Thiết kế QTCN gia công chi tiết thân gối đỡ

Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy năm 2017, đề tài Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết thân gối đỡ dạng hộp. Bao gồm bản thuyết minh (đã tính toán đầy đủ), 3 bản vẽ gồm bản vẽ đồ gá, bản vẽ lồng phôi và bản vẽ nguyên công. Bản đồ án môn học đạt điểm 8,5.

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một đồ án chuyên ngành chínhcủa sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy, nhằm cung cấp các kiến thức cơbản để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo Sau khi thiết kế đồ

án môn học công nghệ chế tạo máy, sinh viên được làm quen với cách sử dụngtài liệu, sổ tay, tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh những kiến thức lý thuyết

và thực tế sản xuất, độc lập trong sáng tạo để giải quyết một vấn đề công nghệ

Những giáo trình tra cứu: Công nghệ chế tạo máy (Tập 1 và 2), Máy cắtkim loại, Nguyên lý cắt kim loại, Đồ gá, Sổ tay Atlas và đồ gá, Sổ tay công nghệchế tạo máy(Tập 1,2 và 3)

Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Trương Hoành Sơn, đến nay cơbản em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, tuy còn nhiều thiếu sót trong quátrình làm đồ án, em kính mong sự chỉ bảo tận tình của các thày trong bộ môn để

em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên

Ngô Quang Thắng

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC

CỦA CHI TIẾT.

1.1.Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

- Gối đỡ là chi tiết dùng để lắp ổ bi, qua đó xác định vị trí tương quan của trục và đỡ trục Gối đỡ làm việc trong điều kiện rung động, tải trọng thay đổi tuần hoàn theo chu kì

- Chi tiết gối đỡ là chi tiết điển hình thuộc dạng chi tiết hộp

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

C = 3  3,7 ; Si = 1,2  2,5 ; Mn = 0,25  1,00 ;

S < 0,12 ; P =0,05 1,00 ;[]bk = 150 MPa []bu = 320 Mpa

Yêu cầu kỹ thuật cơ bản.

- Độ nhám bề mặt lỗ lắp ghép và mặt đáy Ra=1.25

- Các lỗ lắp ghép đạt độ chính xác 7

- Độ không phẳng , không song song , không vuông góc của các mặt phẳng so với đường tâm lỗ đạt 0,05-0,1mm

- Khoảng cách giữa tâm lỗ lắp ghép và mặt đáy đạt cấp chính xác

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

+ Kết cấu đã cho có độ cứng vững khá cao, đảm bảo đỡ trục trong điềukiện rung động

+ Vật liệu gang xám GX 15-32 dễ kiếm và sẵn có trên thị trường

Kết luận: Chi tiết có tính công nghệ cao

1.3 Xác định dạng sản xuất.

Ta xác định theo phương pháp gần đúng:

Khi xác định dạng dạng sản xuất bằng phương pháp tra bảng ta cần xác định khối lượng của chi tiết gia công và số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta phải biết sản lượng hàngnăm của chi tiết gia công Sản lượng hàng năm được xác định theo công thứcsau :

N - Số chi tiết được sản xuất trong một năm ;

N1- Số sản phẩm được sản xuất trong một năm ( 12.000 chiếc/năm);

m - Số chi tiết trong một sản phẩm;

) =16500 (chi tiết /năm)

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

Q1 = V. (kg)

Trong đó:

Q1- Trọng lượng chi tiết

 - Trọng lượng riêng của vật liệu gang xám= 6,8-:-7,4 Kg/dm3

1.4 Xác định phương pháp chế tạo phôi.

- Như đã phân tích ở trên, gối đỡ trên có hình dạng khá phức tạp, cónhiều mặt cong, có gân , các gờ bố trí khá gần nhau.Mặt khác tải trọng làm việcđều không lớn , vì vậy chọn vật liệu là gang xám thông thường là hợp lý

- Do dạng sản xuất là hàng khối nên tạo phôi trong khuôn cát là hợp

lý nhất Sau khi đúc cần nguyên công làm sạch vật đúc và cắt khử ba via đểchuẩn bị cho các nguyên công cắt gọt và kiểm tra sau này

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

Với các bề mặt không làm việc không cần độ chính xác quá cao, mặt khác ứng với sản xuất hàng khối nên ta chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại, làm khuôn bằng máy Sau khi đúc cần có nguyên công làm sạch và cắt ba via để chuẩn bị cho việc gia công cơ sau này

Khi đúc ta có thể thiết kế hộp khuôn có mặt phân khuôn như hình vẽ:

T D

Với cách chọn mặt phân khuôn như hình vẽ trên ta có thể rút mẫu dễ dàng

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

GIA CÔNG CƠ

2.1 Xác định đường lối công nghệ.

- Dạng sản xuất đã được xác định là dạng sản xuất dạng hàng khối.

