Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết gối đỡ vật liệu gang xám GX15 32

Cần gia công mặt phẳng đáy và các lỗ ∅ 16 chính xác để làm... - Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiệnnhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

PHẦN I ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ:

+ Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết: Gối đỡ.

+ Vật liệu: Gang xám GX15-32.

PHẦN II SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

+ Sản lượng hàng năm : N1=600 chi tiết.

+ Điều kiện sản xuất : Tự chọn.

PHẦN III NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:

I. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT.

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết ta có nhận xét sau:

- Gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong sản phẩm có lắp trục

- Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trụctrong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó

- Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và thay đổi

- Gối đỡ có dạng hình trụ tròn, trong có khoan các lỗ, từ đó ta thấy gối đỡ là chitiết dạng hộp

- Trên gối đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có nhiều bề mặt không phải gia công Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ trụ ∅

40 Cần gia công mặt phẳng đáy và các lỗ ∅

16 chính xác để làm

chuẩn tinh gia công Đảm bảo kích thước từ tâm lỗ ∅

40 đến mặt phẳng đáy

- Vật liệu sử dụng là : GX 15-32, có các thành phần hoá học sau :

- Những bề mặt trong của các lỗ rất hay gặp sự rỗ co trong quá trình đúc

- Các bề mặt chính cần đạt độ chính xác cao, bề mặt phụ độ chính xác khôngcao

- Do có hình dáng tương đối phức tạp, tải trọng đều và cũng không lớn lắm ,chọn phôi là gang đúc trong các lòng khuôn kín là hợp lý nhất

- Kết cấu đã cho có độ cứng vững khá cao, các mặt gia công có thể thực hiệnbằng các phương pháp gia công có năng suất khá cao

- Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiệnnhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiệnquá trình gá đặt nhanh

- Các bề mặt cần gia công là :

+ Gia công bề mặt phẳng đáy với độ bóng cao để làm chuẩn tinh cho nguyên công sau

+ Gia công 4 lỗ Φ16 trong đó 2 lỗ chéo nhau là phải gia công tinh để làm chuẩn tinh gia công cho nguyên công sau

+ Gia công các mặt bích đảm bảo việc gá lắp chặt khi làm việc

Q1 = V.γ (kg)

Trong đó:

Q1 - 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 V = VĐ+ VTR+VG

V = 456000 + 452160 + 154260 = 1062420 (mm3)

=1,062 (dm3)

Vậy Q1 = V.γ = 1,062.7,2 = 7,65 (kg)

Với sản lượng hàng năm của chi tiết là 600 chiếc và khối lượng chi tiết là 7,65 kg

ta tra bảng 2 trang 13 Sổ thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy được dạng sản xuấtloạt lớn

IV. CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

• Đây là chi tiết dạng hộp , vật liệu là gang xám 15-32 Để đảm bảo đủ lượng

dư, dung sai , kích thước chi tiết yêu cầu ta chọn đúc

Đúc được thực hiện trong khuôn cát hoặc khuôn kim loại

• Do dạng sản xuất là hàng khối nên ta chọn phương pháp chế tạo phôi là đúctrong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy

T D

Vì đây là chi tiết đối xứng nên ta chọn mặt phân khuôn cùng hệ thống rót,đậu hơi đậu ngót, lõi như hình vẽ để đảm bảo việc dễ dàng lấy dc chi tiết rasau khi đúc xong, cũng như việc điền đầy lòng khuôn là tốt nhất, dễ dàng cắt

bỏ ba via ở nguyên công chuẩn bị phôi

V. THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT (LẬP THỨ

TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG)

Vẽ sơ đồ gá đặt, kí hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, kí hiệu chiềuchuyển động của dao, của chi tiết

A XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LỐI CÔNG NGHỆ.

Dạng sản xuất đã xác định là dạng sản xuất loạt vừa, do vậy ta chọn phươngpháp gia công nhiều vị trí , nhiều dao và gia công song song

B CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG.

Để chuyên môn hoá cao nhằm đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất ViệtNam thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công Dùng cácloại máy vạn năng kết hợp với các đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng dễchế tạo.

