Thiết kế quy trình công nghệ gia công giá đỡ ổ trục

Đặc biệt với một nền kinh tế còn non trẻ như nước ta, với xu hướng “Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa” đất nước, thì ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng lại càng thể hiện

LỜI NÓI ĐẦU

Với mỗi quốc gia thì cơ khí là một trong những ngành công nghiệp không thể thiếu Nó là tiền đề, là cơ sở của nhiều ngành công nghiệp quantrọng khác Vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất trang thiết

bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân Đặc biệt với một nền kinh tế còn non trẻ như nước ta, với xu hướng “Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa” đất nước, thì ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng lại càng thể hiện rõ tầm quan trọng của nó.Trong đó máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt trong ngành chế tạo máy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác nhau, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất Hiện nay do đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu về sản xuất công nghiệp tăng Vì vậy cần phải thiết kế các máy cắt kim loại vạn năng,chuyên dùng có năng suất cao, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ tin cậy, kết cấu máy đơn giản, có tính kinh tế và phù hợp với điều kiện chế tạo và sử dụng của từng cơ sở sản xuất

Để phục vụ cho việc phát triền ngành cơ khí hiện này, chúng ta cầnphải đẩy mạnh công tác đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ

chuyên môn cao về các lĩnh vực, có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo

và khả năng làm việc nhóm Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, công việc đào tạo tại các trường nghề, trung cấp, cao đẳng cũng như đại học ngày càng

được chú trọng hơn.Với đồ án môn học: “Thiết kế quy trình công nghệ

gia công Giá đỡ ổ trục” sinh viên được vận dụng các kiến thức một cách

tổng hợp Với yêu cầu của đồ án, sinh viên phải biết tìm tòi, vận dụng kiến thức đã học một cách linh hoạt, kết hợp trao đổi nhóm giữa: Thầy – sinh viên, sinh viên – sinh viên Nhờ vậy sau khi kết thúc đồ án mỗi sinh viên đều có thể trang bị cho mình một kiến thức tổng hợp, hiểu biết thêm

về công nghệ chế tạo máy nói chung và máy công cụ nói riêng đã được học trong lý thuyết, cùng với kỹ năng làm việc độc lập cũng như làm việcnhóm

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Sỹ, đến nay em đã

hoàn thành đồ án môn học của mình Mặc dù được trang bị các kiến thức

cơ bản, nhưng do khả năng cùng với hiểu biết thực tế còn hạn chế, nên đồ

án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót về mặt kỹ thuật cũng như nội dung Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến của các thầy, cô

để đồ án của em được hoàn thiện hơn, và quan trọng hơn là em sẽ biết thêm được những kiến thức để hoàn thiện mình, đáp ứng yêu cầu của một

kỹ sư cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Sỹ, đã cho em những lời

khuyên quý báu để hoàn thành đồ án môn học này

Hà Nội, ngày15 tháng 12 năm 2011

Sinh viên thực hiệnPhạm Văn Huấn

CHƯƠNG 1:PHÂN TÍCH TÍNH NĂNG CHI TIẾT.

I) Phân tích chức năng điều kiện làm, mác vật liệu của chi tiết:

Dựa vào bản vẽ chi tiết của gối đỡ ta thấy giá đỡ là chi tiết dạng hộp

Do giá đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục Gí

đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy để tăng độ cứng vững của trục khi làm việc, ngoài ra với trục có kích thước chiều dài lớn thì giá đỡ còn có tác dụng chống võng trục Giá đỡ xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó Giá đỡ còn làm nhiệm vụ của ổ trượt

Trên giá đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có bề mặt không phải gia công Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ trụ Ф20, cần gia công mặt phẳng đáy và các lỗ Ф11chính xác để làm chuẩn tinh gia công

Đảm bảo độ không song song 3 tâm lỗ < 0,02/100mm và độ không vuông góc giữa 3 tâm lỗ với mặt đầu <0,02/100mm

Chi tiết làm việc trong điều kiện dung động và thay đổi

Để đạt được yêu cầu kĩ thuật như bản sau:

Mặt trên và mặt bên: phay

II) Phân tích yêu cầu kĩ thuật và phương pháp gia công:

Yêu cầu kĩ thuật và độ chính xác hình học :

- Độ không song song giữa 3 tâm lỗ là 0,02/100mm

- Độ vuông góc mặt đầu với đường tâm của hệ lỗ chính

- Độ song song giữa mặt trên và mặt đáy

- Để đảm bảo vị trí tương đối giữa các lổ kẹp chặt ta phải dùng các tấmbạc dẩn hướng khi gia công các lỗ.

