Lỗ khoan có thể khoan thủng hoặc không thủng tuỳ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia công.cao và độ nhẵn bề mặt của chi tiết gia công đạt đợc không cao nên mũi khoan thờng Gia cô
Trang 1Lời nói đầuTrong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, các ngành
kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán
bộ kỹ thuật phải có kiến thức tơng đối rộng và biết tận dụng sáng tạo những kiến thức đã chọn để giải quyết những vấn đề thờng gặp trong thực tế.
Trong đó môn học Nguyên lý và dụng cụ cắt là một trong những môn chính của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy Trong quá trình 2 năm học tập và rèn luyện tại trờng, thời gian làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, trang bị cho bị sinh viên những kiến thức cơ bản và kỹ năng vận dụng sáng tạo những kiến thức để làm Cơ khí sau 2 năm học tập và thực tập em đợc nhận đồ án tốt nghiệp với
đề tài: “Thiết kế và lập quy trình cônđồ án cũng nh trong công tác sau này Là một sinh viên chuyên ngành g nghệ chế tạo mũi khoan xoắn
Φ17” do thầy giáo Trịnh Khắc Nghiêm hớng dẫn.
Đối với em đây là một đề tài khá phức tạp, nhng đợc sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn và với những lỗ lực của bản thân, đến nay
em đã hoàn thành đồ án của mình Mặc dù vậy bản đồ án của em vẫn không tránh khỏi những thiếu sót Vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo thêm của thầy giáo hớng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn giúp em hiểu sâu hơn về môn học cũng nh các phơng pháp thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt một cách hợp lý hơn.
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo Trịnh Khắc Nghiêm đã tận tình
chỉ bảo để em hoàn thành đồ án đúng thời hạn Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô trong bộ môn và khoa Cơ khí chế tạo máy.
Thái Nguyên ngày tháng năm 2003
Sinh viên
Hồ văn cờng
Trang 2Mở ĐầU
TổNG QUAN Về MũI KHOAN
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của k hoa học hiện đại và việc áp dụng nhiều biện pháp cũng nh nhữnh thàng quả hiện đại vào trong sản xuất vì vậy ma nhu cầu đòi hỏi chất lợng sản phẩm ngày càng cao hơn
Và trong công nghệ sản xuất dao cắt nói chung và trong công nghệ chế tạomũi khoan nói riêng vịêc không ngừng nâng cao chất lợng cũng nh hoàn thiện kết cấu là một nhu cầu luôn đợc đề ra để đáp ứng đợc nhu cầu thiết yếu của của nền công nghiệp hiện đại
Với đặc điểm của mũi khoan là chi tiết dạng trục nó là dụng cụ cắt để gia công lỗ hình trụ trên vật liệu đặc , khoan rộng lố đã có sẵn Mũi khoan có thể khoan thông hoặc không thông tuỳ thuộc vào yêu cầu của chi tiết gia công Gia công bằng mũi khoan đạt đợc độ chính xác cấp 11 ữ 12 cấp nhẵn bề mặt ∇3 ữ∇5 (Ra = 5 ữ 20)
Vơí từng loại công dụng mà mũi khoan có các loại sau
+Mũi khoan nòng súng(mũi khoan lỗ sâu)
Trang 3Khi khoan lỗ sâu để han chế những nhợc điểm do mũi khoan ruột gà
ng-ời ta sử dụng mũi khoan kiểu nòng súng
+Mũi khoan tâm
+Mũi khoan xoắn (mũi khoan ruột gà)
Hiện nay mũi khoan xoắn là loại đợc sử dụng nhiều nhất , nó có thể khoan cả lỗ sâu lẫn lỗ lông tuỳ thuộc vào yêu cầu
_Một số yêu cầu của mũi khoan xoắn
+Vật liệu chế tạo :có thể dùng thép Y12A,9XC, P9, P18 hoặc gắn mảnh hợp kim cứng
+Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC 60 ữ 65
+Độ nhẵn bề mặy sau, cạnh viền mặt chuôi không thấp hơn cấp 8
Độ nhẵn mặt rãnh không thấp hơn cấp 7
Trang 4+Độ côn ngợc trên phần làm việc :0.04ữ0.09mm trên 100mm chiều dài.+Đòng kịnh lõi mũi khoan có thể cố định hoặc tăng dần về phía chuôI t 1,4ữ1.8mm trên 100mm chiều dài.