-Dùng mặt phẳng đối diện mặt đáy

Ta chọn phương án dùng mặt đối diện mặt đáy làm chuẩn thô vì phương

án này đồ gá không phức tạp, hơn nữa lại tạo được độ cứng vững tốt hơn

những phương án còn lại thuận lợi cho việc phay thô mặt đáy với chế độ cắt cao

+Chuẩn tinh:

Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, gia công các bề mặt khác nhauqua các bước thô, tinh Ta chọn mặt phẳng đáy và 2 lỗ Φ16 vuông góc vớimặt đáy làm chuẩn tinh thống nhất

D LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG.

Thứ tự Tên nguyên

công

I Phay mặt đáy 6H12 Dao phay mặt đầu Thép gió

II Khoan khoét

4 lỗ φ16, và doa 2 lỗ

IV Phay 2 mặt đầu P623 Dao phay đĩa 2

6H12 Dao phay ngón Thép gió

VII Khoan lỗ đầu

φ6

2H125 Mũi khoan ruột

gà

Thép gió

1 Nguyên công I: Phay mặt đáy

- Định vị: Chi tiết được định vị bằng 3 chốt tỳ lên mặt trên của đếhạn chế 3 bậc tự do, và 2 chốt tỳ ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự do để tăngnăng suất

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

- Chọn máy : máy phay đứng 6H12 Công suất máy Nm = 7 KW

Số cấp tốc độ: 18; Số vòng quay trục chính: 301500

- Chọn dao : Dao phay mặt đầu D=100mm

2 Nguyên công II: Phay mặt trên 4 lỗ φ16

- Định vị: Chi tiết định vị ở mặt đáy hạn chế 3 bậc tự do và 2 chốt tỳ ở mặt bênhạn chế 2 bậc tự do

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên vuông gócvới mặt đáy

- Chọn máy: Máy phay đứng 6H12

- Chọn dao: Dao phay ngón thép gió

Chế độ cắt: t = 3 mm, Sz=0,12mm/răng, nm= 750 vg/ph, Số răng Z = 5 răng

3 Nguyên công III: Khoan, khoét 4 lỗ và doa 2 lỗ

- Định vị : Chi tiết được định vị bằng 3 chốt tỳ lên mặt 4 lỗ φ16 vừa được phay

ở nguyên công II hạn chế 3 bậc tự do, 2 chốt tỳ ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự do,

1 chốt tỳ phụ ở mặt bên còn lại hạn chế 1 bậc tự do còn lại

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động

- Chọn máy : Máy khoan 2H55 Công suất máy Nm = 2,8KW

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

Chế độ cắt bước 1: Khoan lỗ ( 4 lỗ φ13 mm )

Chiều sâu cắt t =6,5 mm So = 0,35 mm/vòng Số vòng quay nm= 950 vg/ph.

4 Nguyên công IV: Phay 2 mặt bên φ 40

- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt đáy hạn chế 3 bậc tự do và 2 lỗ hạnchế 3 bậc tự do (Dùng 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt trám)

- Kẹp chặt: dùng đòn kẹp liên động kẹp lên mặt đối diện của mặt đáy

- Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 6,3 KW

- Chọn dao : Dao phay đĩa 2 mặt răng liền P18, đường kính dao D =

225mm, số răng Z=22 răng

5 Nguyên công V : Khoét, doa, vát mép lỗ φ40

- Định vị: như nguyên công trên

- Kẹp chặt: chi tiết được kẹp bằng cơ cấu tháo lắp nhanh, lực kẹp vuông

Để tăng độ cứng vững ta dùng thêm chốt tì phụ đỡ mặt đầu của chi tiết.

- Chọn máy : Máy 2H125

- Chọn dao : Mũi khoét, doa thép gió

6 Nguyên công VII: Phay mặt lỗ φ6

- Định vị như nguyên công trên

- Kẹp chặt: dùng đòn kẹp liên động kẹp từ trên xuống

- Chọn máy: Máy phay đứng 6H12

- Chọn dao: Dao phay ngón thép gió

Chế độ cắt: t = 3 mm , Sz=0,12mm/răng, nm= 750 vg/ph Số răng Z = 5răng

7 Nguyên công VIII: Khoan lỗ φ6

- Định vị và kẹp chặt: như nguyên công trên

- Chọn máy: Máy khoan 2H125

- Chọn dao: Mũi khoan thép gió

Chế độ cắt: t =3 mm, So = 0,3 mm/vòng, nm= 1360 vg/ph

8 Nguyên công IX: Kiểm tra

- Kiểm tra độ song song giữa lỗ trụ φ40 và mặt đáy < 0,02/100 (mm)

