Thiết kế giá đỡ có dạng hộp

Đồ án Công nghệ Chế tạo máy là một đồ án chuyên ngành của sinh viên ngành Công nghệ chế tạo máy.

LỜI NÓI ĐẦU

` Đồ án Công nghệ Chế tạo máy là một đồ án chuyên ngành của sinh viênngành Công nghệ chế tạo máy Làm đồ án công nghệ chế tạo máy giúp sinh viêngiả quyết một vấn đề tổng hợp vè công nghệ chế tạo máy sau khi đã nghiên cứucác giáo trình cơ bản của ngành Chế tạo máy Đồng thời giúp sinh viên là quenvới cách sử dụng tài liệu, sổ tay, tiêu chuẩn và có khả năng kết hợp so sánh nhữngkiến thức lý thuyết với thực tế sản xuất

Mặt khác khi thiết kế đồ án sinh viên phải phát huy tối đa tính độc lập sángtạo để giả quyết một vấn đề công nghệ cụ thể Đây là bài tập dượt cuối cùng củasinh viên chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy trước khi làm Đồ án tốt nghiệp.Mặc dù đã có nhiều cố gắng và được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáoTăng Huy cùng các thầy cô khác trong bộ môn nhưng bản Đồ án vẫn không tránhkhỏi những sai sót Vậy nên em rất mong nhận được sự chỉ giáo thêm của cácthầy, các cô, cùng các bạn đồng nghiệp

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn

Hà nội, tháng 11 - 2003

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC

ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

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

Chi tiết (giá đỡ) có dạng hộp, vật liệu chế tạo GX 15 – 32 có nhiệm vụ đỡ cácchi tiết máy khác Bề mặt làm việc chính của chi tiết là mặt phẳng đáy và mặt trên

vì vậy cần phải gia công chính xác hơn 2 mặt tai Phần trụ giữa có ren vít để lắp vàđiều chỉnh khi đỡ các chi tiết khác Các lỗ có bán kính R7 để cố định giá đỡ trênthân máy nhờ bu lông và có thể điều chỉnh được khoảng cách, các rãnh 10x10x15được phay có tác dụng chống xoay chi tiết gá đặt lên giá đỡ

Các điều kiện kỹ thuật cần đảm bảo khi chế tạo hộp:

 Kích thước lỗ 30 được gia công với độ chính xác cấp 87; độ nhám bề mặt

RZ = 100,63

 Các mặt phẳng được gia công với độ chính xác 97; Độ nhám bề mặt RZ= 40

20 (m)

 Độ không song song của mặt đáy và mặt trên là 0,05mm trên 100mm chiều dài

 Độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,05mm trên 100mm chiềudài

 Các bề mặt của hộp được nhiệt luyện đạt độ cứng 50-55 HRC

II- PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

Tính công nghệ trong chi tiết dạng hộp có ý nghĩa quan trọng nó ảnh hưởngđến năng suất và độ chính xác gia công Với chi tiết giá đỡ được giao ta thấy:

 Chi tiết có kết cấu đơn giản, các bề mặt gia công cho phép thoát dao một cách

dễ dàng Có thể đưa dao vào để gia công các lỗ và bề mặt một cách dễ dàng

 Chi tiết có đủ độ cứng vững vì có gân tăng cứng cho phép đảm bảo trong quátrình gia công không bị biến dạng và có thể dùng chế độ cắt cao, đạt năng suấtcao.

 Bề mặt làm chuẩn (mặt A) có đủ diện tích cho phép thực hiện nhiều nguyêncông và cho phép thực hiện quá trình gá đặt nhanh

 Các lỗ trên hộp có kết cấu đơn giản không có rãng hoặc dạng định hình, lỗđồng tâm có đường kính giảm từ trên xuống thuận lợi cho việc gia công khichọn chuẩn mặt A, các lỗ đều thông suốt và ngắn

III- XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Theo đầu đề thiết kế sản lượng hàng năm là 5000 sản phẩm

Vậy tổng sản lượng mà nhà máy phải thiết kế được tính theo công thức:

Trong đó:

N: Số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1: Số sản phẩm được giao chế tạo trong một năm N1= 5000

m : Số chi tiết trong một sản phẩm m = 1

β: Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ β = 5%

: Hệ số tính đến số chi tiết phế phẩm khi chế tạo phôi  = 4%

Thay vào ta có:

N = 5000 x 1x (1 + 0,05) x (1 + 0,04) = 5450 sản phẩmXác định trọng lượng của một chi tiết là:

Qi = V γ (kG)Trong đó: Qi : trọng lượng chi tiết

V: Thể tích của chi tiết

γ: Trọng lượng riêng của vật liệu γ = 7,1kG/dm3

Ta có V = V1 + V2 +V3 + V4

Với V1: Thể tích của đế giá đỡ:

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

I XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Vật liệu chế tạo chi tiết dạng họp là gang xám GX 15-32 Tương ứng với vậtliệu này ta có hình thức chế tạo phôi là đúc ứng với dạng sản xuất hàng loạt lớn.Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc được sử dụng rộng rãi hiện nay vì phôi đúc

có hình dạng và kết cấu phức tạp và có thể đạt được kích thước từ nhỏ đến lớn Cơtính và độ chính xác của phôi đúc phụ thuộc vào phương pháp và độ chính xáclàm khuôn đúc Tuỳ theo tính chất sản xuất, vật liệu của chi tiết đúc, trình độ kỹthuật mà chọn các phương pháp đúc khác nhau Căn cứ vào chi tiết được giao ta

có thể chọn đúc trong khuôn kim loại hay đúc trong khuôn cát

Phương án I: Đúc trong khuôn kim loại

Ưu điểm:

 Độ chính xác của phôi cao

 Giảm được thời gian làm khuôn do đó năng suất cao

Nhược điểm:

 Tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy của khuôn kém

 Sự co giãn của khuôn kim loại lớn nên dễ gây nứt phôi

 Giá thành làm khuôn cao do việc chế tạo khuôn khó

 Độ chính xác của phôi không cao

 Mất nhiều thời gian làm khuôn

Với phương pháp đúc trong khuôn cát ta có các phương án:

 Đúc trong khuôn cát mẫu gỗ, làm khuôn bằng tay, phương pháp này cho độchính xác thấp, lượng dư để gia công cắt gọt lớn năng suất thấp, đòi hỏi trình

độ công nhân cao thích hợp với dạng sản xuất đơn chiếc và loại nhỏ

 Dùng mẫu kim loại, khuôn cát, làm khuôn bằng máy đạt độ chính xác cao vànăng suất cao lượng dư gia công cắt gọt nhỏ, phương pháp này thích hợp trongsản xuất hàng loạt hàng khối

 Dùng phương pháp đúc trong khuôn vỏ mỏng, phôi đúc đạt độ chính xác0,30,6mm, tính chất cơ học tốt Phương pháp này dùng cho sản xuất loạt lớn

và hàng khối nhưng chỉ thích hợp cho các chi tiết hộp cỡ nhỏ

Từ các phương án trên kết hợp với dạng sản xuất ta đi đến quyết định chọnphương pháp chế tạo là phương pháp đúc khuôn cát dùng mẫu kim loại, làmkhuôn bằng máy

Sau khi nghiên cứu bản vẽ, nhận dạng đúng chi tiết và các bề mặt gia công là

lỗ 30 và các mặt phẳng và các rãnh Lỗ 30 và các rãnh được đúc liền, việc cắtgọt sẽ do phần gia công đảm nhiệm Ta đi xác định mặt phân khuôn:

Phương án I:

Với phương án chọn mặt phân khuôn như hình vẽ ta thấy:

 Với phương án này ta phải chọn 2 mặt phân khuôn do đó khó định vị chính xác

vị trí giữa các hòm khuôn sẽ có sai số khi lắp ráp khuôn sẽ có sai số chế tạophôi

 Thời gian làm khuôn lâu, khuôn cồng kềnh

 Khả năng điền đầy khuôn kém

D

D T T

Phương án II:

D T

Với phương án chọn mặt khuôn như hình trên ta thấy:

 Với phương án này ta chỉ phải bố trí trong 2 hòm khuôn do đó sai số sẽ ít hơnphương án I

 Khả năng điền đầy khuôn tốt hơn

Từ hai phương án trên ta quyết định chọn phương án II là phương án tối ưu hơncả

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA

CÔNG CHI TIẾT

I XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LỐI CÔNG NGHỆ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG:

Phương án gia công phụ thuộc vào dạng sản xuất Với dạng sản xuất hàngloạt ta chọn phương án gia công một vị trí một dao và gia công tuần tự, tức là theonguyên tắc công nghệ được tách ra từ các nguyên công đơn giản Theo nguyên tắcnày mỗi máy thực hiện một nguyên công nhất định, đồ gá được sử dụng là đồ gáchuyên dụng Đường lối công nghệ này thích hợp với điều kiện sản xuất tại ViệtNam

