Đồ án công nghệ chế tạo máy

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và đặc biệt là ngành cơ khí đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản vững chắc và 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.

–––––––––

Lời nói đầu

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và đặc biệt là ngành cơ khí đòi hỏi

kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản vữngchắc và 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 trong nền kinh tế quốc dân.Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và làm quen với nhiệm vụ thiết kế , trong chương trình đào tạo.Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy không thể thiếu được đối với sinh viên chuyên nghành chế tạo máy khi kết thúc môn học

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo:

Luyện Duy Tuấn, em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo máy được

giao.Trong quá trình thiết kế em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu liên quan,tuy nhiên

sẽ không tránh khỏi những sai sót vì thiếu kinh nghiệm thực tế, thiết kế Do vậy 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 em hoàn thiện hơn đồ án của mình cũng như hoàn thiện hơn vốn kiến thức em vẫn mong được học hỏi

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Luyện Duy Tuấn đã hướng dẫn em hoàn

thiện đồ án môn học này

Hưng Yên, ngày 15tháng 11 năm 2009 Sinh viên

Nguyễn Văn Tiếp

–––––––––

Mục lục

I Phân tích chức năng làm việc của chi tiết trang 3

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết trang 4

III Xác định dạng sản xuất trang 4

IV Chọn phương pháp chế tạo phôi trang 5

V Tra cấp chính xác lỗ trang 5

VI Kiểm tra độ bóng bề mặt gia công trang 5

VII Chọn chuẩn trang 6

VIII Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư

cho các bề mặt còn lại trang 7

IX Tính chế độ cắt cho một nguyên công

và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại trang 10

X Xác định thời gian nguyên công trang 34

XI Thiết kế đồ gá cho nguyên công gia công lỗ  6,5 mm trang 40

Tài liệu tham khảo

–––––––––

2 Công nghệ chế tạo máy tập I,tập II

3 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập I

4 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II

5 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập III

6 Atlas đồ gá (Trần Văn Địch)

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết (b2) thân đỡ với vật liệu là GX15-32(gang xám 15-32)

- Ta thấy rằng chi tiết này có chức năng đỡ đầu trục đồng thời có thể làm nắp

để ghép với chi tiết khác tạo nên bộ phận máy, như vậy có thể coi chi tiết thân đỡnày như một chi tiết dạng hộp

Do đó ,nhiều lỗ cần được gia công chính xác để thực hiện các mối lắp ghép

- Trên chi tiết ta thấy những bề mặt làm việc chủ yếu là:

+ Mặt trụ rỗng trong 20+0,04 được dùng để thực hiện lắp ghép với các chi tiếtmáy khác

+ Mặt trụ rỗng trong 30+0,04 được dùng để thực hiện lắp ghép với các chi tiếtmáy khác

+ Mặt trụ rỗng trong 12+0,03 được dùng để thực hiện lắp ghép với các chi tiếtmáy khác

+ Mặt đáy phẳng có 4 lỗ 6,5+0,03 được dùng để bắt bulông với chi tiết khác + Mặt đầu của phần trụ 40

+ Mặt đầu của phần trụ 30

- Trong đó các kích thước quan trọng là:

+ Kích thước đường kính lỗ: 30+0,04 ; 20+0,04 ; 12+0,03

+ Kích thước thẳng: 50 của phần trụ 40

6của đế (bề dày của đáy)

+ Kích thước của khoảng cách tâm các lỗ chính so với mặt đáy:

–––––––––

- Chi tiết là thân đỡ do vậy mà các bề mặt trụ trong 20+0,04 và

30+0,04 ,12+0,03 thường phải chịu tải trọng là chủ yếu, cũng như chịu sự mài mònkhi thực hiện lắp ghép với chi tiết khác trong quá trình làm việc

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

Từ bản vẽ chi tiết ta nhận thấy:

- Kết cấu các bề mặt trụ trong đều là các lỗ thông suốt, do đó thoát dao dễ dàng

- Chi tiết không có các lỗ tịt vì vậy ta dễ dưa dao vào thực hiện gia công các lỗmột cách dễ dàng

- Trên chi tiết cũng không có các bề mặt nghiêng so với đáy Có các mặt đầu củaphần trụ vuông góc với đáy

