thiết kế quy trình gia công chi tiết tay biên (kèm bản vẽ)

Lời nói đầu Qui trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng cần đạt yêu cầu về các mặt đầu, độ song song của các lỗ với nhau.. Từ các yêu cầu trên, ta phải thiết kế một qui trình công ngh

Lời nói đầu

Qui trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng cần đạt yêu cầu về các mặt đầu, độ song song của các lỗ với nhau Từ các yêu cầu trên, ta phải thiết kế một qui trình công nghệ hợp lý từ khâu tạo phôi đến khâu tạo thành chi tiết hoàn chỉnh.

Trên cơ sở đó ta phải thiết kế đồ gá, tính chế độ cắt và xác định thời gian gia công cơ bản cho từng nguyên công một cách hợp lý để đạt hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao nhất Những yêu cầu trên được thể hiện trong : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TAY BIÊN.

Các số liệu, thông số do tra bảng hoặc tính toán đều dựa vào các tài liệu và kinh nghiệm của thầy hướng dẫn Một sản phẩm có thể có nhiều phương án công nghệ khác nhau việc thiết kế quy trình công nghệ còn so sánh và chọn lọc

ra được một phương án công nghệ hợp lý nhất đảm bảo yêu cầu về chất lượng, giá thành rẻ, thời gian, đáp ứng nhu cầu xã hội.

Tuy nhiên, do còn yếu kém về kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán cũng như chọn các số liệu Em rất mong thầy cô góp ý, bổ sung để kiến thức của em được vững vàng hơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Minh

NỘI DUNG

Phần 2: Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi 7

II Phân tích qui trình công nghệ – Chọn qui trình 11

Nguyên công 1:Phay mặt phẳng (bề mặt 1,6 ) 14

Nguyên công 2: Phay mặt phẳng (bề mặt 3,8 ) 17

Nguyên công 4: Khoan, khoét, doa lỗ 2, vát mép 4 22

Phần 5: Tính toán lượng dư cho nguyên công 3 24

Phần 6: Tính toán chế độ cắt cho nguyên công 3 28

Phần 7: Tính toán và thiết kế đồ gá cho nguyên

Ý kiến của Giáo viên hướng dẫn

Vĩnh Long, ngày……… tháng ……… năm 200……

Giáo viên hướng dẫn

Phần 1:

Phần 1: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1 Yêu cầu kỹ thuật:

- Vị trí tương quan giữa các bề mặt:

+ Độ không song song giữa 2 lỗ Φ12 và Φ20 không quá 0.02

+ Độ không vuông góc giữa các mặt đầu không quá 0.03

- Độ nhám bề mặt :

) 100

.m.(1 N

N

0

β

α + +

+ Các bề mặt 1-3-6-8 có độ nhám RZ= 40µm

+ Các bề mặt còn lại không gia công có Rz= 80µm

+ Các góc lượn R= 4mm

2 Vật liệu chế tạo:

Tay biên là chi tiết dạng càng, chịu tải trung bình, làm việc trong môi

trường rung động nên vật liệu chế tạo phải đáp ứng được độ cứng vững Vật

liệu thông thường dùng để chế tạo là thép cacbon, thép hợp kim, các loại

gang xám Ở đây với chi tiết nầy ta chọn vật liệu là gang xám GX 15 – 32, do

việc chế tạo (đúc ) và gia công cũng như giá thành đối với vật liệu gang xám

thấp

Trong chế tạo máy, người ta phân biệt thành 3 dạng sản xuất:

 Sản xuất đơn chiếc

 Sản xuất hàng loạt ( lớn, vừa, nhỏ )

 Sản xuất hàng khối

- Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố

khác nhau Để xác định được dạng sản xuất, ta cần phải tính:

a Sản lượng hàng năm của chi tiết:

Đây là số chi tiết đựơc sản xuất trong một năm, được tính bởi công thức:

Trong đó:

- N : số chi tiết được sản xuất trong một năm

- N0 : số sản phẩm được sản xuất trong một năm

- m: số lượng chi tiết trong một sản phẩm

-α : % phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc - rèn (α = 3% - 6%)

- β : số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ: ( β = 5% - 7% )

Từ phiếu nhiệm vụ, ta có các số liệu:

Số sản phẩm được sản xuất trong một năm là N0 = 16.900 chiếc/năm

Số lượng chi tiết trong một sản phẩm m = 1

Ta chọn:

Phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng là α = 5%

Số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ là β = 5%

Vậy : N=16.900x (1+5100+5)=18.590chiếc/năm

b Trọng lượng của chi tiết: được xác định theo công thức:

Q1 = V.γ (kg )Trong đó:

Q1: trọng lượng của chi tiết ( kg )V: thể tích của chi tiết ( dm3 )

γ : trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết

Với chi tiết giá đỡ kẹp là chi tiết dạng càng, vật liệu là gang xám, nên :

- Trọng lượng riêng của gang xám là: 7,2 (kg/dm3 )

Và ta phân chi tiết ra thành từng phần nhỏ để tính thể tích của chi tiết, phân tích chi tiết gia công thành từng vùng, ta tính thể tích từng vùng, sau đó tổng hợp các thể tích đó lại, ta có thể tích của chi tiết là:

* Cách xác định dạng sản xuất:

Dạng sản xuất

Q 1 – Trọng lượng của chi tiết

Sản lượng hàng năm của chi tiết ( chiếc )

Hàng loạt lớn 300 – 1000 500 – 1000 5000 – 50.000

( Thiết kế ĐA-CNCTM – trang 13 )Từ những kết quả có được qua tính toán, kết hợp với việc tra bảng xác địnhdạng sản xuất, ta kết luận chi tiết được sản xuất ở dạng sản xuất hàng loạt lớn

Mác gang

HB

Thành phần hoá học ( % )

( Thiết kế đúc – trang 48 )

II Phương pháp chế tạo phôi:

Do vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám, cùng với việc chi tiết được sản xuất hàngloạt lớn nên chi tiết đựơc đúc cấp chính xác 2, cấp chính xác kích thước IT 15 – IT

16, thuộc nhóm phức tạp II Chi tiết đựơc đúc trong khuôn bằng kim loại ( khuôngang ) và có lõi là kim loại, với mặt phân khuôn nằm ngang Đúc dưới áp lực thấp.Sai lệch cho phép về kích thước chi tiết đúc: ± 0,5 ( mm )(B 3-3 tr 174 – ST1 )

Sai lệch về chiều dầy thành gân không gia công: ± 0,4 ( mm )(Tr81 – TKá đúc)

Sai lệch cho phép về khối lựơng: 8% ( bảng 14 – trang 80 – Thiết kế đúc )

Lượng dư lớn nhất để gia công cơ khí vật đúc: 4 (mm) (B19-T83-TK Đúc )

Lượng co theo chiều dài của vật đúc: 1% ( B23-T90-TK Đúc )

Lượng dư gia công của chi tiết:

Các bề mặt gia công Lượng dư cho phép

( mm )

( Bảng 19 – trang 84 – TK Đúc )

• Dung sai kích thước chi tiết đúc (mm), lấy theo IT15:

Kích thước danh nghĩa

> 0 ÷ 6 : 0,480 > 6 ÷ 10 : 0,580

> 10 ÷ 18 : 0,700 > 18 ÷ 30 : 0,840

> 30 ÷ 50 : 1,000 > 50 ÷ 80 : 1,200

> 80 ÷ 120 : 1,400 > 120 ÷ 180 : 1,600

• Quá trình hình thành phôi:

Theo [7, trang 63] quá trình hình thành phôi trải qua các bước sau:

- Trước hết bộ phận kỹ thuật phải vẽ bản vẽ vật đúc Căn cứ vào bản vẽ vật

đúc bộ phận mộc mẫu chế tạo ra mẫu và hộp lõi Ở bộ phận làm khuôn người

ta dùng mẫu và hỗn hợp làm khuôn để chế tạo ra khuôn Ở bộ phận làm lõi

người ta dùng hộp lõi và hỗn hợp làm lõi chế tạo ra lõi Sau khi sấy khuôn và

lõi ta đem lắp ráp khuôn lõi lại với nhau Tiến hành các bước tiếp theo như rót

kim loại vào khuôn, mởõ khuôn lấy vật đúc, phá lõi khỏi vật đúc, làm sạch vật

đúc và kiểm nghiệm

- Chi tiết được làm sạch bằng các thiết bị phun cát khô và phun cát ướt tự

động và bán tự động

3 Bản vẽ khuôn đúc:

4 Các lưu ý khi đúc chi tiết:

Do gang xám dễ đúc do chảy loãng tốt, ít co ngót nên được dùng rộng rãi để

đúc các chi tiết, nhưng trong quá trình đúc cần lưu ý một số việc sau:

- Do gang dễ biến trắng nên khi dùng vật làm nguội cần phải thận

trọng

- Khi đúc, thông thường, nên rót kim loại vào chỗ mỏng nhằm làm

đồng đều nhiệt độ, tránh nút nhiệt ở vật đúc

- Tránh bị biến trắng cục bộ Khi ráp khuôn nên tránh khe hở lớn

giữa ruột vì có thể tạo rìa thừa, gây nứt ở mép cạnh

Phần 3:

Phần 3: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

I Các qui trình công nghệ:

Ta có hình vẽ chi tiết lồng phôi và các bề mặt cần gia công:

Qua hình vẽ trên, ta nhận thấy rằng có những qui trình công nghệ như sau:

1 Qui trình công nghệ 1:

20, vát mép

- Bước 1: Khoan lỗ mồi Φ 9

- Bước 2 : Khoan lỗ Φ 18

- Bước 3 : Khoét thô lỗ Φ 19

- Bước 4 : Khoét tinh lỗ Φ 19.5

- Bước 5 : Doa thô lỗ Φ 19.9

- Bước 6 : Doa tinh lỗ Φ 20

- Bước 7 : Vát mép

7 – 9

4 Khoan, khoét, doa lỗ Φ 12, vát

mép

- Bước 1: Khoan lỗ Φ 10

- Bước 2 : Khoét thô lỗ Φ 11

- Bước 3 : Khoét tinh lỗ Φ 11.5

- Bước 4 : Doa thô lỗ Φ 11.9

- Bước 5 : Doa tinh lỗ Φ 12

- Bước 6 : Vát mép

2 - 4

2 Qui trình công nghệ 2:

2 Phay mặt phẳng 3 - 8

- Bước 1 : Khoét thô lỗ Φ 19

- Bước 2 : Khoét tinh lỗ Φ 19.5

- Bước 3 : Doa thô lỗ Φ 19.9

- Bước 4 : Doa tinh lỗ Φ 20

- Bước 5 : Vát mép

7 – 9

- Bước 1 : Khoét thô lỗ Φ 11

- Bước 2 : Khoét tinh lỗ Φ 11.5

- Bước 3 : Doa thô lỗ Φ 11.9

- Bước 4 : Doa tinh lỗ Φ 12

- Bước 5 : Vát mép

2 - 4

II Phân tích các quy trình công nghệ – Chọn quy trình:

Qua các quy trình đã được nêu ra, ta nhận thấy rằng ở từng quy trình đều có

những ưu và nhược điểm Riêng với quy trình công nghệ 1, ta thấy rằng đây là

qui trình gia công hợp lý hơn so với các quy trình kia, với các ưu điểm sau:

- Trình tự gia công hợp lý

- Các sai số trong quá trình gia công ít xuất hiện do các chuẩn

được chọn trong từng nguyên công đều theo các nguyên tắc chọn chuẩn

- Về mặt tính toán và thiết kế đồ gá tương đối dễ hơn so với các

quy trình công nghệ còn lại

Phần 4:

