Thuyết minh và tính toán đồ án môn học cơ khí chế tạo máy

Tài liệu tham khảo Thuyết minh và tính toán đồ án môn học cơ khí chế tạo máy

Lời nói đầu

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và đặc biệt là ngành cơkhí đòi hỏi kỹ s cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiếnthức cơ bản vững chắc và tơng đối rộng đồng thời phải biết vận dụng nhữngkiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình

đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ 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 đợc các kiến thức cơ bản của mônhọc và làm quen với nhiệm vụ thiết kế,trong chơng trình đào tạo, đồ án mônhọc công nghệ chế tạo máy là không thể thiếu đợc đối với sinh viên chuyênngành chế tạo máy khi kết thúc môn học

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của thầygiáo: Nguyễn Hiệp Cờng, em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chếtạo máy đợc giao Trong quá trình thiết kế em đã cố gắng tìm hiểu các tàiliệu liên quan và cả trong thực tế, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những saisót ngoài ý muốn vì thiếu kinh nghiệm thực tế, thiết kế Do vậy em rất mong

đợc 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

nh hoàn thiện hơn vốn kiến thức em vẫn mong đợc học hỏi

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Nguyễn Hiệp Cờng đã hớng dẫn

em hoàn thiện đồ án môn học này

Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2004

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

I Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Dựa vào đặc điểm kết cấu của chi tiết ta thấy đây là chi tiết dạng càng

chúng là một loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúngsong song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó.

Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chitiết này (thờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiếtkhác nh là trục khuỷu hoặc ngợc 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

Trên chi tiết dạng càng ngoài những lỗ cơ bản cần đợc gia công chính xáccòn có những lỗ dùng để kẹp chặt các rãnh then, các mặt đầu của lỗ và nhữngyếu tố khác cần đợc gia công

Nh vậy trong trờng hợp này chi tiết đã cho là tay biên trong động cơ

đốt trong có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến của pit tong thành chuyển

động quay cua trục khuỷu, đây là chi tiết điển hình nhất của chi tiết dạngcàng

Khi làm việc tay biên chịu: + lực khí thể

+ lực quán tính của nhóm pittông và lực quán tính của bản thân tay biên

+ các lực trên đều là lực tuần hoàn,va đập

II 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, dovậy cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Các mặt làm việc của chi tiết đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 50-55 HRC

Từ các yêu cầu kỹ thuật ta có thể đa ra một số nét công nghệ điển hìnhkhi gia công chi tiết tay biên nh sau:

+ Kết cấu phải bảo đảm khả năng cứng vững

+ Với tay biên có kích thớc lớn ta dùng phôi đúc

+ 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 chi tiết 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 chi tiết phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùngmột lúc

+ Hình dáng của chi tiết 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

để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu làm chuẩn cho các nguyên công sau( gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không giacông và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai dao phay đĩa 3 mặtsau đó mài phẳng để đạt yêu cầu

1





m N N

Trong đó:

N : Số chi tiết tổng cộng đợc sản xuất trong một năm

N1:Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm theo kế hoạch,N1=20.000 chi tiết

m : Số chi tiết trong một sản phẩm

: lợng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi đúc gây ra ( =3%-6%).Chọn  = 4%

 : Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ ( = 5% - 7%) Chọn  = 6%

Thay số ta có:

100

6 4 1 1

IV Xác định ph ơng pháp chế tạo phôi:

Phơng pháp tạo phôi phụ thuộc vào tất nhiều vấn đề nh chức năng vàkết cấu của chi tiết máy trong cụm máy ,vật liệu sử dụng ,yêu cần kỹthuật ,hình dáng bề mặt và kích thớc của chi tiết,quy mô và tính loạt của sảnxuất.Chọn phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo ,phơng pháp hình thànhphôi ,xác định lợng d gia công cho các bề mặt ,tính toán kích thớc và quyết

dàng Phơng án cuối cùng chỉ có thể đợc quyết định sau khi đã tính toán giáthành của phôi và giá thành của sản phẩm sau khi gia công cơ.