- Chi tiết nhìn chung đủ cứng vững

- Bề mặt đáy có đủ diện tích và khả năng dùng chuẩn phụ

- Với kết cấu như vậy ta hoàn toàn có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôitiên tiến Ta có thể chế tạo phôi bằng cách: Đúc trong khuôn cát, khuôn kimloại ,đúc theo mẫu chảy,

 Xác định dạng sản xuất:

- Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức : Q1 = V  (Kg)

Q1: Trọng lượng chi tiết (Kg)

: Trọng lượng riêng của vật liệu (  ¿ 7,2 (Kg/dm3)

V: Thể tích của chi tiết (dm3) : V = V1 + V2 + V3 Trong đó:

Ta có dạng sản xuất là : Hàng loạt vừa.

IV Chọn phương pháp chế tạo phôi như đã trình bày:

Từ hình dáng của chi tiết ta chọn phương pháp chế tạo phôi là đúc trong

khuôn cát, mẫu kim loại,làm khuôn bằng máy, đúc bằng khuôn kim loại

 Cấp độ bóng 5  gia công bán tinh

 Khoan + khoét + doa

- Lỗ 12+0,03 Rz =20 m

 Cấp độ bóng 5  Khoan + Doa

–––––––––

- Mặt đầu trụ 40, 30  Rz = 40 m  4

 Gia công bán tinh

 Phay mặt đầu (phay thô + phay tinh)

VII Chọn chuẩn:

–––––––––

- Nguyên tắc 2: Nếu có một số bề mặt không gia công, thì nên chọn bề mặtkhông gia công nào có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao nhất đối vớicác bề mặt gia công làm chuẩn thô

- Nguyên tắc 4: Cố gắng chọn mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng

* Chọn mặt đế làm chuẩn tinh chính vì như vậy sẽ thoả mãn:

+Cho chi tiết lúc gia công có vị trí tương tự lúc làm việc (nguyên tắc 1 khichọn chuẩn tinh)

+ Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng gốc kích thước (nguyên tắc 2)

+ Mặt đáy đủ diện tích để định vị (nguyên tắc 3).`

VIII.Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.

1 Tính lượng dư khi gia công kích thước 50 ±0,1 (chiều dài phần trụ 30 +0,04 )

- Phôi đúc, vật liệu là gang xám: GX15 - 32 nên  độ chính xác phôi cấp II.Nguyên công được thực hiện bằng dao phay đĩa gồm hai bước : phay thô + phaytinh

Chi tiết được định vị bằng mặt phẳng đáy(khống chế 3 bậc tự do Qoy,Qox,Toz) dùng hai phiến tỳ và 2 lỗ 6,5 (chốt trụ + chốt trụ trám khống chế ba bậc

tự do Tox ,Toy ,Qoz).Các mặt định vi đã được gia công

- Theo bảng 10, thiết kế đồ án CNCTM ta có Rz và T của phôi như sau:

Rz = 250(m)

T= 350 (m)

- Sai lệch không gian tổng cộng ρphoi = 

CVVới CV = k.L : Sai lệch cong vênh

L: Chiều dài chi tiết; L = 50 (mm)

k:Độ cong giới hạn của phôi trên 1mm chiều dài

k = 2 m/mm (bảng 15, thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy)

 ρphoi = 2.50 = 100 (m)

* Bước phay thô:

–––––––––

ρphoi =

C = k.L =2.50=100 (m) Lượng dư nhỏ nhất cho việc gia công thô xác định theo công thức theo bảng 9

ta có:

2Z t homin =2( Rzphduc + hphduc + √ ρ2phduc+ εtho2 )

Theo bảng 3-65 Sổ tay CNCTMI ta có Rzphduc + hphduc = 400( μ m)=0,4 (mm)

Tổng sai lệch vị trí không gian của phôi ρphduc =  =100 (m) = 0,1 (mm).

