“Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết càng”. Càng là loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản cần gia công đạt độ chính xác cao mà đường tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó . Ngoài ra , trên càng còn có các lỗ dùng để kẹp chặt , các rãnh then , các mặt đầu và các yếu tố khác cần phải gia công . Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác . Ngoài ra , chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng di trượt khi cần thay đổi tỷ số truyền trong các hộp tốc độ . Càng gạt, càng nối , cánh tay đòn , đòn kẹp , đòn gánh , tay biên và những chi tiết tương tự là khâu động học của các cơ cấu máy , dụng cụ , trang bị công nghệ đều thuộc nhóm chi tiết dạng càng .
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp mới dựa trên nền tảng của các ngành khoa học cơ sở, một trong những ngành đó chính là ngành cơ khí Là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành công nghiệp khác,
do vậy ngành đòi hỏi kỹ sư và cán bộ ngành phải tích lũy đầy đủ, không ngừng nâng cao vốn kiến thức của mình, và quan trọng nhất là phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn
Trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng, sinh viên được trang bị rất nhiều kiến thức cơ sở của ngành Công nghệ chế tạo máy Nhằm mục đích cụ thể hóa và thực tế hóa những kiến thức mà sinh viên được trang bị, đồ án công nghệ chế tạo máy giúp sinh viên làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay công nghệ, các tiêu chuẩn… và có khả năng vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế sản xuất Mặt khác khi thiết kế đồ án, sinh viên sẽ có dịpphát huy tối đa tính độc lập sáng tạo, những ý tưởng mới lạ để giải quyết một vấn
đề công nghệ cụ thể Do tính quan trọng của đồ án mà môn học này bắt buộc với sinh viên chuyên ngành cơ khí và một số nghành có liên quan
Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy Lưu Đức Bình, em đã hoàn thành đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy với đề tài:
“Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết càng” Với kiến thức được trang
bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế, em đã cố gắnghoàn thành theo yêu cầu, tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn
do thiếu kinh nghiệm Nên em rất mong được sự chỉ bảo của các và sự đóng góp của bạn bè để hoàn thiện hơn đồ án của mình
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Tâm
Trang 2NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Chương I : Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
1.1 Phân tích điều kiện làm việc
- Càng là loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản cần gia công đạt độ chính xác cao mà đường tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó Ngoài ra , trên càng còn có các lỗ dùng để kẹp chặt , các rãnh then , các mặt đầu và các yếu tố khác cần phải gia công
- Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác Ngoài ra , chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng di trượt khi cần thay đổi tỷ số truyền trong các hộp tốc độ
- Càng gạt, càng nối , cánh tay đòn , đòn kẹp , đòn gánh , tay biên và những chi tiết tương tự là khâu động học của các cơ cấu máy , dụng cụ , trang bị công nghệ đều thuộc nhóm chi tiết dạng càng
1.2 Yêu cầu kỹ thuật
- Kích thước các lỗ cơ bản được gia công với độ chính xác cấp 7÷ 9 ,độ nhám
bề mặt Ra =0,63÷ 0,32
- Độ không song song của các tâm lỗ cơ bản là 0,03 mm / 100 mm chiều dài
- Độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,03 / 100 mm chiều dài
- Độ không song song của các mặt đầu các lỗ cơ bản trong khoảng 0.05÷ 0.25
mm / 100 mm bán kính mặt đầu
- Các rảnh được gia công đạt cấp chính xác 8÷10 hay Ra=10÷2,5
- Các mặt làm việc của càng được nhiệt luyện đạt độ cứng 50÷55 HRC
Trang 3R4
+0.5 +0.1
Chương 2 : Định dạng sản xuất
- Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức sau đây:
N = N1m(1 + β/100)
Trong đó:
N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm ;
N1 : Số sản phẩm ( số máy ) được sản xuất trong một năm
m : Số chi tiết trong một sản phẩm;
β : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)
Trang 4N = 2000.2( 1 +
4 6100
Trọng lượng riêng của vật liệu : γ = 7,2 ( kG/dm3 )
Thể tích của chi tiết: Tính toán theo chương trình proe
⇒
v = 0.2404 dm3
Vậy trọng lượng chi tiết: Q = 0,2404.7,2 = 1,73 kg
Theo bảng 2 trang 12- Thiết kế đồ án CNCTM “ Trần Văn Địch ”
⇒
Dạng sản suất: Hàng loạt vừa.
