Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy thiết kế gia công cái cốiupload: 1.2.2017 10:46AMCối được sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu của máy dập, liên tục chịu tác động của ngoại lực.Cối làm việc trong môi trường thường xuyên chịu tác động của ngoại lực. Trong quá trình làm việc sẽ sinh ra ma lực va đập tác dụng lên cốiVật liệu chế tạo cối là thép 9XC, hay còn được gọi là thép 9CrSi. Đây là loại thép hợp kim dung cho vật liệu khuôn (loại khuôn có tuổi thọ cao), ngoài ra nó còn được dung làm vật liệu cho mũi khoan, lưỡi phay,…Thành phần chủ yếu của thép 9XC:•Cacbon (C): 0.85 – 0.95%.•Silic (Si): 1.20 – 1.60%.•Mangan (Mn): 0.30 – 0.60%.•Crôm (Cr): 0.95 – 1.25%.Đặc tính của thép hợp kim 9XC:•Cr, Si tang độ thấm tôi. Cr tạo ra Cr23B6 tăng tính chống mài mòn.•Thép hợp kim 9XC nói riêng cũng như các loại thép hợp kim khác có độ bền cao hơn hẳn so với các loại thép cacbon.
Trang 1Mục Lục
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học qui trình công nghệ chế tạo máy là một phần của môn học, nógiúp cho sinh viên biết tổng hợp kiến thức đã học áp dụng vào việc thực hiện chế tạomột chi tiết cụ thể sao cho chi tiết được gia công đạt yêu cầu về kỹ thuật, làm việc tốt,nhưng phải dễ gia công và có tính kinh tế cao
Trong đồ án môn học này nhiệm vụ được giao là thiết kế qui trình công nghệ chếtạo cái cối Đây là chi tiết khá đơn giản cần đạt yêu cầu về các mặt, độ đối xứng của
lỗ với mặt đầu Từ các yêu cầu trên, ta phải thiết kế một qui trình công nghệ hợp lý từkhâu tạo phôi đến khâu tạo thành chi tiết hoàn chỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu thịtrường
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 Cối.
Nhằm ứng dụng kiến thức lý thuyết của môn học “Công nghệ chế tạo máy” đồ
án này góp phần hệ thống hóa, cũng cố và phát triển thêm cho chúng em các kiến thức
đã được học về công nghệ chế tạo máy Các số liệu, thông số do tra bảng hoặc tínhtoán 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 quytrình công nghệ còn so sánh và chọn lọc ra được một phương án công nghệ hợp lý nhấtđảm bảo yêu cầu về chất lượng, giá thành rẻ, thời gian, đáp ứng nhu cầu xã hội
Tuy nhiên, cũng không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán cũngnhư chọn các số liệu Chúng em rất mong thầy cô góp ý, bổ sung để kiến thức củachúng em được vững vàng hơn để giúp cho chúng em làm quen với công việc thiết kếcủa người kỹ sư công nghệ sau này khi thâm nhập vào thực tế sản xuất
Chương 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
1.1. Phân tích chức năng, kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết
Trang 3− Kết cấu của chi tiết có tính công công nghệ hợp lý, tạo điều kiện dễ dàng trong việcxác định mặt phân khuôn trong khâu chế tạo phôi bằng phương pháp đúc Các kếtcấu chi tiết không gây khó khăn trong quá trình gia công.