+Độđảo hớng kính giữa phần làm việc với phần chuôi không đựơc vợt qua trị số sau:
đờng kính D≤ 20mm là 0.12mm
Đờng kính D> 20ữ50 mm là 0.15
Đờng kính D>50mm là 0,18
+Sai lệch các góc mũi khoan khồng vợt quá 2 ± °
Với những yêu cầu kỹ thuật trên để cụ thể hoá quá trình chế tạomũi khoan xoắn tiêu chuẩn φ17 ta bớc vào thực hiện các phần sau
Trang 5hiện đại chính vì vậy mà nhu cầu đòi hỏi lỗ có sẵn Lỗ khoan có thể khoan thủng hoặc không thủng tuỳ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia công.
cao và độ nhẵn bề mặt của chi tiết gia công đạt đợc không cao nên mũi khoan thờng Gia công bằng mũi khoan đạt đợc độ chính xác cấp 11 ữ 12 cấp nhẵn bề mặt ∇3 ữ∇5 (Ra = 5 ữ 20)
(Rz = 20 ữ 80)
Do độ chính xác đợc dùng để gia công thô
Tuỳ thuộc vào công dụng mà mũi khoan có những loại sau:
+ Mũi khoan loại sâu+ Mũi khoan lỗ tâm+ Mũi khoan xoắn
ở đây ta chỉ xét mủi khoan xoắn
II Chọn vật liệu làm dao
Để đảm bảo khả năng cắt gọt của mũi khoan vật liệu để chế tạo mũi khoan cần đảm bảo những yêu cầu sau:
- Độ cứng: Phải có độ cứng lớn hơn độ cứng của vật liệu gia công
- Độ bền cơ học: Chịu đợc lực và xung lực lớn
- Tính bền nhiệt: Khả năng làm việc ở nhiệt độ cao trong thời gian dài
- Tính chịu mài mòn: Nguyên nhân gây ra mòn dao là do hiện tợng dính giữa vật liệu dao và vật liệu gia công ở nhiệt độ chảy dính Vì vậy độ cứng của vật liệu làm dao càng cứng thì tính chịu mài mòn càng cao
- Tính công nghệ: Tính tôi tốt, độ thấm tôi cao thoát các bon khi nhiệt luyên thấp độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng, rễ gia công độ dẫn nhiệt cao có thể chịu đợc va chạm
- Tính kinh tế: Giá thành thấp Hiên nay có các loại vật liệu làm dùng dụng cụ cắt nh :
Trang 6+ Thép các bon dụng cụ.
+ Thép hợp kim dụng cụ
+ Thép gió
+ Thép hợp kim cứng
1 Thép các bon dụng cụ
- Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có đủ độ cúng và độ bền, tính chịu mài mòn thì hàm lợng các bon trong thép phải ở trạng thái khoảng 0,7% ≤% C ≤ 2,14%
- Độ cứng sau khi tôi đạt HRC 60 ữ 62, sau khi ủ độ cứng HB = 107ữ
217 nên dỡ gia công bằng cắt và bằng áp lực
- Thép các bon dụng cụ có đặc điểm sau:
+ Tính thấm tôi thấp: Do tính thấm tôi thấp nên phải tôi trong nớc, khiến cho dụng cụ sau khi tôi dễ bị nứt vỡ, h hỏng
+ Tính chịu nóng thấp vì không đợc hợp kim hoá nên Mác ten xít của thép dễ bị phân tích khi nung nóng làm cho độ cứng của dụng
cụ giảm nhanh
+ Thép các bon dụng cụ Y7, Y8, Y9, Y10, Y12, Y13 làm việc ở tốc độ thấp 5 ữ 10 (m/ph), độ bền nhiệt (200 ữ 250)0C
2 Thép hợp kim dụng cụ :
- Thép hợp kim dụng cụ là thép có hàm lợng các bon và hàm lợng một số nguyên tố tơng đối cao (0,5 ữ 3 % C)
- Thép XBГ (crwMn) ít bị biến dạng trong khi nhiệt luyện cho nên dùng
để chế tạo dao có kích thớc nhỏ, chiều dài lớn
- Tôi trong dầu độ cứng đạt đợc > HRC 60 làm việc với tốc độ
Trang 7- Thép gió có độ bền nhiệt cao (600ữ 650)0C, chịu độ mài mòn tốt, độ cứng sau khi nhiệt luyện đạt HRC (60ữ65) D vậy khi chọn thép gió làm dụng cụ cắt sẽ nâng cao đợc tốc đọ cắt từ 2ữ 3 lần so với thép hợp kim dụng cụ khác Tốc độ cắt tối đa của thép gió là V = 50 (m/ph).
- Mác thép thờng dùng phổ biến thờng là P9 và P 18 Ngoài ra còn sử dụng P9 φ 4, P16 φ 2, P9K5, P10K5
Nói chung khả năng cắt và tuổi bền khi làm việc ở tốc độ cao của thép gió P9, P18 là tơng đơng nhau Khi làm việc ở tốc độ thấp thì nhân tố quyết
định độ bền của dao không phải là độ bền nhiệt mà là khả năng mài mòn ở trạng thái nguội
Trong trờng hợp này tuổi bền của dao P18 lớn hơn gấp 2 lần tuổi bền của dao P9 Vì hàm lợng Va na đi cao hơn P9 (90w9Cr4V2) nên P9 cứng hơn, khó mài hơn P18 (75w18Cr4V)
Khi mài sắc dao P9 dễ gây ra hiện tợng cháy bề mặt, do đó mà độ cứng giảm
Thép P9 có hàm lợng các bít ít nên dễ gia công ở trạng thái nóng, điều này quan trọng đối với các loại dao mà phải gia công đợc ở thời điểm biến dạng dẻo
Nhợc điểm: Cơ bản của thép gió dẫn nhiệt kém, tôi và ram phức tạp.
