Thiết Kế Qui Trình Công Nghệ Chế Tạo Chi Tiết Bích Chặn

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 ...

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 cô giáo : nguyễn thanh Mai 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 cô giáo : Nguyễn Thanh Mai đã giúp đỡ

em hoàn thành công việc được giao

Hà Nội, 2008

Sinh viên :Giần Hải Anh

Thiết Kế Qui Trình Công Nghệ Chế Tạo Chi Tiết Bích Chặn

Nhiệm vụ: Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết bích nhặn với sản

lượng 5000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Bích chặn là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng hộp, chúng là mộtloại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau

Điều kiện làm việc đòi hỏi khá cao:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập

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

Bề mặt làm việc chủ yếu của bich chặn là các bề mặt trong của lỗ và các bề mặt làm việc của bích chặn

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình gia công chi tiết như sau:

+ Kết cấu của hộp phải được đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với bích chặn, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôi đúc và vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt củabích chặn

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất

+ Kết cấu nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đối với các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ

+ Kết cấu phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.+ Kết cấu thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất

3 Xác định dạng sản xuất:

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

N = N1m(1 + /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;

: Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

28±0,3

5 Lập sơ đồ các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định

vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)

5.1 Lập sơ bộ thứ tự các nguyên công:

- Nguyên công 1 và 3: Phay mặt bên đạt kích thước 280,016, gia công trên máy phay đứng bằng dao phay mặt đầu để đạt được độ nhám Rz = 20 đểlàm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

- Nguyên công 2: Phay mặt đáy đạt kích thước 380,019, gia công trên máy phay ngang đứng dao phay mặt đầu để đạt được độ nhám Rz = 20

-Nguyên công 4: Gia công các lỗ đạt kích thước 9+0,015 và 380,019 gia công trên máy khoan, dụng cụ gồm mũi khoan, doa và mũi khoét để đạt được độ nhám Rz = 20

-Nguyên công 5: Phay 2 mặt cạnh đạt kích thước 1280,031, gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là

-Nguyên công 8: Gia công lỗ giữa đạt kích thước 25+0,021 và vát mép

lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt được độ nhám Rz = 10

-Nguyên công 9 : Kiểm tra

5.2 Thiết kế nguyên công:

5.2.1 Nguyên công 1: Phay mặt bên đạt kích thước 28 0,016 với Rz 20

+ Định vị: chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do nhằm tăng năng suất

Số cấp bước tiến bàn máy: 16

Phạm vi tốc độ bước tiến dọc của bàn máy: 35 – 980 mm/ph

Chuỗi cấp bước tiến: 35 – 45 – 55 – 68 – 85 – 106 – 132 – 165 – 206 – 258 – 322 – 403 – 500 – 628 – 785 – 980 mm/ph

Số răngZ

Lượng chạydao vòng S0

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 588 - 1176 mm/ph

Theo máy lấy Sp = 980 mm/ph nên S0 3 mm/vg và Sz 0,18 mm/răng

Bước 2: Phay tinh để đạt Rz = 20, t = 0,6 mm => chọn S0 2 mm/vg

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 500 mm/ph

Các thông sô cơ bản khác lấy theo bước 1

5.2.2 Nguyên công 2: Phay mặt đáy đạt kích thước 38 0,019 , Rz 20

+ Định vị: chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do nhằm tăng năng suất

+ Chọn máy: máy phay đứng 6H11 (Bảng 9-38)

Công suất động cơ chính: 4,5 kW

Bàn làm việc: 250x1000 mm2

Số rãnh chữ T: 3, chiều rộng rãnh chữ T: 14 mm

Số cấp tốc độ trục chính: 16

Phạm vi tốc độ trục chính: 65 – 1800 vg/ph

Chuỗi cấp tốc độ: 65 – 80 – 100 – 126 – 158 – 196 – 245 – 306 – 382 – 476 – 595 – 742 – 926 – 1156 – 1442 – 1800

