Thiết kế qui trỡnh cụng nghệ chế tạo chi tiết bớch nhặn với sản lượng 5000 chi tiếtnăm, điều kiện sản xuất tự do

Bề mặt làm việc chủ yếu của bich chặn là các bề mặt trong của lỗ và các bề mặt làm việc của bích chặn. Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình gia công chi tiết như sau: + Kết cấu của hộp phải được đảm bảo khả năng cứng vững. + Với bích chặn, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôi đúc và vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt củabích chặn + Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất. + Kết cấu nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó. Đối với các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ. + Kết cấu phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc. + Kết cấu thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất. + nguyên công đầu bên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho chi tiết và mặt bên là phay bằng hai dao phay đĩa 2 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu.

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 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 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 Xuân Quỳnhtrong 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 Xuân Quỳnhđã giúp đỡ em hoàn thành công việc được giao

Hà Nội, ngày 24/11/2006 Sinh viên Trần Đức Thọ

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN 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 bíchnhặn với sản lượng 5000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do

Bich chặn là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng hộp, chúng làmột loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song songvới nhau

Điều kiện làm việc 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 bich chặn là các bề mặt trong của lỗ và các bềmặt làm việc của bích chặn

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệđiển hình gia công chi tiết như sau:

+ Kết cấu của hộp phải được đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với bích chặn, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôiđúc và vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt củabích chặn

+ 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 nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đối với các lỗvuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ

+ Kết cấu phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.+ Kết cấu thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất.+ nguyên công đầu bên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảmbảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho chi tiết và mặt bên làphay bằng hai dao phay đĩa 2 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu

3 Xác định dạng sản xuất:

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

N = N1m(1 + /100)Trong đó:

N : Số 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;

5 : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

 N = 1000.1.(1 + 6%) = 1060 ( sản phẩm)

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta phải xác định trọnglượng của chi tiết Trọng lượng của chi tiết được xác định theo côngthức:

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 phưong pháp chọn phôi:

*Phôi ban đầu đúc:Vì dạng sản xuất hàng loạt nên chi tiết được đúctrong khuân kim loại quá trình sản xuất được tra cụ thể trong sổ taycông nghệ đặc biệt:

Từ cách chế tạo phôi ở trên ta có thể tra được lượng dư theobảng 3-9 (Lượng dư phôi cho vật đúc khuôn ) Sổ tay công nghệ Chếtạo Máy Các kích thước của vật đúc khuôn, được xác định đối với các

bề mặt gia công của chi tiết khi làm tròn sẽ tăng lượng dư lên với độchính xác : + 0,5 mm Trị số lượng dư cho trong bảng cho đối với bềmặt Rz = 40; nếu bề mặt gia công có Rz = 20  40 thì trị số lượng dưtăng 0.3  0.5 mm; nếu bề mặt có độ nhấp nhô thấp hơn thì trị sốlượng dư tăng thêm 0.5  0.8 mm Trong trường hợp này bề mặt gia

công của ta có Ra = 2,5 (cấp nhẵn bóng : cấp 6 có Rz = 40)

5.Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao

Lập sơ bộ các nguyên công:

Nguyên công đầu tiên là đúc tạo phôi dùng phương pháp đúc trongkhuân kim loạI sao cho phù hợp vơí sản xuất hàng loạt

Nguyên công 2-3 Phay mặt đầu đạt kích thước 1280,1, gia công trênmáy phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kính tối thiểu là

Nguyên công 7 : Phay mặt phẳng song song với trục lỗ  25đạt kíchthước 280,1, gia công trên máy phay trụ bằng dao trụ( đạt được độ nhám Ra

= 10 - cấp độ bóng

Nguyên công 8: Phay mặt bên đạt kích thước 380,1, gia công trên máyphay bằng dao phay đĩa và sau đó có thể mài phẳng ( đạt được độ nhám Ra

= 2,5 - cấp độ bóng cấp 6)

Nguyên công 9 : Gia công lỗ dầu đầu nhỏ, khoan trên máy khoan với

2 mũi có đường kính 10 và 8 Sau đó ta rô để thoả mãn yêu cầu

THIẾT KẾ TỪNGNGUYÊN CÔNG CỤ THỂ

NGUYÊN CÔNG 2-3 PHAY MẶT PHẲNG TRÊN VÀ MẶT PHẲNG DƯỚI

a)Định vị và kẹp chặt : Hai mặt bên 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 tự định tâm và 2 chốt tỳ hạn chế 3 bậc tự do,dùng phiến tỳ hạn chế 3 bâc tự do Vậy chi tiết đã được hạn chế

cả 6 bậc tự do

Sơ đồ định vị và kẹp chặt như sau:

d)Lượng dư gia công:

