Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên

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.

Trang 1

Nguyễn Sơn Định

LỜI NÓI ĐẦUMôn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trìnhđào 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 thầy Pgs-Pts Lê Văn Tiến trong

bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuynhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảo củacác thầy và sự chỉ bảo của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Pgs-Pts Lê Văn Tiến đã giúp đỡ em hoàn thành công việc được giao

Hà Nội, ngày 17/11/2000

Sinh viên Nguyễn Sơn Định

Trang 2

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài thiết kế:

” Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên”

với sản lượng 8000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

Tay biên là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loạichi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặctao với nhau một góc nào đó

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiếtnày ( thường là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (như

là trục khuỷu) hoặc ngược lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánhrăng ( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ)

Điều kiện làm việc của tay biên 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 tay biên là hai

bề mặt trong của hai lỗ Cụ thể ta cần đảm bảo các

điều kiện kỹ thuật sau đây:

- lỗ 1 và 2 dùng để dẫn dầu vào trong 2 lỗ I

và II (trong lỗ I và II có lắp bạc thay)

- Hai đường tâm của hai lỗ I và II phảI song

song với nhau và cùng vuông góc với mặt đầu tay

biên Hai đường tâm của hai lỗ I và II phảI đảm bảo khoảng cách A = 1650,1, độkhông song song của hai tâm lỗ là 0,08 mm trên l = 25 mm (0,08/25), độ khôngvuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,08 mm trên l = 25 mm (0,08/25) Hai lỗthường có lắp bạc lót có thể tháo lắp được

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

Trang 3

+ Với tay biên, với kích thước không lớn lắm phôI nên chọn là phôI dập và

vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của tay biên

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

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

+ Kết cấu của càng phảI thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng mộtlúc

+ Kết cấu của càng phảI thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinhthống nhất

Với tay biên , nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc đểđảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyên công sau( gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không gia công

Và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai dao phay đĩa 3 mặt sau đó màiphẳng để đạt yêu cầu

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%)

 N = 8000.1.(1 + 6%) = 8480 ( sản

phẩm)

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm

ta phảI xác định trọng lượng của chi tiết Trọng

lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V. = 0,123.7,852 = 1 kgTheo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

Trang 4

Dạng sản suất: HÀNG LOẠT LỚN

4 Chọn phưong pháp chọn phôi:

Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phảI làm sạch kim loại, cắt bỏ

ra từng phần nhỏ từng phần phù hợp được thực hiện trên máy cưa Trongtrường hợp trọng lượng của chi tiết ( biên liền)khoảng 1 kg (< 10 kg) thì tachọn phôI là cán định hình

Từ cách chế tạo phôI ở trên ta có thể tra được lượng dư theo bảng

3-9 (Lượng dư phôi cho vật rèn khuôn ) Sổ tay công nghệ Chế tạo Máy Cáckích thước của vật rèn khuôn, được xác định đối với các bề mặt gia côngcủa chi tiết khi làm tròn sẽ tăng lượng dư lên với độ chính xác : + 0,5 mm.Trị số lượng dư cho trong bảng cho đối với bề mặt Rz = 80; nếu bề mặt giacông có Rz = 20  40 thì trị số lượng dư tăng 0.3  0.5 mm; nếu bề mặt có

độ nhấp nhô thấp hơn thì trị số lượng dư tăng thêm 0.5  0.8 mm Trongtrường hợp này bề mặt gia công của ta có Ra = 1.25 (cấp nhẵn bóng : cấp 7

có Rz = 6.3) Ta có các lượng dư tương ứng như sau:

Trang 5

5 Lập thứ tự 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)

Lập sơ bộ các nguyên công:

- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu đạt kích thước 290,1, gia công trên máyphay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là 200 mm

và sau đó có thể mài phẳng ( đạt được độ nhám Ra = 1,25 - cấp độ bóng cấp7) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

- Nguyên công 2 : Gia công lỗ nhỏ tay biên đạt kích thước 300,033 và vátmép lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép đểđạt được độ nhám Ra = 1,25

- Nguyên công 3 : Gia công lỗ to tay biên đạt kích thước 500,037 và vát mép

lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạtđược độ nhám Ra = 1,25

- Nguyên công 4 : Gia công vấu đầu nhỏ tay biên trên máy phay đứng bằngdao phay ngón để đạt được kích thước 28 0,1

- Nguyên công 5 : Gia công lỗ dầu đầu nhỏ, khoan trên máy khoan với 2 mũi

có đường kính 6 và 2

- Nguyên công 6 : Gia công vấu đầu to tay biên trên máy phay đứng bằng daophay ngón để đạt được kích thước 40 0,16