Trong khuôn khổ một đồ án môn học không thể trình bày một cách

đầy đủ phơng pháp chế tạo phôi

Dựa vào kết cấu của chi tiết với đặc trng là chi tiết rát lớn cũng nh

những yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế của sản phẩm Ta chọn vật liệu chế tạo phôi là thép 45 và phơng pháp chế tạo phôi là phơng pháp đúc trong khuôn cát.

Ta chọn cấp chính xác của phôi là cấp chính xác 1 (bảng 2.12) và sailệch kích thớc của phôi đúc đợc tra theo bảng 2.11 và đợc trình bày trong bản

- Nguyên công 01: Kiểm tra phôi

- Nguyên công 02a: Phay hai mặt đầu, gia công trên máy phay ngangbằng hai dao phay đĩa 3 mặt

- Nguyên công 02b: mài phẳng hai mặt đầu (đạt đợc độ nhám RZ 40 cấp độ bóng cấp 9) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

Nguyên công 03: Gia công lỗ nhỏ tay biên và vát mép lỗ, gia công trênmáy doa bằng mũi khoét, doa và dao vát mép

- Nguyên công 04: Gia công mặt chuẩn phụ, gia công trên máy phayngang bằng dao phay ngón

- Nguyên công 05a: Gia công mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bulông và mặt chuẩn phụ trên máy phay ngang bằng dao phay đĩa

- Nguyên công 05b: Mài mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bu lông

và mặt chuẩn phụ trên máy mài

- Nguyên công 06: Khoan, khoét, doa 2 lỗ lắp bu lông đầu to, gia côngtrên máy khoan

- Nguyên công 07: Khoét lỗ lắp bu lông 36 trên máy khoan.

- Nguyên công 08: Phay vấu lồi lỗ tâm, khoan lỗ tâm

- Nguyên công 09: Nguội, lắp ráp nắp biên

- Nguyên công 10: Mài phẳng lại hai mặt đầu của tay biên trên máy mài

- Nguyên công 11: Khoét và doa lỗ đầu to trên máy doa

- Nguyên công 12: ép bạc vào lỗ đầu nhỏ

- Nguyên công 13: Doa lại lỗ đầu nhỏ

- Nguyên công 14: Tháo đầu to chi tiết

- Nguyên công 15: Phay rãnh định vị (vấu lỡi gà)

- Nguyên công 16: Khoan lỗ dẫn dầu

- Nguyên công 17: Nguội, lắp ráp

- Nguyên công 18: Cân trọng lợng, sửa nguội, làm sạch

- Nguyên công 19: Kiểm tra và nghiệm thu

Thiết kế cụ thể các nguyên công:

2.1 Nguyên công 01 : Kiểm tra phôi

2.2 Nguyên công 02: Gia công hai mặt đầu

2.2.1 Phay thô hai mặt đầu tay biên :

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 cấukẹp tự định tâm hạn chế cả 6 bậc tự do, và má kẹp có khía nhám định vị vàohai mặt phẳng của thân tay biên bởi đây là chuẩn thô

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 thớcthực hiện, dùng cơ cấu bàn phân độ

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82

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

sau :

D = 225 mm, d = 60 mm, B = 30 mm, số răng Z = 22 răng

2.2.1 Mài thô hai mặt đầu tay biên :

Lập sơ đồ gá đặt: Chi tiết đợc khống chế 3 bậc tự do, gá trên bàn từ của máy

mài

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng lực từ của bàn máy mài.