P9: Sai số cho phép của nhiệt độ tôi không qúa 200C
P18: Sai số cho phép của nhiệt độ tôi không qúa 100C
- Nếu nhiệt độ tôi qúa thấp thì độ hạt lớn nên làm cho cơ tính giảm Nếu qúa cao thì sẽ gây ra cháy bề mặt làm giảm độ cứng
- Trong thép gió P9 và P18 thì hàm lợng (M0) nhỏ không qúa 0,3 % Để
đảm bảo giảm lợng (w) trong thép có hàm lợng (M0) theo tỷ lệ 1% M0
thay thế cho 2% w ⇒ và lúc này nhận đợc thép gió w
Nói chung tính năng của 2 loại thép gió w và M0 là nh nhau
4 Hợp kim cứng
Trang 8Hợp kim cứng là vật liệu có tính năng cắt tốt, có độ cứng HRC < 70, độ bền nhiệt cao (800ữ1000)0C có cả ti tan từ 5ữ6%
Dao làm bằng hợp kim cứng cho phép cắt ở tốc độ cao V = 100ữ 200 (m/ph) Vì vậy mà năng xuất cao gấp 2ữ3 lần thép gió
Tuy vậy dao hợp kim cứng có độ bền uốn kém, độ dẻo kém Do vậy nó cần làm việc ở điều kiện không có va đập, lợng d gia công phân bố đồng đều,
Loại này có độ cứng cao, thờng dùng để gia công thép gió
+ Nhóm 3 các bít WC + Tic + TaC Kí hiệu TTK
Thờng đợc dùng gia công vật liệu có độ cứng và độ bền cao
Ngoài ra một số vật liệu kể trên ngày nay ngời ta còn sử dụng vật liệu gốm để làm dụng cụ cắt cho năng xuất cao
Thông qua việc phân tích tính chất và công dụng một số loại vật liệu ờng dùng chế tạo dụng cụ cắt, ta thấy rằng, để gia công vật liệu là thép có độ cứng trung bình mà dụng cụ là mũi khoan thì việc chọn vật liệu chế tạo mũi khoan là thép gió P18 là hoàn toàn hợp lý Vì nó có đầy đủ độ bền f tốt nhất là
th-độ mòn ở trạng thái nguội, tính ổn định khi nhiệt luyện, tính mài tốt hơn, đặc biệt khi mài sắc
Bảng thành phần hoá học của thép gió P18
III Kết cấu mũi khoan
- Mũi khoan xoắn tiêu chuẩn φ 17
Trang 9+ Vật liệu chế tạo : hép gió P18.
+ Kích thớc mũi khoan: Tra trong sổ tay công nhân cơ khí
(CΠPABO4HИR- METAHΠИCTA) ⇒ ta có:
1 Kết cấu mũi khoan.
- Kết cấu mũi khoan đợc chia làm 3 phần:
+ Cán dao
+ Cổ dao
+ Phần làm việc
a Phần cán dao (l 1 ).