Số cấp bước tiến bàn máy: 16

Phạm vi tốc độ bước tiến dọc của bàn máy: 35 – 980 mm/ph

Chuỗi cấp bước tiến: 35 – 45 – 55 – 68 – 85 – 106 – 132 – 165 – 206 – 258 – 322 – 403 – 500 – 628 – 785 – 980

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 881 mm/ph

Theo máy lấy Sp = 785 mm/ph

Bước 2: Phay tinh để đạt Rz = 20, t = 0,6 mm => chọn S0 2 mm/vg

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 628 mm/ph

Các thông số cơ bản khác lấy theo bước 1

5.2.3 Nguyên công 3: Phay mặt bên đạt kích thước 28 0,016 với Rz 20

Nguyên công này giống hệt nguyên công 1 (đã trình bày ở trên)

5.2.4 Nguyên công 4: Khoan, doa 2 lỗ 9 +0,015 Rz 20 và 13 0,02

+ Định vị: chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do đảm bảo độ chính xác

+ Chọn máy: máy khoan cần 2H53 (Bảng 9-22)

Đường kính lớn nhất khoan được 35 mm

Công suất động cơ chính: 2,8 kW

Số cấp tốc độ trục chính: 12

Phạm vi tốc độ trục chính: 25 – 2500 vg/ph

Chuỗi cấp tốc độ: 25 – 38 – 58 – 88 – 133 – 200 – 308 – 468 – 712 – 1080 – 1645 – 2500 vg/ph

Mũi khoét thép gió: d=13 mm; L=250 mm; l=170 mm (Bảng 4-47)

+ Lượng dư gia công:

35 0,3

q v

Lượng chạy dao phút: Sp = Sm nm = 259,2 mm/ph

Bước 2: Doa thô để đạt 9+0,015, Rz = 20

Chiều sâu cắt t = 0,1 mm

Lượng chạy dao vòng S0 = 2,2 mm/vòng (bảng 5-27)

Các giá trị được tra trong bảng 5-29, 5-30

Cv D, mm q T, ph m t, mm x S0, mm/vg y kv

Tốc độ cắt tính toán:

0,2 0,3 0,1 0,5

35 0,1 2,2

q v

Lượng chạy dao vòng S0 = 0,7 – 0,9 mm/vòng (bảng 5-26)

Các giá trị được tra trong bảng 5-29, 5-30

q v

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 421,2 mm/ph

5.2.5 Nguyên công 5: Phay 2 mặt cạnh đạt kích thước 128 0,031 , Rz 40

+ Định vị: chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do đảm bảo độ chính xác

+ Chọn máy: máy phay ngang 6H81 (Bảng 9-38)

Công suất động cơ chính: 4,5 kW

Số cấp bước tiến bàn máy: 16

Phạm vi tốc độ bước tiến dọc của bàn máy: 35 – 980 mm/ph

Chuỗi cấp bước tiến: 35 – 45 – 55 – 68 – 85 – 106 – 132 – 165 – 206 – 258 – 322 – 403 – 503 – 628 – 785 – 980 mm/ph

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 234 mm/ph

Theo máy lấy Sp = 206 mm/ph

5.2.6 Nguyên công 6: Phay mặt trên đạt kích thước 38 0,019 , Rz 40

+ Định vị: chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do đảm bảo độ chính xác

+ Chọn máy: máy phay đứng 6H11 (Bảng 9-38)

Công suất động cơ chính: 4,5 kW

Bàn làm việc: 250x1000 mm2

Số rãnh chữ T: 3, chiều rộng rãnh chữ T: 14 mm

Phạm vi tốc độ trục chính: 65 – 1800 vg/ph

Chuỗi cấp tốc độ: 65 – 80 – 100 – 126 – 158 – 196 – 245 – 306 – 382 – 476 – 595 – 742 – 926 – 1156 – 1442 – 1800 vg/ph

Số cấp bước tiến bàn máy: 16

Phạm vi tốc độ bước tiến dọc của bàn máy: 35 – 980 mm/ph

Chuỗi cấp bước tiến: 35 – 45 – 55 – 68 – 85 – 106 – 132 – 165 – 206 – 258 – 322 – 403 – 503 – 628 – 785 – 980 mm/ph