Tra bảng 3.94 SổTAYCNCTM T1 cho vật đúc bằng gang đúc trong khuôn kim loại, vật đúc cấp chính xác loại I ta được lượng dư đối với mặt trên là 2,5 mm

Chọn S=0,18 Số răng dao Z=10 răng

 lượng chạy dao vòng Sz= 0,18.10=1,8 mm/vòng

Tốc độ cắt Vb=204 m/ph (Bảng 5-127 SổTayCNCTMII )

Số vòng quay của trục chính là:

b t

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

 Chế độ cắt khi phay tinh:

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

t tt

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

f) Thời gian gia công:

Thời gian cơ bản được xác định theo công thức sau đây(Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy trang 54):

n S

L L L T

.

2 1 0





L:Chiều dài bề mặt gia công,mm

L1:Chiều dài ăn dao,mm

L2:Chiều dài thoát dao,mm

S:Lưong chạy dao vòng,mm/vòng

N:số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút

phay thô t=2,2mm

n S

L L L

T

.

2 1 0







mm t

D t

L1  (  )  0 5  :  3

D=100mm

L1= 2 , 2 ( 100  2 , 2 )  3  17 , 6mm

mm mm

L2  ( 2 5  :  5 )  4

L=43mm

n=600vg/ph

06 , 0 600

mm mm

L2  ( 2 5  :  5 )  4

800

* 2 , 0

4 46 , 8 43







phútBảng thông số chế độ cắt :

t(mm)

S(mm/vg)

S(mm/ph)

Tcb(phút)

NGUYÊN CÔNG 4 KHOAN KHOÉT DOA CÁC LỖ Ø 9,Ø4,Ø13

Định vị và kẹp chặt:

Ta dùng phiến tỳ định vị 3 BTD và 3 chốt tỳ định vị nốt 3 BTDcòn lại nên chi tiết được định vị cả 6 BTD

Dùng cơ cấu kẹp liên động kẹp chặt chi tiết như hình vẽ

Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

Bước 2: Doa lỗ  4 dao Doa D=4

Doa lỗ  9 dao Doa D=9Doa lỗ  13 dao Doa D=13

1    ,

mm d

D

2

8 3 4 2

q

S t T

D C V

1



Tra bảng 5-28 ta có:

v k S T

D C

12 0 180

8 3

* 8 9

5 0 2 0

4 0

L L L

T

.

2 1 0

0

10 0.85 3

0.096 0.12*1200

2

8 , 8 2

1    ,

mm d

D

2

8 , 8 9 2

q

S t T

D C V

S(mm/vg)

Tcb(phút)

Klv:Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan 5-31 SổTayCNCTM T1 )

q

v k S T

D C

12 0 180

8 8

* 8 9

5 0 2 0

4 0

L L L

T

.

2 1 0

S(mm/vg)

Tcb(phút)

mm d

D

2

8 , 12 13 2

q

S t T

D C V

q

v k S T

D C

12 0 180

8 12

* 8 9

5 0 2 0

4 0



L L

L

T

.

2 1 0

S(mm/vg)

Tcb(phút)

NGUYÊN CÔNG 6: PHAY MẶT SAU

Định vị :tương tự nguyên công V dùng phiến tỳ hạn chế 3BTD,1chốt chụ ngắn có hạn chế 2 bậc tự do và 1 chốt trám hạn chế 1BTD

Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp liên động , phương của lực kẹp vuông góc

với phương của kích thước thực hiện.Ta có thể điều chỉnh máy đạtđược kích thước theo yêu cầu

d)Lượng dư gia công:

Tra bảng 3.94 SổTAYCNCTM T1 cho vật đúc bằng gang đúc trong khuôn kim loại, vật đúc cấp chính xác loại I ta được lượng dư đối với mặt trên là 2,5 mm

Chọn S=0,18 Số răng dao Z=10 răng

 lượng chạy dao vòng Sz= 0,18.10=1,8 mm/vòng

Tốc độ cắt Vb=204 m/ph (Bảng 5-127 SổTayCNCTMII )

Số vòng quay của trục chính là:

b t

 Chế độ cắt khi phay tinh:

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

f) Thời gian gia công:

Thời gian cơ bản được xác định theo công thức sau đây(Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy trang 54):

n S

L L L T

.

2 1 0





L:Chiều dài bề mặt gia công,mm

L1:Chiều dài ăn dao,mm

L2:Chiều dài thoát dao,mm

S:Lưong chạy dao vòng,mm/vòng

N:số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút

phay thô t=2,2mm

n S

L L L

T

.