- Điều kiện sản xuất: Các nhà máy cơ khí sử dụng máy công cụ truyền thống

=> Đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong một nguyên công)

2.2 Xác định trình tự gia công

+ Nguyên công 1: Phay thô mặt đáy

+ Nguyên công 2: Phay 2 mặt đầu lỗ 17

+ Nguyên công 3: Phay tinh mặt đáy

+ Nguyên công 4: Phay mặt đầu vuông góc tâm gối đỡ

+ Nguyên công 5 : Phay mặt đầu còn lại

+ Nguyên công 6: Tiện thô và tiện tinh các lỗ 100, 86 và 56

+ Nguyên công 7: Tiện định hình rãnh 72 và vát mép R3

+ Nguyên công 8: Khoan các lỗ 12, 5 và taro ren M6

+ Nguyên công 9: Khoan và taro 4 lỗ ren M8

+ Nguyên công 10 : Tổng kiểm tra và nghiệm thu sản phẩm

2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên công

 Nguyên công 1: Phay thô mặt đáy

Thông số dao: D = 90, B = 50, d =32, z = 10

 Nguyên công 2: Phay tinh mặt đáy

n S

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt mỏ kẹp Lực kẹp vuông góc với mặt địnhvị.

 Nguyên công 4: Khoan 2 lỗ Ø17

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt đai ốc chữ C Lực kẹp vuông góc với mặtđịnh vị

 Nguyên công 5: Phay thô mặt đầu lỗ Ø56

 Nguyên công 6: Phay thô mặt đầu lỗ Ø100

Dùng dao phay mặt đầu hợp kim cứng, tra bảng 4-3[1] do đó chọn dao cómác BK8.

 Nguyên công 7: Tiện thô các lỗ Ø100, Ø86, Ø56

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt mỏ kẹp Lực kẹp song song với mặt địnhvị

Dịch chuyển lớn nhất trên bàn dao (dọc-ngang) 640-280

Khoảng cách 2 đầu tâm 700-1000-1400

Số dao lắp trên đài gá dao 4

Chọn dao:

Dùng dao tiện thô gắn mảnh hợp kim cứng BK8

 Nguyên công8: Tiện tinh các lỗ Ø100, Ø86, Ø56

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt mỏ kẹp Lực kẹp song song với mặt địnhvị

Dịch chuyển lớn nhất trên bàn dao (dọc-ngang) 640-280

Khoảng cách 2 đầu tâm 700-1000-1400

Số dao lắp trên đài gá dao 4

Chọn dao:

Dùng dao tiện tinh gắn mảnh hợp kim cứng BK8.

 Nguyên công 9: Tiện định hình rãnh Ø72 và vát mép R3

S S

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt mỏ kẹp Lực kẹp song song với mặt địnhvị

Khoảng cách 2 đầu tâm 700-1000-1400

Số dao lắp trên đài gá dao 4

Chọn dao:

Dùng dao tiện thô gắn mảnh hợp kim cứng BK8

 Nguyên công 10: Khoan các lỗ Ø12, Ø5 và taro ren M6

M6 Ø12

s n

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt mỏ kẹp Lực kẹp song song với mặt địnhvị

Chọn máy:

Chọn máy khoan đứng K135

Chọn dao:

Dùng mũi khoan, taro bằng thép gió P18

 Nguyên công 11: Khoan lỗ và taro 4 lỗ ren M8

25 30

M8

W

s n

Sơ đồ gá đặt:

- Định vị chi tiết: Định vị mặt đầu lỗ Ø56 3 bậc bằng phiến tỳ Định vị mặtbên 1 bậc bằng chốt tỳ phẳng Định vị lỗ Ø100 2 bậc bằng bạc chụp tùyđộng

- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp chặt đai ốc chữ C Lực kẹp vuông góc với mặtđịnh vị

Chọn máy:

Chọn máy khoan đứng K135

Chọn dao:

 Nguyên công 12: Tổng kiểm tra và nghiệm thu sản phẩm

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

3.1 Tính toán lượng dư gia công cho một bề mặt

Chọn tính toán lượng dư cho về mặt lỗ 100 được gia công ở 2 nguyên công thứ

7 và 8 là tiện thô và tiện tinh Theo bảng 3.2, phôi sử dụng là phôi đúc trong

khuôn cát có kích thước lớn nhất <1250mm nên phôi đạt cấp chính xác I,

thô 50 - 24

81 3

153

7 99,84 400

99,4

4 99.84 3070 3470 Tiện

Sau bước phôi đúc, Ta không còn nữa, do vậy sau tiện thô và tiện tinh chỉ còn

Rz Tra bảng 3.5 ta có Rz sau tiện thô và tinh lần lượt là 50µm và 20µm

Sai số không gian tổng cộng: 2 2

 : độ cong vênh đơn vị lấy theo bảng 3.7 (k=0.7)

d: đường kính lỗ gia côngl: chiều dài lỗ gia công



Ngoài ra còn sử dụng 2 lỗ 17 để định vị nên sai số khoảng cách giữa trục lỗ

100 đến 2 lỗ này cũng phải được tính tới Kích thước này là 194:2=97(mm), sai

số lấy theo cấp chính xác I tương ứng của phôi => lo= 800 (µm)



2 2

day lo

Các dung sai của chốt, lỗ trụ lấy theo kích thước và cấp chính xác I của phôi đúc(bảng 2.11),    D d 800( m) , độ lệch tâm e=13(um)

c

800 800

13 813(um)2

 Khi tiện tinh:

Kích thước phôi:

 Khi tiện tinh : = 100,035 (mm)

 Khi tiện thô : = 100.035 – 0,194 = 99,84 (mm)

 Phôi : = 99,84 – 3,074 = 96,77 (mm)

Dung sai tiện tinh: = 35 (µm) ; Dung sai tiện thô: = 400 (µm) ;

Dung sai phôi: = 800 (µm)

Kích thước giới hạn:

 Sau tiện tinh: =100,035 (mm); = 100,035 – 0,035 = 100 (mm)

 Sau tiện thô: =99,84 (mm); = 99,84 – 0,4 = 99,44 (mm)

 Kích thước phôi: =96,77 (mm); = 96,77 – 0,8 = 95,97 (mm)Lượng dư giới hạn:

Khi tiện tinh : = 100,035 – 99,84 = 0,195 = 195 (µm)

Tra bảng 3.95 [tr254] Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy, được lương dư cho các bề mặt còn lại được đánh số như hình vẽ

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHẾ ĐÔ CẮT

4.1 Tính toán cho nguyên công thiết kế đồ gá : NC1 phay thô mặt đáy

Chiều sâu cắt t = 2 mm

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

Lượng chạy dao vòng Sv = 0,2.8 = 1,6 mm/vòng

.14,3

140.1000

.1000

ph vg D

4.2 Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại

Ta tiến hành tra và kiểm nghiệm chế độ cắt cho các nguyên công còn lại, tương

tự như với nguyên công mẫu ở trên, được bảng chế độ cắt tổng hợp như sau:-NC1: Phay thô mặt đáy

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ

BẢN CHO CÁC NGUYÊN CÔNG

Thời gian cơ bản được xác định theo công thức sau:

1 2 ( )

L- Chiều dài bề mặt gia công (mm)

L 1 - Chiều dài ăn dao (mm)

L 2 - Chiều dài thoát dao (mm)

S v - Lượng chạy dao vòng (mm/vg) n- Số vòng quay trong 1 phút (vg/ph) i- Số lần gia công

S p =S v n (mm/ph) Công thức tính thời gian phay:

5.1 Phay thô mặt đáy

L=234 mm

15)35,0()280(2)35,0()

 t D t

L2=3 mm

S = Z Sz =8 0,2 = 1,6

246,01.640

L2=3 mm

148,0950

5 , 1 6 25

Ph N

S

L L

5.7 Tiện thô các mặt trụ trong

+ Tiện thô 100 (hình thức tiện có rãnh thoát dao):

TCB = 3 0 , 66 ( )

