THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHI TIẾT DẠNG TRỤC

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam VIỆN CƠ KHÍ độc lập- tự do- hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NHIỆM VỤ: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

VIỆN CƠ KHÍ độc lập- tự do- hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NHIỆM VỤ:

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Họ và tên: Nguyễn Quyết lớp: CTM1-K53

I/ Đầu đề thiết kế:

Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng: TRỤC

II/ Các số liệu ban đầu:

Sản lượng hàng năm: 10000 chi tiết

Điều kiện sản xuất: máy công cụ truyền thống

III/ Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

3 Xác định dạng sản xuất

4 Chọn phương pháp chế tạo phôi

5 Lập thứ tự các nguyên công (vẽ sơ đồ gá đặt,ký hiệu,định vị,kẹp

chặt,chọn máy,chọn dao,ký hiệu chiều chuyển động của dao và chi tiết)

6 Tính lượng dư cho một bề mặt(mặt tròn ngoài,trong hoặc mặt

phẳng)Và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại

7 Tính chế độ cắt cho 1 nguyên công(cho nguyên công cần thiết kế đồ gá) và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại

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

9 Tính và thiết kế 1 đồ gá( sơ đồ gá đặt,lực kẹp,thiết kế các cơ cấu của

đồ gá,tính sai số chuẩn,sai số kẹp chặt,sai số mòn,sai số điều chỉnh,sai số chế

tạo cho phép,đặt yêu cầu kỹ thuật của đồ gá,lập bảng kê khai các chi tiết đồ

gá, thiết kế đồ gá gia công đạt kích thước,tập thuyết minh phải có bản gốc

nhiệm vụ thiết kế và bản vẽ chi tiết)

IV/ Phần bản vẽ:

1 Chi tiết lồng phôi: 1 bản (khổ A0 hay A1)

2 Sơ đồ nguyên công: 1 bản ( khổ A0)

3 Đồ gá: 1 bản ( khổ giấy A0 hay A1)

Hà nội ngày 30 tháng 8 năm 2011

Người nhận: giảng viên hướng dẫn:

(họ tên và chữ ký) (họ tên và chữ ký)

Lời nói đầu

Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại 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 án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy

mà các môn khác như: máy công cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Trương Hoành Sơn 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 tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Hoành Sơn đã giúp đỡ em hoàn thành công việc được giao

Hà Nội, ngày 06/8/2011

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

*Chi tiết tiết được thiết kế là chi tiết Trục Quạt Trần:

Với sản lượng 10.000 chiếc/ năm điều kiện sản xuất truyền thống

- Vật liệu chế tạo trục là thép C45

- chi tiết chịu tải trọng và môment xoắn khá lớn

- Những kích thứơc quan trọng là những bề mặt lắp ghép, đòi hỏi độ chính xác cao về hình dáng hình học và vị trí tương quan.Những bề mặt này đòi hỏi phaỉ đảm bảo độ bóng bề mặt, độ đồng tâm, độ vuông góc các bề mặt cần thiết để trục làm việc được lâu dài, để tránh gây mài mòn cho các bề mặt

-kích thước đoạn trục có đường kính ∅17dùng để lắp ổ lăn ảnh hưởng lớn nhất tới chất lượng chi tiết,các bề mặt khác ít ảnh hưởng túi chất lượng của chi tiết

* Các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là:

- Mặt trụ A cần được gia công với độ chính xác, độ bóng bề mặt cao để lắp với chi tiết khác

- Độ đồng tâm giữa mặt lắp ghép A và φ 17 là 0,02mm

- Độ vuông góc giữa các đường tâm phải chính xác, nằm trong khoảng 0,1

/100mm bán kính

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

- Trục có đường kính giảm dần về hai phía các bề mặt của trục có khả năng

gia công được bằng các dao thông thường cú thể tiến dao thông suốt

- Đường kính trục nhỏ nhất có thể mà vẫn đảm bảo chức năng làm việc

- L/D <10 trục có độ cứng vững cao đủ để gia cụng chi tiết đạt cấp chinh xác cấp 6,7

- Và phải gia cụng lỗ trên bề mặt trục,gia cụng các lỗ giao nhau nên việc gia cũng khá phức tạp,tuy nhiên độ chính xác về vị trí tương quan và độ chính xác hình học yêu cầu không cao