- Cán dao dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy hoặc các
đồ gá, để truyền chuyển động và mô men xoắn khi cắt
- Với mũi khoan có đờng kính > 12 (mm) ⇒ thờng dùng cán dao dạng côn Moóc Dạng này có u điểm là khả năng định tâm cao giữa đờng tâm mũi khoan và đờng tâm máy, truyền đợc mô men xoắn lớn Nhng
Trang 10- Trên phần cán dao có phần chuôi dẹt (e) dùng làm chuẩn công nghệ trong qúa trình chế tạo và khi tháo mũi khoan ra khỏi trục chính hoặc
đồ gá khi làm việc xong (Theo sổ tay CNCTM tập 2, 3, 4) ⇒ ta có các kích thớc phần cán côn và phần chuôi dẹt nh sau:
Trang 11- Đờng kính phần định hớng giảm dần về phía cán dao, có tác dụng giảm
ma sát, ngăn ngừa kẹt lỗ Độ côn ngợc lấy từ (0,04 ữ 0,08) trên 100 (mm) chiều dài Đối với mũi khoan φ 17 ta chọn độ côn ngợc trên đờng kính ngoài là 0,08 trên 100(mm) chiều dài phần làm việc của mũi khoan
- Trên phần định hớng có 2 rãnh xoắn có tác dụng thoát phoi với góc xoắn
ω = 300, bớc xoắn đợc tính theo công thức:
)(5,92456,9230
17.14,3
tg tg
D
ωπ
Dạng rãnh xoắn trong tiết diện đầu tức là tiết diện thẳng góc với trục
Đối với mũi khoan tiêu chuẩn dạng lỡi cắt thờng là thẳng trên phần cắt trong tiết diện đầu nó có dạng cong
Mô đun của rãnh xoắn tơng ứng với đờng kính ngoài của mũi khoan là 2 dải cạnh viền làm nhiệm vụ định hớng mũi khoan khi làm việc, đồng thời giảm ma sát giữa mũi khoan và chi tiết gia công:
+ Chiều rộng cạnh viền:
f = (0,3 ữ 2,6) mm ⇒ chọn f = 1,6 (mm)+ Chiều cao cạnh viền:
h = (0,1 ữ 1,2) mm ⇒ chọn h = 0,6 (mm)
Phần kim loại giữa hai rãnh xoắn là lõi mũi khoan Đờng kính lõi mũi khoan thờng đợc lấy lớn dần về phía chuôi, lợng tăng dần thờng lấy từ (1,4ữ1,8) mm
Trên 100 mm chiều dài
+ Đờng kính lõi:
d0 = (0,125 ữ 0,3) d = (2,6 ữ 6) mm
⇒ Chọn d0 = 2,8 (mm)
Trang 12+ Lỡi cắt phụ: Là đờng xoắn chạy dọc cạnh viền mũi khoan, nó là giao của mặt sau với cạnh viền.
+ Lỡi cắt ngang: Là giao của hai mặt sau:
Mặt trớc của mũi khoan là mặt xoắn vít, mặt sau của nó có thể là mặt côn, mặt phẳng hay mặt trụ, tuỳ theo phơng pháp mài sắc và nhiệm vụ của mũi khoan
Trong thực tế ngời ta thờng gặp một số phơng pháp mài sắc sau: Theo mặt côn, mặt trụ, mặt xoắn vít và theo hai mặt phẳng
ở đây với mũi khoan tiêu chuẩn ta chọn mặt sau là mặt côn, phơng pháp này đợc dùng phổ biến hơn cả trong công nghiệp
Mặt sau của mũi khoan là một phần của mặt côn với góc δ =150, mặt côn này trong thực tế không tồn tại, nó đợc hình thành nhờ động học và kết cấu
h f
d0
90 ψ
Trang 13máy Trục của mặt côn tởng tợng này hợp với trục của mũi khoan một góc σ =
450 và cách trục này một khoảng a =(1,8ữ1,9).d = (60,6ữ32,3)
⇒ Chọn a = 32 (mm)
Trên hình chiếu trục OB song song với mũi khoan OA cách nhau một khoảng
b = (0,075 ữ 0,05) d = 1,19 ữ 0,85 ⇒ Chọn b = 1,1 (mm)
Trong đó: d là đờng kính mũi khoan
(Tra bảng IX- 49 sổ tay CNNCTM tâp 2, 3, 4)
- Chiều dài phần làm việc: l0 = 135 (mm)
a
B A
0 γ
Trang 14sin
.
D
tg D
AN =
Trong đó:
DA: Đờng kính mũi khoan xét tại điểm A
D: Đờng kính mũi khoan xét tại đỉnh lớn nhất
ϕ: Góc nghiêng chính
ω: Góc xoắn mũi khoan
(tra bảng 37-thiết kế dụng cụ cắt kim loại tập I)
⇒ Ta có với đờng kính mũi khoan D = 17 ⇒γ = 300
b Góc sau (α )
Trang 15Góc sau α của mũi khoan đợc đo trên bề mặt quỹ đạo chuyển động của
điểm nghiên cứu trên lỡi cắt, tức là trên mặt chứa điểm đó và đồng trục với mũi khoan
Tại số góc sau của mũi khoan thay đổi tuỳ thuộc vào điểm nghiên cứu trên lỡi cắt theo quy luật tăng dần kể từ điểm ngoài cùng đến tâm mũi khoan.(Tra bảng 39- thiết kế dụng cụ cắt tập I) ⇒ ta có: α = 8ữ140 ⇒ chọn α = 80
Góc ϕ đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công
Với mũi khoan tiêu chuẩn 2ϕ = 116 ữ 1200 ⇒ chọn góc 2ϕ = 1200
Góc xoắn tại điểm A trên lỡi cắt chính đợc xác định theo công thức:
Trang 16DA: Đờng kính mũi khoan tại điểm A.
