Nguyên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng gia công lỗ ứng dụng trong dây chuyền sản xuất tự động con lăn băng tải

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CÁC VIẾT TẮT .5 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƢƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 13 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 13 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC CHẾ TẠO CON LĂN BĂNG TẢI 16 1.2.1 Cấu tạo lăn băng tải nguyên lý làm việc .16 1.2.2 Phân tích công nghệ gia công lăn 17 1.3 GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHẾ TẠO CON LĂN BĂNG TẢI 20 1.4 KẾT LUẬN .20 CHƢƠNG 2- LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CẮT TRONG GIA CÔNG LỖ 22 2.1 LỰC CẮT 23 2.1.1 Khái niệm 23 2.1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt 24 2.2 HIỆN TƢỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT 27 2.2.1 Nhiệt phát sinh cắt 27 2.2.2 Ảnh hƣởng nhiệt cắt đến trình cắt 27 2.3 MÀI MÒN VÀ TUỔI BỀN DAO 29 2.3.1 Hiện tƣợng mài mòn dao 29 2.3.2 Tuổi bền dao T 34 2.4 CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT .37 2.4.1 Chất lƣợng bề mặt Từ yêu cầu thực tế chức điều kiện làm việc máy móc mà thiết bị ngày đòi hỏi cao chất lƣợng bề mặt chi tiết máy Những yêu cầu là: 37 2.4.2 Các thông số đánh giá chất lƣợng bề mặt .38 2.4.3 Các nguyên nhân ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt .41 2.5 KẾT LUẬN 47 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO DỤNG CỤ CHUYÊN DÙNG - THIẾT KẾ NGHUYÊN LÝ MÁY CHUYÊN DÙNG 48 3.1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO DỤNG CỤ CHUYÊN DÙNG 49 3.1.1 Thiết kế dao 49 3.1.2 Lâp quy trình công nghệ gia công 61 3.1.3 Kết Luận 65 3.2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY CHUYÊN DÙNG 66 3.2.1.Chi tiết quay ; Dao chuyển động tịnh tiến .67 3.2.2 Chi tiết đứng yên ; dao quay 68 3.2.3 Kết luận nguyên lý máy 70 3.3 KẾT LUẬN .70 CHƢƠNG IV - THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN NHÁM BỀ MẶT KHI DOA 72 4.1 MỤC TIÊU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 74 4.2 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM 76 4.3 XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN NHÁM BỀ MẶT .80 4.3.1 Xác định ảnh hƣởng V đến độ bóng bề mặt Ra 80 4.3.2 Xác định ảnh hƣởng S đến độ bóng bề mặt Ra 85 4.3.3 Xác định ảnh hƣởng t đến độ bóng bề mặt Ra 90 4.3.4 Xác định ảnh hƣởng V, S, t đến độ bóng bề mặt Ra 91 4.4 KẾT LUẬN 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đây luận văn riêng Các thí nghiệm luận văn đƣợc thực nghiêm túc máy đạt tiêu chuẩn, số liệu luận văn đƣợc đo đạc trung thực, xác phòng thí nghiệm có uy tín, kết luận văn chƣa đƣợc công bố tài liệu Hà Nội, ngày 18 tháng 09 năm 2013 Ngƣời cam đoan Nguyễn Thọ Sơn LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn Thạc sỹ nhận đƣợc quan tâm, giúp đỡ nhiều tập thể cá nhân Nhân dịp hoàn thành luận văn, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Lê