- đây là trục bậc, yêu cầu về độ chính xác về vị trí tương quan và độ chính xác hình học của các bề mặt làm việc và lắp ghép cao nên việc gia công là phức tạp hơn nhiều so với trục trơn, giá thành đắt hơn

- Cú thể dung thép C38, C40 để gia cụng chi tiết mà chi tiết vẫn có tính năng tương dương

*Đây là chi tiết trục có tính công nghệ cao

α : Số phần trăm chi tiết phế phẩm, α = (3 ÷ 6) %, chọn α = 4%

β: Số phần trăm chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ, β =5÷7%, chọn β= 6

N = 10000.1.= 11000(chi tiết/năm) Khối lượng chi tiết xác định theo công thức:

Q =V.γ (Kg)

Ta có: Q=0.0445×7.852=0.350(Kg) Dựa vào giá trị tính toan cua N và Q1 tra bangr 2.6 ta xác định dược dạng sản xuất của sản phẩm là loạt lớn

IV.Chọn phương pháp chế tạo phôi

Dạng sản xuất là loạt lớn, chi tiết là trục bậc có độ chênh đường kính không lớn nên ta dùng phôi cán nóng, tiết diện tròn cho độ chính xác thường và cao, giảm đáng kể được lượng dư gia công, góp phần giảm giá thành sản phẩm

V.Thứ tự nguyên công

5.1 Thiết kế sơ bộ nguyên công

* Nguyên công 1: gia công tạo chuẩn

Khỏa mặt đầu và khoan hai lỗ tâm: tiến hành trong một nguyên công, đồng thời thực hiện phay mặt đầu và hai khoan lỗ tâm ở cả hai phía trên maý chuyên dung

*Nguyên công 2: tiện thô và tiện tinh mặt ngoài của trục

Gá trục trên hai mũi tâm của máy tiện ren vít vạn năng, tiện thô và tinh trong một lần gá đặt tiện thô mặt ngoài,tiên tinh đoạn trục có đường kính

∅17 dùng để lắp ổ lăn

*Nguyên công 3: lăn nhám đoạn trục có đường kính ∅19 dùng là Stato

*Nguyên công 4: Khoan, doa lỗ ∅6 trên máy khoan đứng

*Nguyên công 5: Khoan lỗ ∅8 trên máy khoan đứng

*Nguyên công 6: Khoan các lỗ ∅6,∅8 trên máy khoan đứng

*Nguyên công 7: nhiệt luyện để chi tiết đạt độ cứng yêu cầu

*Nguyên công 8: mài thô, mài tinh đoạn trục có đường kính ∅17 dùng để lắp ổ lăn.Mài phẳng một phần trên trục tai vị trí cần gia công lỗ trên trục trên máy mài chuyên dung

*Nguyên công9: kiểm tra đọ đồng tâm của đoạn trục lắp ổ lăn

5.2 Thiết kế nguyên công

*Nguyên công 1:khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm

-Định vị và kep chặt: dây là nguyên công đầu tiên nên chuẩn gia công là

chuẩn thô,là mặt trụ ngoài của phôi.Chi tiết gia công được định vị và kẹp

chặt trên khôi V tự định tâm

-Chọn máy:chon may chuyên dùng 6902ПM∅2 công suất động cơ N =

3kW(tra bảng 9-31sổ tay CNCTM tập 3)

-chọn dao : dao phay mặt đầu bằng thép gió P18 có kích thước D = 50mm,L

=36mm, d = 22mm, số răng 10 (tra bảng 4-92 sổ tay CNCTM tập 1)

Mũi khoan tâm chuyên dùng P18

*Nguyên công 2: tiện thô, tiện tinh, mặt ngoài của trục

-Định vị và kẹp chặt:định vị bằng 2 lỗ tâm, gá trên hai mũi tâm.dùng tốc

kẹp để truyền chuyển động quay cho trục.lực kẹp theo phương dọc trục

-Chon máy: máy tiện ren vít vạn năng 1K62

-Chọn dao: dao tiện ngoài thân thẳng gắn mảnh hợp kim cứng

Kích thước H = 16mm; B = 10mm; L =100mm ; = 45°

dao tiện rãnh thân cong gắn mảnh thép gió P18

Kích thước H = 16mm; B = 10mm; L =100mm (tra bảng 4-5 và 4-8 sổ tay CNCTM tập 1)