VI TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG DƯ CHO CÁC BỀ MẶT CÒN LẠI:

5.1 Tính lượng dư khi gia công lỗ φ40±0,03

Độ chính xác phôi cấp 2 khối lượng phôi 7,65 kg, vật liệu Gang xámGX15-32 Quy trình công nghệ gồm 3 bước: khoét ,doa thô, doa tinh Chitiết được định vị bằng mặt đáy và 2 lỗ φ16

Theo bảng 10 trang 39, Thiết kế đồ án CNCTM ta có Rza và Ta của phôilà: 250 µm và 350 µm

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

ρphôi =

2 2

và δb

là dung của sai kích thước a và b

Vậy sai lệch không gian tổng cộng là:

εc : là sai số chuẩn do định vị chi tiết gia công: εmax= δA+ δB + ρmin

Trong đó δA sai số của lỗ định vị: δA= 16 µm = 0,016 mm

Đây là bước cuối của quá trình, nhằm nâng cao độ nhẵn bóng bề mặt ảnh

hưởng của các đại lượng: ρa = 0, εb = 0

Theo bảng 13 trang 40 Thiết kế đồ án CNCTM ta có:

Rza = 5 (µm), Ta =10 (µm)

⇒ 2Zbmin = 2(30 + 40 + 0) = 2.70 (µm)

Ta có bảng tính lượng dư sau:

Kiểm tra kết quả tính toán :

+ Lượng dư tổng cộng: 2Z0max – 2Z0min = 3040 – 2460 = 580 (µm)

δph – δct = 620 – 40 = 580 (µm)

2Zmax – 2Zmin = 380 – 320 = 60 (µm)

δ1 – δ2 = 160 – 100 = 60 (µm)

5.2 Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại

Lượng dư gia công mặt đáy Zb = 3,5(mm) (Bảng 3-95 SổTayCNCTM I)Lượng dư gia công mặt bích Zb = 3,0(mm) (Bảng 3-95 SổTayCNCTM I)

Lượng dư gia công 2 mặt bên Zb= 3,5(mm).(Bảng 3-95 SổTayCNCTM I)

Lượng dư gia công lỗ trụ 2Zb = 3,0 (mm)

VII TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT:

7.1 Tính chế độ cắt cho nguyên công V: Khoét, doa lỗ, φ40

Chế độ cắt bước 1: Khoét thô từ lỗ φ38,76

Ta có : + Chiều sâu cắt t = 1,0 mm

+ Lượng chạy dao S =1,4 mm/vòng ( Bảng 5-26[2])

+ Tốc độ cắt V được tính theo công thức

V =

v y x m

q v

K S t T

D C

.

KLV = 1 , Bảng 5-31[2]

⇒ KLV = 1

⇒ V =

0,2 0,1 0,4 0,125

14 3

1000

=

1000.20.74 3,14.39,6

+ Lượng chạy dao S =1,4 mm/vòng ( Bảng 5-26[2])

+ Tốc độ cắt V được tính theo công thức

V =

v y x m

q

S t T

D C

.

Trong đó :-Các hệ số và số mũ tra bảng 5-29 SổTayCNCTM II

14 3

1000

=

1000.24 3,14.39.879

q v

K S t T

D C

.

Trong đó :-Các hệ số và số mũ

Tra bảng 5-29 [2]

Tuổi thọ của mũi khoan thép gió P18 T =120 phút ( Bảng 5-30[2])

14 3

1000

=

1000.5,67 3,14.40

= 45,14vòng/phút

7.2 Tính chế độ cắt cho nguyên công còn lại

7.2.1 Nguyên công I: Phay mặt đáy

W W

Lượng chạy dao răng Sz = 0,2 mm/răng (Bảng 5-34 [2])

⇒ Lượng chạy dao vòng S0= 0,2 10 = 2 mm/vòng

100.14,3

152.1000

.1000

Chế độ cắt bước 2: (phay tinh với Rz =20)

Chiều sâu cắt t =1 mm , lượng chạy dao vòng S0=0,8 mm/vòng (Bảng

V

100.14,3

08,124.1000

.1000

ph m n

.