Phần 4: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

I Nguyên công 1: Phay mặt phẳng ( bề mặt 1 - 6 )

1 Sơ đồ gá đặt: như hình vẽ

2 Định vị: hạn chế 5 bậc tự do

3 Chọn máy: máy phay 6H82

4 Dụng cụ cắt: Dao phay hình trụ răng nhỏ thép gió

D = 100 ; B = 49 ; Z = 10 ) ( sổ tay dụng cụ cắt gọt )

5 Lượng dư gia công: 3.5 ( mm )

6 Chế độ cắt:

7 Phay mặt phẳng :

- Chiều sâu cắt: t = 3,5 ( mm )

- Lượng chạy dao răng: SZ = 0,2 ( mm/răng )

( bảng 5-131 trang 119 – ST2 )

- Lượng chạy dao vòng : S = SZ x Z = 0,2 x 10 = 2 (mm/vòng)

- Tốc độ cắt: v = 39.5 ( m/ph ) ( bảng 5-132 trang 120 – ST2 )

- Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

- Ta chọn số vòng quay theo máy, n = 150 ( v/ph )

- Tốc độ cắt thực tế là:

) m/ph (

1000 50

3,14x100x11000

.D.ntt

- Lượng chạy dao máy:

SM = SZ x Z x n = 0,2 x 10 x 150 = 300 (mm / phút)

- Theo thuyết minh máy, ta chọn: SM = 300 (mm/phút )

- Công suất cắt: N = 1,6 ( kW ) ( Bảng 5-139-trang 125 – ST 2 )

- Kiểm tra vơí công suất máy: N = 1,6 (kW) < Nđc = 7 ( kW )

Vậy máy hoạt động tốt

8 Thời gian thực hiện nguyên công:

Do cắt một lần với lượng dư gia công là 3.5 mm, nên thời gian thực

hiện nguyên công là :

TTC = T0 + TP + TPV + TTN

Với : TTC : thời gian từng chiếc ( thời gian nguyên công )

T0 : thời gian cơ bản, là thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thước và tính chất cơ lý của chi tiết

) phút / vòng (125.83,14x100

1000x39.5D

1000vtt

π

=

TP: thời gian phụ, là thời gian để gá, kiểm tra kích thước, tháo chi tiết… Giá trị gần đúng TP = 10%T0

TPV: thời gian phục vụ chỗ làm việc, gồm:

thời gian phục vụ kỹ thuật

( Tpvkt = 8%T0 ) và thời gian phục vụ tổ chức ( Tpvtc = 3%T0 )

TTN : thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân ( TTN = 5%T0 )

Với: thời gian cơ bản được xác định bằng công thức sau:

) phút (

L1LL

Với: L: chiều dài bề mặt gia công ( mm )

L1: chiều dài ăn dao ( mm )

L2 : chiều dài thoát dao ( mm )S: lượng chạy dao vòng ( mm/vòng )n: số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút

Ta có:

Chiều dài bề mặt gia công : L = 30 (mm)

Do đây là nguyên công phay mặt phẳng nên chiều dài ăn dao là:

L1= t(D−t)+ (0,5÷3) mm ( TKĐACNCTM – trang

63 )

 L1 = 3,5(100−3,5)+3=21,4 (mm)

Chiều dài thoát dao: L2 = 2 ÷ 5, chọn L2 = 5 ( mm )

Lượng chạy dao vòng: S = 2 ( mm / vòng )

Số vòng quay: n = 150 ( v/ph )

Thời gian gia công cơ bản là:

) phút ( 0,22x150

521,430

L1LL

1 Sơ đồ gá đặt: như hình vẽ

2 Định vị: hạn chế 5 bậc tự do

3 Chọn máy: máy phay 6H82 ( giống như nguyên công 1 )

4 Dụng cụ cắt: Dao phay hình trụ răng nhỏ thép gió

( D = 100 ; B = 49 ; Z = 10 ) ( sổ tay dụng cụ cắt gọt )

