Đồ án công nghệ chế tạo máy: Thiết kế quy trình chế tạo chi tiết gối đỡ

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư 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

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết định trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng

và nhà nước ta

Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang bị hiện đại Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư 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 như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực vv

Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đào tạo , đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu được 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 Nguyễn Viết Tiếp, 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 được 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 được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Ngày 9 tháng 11 năm 2005

SV Đàm Văn Thuỳ

Trường Đại họcBách Khoa Hà nội Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Khoa Cơ khí Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

NHIỆM VỤTHIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Họ và tên sinh viên : Đàm Văn Thùy

Lớp : CTM6 Khoá : 46 Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy

I Đầu đề thiết kế : Thiết kế quy trình chế tạo chi tiết gối đỡ

II Các số liệu ban đầu:

Sản lượng hàng năm : 5000 chiếc

Điều kiện sản xuất : Tự chọn

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, của chi tiết)

6 Tính lượng dư cho một bề mặt (mặt tròn ngoài, mặt tròn trong hoặc mặt phẳng) và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại

7 Tính chế độ cắt cho một nguyên công (tính 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 một đồ gá (lập sơ đồ gá đặt, tính 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 của đồ gá, đặt yêu cầu kỹ thuật của đồ gá, lập bảng kê khai các chi tiết của đồ gá)

IV Phần bản vẽ:

1 Chi tiết lồng phôi: 1 bản (khổ giấy A0 , hoặc A1)

2 Sơ đồ nguyên công: 1 bản (khổ giấy A0)

3 Đồ gá: 1 bản (khổ giấy A0 , hoặc A1)

Hà nội ngày 16 tháng 10 năm 2005 Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Viết Tiếp

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT

Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy gối đỡ là chi tiết dạng hộp

Do gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó Gối đỡ còn làm nhiệm vụ của ổ trượt

Trên gối đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau

và cũng có nhiều bề mặt không phải gia công Bề mặt làm việc chủ yếu của gối đỡ là lỗ trụ Φ40 nên ta cần phải gia công chính xác lỗ này Cần gia công mặt phẳng C và các lỗ Φ16 chính xác để làm chuẩn tinh thống nhất gia công các bề mặt khác của gối đỡ

Đảm bảo kích thước từ tâm lỗ Φ40 đến mặt phẳng C là: 100+ 0,05

Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và thay đổi nên vật liệu

sử dụng thường dùng là gang xám

Ta chọn mác 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

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :

- Gối đỡ có kết cấu đủ độ cứng vững cần thiết để khi gia công không bị biến dạng nên có thể dùng chế độ cắt cao, đạt năng suất cao

- Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quá trình gá đặt nhanh Gối đỡ có các lỗ lắp ghép vuông góc với mặt đáy của chi tiết nên đây là chi tiết dạng hộp điển hình

ta có thể lấy hai lỗ vuông góc với mặt đáy và mặt đáy đó làm chuẩn tinh thống nhất trong quá trình gia công chi tiết, vì thế việc gia công mặt đáy và hai lỗ được ta chọn làm chuẩn tinh cần được gia công chính xác

- Kết cấu của gối đỡ tuy tương đối đơn giản, song cũng gặp khó khăn khi khoả 4 bề mặt bích do không gian gá dao hẹp Điều này ta

có thể khắc phục bằng cách chọn loại dao có các thông số hình học hợp lý

Các bề mặt cần gia công là :

1 Gia công bề mặt phẳng C với độ bóng cao để làm chuẩn tinh cho nguyên công sau

2 Gia công 4 lỗ Φ16 một lần trên máy khoan nhiều trục, trong

đó 2 lỗ chéo nhau cần phải gia công tinh để lầm chuẩn tinh thống nhất cho quá trình gia công cho nguyên công sau

3 Gia công các mặt bích đảm bảo việc gá lắp chặt khi làm việc

4 Phay 2 mặt phẳng đầu lỗ trụ Φ40

5 Khoả mặt bích và khoan lỗ Φ6 làm lỗ dẫn dầu bôi trơn bề mặt ngõng trục

6 Khoét, doa lỗ 40 đảm bảo độ bóng và chính xác cho chi tiết, vì

bề mặt này là là bề mặt làm việc chính của gối đỡ

III XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau:

