Thiết kế và tính toán qui trình công nghệ chế tạo chi tiết Càng

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU3I.Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.5II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu6III. Xác định dạng sản xuất và tính khối lượng.6IV Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi7tiết lồng phôi7V. Xác định trình tự nguyên công và thiết kế các nguyên công.8Nguyên công I: Đúc Phôi10Nguyên côngII : Phay mặt A11Nguyên công III : Phay mặtB12IV : Khoan 1513V : Khoan 15 tiếp theo14Nguyên công VI: Phay rãnh mặt B15Nguyên công VII:Khoan, taro 4 lỗ M816Nguyên công VIII: phay rãnh mặt A17Nguyên công IX: khoan lỗ 518VI. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 939VI.Hoạt động của đồ gá:45VII.Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá:45KÕt luËn47TÀI LIỆU THAM KHẢO47

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn.

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hµ néi ngµy / / 2010… …

Nhận xét của hội đồng bảo vệ.

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà nội ngày / / 2010… … Chữ kí :

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 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 Nguyễn Chí Bảo

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 Nguyễn Chí Bảo đã giúp đỡ em

hoàn thành công việc được giao

MỤC LỤC

I Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.

Chi tiết gia công thuộc họ càng có 2 lỗ cơ bản tâm của các trục song song và tạo với nhau một góc 90 0

Chi tiết dạng càng có chức năng là cầu nối giữa chi tiết này với chi tiết khác để biến đổi chuyển động hay dùng để gạt chi tiết khác đến vị trí nhất định

Trong quá trình làm việc của chi tiết thì kích thước của các lỗ cơ bản

và khoảng cách các lỗ cơ bản cần bảo đảm độ chính xác cao

Chi tiết dạng càng MX BM6 có 2 lỗ cơ bản lỗ ở giữa Φ15 đạt độ chính xác + 0,05

4 Lỗ có ren đối sứng với một trong 2 lỗ cơ bản M8

Sai lệch cho phép về khoảng cách giữa hai lỗ cơ bản 80 + 0,1.

Độ không song song giữa hai mặt đầu là 0,1/100 mm

Độ không vuông góc giữa tâm lỗ và mặt đầu là 0,1/100 mm

[δ]bu = 320 Mpa

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu

Do chi tiết MX BM6 có mặt phẳng đối xứng, chiều dài các lỗ cơ bản

Ta chọn 1 mặt đầu của lỗ Φ15và 2 lỗ cơ bản làm chuẩn tinh thống nhất

Các bề mặt cần gia công là :

1 Gia công 2 mặt A,B

2 Gia công 2 lỗ Φ15

3 Gia công lỗ Φ5

4 Gia công phay 2 rãnh mat A,B

5 Gia công lỗ và tarô ren M8

III Xác định dạng sản xuất và tính khối lượng.

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau:

β

α +

N Số chi tiết được sản xuất trong một năm.

N1 Số sản phẩm được sản xuất trong một năm (500 chiếc/năm)m- Số chi tiết trong một sản phẩm

6 + ) =550 chi tiết /năm

Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức

Q = V.γ (kg)

Trong đó

Q - Trọng lượng chi tiết

γ - Trọng lượng riêng của vật liệu γgang xám= 6,8÷7,4 Kg/dm3

V - Thể tích của chi tiết

Đúc trong khuôn cỏt Có thể tạo ra sản phẩm có chất lợng cao, kích

th-ớc 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

Chi tiết đỳc chớnh xỏc cấp II

Tớnh cụng nghệ khi gia cụng chi tiết đỳc là sự xuất hiện của cỏc lỗ Trong sản xuất hàng loạt cỏc lỗ cú đường kớnh nhỏ hơn 30 thỡ đỳc đặc.Kớch thước 15 độ dốc 1o

Kớch thước 9 độ dốc 1o

Bỏn kớnh gúc lượn giữa phần trụ và tay biờn R = 5 mm

Bản vẽ lồng phụi

V Xỏc định trỡnh tự nguyờn cụng và thiết kế cỏc nguyờn cụng.