Thanh Sơn trực tiếp tận tình hƣớng dẫn suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; thầy cô, công nhân viên chức viện Sau đại học, Viện Cơ khí thầy cô môn Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành nhiệm vụ Chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Kinh tế kỹ thuật Công nghiệp – nơi công tác nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho trình theo học hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, đồng nghiệp thƣờng xuyên quan tâm, động viên, tạo điều kiện tốt tinh thần nhƣ vật chất cho suốt thời gian vừa qua Do thời gian thực có hạn kiến thức thân nhiều hạn chế, luận văn tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc bảo, góp ý phê bình Thầy, Cô bạn bè Xin trân trọng cảm ơn! DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CÁC VIẾT TẮT Ký kiệu Chú thích Ra Sai lệch profin trung bình số học Rz chiều cao nhấp nhô profin đo theo 10 điểm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các thông số băng tải sử dụng Việt Nam 15 Bảng 1.2 Thứ tự nguyên công 19 Bảng 2.3 Hằng số lực cắt Cp cắt vật liệu dẻo 24 Bảng Hằng số lực cắt Cp cắt vật liệu dòn .24 Bảng Bảng thông số phay rãnh 60 Bảng 3.6 Bảng thông số dao .60 Bảng 3.7 Bảng nguyên công gia công dao doa 64 Bảng Các thông số kỹ thuật máy 1K62 .76 Bảng 4.9 Thành phần hóa học thép C35 78 Bảng 4.10 Kết thí nghiệm mẫu 1, 2, 3, .81 Bảng 4.11 Bảng tính sai số đƣờng cong lý thuyết với giá trị thực nghiệm 82 Bảng 12 Kết thí nghiệm mẫu 5, 6, 7, 85 Bảng 4.13 Bảng tính sai số đƣờng cong lý thuyết với giá trị thực nghiệm 87 Bảng 4.14 Kết thí nghiệm mẫu 9, 10, 11, 12 90 Bảng 4.15 Ảnh hƣởng tổng hợp V,S t Ra 91 Bảng 4.16 Bảng logarit hóa thông số ảnh hƣởng tới Ra .94 Bảng 4.17 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm cho Ra 94 Bảng 18 Đánh giá sai số đồ thị lý thuyết giá trị thực nghiệm 96 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hệ thống băng tải .13 Hình 1.2 Bảng vẽ lắp lăn băng tải 16 Hình 1.3 Cốc đỡ vòng bi D = 47 ; 52 L = 41 ;42 17 Hình Con lăn băng tải 22 Hình Cốc lắp ổ bi .22 Hình 2.6 Sơ đồ nguồn gốc lực cắt 23 Hình 2.7 Quan hệ lực cắt chiều rộng cắt 25 Hình 2.8 Đồ thị dạng logarit .25 Hình 2.9 Các dạng mài mòn dụng cụ cắt 30 Hình 10 Mài mòn mặt sau .30 Hình 2.11 Mài mòn crater 31 Hình 2.12 Các dạng mài mòn tiện 31 Hình 13 -Quan hệ lƣợng mòn thời gian 32 Hình 2.14 Các chế mài mòn dao 32 Hình 2.15 Tuổi bền dao T ứng với [hs] .34 Hình 2.16 Quan hệ tốc độ cắt v tuổi bền dao T 36 Hình 2.17 Quan hệ độ mòn dao, tốc độ thời gian cắt .36 Hình 2.18 Độ sóng bề mặt .39 Hình 2.19 Prophin bề mặt chi tiết gia công .39 Hình 20 Ảnh hưởng thông số hình học dụng cụ cắt chế độ cắt đến Rz 42 Hình 2.21 Mối quan hệ tốc độ cắt v Rz 43 Hình 22 Nhấp nhô hình thành bán kính mũi dao .44 Hình 23 Ảnh hƣởng tốc độ cắt v chiều sâu cắt Tmin đến Rz 44 Hình 2.24 Quan hệ lượng chạy dao s với Rz .45 Hình 3.25 Phân bố không dều theo vòng tròn 55 Hình 26 