1.1.3. Điều kiện làm việc
− Cối làm việc trong môi trường thường xuyên chịu tác động của ngoại lực Trongquá trình làm việc sẽ sinh ra ma lực va đập tác dụng lên cối
1.2. Phân tích vật liệu chế tạo chi tiết
− Vật liệu chế tạo cối là thép 9XC, hay còn được gọi là thép 9CrSi Đây là loại théphợp kim dung cho vật liệu khuôn (loại khuôn có tuổi thọ cao), ngoài ra nó còn đượcdung làm vật liệu cho mũi khoan, lưỡi phay,…
• Cr, Si tang độ thấm tôi Cr tạo ra Cr23B6 tăng tính chống mài mòn
• Thép hợp kim 9XC nói riêng cũng như các loại thép hợp kim khác có độ bền caohơn hẳn so với các loại thép cacbon
• Các tính chất vật lý, hóa học đặc biệt như từ tính, tính giản nở nhiệt, tính chống
ăn mòn
1.3. Phân tích về độ chính xác gia công
− Độ nhám yêu cầu của các bề mặt gia công được ghi đầy đủ trên bản vẽ chi tiết
Trang 4- Số lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm tính theo công thức :
N = N0 m.(1 + α/100).(1 + β/100) (chiếc/ năm)
Chọn được :
m = 1 : số lượng chi tiết như nhau trong một đơn vị sản phẩm
α = 10 - 20% : số % chi tiết dùng làm phụ tùng, chọn α = 10%
β = 5 - 7% : số % chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo,chọn β=5%
N0 =5000 số sản lượng trong một năm theo kế họach
Nên N= 5000 1 (1 + 10/100).(1 + 5/100) = 5775 (chiếc/ năm)
2.2 Khối lượng chi tiết
Bằng phương pháp chia chi tiết ra từng khối hình trụ , hình chữ nhật nhỏ và tínhthể tích cho từng khối , ta tính được khối lượng chi tiết cần gia công là m = 3,6(kg)
Theo đề bài đồ án, dạng sản xuất của chi tiết là dạng sản xuất hàng lọat vừa, đặt trưngcủa dạng sản xuất hàng loạt vừa là:
Trang 5- Dể dàng sử dụng các thiết bị máy công cụ vạn năng.
- Dể dàng điều chỉnh máy tự động đạt kích thước
- Sử dụng tay nghề công nhân có nhiều bậc thợ phù hợp với nguyên công
- Sản phẩm có tính lắp lẩn
- Phôi được tạo bằng phương pháp đúc
- Bố trí máy theo đường vận chuyển thuận
- Từng máy được lập qui trình công nghệ do đó đạt năng suất cao
CHƯƠNG 3: CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.1 Chọn dạng phôi
- Phôi rèn dập: Rèn dập bằng máy hay bằng tay điều cho chi tiết có độ bền cơ tính
cao, tạo nên ứng suất dư trong chi tiết, nhưng tạo cho chi tiết có tính dẻo và tính đànhồi tốt Chi tiết đã cho có dạng nối trục làm bằng gang xám nên chế tạo phôi theophương pháp náy là phông hợp lý vì gang có tính dòn do đó khi rèn dễ làm cho chitiết bị nứt
- Phôi cán: Chi tiết làm bằng phôi cán cũng có cơ tính giống như rèn dập nhưng có
nhược điểm là khi gia công vật liệu bằng gang xám dễ bị nứt, đồng thời việc chế tạokhuôn phứt tạp và năng suất không cao
- Phôi đúc: Phôi đúc có cơ tính không cao bằng phôi rèn dập Mặt khác việc chế tạo
khuôn đúc những chi tiết phức tạp khá dễ dàng, trang thiết bị đơn giản Đồng thờiviệc đúc rất thích hợp cho những chi tiết làm bằng gang và cũng rất ít tốn kémnguyên vật liệu
• Kết luận: Từ các dạng phôi trên ta thấy phôi đúc rất thích hợp với chi tiết đã cho
và nó có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp khác nên ta chọn dạng phôi là phôiđúc
3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi
Phôi được chọn là phôi đúc nhưng đúc có nhiều phương pháp khác nhau và ta nênchọn phương pháp nào kinh tế nhất Ta lần lượt phân tích các phương pháp đúc :
Trang 6a Cấp chính xác I: phôi đúc trong khuôn kim loại: Loại phôi này có cấp chính xác
kích thước IT14 – IT15, độ nhám Rz = 40m
b.Cấp chính xác II: phôi đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại: Phương pháp này chỉ
thích hợp cho những chi tiết có độ chính xác cao và phôi đúc có hình dạng gần giống vớichi tiết, giá thành thiết bị cao hơn, thích hợp cho sản suất hàng loạt Loại phôi này có cấpchính xác kích thước IT15 – IT16, độ nhám Rz = 80m
c.Cấp chính xác III : phôi đúc trong khuôn cát, mẫu gỗ : thích hợp cho sản suất loạt
nhỏ, đơn chiếc Loại phôi này có cấp chính xác kích thước IT6 – IT7, độ nhám Rz =160m
Chi tiết dạng trụ tròn, vật liệu chế tạo chi tiết là thép 9XC, phương pháp chế tạo phôi
là đúc
3.3 Chọn phường pháp chế tạo phôi
Vì dạng sản xuất là hàng loạt vừa và vật liệu chi tiết là thép 9XC dùng phôi đúc trênkhuôn cát mẫu gỗ Do kích thước lớn nhất là 110mm nên ta chọn phôi có kích thước:
Lượng dư cho bề mặt (1): 4 mm
Lượng dư cho bề mặt (2): 4 mm
Lượng dư cho bề mặt (3): 4 mm
Lượng dư cho bề mặt (4): 4 mm
Lượng dư cho bề mặt (7): 4 mm
Lượng dư cho bề mặt (8): 4 mm
( tra bảng 2.6 trang 25, HDTKDACNCTMspkt)
Trang 73.4 Bản vẽ phôi
- Từ kích thước trên bản vẽ chi tiết ta có kích thước cho bản vẽ phôi là:
- Kích thước phôi = kích thước chi tiết + kích thước lượng dư
CHƯƠNG 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Hình 4.1 Bản vẽ bề mặt chi tiết 4.1 Xác định trình tự gia công
4.1.1 Mục đích
- Xác định trình tự gia công hợp lý nhằm đảm bảo độ chính xác về kích thuớc, vị trítương quan và độ nhám các bề mặt theo yêu cầu đề ra
4.2 Nội dung
4.2.1 Chọn phương pháp gia công các bề mặt phôi
- Dựa vào yêu cầu đặc tính kỹ thuật ta chọn phương pháp gia công cho các bề mặt sau như : tiện, mài khoan taro…
- Chọn các phương pháp gia công các bề mặt của phôi
- Các nguyên công để gia công chi tiết cối gồm:
- Gia công các bề mặt đầu: gia công thô và gia công tinh
- Gia công thô và tinh 2 lỗ cơ bản
8
Trang 8- Theo tài liệu [4], trang 20 và 22, ta có bảng tổng hợp quy trình công nghệ cho chi tiết:
Bảng 4.1: Quy trình công nghệ cho chi tiếtPhương án
gia công Nguyên công Bề mặt giacông Bề mặt địnhvị Cấp chínhxác (IT) Độ nhám
Kiểm tra
Phương án 3
Mài thô và Mài
Trang 9CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CÔNG NGHỆ 5.1 Nguyên công 1: Tiện thô và Tiện tinh mặt 3 và 4
Máy: máy tiện T630, công suất N = 10 KW, hiệu suất η = 0,75
Dụng cụ cắt: dao tiện ngoài thân cong T15K6_25x20x140x45
Trang 105.2 Nguyên công 2: Tiện thô và Tiện tinh mặt 1, 2, 7,8, 5
S3
S4 S5
S6
Hình 5.2: Nguyên công 2
− Dụng cụ đo: thước cập 0 – 150 mm, độ chính xác: 0,05 mm
− Máy: máy tiện T630, công suất N = 10 KW, hiệu suất η = 0,75
− Dụng cụ cắt: dao tiện ngoài thân cong T15K6_25x20x140x45
Trang 115.3 Nguyên công 3: Mài tinh bề mặt 7
Trang 125.4 Nguyên công 4: Khoan lỗ số 6
Trang 135.5 Nguyên công 5: Khoan lỗ số 9
W
S9 S10
Hình 5.5: Nguyên công 5
Gá đặt: Khoan lỗ lệch tâm bởi vậy ta định vị nhờ phiến tỳ để hạn chế 3 bậc tự do vào