503 4 , 0

2 11

) 1 (

Ph N

S

L L

Với =450 ; t=1,5;

 L1=1,5 + (0,51) =3;

L là chiều dài tiện thực tế : L=11 (mm);

Tương tự ta cũng tính cho các nguyên khác :+ Tiện 86:

TCB = 4 0 , 44 ( )

503 4 , 0

2 19

) 1 (

Ph N

S

L L

2 3 11

2

N S

L L L

Với =450 ; t=1,5;

 L1=1,5 + (0,51) =3;

L là chiều dài tiện thực tế : L=13 (mm);

Thời gian tổng cộng cho nguyên này là:

Tcb =0,66 +0,44+0,63 = 1,73 (ph);

5.8 Tiện tinh các mặt trụ lắp ổ bi

Tiện tinh 100:

t=0,5 ; s=0,25 (mm/vong)

TCB = 0 , 1 ( )

723 25 , 0

2 11

) 1 (

Ph N

S

L L

2 11

1

Ph N

S

L L

8

ph

5.10 Khoan và taro ren M6x1

+ tính thời gian gia công cơ bản lỗ 5 (thuộc kiểu gia công lỗ thông);

Ta có các công thức tính toán như sau :

Tcb= 0 , 10 ( )

1000 24 , 0

2 2 18

Ph N

S

L L L

TCB = 0 , 03 ( )

660 56 , 0

2 5 , 1

1

Ph N

S

L L

N S

L L L N

S

L L l

3 30

1

Ph N

S

L L

L L N S

L l

.

1 1

TCB =4 (0,14 +0,468) =2,43 (Phút)Thời gian nguyên công (Thời gian từng chiếc) : Ttc= To +Tp +Tpv

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ GIA

CÔNG MẶT ĐÁY

6.1 Phân tích sơ đồ định vị cho nguyên công 1:

Sơ đồ định vị như hình vẽ (ta đã phân tích sơ đồ gá đặt như trong phần nguyên công số 1)

Yêu cầu công nghệ trong nguyên công này là kích thước 28,0 ; độ nhám bề mặt đạt Ra=4.0

Vật liệu gia công là : gang xám:

Gia công trên máy phay ngang , dùng dao phay mặt đầu:

Cơ cầu định vị cho chi tiết:

+ Mặt phẳng đầu định vị 3 bậc tự do bằng ba chốt tỳ trong đó có 1 chốt tỳ điều chỉnh được

+ 3 mặt phẳng khác định vị 3 bậc tự do bằng các chốt tỳ :

6.2 Chọn và tính toán các thông số công nghệ :

Chọn máy : đối với chi tiết trên ta ta chọn gia công trên máy phay ngang

Chọn dụng cụ cắt :

Dựa vào chiều rộng cần phay Dmax = 66  đường kính của dao khuyên dùng sẽ là :Ddao=(1,2 1,5 ) DMAX =79,299 Tra bảng (4-92 1 ) ta có được các thông số của dao như sau:

D=80 ;số răng dao Z=10;d=32; L=45

Chọn vật liệu làm dao :chọn dựa vào vật liệu làm chi tiết gia công

là gang xám có kí hiệu GX21- 40 ta chỉ cần chọn dao làm bằng thép gió BK

Các thông số của chế độ cắt:

Chi tiết gia công bằng phương pháp đúc độ chính xác cấp 1 Mặt

B là mặt nằm bên dưới khi đúc nên ta tra sổ tay CNCTM tập 2

� Lượng dư Z = 2(mm)

Tốc độ cắt của dao phay nói chung được tính theo công thức sau :

v = m x v y q u p k v

Z B Sz t T

D C

.

Trong đó tra bảng (5-39) sách sổ tay công nghệ chế tạo máy II ( với vật liệu gia công là gang xám có HB =190, vật liệu dao bằng BK8, phay mặt phẳng , bằng dao phay mặt đầu ) ta có các số liệu sau : thì Cv = 445 ,

q = 0,2 , x = 0,15,y=0,35,u=0,2,p=0 , m=0,32 ( Tra bảng 5-40) STCNCTM2 có T = 180 phút là tuổi bền của dao

.