S: Bớc xoắn của mũi khoan
Góc xoắn (ω) thay đổi tuỳ thuộc nghiên cứu theo quy luật giảm dần kể từ
điểm ngoài cùng đến lõi mũi khoan
Khi tăng góc (ω) dẫn đến góc γ tăng ⇒ quá trình cắt gọt sẽ dễ dàng hơn,
đồng thời khi tăng (ω) phoi biến đổi từ dạng dải dài sang dạng xoắn, dễ thoát
ra ngoài Tuy vậy nếu tăng góc (ω) lên qúa sẽ làm yếu chêm cắt ở phía ngoài của mũi khoan Mặt khác góc (ω) liên quan đến cả đờng kính của mũi khoan.(Tra bảng 35- thiết kế dụng cụ cắt tập I) ⇒ ta có: Trị góc xoắn ngoài cùng ω =
300
Ta tính đợc góc xoắn của mũi khoan :
)(503,9230
17.14,3
0 mm tg
tg
D
ωπ
f Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang (ϕ )
Góc (ϕ) là góc hợp bởi hình chiếu của lỡi cắt ngang và hình chiếu của lỡi cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục của mũi khoan
Khi tăng góc (ϕ) sẽ làm giảm chiều dài lỡi cắt ngang, làm tăng chiều dài hữu ích của lỡi cắt chính, vì vậy làm độ chính xác khi khoan tốt hơn Khi giảm góc (ϕ) sẽ làm cải thiện điều kiện thoát phoi trên lỡi cắt ngang, dẫn đến tuổi bền của lỡi cắt tăng lên (Tra bảng 38- thiết kế dụng cụ cắt tập I) ⇒ ta có mũi khoan tiêu chuẩn trị số hợp lý nhất là ϕ = 45ữ 550⇒ chọn ϕ = 55 0
g Góc nâng (λ )
Góc (λ) là góc hợp bởi lỡi cắt chính và hình chiếu của nó trên mặt đáy, trị số phụ thuộc vào điểm khảo sát góc (λ) tại điểm A bất kỳ của mũi khoan đ-
ợc tính theo công thức:
Trang 17A A
D
d0
.sinsinλ = ϕTrong đó:
DA: Đờng kính mũi khoan tại điểm đang khảo sát
d0 : Đờng kính mũi khoan đang khảo sát
Ta thấy góc (λ) thay đổi phụ thuộc vào DA tức là phụ thuộc vào điểm khảo sát trên lỡi cắt Do vậy tại điểm ngoài cùng ta có góc (λ)
3 Thông số xác định hình dạng dao phay để phay rãnh.
Các thông số xác định hình dáng dao phay rãnh, đợc xác định theo công thức thực nghiệm: R0 = CR Cr Cφ D
30
120.120.026,02
2.026,
117
.014,0
17.014,0
014,0
.014,0
14,
.3,
Chọn đờng kính ngoài của dao Dφ để phay rãnh mũi khoan là:
D
Dφ =1,3,
⇒ Cφ = 1
⇒ R0 = CR Cr Cφ D
Trang 19Hình trang19 đã vẽ trang riêng
Trang 20Phần II
Thiết kế quy trình công nghệ
chế tạo mũi khoan
i Đặc điểm kết cấu của mũi khoan
Khi nghiên cứu chế tạo mũi khoan cũng xuất phát từ nguyên lý chung về thiết lập quy trình công nghệ về các yêu cầu chế tạo chi tiết Song ở đây mũi khoan đợc chế tạo là một loại dụng cụ cắt, chính vì vậy mà việc thiết kế quy trình công nghệ có những nét riêng bởi vì yêu cầu kỹ thuật, hình dáng, kích thớc cao hơn so với các chi tiết bình thờng Ngoài ra nó còn có thêm những lỡi cắt, góc cắt đòi hỏi phải gia công chính xác, cụ thể:
+ Hình dáng mũi khoan đợc hình thành bởi bề mặt không gian khác nhau: mặt trụ, mặt côn, mặt xoắn vít Việc tạo hình các bề mặt này cần phải có sự phối hợp động học phức tạp của máy gia công, sự chính xác prôfin của dụng cụ cắt
+ Giao tuyến giữa các bề mặt tạo hình yêu cầu khắt khe, mặt sau so với rãnh xoắn tạo thành lỡi cắt chính, hai lỡi cắt chính phải đối xứng qua trục của mũi khoan
+ Giao tuyến giữa hai mặt sau tạo thành lỡi cắt ngang và đi qua trục mũi khoan
+ Giao tuyến giữa hai mặt trớc và hai cạnh viền tạo thành hai lỡi cắt phụ
và cũng phải đối xứng nhau qua trục mũi khoan
Để đảm bảo những yêu cầu này ở mỗi nguyên công tạo hình ngoài độ chính xác kích thớc, hình dáng, hình học còn cần phải đảm bảo độ chính xác cao đối với những chuẩn đợc lựa chọn, chất lợng bề mặt gia công đòi hỏi cao,
độ bóng bề mặt không dới 0,63
+ Trong khi đó vật liệu làm dao cắt cần phải khống chế lợng d gia công thích hợp
Trang 21+ Độ cứng cao ở phần làm việc HRC 62 ữ 65 nhng lại không cao ở phần chuôi HRC 30ữ45.