N- Số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1- Số sản phẩm được sản xuất trong một năm (5000 chiếc/năm)

m- Số chi tiết trong một sản phẩm

Q1- Trọng lượng chi tiết

γ - Trọng lượng riêng của vật liệu γgang xám= 6,8-:-7,4 Kg/dm3

V - Thể tích của chi tiết

1- Xác định phương pháp chế tạo phôi

Kết cấu của gối đỡ có một số thành vách, một số bề mặt không cần gia công, mặt khác chi tiết được chế tạo từ GX15-32 nên

phương pháp chế tạo phôi thích hợp nhất được chọn lựa là được chế tạo bằng phương pháp đúc.

Với các bề mặt không làm việc không cần độ chính xác quá cao, mặt khác ứng với sản xuất hàng loạt lớn nên ta chọn phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy Sau khi đúc cần có nguyên công làm sạch và cắt ba via để chuẩn bị cho việc gia công

cơ sau này

Kết cấu gối đỡ có dạng đối xứng, việc tạo lỗ chính để quá trình gia công cắt gọt sau này nên mặt phân khuôn ta chọn hợp lý được thể hiện như hình vẽ với lõi được đặt nằm ngang

Với mặt phân khuôn như trên ta dễ dàng tạo lòng khuôn, sửa lại lòng khuôn dễ dàng, dễ dàng lấy chi tiết Việc bố trí cốc rót, đậu hơi đậu ngót như hình biểu diễn cùng với mặt phân khuôn ta đã chọn đồng thời đảm bảo việc điền đầy dễ dàng vật liệu vào lòng khuôn mà vẫn đảm bảo vị trí của lõi trong lòng khuôn, dễ dàng cắt đậu hơi đâụ ngót trong nguyên công chuẩn bị gia công

Bản vẽ lồng phôi

V.THỨ TỰ CÁC NG UYÊN CÔNG

1- Xác định đường lối công nghệ

Do sản xuất hàng khối lớn nên ta chọn phương pháp gia công một vị trí, gia công tuần tự Dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng

2- Chọn phương pháp gia công

- Gia công lỗ φ40+0,039 vật liệu là GX15-32 Ta thấy dung sai +0,039 ứng với φ40 là cấp chính xác 8 (tra bảng dung sai), với độ nhám

Rz=1,25 Ta chọn phương pháp gia công lần cuối là doa tinh Các bước gia công trung gian là: khoét, doa thô

- Gia công mặt đáy đạt Rz = 20, và 2 mặt đầu trụ φ40 Theo bảng 4 và

5 (TKĐA CNCTM), được độ bóng cấp 5, phương pháp gia công lần cuối là phay tinh, các bước gia công trước là phay thô

- Gia công 4 lỗ φ16 mặt đáy đạt Ra = 2,5 theo bảng 4 và 5 (TKĐACNCTM) có cấp độ bóng là 6, ta có phương pháp gia công lần cuối là doa thô, các bước gia công trước là khoan, khoét Trong 4 lỗ này có 2 lỗ chéo nhau chọn làm chuẩn định vị nên cần phải qua bước gia công tinh

- Lỗ φ6 là lỗ dẫn dầu bôi trơn cho trục lắp ghép nến không yêu cầu

độ nhẵn bóng cao nên ta chỉ cần khoan lỗ này là đảm bảo yêu cầu

VI TÍNH LƯỢNG DƯ CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG DƯ CHO CÁC BỀ MẶT CÒN LẠI

1-Tính lượng dư khi gia công lỗ φ40

Với phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy, khối lượng phôi 8kg ta có được độ chính xác phôi cấp 2, vật liệu GX15-32

Do phôi có lỗ được tạo sẵn nên ta chọn quy trình công nghệ gồm 3 bước: khoét, doa thô, doa tinh Chi tiết được định vị bằng mặt đáy và

2 lỗ φ16 đã được ta gia công ở các nguyên công trước

Theo bảng 10, TKĐA CNCTM ta có Rza và Ta của phôi là 250 và 350µm Sai lệch không gian tổng cộng được xác định theo công thức trong bảng 14 (TKĐA CNCTM): ρ = ρcv