Ta có bản vẽ chi tiết sau:

III-Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết gia công:

- Hộp phải dủ độ cứng vững để gia công không bị biến dạng nên có thể

dùng chế độ cắt cao cho năng suất cao

- Các bề nặt làm chuẩn có đủ độ diện tích nhất định để cho phép thựchiện nhiều bước trên 1 lần gá để đảm bảo gá đặt nhanh

- Các bề mặt có thể gia công trên các máy tiện ,phay ,doa, khoan, để đảmbảo yêu cầu kĩ thuật cần thiết

Phôi được chế tạo từ vật liêu GX15-32 bằng phương pháp đúc nên có thểtạo hình trên bề mặt trong và ngoài không khó khăn lắm.

IV) XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

Vật liệu thân hộp là GX15-32 có cơ tính :

σk = 15kg/mm2

σu = 32kg/mm2

Dựa vào đặc điểm hình dáng kết cấu của chi tiết, kết hợp với vật liệu chếtạo phôi và dạng sản xuất nên chọn phương pháp chế tạo phôi là phươngpháp đúc

A)Đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng tay, mẫu gỗ :

-Độ chính xác của phôi cao

-Năng suất đúc cao do khuôn được làm bằng máy

- Đúc được các chi tiết có trọng lượng từ bé đến lớn

-Lượng dư để lại cho gia công nhỏ

-Vật liệu chế tạo khuôn là cát, đất sét có sẵn nên hạ giá thành sản phẩm

+ Nhược điểm :

Giá thành chế tạo mẫu khá cao

+ Phạm vi ứng dụng:

Phương pháp đúc này phù hợp với dạng sản xuất hàng khối loạt lớn

C Đúc trong khuôn kim loại :

+ Ưu điểm:

Năng suất, chất lượng của phôi đúc cao

Đúc được các chi tiết phức tạp và có khối lượng nhỏ

Khuôn có thể dùng được nhiều lần

Tiết kiệm được vật liệu đúc do tính toán chính xác phôi liệu

+ Nhược điểm:

Giá thành chế tạo mẫu cao

Phải tính chính xác trọng lượng của phôi liệu

+ Phạm vi ứng dụng:

Phương pháp đúc này phù hợp với dạng sản xuất hàng khối loạt lớn

D Đúc trong khuôn vỏ mỏng:

+ Ưu điểm:

Phôi đúc có độ chính xác cao, cơ tính tốt

tự động hoá quá trình làm khuôn

Đơn giản quá trình rỡ khuôn và làm sạch vật đúc

+ Nhược điểm:

- Chỉ đúc được các chi tiết có độ phức tạp vừa và khối lượng nhỏ.+ Phạm vi ứng dụng:

Phương pháp đúc này nên áp dụng khi cần nâng cao chất lượng vật đúc

f Đúc trong khuôn mẫu chảy:

Vậy chọn phương pháp đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại và làm khuônbằng máy để chế tạo phôi

Nguyên công 1 :Đúc phôi

V.chọn chuẩn để gia công chi tiết

Chọn chuẩn tinh

Thông thường với các chi tiết dạng hộp ta thường sử dụng 2 phương án sau

Phương án 1:

Một mặt phẳng và mặt phẳng song song với mặt phẳng đó.

- Đồ gá thiết kế phức tạp hơn phương án 1

- Đường tâm lỗ yêu cầu phải vuông góc với mặt phẳng định vị vàphải gia công chính xác qua các bước khoan-khoét-doa hoặckhoan-doa

Chọn chuẩn thô

1 Yêu cầu khi chọn chuẩn thô

Khi chọn chuẩn thô phải thoả mãn 2 yêu cầu sau:

- Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt.