7.2.2 Nguyên công II: Khoan 4 lỗ và doa 2 lỗ

t t

V

,

,

.

35 135 16

14 3

8 6 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 135vg/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

= π

STT Bước Mỏy Dao n(vg/ph) s(mm/vg) t(mm)

7.2.3 Nguyên công III: Bào mặt trên 4 lỗ φ16

Lượng dư gia công : Zb=3 mm

B

BB-B

7.2.4 Nguyên công IV: Phay mặt 2 đầu φ 40

120±0.1

n

W S

Lượng dư gia công : phay 2 lần

ph vg D

V

,

.

.

12 33 250 14 3

26 1000 1000

=

=

= π

= π

Công suất cắt No=4,3 KW (Bảng 5-174 [2])

No< Nm.η=7.0,8=5,6 KW

Chế độ cắt bước 2: (phay tinh với Rz = 20)

Chiều sâu cắt t =1 mm , lượng chạy dao vòng S0=1,5 mm/vòng

V

,

,

.

87 52 250

14 3

5 41 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm=60 vg/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

D

1000

250 60 14 3

= π

2 Phay tinh 6H82 Bk8 60 90 1

7.2.5 Nguyên công VII: Phay mặt lỗ φ6

Lượng chạy dao răng Sz=0,12mm/răng

(Bảng 5-146 [2] )

Số răng Z = 5 răng

⇒ Lượng chạy dao vòng S0= 0,12 5= 0,6 mm/vòng.

Tốc độ cắt Vb=43 m/ph

(Bảng 5-148 [2] )

⇒

ph vg D

V

,

.

.

7 684 20

14 3

43 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 750 vg/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

D

1000

750 20 14 , 3 1000

7.2.6 Nguyên công VIII: Khoan lỗ φ6

V

,

,

.

.

1672 6

14 3

5 31 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 1360 vg/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

ph m n

D

1000

1360 6

14 3

= π

Theo bảng 5-92 [2], ta có : Nyc = 1,0 Kw < Nm = 2,8.0,8

1 Khoan lỗ

ỉ6

VIII TÍNH THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ BẢN CHO TẤT CẢ CÁC

là chiều dài ăn dao.

là chiều dài thoát dao

S là lượng chạy dao (tính theo mm/vòng)

N là tốc độ quay của máy(vòng/phút)

1 Nguyên công 1: (Phay mặt phẳng đế bằng dao phay mặt đầu

= =

3 5 234 1.600

+ +

=0,41(ph)

2.Nguyên công 2: (Phay mặt phẳng bích).

Tương tự nguyên công 1 lấy =3mm ; =5mm

L=30mm, một bên

Phay thô:

3 5 30 2.600

 Khoan lỗ 16 thông suốt từ vật đặc

= cotg +(0,5…2)=

16 2

 Doa lỗ 17

= cotg +(0,5…2)=

17 16,85 2

4 Nguyên công 4: (Phay mặt đầu C).

Tương tự nguyên công 1 lấy

+ +

=0,40(ph)

Nguyên công 4 ;

=2.( + )=2.(0,19+0,40)=1,18(ph)

5 Nguyên công 5: ( Tiện mặt đầu, tiện lỗ, tiện định hình).

*Tiện mặt đầu phôi rỗng ( 146 xuống 100):

146 100 2

tg

≈

= =

4 5 8 0,15.630

+ + +

)=1,93(ph)

Trong đó : n=90vg/ph là tốc độ cắt khi tarô

n1 =72vg/ph là tốc độ quay của dao khi quay ngược

7 Nguyên công 7: ( Khoan lỗ 6, Khoét lỗ 12).

S n

+

= cotg +(0,5…2)=

6 2

+ +

=0,02(ph)

8 Thời gian cơ bản để gia công chi tiết.

Thời gian cơ bản để gia công chi tiết được tính bằng tổng thời gian cơ

bản của các nguyên công:

=0,66 + 0,16 + 0,84 + 1,18 + 3,48 + 0,72 + 1,93 + 0,05 + 0,02

=9,04 (phút)

VI. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ.