Sau khi nghiên cứu chi tiết ta có thể chọn các phương án gia công cho các bềmặt như sau:

 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi

 Nguyên công 2: Làm sạch và ủ phôi

 Nguyên công 3: Gia công mặt B với nguyên công này để đảm bảo năng suấtphù hợp với hàng loạt lớn ta gia công đồng thời cả hai mặt tai sử dụng 2 daovới 1 lần phay

 Nguyên công 4: Gia công các mặt A với cấp nhẵn bóng ∇6 chọn phương phápgia công là phay bao gồm hai nguyên công là phay thô và phay tinh

 Nguyên công 5: Phay mặt trên C tương tự mặt A ta gia công 2 lần phay thô vàphay tinh

 Nguyên công 6: Gia công lỗ  30 theo yêu cầu của bề mặt cần đạt ta chọnphương pháp gia công là khoan, khoét và doa thô Ta rô ren M20 x 1,5

 Nguyên công 7: Gia công rãng 2 tai

 Nguyên công 8: Gia công 2 rãng 10x10x15

 Nguyên công 9: Kiểm tra

II THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG:

Việc thiết kế nguyên công phải đảm bảo năng suất và độ chính xác theo yêucầu Năng suất và độ chính xác phụ thuộc vào chế độ cắt, lượng dư, số bước vàthứ tự các bước công nghệ Vậy nên khi thiết kế nguyên công phải dựa và dạngsản xuất là phân tán nguyên công mà chọn sơ đồ hợp lý

a- Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi

Sau khi đã có phôi đúc ta kiểm tra bề mặt phôi Phôi đúc không được có vếtnứt, vết rỗ Phôi phải được làm sạch, loại bỏ những xù xì, đậu ngót, đậu rót Cuốicùng phải kiểm tra hình dáng kích thước của phôi.

b - Nguyên công 2: Làm sạch và ủ phôi.

c - Nguyên công 3: Phay 2 mặt tai ( Mặt B )

Lập sơ đồ gá đặt

* Định vị: Chọn mặt A làm chuẩn thô để gia công mặt B.

Chi tiết được định vị ở mặt đầu bằng phiến tỳ hạn chế ba bậc tự do tịnh tiếntheo phương Ox, quay quanh ox và oy, 2 chốt tỳ ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự dotịnh tiến theo phương oy và quay quanh oz và 1 chốt tỳ khía nhám hạn chế bậc tự

do còn lại ( tịnh tiến theo Ox )

Ở nguyên công này ta sử dụng phương pháp gia công đồng thời bằng nhiềudao

* Kẹp chặt : Chi tiết được kẹp chặt bằng ren vít

 Chọn máy: Máy phay nằm 6H82

Công suất của máy Nm= 7kW hiệu suất η = 0,75

 Chọn dao : Dao phay mặt đĩa gắn mảnh HKC; Tra bảng 4-80 ST CNCTM

D = 125mm; B = 28mm; d = 32mm; Z = 22

Lượng dư gia công làm 1 bước với lượng dư t = 3 (mm)

* Chế độ cắt:

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1 = 1,0

Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt: k2 =1,0

Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao: k3 = 1,0

Vậy tốc độ tính toán là: V = 40 m/phút

Số vòng quay trục chính theo tính toán là:

Nt = 3,14 125

40 1000

= 37,3 ( m/ph )Lượng chạy dao phút là:

Sph = 0,25 x 22 x 95 = 522,5 ( mm/ phút )Theo máy ta có Sm = 600 m/phút

Công suất cắt: Tra bảng 5-175 ST CNCTM (Tập II ) với gang xám HB = 200,

t = 3mm, Sph = 600 m/phút có công yêu cầu phay 1 bên là 2,5 kW, công suất cắt 2bên 5kW

Vậy với công suất máy là 7 kW đảm bảo công suất cắt yêu cầu

d - Nguyên công 4: Phay mặt đáy A

Lập sơ đồ gá đặt

* Định vị: Chọn mặt B làm chuẩn tinh để gia công mặt A

Chi tiết được định vị bằng phiến tỳ ở mặt B hạn chế ba bậc tự do tịnh tiếntheo phương Oz quay quanh Ox và Oy, 2 chốt trụ ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự dotịnh tiến theo phương Oy và quay quanh Oz và 1 chốt tỳ khía nhám hạn chế bậc tự

do còn lại ( tịnh tiến theo Ox)

S

* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng má kẹp.