180

80 445

0 2 , 0 35 , 0 15 , 0

32

,

0

2 , 0

= 123 (m/phút) Vận tốc vòng quay của máy sẽ là :

n = 1000. . 10003,14..12380

D v

 = 489 (vòng/phút)

6.3 Xây dựng sơ đồ tác dụng của các ngoại lực:

Sơ đồ tác dụng của các ngoại lực như hình vẽ sau đây:

Z Là số răng của dao phay

n Số vòng quoay của dao

80

10.66.15,0.2.50.10

Ta sẽ tính toán lực kẹp tại vị trí gây nguy hiểm trong quá trình gia công, các ngoại lực gây nguy hiểm nhất để tìm ra lực kẹp sau đó kiểm nghiệm lại đối với các ngoại lực khác :

Theo sơ đồ ta thấy lực gây nguy hiểm nhất là lực cắt Pz , tại vị trí bắt đầu vào ăndao Tại vị trí kí hiệu như hình vẽ:

+ K3 Hệ Số kể đến quá trình cắt là không liên tục hay là không liên tục ( do phay là quà trình cắt không liên tục ) nên ta chọn K3 =1,2

+ K4 Là hệ số kể đến việc sinh ra lực kẹp có ổn định hay không

Ta chọn k4 =1 ( Ta dùng cơ cấu cơ khí để kẹp chặt))+ K5 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí thuận lợi hay không của tayquoay ta chọn k5 =1

+ K6 là hệ số kể đến ảnh hưởng khi lực kẹp có thể làm lật phôi

K6 =1

Do vậy ta tính được : K = 1,5.1,2.1,2.1,21.1.1 =2,5Thay giá trị K= 2,5; Pz=1900 (N) Vào công thức trên ta tính được lực kẹp cần thiết :

W7000 (N)

6.5 Tính và chọn các cơ cấu kẹp chặt:

Ta thấy kực kẹp cần cung cấp là W7000 (N) ta thấy kẹp chặt bằng ren có thể đáp ứng được giá trị lực kẹp trên, ta chọn kẹp chặt bằng ren (vì nó làm cho kết cấu kẹp chặt trở lên đơn giản hơn )

Dựa vào vị trí kẹp chặt và ta có thể kẹp chặt nhờ đòn kẹp, dùng bu lông, hay dùng đai ốc có đệm tháo nhanh Ta thấy các phương án trên thì

phương án dùng đai ốc để tạo ra lực kẹp làm cho kết cấu của đồ gá và kẹp chặt

có kích thước nhỏ gọn nhất

** Theo bảng 8-51 [2] ta chọn được kích cỡ của đai ốc cần thiết là:

Trong đó : d là đường kính ren tiêu chuẩn

L là chiều dài của tay vặn

P lực tác động vào tay vặn

Q lực kẹp tạo ra tương ứng.

6.6 Chọn các cơ cấu định vị chi tiết và các cơ cấu khác

1) Cơ cấu định vị: định vị mặt đáy 3 bậc ta dùng 3 chốt tỳ ( trong đó có 1 chốt

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá chi tiết dược ính theo công thức sau:

Sai số do chuẩn ây ra bởi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước Kích thước cần đạt có dung sai bằng 0,125 Và chuẩn dịnh vị cũng trùng ngay gốc kích thước Do đó sai só chuẩn không gây ảnh hường tới nguyên công này:

e c =0 mm.

ek: sai số do kẹp chặt

Trong khi kẹp chặt theo phương kích thước chiều cao của đồ gá

Do đó nó ảnh hưởng không lớn đến độ chính xác gia công chi tiết Do đó ta không quan tâm đến sai số do kẹp chặt hay là:

Vậy:

egd=(

5

1 2

1

 ) 0,2 =0,1 0,04 chọn egd =0,04 mmNên ta có:

6.8 Bảng kê khai các chi tiết của đồ gá

[1] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1

[2] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2

[3] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3

GS TS Nguyễn Đắc lộc

PGS TS Lê Văn Tiến

PGS TS Ninh Đức Tốn

PGS TS Trần Xuân Việt

[4] Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

GS.TS Nguyễn Đắc Lộc; Lưu Văn Nhang

[5] Cơ sở máy công cụ

[6] Máy cắt kim loại

Nguyễn Thế Lưỡng

[7] Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá

PGS TS Lê Văn Tiến –1999

[8] Đồ gá và Atlas Đồ gá

GS TS Trần Văn Địch

MỤC LỤC