Phủ bì: 2060x1530x2300 mm3

+ Chọn dao: dao phay mặt đầu thép gió D = 80 mm, L = 45 mm, d = 32 mm,

Z = 16 (Bảng 4-92)

+ Lượng dư gia công:

Các hệ số: (viết tắt cụm: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào là HSĐCPTV)HSĐCPTV trạng thái bề mặt gia công k1 = 0,9 (HB<200) (bảng 5-134)

Tốc độ cắt thực tế: . 306.3,14.80 76,86 /

m tt

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 918 mm/ph

Theo máy lấy Sp = 785 mm/ph

5.2.7 Nguyên công 7: Gia công lỗ giữa đạt kích thước 25 +0,021 , vát mép

+ Chọn máy: máy khoan đứng 2H135 (Bảng 9-21)

Đường kính lớn nhất khoan được 35 mm

Công suất động cơ chính: 4 kW

Lượng chạy dao vòng S0 = 1,0 – 1,2 mm/vòng (bảng 5-26)

Các giá trị được tra trong bảng 5-29, 5-30

40 1,3 1,2

q v

Lượng chạy dao phút: Sp = Sm nm = 282,5 mm/ph

Bước 2: Doa thô để đạt 25+0,021, Rz = 20

Chiều sâu cắt t = 0,15 mm

Lượng chạy dao vòng S0 = 2,7 mm/vòng (bảng 5-27)

Các giá trị được tra trong bảng 5-29, 5-30

Cv D, mm q T, ph m t, mm x S0, mm/vg y kv

Tốc độ cắt tính toán:

0,2 0,3 0,1 0,5

120 0,15 2,7

q v

Lượng chạy dao phút: Sp = Sm nm = 104 mm/ph

Bước 3: Vát mép

Tiến dao bằng tay tốc độ như nguyên công khoét

5.2.8 Nguyên công 8: Gia công lỗ dầu đầu nhỏ, khoan, doa và ta ro trên máy khoan để đạt kích thước lỗ 10 +0,015 với độ nhám Rz = 10 và lỗ M8.

+ Định vị: chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do nhằm đảm bảo độ chính xác.Mặt bên: 3 bậc tự do

Chốt trụ ngắn: 2 bậc tự do

Chốt trám : 1 bậc tự do

+ Kẹp chặt: dùng cơ cấu thanh kẹp kéo chốt đẩy để kẹp chặt chi tiết, hướng của lực kẹp theo hình vẽ:

+ Chọn máy: máy khoan đứng 2H135 (Bảng 9-21)

Đường kính lớn nhất khoan được 35 mm

Công suất động cơ chính: 4 kW

Khoan: Z = 4,9 mm

35 0,3

q v

Số vòng quay tính toán của trục: 1000. 1000.31,47 1050 /

3,14.9,8

t t

Lượng chạy dao phút: Sp = Sm nm = 277,2 mm/ph

Bước 2: Doa thô để đạt 10+0,015, Rz = 20

Chiều sâu cắt t = 0,1 mm

Lượng chạy dao vòng S0 = 2,2 mm/vòng (bảng 5-27)

Các giá trị được tra trong bảng 5-29, 5-30

Cv D, mm q T, ph m t, mm x S0, mm/vg y kv

Tốc độ cắt tính toán:

0,2 0,3 0,1 0,5

35 0,1 2,2

q v

35 0,24

q v

Chọn theo máy nm = 1400 vg/ph và Sm = 0,2 mm/vg

Tốc độ cắt thực tế: . 1400.3,14.6,6 29 /

m tt

Lượng chạy dao phút: Sp = Sm nm = 280 mm/ph

Bước 4: Taro lỗ 8 mm, p = 1,25mm, V = 9 1,1 = 10 m/ph (bảng 5 -188)

Số vòng quay trục chính: ntt = 398 vg/ph => chọn theo máy: nm = 31,5 vg/ph

5.2.9 Nguyên công 9: Tổng kiểm tra

+ Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và măt đầu

A

A

0,01

+ Kiểm tra độ không song song của hai mặt bên

6 Tính lượng dư của bề mặt 25 +0,021 , độ chính xác của phôi đúc cấp I với trọng lượng phôi: là 1,1 kg vật liệu phôi: G 15-32