 Chọn máy: Máy phay đứng 6 H12

Công suất của máy Nm = 10 kW hiệu suất η = 0,75

 Chọn dao: Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng BK8 tra bảng 4-94

Lượng chạy dao vòng là:

Sv =10 x 0,22 = 2,2 ( mm/vòng )

Tốc độ cắt: Tra bảng 5-127 ST CNCTM (Tập II ) ta có với dao D/Z = 100/10,

t = 2,5 mm, Sz = 0,22 mm/răng ta được v = 165 m/phút

Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5 – 127 )

- Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công: k1 = 1,0

- Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: k2 = 0,88

- Hệ số phụ thuộc vào mác hợp kim cứng: k3 = 0,8

- Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay: k4 = 1,0Vậy tốc độ tính toán là:

Vt = Vb x k1 x k2 x k3 x k4 = 165 x 1 x 0,88 x0,8 = 116,2m/phút

Số vòng quay trục chính theo tính toán là:

Nt = 3,14 100

2 , 116 1000

= 118 ( m/ph )Lượng chạy dao phút là:

Sph = 0,22 x 10 x 375 = 825 ( mm/phút )Công suất cắt: Tra bảng 5-130 ST CNCTM (Tập II ) với gang xám HB = 200, t =2,5 mm, B = 70 mm, Sph = 825 m/phút có công yêu cầu là 4,6 kW

* Chế độ cắt lần 2: Phay tinh với chiều sâu cắt zb = 1mm

Các chế độ cắt lấy theo bước 1

So = 2,2 mm/vòng; v = 118 m/phút; n = 375 vg/ph; Sph = 825 mm/phút; N =4,6 kW

e- Nguyên công 5: Phay mặt trên C

Lập sơ đồ gá đặt

* Định vị: Chọn mặt A làm chuẩn tinh để gia công mặt C

Chi tiết được định vị bằng phiến tỳ ở mặt A hạn chế ba bậc tự do tịnh tiếntheo phương Oz, quay quanh Ox và Oy, 2 chốt trám ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự dotịnh tiến theo phương Oy và quay quanh Oz và 1 chốt tỳ khía nhám hạn chế bậc tự

do còn lại (tịnh tiến theo Ox )

* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng ren vít.

 Chọn máy: Máy phay đứng 6H12

Công suất của máy Nm = 10 kW hiệu suất η = 0,75

 Chọn dao: Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng BK8 tra bảng 4-94

Lượng chạy dao vòng là:

Sv = 10 x 0,22 = 2,2 ( mm/vòng )

Tốc độ cắt: Tra bảng 5-127 ST CNCTM (Tập II) ta có với dao D/Z = 100/10,

t = 2,5mm, Sz = 0,22 mm/răng ta được v = 165 m/phút

* Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5 – 127 )

- Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công: k1 = 1,0

- Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: k2 = 0,88

- Hệ số phụ thuộc vào mác hợp kim cứng: k3 = 0,8

- Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay: k4 = 1,0Vậy tốc độ tính toán là:

Vt = Vb .k1 k2 k3 k4 = 165 x 1 x 0,88 x 0,8 x 1= 116,2 m/phút

Số vòng quay trục chính theo tính toán là:

N1 = 3,14 100

2 , 116 1000

= 118 ( m/ph )Lượng chạy dao phút là:

Sph = 0,22 x 10 x 375 = 825 ( mm/phút )Công suất cắt: Tra bảng 5-12 ST CNCTM (Tập II ) với gang xám HB = 200, t

= 2,5 mm, B = 70 mm, Sph = 825 m/phút có công yêu cầu là 4,0 kW

* Chế độ cắt lần 2: Phay tinh với chiều sâu cắt zb = 1mm

Các chế độ cắt lấy theo bước 1

So = 2,2 mm/vòng; v = 118 m/phút; n = 375 vg/ph;

Sph = 825 mm/phút; N = 4,0 kW

f- Nguyên công 6: Khoan, khoét, doa lỗ  30, Ta rô ren M20 x1,5 Lỗ 30được gia công với cấp chính xác 8.