Trang 6

Thiết kế các nguyên công cụ thể:

Nguyên công I : Phay mặt đầu

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu tay

biên cần đảm bảo độ song song

và cần phảI đối xứng qua mặt

phẳng đối xứng của chi tiết, bởi

vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp tự

định tâm hạn chế cả 6 bậc tự do,

và má kẹp có khía nhám định vị

vào hai mặt phẳng của thân tay

biên bởi đây là chuẩn thô

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng của lực kẹp từ

hai phía cùng tiến vào, phương của lực kẹp cùng phương với phươngcủa kích thước thực hiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cầngia công hai mặt của hai đầu biên trong cùng một nguyên công bởi vậy

ta dùng cơ cấu bàn phân độ

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có

các kích thước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máytập 2):

D = 250 mm, d =50 mm, B = 18 mm, số răng Z = 26 răng

Lượng dư gia công: Phay 2 lần với lượng dư phay thô Zb1 = 2.5 mm vàlượng dư màI thô Zb2 = 0.5 mm

Trang 7

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 2.5 mm,

lượng chạy dao S = 0.1 – 0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 32.5 (30,5 hoặc27,5)m/phút Các hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trongbảng 5-225 Sổ tay CNCTM2- k1 = 1

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng tháI của bề mặt gia công và chu

kỳ bền của dao cho trong bảng 5-120 Sổ tay CNCTM2- k2 = 0,8

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng 5-132 Sổtay CNCTM2- k3 = 1

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu nhỏ cần

đảm bảo độ đồng tâm tương đối giữa hình trụ

trong và hình tròn ngoài của phôi và

độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu

bởi vậy ta định vị nhờ một mặt

phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị

vào mặt đầu và bạc côn chụp vào

đầu biên nhỏ hạn chế hai bậc tự do

và có tác dụng định tâm ( hoặc một

Trang 8

khối V cố định định vị vào mặt trụ ngoàI của đầu nhỏ tay biên hạn chế

2 bậc tự do)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng và kẹp từ trên xuống.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135(K135) có đường kính mũi khoan lớn

nhất khi khoan thép có độ bền trung bình max = 35mm Công suất củamáy Nm = 6 kW

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 29.5 mm( có các

kích thước sau: L = 180  355mm, l = 85210 mm), Mũi Doa có lắpmảnh hợp kim cứng D = 30mm,Vát mép D = 35mm ( Tra theo bảng 4-

47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 1,25 mm vàlượng dư Doa Zb2 = 0,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm,

lượng chạy dao S = 0.8 mm/vòng(0,81), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng

Ta tra được các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k1

Trang 9

Nguyên công III: Khoét, Doa, vát mép lỗ  50  0.037

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu to cần đảm bảo độ đồng tâm tương

đối giữa hình trụ trong và hình tròn ngoàI của phôI và độ vuông góccủa tâm lỗ và mặt đầu đồng thời cần đảm bảo khoảng cách tâm của hai

lỗ A = 1650.1 bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự

do định vị vào mặt đầu, một bạc côn chụp vào đầu biên to hạn chế haibậc tự do và có tác dụng định tâm và một chốt chám định vị vào lỗ 30vừa gia công ở nguyên công trước hạn chế 1 bậc tự do chốngxoay( hoặc một khối V di động định vị vào mặt trụ

ngoàI của đầu to tay biên hạn chế 1 bậc tự do và chốt

trụ ngắn định vị lỗ 30 hạn chế hai bậc tư do còn lại)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng và kẹp từ trên

xuống

Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đường kính mũi

khoan lớn nhất khi khoan thép có độ bền trung bình

max = 75mm Công suất của máy Nm = 13 kW

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D =

49.5 mm, Mũi Doa bằng thép gió D = 50mm,Vát mép

bằng thép gió D = 55mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệChế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Zb1 = 1,25 mm vàlượng dư Doa Zb2 = 0,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét Chiều sâu cắt t = 1,25 mm,

lượng chạy dao S = 1 mm/vòng(11,3), tốc độ cắt V = 86 (hoặc96)mm/phút Ta tra được các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k1

= 1

Trang 10

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính nt vào công thức:

Nguyên công IV:Phay vấu đầu nhỏ

Lập sơ đồ gá đặt: Mặt đầu của vấu đầu nhỏ tay biên

cần đảm bảo độ song song với mặt phẳng đối xứng

của tay biên và cần phảI đạt được khoảng

cách tới tâm lỗ 280,1, bởi vậy ta sử dụng cơ

cấu để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu

hạn chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắn hạn

chế 2 bậc tự do và chốt chám hạn chế 1 bậc tự

do chống xoay còn lại

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực

kẹp vuông góc với phương của kích thước

Trang 11

Chọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh hợp lim cứng, có các

kích thước sau( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập2):

d = 40 mm, L = 221 mm, l = 63 mm, số răng Z = 6 răng

Lượng dư gia công: Phay 1 lần với lượng dư phay thô Zb = 3 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lượng chạy dao S