Chọn máy: Máy mài phẳng 3E721B3-1

Chọn dao: Đá mài phẳng có các kích thớc sau ( Tra theo bảng 4 - 170 Sổ tay

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

Chọn máy: Máy khoan – phay – doa liên hợp có trục chính thẳng đứng

của Nga 2254BM4 có công suất động cơ truyền dẫn trục chính 8 kW

Chọn dao: Mũi khoét, mũi doa và dao vát mép

2.4 Nguyên công 04: Phay mặt chuẩn phụ.

Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn ở

lỗ 103 hạn chế 2 bậc tự do Một chốt tỳ hạn chế bậc tự do xoay trên thân taybiên

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng Dồn kẹp đợc

đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 10kW

Chọn dao: Chọn dao phay ngón bằng thép gió có: D = 50 mm, Z = 6

2.5 Nguyên công 05: Gia công mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp

đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững

Chọn máy: Máy phay ngang vạn năng 6H82 Công suất của máy Nm = 10kW

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

Chọn dao: Sử dụng đá mài có vành lõm có khả năng gia công đồng thời mặt

đầu và mặt phẳng (Tra theo bảng 4 - 170 Sổ tay CNCTM tập 1):

Ký hiệu: B, D = 300 mm, H = 20 mm, d = 40 mm, vật liệu : 2A

2.6 Nguyên công 06: Gia công lỗ lắp bu lông

Lập sơ đồ gá đặt: Lỗ lắp bu lông vừa là lỗ lắp ghép, vừa là lỗ định vị hai nửa

tay biên nên nó cần đợc gia công với độ chính xác cấp 7, độ bóng cấp 6 Để đảm bảo độ vuông góc của 2 lỗ với mặt lắp ghép, ta dùng sơ đồ định vị

nh sau: Dùng mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu của taybiên Dùng 1 mặt phẳng nữa để hạn chế 2 bậc tự do Một chốt trám hạn chế 1bậc tự do định vị vào lỗ đầu nhỏ của tay biên

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp để kẹp chặt chi tiết gia công ngay tại đầu to

của chi tiết

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H175 Công suất của máy Nm = 10kW

Chọn dao: Chọn mũi khoan ruột gà 33mm mũi khoét 33,5và mũi doa 34.

2.7 Nguyên công 07: Khoét rộng lỗ lắp bu lông 36

Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn ở

lỗ 103 hạn chế 2 bậc tự do Một chốt tỳ di động hạn chế bậc tự do xoay trênthân tay biên

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp ngang Dồn kẹp đợc đặt ở

ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H175 Công suất của máy Nm = 10 kW

Chọn dao: Chọn mũi khoét 36

2.8 Nguyên công 08: Phay vấu lồi lỗ tâm, khoan lỗ tâm

Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do Dùng chốt trụ

ngắn ở lố đầu nhỏ tay biên hạn chế 2 bậc tự do và một chốt tỳ tại mặtchuẩn phụ hạn chế bậc tự do xoay

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng Dồn kẹp đợc

đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 10kW

Chọn dao:

+ Dao phay ngón có D = 70 mm, d = 32 mm, Z = 10 răng + Mũi khoan tạo lỗ tâm

2.9.Nguyên công 09: Nguội, lắp ráp nắp biên.

2.10.Nguyên công 10 : Mài phẳng lại hai mặt đầu của tay biên trên máy mài

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 = 5000.25

bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt

đầu, một chốt chám định vị vào lỗ nhỏ vừa gia công ở nguyên công trớc hạnchế hai bậc tự do và điểm tỳ vào đầu biên to hạn chế 1 bậc tự do xoay

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

Chọn máy: Máy khoan - phay - doa liên hợp có trục chính thẳng đứng của

Nga 2254BM4

Chọn dao: Mũi khoét, mũi doa và dao vát mép

2.12 Nguyên công 12: ép bạc vào lỗ đầu nhỏ

Đun chi tiết trong dầu nóng, sau đó ép bạc vào đầu nhỏ với các trangthiết bị chuyên dùng

2.13 Nguyên công 13: Doa lại lỗ đầu nhỏ tay biên

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 = 5000.25

bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt

đầu, một chốt chám định vị vào lỗ nhỏ vừa gia công ở nguyên công trớc hạnchế hai bậc tự do và điểm tỳ vào đầu biên to hạn chế 1 bậc tự do xoay