Qui trình công nghệ gồm hai bước : khoét mở rộng lỗ và doa Chi tiết được định vị ở mặt bên 3 bậc tự do chốt trụ tròn 2 bậc tự do và chốt trám khống chế nốt bậc tự do còn lại

Công thức tính lượng dư cho bề mặt trụ trong đối xứng: 25+0,021

Zmin = RZa + Ti + 2 2

 Trong đó :

RZa : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

Ta : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

a : Sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại ( độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song …)

b : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện

Theo bảng 10 – Thiết kế đồ án công nghệ Chế Tạo Máy, ta có:

c= k.d2   k.l2  2.2522.282 = 75m

Trong đó:

- k lấy theo bảng 15 – Thiết kế đồ án công nghệ Chế Tạo Máy

- l,d là chiều dài và đường kính lỗ

Giá trị độ xê dịch phôi đúc cm được tra theo bảng 3.67

cm = 0,3 mm = 300m

 a = 75 3002 2 = 309 m

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là:

1 = k.a = 0,05.309 =15,5 m

Hệ số k = 0,05 ứng với gia công lỗ thô (hệ số chính xác hoá)

Sai số gá đặt chi tiết b ở bước nguyên công đang thực hiện được xác định bằng tổng véctơ sai số chuẩn c và sai số kẹp chặt k, nếu không xét đến sai

số đồ gá:

b = 2 2

 Trong đó:

c: sai số chuẩn (khi gốc kích thước không trùng với chuẩn định vị), c = 0

k: sại số kẹp chặt (Bảng 24) k= 80 m

 b = 2 2

  = 02 802 = 80 m

Bây giờ ta có thể xác định lượng dư nhỏ nhất theo công thức:

2.Zmin = 2.(RZi-1 + Ti-1 + 2 2

 2.Zmin = 2.(50 + 50 + 15,5242 )

= 2.116= 232 m

 Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như sau:

Bước R Za T i  a  b Z mt dt  D min D max 2Z min 2Z max

m m m m m m m mm mm m m Phôi 250 350 309 22,951 400 22,55 22,95

Khoét 50 50 15,5 80 919 24,789 130 24,66 24,79 1840 2110 Doa 4 116 25,021 21 25,00 25,02 230 340

Tổng 2070 2450Kiểm tra: δ1 – δ2 = 130 - 20 = 110 = 2Zbmax – 2Zbmin = 340 - 230

δph – δct = 400 - 130 = 270 = 2Zbmax – 2Zbmin = 2110 - 1840

7 Tính chế độ cắt của nguyên công 5: Phay 2 mặt cạnh đạt kích thước

+ Chọn máy: máy phay ngang 6H81 (Bảng 9-38)

Công suất động cơ chính: 4,5 kW

x Sz,mm/răng

Lượng chạy dao phút: Sp = S0 nm = 234 mm/ph

Theo máy lấy Sp = 250 mm/ph

10.30.28 0,18 3 20

.1

Giá trị các lực cắt thành phần khác: Lực ngang Ph, Lực thẳng đứng Pv, Lực hướng kính Py, Lực hướng trục Px được xác định từ quan hệ cắt chính theo bảng 5-42:

Khi dao chạy nghịch Khi dao chạy thuận

z e

P V

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

Trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối thời gian nguyên công được xác định theo công thức sau đây:

Ttc = To + Tp + Tpv + Ttn

Trong đó :

Ttc - Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công)

To - Thời gian cơ bản ( thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết; thời gian này có thể được thực hiện bằng máy hoặc bằng tay và trong từng trường hợp gia công cụ thể có công thức tính tương ứng)

Tp - Thời gian phụ ( thời gian cần thiết để người công nhân gá, tháo chi tiết,

mở máy, chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thước của chi tiết ) Khi xác định thời gian nguyên công ta có thể giá trị gần đúng Tp = 10%To