Sai số gá đặt ở nguyên công thô :

Do ρphduc > εtho nên

√ ρ2phduc+ εtho2 =0,96 ρphduc + 0,4 ε tho =0,96.0,1+ 0,4.0,04= 0,112(mm)

Như vậy lương dư gia công thô:

2Z t homin = 2.(0,4 +0,112) = 2.0,512(mm) = 2.512(m)

* Bước phay tinh:

- Theo bảng 3-69sổ tay CNCTMI

–––––––––

Tính toán các kích thước:

- Kích thước chi tiết sau khi phay thô : L1 = 49,9 + 0,212 = 50,112 (mm)

- Kích thước của phôi : L1 = 50,112 + 1,024 = 51,136 (mm)

* Dung sai của từng nguyên công tra theo bảng:

- Dung sai phay tinh: δ = 15(m).(theo bảng 12- thiết kế đồ án CNCTM).

- Dung sai phay thô: δ = 100(m).(theo bảng 12- thiết kế đồ án CNCTM)

- Dung sai phôi : δ = 400(m) (theo bảng 10- thiết kế đồ án CNCTM)

Cột kích thước giới hạn được xác định như sau: lấy kích thước tính toán và làm

tròn theo bảng số có nghĩa của dung sai ta được Lmin , sau đó lấy Lmin cộng với

dung sai ta được Lmax ,Vậy ta có :

-Sau phay tinh: Lmin =49,9 (mm) ; Lmax = 49,9 +0,015=49,915 (mm)

-Sau phay thô: Lmin = 50,11 (mm) ; Lmax = 50,11+ 0,1 = 50,21 (mm)

- Kích thước phôi : Lmin = 51,14(mm) ; Lmax = 51,14 +0,4 = 51,54(mm).

Cột lượng dư giới hạn được xác định như sau: Z max bằng hiệu kích thước lớn

nhất của hai nguyên công kề nhau, Z min bằng hiệu kích thước nhỏ nhất của hai nguyên công kề nhau.Vậy ta có:

- Khi phay tinh : 2Z max = 50,21 - 49,915 = 0,295 (mm) = 295 (m)

–––––––––

* Tất cả các kết quả tính toán được ghi trong bảng 1

Bảng 1

Từ các kết quả trên ta lập được bảng tính lượng dư gia công và kích

thước giới hạn chiều dài 50 của phần trụ 40 như sau:

Giá trị lượng

dư tính toán

Dungsai Kích thước

giới hạn

Trị số gới hạn lượng dư

tinh 10 15 2,4 2x106 49,9 15 49,915 49,9 210 295

- Kiểm tra kết quả tính toán

+ Lượng dư tổng cộng: Z0 = 2Z0max - 2Z0min

= 1625- 1240 = 385 (m)

phôi- tinh = 400 - 15 = 385(m)+ Sau phay tinh

2Zmax - 2Zmin =295 - 210 = 85 (m)

thô - tinh = 100 - 15 = 85 (m)

+ Sau phay thô

2Zmax - 2Zmin = 1330 - 1030 = 300(m)

–––––––––

phôi - thô = 400 - 100 = 300 (m)

Như vậy kết quả tính lượng dư là đúng

2 Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại:

- Theo sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 , ta có:

Lượng dư gia công mặt đáy: Zb = 1,5 (mm) (Bảng 3-127 trang 270)

Lượng dư gia công mặt đầu 30 : 2Zb = 2.3,5 (mm)

IX.Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại.

Tính chế độ cắt cho nguyên công 6:

Nguyên công 6: Khoan + Khoét + Doa lỗ 20; lỗ 30.

- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt đáy nhằm khống chế 3 bậc tự do(Qoy,Qoz,Tox)được thực hiện bởi các phiếu tỳ Đồng thời khống chế 3 bậc tựdo(Qox,Toz,Toy ) nhờ vào 2 lỗ 6,5 đã gia công ở nguyên công 2, được thực hiệnbởi 1 chốt trụ ngắn + 1 chốt trám

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng ren vít thông qua khối V, khối V được tỳvào bề mặt trụ 40

- Lực kẹp vuông góc với mặt phẳng đáy

- Chọn máy: Máy khoan cần 2H55 có :

+ Đường kính gia công lớn nhất là :50(mm)

+ Kích thước của máy : 1000 – 2455(mm)

+ Công suất động cơ của máy: Nm = 4 KW

+ Số cấp tốc độ : 21

+ Số cấp tốc độ chạy dao : 12

+ Giới hạn số vòng quay 20-2000 (vòng/ phút)

+ Giới hạn chạy dao : 0,056 – 2,5 (mm/vòng)