5 Lượng dư gia công: 2.5 ( mm )

6 Chế độ cắt:

7 Phay mặt phẳng :

- Chiều sâu cắt: t = 2,5 ( mm )

- Lượng chạy dao răng: SZ = 0,15 ( mm/răng )

( bảng 5-125 trang 119 – ST2 )

- Lượng chạy dao vòng : S = SZ x Z = 0,15 x 10 = 1,5 (mm/vòng)

- Tốc độ cắt: v = 45 ( m/ph ) ( bảng 5-132 trang 120 – ST2 )

- Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) phút / vòng (1433,14x2501000x45D

1000vtt

π

=

- Ta chọn số vòng quay theo bảng thuyết minh máy, n = 150 ( v/ph )

- Tốc độ cắt thực tế là:

) m/ph (

1000x150

x100

3,141000

.D.ntt

- Lượng chạy dao máy:

SM = SZ x Z x n = 0,15 x 10 x 150 = 225 (mm / phút)

- Ta chọn: SM = 235 (mm/phút ) ( theo bảng thuyết minh máy )

- Công suất cắt: N = 1,6 ( kW )

( Bảng 5-139-trang 125 – ST 2 )

- Kiểm tra vơí công suất máy: N = 1,6 (kW) < Nđc = 7 (kW)

Vậy máy hoạt động tốt

8 Thời gian thực hiện nguyên công:

Do cắt một lần với lượng dư là 2,5 ( mm ), nên thời gian thực hiện là:

TB1 = T01 + TP + TPV + TTN

Với: Thời gian cơ bản được xác định bằng công thức sau:

) phút ( S.n 2

L1LL

T01= + +

Ta có:

Chiều dài bề mặt gia công: L = 30 (mm)

Do đây là nguyên công phay mặt phẳng nên chiều dài ăn dao là:

L1= t(D−t)+ (0,5÷3) mm ( TKĐACNCTM – trang 63 )

 L1 = 2,5(100−2,5)+3=18,6 (mm)Chiều dài thoát dao: L2 = 2 ÷ 5, chọn L2 = 5 ( mm )

Lượng chạy dao vòng: S = 1.5 ( mm / vòng )

Số vòng quay: n = 150 ( v/ph )

Thời gian gia công cơ bản là:

) phút ( 0,241.5x150

5,630

L1LL

Chế độ cắt được tính toán ở phần sau

IV Nguyên công 4: Khoan, khoét, doa lỗ Φ 12, vát mép 4

1 Sơ đồ gá đặt: như hình vẽ

2 Định vị: hạn chế 5 bậc tự do

3 Chọn máy: máy khoan 2A135

4 Bước 1 : Khoan lỗ Φ 10

a Dụng cụ cắt: mũi khoan thép gió Φ 10

( d = 10 ; l = 50 ; L = 80 ) ( TCLX 10702 – 77 )

b Lượng dư gia công: 5 ( mm )

c.Chế độ cắt :

- Chiều sâu cắt: t = 5 ( mm )

- Lượng chạy dao : S = 0,47 ( mm/vòng )

( bảng 5-89 trang 86 – ST2 )

- Tốc độ cắt: v = 28 ( m/v ) ( bảng 5-90 trang 86 – ST2 )

- Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) phút / vòng (3,14x10

1000x28D

1000vtt

0

3,14x10x751000

.D.ntt

- Ta chọn: SM = 600 (mm/phút ) ( bảng thuyết minh máy )

- Công suất cắt: N = 1 ( kW )

( Bảng 5- 92 -trang 87 – ST 2 )

- Kiểm tra vơí công suất máy: N = 1 (kW) < Nđc = 4 (kW)

Vậy máy hoạt động tốt

d Thời gian thực hiện bứơc 1:

Thời gian thực hiện được xác định :

) phút (

L1LL

- Chiều dài gia công : L = 30 mm

- Chiều dài ăn dao :

2cot

2

1 = d gϕ+

L

85.423

32

10⋅ + =

=

- Chiều dài thoát dao :

L2 = 3 mm

- Thời gian gia công cơ bản :

11.075047.0

385.430

×

++

=

Thời gian thực hiện bước 1 là:

TB1 = T01 + 10%T01 + 8%T01 + 3%T01 +5%T01 = 0,14 ( phút )

5 Bước 2: Khoét thô lỗ Φ 11

a Dụng cụ cắt : Mũi khoét D = 11mm

( γ = 50 ; α = 80 ; ϕ = 600 ; ϕ1 = 300; w = 10 ; f = 1 ; λ = 0 )

( Sổ tay dụng cụ cắt gọt )

b Lượng dư gia công :

5.02

1011

2− = − =

= D d

c Chế độ cắt :

- Chiều sâu cắt: t = 0,5 ( mm )

- Lượng chạy dao : S = 0,9 ( mm/vòng )

( bảng 5-107 trang 98 – ST2 )

- Tốc độ cắt: v = 97 ( m/ph ) ( bảng 5-109 trang 101 – ST2 )

- Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) phút / vòng (23,14x11

1000x97D

1000vtt

π

=

- Ta chọn số vòng quay theo máy, n = 1000 ( v/ph )

- Tốc độ cắt thực tế là:

- Công suất cắt: N = 3 ( kW ) ( Bảng 5-111-trang 103 – ST 2 )

- Kiểm tra vơí công suất máy: N = 3 (kW) < Nđc = 4 (kW)

Vậy máy hoạt động tốt

d Thời gian thực hiện bứơc 2:

Do cắt một lần với lượng dư là 0,5 ( mm ), nên thời gian thực hiện bước

là:

TB2 = T02 + TP + TPV + TTN

Với : thời gian cơ bản được xác định bằng công thức sau:

) phút ( S.n 2

L1LL

T02 = + +

Ta có:

Chiều dài bề mặt gia công: L = 30 (mm)

Do đây là nguyên công phay mặt phẳng nên chiều dài ăn dao là:

L1 = − cotgϕ +2

2

d D

 cot 600 2

L1 = 2.29 mm

Chiều dài thoát dao: L2 = 3 ( mm )

Thời gian gia công cơ bản là:

6 Bước 3 : khoét tinh lỗ Φ 11.5

a Dụng cụ cắt : Mũi khoét D = 11.5 (mm)

2− = − =

= D d

c Chế độ cắt :

- Chiều sâu cắt: t = 0,25 ( mm )

- Lượng chạy dao : S = 0,55 ( mm/vòng )

( bảng 5-107 trang 98 – ST2 )

- Tốc độ cắt: v = 123 ( m/ph ) ( bảng 5-109 trang 101 – ST2 )

- Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) phút / vòng (3,14x11.5

1000x123D

1000vtt

π

=

- Ta chọn số vòng quay theo máy, n = 1200 ( v/ph )

- Tốc độ cắt thực tế là:

- Công suất cắt: N = 2.1 ( kW ) ( Bảng 5-111-trang 103 – ST 2 )

- Kiểm tra vơí công suất máy: N = 3 (kW) < Nđc = 4 (kW)

Vậy máy hoạt động tốt

d Thời gian thực hiện bứơc 3:

Do cắt một lần với lượng dư là 0,25 ( mm ), nên thời gian thực hiện

bước là:

TB2 = T03 + TP + TPV + TTN

Với : thời gian cơ bản được xác định bằng công thức sau:

) phút (

L1LL

T03 = + +

Ta có:

Chiều dài bề mặt gia công: L = 30 (mm)

Do đây là nguyên công phay mặt phẳng nên chiều dài ăn dao là:

L1 = − cotgϕ +2

2

d D

2

115