm phần

đối trọng(Sơ đồ nguyên công)

3 1 2

Khoả mặt đầu từ φ 150 vào φ 110 với lợng d là 2 mm

VËy n t=1000.

.

t V D

1000.195 3,14.150 =414 v/phTra theo m¸y th× n m=400 v/ph

1000.248 3,14.150 =526 v/phTra theo m¸y th× n m=500v/ph

Lîng ch¹y dao vßng: S=0,4 mm/vßng ; tiÖn trong V=140 m/ph

VËy n t=1000.

.

t V D

1000.140 3,14.56 =796 v/phTra theo m¸y th× n m=630v/ph

Lîng ch¹y dao vßng: S=0,25mm/vßng ; tiÖn trong V=177 m/ph.

VËy n t=1000.

.

t V D

1000.177 3,14.56 =1006 v/phTra theo m¸y th× n m=1000 v/ph

Lîng ch¹y dao vßng: S=0,4mm/vßng ; mÆt ®Çu V=195 m/ph.

VËy n t=1000.

.

t V D

1000.195 3,14.110 =564,6v/phTra theo m¸y th× n m=500v/ph

khi gia c«ng:R Z=20(theo b¶ng 5.65(2))

Lîng ch¹y dao vßng: S=0,25 mm/vßng ; mÆt ®Çu V=248 m/ph.

VËy n t=1000.

.

t V D

1000.248 3,14.110 =718v/phTra theo m¸y th× n m=630v/ph

Lîng ch¹y dao vßng: S=0,4 mm/vßng ; tiÖn trong V=140 m/ph.

VËy n t=1000.

.

t V D

1000.140 3,14.110 =405v/phTra theo m¸y th× n m=400v/ph

1000.225 3,14.110 =651,4v/phTra theo m¸y th× n m=630v/ph

1000.19 3,14.56 =108 v/phTra theo m¸y th× n m=100 v/ph

• Mặt D của chi tiết đợc định vị lên phiến tỳ khống chế 3 bậc

tự do

• Dùng 1 chốt chỏm cầu định vị vào mặt A khống chế 1 bậc tự do

• Vị trí các lỗ đợc xác định chính xác qua bạc dẵn và phiến dẫn với việc: Định vị phiến dẫn lên mặt phẳng C tinh khống chế nốt bậc tự do thứ 6

• Chi tiết đợc kẹp chặt thông qua Bu lông và bạc chữ C (hình vẽ)

M10 2

1

1 3

S n

6.2 Chọn máy.

• Nguyên công đợc thực hiện trên máy khoan cần 2H53

• Các thông số của máy khoan cần 2H53 xem ở nguyên công 3

6.3 Chọn dao.

• Chọn mũi khoan ruột gà hợp kim cứng BK8 thờng dùng

Khoan xong đa vào Ta rô ren nhóm chạy dao 2: S t=0,22 0,28…mm/vòng

Theo bảng 5.95(2) ta có:

Vật liệu gang xám GX15-32 có độ cứng HB=170 190 , … S t=0,28 mm/vòng

Thì V b=72 m/ph

Vậy n t=1000.

.

t V D

1000.72 3,14.8,5=2697 v/phTra theo máy thì n m=2500 v/ph

Dùng đồ gá trên ( khoan 6 lỗ φ8,5) đa chi tiết lên máy Ta rô ren bán tự

động 5A05 Theo bảng 23(1) ta có các thông số của máy nh sau:

• Đờng kính gia công lớn nhất: 18 mm

Khoan 2H53 BK8 66,725 2500 0,28 4,25Bớc CN Máy Dao V(m/ph) n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm)

• Giới hạn số vòng quay: 112 – 1120 vg/ph.

• Công suất động cơ: N = 1,5 kW

Ta rô ren hợp kim theo tiêu chuẩn M10ì1,25

Dao hợp kim cứng BK6(theo bảng 5.188(2))

V b=9m/ph

Vậy n t=1000.

.

t V D

1000.9 3,14.10=286,6 v/ph

Tra theo máy thì n m=280 v/ph

• Mặt A của chi tiết đợc định vị lên phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do

• Dùng 1 chốt trụ ngắn định vị vào lỗ φ18 khống chế 2 bậc tự do.

1 3 2

W W

M16

S n

Thì V b=82 m/ph

Vậy n t=1000.

.

t V D

1000.82 3,14.14 =1865 vg/ph

Tra theo máy thì n m=1440 vg/ph

Dùng đồ gá trên ( khoan lỗ φ14) đa chi tiết lên máy Tarô ren bán tự

động 5A05(2056) Các thông số máy xem ở nguyên công 6

Dao hợp kim cứng BK6 ,(theo bảng 5.188(2))

V b=11 m/ph

Vậy n t=1000.

.

t V D

1000.11 3,14.16 =218,9 vg/ph

Tra theo máy thì n m=180 vg/ph

Kết quả tra chế độ cắt cho nguyên công 7:

8 nguyên công 8: tổng kiểm tra.