2 1 0







mm t

D t

L1  (  )  0 5  :  3

D=100mm

L1= 2 , 2 ( 100  2 , 2 )  3  17 , 6mm

mm mm

L2  ( 2 5  :  5 )  4

L=43mm

n=600vg/ph

06 , 0 600

* 8 , 1

4 6 , 17 43

L2  ( 2 5  :  5 )  4

800

* 2 , 0

4 46 , 8 43







phútBảng thông số chế độ cắt :

t(mm)

S(mm/vg)

S(mm/ph)

Tcb(phút)

NGUYÊN CÔNG 7 PHAY MẶT TRƯỚC

Định vị : Dùng phiến tỳ định vị 3 BTD, 3 chốt tỳ hạn chế 3BTD còn

lại

Kẹp chặt: Dùng cơ đòn kẹp kẹp vào mặt trong của lỗ , phương của

lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện.Ta có thểđiều chỉnh máy đạt được kích thước theo yêu cầu

Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

W

n

d)Lượng dư gia công:

Tra bảng 3.94 SổTAYCNCTM T1 cho vật đúc bằng gang đúc trong khuôn kim loại, vật đúc cấp chính xác loại I ta được lượng dư đối với mặt bên là 2,0 mm

V

150 14 , 3

26 1000

1000

.

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

 Chế độ cắt khi phay tinh

Cả 2 dao cùng gia công với chiều sâu cắt t = 0,5 mm

lượng chạy dao vòng S0=2 mm/vòng (Bảng 5-37 SổTayCNCTM tập

2 )

 Lượng chạy dao răng Sz = So/z =2/16 =0,125 mm/răng

Tốc độ cắt Vb= 37,5 m/ph (Bảng 5-172 SổTayCNCTM )

Số vòng quay của trục chính là:

ph vg D

V

150 14 , 3

5 , 37 1000

D

1000

75 150 14 , 3 1000

.

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

f)Thời gian gia công :

phay thô t=1,5mm

n S

L L L

T

.

2 1 0







mm t

D t

L1  (  )  0 5  :  3

D=150mm

92 , 17 3 ) 5 , 1 150 ( 5 , 1

mm mm

L2  ( 2 5  :  5 )  4

L=64mm

n=60vg/ph

27 , 0 60

* 28 , 5

4 92 , 17 64

L2  ( 2 5  :  5 )  4

53 , 0 75

* 2

4 64 , 11 64

t(mm)

S(mm/vg)

S(mm/ph)

Tcb(phút)

NGUYÊN CÔNG 8 PHAY HAI MẶT BÊN

Định vị và kẹp chặt :

Dùng phiến tỳ định vị hạn chế 3 BTD, chốt trụ ngắn định vị 2 BTD, chốt trám định vị 1 BTD chống xoay

d)Lượng dư gia công:

Tra bảng 3.94 SổTAYCNCTM T1 cho vật đúc bằng gang đúc trong khuôn kim loại, vật đúc cấp chính xác loại I ta được lượng dư đối với mặt bên là 2,0 mm

150 14 , 3

26 1000

1000

.

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

 Chế độ cắt khi phay tinh

Cả 2 dao cùng gia công với chiều sâu cắt t = 0,5 mm

lượng chạy dao vòng S0=2 mm/vòng (Bảng 5-37 SổTayCNCTM tập

V

150 14 , 3

5 , 37 1000

D

1000

75 150 14 , 3 1000

.

Với máy đã chọn đã đủ các yêu cầu cần thiết để gia công chi tiết

f)Thời gian gia công :

phay thô t=1,5mm

n S

L L L

T

.

2 1 0







mm t

D t

L1  (  )  0 5  :  3

D=150mm

92 , 17 3 ) 5 , 1 150 ( 5 , 1

mm mm

L2  ( 2 5  :  5 )  4

L=64mm

n=60vg/ph

27 , 0 60

* 28 , 5

4 92 , 17 64

L2  ( 2 5  :  5 )  4

53 , 0 75

* 2

4 64 , 11 64

t(mm)

S(mm/vg)

S(mm/ph)

Tcb(phút)

NGUYÊN CÔNG 9 KHOAN KHOÉT LỖ DẦUØ8,Ø10

Định vị và kẹp chặt:

Dùng phiến tỳ định vị vào mặt bậc hạn chế 3 BTD, 3 chốt tỳ hạnchế 3 BTD còn lại

Dùng cơ cấu kẹp liên động kẹp chặt vào 2 bên của chi tiết vàvuông góc với mặt định vị như hình vẽ

Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đường kính mũi khoan lớn

nhất khi khoan thép có độ bền trung bình max = 10 mm Công suấtcủa máy Nm = 2,8 kW

Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như sau d = 10 mm và mũi

khoan có d = 8mm ( Tra theo bảng 4-40, 4-41 Sổ tay Công nghệChế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoan 1 Zb1 = d1/2 =

3 mm và lượng dư khoan lần 2 Zb2 = d2/2 =1 mm

Chế độ cắt:

- Xác định chế độ cắt cho khoan lần 1 lỗ  10 , chiều sâu cắt t = 3 mm,lượng chạy dao S = 0,17 (0.140,18)mm/vòng, tốc độ cắt V =27,5 m/phút Ta 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

1000

tốc độ cắt V = 43 m/phút Ta 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

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

1000

d

v t

 Số vòng quay của trục chính theo dãy số vòng quay:

nm = 1360vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,1 mm/vòng

NGUYÊN CÔNG 5: KHOÉT DOA,VÁT MÉP LỖ Ø25

Định vị:

Dùng phiến tỳ định vị 3 BTD và 1 chốt trụ ngắn định vị 2 BTD, 1chốt trám định vị 1 BTD

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu liên động kẹp vào 2 bên của chi tiết

vuông góc với mặt định vị như hình vẽ

c)Chọn dao:

Chọn dao:Mũi khoan rộng D=24.8mm

đường kính dao doa thô:d=24,98mmđường kính dao doa tinh:d=25mm

d)Lượng dư gia công:

Xác định lượng dư và kích thước giới hạn cho các bước công nghệ giacông lỗ 25+0.021

Lượng dư được tính theo công thức :

Với vật liệu đúc trong khuôn kim loại tra bảng (3.2HDTKACNCTM)

ta có Rz=200,Ta=300(m) phôi đúc trong khuôn kim loại cấp chính xác 12:14

2.Sai số không gian tổng cộng khi gia công lỗ (Ф25H7)

  Độ cong vênh đơn vị lấy theo bảng (3.7)

D=25 Đường kính của lỗ gia công

L=38 Chiều dai của lỗ gia công

Sai số không gian sót lại sau khi khoan rộng được tính theo công thức (HDTK)

Thay số vào công thức tính lượng dư và lập bảng ta có:

Zmin

m



Kích thước tính

dti mm

Dungsai



m



Kích thướcgiới hạn(mm)

Lượng dưgiớihan(mm)Rz

dmax mm

2Zg h

m



2Zg h

-Doa thô: 2 Zmin=2(50+50+20,2)=72 m

-Doa tinh: 2Zmin=2(5+10+0.02)=31 m

7.Tra dung sai của các nguyên công theo sổ tay CNCTM I

10.Tính lượng dư giới hạn:

2Zmin:là hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất giữa hai nguyên công2Zmax:là hiệu kích thước giới hạn nhỏ nhất giữa hai nguyên công

được tính trong bảng trên

11.Xác đinh lượng dư tổng cộng:

i gh

 333 230

72 31

min min

183 49

max max

0

e)Chế độ cắt

chiều sâu cắt:

t=0.5(D-d)=0.5(21.8-20)=0.9mmD:đường kính mũi khoan rộngd:đường kính lỗ ban đầuLượng chạy dao S (mm/vòng)

tra bảng 5-26(STCNCTM II) S=1(mm/vòng)

D>20mm vật liệu gia công Gang HB<200

Tốc độ cắt:(m/ph)

v y

thay số vào công thức :

v y x

m

q

S t

* 40

8 21

* 2 34

3 0 0 2 0

45 0



Mô men xoắn Mx(Nm) và lực chiều trục P0(N)

p y x q M

M  10

p y q x

M  10 =10 * 0 085 * 21 8 0 * 0 9 0 75 * 1 0 8 * 1  0 8 (Nm)

p y q x

C

P0  10 =10*23.5*0.91.2*210*1*1=207N

Công suất cắt Ne(kW)

công suất cắt được xác định theo công thức:

* 14 3

54

* 1000

06 0 9750

788

* 8 0 9750

f)Thời gian gia công:

a/Khoan rộng:

n S

L L

L

T

.

2 1 0

L L

L

T

.

2 1 0

L L

L

T

.

2 1 0

Kiểm tra độ không song song của hai mặt phẳng trên và dưới

VI THIẾT KẾ ĐỒ GÁ NGUYÊN CÔNG KHOAN DOA LỖ 25

I.Các thành phần của đồ gá:

 Cơ cấu định vị: Phiến tỳ,chốt tỳ

 Cơ cấu kẹp chặt: Cơ cấu đòn kẹp

 Cơ cấu dẫn hướng:Bạc dẫn hướng

 Cơ cấu so dao

3.Xác định phương chiều điểm đặt của lực cắt,lực kẹp:

Sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết:

Po

Mx

a