*Nguyên công 3:lăn nhám đoạn trục ∅19

-Định vị và kẹp chặt:định vị bằng 2 lỗ tâm, gá trên hai mũi tâm.dùng tốc kẹp để truyền chuyển động quay cho trục.lực kẹp theo phương dọc trục

-Chọn máy :máy mai tròn ngoài 3A130

-Dụng cụ lăn nhám : Sử dụng con lăn trụ

*Nguyên công 4: khoan doa lỗ ∅6

-Định vị và kẹp chặt: dịnh vị bằng 2 khối V ngắn khống chế 4 bậc tự do,vai

trục tì lên than khối V khống chế 1 bậc tự do

-Chọn máy: máy khoan đứng 2A125 có dường kính mũi khoan có độ bền

trung bình lớn nhất là ∅25.Công suất của máy N = 2.8kW(tra bảng 9-1b sổ

tay CNCTM tập 3)

-Chon dao:- mũi khoan ruột gà bằng thép gió đuôi côn,loại ngắn có đường

kính d =5.8mm có các kích thước: chiều dài L =138mm,chiều dài làm việc l

=57mm, mũi doa liền khối chuôi trụ P18 có kích thước D = 2 ÷16mm, L =

49÷170mm, l =11 ÷52mm(tra bảng 4-42 ; 4-47sổ tay CNCTM tập 1)

*Nguyên công 5: khoan lỗ ∅8

-Định vị và kẹp chặt: dịnh vị bằng 2 khối V ngắn khống chế 4 bậc tự do,vai

trục tì lên than khối V khống chế 1 bậc tự do

-Chọn máy: máy khoan đứng 2A125 có dường kính mũi khoan có độ bền

trung bình lớn nhất là ∅25.Công suất của máy N = 2.8kW(tra bảng 9-1b sổ

tay CNCTM tập 3)

-Chon dao :- mũi khoan ruột gà bằng thép gió đuôi côn,loại ngắn có đường

d =8mm có các kích thước: chiều dài L=156mm,chiều dài làm việc l= 75mm

*Nguyên công 6:khoan lỗ ∅8, khoan lỗ ∅12

-Định vị và kẹp chặt: dịnh vị bằng 2 khối V ngắn khống chế 4 bậc tự do,đầu trục tì lên phiến tì khống chế 1 bậc tự do lực kẹp theo phương vuông góc với trục

-Chọn máy: máy khoan đứng 2H125 có dường kính mũi khoan có độ bền trung bình lớn nhất là ∅25.Công suất của máy N = 2.8kW (tra bảng 9-1b sổ tay CNCTM tập 3)

-Chon dao :- mũi khoan ruột gà bằng thép gió đuôi côn,loại ngắn có đường kính d =12mm có các kích thước: chiều dài L =182mm,chiều dài làm việc l

= 101mm và d = 8mm có các kích thước: chiều dài L =156mm,chiều dài làm việc l = 75mm (tra bảng 4.42 sổ tay CNCTM tập 1)

*Nguyên công 7: nhiệt luyện và sửa lại lỗ tâm

*Nguyên công 8:mài 2 mặt trụ ngoài ∅17

Định vị và kẹp chặt:định vị bằng 2 lỗ tâm, gá trên hai mũi tâm.dùng tốc kẹp

để truyền chuyển động quay cho trục.lực kẹp theo phương dọc trục

-Chọn máy :máy mài tròn ngoài 3A110B,máy có công suất la N = 2,2 kW -Chon đá:chọn loại đá ПП profin thẳng co kich thước D =3÷25mm

H = 1 ÷40 mm,d = 1÷ 68mm(tra sổ bảng 4-170tay CNCTM tập 1)

*Nguyên công 9 :kiểm tra

VI.Tính toán lượng dư gia công

Vì chi tiết gia công dược gá trên 2 mũi tâm nên sai số gá đặt theo phương

hướng kính trong trường hợp này εgd=0

Lượng dư gia công tối thiểu được tính theo công thức:

2Zmin=2(RZ i-1+Tai-1+ i-1) Sai lệch về vị trí không gian của phôi được xác định như sau:

= ( c2+ lt2 )1/2

c: độ lệch tâm lỗ

△k: độ cong đơn vị trên 1mm chiều dài

lt=( 1.12/4 + 0.252)1/2 = 0.604 = 604µm

Do đó sai lệch về vị trí không gian của phôi là:

= (6042 + 9.152)1/2 ≈604µm Sai lệch không gian còn lại sau tiện thô

1 = 0.06 × ph = 0.06 ×604 = 37µm Sai lệch không gian còn lại sau tiện tinh

2 = 0.04 × ph = 0.04 ×604 = 25µm Sai lệch không gian còn lại sau tiện thô

3 = 0.02 × ph = 0.02 ×604 = 12µm

Giá trị Ta , Rz của bước công nghệ tra theo bảng 3.5 HDTKDACNCTM Dung sai của mỗi bước công nghệ tra bảng 3.91 Sổ tay CNCTM tập 1

Ta có :

Lượng dư tối thiểu sau khi tiện thô :

2Zmin1 =2(150 + 150 + 604) = 2 × 904µm Lượng dư tối thiểu sau khi tiện tinh

2Zmin2 =2(50 + 50 + 37) = 2 × 137µm Lượng dư tối thiểu sau khi mài thô :

2Zmin3 =2(30 + 30 + 25) = 2 × 85µm Lượng dư tối thiểu sau khi mài tinh :

2Zmin4 =2(10 + 20 + 12) = 2 × 42µm Kích thước tính toán các chi tiết :

Mài thô : dt3 = 17.001 + 2 × 0.042 = 17.085 mm Tiện tinh : dt2 = 17.084 + 2 × 0.085 = 17.225 mm

Tiện thô : dt1 = 17.225 + 2 × 0.137 = 17.592 mm ≈ 17.6 mm

Phôi : dph = 17.592 + 2 × 0.904 = 19.337 mm ≈19.4 mm Kích thước giới hạn lớn nhất :

Mài tinh : dmax4 = 17.001 + 0.013 = 17.014 mm Mài thô : dmax3 = 17,085 +0.085 = 17.137 mm Tiện tinh: dmax2 = 17.225 + 0.130 = 17.355 mm

Tiện thô : dmax1 = 17.8 + 0.210 = 18.01 mm

Phôi : dmaxph = 19.4 + 1.1 = 20.5 mm Lượng dư giới hạn :

Zghimax : lượng dư giới hạn lớn nhất

Zghimim : lượng dư giới hạn nhỏ nhất

Mài tinh : 2Z4max = 17.137 – 17.014 =123µm

Mài thô : 2Z3max= 17.385 – 17.137 =248µm Tiện tinh : 2Z2max = 18.01 – 17.385 =625µm Tiện thô : 2Z1max= 20.05 – 18.01 =2490µm

Mài tinh : 2Z4min = 17.085 – 17.001 =84µm Mài thô : 2Z3min = 17.225 – 17.085 =170µm Tiện tinh : 2Z2min = 17.60– 17.255 = 345µm Tiện thô : 2Z1min = 19.4 – 17.6 =1800µm Lượng dư tổng cộng lớn nhất:

Z0max =∑ Zmax = 123 + 248 + 624 +2490 =3486 µm Lượng dư tổng cộng nhỏ nhất:

Z0min =∑ Zmin = 84 + 170+ 345 +1800 =2399 µm Lượng dư danh nghĩa :

Z0dn = Z0min +700 – 1 =3098µm

1_ giới hạn dưới cua chi tiết

Kích thước danh nghĩa của đường kính :

d0dn= 17.001 + 3.098 =20.099 mm ≈ 20.1mm

Kiểm tra độ chính xác của tính toán đã thự hiện :

Z0max – Z0min = ph – ct Thật vậy:

Lượng

dư tính toán

Z min

(µm)

Kích thước tính toán d ti

(mm)

Dung sai (mm)

Kích thước giói hạn (mm)

Lượng dư giới hạn (µm)