Lập sơ đồ gá đặt

* Định vị: Chi tiết được định vị giống nguyên công 5

* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng ren vít

Chọn máy: máy khoan đứng 2A135 công suất động cơ η = 6kW

Để gia công lỗ 30+0,023mm ta phải thực hiện qua ba bước khoan, khoét vàdoa thô

Ø30 +0,023

W

S

Bước 1: Khoan lỗ 18 sâu 70mm

Chọn dao: Mũi khoan ruột gà đuôi côn bằng hợp kim cứng kích thước dao: d

= 18mm, L=228, l= 130 ( Bảng 4-42 Sổ tay CNCTM tập II), tuổi bền T = 70phút

Chế độ cắt khi khoan:

Chiều sâu cắt: t = 9 mm

Lượng chạy dao: Tra bảng 5-94 ST CNCTM (Tập II) với gang xám HB=200;

nhóm chạy dao I ; d = 18mm ta được Sv = 0,38 mm/vòng

Tốc độ cắt: tra bảng 5-95 S= 0,38 mm/vòng; d= 18mm ta được v= 70m/phút.

Các hệ số điều chỉnh:

- Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ bền của dao k1 = 0,87

- Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu lỗ k2 = 0,9

x

= 969 ( vg/ph)Chọn vòng quay thực tế theo máy là: nthực tế = 995 vòng/phút

Tốc độ quay thực tế là:

Vtt = 1000

995 18 14

= 56,2 (m/ph)Công suất yêu cầu khi khoan: Tra bảng 5-96 ST CNCTM (Tập II) ta có côngsuất yêu cầu là 2,8kW

Bước 2: Khoan rộng lỗ  27,5 sâu 40mm

Chọn dao: Mũi khoa ruột gà đuôi công bằng thép gió có kích thước d = 27,5mm; L = 291 mm; l = 170 mm

Chế độ cắt khi khoan rộng

Chiều sâu khoét t = 4,75 mm

Lượng chạy dao: tra bảng 5-99 có So = 1,2 mm/ vòng

Nmáy = 482 vòng/phútTốc độ quay thực tế là:

Vthực tế = (482 x 3,14 x 27,5) / 1000 = 41,6 m/phútCông suất yêu cầu: tra bảng 5-103 ta có công suất yêu cầu là 1,9 kW.

Bước 3: Khoét lỗ  29,75 sâu 40mm

 Chọn dao: Mũi khoét chuôi côn liều khối thép gió có kích thước d = 29,75mm;L=250mm;l= 150mm (Bảng 4-47 T1)

Chế độ cắt khi khoét:

Chiều sâu khoét t = 1,125 mm.

Lượng chạy dao: tra bảng 5- 104 có So = 0,8 mm/vòng

Tốc độ cắt: tra bảng 5-106 có V = 26 m/phút

Số vòng quay tính toán là:

ntính toán = (1000 x 26) / (3,14x29,75) = 278 vg/phútChọn tốc độ quay thực tế ta có:

nmáy = 250 vòng/phútTốc độ quay thực tế là:

Nmáy = 200 v/phChế độ quay thực tế :

Chiều sâu khoét t = 0,225mm

Lượng chạy dao: tra bảng 5-104 với nhóm chạy dao II có So = 0,65 mm/vòng

Tốc độ cắt: tra bảng 5-104 có V = 30 m/phút.

Số vòng quay tính toán là:

ntính toán = ( 1000 x 30 ) / (3,14 x 18,45 ) = 517,5 vg/phútChọn theo máy ta có nmáy = 482 vòng/phút

* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng ren vít

 Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82

Công suất của máy Nm = 7 kW hiệu suất η = 0,75

 Chọn dao: Dao phay định hình bán nguyệt lồi:

D = 80mm; B = 14mm; d = 27 mm; Z = 10

* Chế độ cắt:

Chiều sâu cắt zb = 17 mm

 Lượng chạy dao răng: Tra bảng 5-163 ST CNCTM (Tập II) SZ = 0,1 mm/răng

 Tốc độ cắt: Tra bảng 5-165 ST CNCTM (Tập II) ta có dao D/Z = 80/10, chiềusâu rãnh t = 17 mm, Sz = 0,08 mm/răng ta được v = 39 m/phút

Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-134)

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1 = 1,0

Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao: k2 = 1,0

Số vòng quay trục chính theo tính toán là:

Nt = 3,14 80

39 1000

x x

= 155,2 ( vòng/phút )

Ta chọn tốc độ quay theo máy nmáy = 150 vòng/phút