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

Tài liệu tham khảo Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết tay biên

Lời nói đầuMôn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chơng trình đào tạo

kỹ s 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 nh: máy công cụ, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp cho sinh viên đợc hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể

Đợc sự giúp đỡ và hớng 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 đợc 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 đợc giao

Hà Nội, ngày 17/11/2000

Sinh viên 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 lợng 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 mộtgóc nào đó

Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này ( ờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (nh là trục khuỷu)hoặc ngợc lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ

th-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 đờng tâm của hai lỗ I và II phảI song

song với nhau và cùng vuông góc với mặt đầu tay

biên Hai đờng 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 (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 thờng có lắp bạc lót có thể tháo lắp đợc

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đa ra một số nét công nghệ điển hình giacông chi tiết tay biên nh sau:

+ Kết cấu của càng phải đợc đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với tay biên, với kích thớc không lớn lắm phôI nên chọn là phôI dập và vì để đảmbảo 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 haimặt 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 thốngnhất

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 haimặt 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 lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau đây:

N = N1m(1 + /100)Trong đó:

N : Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm;

N1 : Số sản phẩm (số máy) đợc sản xuất trong một năm;

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

 : Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ

(5% đến 7%)

 N = 8000.1.(1 + 6%) = 8480 ( sản

phẩm)

Sau khi xác định đợc sản lợng hàng năm ta

phảI xác định trọng lợng của chi tiết Trọng lợng

của chi tiết đợc xác định theo công thức:

Q = V. = 0,123.7,852

= 1 kgTheo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

Dạng sản suất: Hàng loạt Lớn

4 Chọn ph ong pháp chọn phôi:

4.1 Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

Trớc khi rèn và dập nóng kim loại ta phảI làm sạch kim loại, cắt bỏ ra từngphần nhỏ từng phần phù hợp đợc thực hiện trên máy ca Trong trờng hợp trọng lợngcủa chi tiết ( biên liền)khoảng 1 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôI là cán định hình.4.2 Rèn tự do:

Rz = 6.3) Ta có các lợng d tơng ứng nh sau:

5 Lập thứ tự các nguyên công, các b ớc (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 các nguyên công:

- Nguyên công 1 : Phay mặt đầu đạt kích thớc 290,1, gia công trên máy phay ngangbằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đờng kính tối thiểu là 200 mm và sau đó có thể màiphẳng ( đạt đợc độ nhám Ra = 1,25 - cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị chocác nguyên công sau

- Nguyên công 2 : Gia công lỗ nhỏ tay biên đạt kích thớc 300,033 và vát mép lỗ, giacông trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vát mép để đạt đợc độ nhám Ra

- Nguyên công 9 : Kiểm tra Độ song song của hai lỗ biên không đợc quá 0,08 mm, độvuông góc của cả hai lỗ với mặt đầu tơng ứng không vợt quá 0,08 mm, độ song songcủa hai mặt đầu không vợt quá 0,08 mm.

5.2 Thiết kế các nguyên công cụ thể:

5.2.1 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

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

cùng tiến vào, phơng của lực kẹp cùng phơng với phơng của kích thớc thựchiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặt của hai đầubiên trong cùng một nguyên công bởi vậy ta dùng cơ cấu bàn phân độ

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

thớc sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính

toán là:

250 14 , 3

26 1000

1000

.d n m



23,56m/phút

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.26.30

=101,4 mm/phút Theo máy ta có Sm = 95 mm/

phút

5.2.2 Nguyên công II:Khoét, Doa, vát mép lỗ  30  0.033

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

mũi khoan lớn nhất khi khoan

thép có độ bền trung bình max = 35mm Công suất của máy Nm = 6 kW

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

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 nghệChế Tạo Máy tập 2):

L

ợng d gia công: Gia công 2 lần với lợng d khoét Zb1 = 1,25 mm và lợng d Doa Zb2

= 0,25 mm

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

dao S = 0.8 mm/vòng(0,81), tốc độ cắt V = 10 mm/vòng Ta tra đợc các hệ sốphụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k1 = 1

k2 : Hệ số phụ thuộc vàotrạng thái bề mặt phôi,B5-109 Sổtay CNCTM t.2, k2=1k3 : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của hợp kim cứng, B5-109 Sổ tayCNCTM tập 2, k3 = 1

vt = vb.k1.k2.k3 = 72.1.1.1.1 = 72m/phút

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

29 14 , 3

72 1000

1000

Xác định chế độ cắt cho Doa Chiềusâu cắt t = 0,25 mm, lợng 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 nt vào công thức:

30 14 , 3

10 1000

1000

l-5.2.3 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 tơng 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 30 vừa gia công ở nguyên công

tr-ớc hạn chế 1 bậc tự do chống xoay( 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 t do còn lại)

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trợt thanh răng và

kẹp từ trên xuống

Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đờng

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

96)mm/phút Ta tra đợc các hệ số phụ thuộc:

k1 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109

72 1000

1000

10 1000

1000

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 đợc khoảng cách tới tâm lỗ

280,1, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do nh 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, phơng của lực kẹp vuông góc với phơng của kích

thớc thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có thể đIều chỉnh máy đạt đợc kíchthớc theo yêu cầu

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

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

L

ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d phay thô Zb = 3 mm.

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lợng chạy dao S = 0.1 –

0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng 5-160 và 5-161 Sổtay CNCTM tập 2 Các hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 5-161

64 , 192 1000

1000

.d n m

5.2.5 Nguyên công V:Khoan lỗ

dầu đầu nhỏ

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 tâm tơng đối của 2 lỗ

với nhau và với hình tròn ngoài,

bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng

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 thớc nh sau d = 6 mm và mũi khoan có d = 2mm

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

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

5 , 27 1000

K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép, k2 = 1.

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

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 43.1.1.1.1 = 43 m/phút

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

2 14 , 3

43 1000

1000

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 đạt đợc khoảng cách tớitâm lỗ 400,16, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu để hạn chế 6 bậc tự do nh sau: mặt đầuhạn chế 3 bậc tự do, một chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do và chốt chám hạnchế 1 bậc tự do chống xoay còn lại

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

thớc thực hiện.Ta có thêm cơ cấu so dao để có thể đIều chỉnh máy đạt đợc kíchthớc theo yêu cầu

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

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

L

ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d phay thô Zb = 3 mm.

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt Chiều sâu cắt t = 3 mm, lợng chạy dao S = 0.1 –

0.18mm/răng, tốc độ cắt V = 172(hoặc 181) m/phút Bảng 5-160 và 5-161 Sổtay CNCTM tập 2 Các hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của thép cho trong bảng 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 Sổ tay CNCTM2- k3 = 1

K4: Hệ số đIều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công

cho trong bảng 5-161 Sổ tay CNCTM2- k4 = 1

64 , 192 1000

1000

d

v t

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 1500 vòng/phút.

Nh vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là:

1000

1500 40 14 , 3 1000

.d n m



188,4 m/phút

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,1.6.1500 = 900

mm/phút Theo máy ta có Sm = 500 mm/phút

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 tơng 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 nh 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, phơng của lực kẹp vuông góc với phơng của kích

thớc thực hiện

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng 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 thớc nh sau d = 6 mm và mũi khoan có d = 2mm

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

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

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục

chính nt vào công thức:

nt =  

6 14 , 3

5 , 27 1000

1000

d

v t

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

Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ 2 Chiều sâu cắt t = 1 mm, ợng chạy dao S = 0,05 (hoặc 0,06) mm/vòng, tốc độ cắt V = 43 m/phút Ta

l-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 = 43.1.1.1.1 = 43 m/phút

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

2 14 , 3

43 1000

1000

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 hạnchế 5 bậc tự do: mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn định vị vào mặttrụ trong 50 hạn chế 2 bậc tự do

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

ợng d gia công: Phay 1 lần với lợng d phay Zb = 2 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 2 mm, lợng chạy

dao S = 0,13 (0.1 – 0.18)mm/răng, tốc độ cắt V = 25 (24,5)m/phút Các hệ sốhiệu chỉnh:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính

của thép cho trong bảng 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

16 1000

1000

.d n m



15,072 m/phút

Lợng chạy dao phút là Sp = Sr.z.n = 0,13.18.30 =70,2 mm/phút Theo máy ta có Sm =

60 mm/phút

Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ 30 và 50

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

6 Tính l ợng d của bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

Tính lợng d của bề mặt 50+0,037 Độ chính xác của phôI dập cấp , trọng phôI: 1 kgvật liệu phôI: thép 45

Qui trình công nghệ gồm hai nguyên công (hai bớc) : khoét và doa Chi tiết đợc

định vị mặt phẳng đầu ( hạn chế 3 bậc tự

do), chốt trụ ngắn ở lỗ 30+0,033 ( hạn chế 2

bậc tự do), khối V tuỳ động định vị vào

đ-ờng kính ngoàI của đầu biên lớn ( hạn chế 1