bề mặt 1 đã gia công làm chuẩn tinh, khối V để hạn chế 2 bậc tự do
Kẹp chặt: Khối V cố định ép chặt vào bề mặt 4 và dùng chốt tỳ vào bề mặt 6
− Dụng cụ đo: thước cập 0 – 150 mm, độ chính xác: 0,05 mm
− Máy: máy khoan đứng K125, công suất N = 7 KW, hiệu suất η = 0,75
Dụng cụ cắt: Mũi khoan ruột gà Ø7.5 và mũi taro Ø8
Chương 6: XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ VÀ KÍCH THƯỚC TRUNG
GIAN
Xác định lượng dư trung gian bằng phương pháp phân tích cho bề mặt 4
Trình tự các bước gia công:
Trang 14• Tiện tinh:
IT 7
Rz3 = 30 (Ra = 1.6µm)
− Lượng dư gia công tối thiểu (theo bảng 5.1, tài liệu [5], trang 74), ta có:
• – lượng dư tối thiểu của bước công nghệ thứ i, µm
• – chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại
• – chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại
• – tổng sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại
• – sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện
− Theo bảng 5.3, tài liệu [4], trang 77, ta có chất lượng bề mặt phôi đúc (Rz + T) là400µm
− Tổng sai lệch vị trí không gian:
• – độ cong vênh
µm
• – sai lệch vị trí tương quan của bề mặt gia công µm
µm
• Sai số không gian còn sót lại khi gia công thô: µm
• Sai số không gian còn sót lại khi gia công bán tinh: µm
• Sai số không gian còn sót lại khi gia công tinh: µm
− Sai số gá đặt:
• µm – sai số chuẩn
• µm – sai số kẹp chặt (bảng 5.11, tài liệu [5], trang 84)
µm
Lượng dư gia công:
Lượng dư cho bước tiện thô:
Lượng dư cho bước tiện bán tinh:
Lượng dư cho bước tiện tinh:
Trang 15 Kích thước trung gian:
- Kích thước của chi tiết:
Dmin3 =110 mm
- Kích thước trung gian lớn nhất của phôi trước khi tiện tinh:
Dmin2 = Dmax3 + 2Zmin3 = 110,11 + 0,28 = 110,39 mm
- Kích thước trung gian lớn nhất của phôi trước khi tiện bán tinh:
Dmin1 = Dmax2 + 2Zmin2 = 110,416 + 0,4 = 110,8 mm
- Kích thước trung gian lớn nhất của phôi trước khi tiện thô:
Dmin = Dmax1 + 2Zmin1 = 110,697 +0,73= 111,9 mm
Dung sai kích thước trung gian:
- Dung sai kích thước sau bước tiện thô: δ1 =0,8mm
- Dung sai kích thước sau bước tiện bán tinh: δ2 = 0,2 mm
- Dung sai kích thước sau bước tiện tinh: δ3 = 0,15 mm
Quy tròn các kích thước tính toán trên và tính kích thước nhỏ nhất:
- Dmin = 111,3 mm => Dmax = Dmin + δ = 111,3 + 2,5 = 113,8 mm
- Dmin1 = 110,6 mm => Dmax1 = Dmin1 + δ1 = 110,6 +0,8 = 111,4 mm
- Dmin2 = 110,4 mm => Dmax2 = Dmin2 + δ2 = 110,4 + 0,2 = 110,6 mm
- Dmin3 = 110 mm => Dmax3 = Dmin3 + δ3 = 110 + 0,11 = 110,11 mm
Lượng dư trung gian bé nhất và lớn nhất của các bước:
- Bước tiện thô:
2Zmax1 = Dmin - Dmin1 = 111,3 – 110,6 = 0,7mm
2Zmin1 = Dmax - Dmax1 = 113,8 – 111,3 = 2,5 mm
- Bước tiện bán tinh:
2Zmax2 = Dmin1 - Dmin2 = 110,6 –110,4 = 0,2 mm
2Zmin2 = Dmax1 - Dmax2 = 111,4 – 110,6 = 0,8 mm
- Bước tiện tinh:
2Zmax3 = Dmin2 - Dmin3 = 110,4 – 160 = 0,4 mm
2Zmin3 = Dmax2 - Dmax3 = 110,6 – 110= 0,6 mm
Trang 16Kích thước tính toán (mm)
Dung sai (µm)
Kích thước giới hạn (mm)
Trị số giới hạn của lượng dư (mm) RZa +
Xác định lượng dư bằng phương pháp tra bảng:
− Nguyên công 1: (bảng 3-120, tài liệu [3], tập 1)
Trang 17 Mài khôn thường: 0.07 mm.