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt

-2 Nguyên tắc

- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công

có 1 bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công đó làmchuẩn thô

- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công

có hai hay nhiều bề mặt không gia công thì ta nên chọn bề mặt không giacông có yêu cầu về độ chính xác vị trí tương quan với bề mặt gia công làcao nhất làm chuẩn thô

- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công

có tất cả các bề mặt đều phải gia công thì ta nên chọn bề mặt nào ứng với

bề mặt của phôi có yêu cầu cần phải phân bố lượng dư nhỏ và đều nhấtlàm chuẩn thô

- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công

có rất nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì ta nên chọn bề mặtnào trơn chu nhất làm chuẩn thô

ứng với một bậc tự do cần thiết cảu chi tiết gia công chỉ đượcphép chọn và sử dụng chuẩn thô không quá một lần Nếu vi phạmnguyên tắc này người ta gọi là phạm chuẩn thô và sẽ cho sai lệch

về vị trí tương quan giữa các bề mặt là rất lớn

Vậy: chọn chuẩn thô là mặt C hoặc D vì 2 mặt đều có bề mặt bằng phẳng nhất

CHƯƠNG II :XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

+Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất

Dạng sản xuất là 1 đặc trưng có tính tổng hợp giúp cho việc xác định hợp

lí đường lối ,biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất để chế tạo ra sảnphẩm đạt được các chỉ tiêu về kĩ thuật

Việc xác định dạng sản xuất nói lên quy mô sản xuất với ý nghĩa chophép đầu tư vốn ,đầu tư cơ sở vật chất kĩ thuật khác để tổ chức sản xuấtnhằm đạt hiệu quả kinh tế cao

Dạng sản xuất xác định bởi:

Sản lượng hàng năm của chi tiết N (chiếc/năm)

Khối lượng của chi tiết gia công

1

β α

m

N

N

(chiếc/năm) Trong đó:

-N1: Sản lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch

N1= 8000(chiếc/năm)

-N:sản lượng sản phẩm cần chế tạo trong 1 năm

-m: số lượng chi tiết cùng tên trong 1 sản phẩm, m=1

β: hệ số % dự phòng hư hỏng của chi tiết thứ i, thường lấy β = 5%

Xác định trọng lượng của chi tiết:

vậy với m=0,9 (kg) Sản lượng N=8800 (chiếc/năm)

Trọng lượng chi tiết

> 200 kg 4 ÷200 kg < 4 kg

ta xác định được sản xuất trên là sản xuất loạt khối.

CHƯƠNG III: Tính lượng dư gia công:

Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ gópphần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trinh công nghệ

- Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiếu hao lao động để gia công,tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt, … dẫn đến giá thành tăng

- Nếu lượng dư quá nhỏ thì sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi đểbiến thành chi tiết hoàn chỉnh

I) Tính lượng dư gia công.

1 – Tính lượng dư khi gia công lỗ φ20

Độ chính xác phôi cấp 2, khối lượn phôi 0,107 +0,9(kg), vật liệu gangxám GX15-32 có HB = 190 Quy trình công nghệ gồm 3 bước:Khoan,khoét, doa

Theo bảng 10, thiết kế đồ gá CNCTM ta có Rz va Ti của phôi là 250 và350µm

Sai lệch không gian tổng cộng được xác định:

ρphôi = ρ +c2 ρcm2

Giá trị sai lệc ρcm = (0,5δb)2 +(0,5δc)2 = 283 m

Với: b= 400 m c= 400 m

ρc = (∆k.d)2 +(∆k.l)2 với d,l là đường kính và chiếu dài của lỗ.

ρc giá trị cong vênh của lỗ được tính cả 2 hướng kính và hướn trục

Theo bảng 15 (sách HDTKĐACNCTM) ta có đối với phôi đúc ∆k =2

A :dung sai của lỗ định vị A = 0,016 mm

B : dung dai của đường kính chốt b = 0,014 mm

ρmin:khe hở nhỏ nhất giữa lỗ và chốt: ρmin = 0,013 mm

Góc xoay lớn nhất của chi tiết: tgα = ρmax/H

H: là khoảng cách giữa 2 loox chuẩn

tgα = ( 0,016 + 0,014 + 0,013 )/92 = 0,00047

Khi đó sai số chuẩn trên chiều dài lỗ gia công là:

εc = L.tgα = 60.0,00047 = 0,028 mm = 28 m

Chiều dài lỗ gia công L = 40 mm

Sai số kẹp được xác định theo bảng 24(TKĐACNCTM): εK = 60 mVậy sai só gá đặt là: εgđ = 282 +602 = 66 m

Sai số gá đặt ở nguyên công khoét: εgđ1 =0,05.εgđ = 3,3 m

Sai số gá đặt ở nguyên công doa tinh: εgđ2 =0,2.εgđ1 = 0,66 m

*Xác định lượng dư nhỏ nhất theo ct:

) (

2

1 1

Ta có bảng tính lượng dư sau:

31315,63,12

663,30,66

183611260

28,01329,84929,96130,021

4001305221

28,01329,84929,96130,021

27,61329,71929,90930,00

183611260

210619091

Khi doa tinh : 2Zmax = 30,00 - 29,909 = 0,091 mm

2Zmin = 30,021 - 29,961 = 0,060 mmKhi khoét : 2Zmax = 29,909 - 29,719 = 0,190 mm

2Zmin = 29,961 - 29,849 = 0,112 mm

Khi khoan : 2Zmax = 29,719 - 27,631 = 2,106 mm

2Zmin = 29,849 - 28,013 = 1,836 mm+ Lượng dư tổng cộng

CHƯƠNG IV: thiết kế quy trìnhcông nghệ gia công chi tiết

Xác định đường lối công nghệ

Do kết cấu của chi tiết không phức tạp khả năng gá nhiều dao làhạn chế đồng thời gia công nhiều vị trí gá nhiều dao để gia công, song rấtkhó thực hiện nên ta xây dựng quy trình công nghệ theo nguyên tắc phântán nguyên công Tuy nhiên trong một số nguyên công ta có thể tập trungnguyên công để tiến hành gia công và đạt độ chính xác yêu cầu

I. Chọn phương pháp gia công

Vì sản lượng loạt lớn do đó trình độ chuyên môn hóa đòi hỏi rấtcao, nên để có thể đạt được năng xuất cao trong điều kiện sản xuất ở Việt

Nam thì đường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công (ít bướccông nghệ trong một nguyên công) ở đây ta dùng các loại máy vạn năngkết hợp với các đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng dễ chế tạo.Sau khi nghiên cứu kĩ chi tiết cả về cấu tạo và nguyên lý làm việc ta thấy

có bề mặt đáy và các lỗ chính , φ20 là cần độ chính xác cao nhất đạt

RZ10 đối với mặt đáy ta dùng phương pháp phay thô sau đó phay tinh,còn các lỗ chính ta khoét sau đó Doa

II. Tính toán chế độ cắt cho từng nguyên công

Nguyên công 2: Phay thô và tinh mặt D.

Mục đích: Phay mặt trên đạt Rz80 để làm chuẩn tinh cho các

nguyên công tiếp theo Nên ta phay thô sau đó phay tinh

+ Công suất động cơ N = 7 (kw)

+ Hiệu suất của máy ŋ = 0,75

Sơ đồ gá dao B= 50, D = 75

Ta có: 0,6D=0,6.75=45

Vậy thỏa mãn điều kiện B>=0,6D

Lượng dư gia công: Zb=3,5 mm

Chế độ cắt

Chiều sâu cắt t= 1,5 mm

Lượng chạy dao răng Sz = 0,24 mm/răng (bảng 5-126, trang 115 sổ tay CNCTM 2)

Hệ số phụ thuộc vào cách gá dao k1 = 1

Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng chính (α = 900) k2 = 0,7

Giảm 20% đối với dao phay phi tiêu chuẩn

⇒ Sz = 0,24.1.0,7.80% = 0,13 mm/ răng

Tốc độ cắt : Vb=232 m/ph (bảng 5-126, trang 115 sổ Tay CNCTM 2 )

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1 = 0,79

Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao Thực tế khi gia công dao cắtđược tưới dung dịch trơn nguội rất tốt nên xem chu kỳ bền thực tế tănggấp 2 lần chu kỳ bền danh nghĩa k2 = 0,8