Sau khi phõn tớch kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là hàng loạt lớn và trong điều kiện sản xuất nước ta hiện nay, ta chọn phương ỏn phõn tỏn nguyờn cụng, sử dụng nhiều đồ gỏ chuyờn dựng để gia cụng chi tiết trờn cỏc mỏy vạn năng thụng dụng

1 Xỏc định trỡnh tự cỏc nguyờn cụng.

Do sản xuất hàng loạt vừa nên ta chọn phương pháp gia công một vị trí, gia công tuần tự Dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng

Trình tự các nguyên công để gia công chi tiết càng MX BM6

công

Cấp chính xác gia công

Độ bóng sau gia công

1 Nguyên công đúc phôi

Nguyên công I: Đúc Phôi

Nguyên côngII : Phay mặt A

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nguyên công II

- Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị ( 6 bậc tự do ) và kẹp chặt vào thân càng bằng khối v cố định và khối v tự lựa dưới gia công bằng hai dao phay đĩa

Với cách gá đặt này bảo đảm hai mặt đầu càng song song với nhau - Chọn máy : Máy phay đứng vạn năng 6H12

Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm

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

Nguyên công III : Phay mặtB

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nguyên công II

- Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị (6 bậc tự do ) và kẹp chặt vào thân càng bằng khối v cố định và khối v tự lựa dưới gia công bằng hai dao phay đĩa

Với cách gá đặt này bảo đảm hai mặt đầu càng song song với nhau

- Chọn máy : Máy phay đứng vạn năng 6H12

Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm

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

IV : Khoan φ15

- Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị ( 6 bậc tự do ) định vị 3 bậc vào mặt phẳng , định vị 2 bậc tự do nhờ chốt trụ ngắn 1 bậc tự do bằng khối v tự lựa

Với cách gá đặt này bảo đảm độ vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ

- Chọn máy: máy khoan đứng 2H135 có có thông số

Đường kính gia công lớn nhất: 35 mm

Khoảng cách từ đường trục của trục chính tới thân máy: 300 mmKhoảng cách lớn nhất từ trục chính tới bàn máy: 750 mm

Côn móc trục chính: N04

Số cấp tốc độ :12 ; Giới hạn vòng quay: 31,5÷1400 vòng/phút

Số cấp tốc cấp tốc độ chạy dao : 12 cấp

Giới hạn chạy dao : 0,1÷1,6 mm/vòng

Công suất động cơ: 4 kW

Hiệu suất máy : η = 0,8

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

V : Khoan φ15 tiếp theo

- Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị ( 6 bậc tự do ) định vị 3 bậc vào mặt phẳng , định vị 2 bậc tự do nhờ chốt trụ ngắn 1 bậc tự do bằn - Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị ( 6 bậc tự do ) định vị

3 g khối v tự lựa

Với cách gá đặt này bảo đảm độ vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ

- Chọn máy: máy khoan đứng 2H135 có có thông số

Đường kính gia công lớn nhất: 35 mm

Khoảng cách từ đường trục của trục chính tới thân máy: 300 mmKhoảng cách lớn nhất từ trục chính tới bàn máy: 750 mm

Côn móc trục chính: N04

Số cấp tốc độ :12 ; Giới hạn vòng quay: 31,5÷1400 vòng/phút

Số cấp tốc cấp tốc độ chạy dao : 12 cấp

Giới hạn chạy dao : 0,1÷1,6 mm/vòng

Công suất động cơ: 4 kW

Hiệu suất máy : η = 0,8

- Chọn dao : Mũi khoan, mũi khoét, vát mép và doa lỗ

-Chọn mũi khoan ruột gà tra bảng 4.40 ( sổ tay CNCTM tập 1 ) bằng thép gió P18

Chọn mũi doa máy liền khối chuôi côn bằng hợp kim cứng

Theo bảng 7 (Thiết kế đồ án môn học CNCTM) ta có tuổi bền là:

T = 35 phút

Nguyên công VI: Phay rãnh mặt B

- Định vị và kẹp chặt: định vị bằng mặt phẳng 3 bậc tự do.chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự, để khống chế bậc tự do xoay còn lại ta dùng khối V tự lựa

- Chọn máy: để thực hiện nguyên công 1 là máy phay đứng vạn năng 6H12 với các thông số máy như sau :

Mặt làm việc của bàn máy: 400 × 1600mm

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

Tốc độ trục chính: 18 cấp: 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500

Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy:

Pmax=19,650N(2000kg)

- Chọn dao:

Tra bảng 4.92( STCNCTM tập1) dao phay mặt đầu bằng thép gió P18D(Js) = 40 mm; L = 20 mm; d(H7) = 16 mm; Z = 10

Dao phay mặt đầu răng nhỏ, có then dọc

Góc nghiêng rãnh thoát phoi ω = 25o

Hoặc dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng tra bảng 4.94

D = 100 B = 39 d(H7) = 32 Z = 10

Nguyên công VII:Khoan, taro 4 lỗ M8

- Định vị và khẹp chặt như nguyên công 5

- Chọn máy khoan đứng: 2H135 có các thông số ( như trên )