R za T a a b d min d max Z bmin Zbmax

VII.Xác đinh chế độ cắt

7.1 tính chế độ cắt cho nguyên công thiết ké đồ gá

a khoan lỗ ∅8 bằng mũi khoan ruột gà thép gió, D = 8 mm

S T

K D C

Klv= 1

Tuổi bền trung bình của mũi khoan T=25(phút) (bảng 5-30 STCNCTM1)

⇒ Vt = 0 83 1 1

15 0 25

8 7

7 0 2

0

4 0

π = 3 14 8

49 26 1000

* Tính lực chiều trục Po (N) và mô men xoắn M (Nm)

- Công thức tính lự Po và mô men xoắn M khi khoan lỗ là

y q

-Trị số Cm ;Cp và các số mũ được tra trong bảng 5-32

CM = 0.0345 , q=2 , y=0.8 (hệ số cho mô men )

CP = 68 , q=1 , y = 0.7

kP: Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế

kP= kmP= 0.75

75 0

- Vậy máy 2H125 đủ công suất để gia công lỗ ∅8

b khoan lỗ ∅6 bằng mũi khoan ruột gà thép gió, D =5.8 mm

S T

K D C

8 5 7

7 0 2 0

4 0

π = 3 14 5 8

9 30 1000

5 ×π× = 27.33 (m/phút)

* Tính lực chiều trục Po (N) và mô men xoắn M (Nm)

- Công thức tính lự Po và mô men xoắn M khi khoan lỗ là

-Trị số Cp ; CMvà các số mũ được tra trong bảng 5-32

CM = 0.0345 , q=2 , y=0.8 (hệ số cho mô men )

CP = 68 , q=1 , y = 0.7

kP: Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế kP= kmP= 0.75

75 0

S t T

K D C

6 5 10

65 0 2 0 4 0

3 0

π = 3 14 6

54 7 1000

* Tính lực chiều trục Po (N) và mô men xoắn M (Nm)

- Công thức tính lự Po và mô men xoắn M khi doa lỗ là

1002

1

;

p y q

kP: Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế kP= kmP= 0.75

75 0

- Vậy máy 2H125 đủ công suất để gia công lỗ ∅6

7.2 tra chế độ cắt ch nguyên công còn lại

*Nguyên công 1

Phay mặt đầu:lượng chạy dao Sz = 0.05 mm/vòng(bảng 5-119 Sổ tay CNCTM tập 2)

Vận tốc cắt V =54 m/ph (bảng 5-119 Sổ tay CNCTM tập 2)

541000

×

× =716 vòng/ph

Lấy theo máy nm =750 vòng/ph

chiếu sâu cắt t = 3mm Lượng chạy dao S = 0.3 mm/vòng (bảng 5-60 Sổ tay CNCTM tập 2) Vận tốc cắt Vtb =106 m/phút

Tuổi bền dụng cụ T = 90 phút (bảng 5-66 Sổ tay CNCTM tập 2)

Vc = Vtb× hc = 106×0.91×1×0.9 =86.8 m/ph

chiếu sâu cắt t = 2mm Lượng chạy dao S =0.3 mm/vòng(bảng 5-60 Sổ tay CNCTM tập 2) Vận tốc cắt Vtb =106 m/phút

8.861000

chiếu sâu cắt t = 3mm Lượng chạy dao S = 0.3 mm/vòng (bảng 5-60 Sổ tay CNCTM tập 2) Vận tốc cắt Vtb =106 m/phút

8.861000

Tra bảng 5-72÷5-74 SỔ tay CNCTM tập 2

Lượng chạy dao S = 0.1mm/vòng Tốc độ cắt V = 35m/ph

Tra bảng 6-10 Sổ tay CNCTM tập 2 Lực lăn ép P = 60 kN

Lượng chay dao s = 0.5 mm/vòng Chiều sâu rãnh h = 0.5 mm

-tiện vát mép:(lấy như tiện ∅17)

*Nguyên công 6

-khoan lỗ ∅12 Chiều sâu cắt t = 6mm Lượng chạy dao S (tra bảng 5-87 sổ tay CNCTM tập 2)

S = 0.2mm/vòng Tốc độ cắt V (tra bảng 5-86 sổ tay CNCTM tập 2) V =17m/ph