Thuyết minh đồ án công nghệ chế tạo máy chi tiết tay biên

Trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ khí tại Trường Đại Học Cụng Nghiệp Hà Nội, sinh viên được trang bị những kiến thức cơ sở của nghành Công nghệ Chế tạo máy qua các giáo trình : Công n

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 sư 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 thường gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn

Trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ khí tại Trường Đại Học Cụng Nghiệp Hà Nội, sinh viên được 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 được 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 được 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 tưởng 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 hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Mai Anh em đã hoàn thành Đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy được giao Với kiến thức được 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 được 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 như hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Mai Anh đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thiết kế và hoàn thiện Đồ án này

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hà nội 8 / 2015

Sinh viên thực hiện : Đoàn Đình Vũ

PHẦN 1 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

I Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết:

- chức năng làm việc của chi tiết:

chi tiết cần yêu cầu thiết kế là chi tiết càng gạt bánh răng ,nó có

chức năng đẩy bánh răng để thay đổi tỉ số truyền,được dùng nhiều

trong máy công cụ

các bề mặt làm việc :

+các mặt đầu của càng tiếp xúc với bánh răng khi gạt bánh răng

+Mặt trụ trong của lỗ càng gạt được lắp ghép với trục gạt

+kích thước lỗ trục :yêu cầu dung sai nhỏ, độ đồng tâm cao với trục gạt

Điều kiện kĩ thuật cơ bản của chi tiết:

+Lỗ trục: Dung sai 16 0 , 027

0

 tương đương với cấp chính xác là cấp 8 (H8)

Độ bóng Ra2,5 tương đương với 6 (cấp nhẵn bóng đạt được là cấp 6)

+Mặt đầu : Độ bóng Rz20 tương đương với 5 (cấp nhẵn bóng đạt cấp 5)

- Điều kiện làm việc của chi tiết

Điều kiện làm việc của chi tiết tay biên có những yêu cầu khá cao đó là:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ luôn chịu lực tuần hoàn, va đập

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của thép 45

C Si Mn P S Ni Cr

0,45 0,3 0,7 0,045 0,045 0,3 0,3

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

Do mặt đầu làm việc của chi tiết quá mỏng (12mm) trong quá trình gia công và làm việc có thể không đủ cứng vững vì vậy cần làm thêm phần gân để tăng độ cứng vững cho chi tiết

Lỗ 16 lắp với trục gạt cần phải khử ba via bằng vát mép,đồng thời thuận lợi cho lắp ghép

III Xác định dạng sản xuất của chi tiết:

Trong chế tạo máy người ta phân biệt ba dạng sản xuất

+ Sản xuất đơn chiếc

+ Sản xuất hàng loạt ( hàng loạt lớn, hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ )

+ Sản xuất hàng khối

Theo số liệu đã cho: Ta có sản lượng hàng năm : 5550 ( chiếc /năm )

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

)

100 1 (

N: Số chi tiết được sản xuất trong 1 năm;

N1: Số sản phẩm (số máy ) được sản xuất trong 1 năm;

m : Số chi tiết trong 1 sản phẩm;

α : Số lượng sản phẩm dự phòng do sai số hỏng khi chế tạo phôi gây ra

Q1: Trọng lượng của chi tiết (kG);

V: Thể tích của chi tiết (dm3

= 19593,6 mm

Thể tích phần thân V3=8.(62+33).107/2-8.3,14.(312+16,52)/2=25170,38 mm3

Thể tích phần gân tăng cứng: V4=20.25.57,5/2 = 14375 mm3

Vậy  ta có V=82025,655 mm3=0,082 dm3

Trọng lượng chi tiết: Q1=V.thép =0,082 7,852 = 0,644 Kg

Tra bảng 2 (hdtkda) ta có với trọng lượng chi tiết = 0,644 kg < 4 kg, sản lượng

hàng năm của chi tiết: N=6160 (chi tiết/năm)

Dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt lớn

IV.Chọn phương pháp chế tạo phôi

+ Chi phí phôi chiếm từ 20% ÷ 50% giá thành sản phẩm Vì vậy, chọn phương

pháp chế tạo phôi, vật liệu phôi, gia công chuẩn bị phôi hợp lý góp phần nâng cao

hiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình sản xuất

+ 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 chọn phương pháp chế tạo phôi, xác định lượng dư, kích thước và dung sai

của phôi

Từ chức năng và điều kiện: dạng sản xuất hàng loạt lớn

Vật liệu thép C45, chi tiết dạng càng, trọng lượng chi tiết Q = 0.644(kg) Ta sử

dụng phôi đúc trong khuôn cát

Ø62.0

PHẦN II THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG GHỆ GIA CÔNG

I Đuờng lối công nghệ:

Với dạng sản xuất hàng loạt lớn  chọn đường lối phân tán nguyên công, gia công một dao, một vị trí và gia công tuần tự

II.chọn phương pháp gia công :

09 , 0

Do bề mặt gia công nhỏ và không liên tụcchọn phương pháp gia công cuối cùng

là phay tinh qua các bước:

phay thô

phay tinh

đạt ccx 10_ Rz20

+Gia công mặt E: Gia công đạt 35±0.05 Đây là bề mặt không làm việc của chi

tiếtkhông quan trọng lắm

Ta có thể chọn phương pháp phay thô để đạt ccx 12: Rz50 cấp nhẵn bóng (2-4)

và sau đó phay tinh để đạt ccx 10 Rz=20 cấp nhẵn bóng 4-5

nhẵn là 6 tra bảng 4 chọn phương pháp gia công là khoét qua 2 bước:

khoét thô

+ Cắt đứt đạt kích thước bề rộng 10: ta tiến hành trên máy phay ngang sử dụng

dao phay đĩa

III.Thiết kế nguyên công:

4 Khoan, Khoét, Vát mép lỗ 16 216A 10 Ra2,5

5 Khoét thô, khoét tinh lỗ 42 6H10 11 Rz20

8 Kiểm tra tay biên

Nguyên công 2: Phay mặt đầu E bằng dao phay mặt đầu

*Sơ đồ gá đặt:

Định vị chi tiết : Định vị mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do bằng Phiến tỳ

Kẹp chặt : Kẹp chặt bằng 2 khối V, phương kẹp chặt song song với mặt định vịDùng khối V vát tạo lực vuông góc với mặt định vị

Thông số dao: D = 100; B = 50; d = 32; z = 8;

*Lượng dư gia công: Tra bảng 3-94[2] với:

+Kích thước max = 300

+Vị trí bề mặt cần tính: mặt bên

+kích thước danh nghĩa max = 80

 zb= 3(mm) Chia làm 2 bước công nghệ: Phay thô(2,5) và phay tinh (0,5)

k1: Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1=1,12

k2:Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: 0 , 5

k3: Hệ số phụ thuộc mác hợp kim cứng; Với BK6k3= 1

k4: Hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt gia công, với bề mặt thôk4=0,8

k5: Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay:

8 , 157 1000

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1=1,12

k2:Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: 0 , 5

k3: Hệ số phụ thuộc mác hợp kim cứng; Với BK6k3= 1

k4: Hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt gia công, với bề mặt tinhk4=1

k5: Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay:

2 , 319 1000

Phay tinh 0,5 950 750 10 20

Nguyên công2: Phay mặt đầu thứ hai bằng dao phay mặt đầu

*Sơ đồ gá đặt:

Định vị chi tiết : Định vị mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do bằng Phiến tỳ

Kẹp chặt : Kẹp chặt bằng 2 khối V, phương kẹp chặt song song với mặt định vịDùng khối V vát tạo lực vuông góc với mặt định vị

Đồ gá được sử dụng như nguyên công 1

Thông số dao: D = 63; L= 197; z = 8;Côn móc số 4

*Lượng dư gia công: Tra bảng 3-94[2] với:

+Kích thước max = 300

+Vị trí bề mặt cần tính: mặt bên

+kích thước danh nghĩa max = 38

k1: Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1=1,12

k2:Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: 0 , 5

k3: Hệ số phụ thuộc mác hợp kim cứng; Với BK6k3= 1

k4: Hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt gia công, với bề mặt thôk4=0,8

k5: Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay:

7 , 202 1000

T(mm) n(v/ph) S(mm/ph) CCX RZ

Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ 3:

Kích thước danh nghĩa max = 80

 zb = 3(mm); chia làm 2 bước công nghệ: Phay thô(2,5) và Phay tinh (0,5) Chế độ cắt:

k1: Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1=1,12

k2:Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: 0 , 5

k3: Hệ số phụ thuộc mác hợp kim cứng; Với BK6k3= 1

k4: Hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt gia công, với bề mặt thôk4=0,8

k5: Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay:

9 , 157 1000

Tốc độ cắt : tra bảng5-127[3] với D = 100; z = 8; sz=0,1; t= 0,5

v = 228 (m/ph)

vt= vb.k1.k2.k3.k4.k5 k1:

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1=1,12

k2:Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: 0 , 5

k3: Hệ số phụ thuộc mác hợp kim cứng; Với BK6k3= 1

k4: Hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt gia công, với bề mặt tinhk4=1

k5: Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay:

2 , 319 1000

Nguyên công 4: Khoét lỗ lớn  60:

*Sơ đồ gá đặt:

Định vị : định vị mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do bằng phiến tì, ngoàI ra thêm 1 chốt trụ và một chốt trám vào các lỗ 25 hạn chế 3 bậc tự do, kẹp chặt bằng đòn kẹp,hướng vuông gốc với mặt định vị

*Chọn máy: Chọn máy khoan đứng 216A với các thông số:

công suất N = 13 kw

Hiệu suất cắt  = 0,75

Lượng chạy dao dọc vô cấp thuỷ lực 0500 (mm/v)

Số vòng trục chính: 92364

*Lượng dư gia công:

Tra bảng 3-110[2] Với D= 60, mặt trongzb= 2(mm)

Chia làm 2 bước gia công: Khoét thô zb= 1,5 mm

Tốc độ cắt: tra bảng 5-106[3] vb= 19,7 (m/ph)

Ta có: vt= vb.k1.k2

Các hệ số đIều chỉnh:

k1: hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền: k1= 1,09

k2: Hệ số phụ thuộc vào trạng tháI bề mặt, k2=0,8

 vt= vb.k1.k2=19,7.1,09.0,8 = 17,2(m/ph)

 nt=

56 14 , 3

2 , 17 1000

k1: hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền: k1= 1,09

k2: Hệ số phụ thuộc vào trạng tháI bề mặt, k2=1

 vt= vb.k1.k2=17,5.1,09.1 = 19,1(m/ph)

 nt=

60 14 , 3

1 , 19 1000

Kẹp chặt bằng cơ cấu đòn kẹp, lực kẹp vuông góc và hướng vào mặt định vị

* Chọn máy: Chọn máy khoan đứng

2H135 với các thông số:

Dùng mũi khoan ruột gàbằng thép gió phi tiêu chuẩn 24

Mũi khoét thép gió phi tiêu chuẩn 24,8

Mũi doa thép gió 25

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vao chiều sâu lỗ khoan: L<3Dk1= 1

k2: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền:

5 , 30 1000

Lượng chạy dao:Tra bảng 5-104[3] với d = 24,8 Vật liệu gang có HB<200, nhóm chạy dao I sv= 11,2(mm/v) chọn sv= 1,05 (mm/v), t= 0,9

5 , 27 1000

 vt= vb.k = 7,3.1,51 = 11(m/ph)

 nt=

25 14 , 3

11 1000

Nguyên công 6: Khoan khoét doa lỗ 25 thứ 2:

* Sơ đồ gá đặt:

Định vị: Định vị mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do bằng phiến tỳ, định vị vào lỗ 60 bằng chốt côn tự lựa hạn chế 2 bậc tự do (do lỗ 60 chưa được gia công ) định vị mặt trụ ngoài hạn chế 1 bậc tự do còn lại bằng khối V đIều chỉnh

Kẹp chặt bằng cơ cấu đòn kẹp, lực kẹp vuông góc và hướng vào mặt định vị

*.Chọn máy: Chọn máy khoan đứng 2H135 với các thông số:

Dùng mũi khoan ruột gàbằng thép gió phi tiêu chuẩn 24

Mũi khoét thép gió phi tiêu chuẩn 24,8

Mũi doa thép gió 25

k2: hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền:

5 , 30 1000

5 , 27 1000

1000

338 8 , 24 14 , 3 1000

11 1000

Doa 25 0,1 122 2,2 7 3,2

z- Đặt trục kiểm vào lỗ 16, trục kiểm còn lại được lắp cố định trên đồ gá có

16, quay chi tiết quanh lỗ 16 có trục kiểm cố định đến khi trục kiểm lắp trên

lỗ 16 còn lại chạm vào cữ tì Khi đó, hiệu số của giá trị đo trên từng cặp 2

đồng hồ trên 2 phương đứng và ngang sẽ biểu hiện độ song song của 2 lỗ càng

theo 2 phương, đứng và ngang

Nguyên công 10: Cắt đứt chi tiết

*Sơ đồ gá đặt :

- định vị mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do,định vị vào lỗ lớn 60 bằng 1 chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do, định vị vào lỗ nhỏ 25 1 chốt trám hạn chế 1 bậc

k1: Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang tra bảng 5-134 k1=1

k2:Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao, tra bảng 5-172  k2=1

k3: Hệ số phụ thuộc Chiều rộng phay  k3= 0,87

 vt= vb.k1.k2.k3 = 34.0,87=29,6(m/p)

nt=

80 14 , 3

6 , 29 1000

.D n 

đứt

PHẦN 3 TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ CHO NGUYÊN CÔNG 1

*Yêu cầu kĩ thuật:

Vật liệu: vật liệu gia công là thép C45 có HB = 160

Độ nhẵn bóng bề mặt sau khi gia công:Rz= 2.5

Để đảm bảo yêu cầu kĩ thuật trên, cần thực hiện gia công qua 2 bước công nghệ:

Rza:Chiều cao nhấp nhô tế vi do nguyên công trước để lại

Ta: Chiều sâu lớp khuyết tật do nguyên công trứpc để lại

a: Sai lệch vị trí không gian do nguyên công trước để lại

b Sai số gá đặt chi tiết ở nguyên công đang thực hiện

sai lêch không gian được xác định

Tính sai số gá đặt:

gd= 2 2  2

đg kc c

k: Sai số kẹp, tra bảng 24[1], với vật liệu gang xám GX15-32,

k= 120(m)

c: Là sai số chuẩn khi phay c=L.Tgđ

Góc xoay lớn nhất cả chi tiết được xác định

c =128,5( m) Sai số kẹp sau khi phay tinh k=0.2.128,5=25,7( m)

Lượng dư nhỏ nhất khi phay thô Zmin=600+98+128,5=826,5( m)

Lượng dư nhỏ nhất khi phay tinh Zmin=50+4,9+25,7=80,6( m)

Lmin=45,12(mm)

Kích thước phôi là :

Lmin = 45,946(mm)

Lmax=45,946 +0.4 = 46,346(mm)

+) Lượng dư giới hạn được xác định như sau :

Khi phay tinh :

tinh

PHẦN IV TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT CHO NGUYÊN CÔNG 6:

Chiều sâu khoan: t = D/2 = 7 (mm)

Lượng chạy dao: tra bảng 5-25[3] với D = 14, HB> 170, s = 0,47 0,54 chọn st= 0,5 (mm/v)

KUv; Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ, tra bảng 5-6 KUv=1

Klv: Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan l ≤ 3D;  Klv= 1

 Kv=1

vt= 1

5 , 0 75

24 1 , 17

4 , 0 125 , 0

25 , 0

= 29,1 (m/ph)

 nt t=

24 14 , 3

1 , 29 1000

= 36,3 (m/ph)

*Lực cắt dọc trục:

PHẦN 5 TÍNH TOÁN KINH TẾ

Tính thời gian gia công cơ bản

m

2

m

2

32

= 0,38 (ph)

Khoét tinh:

24 8 ,

8 , 24

225 

+ (0,52) = 2 (mm)

l2= 3 (mm)

T05Doa= 2.

122 2 ,

24 8 ,

8 , 24

Chiều dài chi tiết: l= 80(mm)

m

2

m

2

2 = 0,02 (ph)

4+ (0,52) = 3 (mm)

l2= 3 (mm)

T07= 2

2000 22 , 0

6

= 0,03 (ph)

*Nguyên công 10:

Chiều dàI chi tiết: l = 10 (mm)

m

2

1 



= 2

150 20

= 0,27 (ph)

PHẦN 6 THIẾT KẾ ĐỒ GÁ GIA CÔNG CHO NGUYÊN CÔNG 4

I.Thiết kế cơ cấu định vị chi tiết:

*Xác định phương pháp định vị chi tiết:

Vì đồ gá ta cần thiết kế là đồ gá khoét yêu cầu định vị 6 bậc tự do

Ta chọn phương án định vị như hình vẽ

Định vị mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do

Định vị vào mặt trụ trong bên trái hạn chế 1 bậc tự do

Định vị vào mặt trụ trong bên phải hạn chế 2 bậc tự do

n

S

Kiểu 2 16 100 35 3 2

mặt trụ trong bên phải hạn chế 2 bậc tự do, đã qua gia công  chuẩn tinh chọn cơ cấu định vị là chốt trụ ngắn

Kích thước cơ bản: tra bảng 8-9[3] D = 16, d = 10;

Mặt trụ nhỏ : hạn chế 1 bậc tự do, đã qua gia công chuẩn tinh, chọn cơ cấu định vị là chốt trám

Phương: phương lực kẹp hướng vuông góc với mặt định vị

Chiều: hướng vào mặt định vị

Điểm đặt: tâm chi tiết

- Tính toán lực kẹp yêu cầu: khi cắt tạo ra Pc và Mc

n

S