Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng. Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể. Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng. Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương trình đào tạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà ngườ kỹ sư gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí. Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Huy Ninh đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.

Lời nói đầu

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòihỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiếnthức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giảiquyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sửdụng

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững vàvận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý cácquá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sảnxuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điềukiện và qui mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền đạt những yêu cầu vềchỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phầnnâng cao hiệu quả chế tạo chúng

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương trình đàotạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quantrọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề màngườ kỹ sư gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Huy Ninh đã giúp emhoàn thành tốt đồ án môn học này

I - PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI

TIẾT.

1 Chức năng làm việc.

Là bộ phận nối giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt nhằmđiều chỉnh sự ăn khớp của các cặp bánh răng (khi cần thay đổi tỷ sốtruyền trong hộp tốc độ)

2 Điều kiện làm việc.

II- PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT.

Phân tích kết cấu

theo quan điểm công

nghệ trong kết cấu của

chi tiết Phần tử kết

cấu cũng như những

yêu cầu kỹ thuật đã hợp

lý với chức năng làm việc của đối tượng gia công

lỗ Cụ thể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

- Hai lỗ vít 1 và 2 dùng để cố định càng với trục

- Hai đường tâm của hai lỗ I và II phải song song với nhau và cùngvuông góc với mặt đầu tay biên Hai đường tâm của hai lỗ I và II phải

B là 0,1 mm trên l = 100 mm , độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặtđầu là 0,1 mm trên l = 100 mm

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

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

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu củachúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất

+ Kết cấu của càng nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đốivới càng gạt các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ.+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiếtcùng một lúc

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩntinh thống nhất

Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến Cácphương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với

Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điềukiện sản xuất ở nước ta

III - XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT.

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

) 100 1

.(

.

1   

N m N

Trong đó:

N: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm

m: Số chi tiết trong một sản phẩm, m=1

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

V=  202 25 +  12,52.25 +  42 5 + .42.4,5 + 0,5.(25 + 40).150 10

Q=96,7 7,85=760 (g)

IV- CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

Đối với chi tiết đã có, có thể áp dụng các phương pháp chế tạophôi sau đây

*Phôi dập

Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn,

chữ thập, trục khuỷu có các đặc điểm

Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vậtgia công

dập thể tích đạt được từ  2  4,độ chính xác đạt được  0,1 0,05

loại có tính dẻo tốt hơn, biến dạng triệt để hơn, cơ tính sản phẩm cao

Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao

Thiết bị rèn đơn giản, vốn đầu tư ít.

Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co Biến

Lượng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt

Các nhược điểm của rèn tự do

Độ chính xác kích thước, độ bóng bề mặt kém

Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết

độ công nhân v trình àm vi độ tổ chức nơi l m viàm vi ệc

công lớn, hiệu quả kinh tế không cao

Sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệpsửa chữa, chế tạo máy

*Đúc trong khuôn kim loại

Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độbóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao

khác

Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt

Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót

Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nênkhả năng điền đầy kém Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loạilớn nên dễ gây ra nứt

Tóm lại: Từ chức năng,

điều kiện làm việc và sản lượng

của chi tiết ta chọn phương

pháp chế tạo phôi dập

V- LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG.

*Xác định đường lối công nghệ.

Với dạng sản xuất loạt lớn và để phù hợp điều kiện sản xuất ở nước

ta là các máy chủ yếu là máy vạn năng nên ta chọn phương án gia côngtập trung nguyên công và gia công tuần tự các bề mặt

* Lập sơ bộ các nguyên công

Nguyên công 5 : Phay hai mặt đầu lỗ ren, gia công trên máy phayngang, dao phay đĩa

Nguyên công 6: Khoan, ta rô lỗ ren 4 trên vấu đầu to, gia côngtrên máy khoan đứng

Nguyên công 7 : Khoan, ta rô lỗ ren 4 trên vấu đầu nhỏ, giacông trên máy khoan đứng

Nguyên công 8: Kiểm tra độ song song của đường tâm hai lỗ, độ

*Thiết kế các nguyên công cụ thể

Nguyên công 1 : Phay mặt

bằng cơ cấu ren vít tay đòn

Chọn máy: Máy phay đứng vạn năng 6M12 Công suất của máy

n

Nm = 8,7kW, hiệu suất máy  = 0,75 Giới hạn số vòng quay trụcchính(31,5-1600) m=18

Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng, có các kíchthước sau( Tra theo bảng 5-126 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 80 mm, Z = 5 răng

*Phay thô

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1,5 mm

Các hệ số hiệu chỉnh:

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt gia công(có vỏ

Vậy tốc độ tính toán là: Vt=Vb.k1.k2.k3= 316.1.0,9.1 = 284.4m/phút

Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:

80 14 , 3

4 , 284 1000

.D n m



314 m/phút

mm/phút Theo máy ta có Sm = 800mm/phút

phút

Tra bảng 5-129STCNCTM có công suất cắt cần thiết là N=2,3 kw thoả mãn công suất của máy

Nguyên công 2 : Phay mặt đầu B của càng

Định vị: Chọn mặt đầu A của trụ làm chuẩn định vị ba bậc tự

do ,hai khối V một khối V tuỳ

động và một khối V cố định dịnh

vị ba bậc tự do

Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ

cấu ren vít tay đòn

Chọn máy: Máy phay

đứng vạn năng 6M12 Công suất

của máy Nm = 8,7kW, hiệu suất máy  = 0,75.Giới hạn số vòng quaytrục chính(31,5-1600) m=18

Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng, có các kíchthước sau( Tra theo bảng 5-126 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 80 mm, Z = 5 răng

*Phay thô

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho một dao Chiều sâu cắt t = 1,5

mm, lượng chạy dao răng là

Sz = 0,13mm/răng, tốc độ cắt V= 316 m/phút Các hệ số hiệu chỉnh:

Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:

80 14 , 3

4 , 284 1000

.D n m



314 m/phút

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H125 có đường kính mũi khoan lớnnhất khi khoan thép có độ bền trung bình

max = 25mm Công suất của máy Nm = 2,2 kW

Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như sau d = 18 mm, mũi khoét

có d=19,8mm và mũi doa có d = 20mm ( Tra theo bảng 3-131Sổ tayCông nghệ Chế Tạo Máy tập 1):

mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lỗ 18, chiều sâu cắt

t = 9 mm, lượng chạy dao S = 0,36 (Tra bảng 5-87 STCNCTM-tập2

tốc độ cắt V=24 m/phút (bảng 5-86 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2) Ta có các hệ số:

24 1000

1000

Xác định chế độ cắt cho khoét lỗ 19,8, chiều sâu cắt t = 0,9

mm, lượng chạy dao S = 0,56 (Tra bảng 5-107 STCNCTM-tập20.50,6)mm/vòng, tốc độ cắt V=22 m/phút (bảng 5-105 sổ tay côngnghệ chế tạo máy tập 2 ) Ta có các hệ số:

22 1000

1000

Xác định chế độ cắt cho doa lỗ 20 Chiều sâu cắt t = 0,1 mm,lượng chạy dao S = 1 mm/vòng (tra bảng 5-112 STCNCTM-tập2), tốc

độ cắt V = 9,2 m/phút Ta có các hệ số:

2 , 9 1000

1000

khoan lớn nhất khi khoan thép có

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lỗ: chiều sâu cắt t =5,9mm, lượng chạy dao S = 0,27 (Tra bảng 5-87 STCNCTM-tập20.250,31)mm/vòng, tốc độ cắt V=20,5 m/phút (bảng 5-86 sổ tay côngnghệ chế tạo máy tập 2 ) Ta có các hệ số:

k4 = 1.(hệ số k2 ,k3,k4 tra bảng 5- 87 STCNCTM tập 2)

vt = vb.k1.k2.k3.k4 = 20,5.1.1.1.1 = 20,5 m/phút.