Hệ số phụ thuộc vào mac thép hợp kim cứng (BK8) k3 = 0,8

Hệ số phụ thuộc vào mặt gia công (gang đúc có vỏ cứng) k4 = 0,8

Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay (B/D = 50/75 = 0,66) k5 = 1

Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng chính (α = 900) k6 = 0,95

Máy phay 6H12 có Smin = 23,5; Smax = 1180; có 18 cấp

Theo bảng 8 hướng dân thiết kế đồ án CNCTM:

Nguyên công 3: Phay mặt D

Định vị : chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do bởi phiến tỳ, mặt bênđược định vị 2 bậc tự do bởi khối V cố định

Kẹp chặt: chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp ren vít

Chọn máy:

+ Máy phay 6H12 ( Sổ tay CNCTM tập 3)

+ Bề mặt làm việc của bàn (mm3): 320 x 1250

+ Công suất động cơ N = 7 (kw)

+ Hiệu suất của máy ŋ = 0,75

Sơ đồ gá dao B= 50, D = 75

Ta có: 0,6D=0,6.75=45

Vậy thỏa mãn điều kiện B>=0,6D

Lượng dư gia công: Zb=3,5 mm

Chế độ cắt

Chiều sâu cắt t= 2,5 mm

Lượng chạy dao răng Sz = 0,24 mm/răng (bảng 5-126, trang 115 sổ tay CNCTM 2)

Hệ số phụ thuộc vào cách gá dao k1 = 1

Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng chính (α = 900) k2 = 0,7

Giảm 20% đối với dao phay phi tiêu chuẩn

⇒ Sz = 0,24.1.0,7.80% = 0,13 mm/ răng

Tốc độ cắt : Vb=232 m/ph (bảng 5-126, trang 115 sổ Tay CNCTM 2 )

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của gang k1 = 0,79

Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao Thực tế khi gia công dao cắtđược tưới dung dịch trơn nguội rất tốt nên xem chu kỳ bền thực tế tănggấp 2 lần chu kỳ bền danh nghĩa k2 = 0,8

Hệ số phụ thuộc vào mac thép hợp kim cứng (BK8) k3 = 0,8

Hệ số phụ thuộc vào mặt gia công (gang đúc có vỏ cứng) k4 = 0,8

Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay (B/D = 50/75 = 0,66) k5 = 1

Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng chính (α = 900) k6 = 0,95

⇒ Vt =Vb k1.k2.k3.k4.k5.k6 = 232.0,79.0,8.0,8.0,8.1.0,95

= 89,1 m/phút

Số vòng quay của trục chính theo tính toán:

máy phay 6H12 có nmin = 30 vòng/phút; nmax = 1500 vòng/phút; có 18 cấp

Theo bảng 8 hướng dân thiết kế đồ án CNCTM:

⇒ϕ = 1,26

Ta có: ϕx = chọn ϕx = 12,64

⇒ nm = 30.12,64 = 379,2 vg/ph

Như vậy ta có:

Lượng chạy dao phút tính toán Sph

Sph = Sz.Z.n = 0.13.10.379,2 = 493 mm/phút

Máy phay 6H12 có Smin = 23,5; Smax = 1180; có 18 cấp

Theo bảng 8 hướng dân thiết kế đồ án CNCTM:

Nguyên công 4: Khoan, khoét, doa lỗ φ20,vát mép lỗ φ20

Định vị : chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do bởi phiến tỳ, mặt bênđược định vị 2 bậc tự do bởi khối V cố định,và 1 bậc tự do được định vị bởi chốt chống xoay.

Kẹp chặt: chi tiết được kẹp chặt bằng khối V di động vào mặt bên

Chọn máy: máy khoan K125 Công suất Nm=2,8 KW

Chọn dao: Mũi khoan thép gió, mũi khoét thép gió và mũi doa thép gió

5 , 33 1000

1000

1000

190 80 14 , 3 1000

.

Lượng chạy dao So = 0,75mm/vòng (Bảng 5-104 sổ tayCNCTM)

26 1000

.

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 540 vg/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

,

.

35 135 16

14 3

8 6 1000 1000

=

=

= π

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

= π

Doa 2A55 Thép gió 600 2,5 0.5

Nguyên công 5: Vát mép đầu lỗ còn lại