Trong đó ρcv = ∆k L - sai lệch cong vênh

L- Chiều dài chi tiết

Rza = 50 (µm )

Ta = 50 (µm )

Sai lệch không gian tổng cộng được tính theo công thức : ρ = k ρphôi

k là hệ số giảm sai (Hệ số chính xác hoá )

k = 0,05 theo bảng 24 TKĐA CNCTM

 ρ =0,05 1200 =60 (µm )

) (

Bước 2: Doa thô

Sai lệch không gian chính bằng độ lệch đường tâm lỗ sau khi khoét

nhân với hệ số giảm sai ks= 0,04 (Bảng 24 TKĐA CNCTM )

min

2 2

2

2 Zb = Rza + Ta + ρa + εb

⇒ 2Zbmin = 2( 10 + 20 + 2,4 ) = 65 (µm )

Bước 3:Doa tinh

Sai lệch không gian chính bằng độ lệch đường tâm lỗ sau khi doa

nhân với hệ số giảm sai ks= 0,02 (Bảng 24 Thiết kế đồ án CNCTM )

min

2 2

2

2 Zb = Rza + Ta + ρa + εb

⇒ 2Zbmin = 2( 6,3+ 10+ 0,05 ) = 32,7 (µm )

Sau khi tính toán lượng dư gia công lỗ φ40 ta lập được bảng tính

lượng dư sau:

Rz Ta ρ 2 Zbmin Dt δ Dmax Dmin 2Zgh 2Zmax

1200 60 2,4 0,05

3600 320 65 32,7

39,621 39,941 40,006 40,039

870 220 87 39

39,621 39,941 40,006 40,039

38,751 39,721 39,919 40,000

3600 320 65 33

970 198 81

2 Zomax =1249

2Zomin = 418

Kiểm tra lại kết quả tính toán:

+ Lượng dư tổng cộng 2Z0max- 2Z0min = 1249 - 418 = 831 (µm)

δph- δct =870 - 39 = 831 (µm)

+ Kiểm tra bước trung gian: khoét

2Zmax- 2Zmin = 198 - 65 = 133 (µm)

δ1- δ2 = 220 - 87 = 133 (µm)

2- Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại

Lượng dư gia công mặt đáy Zb= 3,5 mm (Bảng 3-95 SổTayCNCTM

Lượng dư gia công lỗ trụ 2Zb = 3,0 mm

VII TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO MỘT NGUYÊN CÔNG VÀ TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG CÒN LẠI.

Lập thứ tự các nguyên công :

Nguyên công I: chế tạo phôi

Nguyên công II : Gia công chuẩn bị phôi

Nguyên công III : Phay mặt phẳng đáy

Nguyên công IV : Khoan ,khoét, doa lỗ Φ16

Nguyên công V : Phay hai mặt phẳng đầu lỗ Φ40

Nguyên công VI : Gia công mặt phẳng A

Nguyên công VII : Gia công lỗ Φ40

Nguyên công VIII : Gia công lỗ Φ6

Nguyên công IX : Kiểm tra

1/ Nguyên công I: Chế tạo phôi

Bản vẽ chế tạo phôi và bản vẽ chi tiết lồng phôi

2/ Nguyên công II : Gia công chuẩn bị phôi

a/ Cắt bavia, đậu rót, đậu ngót:

Bavia vật đúc được làm sạch bằng đục hoặc máy mài cầm tay, đậu ngót, đậu rót của vật đúc được cắt bằng búa tay.

b/ Làm sạch phôi

Làm sạch phôi là loại bỏ cát và cháy cát dính trên bề mặt phôi đúc Đối với sản xuất hàng loạt lớn đã chọn, chi tiết được làm sạch trong tang quay có chứa các mảnh gang, thép nhọn và cứng, cát và cháy cát được làm sạch do va đập

c/ Ủ phôi

Do nguội nhanh và không đồng đều giữa phần kim loại bề mặt phôi đúc và phần kim loại bên trong nên lớp kim loại bề mặt vật đúc thường cứng và có ứng suất do đó cần phải ủ phôi để làm đồng đều cơ tính và giảm ứng suất lớp bề mặt