Rãnh dao Doa 56 Hình 3.27 Dao doa chuyên dùng .61 Hình 3.28 Profin 61 Hình 3.29 Dao doa chuyên dùng sau chế tạo 66 Hình 30 Chi tiết quay ; Dao chuyển động tịnh tiến 67 Hình 3.31 Gia công có trục quay phôi 67 Hình 32 Gia công đồng thời 68 Hình 3.33 Chi tiết đứng yên ; dao quay 68 Hình 3.34 Có trục quay phôi .69 Hình 35 Gia công đồng thời 69 Hình 4.36 Dao doa chuyên dùng .77 Hình 37 Dao đƣợc lắp lên máy tiện 77 Hình 38 Mẫu thí nghiệm sau Doa máy tiện .78 Hình 4.39 Máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo SJ-400 .78 Hình 40 Chi tiết đƣợc đo độ nhám .79 Hình 4.41 Nối ụ động bàn xe dao 79 Hình 42 Kết đo từ máy đo độ nhám mẫu thí nghiệm mẫu 1, 2, 3, 80 Hình 4.43 Đồ thị thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ vận tốc cắt V độ nhám bề mặt Ra 81 Hình 4.44 Đồ thị lý thuyết mối quan hệ vận tốc cắt độ nhám bề mặt .84 Hình 4.45 Kết đo từ máy đo độ nhám mẫu thí nghiệm mẫu 5, 6, 7, 86 Hình 4.46 Đồ thị thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ lƣợng chạy dao S độ nhám bề mặt Ra 86 Hình 4.47 Đồ thị lý thuyết biểu diễn mối quan hệ Lƣợng chạy dao S độ nhám bề mặt Ra 89 Hình 4.48 Kết đo từ máy đo độ nhám mẫu thí nghiệm mẫu 9, 10, 11, 12 .91 Hình 49 Kết đo từ máy đo độ nhám mẫu thí nghiệm mẫu từ 13 đến 20 93 Hình 4.50 Quan hệ Ra với V, t 97 Hình 4.51 Quan hệ Ra với S, t 98 Hình 4.52 Quan hệ Ra với V, S 98 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Khi kinh tế ngày phát triển yêu cầu vận chuyển hàng hóa nguyên, nhiên vật liệu thành phần bán thành phần nhà máy xí nghiệp, xƣởng sản xuất ngày lớn Do hệ thống vận chuyển liên tục đƣợc sử dụng rộng rãi đáp ứng yêu cầu vận chuyển sở sản xuất , nâng cao suất hệ thống cần thiết để tiến hành tự động hóa sản suất Có nhiều hệ thống vận chuyển liên tục: Băng tải ,gầu tải ,xích tải mà phổ biến hệ thống băng tải Hệ thống băng tải thiết bị đƣợc sử dụng để vận chuyển nguyên vật liệu, bán thành phẩm ,sản phẩm, hàng hóa với khoảng cách theo chiều ngang với góc nghiêng không lớn (0 – 220) tùy theo yêu cầu ngƣời sử dụng Trong hệ thống băng tải lăn băng tải thành phần thiếu, có tác dụng đỡ băng giảm ma sát, chiếm tỉ trọng đáng kể giá thành hệ thống băng tải Chính việc chế tạo lăn băng tải cho hệ thống băng tải vấn đề quan trọng Trong hệ thống băng tải có phận nhƣ: khung băng ,con lăn, hộp giảm tốc đƣợc công ty nƣớc chế tạo Mặc dù giá thành lăn băng tải cao Với mục đích giảm giá thành chế tạo lăn băng tải, Nên em chọn luận văn tốt nghiệp với nhiệm vụ em “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng gia công lỗ ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động lăn băng tải „ Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị dụng cụ chuyên dùng gia công lỗ ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động lăn băng tải để giảm giá thành sản xuất lăn băng tải Trên sở tiến hành nghiên cứu công nghệ chế tạo lập quy trình gia công cho dụng cụ chuyên dùng, thiết kế nguyên lý máy chuyên dùng xây