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

Chọn máy: Máy doa toạ độ 2B440A có thể gia công đợc đờng kính lớn nhất

max = 250mm

Chọn dao: Mũi doa

2.14 Nguyên công 14: Tháo chi tiết

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp liên động để kẹp chặt chi tiết gia công tại đầu to

và đầu nhỏ, ép vào mặt phẳng ngang định vị 3 bậc tự do

Chọn máy: Máy phay ngang 6H82 , công suất máy 10 kW

Chọn dao: Dao phay đĩa ba mặt có các kích thớc nh sau (Tra theo bảng 4

-170 Sổ tay CNCTM tập 1)

D = 80 mm, Z = 18 răng, B =10 mm

Lập sơ đồ gá đặt: Dùng mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu

của tay biên Một chốt trụ hạn chế 2 bậc tự do định vị vào lỗ đầu nhỏ của taybiên Dùng 1 điểm tỳ để hạn chế bậc tự do xoay tại mặt chuẩn phụ

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp để kẹp chặt chi tiết gia công ngay tại đầu to

của chi tiết

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H175 Công suất của máy Nm = 10 kW

Chọn dao: Mũi khoan ruột gà có độ côn 1:5, đuôi côn, 15 mm, chiều dài L

= 600 mm, chiều dài phần làm việc l = 395 mm ( bảng 4 - 40 Sổ tay CNCTMtập I)

2.18 Nguyên công 18: Cân trọng lợng, sửa nguội, làm sạch

1.Dũa sạch các bavia còn lại từ nguyên 1.Dũa mịn

công trớc.

2.Lau chi tiết bằng giẻ lau sạch,thổi bằng

khí nén, lấy sạch phoi trong lỗ dầu và

các rãnh.

3.Tháo và lấy chi tiết

2.Giẻ lau 3.Vòi khí nén

2.19 Nguyên công 19: Kiểm tra và nghiệm thu

+ Kiểm tra các kích thớc tuyệt đối đã cho ở bản vẽ chi tiết nh : khoảng cách giữa hai lỗ lắp bulông, khoảng cách giữa hai lỗ cơ bản của càng, dung sai đ-ờng kính các lỗ cơ bản … Sau đó kiểm tra yêu cầu về các giá trị độ nhám bề mặt …

+ Kiểm tra độ không song song giữa hai đờng tâm lỗ (hình vẽ dới)

+ Kiểm tra độ không song song giữa hai mặt đầu

+ Kiểm tra độ không vuông góc giữa mặt đầu và đờng tâm các lỗ

V Tính l ợng d gia công lỗ đầu nhỏ, tra l ợng d các bề mặt còn lại:

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

đợc định vị mặt phẳng đầu (hạn chế 3 bậc tự do), 1 chốt tỳ ở lỗ đầu to taybiên hạn chế bậc tự do xoay, chụp định vị vào đờng kính ngoài của đầu biênlớn hạn chế 2 bậc tự do

Công thức tính lợng d cho bề mặt trụ trong đối xứng 103 0 , 087:

2.Zi.min = 2 (Rz.i-1 + Ta.i-1 + 2 2

1 i

i 

  )Trong đó :

Rz.i-1 : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sát trớc để lại

Ta.i-1 : Chiều sâu lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệ sát trớc để lại

i-1 : Sai lệch về vị trí không gian do bớc công nghệ sát trớc để lại ( độcong vênh, độ lệch tâm, độ không song song )

i : Sai số gá đặt chi tiết ở bớc công nghệ đang thực hiện

Theo bảng 3.2 - Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:

Rz.i-1+ Ta.i-1 = 600 mSai lệch vị trí không gian tổng cộng đợc xác định theo công thức sau:

Trong đó:

- k lấy theo bảng 3.7 - HDTKĐACNCTM

- l,d là chiều dài và đờng kính lỗ

Giá trị lk sai lệch do độ lệch thao đúc:

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là:

1 = k. đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô (hệ sốchính xác hoá)

1 = 0,05.294,6 =14,7 m

Sai số gá đặt chi tiết b ở bớc nguyên công đang thực hiện đợc xác

định bằng tổng vector sai số định vị đv và sai số kẹp chặt k, nếu không xét