Chương 3 : Lựa Chọn Phương Pháp Chế Tạo Phôi
3.1 Chọn loại phôi.
Loại phôi được xác định theo kết cấu chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất
và điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp, địa phương Chọn phôi tức là tự chọn phương pháp chế tạo phôi Ta có một số loại phôi thường dùng sau
Trang 5* Phôi thép thanh: dùng để chế tạo các loại chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp
chặt, các loại trục, xilanh, piton, bạc…
* Phôi dập: dùng chế tạo các loại chi tiết như trục răng côn, trục răng thẳng,
các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng dạng càng, trục chữ thập… các loại chi tiết này được dập trên các máy búa nằm ngang hoặc máy dập đứng
* Phôi rèn tự do: trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, người ta thay phôi bằng phôi rèn tự do, ưu điểm là giá thành thấp
* Phôi đúc: dùng cho các loại chi tiết như gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, dạng
càng phức tạp… vật liệu dùng cho phôi đúc là gang, thép, đồng, nhôm và các loại hợp kim khác
Kết luận: Dựa vào những yếu tố đã được xét đến ở trên, khả năng công nghệ,
điều kiện làm việc, kích thước, sản lượng… mà ta chọn phôi đúc
6
4
5
1-Nửa khuôn trên 2- Mặt phân khuôn 3-Đậu ngót 4- Đậu hơi
5- Phôi 6- Nửa khuôn dưới
Chương 4 : Thiết kế Quy Trình Công Nghệ Chế Tạo Chi Tiết
4.1 Xác định đường lối công nghệ và chọn phương án gia công.
Phương án gia công phụ thuộc và dạng sản xuất Với dạng ssản xuất loạt
lớn ta
chon phương án gia công tuần tự Tức là ta theo nguyên tắc phân tán
nguyên công
Trang 6quy trình công nghệ được tách ra thành các nguyên công đơn giản Theo nguyên
tắc này mỗi máy thực hiện một nguyên công nhất định ,đồ gá được sử dụng
là đồ
gá chuyên dùng
Ta chọn phương án gia công bề mặt:
Nguyên công I : phay mặt đầu với yêu cầu đạt độ chính xác IT8, ta chọn phương pháp gia công là phay bao gồm hai nguyên công là : Phay thô và phay
tinh
Nguyên công II : Gia công mặt đáy Cũng tương tự như bề mặt đầu ta chọnphương pháp gia công là phay bao gồm hai nguyên công là phay thô và phay tinh
Nguyên công III : Gia công hai lỗ Φ34 theo yêu cầu của bề mặt cần đạt IT7
ta chọn phương pháp gia công là khoan , khoét, doa và vát mép
Nguyên công IV : Gia công lỗ Φ40 Lỗ đã được gia công sắn ta chọn phương
pháp gia công là khoét và doa
Nguyên công V: Gia công rãnh Φ110 ta chọn phương pháp khoét lỗ
Nguyên côngVI : Cắt đôi chi tiết
Nguyên công VII : Kiểm tra
4.2 Thiết kế nguyên công.
- Nguyên công 1 : Gia công mặt đáy và rãnh
Chọn mặt đáy làm chuẩn thô để gia công mặt đầu
Chi tiết được định vị ở mặt đáy hạn chế 3 bậc tự do :Tịnh tiến tự do bằng phiến tỳ
Kẹp chặt bằng cơ cấu ven vít thông qua đồn hẹp chiều từ phải sang
Chọn máy : Máy phay đứng 6H82 Công suất của máy N= 7 KW, số cấp tốc độ 18
Chon dao : Doa phay trụ ngắn mảnh hơp kim cứng : D =100 mm
Phay rãnh: dao phay ngón đuôi trụ D=8 bằng hợp kim cứng
Trang 7- Nguyên công 2: Phay mặt đáy.