= 0.1 – 0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng

5-160 và 5-161 Sổ tay CNCTM tập 2 Các hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trongbảng 5-161 Sổ tay CNCTM2- k1 = 1,12

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt gia công và chu

kỳ bền của dao cho trong bảng 5-161 Sổ tay CNCTM2- k2 = 1

K3: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay cho trong bảng 5-161

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 1500 vòng/phút Như vậy, tốc độ cắtthực tế sẽ là:

Trang 12

Lập sơ đồ gá đặt: Khoan lỗ dầu đầu nhỏ cần đảm bảo độ xuyên tâm của

tâm lỗ và tâm của lỗ biên đầu nhỏ đồng thời cần đảm bảo độ đồng tâmtương đối của 2 lỗ với nhau và với hình tròn ngoài, bởi vậy ta sử dụng

cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do,một chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong của lỗ  30 hạn chế 2 bậc tự

do và chốt chám định vị vào lỗ 50 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay cònlại

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực kẹp vuông góc với

phương của kích thước thực hiện

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi khoan lớn nhất khi

khoan thép có độ bền trung bình max = 25mm Công suất của máy Nm =2,8 kW

Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như sau d = 6 mm và mũi khoan có d

= 2mm ( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoan 1 Zb1 = d1/2 = 3

mm và lượng dư khoan lần 2 Zb2 = d2/2 =1 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ 6, chiều sâu cắt t = 3

mm, lượng chạy dao S = 0,17 (0.140,18)mm/vòng, tốc độ cắt V =27,5 m/phút Ta có các hệ số:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1.K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của vật liệu mũi khoan, k1

= 1

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 27,5.1.1.1.1 = 27,5 m/phút

Trang 13

K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k3 = 1.

K4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của vật liệu mũi khoan, k4 = 1

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: nm = 1360vòng/phút

và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

Nguyên công VI: Phay vấu đầu to

Lập sơ đồ gá đặt: Mặt đầu của vấu đầu to tay biên cần đảm bảo một góc

nghiêng 450 so với mặt phẳng đối xứng của tay biên và cần phảI đạtđược khoảng cách tới tâm lỗ 400,16, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạnchế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắnhạn chế 2 bậc tự do và chốt chám hạn chế 1 bậc tự do chống xoay cònlại

Trang 14

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực kẹp vuông góc với

phương của kích thước thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có thểđIều chỉnh máy đạt được kích thước theo yêu cầu

Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12 Công suất của máy Nm =10kW

Chọn dao: Phay bằng dao phay ngón có gắn mảnh hợp kim cứng, có các

kích thước sau( Tra theo bảng 4-69 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập2):

d = 40 mm, L = 221 mm, l = 63 mm, số răng Z = 6 răng

Lượng dư gia công: Phay 1 lần với lượng dư phay thô Zb = 3 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lượng chạy dao S

= 0.1 – 0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng

5-160 và 5-161 Sổ tay CNCTM tập 2 Các hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trongbảng 5-161 Sổ tay CNCTM2- k1 = 1,12

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt gia công và chu

kỳ bền của dao cho trong bảng 5-161 Sổ tay CNCTM2- k2 = 1

K3: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay cho trong bảng 5-161

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 1500 vòng/phút Như vậy, tốc độ cắtthực tế sẽ là:

Trang 15

Nguyên công VII: Khoan lỗ dầu đầu to

Lập sơ đồ gá đặt: Khoan lỗ dầu đầu nhỏ cần đảm bảo độ xuyên tâm của

tâm lỗ và tâm của lỗ biên đầu nhỏ, độ đồng tâm tương

đối của 2 lỗ với nhau và với hình tròn ngoàI và nghiêng

45o so với mặt phẳng đối xứng của tay biên , bởi vậy ta

sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do như sau: mặt đầu

hạn chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắn định vị vào mặt

trụ trong của lỗ  50 hạn chế 2 bậc tự do và chốt chám

định vị vào lỗ 30 hạn chế 1 bậc tự do chống xoay còn

lại

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phương của lực kẹp vuông

góc với phương của kích thước thực hiện

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi

khoan lớn nhất khi khoan thép có độ bền trung bình max

= 25mm Công suất của máy Nm = 2,8 kW