8 , 11 14 , 3

5 , 20 1000

1000

suất l m viàm vi ệc của máy

Xác định chế độ cắt cho doa lỗ 12 Chiều sâu cắt t = 0,1 mm,lượng chạy dao S = 0,8 mm/vòng (tra bảng 5-112 STCNCTM-tập2), tốc

độ cắt V = 10.6 m/phút Ta có các hệ số:

6 , 10 1000

1000

d

v t

vòng/phút và lượng chạy dao S = 0,8 mm/vòng

Nguyên công 5: Phay mặt đầu hai lỗ ren

Chọn dao: Dùng dao phay đĩa, có các kích thước sau

Dao 1: D= 130, z= 16, B=8, lượng dư t= 2mm

Dao 2: D= 60, z=16, B=10, lượng dư t= 3mm

( Tra theo bảng 5-171 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Chế độ cắt ta chỉ cần tính cho dao 2: theo bảng 5-171 ta được với

Các hệ số hiệu chỉnh:

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt gia

9 , 36 1000

.D n m



37,68 m/phút

Tra bảng 5-174 ta được công suất cát cần thiết một dao là 2,5 kw, nên của hai dao là 5kw <6,3 nên thoả mãn

Nguyên công 6: Khoan, ta rô lỗ ren 4 ở vấu đầu to

Chọn máy: Máy khoan đứng 2M112 có đường kính mũi khoan lớn

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lỗ 3,4, chiều sâucắt t = 1,7 mm, lượng chạy dao S = 0.1mm/v, tốc độ cắt V=32 m/phút.(bảng 5-86 STCNCTM tập 2) Ta có các hệ số:

32 1000

1000

Xác định chế độ cắt cho ta rô 4 tra bảng 5-188 STCNCTM-T2:

4 14 , 3

5 1000

1000

chuẩn tinh khống chế 3 bậc tự do, một chốt trụ

ngắn đặt vào lỗ 20 định vị hai bậc tự do, và

một chốt trám vào lỗ 12 định vị nốt 1 bậc tự

do

Kẹp chặt: Dùng mỏ kẹp có đầu kẹp chữ

C kẹp chặt vào mặt đầu to của càng

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H125 có

đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoan thép

Chọn dao: Mũi khoan có kích thước như

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho khoan lỗ 3,4, chiều sâucắt t = 1,7 mm, lượng chạy dao S = 0.2mm/v, tốc độ cắt V=15 m/phút.(bảng 5-86 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2) Ta có các hệ số:

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao, k1 = 1 k2:

15 1000

1000

Xác định chế độ cắt cho ta rô 4 tra bảng 5-188 STCNCTM-T2:

4 14 , 3

5 1000

1000

tự do Lồng trục kiểm tra vào lỗ 12 của

càng Quay càng quanh chốt định vị cho

đến khi trục kiểm tra chạm vào cữ tì Hiệu

số của hai đồng hồ biểu hiện độ không song

song của hai lỗ càng

VI - TÍNH LƯỢNG DƯ CHO MỘT BỀ MẶT VÀ TRA LƯỢNG BỀ MẶT CÒN LẠI.

Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽgóp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì:

Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để giacông nhiều đồng thời tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt, vận chuyểnnặng dẫn đến giá thành tăng

Ngược lại, lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch củaphôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh.

Trong công nghệ chế tạo máy, người ta sử dụng hai phương phápsau đây để xác định lượng dư gia công:

Phương pháp thống kê kinh nghiệm

Phương pháp tính toán phân tích.

Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia côngbằng kinh nghiệm Nhược điểm của phương pháp này là không xét đếnnhững điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giátrị cần thiết

Ngược lại, phương pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sở phântích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoànchỉnh

Trong đồ án này chỉ tính lượng dư theo phương pháp phân tích chonguyên công 3, còn lại là thống kê kinh nghiệm

*Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất.

Theo tài liệu tham khảo ta có:

Lượng dư dập 20,05mm

Lượng dư gia công thô sau khi dập: 1,5mm

Lượng dư gia công tinh sau bán tinh: 0,5mm

*Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ hai.

Lượng dư dập 2  0,5mm

Lượng dư gia công thô sau khi dập: 1,5 mm

Lượng dư gia công tinh: 0,5 mm

*Nguyên công 3: Khoan, khoét, doa lỗ 20.