Định vị: Mặt A làm chuẩn tinh hạn chế 3 bậc tự do bằng phiến tỳ.Mặt bên trái 2 bậc tự do bằng khối V ngắn cố định
Kẹp chặt: Bằng cơ cấu ven vít, phương nằm ngang, chiều từ phải sang trái
Máy: máy phay 6H82, công suất N= 7 KW, số cấp tốc độ 18, kích thướcbàn máy 320x1250
Dao: dap phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng D=100
Trang 8Dao: Mũi khoan ruột gà bằng thép gió chuôi côn có D=33.Mũi khoan thép gió phi tiêu chuẩn D=33,8 Mũi khoan thép gió D=34 Mũi vát mép
Dao: Mũi hợp kim cứng D=69.Mũi doa máy gắn mảnh hợp kim cứng D=70
Trang 9Dao: Dao pháy ngón chuôi côn D=80, L=445, Z=7.
n
S
2
Trang 10Dao: Dao pháy ngón chuôi côn D=100, B=10, Z=20
S n
- Nguyên công 7: Kiểm tra
4.3 Tra lượng dư cho từng bước công nghệ :
- Lượng dư gia công cơ khí là lớp kim loại được cắt gọt thành phoi trong quá trình gia công cơ khí
Trang 11Trong công nghệ chế tạo máy người ta thường dùng 2 phương pháp để xác định lượng dư gia công.
- Phương pháp thống kê kinh nghiệm
- Phương pháp tính toán phân tích
Trong trường hợp này ta chỉ sử dụng phương pháp tra bảng để xác định lượng dưcho các bề mặt gia công Theo bảng 3-94 ( sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 ) ta có:
-Lượng dư khoét: z=1,5 mm
-Lượng dư doa: z=0.5 mm
Trang 12CHƯƠNG V TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO TẤT CẢ CÁC NGUYÊN CÔNG
5.1 Nguyên công 1: Phay mặt đầu và rãnh
Bước 1: Phay thô
+ Số vòng quay theo máy: n= 475 vòng/ph
Bước 2: Phay tinh
+ Số vòng quay theo máy: n= 90 vòng/ph
5.2 Nguyên công 2: Phay mặt đáy
Bước 1: Phay thô
+ Số vòng quay theo máy: n= 475 vòng/ph
Bước 2: Phay tinh
Trang 13+ Số vòng quay theo máy: n= 600 vòng/ph
5.3 Nguyên công 3: Khoan,khoét, doa, vát mép 2 lỗ Φ34
Trang 145.5 Nguyên công 5: Phay lỗ Φ 110
Bước 1: Phay thô
+ Chiều sâu căt t= 1.5 mm
+ Lượng chạy dao S=1.82 mm/vòng
+ Tốc độ cắt: V=49 m/ph
+ Số vòng quay theo máy: n= 195 vòng/ph
Bước 2: Phay tinh
Trang 15Chương VI: TÍNH THỜI GIAN CƠ BẢN CHO CÁC NGUYÊN CÔNG
Trong sản xuất hàng loạt thời gian nguyên công được xác định theo công thức sau:
Ttc = T0 + Tp + Tpv + Ttn
Ở đây:
Ttc : Thời gian nguyên công từng chiếc
T0 : Thời gian cơ bản (thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dáng, kích thước và tính chất cơ lý của chi tiết, thời gian này có thể thực hiện được bằng máy hoặc bằng tay
Tp : Thời gian phụ (thời gian cần thiết để công nhân gá, tháo chi tiết, mở máy, chọn chế độ cắt … Tp = (7-10)%T0
Tpv : Thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật (Tpvkt) để thay đổi dụng cụ, sửa đá, mài dao, điều chỉnh máy, điều chỉnh dụng cụ (Tpvkt = 8%T0); thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc) để tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm việc, bàn dao ca kíp Tpvtc = (2-3)%T0
Ttn : Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Tn = (3-5)%T0.