+ Vật liệu chế tạo là thép gió P18, nhiệt luyện phúc tạp, phải tôi và Ram nhiều lần theo yêu cầu Nh vậy quá trình nhiệt luyện càng trở lên khắt khe và phức tạp hơn mới có thể đảm bảo đợc yêu cầu kỹ thuật đề ra, tránh cong vênh, nứt nẻ
+ Trang thiết bị sử dụng phải hợp lý cho từng nguyên công, tính năng công dụng thích hợp, đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế
+ Việc chọn phôi phải hệ trọng đảm bảo các yêu cầu đề ra, phôi phải có tính đồng nhất, không rỗ, không nứt, thành phần hoá học phải đúng, hình dáng và kích thớc phôi phải hợp lý
+ Việc sắp xếp các nguyên công cũng nh các bớc công nghệ theo thứ tự hợp lý, đặc biệt là các nguyên công gia công lần cuối
+ Khi chọn chuẩn, phơng pháp định vị và kẹp chặt phải phù hợp với chi tiết gia công
II Xác định dạng sản xuất
1 Các dạng sản xuất.
Việc xác định dạng sản xuất là công việc cần phải có, vì nó liên quan
đến kế hoạch sản xuất của nhà máy Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trng,
có tính tổng hợp các yếu tố của dạng sản xuất
- Sản lợng
- Tính ổn định của sản phẩm
- Tính lặp lại của quá trình sản xuất
- Mức độ chuyên môm hoá, tự động hoá
Ngời ta chia ra làm 3 dạng sản xuất:
a Dạng sản xuất đơn chiếc.
Dạng sản xuất này có đặc điểm là sản lợng hàng năm ít, số lợng các mặt hàng nhiều, sản phẩm không ổn định, chu kỳ chế tạo không đợc xác định Do vậy việc sản xuất này thờng sử dụng trang thiết bị vạn năng, bố trí theo nhóm,
Trang 22phơng pháp gá đặt là rà gá, phơng pháp đạt độ chính xác gia công là đo dò cắt thử Định mức kỹ thuật dựa vào kinh nghiệm, tài liệu công nghệ sơ lợc chỉ sử dụng phiếu tiến trình công nghệ.
Do đó phải sử dụng công nhân có tay nghề cao
b Dạng sản xuất hàng loạt.
Dạng sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất mà có sản lợng hàng năm tơng
đối lớn, sản phẩm chế tạo hàng năm theo từng loạt và chu kỳ đợc xác định, số chủng loại mặt hàng ít, sản phẩm có tính lặp lại và tơng đối ổn định Căn cứ vào dạng sản xuất, ngời ta chia ra thành sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn
)(
1001
( + α + β
Trang 23β : Số % dự trữ phòng phế phẩm trong gia công.
α = 3%,β= 3%
1001)(
1001( + α + β
)100
31)(
100
31(1.000.25
n c
=
++
=
b Khối l ợng chi tiết.
Khối lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:
M = γ.V (Kg) Trong đó:
γ: Trọng lợng riêng của vật liệu (Kg/dm3)
V3
Trang 24b = 6,3 ⇒ ChiÒu cao phÇn chu«i dÑt.
Trang 25d0 = 2,8 (mm) ⇒ §êng kÝnh lâi
)(1,72
8,217
2π
=Víi lr = nr.lS⇒ ChiÒu dµi r·nh xo¾n
46,1503,92
sin
17.14,3sin
1,7.14,324
.2
2 2
Trang 26M = V γ = 0,036491752 8,75 = 0,319 (Kg)
Với sản lợng hàng năm của chi tiết là:
N = 25000 (c/năm)
(theo bảng 2- thiết kế đồ án CNCTM)
⇒ Ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn
III Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết máy, độ chính xác và vị trí tơng quan, chất lợng bề mặt và độ bền của mũi khoan nên tiến hành chọn phôi liệu
là rất quan trọng và cần thiết Chọn phôi sao cho khi gia công chi tiết đạt đợc những yêu cầu kỹ thuật đề ra
Muốn vậy:
- Phôi không nứt, rỗ, khuyết tật và cháy
- Phải đảm bảo tính kinh tế và đảm bảo lợng d cho các nguyên công
Thực tế có các phơng pháp tạo phôi sau:
1 Phôi đúc.
Việc chế tạo phôi bằng phơng pháp đúc đợc sử dụng rộng rãi có thể đúc
đợc hình dạng và kết cấu rất phức tạp kích thớc từ nhỏ đến lớn Tuy nhiên cơ tính và độ chính xác phôi đúc lại tuỳ thuộc vào phơng pháp đúc và kỹ thuật làm khuôn
Phơng pháp này phôi có cơ tính không cao, giá thành chế tạo lại đắt, năng suất thấp, vốn đầu t mua sắm thiết bị lại cao
Vì vậy phơng pháp này chỉ phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc
Phơng pháp dập nóng đợc thực hiện trên máy búa hoặc máy ép trong khuôn kín hoặc khuôn hở
Trang 27Phôi chế tạo theo phơng pháp này có hình dạng gần giống với chi tiết Phơng pháp này đợc áp dụng nhiều bởi vì dễ cơ khí hoá, tự động hoá, phôi có cơ tính tốt, độ bền cao Nhng lợng d tơng đối lớn sản lợng thấp.
