Đồ án công nghệ chế tạo máy

Là bộ phận ối giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt

Lời nói đầu

Hiện nay , các ngμnh kinh tế nói chung vμ ngμnh cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ

khí vμ cán bộ kỹ thuật cơ khí được đμo tạo ra phải có kiến thức sâu rộng , đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất , sửa chữa vμ sử dụng

Mục tiêu của môn học lμ tạo điều kiện cho người học nắm vững vμ vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế , xây dựng vμ quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất vμ tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện vμ qui mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương trình đμo tạo của ngμnh chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mμ ngườ kỹ sư gặp phải khi thiết

kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí

Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo ,đặc biệt lμ thầy Trần xuân

Việt vμ cô Nguyễn Kim Nga đã giúp em hoμn thμnh tốt đồ án môn học

Mục lục

Lời nói đầu

Mục lục

Chương 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

Chương 2: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Chương 3: Xác định dạng sản xuất

Chương 4: Chọn phương pháp chế tạo phôi

Chương 5: Lập thứ tự các nguyên công

Chương 6: Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại Chương 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công

Chương 8: Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công

Chương 9: Tính và thiết kế đồ gá

Tài liệu tham khảo

1

2

3

3

4

5

6

8

10

22

26 30

Chương 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

1.Chức năng làm việc

Là bộ phận nối giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt nhằm điều chỉnh sự ăn khớp của các cặp bánh răng (khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ)

Sơ đồ làm việc:

2.Điều kiện làm việc:

Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mô men xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyên không chịu tải, không mài mòn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm

việc không cao

Chương 2: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Phân tích kết cấu theo quan điểm công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phần tử kết cấu cũng như những yêu cầu kỹ thuật chưa hợp lý với chức năng làm việc của đối tượng gia công

1 Về yêu cầu kỹ thuật:

Với những yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết là chưa phù hợp để đảm bảo chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết là tối ưu Đó là bề mặt trong

lỗ φ42 là có độ nhẵn Ra=2,5 là không hợp lý vì bề mặt này không làm việc không cọ sát nên có thể chỉ cần lấy là Rz = 40μm

2.Về các phần tử kết cấu:

a Đơn giản hoá kết cấu:

Ngoài những phần do đảm bảo chức năng làm việc không thể thay đổi

được như mặt trụ, mặt làm việc , ta xét các bề mặt còn lại

• Gân trợ lực :

cặp bánh răng cố định

cặp bánh răng di trượt

càng gạt

Do khi làm việc chi tiết có chịu va đập mà vật liệu làm bằng gang dễ vỡ

đồng thời phần chuyển tiếp giữa phần trụ ở đầu và thân có kích thước thay

đổi đột ngột nên tập trung ứng suất , do đó tại vị trí này chi tiết dễ bị gãy Để tránh việc chi tiết bị phá huỷ cần có gân trợ lực, việc bỏ gân trợ lực để đơn giản kết cấu là không thể được

• Bố trí chi tiết đối xứng:

Do hình dạng của chi tiết nên ta ghép hai chi tiết lại thành một chi tiết

có hình dạng đối xứng làm tăng độ cứng vững cho chi tiết khi gia công, đồng thời làm giảm số lượng các nguyên công (do chỉ gia công một chi tiết sau đó

có nguyên công cắt đứt sau cùng)

Việc bố trí chi tiết đối xứng là không có lợi vì như thế sẽ làm tăng nguyên công hoặc bước, phải gia công các mặt đầu qua 2 nguyên công hoặc bước và khi đó định vị trên chuẩn tinh thống nhất chi tiết có độ cứng vững không cao

Việc thay thế kết cấu bằng hàn , lắp ghép đều không đem lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

b Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến

Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất

• Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa điện cho năng suất không cao và chất lượng bề mặt không đòi hỏi cao

• Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với

điều kiện sản xuất ở nước ta

Chương 3: Xác định dạng sản xuất

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

100 1 (

N: Số lượng 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, m=1

β : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ(5%)

α : Số phế phẩm(3%)

100

3 5 1 (

1

γ : Trọng lượng riêng của vật liệu γ = 7kg/dm3

V: Thể tích chi tiết

4 35 18 4 2

8 107 ).

33 62 ( 35

Q= 7 50605 10 ư 6 = 0 , 35kg

Tra bảng 2 trang 13[5], ta được dạng sản xuất là hàng loạt lớn

Chương 4: Chọn phương pháp chế tạo phôi

I.Xác định phương pháp chế tạo phôi:

Đối với chi tiết đã có, có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôi sau đây: 1.Phôi dập:

Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu .có các đặc điểm:

Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vật gia công Độ chính xác của vật dập cao, đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được

từ Δ 2 ữΔ 4 ,độ chính xác đạt được ± 0,1ữ ± 0,05

Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại có tính dẻo tốt hơn , biến dạng triệt để hơn , cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp

Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao

Hệ số sử dụng vật liệu cao

Thiết bị sử dụng có công suất lớn, chuyển động chính xác, chế tạo khuôn

đắt tiền

Do những đặc điểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt

và hàng khối

2.Rèn tự do

Ưu điểm của rèn tự do:

Thiết bị rèn đơn giản , vốn đầu tư ít

Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ , tạo được các tổ chức thớ uốn xoắn , do đó làm tăng cơ tính sản phẩm

Lượng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt

Các nhược điểm của rèn tự do:

Độ chính xác kích thước , độ bóng bề mặt kém

Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết và giữa các loạt gia công chất lượng gia công còn phụ thuộc vào trình độ công nhân và trình độ tổ chức nơi làm việc

Năng suất lao động thấp , lượng dư , dung sai và thời gian gia công lớn ,

hiệu quả kinh tế không cao

Sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệp sửa chữa, chế tạo máy

3.Đúc trong khuôn kim loại:

Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng

bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao

Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí , nứt

Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót

Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng

điền đầy kém Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt

Tóm lại: Từ chức năng, điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn

phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn kim loại là phù hợp nhất

II.Bản vẽ chi tiết lồng phôi:

1.Xác định lượng dư gia công cơ:

Xác định lượng dư gia công cơ phụ thuộc hợp kim đúc , kích thước lớn nhất của vật đúc, tính chất sản xuất, mức độ phức tạp của chi tiết, phương pháp làm khuôn (bằng tay hay bằng máy), vị trí bề mặt trong khuôn và cấp chính xác của vật đúc

Với những vật đúc trong khuôn kim loại ta có cấp chính xác 2

Mặt có gia công cơ độ xiên phải lấy trùm lên độ dư gia công cơ

Mặt không gia công cơ độ xiên lấy như sau:

• Thành dày < 5mm độ xiên làm tăng chiều dày

• Thành dày 5ữ 10mm độ xiên tăng một phần và giảm một phần

• Thành dày >10mm độ xiên làm giảm chiều dày

• Trên các gân tăng cứng vững góc nghiêng thường lấy 5° ữ 8°

3.Xác định trị số góc đúc:

Những chỗ giao nhau giữa các thành vật đúc có các góc lượn bằng (1/5ữ 1/3) tổng chiều dày vật đúc

Dung sai +0,018 ứng với cấp chính xác 7, độ bóng cấp 6

Có thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là:

- Doa

- Tiện

• Gia công kích thước 35+ 0 , 125 độ bóng Rz=40μm:

Dung sai +0,125 ứng với cấp chính xác 11, độ bóng cấp 4

Có thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là:

• Gia công cắt đứt chi tiết

Nguyên công 1: Chế tạo phôi

Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất

Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ hai

Nguyên công 4: Phay mặt đầu thứ ba

Nguyên công 5: Khoan khoét, doa lỗ đặc

Nguyên công 1: Chế tạo phôi

Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ nhất

Nguyên công 3: Phay mặt đầu thứ hai

Nguyên công 4: Khoan khoét, doa lỗ đặc

Nguyên công 5: Tiện mặt đầu, tiện lỗ φ42

mà ta theo phương án nào

ở đây ta chọn thiết kế nguyên công cho phương án 1.Sơ đồ gá đặt, ký hiệu

định vị kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, ký hiệu chiều chuyển động của dao và của chi tiết được thể hiện trong tập bản vẽ

Chương 6: Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho bề mặt còn lại

Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì :

• Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu , tiêu hao lao động để gia công nhiều đồng thời tốn năng lượng điện , dụng cụ cắt , vận chuyển nặng dẫn đến giá thành tăng

• Ngược lại , lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh

Trong công nghệ chế tạo máy , người ta sử dụng hai phương pháp sau đây

Ngược lại , phương pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh

Trong đồ án này chỉ tính lượng dư theo phương pháp phân tích cho nguyên công 4, còn lại là thống kê kinh nghiệm

1.Nguyên công 1: phay mặt đầu thứ nhất

Theo tài liệu tham khảo số 7 ta có:

Lượng dư đúc 2,5±1mm

Lượng dư gia công thô sau khi đúc: 3,04mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

2.Nguyên công 2: phay mặt đầu thứ hai

Lượng dư đúc 2,0±1mm

Lượng dư gia công thô sau khi đúc: 2,54mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

3.Nguyên công 3: phay mặt đầu

Lượng dư đúc 2,2±1mm

Lượng dư gia công thô sau khi đúc: 2,79mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,25mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

4.Nguyên công 4: khoan, khoét, doa lỗ φ16

Gia công lỗ Φ16+0,018 đạt các yêu cầu sau đây:

• Độ nhám bề mặt : Rz=10μm

• Vật liệu : GX15-32

• Chi tiết máy: càng gạt

Trình tự gia công bề mặt lỗ Φ16 của càng gạt gồm các nguyên công sau:

- Khoan lỗ đặc

- Khoét rộng lỗ

- Doa tinh lỗ

Cả ba nguyên công trên đều có cùng chuẩn định vị là:

Mặt đáy định vị 3 bậc bằng phiến tì , 2 khối V (một cố định, một tuỳ động)

Sau khi khoan lỗ :