Ở đây ta chỉ thực hiện tính toán thời gian cơ bản (T0) cho từng nguyên công
n S
L L L
T
2 1 0
0
++
=
(phút)
L : chiều dài bề mặt gia công (mm)
L1: chiều dài ăn dao (mm)
L3: chiều dài thoát dao (mm)
Trang 16S: lượng chạy dao vòng (mm/vòng).
n: số vòng quay hoặc hành trình kép trong một phút
* Nguyên công 1 Phay mặt đầu và rãnh của càng
Ta có thời gian gia công cho nguyên công 1 là :
L1thô =
)(D t
t −
+ (0,5÷3) = +3 = 19 mm
L1tinh =
)(D t
t −
+ (0,5÷3) = +3 = 10,6 mm
Lrãnh =
)(D t
t −
+ (0,5÷3) = +3 = 19 mm
L2tinh =
)(D t
t −
+ (0,5÷3) = +3 = 10,6 mm
L2 = (2÷5) mm ta chọn L2 =4mm
Trang 181 2.
*Nguyên công 4 : Khoét , doa lỗ Φ70 (có dùng bạc dẫn)
-Bước 1: Khoét lỗ Φ69,5
L = 12 mm
L2 = (1÷3) mm ta chọn L2 = 2 mm
L1 =
cot 2
Trang 19Ta có thời gian gia công cho nguyên công 5 là :
t −
+ (0,5÷3) = + 2= 12,9 mm
L1tinh =
)(D t
Tp: thời gian phụ, thường lấy bằng 10% T0, Tp= 0,6797 (ph)
Tpv: thời gian phục vụ chỗ làm việc, thường lấy Tpv bằng 10% To,
Tpv=0,6797 (ph)
Ttn: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân, lấy bằng 5% T0,
Ttn = 0,33985 (ph)
• Vậy Ttổng = 6,797 + 0,6797 + 0,6797 + 0,33985 ~ 8,5 (ph)
Trang 20CHƯƠNG VII THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG 4
7.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý của đồ gá
Đồ gá khoan được dùng trên máy khoan để xác định vị trí tương quan giữa phôi và dụng cụ cắt, đồng thời kẹp chặt phôi để gia công các lỗ như khoan khoét
và doa Ngoài đồ gá còn có các dụng cụ phụ như mang ranh, đầu kẹp nhanh, đầu kẹp taro Đồ gá khoan thường hạn chế 6 bậc tự do của chi tiết để xác định đúng lỗ tâm của chi tiết gia công
Như vậy ở đây ta dùng loại chốt trụ ngắn có kết hợp mặt phẳng để định vị và
Trang 21- Chốt trám: Định vị lỗ Φ34, nó có nhiệm vụ hạn chế 1 bậc tự do quay quanh trục ox.
“ Chốt trám ”
+ Các kích thước chủ yếu của chốt trám được dùng để định vị trên đồ gá ( Tra bảng
8-9 Sổ Tay Công nghệ Chế Tạo Máy Tập 2 )
7.2lập sơ đồ tính lực:
a Sơ đồ tính lực.
Khi khoét mũi khoét tác dụng vào phôi một mô men khoét Mx và một lực Pohướng từ trên xuống Để chống lại ảnh hưởng của mô men khoét tới yêu cầu gia công ta phải cân bằng mô men khoét bằng cách tạo ra một mô men ma sát Để có
mô men ma sát ta phải tạo ra một lực có chiều hướng từ trên xuống.Như vậy trọng lực và lực cắt P0 đóng vai trò là một lực kep Tuy vậy trọnh lượng chi tiết là khôngđáng kể do vậy ở đây ta chỉ tính lực kẹp do lực cắt P0 và lực kẹp chặt W do cơ cấu kẹp chặt sinh ra
Sơ đồ tính lực :
Trang 22Po Mx
W
W
T ính lực cắt:
Như phân tích ở trên lực cắt bao gồm : Mô men xoắn Mx và lực chiều trục P0.Theo sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có:
+ mô men khoét và lực cắt khi khoét:
Mk = 10 CM Dq tx Sy kp ;
P0 = 10 CP Dq tx Sy kp ;Theo bảng 5-9 sổ tay CNCTM ta có kp=0,6Theo bảng 5-32 sổ tay CNCTM : với vật liệu phôi là Gang xám GX15-32
và vật liệu dao là hợp kim cứng có :
Trang 23Điều kiện cân bằng:
2
- P0K: là hệ số an toàn,được tính như sau :
K = Ko.K1 K2 K3 K4 K5 K6
Ko:là hệ số an toàn trong mọi trường hợp , lấy Ko=1,5