Tpv – Thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật (Tpvkt)

để thay đổi dụng cụ, màI dao, sửa đá, điều chỉnh máy, điều chỉnh dụng cụ (Tpvkt = 8%To); thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc)ơ để tra dầu cho máy, thu dọnchỗ làm việc, bàn giao ca kíp (Tpvtc=3%To)

Ttn – Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (Ttn = 5%To)

Xác định thời gian cơ bản theo công thức sau đây:

L – Chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 – Chiều dài ăn dao (mm)

L2 – Chiều dài thoát dao (mm)

S – Lượng chạy dao vòng(mm/vòng)

n – Số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút

8.1 Thời gian cơ bản của nguyên công 1(3): Phay mặt bên

Tổng thời gian phay là : T01(3) = 0,15 + 0,29 = 0,44 phút

8.2 Thời gian cơ bản của nguyên công 2: Phay mặt đáy

Tổng thời gian phay là : T2 = 0,19 + 0,29 = 0,48 phút

8.3 Thời gian cơ bản của nguyên công 3: Phay mặt bên T03 = 0,44 phút

8.4 Thời gian cơ bản của nguyên công 4: Khoan, doa 2 lỗ 9+0,015 và 130,02

8.7 Thời gian cơ bản của nguyên công 7: Gia công lỗ 10+0,015 và lỗ M8.Khoan lỗ 9,8 mm

9 Thiết kế đồ gá của nguyên công 5: phay 2 mặt cạnh đạt kích thước

128 0,031 , Rz 40

9.1 Các bước thiết kế đồ gá

9.1.1 Xác định kích thước của bàn máy, khoảng cách từ bàn máy tới trục chính, khoảng cách giữa các mũi tâm Đó là những số liệu cần thiết để xác định kích thước đồ gá

9.1.2 Xác định phương pháp định vị

9.1.3 Trong trường hợp có phôi để gia công cụ thể cần xác định kích thước thực của bề mặt dùng làm chuẩn để từ đó chọn kết cấu đồ định vị cho hợp lí.9.1.4 Vẽ đường bao của chi tiết tại nguyên công thiết kế đồ gá( theo tỉ lệ 1:1) Đường bao của chi tiết vẽ bằng nét chấm gạch Việc thể hiện hai hoặc

ba hình chiếu là tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp của đồ gá Hình chiếu thứ nhất của chi tiết phải được thể hiện đúng vị trí đang gia công trên máy

9.1.5 Xác định phương, chiều và điểm đặt của lực cắt, lực kẹp

9.1.6 Xác định vị trí và vẽ kết cấu của đồ định vị( cần đảm bảo cho lực cắt, lực kẹp hướng vào đồ định vị vuông góc với chúng)

9.1.7 Tính lực kẹp cần thiết

9.1.8 Chọn cơ cấu kẹp chặt Cơ cấu này phụ thuộc vào loại đồ gá một vị trí hay nhiều vị trí, phụ thuộc vào sản lượng chi tiết hay trị số lực kẹp

9.1.9 Vẽ cơ cấu dẫn hướng và so dao

9.1.10 Vẽ các chi tiết phụ của đồ gá như vít, lò xo, đai ốc và các bộ phận khác như cơ cấu phân độ

9.1.11 Vẽ thân đồ gá

9.1.12 Vẽ 3 hình chiếu của đồ gá và xác định đúng vị trí của tất cả các chi tiết trong đồ gá Cần chú ý tới tính công nghệ khi gia công và lắp ráp, đồng thời phảI chú ý tới phương pháp gá và tháo chi tiết, phương pháp thoát khi gia công

9.1.13 Vẽ những phần cắt trích cần thiết của đồ gá

9.1.14 Lập bảng kê khai cácchi tiết của đồ gá

9.1.15 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá [CT]

9.1.16 Dựa vào sai số chế tạo cho phép [CT] đặt yêu cầu kỹ thuật của đồ gá

9.2 Thiết kế đồ gá phay 2 mặt cạnh đạt kích thước 128 0,031 , Rz 40