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.

Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 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. 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 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 1 1 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tao với nhau một góc nào đó. Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này ( 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 bánh răng ( 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 , độ không song song của hai tâm lỗ là 0,08 mm trên l = 25 mm 2 2 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định (0,08/25), độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là 0,08 mm trên l = 25 mm (0,08/25). Hai lỗ thường 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 điển hình gia công chi tiết tay biên như sau: + Kết cấu của càng phải được đảm bảo khả năng cứng vững. + 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 chúng thuộc 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 tay biên 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 một lúc. + Kết cấu của càng phảI thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất. Với tay biên , nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảm 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 mài phẳng để đạt yêu cầu. 3. Xác định dạng sản xuất: Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây: N = N 1 m(1 + β/100) Trong đó: N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm; N 1 : 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). 3 3 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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.γ = 0,123.7,852 = 1 kg Theo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có: 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. Trong trường hợp trọng lượng của chi tiết ( biên liền)khoảng 1 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôI là cán định hình. Rèn tự do: Dập lần 1: Dập lần 2: Cắt bavia: Bản vẽ lồng phôI: 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. Các kích thước của vật rèn khuôn, được xác định đối với các bề mặt gia công của 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 R z = 80; nếu bề mặt gia công có R z = 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. Trong trường hợp này bề mặt gia công của ta có R a = 1.25 (cấp nhẵn bóng : cấp 7 có R z = 6.3). Ta có các lượng dư tương ứng như sau: 4 4 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 máy phay 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 R a = 1,25 - cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau. - Nguyên công 2 : Gia công lỗ nhỏ tay biên đạt kích thước φ30 ± 0,033 và vát mép lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt được độ nhám R a = 1,25. - Nguyên công 3 : Gia công lỗ to tay biên đạt kích thước φ50 ± 0,037 và vát mép lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt được độ nhám R a = 1,25. - Nguyên công 4 : Gia công vấu đầu nhỏ tay biên trên máy phay đứng bằng dao 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 φ6 và φ2. 5 5 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định - Nguyên công 6 : Gia công vấu đầu to tay biên trên máy phay đứng bằng dao phay ngón để đạt được kích thước 40 ± 0,16 - Nguyên công 7 : Gia công lỗ dầu đầu nhỏ, khoan trên máy khoan với 2 mũi có đường kính φ6 và φ2. - Nguyên công 8 : Gia công lại mặt đầu đầu nhỏ, Phay hạ bậc trên máy phay ngang với 2 dao phay đĩa 3 mặt để đạt kích thước 25 ± 0,1 . - Nguyên công 9 : Kiểm tra Độ song song của hai lỗ biên không được quá 0,08 mm, độ vuông góc của cả hai lỗ với mặt đầu tương ứng không vượt quá 0,08 mm, độ song song của hai mặt đầu không vượt quá 0,08 mm. 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 phương của kích thước thực hiện. Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia 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 6H82Γ. Công suất của máy N m = 7kW 6 6 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 Máy tập 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 Z b1 = 2.5 mm và lượng dư màI thô Z b2 = 0.5 mm 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 hoặc 27,5)m/phút. Các hệ số hiệu chỉnh: K 1 : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 5-225 Sổ tay CNCTM2- k 1 = 1 K 2 : 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- k 2 = 0,8 K 3 : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng 5-132 Sổ tay CNCTM2- k 3 = 1. Vậy tốc độ tính toán là: V t =V b .k 1 .k 2 .k 3 = 32,5.1.0,8.1 = 26 m/phút. Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là: 7 7 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định n t = == 250.14,3 26.1000 . .1000 d v t π 33.12 vòng/phút Ta chọn số vòng quay theo máy n m = 30 vòng/phút. Như vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là: V tt = == 1000 30.250.14,3 1000 m nd π 23,56 m/phút. Lượng chạy dao phút là S p = S r .z.n = 0,13.26.30 =101,4 mm/phút. Theo máy ta có S m = 95 mm/phút. Nguyên công II:Khoét, Doa, vát mép lỗ φ 30 ± 0.033 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 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 φ max = 35mm. Công suất của máy N m = 6 kW 8 8 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 lắp mảnh 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 Z b1 = 1,25 mm và lượng dư Doa Z b2 = 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: k 1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k 1 = 1 k 2 : Hệ số phụ thuộc vàotrạng thái bề mặt phôi,B5-109 Sổtay CNCTM t.2, k 2 =1 k 3 : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của hợp kim cứng, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k 3 = 1 v t = v b .k 1 .k 2 .k 3 = 72.1.1.1.1 = 72 m/phút. Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính n t vào công thức: 9 9 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định n t = == 29.14,3 72.1000 . .1000 d v t π 709,68 vòng/phút ⇒ Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: n m = 696 vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng. Xác định chế độ cắt cho Doa. Chiều sâu cắt t = 0,25 mm, lượng chạy dao S = 1 mm/vòng(1÷1,3), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng. Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính n t vào công thức: n t = == 30.14,3 10.1000 . .1000 d v t π 106,2 vòng/phút ⇒ Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay: n m = 87 vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng. Nguyên công III: Khoét, Doa, vát mép lỗ φ 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 góc của 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 hai bậc tự do và có tác dụng định tâm và một chốt chám định vị vào lỗ φ30 vừa gia công ở nguyên công trước hạn chế 1 bậc tự do chống xoay( hoặc một 10 10 [...]... 35 mm 33 33 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 9.4 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 chi u là tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp của đồ gá Hình chi u thứ nhất của chi tiết phảI được thể hiện đúng vị trí đang gia công trên máy 9.5 Xác định phương, chi u và điểm đặt của lực... gia công khác của 6 chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7] Tính lượng dư của bề mặt φ50+0,037 Độ chính xác của phôI dập cấp , trọng phôI: 1 kg vật liệu phôI: thép 45 Qui trình công nghệ gồm hai nguyên công (hai bước) : khoét và doa Chi tiết được định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự do), chốt trụ ngắn ở lỗ φ30+0,033 ( hạn chế 2 bậc tự do), khối V tuỳ động định vị vào đường kính ngoàI của đầu biên. .. 15 –Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy - l,d là chi u dàI và đường kính lỗ Giá trị ρcm (Độ xê dịch phôI dập ) được tra theo bảng 3.77 – Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1, ρcm = 0.3 mm = 300µm ⇒ ρa = 87 2 +300 2 = 312,36 µm Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là: ρ1 = k.ρa đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ số chính xác hoá) ρ1 = 0,05.312,36 =15,618 µm Sai số gá đặt chi tiết εb... trước để lại ( độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song …) εb : 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: 24 24 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định Rz = 150 µm Ti = 200 µm Sai lệch vị trí không gian tổng cộng được xác định theo công thức sau: ρa = 2 ρ c2 + ρ cm Giá trị cong vênh ρc của lỗ được tính theo cả hai... Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2): 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 φ6, chi u 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: 20 20 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định K1:... 2Zbmin Bước 2Zmax µm 3358 313 3671 Tính chế độ cắt của một bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công 7 khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7] Nguyên công tính chế độ cắt( trùng nguyên công thiết kế đồ gá): Nguyên công 1 – Phay mặt đầu để đạt kích thước 29±0,1 và cấp nhẵn bóng Ra = 1,25 µm Ta có các thông số đầu vào: Phay trên máy phay nằm vạn năng với công suất động cơ N m = 7kW Phay bằng... vạn năng 6H12 Công suất của máy Nm = 10kW 17 17 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 tập 2): 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 Chi u sâu cắt t... đầu nhỏ 21 21 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 hạn chế 5 bậc tự do: mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn định vị vào mặt trụ trong φ50 hạn chế 2 bậc tự do Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng của lực kẹp từ... 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 12 12 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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... cả các nguyên công: 8 28 28 Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy Nguyễn Sơn Định 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 chi c (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