K1:là hệ số kể đến lượng dư không đều ,khi khoét lấy K2=1,2
K2:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt ,lấy K2=1,5
K3:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục , lấy K3=1
K4:là hệ số kể đến nguồn sinh lực , kẹp chặt bằng tay lấy K4=1,3
K5:là hệ số kể đến vị trí tay quay khi kẹp , lấy K5=1,2
K6:là hệ số kể đến tính chất tiếp xúc , lấy K6=1
⇒ K = 1,5 1,2 1,5 1 1,3 1,2 1 = 4,212
⇒ W ≥ (1000
134 45 , 0 2
240 212 , 4
- 281,24) = 1115,8 N
d Chọn cơ cấu kẹp:
Trang 24Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu : khi kẹp phải giữ đúng vị trí phôi lực kẹp tạo ra phải đủ ,không làm biến dạng phôi , kết cấu nhỏ gọn ,thao tác thuận lợi
và an toàn
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp đơn giản, kẹp chặt bằng mối ghép ren, lực kẹp
hướngtừ trên xuống thông qua mỏ kep
la lb
Từ sơ đồ cơ cấu kẹp ta có phương trình cân bằnglực:
W.(la+lb) = Q lb ⇒ Q = lb
lb la
W.( + )
x η+ qTrong đó : la=30mm; lb=30mm
η: hiệu suất xét đến tổn thất do ma sát tại ổ quay của đòn
Chọn η= 0.95
 q: lực nén lò xo, q=30 N
⇒ Q = 2x W x η +q= 2115,8x0,95+30=2150,02 N
e Tính toán các chi tiết cơ bản của cơ cấu kẹp :
* Tính toán vít:
- Đường kính chân ren được xác định theo điều kiện bền kéo và điều
kiện bền xoắn:
Điều kiện bền: [ ]k
Q d
σ
× Π
×
×
≥ 1.3 41
Trong đó: [σk ] là ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm vít Ở đây
chọn vật liệu làm vít là thép 45 nên tra bảng 7.2{4}, ta chọn [σk ] = 60 N/mm2
Đường kính chân ren là:
66.960
14.3
02,21504
3.1
Trang 25- Theo tiêu chuẩn chọn vít có các thông số sau: d1= 10, d2= 11, d= 12,
d Tính nguồn sinh lực:lực tác động bằng tay
Để tạo lực phát động Q cần tạo ra một mômen quay Mq được xác định
theo công thức:
2
)'(
Tra bảng 8-51{2}, ta chọn chiều dài cờ lê là L= 120, khi đó lực cần tác
dụng lên đầu cờ lê là:
Q’= Mq/L= 4.4/0.12 = 25 N
f.Cơ cấu dẫn hướng và các cơ cấu khác:
* Cơ cấu dẫn hướng
Với đồ gá khoan , khoét , doa thì cơ cấu dẫn hướng là một bộ phận quan trọng ,nó xác định trực tiếp vị trí của mũi khoan và tăng độ cứng vững của dụng cụ trong quá trình gia công
Cơ cấu dẫn hướng được dùng là phiến dẫn cố định , bạc dẫn được chọn là loại bạc thay nhanh, bạc cố định cho bạc thay nhanh
* Các cơ cấu khác
Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên bàn máy là Bulông và đai ốc
Thân đồ gá được chọn theo kết cấu như bản vẽ lắp , thân được chế tạo bằng gang
7.3 Xác định sai số đồ gá:
Trang 26Sai số chế tạo đồ gá cho phép theo yêu cầu của nguyên công để quy định điều kiện
=
2
15
12
2 2 2 2
gd ctlr ld m k c
gd
Suy ra :
[ ]2 2 2 2 2
c ld m k gd
εc : là sai số chuẩn do định vị chi tiết gia công
với sơ định vị như đã chọn (hìn vẽ):
ta có sai số chuẩn εc = max= ES – ei
Với ES: sai lệch trên của lỗ ;
với lỗ 340,025 ta có ES=0,025mm =25µmei: sai lệch dưới của chốt ; theo sổ tay CNCTM ta có kích thước của chốt là
34g7
⇒ es = -32µm ; ei = -50µm ⇒ εc = max=25 – (- 50 ) = 75µm
εgđ: là sai số gá đặt, theo bảng 7-3 sổ tay & atlat đồ gá ta có εgđ=80µm