dựng mối quan hệ chế độ cắt với chất lƣợng bề mặt gia công thiết bị chuyên dùng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu sở lý thuyết trình cắt gọt gia công lỗ, Nguyên cứu sở thiết kế dụng cụ, sở thiết kế máy nghiên cứu phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, phần mềm matlab 2013b Phần mềm MATLAB : Phần mềm MATLAB đƣợc sử dụng đề tài V2013b đƣợc phổ biến rộng rãi thị trƣờng Đối tƣợng: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng gia công lỗ ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động lăn băng tải Địa điểm nghiên cứu: Đại học Bách Khoa Hà Nội số sở sản xuất Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt đƣợc mục tiêu đề tài, luận văn tập trung giải nội dung sau: - Nghiên cứu tổng quan hệ thống băng tải – từ nêu cụm chi tiết chi tiết làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng giá thành hệ thống băng tải rút vấn đề cần giải để hạ giá thành nâng cao chất lƣợng hệ thống băng tải - Nghiên cứu tổng quan sở lý thuyết trình gia công lỗ - từ rút nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng lỗ gia công - Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiêt bị chuyên dùng để gia công lỗ ứng dụng lăn băng tải Cụ thể chế tạo dao doa chuyên dùng thiết kế nguyên lý máy chuyên dùng - Khi chế tạo đƣợc dụng cụ chuyên dùng ( dao doa chuyên dùng) nguyên lý máy chuyên dùng ngƣời làm công nghệ kiểm soát đƣợc chất lƣợng sản phẩm gia công nghiên cứu ảnh hƣởng thông số chế độ cắt đến chất lƣợng bề mặt doa lỗ nguyên lý máy chuyên dùng 10 Từ đồ thị lý thuyết quan hệ lƣợng chạy dao S đến độ nhám bề mặt Ra Ta thấy S quan hệ tuyến tính với độ nhám Ra khoảng khảo sát Đặt phƣơng trình quan hệ S Ra : Ra= a+ bS Dùng phần mềm Matlab R2013a để xác định hàm quan hệ lƣợng chạy dao S độ nhám bề mặt Đoạn chƣơng trình lập trình nhƣ sau: S=[0.07 0.13 0.23 0.39]'; Ra=[0.36 0.43 0.58 0.79]'; d=Ra; C=[ones(length(S),1) S]; x=C\d x= 0.2613 1.3595 Từ đoạn chƣơng trình ta có phƣơng trình thể mối quan hệ độ nhám bề mặt Ra lƣợng chạy dao S là: Ra=0,2613 + 1,3595S (um) Đánh giá độ xác phƣơng trình lý thuyết so với giá trị thực nghiệm Bảng 4.13 Bảng tính sai số đƣờng cong lý thuyết với giá trị thực nghiệm Lƣợng chạy dao Rao Ra V Lý thuyết Thực nghiệm 0,07 0,3565 0,13 Ra0 -Ra (Ra0 –Ra)2 0,36 -0,00354 1,25.10-5 0,4380 0,43 0,00803 6,46 10-5 0,23 0,5740 0,58 -0,00601 3,62 10-5 0,39 0,7915 0,79 0,00151 2,27 10-5 1,16 10-4 Vậy hàm số lý thuyết vừa xây có sai số tuyệt đối so với giá trị thực nghiệm là: 87   Ra0  Ra   1   0, 0062 (  m) 1,16.104 Để kiểm mức độ xác phƣơng trình lý thuyết với giá trị thực nghiệm hay nói cách khác tính đồng thí nghiệm cần xác định phƣơng sai lớn tổng phƣơng sai Gp  max( Si2 ) 6, 46.105   Si2 1,16.104 G p  0,557 Gp gọi tiêu Kokren Theo phụ lục P22 ( “Các phương pháp xác định độ xác gia công” GS.TS Trần Văn Địch, nhà xuất khoa học kỹ thuật) ta xác định đƣợc giá trị G T xác suất tin cậy P=95% Gp=0,684 Nhƣ vậy, ta có Gp=0,557