Bớc CN Máy Dao V(m/ph) n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm)

 Kiểm tra độ song song của tâm lỗ φ110 với mặt đáy: Chi tiết đợc đặt trên bàn máy khống chế 3 bậc tự do, lồng trục gá có lắp bạc vào trong

lỗ φ110, dùng đồng hồ so ở hai vị trí chính là độ không song song của tâm lỗ với mặt chuẩn (hình vẽ)

VI Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công.

Thời gian cơ bản của mỗi nguyên công là thời gian cần thiết để thực hiện nguyên công đợc tính theo công thức chung là:

L1 là chiều dài ăn dao

L2 là chiều dài thoát dao

S là lợng chạy dao (tính theo mm/vòng)

N là tốc độ quay của máy(vòng/phút)

1 Nguyên công 1: (Phay mặt phẳng đế bằng dao phay mặt

đầu φ ≠ 90 0).

L1=0,5.(D- D2 −t2 )+(0,5+3)≈3

+ +

=0,043(ph) Phay tinh:

+ +

=0,06(ph)Nguyên công 2: (tính cho cả hai bích đế hai bên)

L1=

2

D d−.cotgφ+(0,5 2)=… 17,85 17

2

−cotg40 0+2=2,5≈3(mm)

L2=(1 3)=3(mm)…

L1=

2

D d−.cotgφ+(0,5 2)=… 18 17,85

T03=2.( T 03khoan+T 03khoet+T 03doa)=2.(0,06+0,022+0,026)=0,216(ph)

4 Nguyên công 4: (Phay mặt đầu C).

+ +

=0,517(ph) Phay tinh:

+ +

=0,827)Nguyên công 4 ;

T04=2.(T 04tho+T 04tinh)=2.(0,517+0,827)=1,344(ph)

5 Nguyên công 5: ( Tiện mặt đầu, tiện lỗ, tiện định hình).

L=

2

D d−

=150 1102

−

=20(mm)

L1=tg tφ +(0,5 2)=… 0

1,5 45

tg +2=3,5≈4(mm)

L2=(0,5 5)=5(mm)…

Bớc thô:

T05mat dau_ 1=T05mat dautho_ +T05mat dautinh_ =0,181+0,29=0,471(ph)

T05mat dau tho_ 2 = 1 2

T05mat dau_ =T05 56lo tho+T05 56lo tinh=0,155+0,197=0,352(ph)

T05=T05mat dau_ +T o lo5 _ 56 +T05mat dau_ 2 +T05 110lo +T05dinhhinh

Trong đó : n=280vg/ph là tốc độ cắt khi tarô

n1 =112vg/ph là tốc độ quay của dao khi quay ngợc

7 Nguyên công 7: ( Khoan, tarô ren M16).

n1 =112 vg/ph là tốc độ quay của dao khi quay ngợc

Thời gian cơ bản để gia công chi tiết đợc tính bằng tổng thời gian cơ bản của các nguyên công:

T0 =T01 +T02 +T03 +T04 +T05 +T06 +T07 +T08 +T09 +T010

T0=0,661+0,206+0,216+1,344+3,255+0,234+0,95+0,09+0,232

T0=7,188(phút)

VII tính toán và thiết kế đồ gá.

 Thiết kế đồ gá cho nguyên công 4: Gia công mặt bên C của chi tiết trên máy phay ngang 6A82 bằng dao phay mặt đầu D/Z = 250/20

 Nguyên tắc hoạt động của đồ gá nh sau:

Chi tiết gia công số 4 đợc đặt lên 2 phiến tỳ số 2 khống chế 3 bậc tự

do Dùng 1 chốt trụ ngắn số 3 lồng vào một lỗ φ18 của chi tiết khống

chế 2 bậc tự do Chốt trám số 5 lồng vào lỗ φ18 còn lại của chi tiết khống chế nốt 1 bậc tự do còn lại Tổng số hạn chế 6 bậc tự do.

Lực kẹp W lên chi tiết đợc tạo ra bằng cơ cấu đòn kẹp bao gồm: Đòn kẹp số 14, bulông kẹp số 11( cùng với 2 đai ốc 9 và 12, đệm 11) và bulông đẩy số 15( với đai ốc 16)

Kích thớc của nguyên công đạt đợc nhờ vào cữ so dao số 6, với căn

đệm số 18 Cơ cấu so dao này đợc định vị lên đồ gá nhờ 2 chốt định vị

20 và vít kẹp 19

Thân đồ gá đợc định vị lên bàn máy thông qua bàn máy và đợc xác

định vị trí trên bàn máy thông qua 2 then dẫn hớng số 7 và vit số 8.Khi gia công, dao số 17 thực hiện chuyển động quay tại chỗ nm, bàn máy mang đồ gá và chi tiết thực hiện chuyển động chạy dao S

Với nguyên tắc hoạt động nh vậy, thì đồ gá cần thiết kế phải tạo ra lực kẹp thỏa mãn yêu cầu khi gia công, đồng thời phải đạt đợc độ chính xác để đạt đợc độ chính xác yêu cầu của nguyên công