− Nguyên công 4: Khoan lỗ 6 4 mm
Bước 1: Tiện thô mặt 3
− Như máy và dụng cụ ở chương 5, ta có chu kỳ bền trung bình của dao tiện T = 60phút (bảng 5-40, tài liệu [3], tập 2, trang 34)
• S – lượng ăn dao (mm/vòng)
• Theo bảng 1-1, tài liệu [5], trang 13, ta có:
CV = 221 ; x = 0.15 ; y = 0.45 ; m = 0.2
Vậy:
(m/phút)
Trang 18− Số vòng quay tính toán:
)
/(14.237114
.14,3
93.84.10001000
ph vg D
V
π
− Với m là số cấp tốc độ của máy và φ là công bội của cấp số nhân
− Máy tiện đã chọn có: nmax = 750 v/p, nmin = 14 v/p, số cấp tốc độ m = 18
(bảng 8, trang 28, tài liệu [2])
− Xác định φx:
− Theo bảng 8, trang 28, tài liệu [2], ta chọn φx = 16.64
− Số vòng quay của máy: nm = nmin φx = 14.16,64 = 232.96 (v/p)
− Vậy máy đủ công suất để gia công
Bước 2: Tiện bán tinh mặt 3
− Như máy và dụng cụ ở chương 5, ta có chu kỳ bền trung bình của dao tiện T = 60phút (bảng 5-40, tài liệu [3], tập 2, trang 34)
Trang 19• CV – hệ số.
• T – chu kỳ bền của dao (phút)
• t – chiều sâu cắt (mm)
• S – lượng ăn dao (mm/vòng)
• Theo bảng 1-1, tài liệu [5], trang 13, ta có:
.14,3
85,142.10001000
ph vg D
V
π
− Với m là số cấp tốc độ của máy và φ là công bội của cấp số nhân
− Máy tiện đã chọn có: nmax = 750 v/p, nmin = 14 v/p, số cấp tốc độ m = 18
(bảng 8, trang 28, tài liệu [2])
− Xác định φx:
− Theo bảng 8, trang 28, tài liệu [2], ta chọn φx = 32
− Số vòng quay của máy: nm = nmin φx = 14.32 = 448 (v/p)
− Vậy máy đủ công suất để gia công
Bước 3: Tiện tinh mặt 3
Trang 20− Như máy và dụng cụ ở chương 5, ta có chu kỳ bền trung bình của dao tiện T = 60phút (bảng 5-40, tài liệu [3], tập 2, trang 34).