- Chọn dao: mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, vát mép bằng thép gióTra bảng 3 – 131 [1] có các kích thước của dụng cụ cắt như sau :

Mũi khoan φ7

Theo bảng 7 (Thiết kế đồ án môn học CNCTM) ta có tuổi bền là:

T = 35 phút

Nguyên công VIII: phay rãnh mặt A

Định vị và kẹp chặt: sau khi đã gia công xong lỗ cơ bản còn lại, khi

dó định vị dùng chuẩn tinh thống nhất là mặt đầu và 2 lỗ cơ bản một lỗ lồng vào chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do, một lỗ lồng vào chốt trám khống chế 1 bậc tự do, mặt đầu khống chế 3 bậc tự do Khẹp chặt vào 2 mặt đầu của 2 lỗ cơ bản bằng dòn kẹp liên động từ trên xuống vuông góc với mặt đáy

- Chọn máy phay ngang 6H12

Công suất máy Nm = 7 KW

Nguyên công IX: khoan lỗ φ5

- Định vị và kẹp chặt: như nguyên công 7

- Chọn máy khoan đứng: 2H135 có các thông số ( như trên )

Chọn máy :

+ Chọn máy để thực hiện nguyên công 4 là máy khoan đứng 2H135 là máy khoan có đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoan thép có độ bền trung bình φmax = 35 (mm) có các thông số như sau :

Công suất động cơ : N = 4(kW)

Hiệu suất máy : η = 0,8

Số cấp tốc độ : 12

Giới hạn vòng quay : 42 ÷ 2000 (vòng/phút)

Chọn dao :

Chọn dùng mũi khoan + mũi doa bằng thép gió

Tra bảng 3 – 131 [1] có các kích thước của dụng cụ cắt như sau :

Mũi khoan φ5

Theo bảng 7 (Thiết kế đồ án môn học CNCTM) ta có tuổi bền là : T = 35 phút

1.8 Nguyên côngX: Kiểm tra độ song song của đướng tâm giữa 2 lỗ

cơ bản và khoảng cách giữa 2 lỗ

1.9 Kiểm tra độ song song của các lỗ không được quá 0,1/100 mm, độ không vuông góc của các lỗ với nhau không vượt quá 0,1/100 mm, độ không song song của hai mặt đầu không vượt quá 0,1/100 mm

+ Nguyên công kiểm tra được thực hiện bằng việc kiểm tra độ song song các đường tâm lỗ của lỗ hai lỗ φ15 Sau đó kiểm tra độ vuông góc giữa 2 tâm lỗ φ15 Sơ đồ gá đặt như hình vẽ bên

+ Đặt trục kiểm vào lỗ φ15, trục kiểm còn lại được lắp cố định trên đồ gá

có φ15 , quay chi tiết quanh lỗ φ15 đến khi trục kiểm lắp trên lỗ φ15 chạm vào cữ tỳ Khi đó hiệu số của giá trị đo trên từng cặp đồng hồ trên 2 phương đứng và ngang cho ta độ không song song của lỗ φ15 với lỗ φ15 theo 2 phương đứng và ngang

+ Việc thực hiện đo độ vuông góc cho ở sơ đồ dưới

2 Tính lượng dư cho nguyên công thiết kế đồ gá và tra lượng dư cho các 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

Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị cần thiết.

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 XII, còn lại là thống kê kinh nghiệm

2.1 Tính lượng dư gia công cho NC4,5 khoanφ15

Độ chính xác phôi cấp II khối lượng phôi 0,55 kg ,vật liệu Gang xám GX15-32 Quy trình công nghệ gồm 3 bước : khoan, khoét, doa Chi tiết được định vị (6 bậc tự do ) định vị 3 bậc vào mặt phẳng khối v cố định định vị 1 bậc tự do nhờ khối v tự lựa

Độ nhám bề mặt : Ra =1,25 µm

Vật liệu : GX15-32

Bước khoan lỗ từ phôi đặc

Theo bảng 13 , Thiết kế đồ án CNCTM [1] ta có chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi khoan là R z = 40 µm và T i = 60 µm

Sai lệch không gian tổng cộng được xác định theo công thức sau:

2 2 2

khoan = +∆ρ

Trong đó:

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

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

Sai lệch không gian tổng cộng được tính theo công thức: ρ = k ρkhoan

k là hệ số giảm sai (Hệ số chính xác hoá )

2Z = R +T + ρ +ε

Theo bảng 3-87 Sổ tay CNCTM I ,ta có

δ dung sai kích thước các nguyên công tra bảng trong sổ tay công nghệ

Dmax xác định thước giới hạn lớn nhất bằng cách làm tròn số của kích thước tính toán theo háng số có ý nghĩa của dung sai

Dmin kích thước giới hạn nhỏ nhất Dmax - δ

Ta có bảng tính lượng dư sau:

Rz Ti ρ 2.Z bmin Dt δ Dmax Dmin 2Zmin 2Zmax Khoan

42 2 0,08 0,02

0 148 60,2 32,64

11,809 11,957 12,017 12,05

200 150 40 30

11,81 11,96 12,02 12,05

11,63 11,81 11,98 12,02

148 62 32

198 172 42

2Zo max =242

2Zo min = 412

3 Tính chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại.

Tính chế độ cắt cho nguyên công 4

+ Ta tiến hành tính chế độ cắt cho nguyên công 6 là nguyên công khoan + doa lỗ φ15 chiều dài lỗ L = 26 (mm), vật liệu gia công là gang xám GX15 –

32, gia công trên máy khoan đứng 2H135, công suất động cơ

= 7,4(mm)

+ Lượng chạy dao S t : lượng chạy dao S t khi khoan lỗ thông thường ta chọn giá trị lớn nhất cho phép theo độ bền của mũi khoan, theo bảng 5 – 25 [3] với đường kính lỗ khoan D = 14,8 (mm) ; vật liệu gia công có HB = 180

q

S t T

D C

Hệ số Cv và các số mũ dùng cho khoan được tra theo bảng 5 – 28 [2] :

Cv = 17,1 ; q = 0,25 ; y = 0,40 ; m = 0,125

Tra bảng 5 – 30 [2] ta có chu kỳ bền T của mũi khoan thép gió, đường kính mũi khoan là D = 14,8 (mm), vật liệu gia công là gang xám thì T = 60

8 , 14 1 , 17

4 , 0 125 , 0

25 , 0

= 836,66 (vòng/phút)chọn theo tiêu chuẩn của máy có nm = 920 (vòng/phút)

tốc độ cắt thực tế là : Vtt = = =

1000

920 8 , 14 14 , 3 1000

.D n m

+ Lực cắt chiều trục P0 :

- Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng: kP = kMP; tra bảng 5 – 9 [3] có công thức tính : kMV =

⇒ máy đủ công suất để gia công

b Bước doa thô:

+ Chiều sâu cắt t = 0,5( D - d ) = 0,5.(11,96-14,8) = 0,08 mm

+ Lượng chạy dao S = 1,9 mm/vòng tra bảng 5.26 [3]

+ Tốc độ cắt V: m V x q y k V

S t T

D C

V =

CVvà các số mũ tra bảng 5.29 [3]

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế:

kV = knv.kMV.kuv.klv

kMV : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công

kuv : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt

klv : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoét

12.6,15

5 , 0 1 , 0 3 , 0

2 , 0

Cp = 23,5 ; q = 0 ; x = 1,2 ; y = 0,4 ;

- Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng : kP = kMP ; tra bảng 5 – 9 [2] có công thức tính : kMV =

c Bước doa tinh:

+ Chiều sâu cắt t = 0,5( D - d ) = 0,5( 12,02 – 11,96 ) = 0,03 mm

+ Lượng chạy dao S = 1,7 mm/vòng tra bảng 5.26 [3]

+ Tốc độ cắt V: V

y x m

q

V k S t T

D C

V =

CVvà các số mũ tra bảng 5.29 [3]

CV = 15,6 ; q =0,2 ; m =0,3 ; x = 0,1 ; y = 0,5 Chu kỳ bền T tra bảng 5.30 ( sổ tay CNCTM tập 2 ) T = 75

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế:

kV = 1,05

Tốc độ cắt: 1,05

7,1.05,075

12.6,15

5 , 0 1 , 0 3 , 0

2 , 0

D n m

π

7,54 (m/phút).+ Lực cắt chiều trục P0 :

Bước gia công t (mm) n (v/p) S(mm/vòng) CCX RZ (µm)Khoan lỗ φ14,8

Doa thô lỗ φ15

Doa tinh lỗ φ15

5,90,080,03

920200200

0,51,91,7

567

502,51,25