Rza=40μm ; Ta=0 (vì vật liệu gia công là gang)

Sai lệch vị trí tương quan:

ρa = C02 + ( Δy.l)2

Trong đó:

Co : độ lệch của đường tâm lỗ, Co=20μm

Δy : độ cong đường trục lỗ, Δy=1,4μm/mm

l : chiều dài lỗ, l=35mm

⇒ ρa = 20 2 + ( 1 , 4 35 ) 2 = 53 μm

Khoét lỗ:

Sau khi khoét đạt : Rza=32μm ; Ta=0 (vật liệu gia công là gang)

Sai lệch không gian: ρa=Co.Ks

Giá trị tính toán

Dun

g sai (μm)

Kích thước giới hạn (mm)

Trị số giới hạn của lượng dư (μm)

Dt (mm)

Các thông số trong bảng:

- Rza : chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

- Ta : chiều cao lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

- ρa : sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát 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

- Zbmin : giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công tính cho bước công nghệ đang thực hiện

- dmin ,dmax : kích thước giới hạn tại mỗi bước công nghệ

- Zmin , Zmax : lượng dư lớn nhất và nhỏ nhất tại mỗi bước công nghệ

Lượng dư khoét tinh 1,0mm ⇒ đạt kích thước lỗ φ42

6.Nguyên công 6: khoét miệng lỗ φ16

Kích thước cho trên bản vẽ chi tiết

Chi tiết được định vị ba bậc qua mặt đáy bằng phiến tỳ, hai bậc được định

vị bằng khối V cố định, một bậc còn lại được định vị bằng khối V di

Mặt làm việc của bàn máy : 400 ì 1600mm

Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy η = 0,75

Lượng dư gia công thô sau khi đúc: 3,04mm

Lượng dư gia công bán tinh sau thô: 0,3

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

f Tra chế độ cắt:

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang, k1=1,0

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim, k2 = 0,8

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công , k3 = 0,8 k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay, k4 = 1,13

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính, k5 = 0,95

2 Nguyên công 2: phay mặt đầu

a Định vị:

Chi tiết đ−ợc định vị 3 bậc qua mặt phẳng đã qua gia công (chuẩn tinh)

Định vị 2 bậc qua 2 mặt trụ thứ nhất

Định vị 1 bậc còn lại qua mặt trụ còn lại

- Số răng: z = 10

- Mác hợp kim: BK8

b L−ợng d−:

L−ợng d− gia công thô sau khi đúc: 2,54mm

L−ợng d− gia công bán tinh sau thô: 0,3

L−ợng d− gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc độ cứng gang, k1=1,0

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc mác hợp kim, k2 = 0,8

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công , k3 = 0,8 k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay, k4 = 1,13

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính, k5 = 0,95

3 Nguyên công 3: phay mặt đầu

a Định vị:

Chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do bằng phiến tỳ

Khối V ngắn định vị 2 bậc vào mặt trụ thứ nhất

Khối V tuỳ động định vị 1 bậc chống xoay vào mặt trụ còn lại

b Kẹp chặt:

Dùng đòn kẹp kẹp vào khối trụ, lực kẹp hướng từ trên xuống dưới

c Chọn máy:

Máy phay đứng vạn năng 6H12

L−ợng d− gia công thô sau khi đúc: 2,79mm

L−ợng d− gia công bán tinh sau thô: 0,25

L−ợng d− gia công tinh sau bán tinh: 0,16mm

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính, k5 = 1,0

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc dạng gia công , k4 = 1,0

V(m/phót)

n(v/phót) T(mm) S(mm/vg

)

S(mm/ph)

4 Nguyªn c«ng 4: khoan, khoÐt, doa lç φ16

a §Þnh vÞ:

Chi tiết được định vị 3 bậc tư do tại mặt đáy, 3 bậc tư do còn lại được định

vị bởi hai khối V(một khối cố định , một khối di động)

b Kẹp chặt:

Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp lên khối tru ở giữa , lực kẹp hướng từ trên xuống dưới

c Chọn máy:

Máy khoan cần dùng thực hiện nguyên công này là tốt nhất nhưng vì theo

điều kiện sản xuất ở nước ta chỉ nên dùng máy khoan đứng cho đỡ lãng phí Chọn máy khoan đứng K135 hay 2A135

Các đặc tính kỹ thuật của máy:

- Đường kính mũi khoan khi khoan thép có độ bền trung bình :

φmax = 35mm

- Công suất động cơ: N = 6kw, hiệu suất η = 0,8

- Số vòng quay trục chính trong một phút:

• Mũi khoét hợp kim BK8

• Mũi doa thép gió răng liền:

• Nguyên công 1: khoan lỗ đường kính φ15,5mm

Tra bảng 5_94[6] ta được lượng chạy dao là S = 0,35mm/vòng

Hệ số điều chỉnh k1 phụ thuộc chu kỳ bền của mũi khoan, k1=1,0

Hệ số điều chỉnh k2 phụ thuộc chiều sâu mũi khoan(bảng 5_87[6]), k2=1,0