- Chọn dao: Mũi khoan thép gió BK8

Mũi khoét thép hợp kim P6M5

–––––––––

Mũi doa thép gió BK8 ( Z =12 răng )

w w

Hình 2 - Sơ đồ định vị và kẹp chặt của nguyên công 6 khoan,khoét,

–––––––––

- Lượng chạy dao: S = 0,46 (mm/vòng) (Sổ tay CNCTM II - Bảng 5-25)

- Tốc độ cắt khi khoan được tính theo công thức:

D = 19,5 (mm) + KV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế

KV= KMV KUV Klv Trong đó:

Theo công thức 7 ( trang 26 thiết kế đồ án CNCTM ) ta có :

Theo bảng 8 ứng với ϕ=1,26 ta có giá trị ϕx=40,00 gần với ϕx=45,92 .

 Chọn số vòng quay theo máy: nm = 20.40 = 800 (vòng / phút)

kp - hệ số tính đến các yếu tố gia công trong thực tế,trong trường hợp này

chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định như sau:

Theo bảng 5-9 sổ tay CNCTM II trang 9 ta có :

kp = k MP = 1,03 - hệ số tính đến các yếu tố gia công trong thực tế.

Vậy mômen xoắn sẽ bằng ;

Với η - hiệu suất của máy ( η = 0,8- 0,85)

N m - công suất động cơ của máy (kW)

Vậy máy khoan cần 2H55 đủ công suất để gia công lỗ có đường kính là

19,5mm

* Chế độ cắt bước 2: Khoét lỗ 19,8

- Với vật liệu lưỡi cắt là P6M5 và vật liệu gia công là gang xám ta có :

CV = 18,8 ; q = 0,2 ; x = 0,1 ;y = 0,4 ; m = 0,125(Bảng 5-29 trang 23 sổ tay CNCTM II)

T = 30 (phút) (Bảng 5-30 trang 24 sổ tay CNCTM II)

D = 19,8 (mm)

+ KV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế

KV= KMV KUV Klv Trong đó:

KMV = ( 190 HB )n v : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật

liệu gia công (đối với gang xám)

ϕ x= n t

nmin=

497 , 72

20 =24 ,89

Theo bảng 8 ứng với ϕ=1,26 ta có giá trị ϕx=20 ,16 gần với ϕx=24 ,89 .

- Chọn số vòng quay theo máy:

kp - hệ số tính đến các yếu tố gia công trong thực tế,trong trường hợp này

chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định như sau:

Theo bảng 5-9 sổ tay CNCTM II trang 9 ta có :

Đối với gang xám : kp = kMP = ( 190 HB )n Với n = 0,6

HB = 200

kp = k MP = 1,03 - hệ số tính đến các yếu tố gia công trong thực tế.

Vậy mômen xoắn sẽ bằng ;

Với η - hiệu suất của máy ( η = 0,8- 0,85)

N m - công suất động cơ của máy (kW)

Vậy máy khoan 2H55 đủ công suất để khoét lỗ có đường kính là 19,8mm.

- Với vật liệu lưỡi cắt là P6M5 và vật liệu gia công là gang xám ta có :

KMV = ( 190 HB )n v : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật

liệu gia công (đối với gang xám)

Theo Bảng 5- 2 sổ tay CNCTM II ta có:

nv = 1,3

HB – Độ cứng của vật liệu gia công : HB = 200

ϕ x= n t

nmin=

307 ,21

20 =15 ,36

Theo bảng 8 ứng với ϕ=1,26 ta có giá trị ϕx=12 ,64 gần với ϕx=15,36 .

- Chọn số vòng quay theo máy: nm = 12,64.20 = 253 (vòng / phút)

–––––––––

kp - hệ số tính đến các yếu tố gia công trong thực tế,trong trường hợp này

chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định như sau:

Theo bảng 5-9 sổ tay CNCTM II trang 9 ta có :

Đối với gang xám : kp = k MP = ( 190 HB )n Với n = 0,6

kp = k MP = 1,03 - hệ số tính đến các yếu tố gia công trong thực tế.