• S – lượng ăn dao (mm/vòng)
• Theo bảng 1-1, tài liệu [5], trang 13, ta có:
.14,3
67,181.10001000
ph vg D
V
π
− Với m là số cấp tốc độ của máy và φ là công bội của cấp số nhân
− Máy tiện đã chọn có: nmax = 750 v/p, nmin = 14 v/p, số cấp tốc độ m = 18
(bảng 8, trang 28, tài liệu [2])
− Xác định φx:
− Theo bảng 8, trang 28, tài liệu [2], ta chọn φx = 40
− Số vòng quay của máy: nm = nmin φx = 14.40 = 560 (v/p)
− Vận tốc cắt thực tế:
− Theo bảng 5.23, trang 18, tập 2, tài liệu [3] ta có hệ số CP và các số mũ trongcông thức tính lực cắt Pz khi tiện như sau: CP = 300 ; x = 1 ; y = 0,75 ; n = -0.15
− Lực cắt PZ:
Trang 262,6 < 3,75
− Vậy máy đủ công suất để gia công
7.4. Nguyên công 4: Khoan 3 lỗ 6
− Vậy máy đủ công suất để gia công
7.5. Nguyên công 5: Khoan, taro lỗ 9
− Vậy máy đủ công suất để gia công
Chương 8: XÁC ĐỊNH THỜI GIAN NGUYÊN CÔNG
Theo bảng 31, tài liệu [2], trang 66
Trang 28− Tarô: 0,06 phút.
Tổng thời gian gia công cho 1 sản phẩm: T0 = 4,9 phút.
Tổng thời gian gia công cho 1650 sản phẩm: T = 8085 phút = 134,75 giờ.
Kiểm tra số lượng sản phẩm trong 1 năm:
− Mỗi ngày làm 1 ca, mỗi ca 8 giờ Vậy tổng số giờ làm việc trong năm là:
− Cơ cấu kẹp chặt đơn giản
− Cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít
− Kẹp một chi tiết
− Kẹp một lần
9.1.3. Cơ cấu dẫn hướng: Bạc dẫn cố định.
9.1.4. Cơ cấu so dao: không có.
9.1.5. Cơ cấu phân độ: không có.
9.1.6. Thân gá, đế gá: Đế hình vuông.
9.1.7. Các chi tiết nối ghép: Vít lỗ 6 cạnh và chốt định vị.
9.1.8. Cơ cấu định vị và kẹp chặt đồ gá trên bàn máy: Kẹp chặt bằng bulông đai ốc.
9.1.9. Yêu cầu:
Đồ gá khoan được dùng trên máy khoan để xác định vị trí tương quan giữa phôi vàdụng cụ cắt, đồng thời kẹp chặt phôi để khoan Đồ gá khoan hạn chế cả 6 bậc tự do củachi tiết để xác định đúng lỗ tâm của chi tiết gia công
9.1.10. Trình tự thiết kế
− Phương pháp định vị: 1 khối V + 1 chốt định vị
Trang 29− Xác định kích thước thực của bề mặt làm chuẩn.
− Vẽ đường bao của chi tiết tại nguyên công thiết kế đồ gá
− Xác định phương chiều và điểm đặt của lực cắt, lực kẹp: lực kẹp dọc (vuông gócvới bàn máy)
o Xác định lực chiều trục khi khoan: (theo [3], tập 2, trang 21)
Theo bảng 5-32, tài liệu [3], tập 2, trang 25, ta có:
Cp = 68 ; q = 1 ; y = 0,7
P0 = 2175,47 kg
o Xác định momen xoắn khi khoan:
Theo bảng 5-32, tài liệu [3], tập 2, trang 25, ta có:
CM = 0,0345 ; q = 2 ; y = 0,8
MX = 7,75 N.m
o K là hệ số dự trữ K = K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 [2, trang 85]
Với:
K0 – hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp và K0 = 1,5
K1 – hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi Khi giacông thô K1 = 1,2; khi gia công tinh K1 = 1
K2 – hệ số tăng lực cắt khi dao mòn, K2 = 1,2
K3 – hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn, K3 = 1,2
K4 – hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, K4 = 1
K5 – hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay, K5 = 1
K6 – hệ số tính đến mômen làm quay chi tiết, K6 = 1,2
Vậy: K = 1,5.1,2.1,2.1,2.1.1.1,2 = 3,11