ng vẫn có sai số kích thớc Chất lợng thép tốt thờng chế tạo chi tiết dạng trục
đờng kính trung bình Phơng pháp này cho năng suất cao, giá thành hạ vì vật thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt
4 Phôi kéo nguội.
Với loại phôi đã qua mài cho cơ tính thép tốt, có cấp chính xác cao, thờng
sử dụng sản xuất loạt lớn
Phôi cha qua mài cho cơ tính tốt nhng sai số phôi liệu cao, lớp hỏng bề mặt càng lớn
⇒ Qua phân tích các phơng pháp tạo phôi trên, để đảm bảo cho quá trình gia công cơ ít nhất mà vẫn đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế, ta phải chọn phơng pháp chọn phôi hợp lý Thực tế với mũi khoan
φ17 ta chọn phơng pháp tạo phôi là phơng pháp cán nóng
Chọn phơng pháp này sẽ đảm bảo theo yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế Mũi khoan là chi tiết dạng trục, kích thớc các bậc khác nhau không lớn lắm φMax = 17 (mm)
⇒ Lợng d gia công sẽ không lớn lắm
Trang 28Cơ tính mũi khoan đòi hỏi chịu đợc mô men xoắn lớn, năng suất, giá thành phù hợp với loại hình sản xuất loạt lớn.
Kí hiệu của phôi (tra bảng 3-53 sổ tay CNCTM- Tập I)
⇒ Thép cán nóng d = 20 (mm)
Sai lệch cho phép của đờng kính d khi cán chính xác:
Thờng Nang cao
5 , 0
4 , 0
−
+
Cao 5 , 0
2 , 0
−
+
3 , 0
2 , 0
− +
- Việc đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết một phần quyết định
độ chính xác về hình dáng, kích thớc trong quy trình gia công Tính trùng chuẩn cao, chuẩn tinh thống nhất thì đảm bảo sai số chuẩn ε = 0
- Qua bản vẽ chế tạo chi tiết thấy đợc chi tiết gia công là dạng họ trục
Do vậy chuẩn tinh thờng là 2 lỗ tâm
Việc chọn chuẩn đợc tiến hành nh sau:
a Chọn chuẩn tinh
Chọn chuẩn tinh phải thoả mãn 2 yêu cầu sau:
+ Đảm bảo phân bố đủ lợng d cho các bề mặt gia công
+ Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các bề mặt với nhau
- Từ yêu cầu trên ta có những lời khuyên khi chọn tinh
Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính Chọn nh vậy sẽ làm cho việc
định vị chi tiết khi gia công và khi lắp ráp có tính thống nhất Do vậy độ chính xác bề mặt, kkích thớc sẽ đạt đợc khi gia công Ngoài ra còn giảm đợc bớt thời gian gia công và loại bỏ chuẩn phụ
Trang 29 Cố gắng chọn càng trùng nhiều mặt phẳng càng tốt Nếu chuẩn khởi xuất trùng với chuẩn định vị thì sai số chuẩn giảm, nếu chuẩn khởi xuất trùng với chuẩn cơ sở trùng với chuẩn định vị thì sai số chuẩn ε = 0.
Cố gắng hớng tới chọn chuẩn tinh thống nhất Chọn nh vậy sẽ làm cho chủng loại đồ gá ít đi, giảm đợc sai số do không phải thay đổi chuẩn
Từ những yêu cầu và lời khuyên ta chọn chuẩn tinh là mũi tâm và độ côn ngợc, khi định vị khống chế 5 bậc tự do
Sơ đồ định vị
b Chọn chuẩn thô.
- Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đến quá trình gia công và độ chính xác của chi tiết gia công
- Chọn chuẩn thô cũng phải thoả mãn 2 yêu cầu sau:
+ Phải phân phối đủ lợng d cho các bề mặt sẽ gia công
+ Phải đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tơng quan giữa những
bề mặt không gia công
- Từ yêu cầu trên ta có lời khuyên khi chọn chuẩn thô nh sau:
Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công nếu có bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công đó làm bề mặt chuẩn thô Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công, nếu trên chi tiết có 2 hay nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công nào đòi hỏi có vị trí chính xác tơng quan cao nhất với bề mặt gia công để làm chuẩn thô
Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công, nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt phải qua gia công thì ta nên chọn bề mặt thô
Trang 30ứng với bề mặt gia công nào đòi hỏi lợng d đều nhỏ nhất làm bề mặt chuẩn thô.
Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công, nếu trên chi tiết gia công có 2 hay nhiều bề mặt có đủ điều kiện chọn làm bề mặt chuẩn thô thì ta chọn bề mặt nào bằng phẳng nhất, trơn, trụ nhất làm chuẩn thô
ứng với một vật tự do nhất định của chi tiết gia công, ta nên chọn chuẩn thô không qúa 1 lần
- Căn cứ vào những yêu cầu và lời khuyên trên với phôi sau khi tạo hình có dạng hình trụ, tất cả các bề mặt phải qua gia công ta chọn mặt trụ ngoài kết hợp với mặt đầu khống chế 5 bậc tự do
- Sơ đồ định vị:
2.Chọn ph ơng án công nghệ.
Có rất nhiều phơng án để chế tạo chi tiết, nhng ta chọn một phơng án có tính kinh tế nhất
Trong mỗi phơng án sẽ có yêu cầu về máy, dao, đồ gá rất khác nhau Do
đó ta chỉ chọn một phơng án có yêu cầu thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, có tính kinh tế cao mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra của chi tiết
Để đảm bảo năng suất và các điều kiện trên, cùng với thực tế sản xuất cho thấy, mũi khoan xoắn φ17 đợc chế tạo chuôi liền Phơng pháp này nguyên liệu không tốn kém hơn phơng pháp chế tạo chuôi hàn, công nghệ chế tạo đơn giản hơn, chất lợng chi tiết sau khi chế tạo đủ tin cậy
a Quy trình công nghệ.
* Ph ơng án 1 : Bảng tiến trình công nghệ:
Trang 31T 2 CN Tªn c«ng nghÖ M¸y Dao §å g¸
c«n
tiÖn th« phÇn chu«i
Trang 32tiện góc 2 ϕ
là cắt phôi bằng máy tiện
Tuy nhiên phơng án 1 lại đòi hỏi vốn đầu t ban đầu cao hơn phơng án 2
T T T
nc pv p
m = 0 + + + +
Trong đó:
Trang 33TP: Thời gian phụ
T0: Thời gian gia công cơ bản
TPV: Thời gian phục vụ
TPV = TPVkt + TPVtc
TPVkt : Thời gian phục vụ kỹ thuật
TPVtc: Thời gian phục vụ tổ chức
Tnc: Thời gian phục vụ nhu cầu cá nhân
TCK: Thời gian chuẩn bị kết thúc do loại hình sản xuất của ta là sản
m T T T T
* Ph ơng án I: Cắt phôi trên máy ca đĩa.
Thời gian gia công cơ bản T0:
+ Chế độ cắt: Lỡi ca φ 420, số răng 58, chiều rộng b1 = 1,5 (mm), cắt phôi 6 phôi 1 lần, n = 24 (v/phút)
sz = 0,04 (mm/răng)
P
S Y Y b
T0 =( + + 1) 1
b: Chiều rộng tiết diện gia công
b = d nf
Với d = 20 ⇒ đờng kính phôi
nf ⇒ Số phay cắt đợc nhiều nhất dọc theo đờng chạy dao
nf = 3 ⇒ b = 20 3 = 60 (mm)
Y⇒ Lợng ăn tới của chi tiết gia công Y = 1 (mm)
Y2⇒ Lợng vợt quá của dao Y2= 2 (mm)
SP ⇒ Lợng chạy dao phút
SP = SZ n = 0,04 58 24 = 56 (mm/phút)
Trang 34⇒ 1,13
56
1)2160(
5 , 1
Y Y l T
.
2
1 + +
=Trong đó:
l = 10 (mm) ⇒ Chiều sâu lớn nhất máy có thể cắt đợc
Y1 = 1 (mm) ⇒ Lợng vợt quá
Y2 = 2 (mm) ⇒ Lợng ăn tới
11,006,0.2000
2110
≈++
Trang 35346,0
=
=
=τ
m
T
Chi phí dao cụ:
Lợng dụng cụ cần thiết để gia công lợng phôi đã cho theo công thức:
y C
i K T
N T
Trang 36C ( ) b ( )T b
h
m T
a h
+
= Víi Tb: Tuæi bÒn dông cô
8,10
5,26522
165,0
⇒ Chän St = 5 chiÕc
- Chi phÝ dao:
Trang 37Ct = St Gt = 5.10000 = 50000 (®/n¨m)
Gt : Gi¸ thµnh dao tiÖn Gt = 10000 ®
Chi phÝ khÊu hao.
Trang 38G®g= 10% Gm = 10% 15 750000 = 15 75000 (®)
Hm= 0,145
⇒ CKhTB = Hm(Gm+ G®g) = 0,145 (15750000+ 1575000) = 2512125 (®/N¨m)