Vậy mômen xoắn sẽ bằng ;

Với η - hiệu suất của máy ( η = 0,8- 0,85)

N m - công suất động cơ của máy (kW)

- Lượng chạy dao: S =3,1 (mm/vòng) (Bảng 5-112 trang 104 sổ tay CNCTM II)

Do thực hiện doa tinh trong 1 bước nên cần giảm lượng chạy dao bằng cách

nhân với hệ số điều chỉnh Kos = 0,8:

S = 3,1 0,8 = 2,48 (mm/vòng)

- Tốc độ cắt được tính theo công thức : V =

C V D q

T m t x S y KVTrong đó:

Theo bảng 5-29 trang 23 sổ tay CNCTM II ta có:

T = 120 (phút)

D = 30 (mm)

+ KV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế

KV= KMV KUV Klv Trong đó:

KMV = ( 190 HB )n v : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật

liệu gia công (đối với gang xám)

Theo bảng 8 ứng với ϕ=1,26 ta có giá trị ϕx=6 ,32 gần với ϕx=7,87 .

- Chọn số vòng quay theo máy: nm = 20.6,32 = 126 (vòng / phút)

Theo bảng 5-29 sổ tay CNCTM II trang 23 ta có :

CV= 109 ; q = 0,2 ; x = 0 ; y = 0,5 ; m = 0,45

Theo bảng 5-30 sổ tay CNCTM II trang 24 ta có

T = 60 (phút) + KV: hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế

KV= KMV KUV Klv Trong đó:

KMV = ( 190 HB )n v : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật

liệu gia công (đối với gang xám)

Theo Bảng 5- 2 sổ tay CNCTM II ta có:

Theo bảng 8 ứng với ϕ=1,26 ta có giá trị ϕx=12 ,64 gần với ϕx=16,55 .

- Chọn số vòng quay theo máy: nm = 12,64.20 = 253 (vòng / phút)

* Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại.

1 Nguyên công 1: Phay mặt đáy:

- Vì RZ = 80 m nên ta chỉ cần phay thô 1 lần

–––––––––

- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt dưới của đế ,khống chế 3 bậc tự do(Qox,Qoy, Toz) bằng hai chốt tỳ đầu khía nhám thay cho khối V và một chốt tỳ tựlựa

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu đòn kẹp liên động từ trênxuống, phương của lực kẹp trùng với phương kích thước cầu thực hiện

- Chọn máy: Máy phay đứng 6H11

Công suất của động cơ: N m = 4 kW

- Lượng chạy dao răng:

SZ= 0,18 (mm/răng) (bảng 5 - 125 trang 113 sổ tay CNCTM II)

- Lượng chạy dao vòng: S = SZ Z = 0,18 12 = 2,16 (mm/vòng)

- Tốc độ cắt: Vb = 180 (m/phút) (Bảng 5-127 trang 115 sổ tay CNCTM II)

- Các hệ số điều chỉnh:

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công : k1 = 0,89

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

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

(Bảng 5-127 trang 115 sổ tay CNCTM II)

- Tốc độ cắt tính toán là:

Hình 3- Sơ đồ định vị và kẹp chặt của nguyên công 1 phay mặt phăng đáy.

- Số vòng quay của trục chính theo tính toán:

nt =

1000.V t

1000.128,16 3,14 110 = 371,05 (vòng / phút)

- Chọn số vòng quay theo máy có: nm = 318 (vòng / phút)

- Lượng chạy dao phút: Sph = S.n = 2,16 318 = 686,88 (mm/phút).

Theo máy ta chọn Sm = 685( mm/ phút)

2 Nguyên công 2: Khoan - Doa 4 lỗ 6,5:

- Định vị: Dùng mặt phẳng đế đã gia công ở nguyên công 1 làm chuẩntinh  định vị 3 bậc tự do (Qox,Qoy,Toz ) trên mặt đế đựơc thực hiện bởi các chốt

- Chọn máy: Chọn máy khoan đứng 2H 125

Công suất động cơ: Nm = 2,2 (KW)

Đường kính gia công lớn nhất :25(mm)

Số cấp tốc độ :12

Giới hạn số vòng quay :45- 2000 (vòng/ phút)

Số cấp chạy dao :9

Giới hạn chạy dao : 0,1 - 1,6 (mm/ vòng)

- Chọn dao: Mũi khoan ruột gà thép gió

Mũi doa thép gió : Z = 8 răng

Gia công làm hai bước :

* Chế độ cắt bước 1: Khoan 4 lỗ 6 (mm)mm)