Thiết kế đồ gá cho nguyên công 3 : Khoan, khoét và doa lỗ 17

 Cơ cấu định vị phôi :

 Dùng phiến tỳ định vị lên mặt chuẩn tinh chính A khống chế 3bậc tự do

 Dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu định vị lên mặt đáy không có lượng

KP= KMP

Vậy:

M0=10 Cm Dq.Sy.Kp= 10.0,021.6,52.0,250,8.0,6

6 , 0

= 5,005

P0= 10 Cp.Dq.Sy Kp= 10 42,7.6,51.0,250,8 0,6

6 , 0

= 1197,28

=>

0

0

.2

P r f d

R M K

+) P0 Lực cắt khi khoan

+) R : Khoảng cách từ tâm chi tiết đến tâm mũi khoan

+) d đường kính mũi khoan

+) f : hệ số ma sát

+) r bán kính trung bình của mặt tiếp xúc giữa chi tiết và đồ định vị

Ta có

K0: hệ số an toàn lấy K0=2

K1: hệ số phụ thuộc vào lượng dư không đều lấy K1=1,2

K2: hệ số phụ thuộc vào độ mòn dao lấy K2=1,9

K3: hệ số phụ thuộc vào lực cắt tăng vì cắt không liên tục lấy K3=1,3

K4: hệ số phụ thuộc vào nguồn sinh lực không ổn định Kẹp bằng cơ khí

2

P r f d

R M K

C

ε ε

ε ε

Trong trường hợp này phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước

lỗ cần đạt nên sai số kẹp chặt trong trường hợp này k

1

Trong đó: T = 100 µm -Dung sai kích thước đạt cấp chính xác IT10

f)Sai số chế tạo cho phép của đồ gá [εct ]:

dc

2 m

2 k

2 C

2 gd

 Điều kiện kỹ thuật của đồ gá :

+) Độ không song song giữa mặt trên của hai phiến tỳ và mặt dưới của

đế đồ gá không vướt quá 0,025 mm trên 100 mm chiều dài

+) Độ không vuông góc giữa tâm bạc dẫn và mặt đáy đồ gá khoogvượt quá 0,025mm

+) Bề mặt làm việc của bạc dẫn nhiệt luyện đạt 40-50 HRC +) Bề mặt làm việc của chốt định vị nhiệt luyện đạt 50-55 HRC

+) Bề mặt làm việc của phiến tỳ được nhiệt luyện đạt 50-55HRC

 Bảng kê khai các chi tiết của đồ gá :

Tài liệu tham khảo:

[1].Thiết kế Đồ án Công nghệ Chế tạo máy

GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH

NXB KHKT HN 2004

[2].Hướng dẫn Thiết kế Đồ án Công nghệ Chế tạo máy

GS.TS NGUYỄN ĐẮC LỘC –LƯU VĂN NHANG

NXB KHKT HN 2004

[3].Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy ( tập 1 & 2 & 3).

GS.TS NGUYỄN ĐẮC LỘC

PGS.TS LÊ VĂN TIẾN

PGS.TS NINH ĐỨC TỐN

PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT

NXB KHKT HN 2003

[4].Atlas đồ gá

PGS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH

NXB KHKT HN 2002

[5].Đồ gá gia công cơ

PGS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH

NXB KHKT HN 2002

Mục lục Trang

I Phân tích chức năng làm việc của chi tiết 1

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 2

III Dạng sản xuất 3

IV Phương pháp chế tạo phôi 4

V Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết 5

1 Nguyên công 1 :phay mặt đáy 6

2 Nguyên công 2: phay mặt trên 8

3.Nguyên công 3 : khoan, khoét, doa 2 lỗ 18 9

4 Nguyên công 4 :phay mặt bên 10

5.Nguyên công 5 : Tiện các lỗ, tiện định hình 11

6.Nguyên công 6 : khoan, taro 6 lỗ M15 12

7 Nguyên công 7 : Khoan, taro lỗ M16 14

8.Nguyên công 8 : Tổng kiểm tra 15

VI Tính lượng dư gia công cho 1 bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại 16

VII Tính toán chế độ cắt 21

VIII Tính toán thời gian gia công cơ bản của các nguyên công 44

IX Tính toán và thiết kế đồ gá 53

φ