Vật liệu : Thép 45

Chi tiết máy: Càng gạt

Trình tự gia công bề mặt lỗ 20 của càng gạt gồm các nguyên côngsau:

- Khoan lỗ đặc

- Khoét rộng lỗ

- Doa lỗ

Cả ba nguyên công trên đều có cùng chuẩn định vị là:

Mặt đáy định vị 3 bậc bằng phiến tì, 2 khối V (một cố định, mộttuỳ động) định vị 3 bậc còn lại trên 2 mặt trụ

Lượng dư gia công tính cho các nguyên công, các bước khoan,khoét, doa lỗ 20

Công thức tính: 2Zmin 2(RzTa  a2 b2)

lại

( độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song …)

Khoan lỗ từ phôi đặc

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

L=25, d=20 l chiàm vi ều d i v àm vi àm vi đường kính lỗ

 a = 48 500 2  2 = 502,3 m

Sai số gá đặt chi tiết b ở bước nguyên công đang thực hiện được

Tính lượng dư cho bước gia công tinh( doa):

2Zmax=19,82-18,40 =1420 (m)

Sau khoét: 2Zmin= 20,08-19,89 =190 (m)

2Zmax=20,06-19,82 =240 (m)

 Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như sau:

ọ1- ọ2=180-70=110 2Zmax-2Zmin=1420-1310=110

Nguyên công 4: Khoan, doa lỗ 12+0,07

Lượng dư khoan 6.9mm  đạt kích thước lỗ 11.78 mm

Nguyên công 5: phay mặt đầu hai vấu

Kích thước cho trên bản vẽ chi tiết

Nguyên công 6 ,7: Khoan ta rô ren M4

Lượng dư khi khoan 1,7 mm  đạt kích thước lỗ 3,4

Ta rô ren M4 bước 0,2mm

VII - T NH CH ÍNH CH Ế ĐỘ CẮT CỦA MỘT BỀ MẶT N O ÀO ĐÓ, CÒN TẤT CẢ C C B ÁC B Ề MẶT GIA CÔNG KH C C ÁC B ỦA CHI TIẾT THÌ TRA THEO SỔ TAY CÔNG NGHỆ [1-2].

Nguyên công tính chế độ cắt( trùng nguyên công thiết kế đồ gá):Nguyên công 4 khoan, khoét, doa, vát mép lỗ 20+0,035 Ta có các thông

số đầu vào: Máy khoan đứng 2A135(K135) Công suất của máy Nm = 6

D C

V 

.Trong đó: theo bảng 5-28 trang 23, với mũi khoan bằng thép gió,lượng chạy dao S=0,36 mm >0.2 Cv=9,8; y=0, 5; q =0,4; m=0,2 khikhoan không có dung dịch trơn nguội

T : Chu kỳ bền, với dao bằng thép gió T=45 phút (tra bảng 5-30 sổtay công nghệ chế tạo máy tập 2)

kUV: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt Theo bảng 5-6

18 8 , 9

5 , 0 2 , 0

4 , 0

 = 3 , 14 18

24 1000

=425 (vòng/phút)

Theo sổ tay có , mô men cắt khi khoan:

=1,8 kw

so với công suất máy Ne<.Nm nghĩa là 1,8<2,8.0,8

Máy 2A125 đủ công suất để gia công lỗ 18

D C

.



Ta có theo bảng5-30: T=30 phút, theo bảng5-112: S=0,56 mm/vòng Theo bảng 5-29 STCNCTM tập 2 ta có các hệ số :Cv=16,3 q=0,3x=0,2 y=0, 5 m=0,3

3 , 0

56 , 0 9 , 0 30

1 8 , 19 3 , 16

 =3 , 14 19 , 8

20 1000

=0,4 kw3.Tính chế độ căt cho nguyên công doa

D C

.



Theo bảng5-30 Ta có T=40 phút,

Theo bảng 5-27 có S=1mm/vòng

Theo bảng 5-29 STCNCTM tập 2 ta có các hệ số :Cv=10,5 q=0,3x=0,2 y=0,65 m=0,4

V= 0 , 4 0 , 2 0 , 65

3 , 0

1 1 , 0 40

1 20 5 , 10

 = 3 , 14 20

3 , 9 1000

=148 v/p

Tính mômen xoắn: Theo sổ tay CNCTM tập 2 trang 21 ta có

200

10 20 1 , 0 1 , 0

67 1 , 2 0 , 65

=0,95(Nm)Tính công suất cắt :Theo sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có

dạng, kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết; thời gian này có thể được