Chế độ ủ bao gồm: tốc độ nung, thời gian ủ, tốc độ nguội và phụ thuộc vào thành phần hoá học, hình dạng, kích thước của phôi

3/ Nguyên công III: Phay mặt đáy

Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt trên của đế 3 bậc tự do

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống phương của lực kẹp trùng với phương kích thước cần thực hiện

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 7 KWChọn dao : Dao phay hình trụ răng liền P18 Z=16 răng

Lượng dư gia công : phay 2 lần :

+ Bước 1 Zb=2,5 mm

+ Bước 2 Zb=1 mm

Chế độ cắt bước 1: (phay thô)

,

.

18 229 80

14 3

57 57 1000 1000

= π

Công suất cắt No=3,8 KW (Bảng 5-140 Sổ tay CNCTM II)

No< Nm.η=7.0,8=5,6 KW

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

Chiều sâu cắt t =1 mm , lượng chạy dao vòng S0=2,5 mm/vòng (Bảng 5-127 SổTayCNCTM

Tốc độ cắt Vb=53 m/ph (Bảng 5-135 Sổ tay CNCTM II)

Các hệ số điều chỉnh:

+ Chi tiết đúc có W1 =0,85 (Bảng 5-239 Sổ tay CNCTM II)

+ Tình trạng máy còn tốt W1 = 1,1 (Bảng 5-239 SổTay CNCTM II).Vậy tốc độ cắt tính toán là: Vt =Vb W1 W2 = 53.0,85.1,1 =49,55 m/ph

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

,

.

25 197 80

14 3

55 49 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm=190 vg/ph

= π

Theo bảng 5-139 SổTayCNCTM II, ta có: Nyc = 1,9 Kw < Nm

4 Nguyên công IV: Khoan - Khoét - Doa 4 lỗ φ16 mm

Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do, mặt trụ 2 bậc tự

do, mặt đầu 1 bậc tự do

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu trụ trượt từ trên xuống tạo lực kẹp cùng chiều với lực cắt khi gia công

(Hinh ve)

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

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

5 , 33 1000

.

.

520 16

14 3

26 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 540 vg/ph

ph m n

,

.

35 135 16

14 3

8 6 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 135vg/ph

ph m n

= π

Chế độ cắt bước 4: Khoả 4 mặt bích

Chọn dao: Dao khoét thép gió Số răng Z = 5 răng

Lượng dư gia công: Zb=3 mm

.

.

662 225

14 3

52 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 668 vg/ph

ph m n

= π

Theo bảng 5-150 SổTayCNCTM, ta có: Nyc = 1,4 Kw < Nm = 2,8 Kw

5 Nguyên công V: phay 2 mặt đầu

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

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuông góc với mặt đáy

Chọn máy: máy phay nằm ngang P623 Công suất máy Nm = 6,3 KWChọn dao: Dao phay đĩa 2 mặt răng liền P18, đường kính dao D =

.

.

12 33 250

14 3

26 1000 1000

= π

Công suất cắt No=4,3 KW (Bảng 5-174 Sổ tay CNCTM II)

No< Nm.η=7.0,8=5,6 KW

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

Chiều sâu cắt t =1 mm, lượng chạy dao vòng S0=1,5 mm/vòng (Bảng 5-37 SổTayCNCTM)

,

.

87 52 250

14 3

5 41 1000

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm=60 vg/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

Vtt . D . n , . . 47 , 1 m / ph

1000

250 60 14 3

= π

(hinh ve)

6 Nguyên công VI: Khoả mặt bích.

Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do ,2 lỗ φ16 hạn chế 3 bậc tự do ( Dùng một chốt trụ , một chốt trám )

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuông góc với mặt đáy

Chọn máy : Máy khoan K125 Công suất máy Nm = 2,8KW ,η = 0,8Chọn dao : Dao phay ngón và mũi khoan là thép gió

.

.

7 684 20

14 3

43 1000

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 668 vg/ph

ph m n

D

Vtt . . , . . 41 , 95 /

1000

668 20 14 3

= π

Theo bảng 5-150 SổTay CNCTM II, ta có: Nyc = 1,2 Kw < Nm = 2,8.0,8