Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết: Gối Đỡ

Tên đề tài: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết: Gối Đỡ 1. Số liệu cho trước: Sản lượng: 80.000 chiếcnăm Điều kiện thiết bị: tự chọn 2. Nội dung thiết kế: Nghiên cứu chi tiết gia công: chức năng làm việc, tính công nghệ của kết cấu . Xác định dạng sản xuất. Chọn phôi và phương pháp tạo phôi, tra lượng dư gia công cho các bề mặt gia công. Lập tiến trình công nghệ: thứ tự gia công, gá đặt, so sánh các phương án, chọn phương án hợp lí.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường ĐH SPKT TP.HCM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ MÁY – BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Họ và tên: Bùi Ngọc Hảo MSSV : 12343024

Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy Niên khoá : 2012 – 2014

Tên đề tài: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết: Gối Đỡ

1 Số liệu cho trước:

- Sản lượng: 80.000 chiếc/năm

- Điều kiện thiết bị: tự chọn

2 Nội dung thiết kế:

- Nghiên cứu chi tiết gia công: chức năng làm việc, tính công nghệ của kết cấu

- Xác định dạng sản xuất

- Chọn phôi và phương pháp tạo phôi, tra lượng dư gia công cho các bề mặt gia công

- Lập tiến trình công nghệ: thứ tự gia công, gá đặt, so sánh các phương án, chọn phương

án hợp lí

- Thiết kế nguyên công:

- Chọn máy

- Vẽ sơ đồ gá đặt có ký hiệu định vị, kẹp chặt, dụng cụ cắt ở vị trí cuối cùng, chỉ rõ

phương chiều của các chuyển động Ghi kích thước, độ bóng, dung sai của các nguyên công đang thực hiện

- Trình bày các bước: chọn dao (loại dao và vật liệu làm dao), tra các chế độ cắt: n,s,t và tính thời gian gia công cơ bản cho từng bước công nghệ

- Tính lượng dư gia công nguyên công 5

- Tính toán chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá

1

- Thiết kế đồ gá: Nguyên công 5

+ Vẽ sơ đồ nguyên lý cho đồ gá Chọn kết cấu đồ gá và trình bày nguyên lý làm việc của

đồ gá

+ Tính lực kẹp cần thiết, lực kẹp của cơ cấu kẹp

+ Tính sai số chuẩn và so sánh với dung sai của nguyên công đang thực hiện trên đồ gá.+ Tính sức bền cho các chi tiết chịu lực

3 Các bản vẽ:

-Bản vẽ chi tiết:………1 bản (A3)

-Bản vẽ chi tiết lồng phôi:………1 bản A3)

-Tập bản vẽ sơ đồ nguyên công:……… 4 bản A3)

-Bản vẽ thiết kế đồ gá:……… ………1 bản (A1)

(các bản vẽ A3 đóng thành một tập theo quy định của bộ môn)

4 Ngày giao nhiệm vụ: 25/06/2013

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:12/08/2012

6 Giáo viên hướng dẫn: Phan Minh Thanh

Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn

Ký tên Ký tên

LỜI NÓI ĐẦU

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

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy kỳ 3 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên ngành cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức

đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác như: máy cắt kim

loại, dụng cụ cắt Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể

Khoa học ngày càng phát triển, với sự ra đời của các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS,CIM, thì việc thiết kế quy trình công nghệ để gia công các chi tiết, từ đó chế tạo ra một máy móc thiết bị cụ thể chính là công việc của kỹ sư

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững, có hiệu quả các phương pháp và vận dụng vào 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 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.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

Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, đặc biệt là thầy Phan Minh Thanh đã giúp em

đã hoàn thành đồ án môn học này Tuy nhiên, do thời gian giới hạn trong một đồ án môn học nên chắc chắc sẽ còn nhiều thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong

bộ môn chế tạo máy

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Minh Thanh đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.!

SVTH: Bùi Ngọc Hảo

3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

LỜI CẢM ƠN

- Sau mười tuần thực hiện đồ án môn học công nghệ chế tạo máy

Em đã thực hiện hoàn thành đề tài: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Gối Đỡ

- Bên cạnh sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em còn có sự động viên của bạn bè, hướng dẫn, giúp đỡ của thầy để hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy định

- Em xin chân thành cảm ơn thầy: Phan Minh Thanh, giảng viên công nghệ chế tạo máy

khoa cơ khí máy-Trường đại học sư phạm kĩ thuật TP HCM

GVHD: Phan Minh Thanh

SVTH: Bùi Ngọc Hảo

MSSV: 12343024

LỚP : 123431B

5

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

1.1 Công dụng của chi tiết.

Gối đỡ là một chi tiết dạng hộp có chức năng định vị các chi tiết máy trong các bộ truyền, xác định vị trí chính xác của các trục làm việc nhờ vào các lỗ chính trên nó được gia công chính xác

Chi tiết gia công có 1 lỗ chính làm viêc  40, có bậc  60, rãnh định vị rộng 25, 2 lỗ bắt vào thân máy

Vật liệu làm gối đỡ phải có bền kéo cao, chống rung động tốt, giá thành rẻ

1.2 Vật liệu chế tạo chi tiết.

Chi tiết là gang xám, kí hiệu GX 15-32, theo trang 220 tài liệu [8] ta có các thông số sau:

+ Tính chất lý, hóa đủ đáp ứng chức năng phụ vụ vào công nghệ chế tạo

- Chi tiết là gang xám kí hiệu: GX 15-32 nên ta chế tạo bằng phương pháp đúc

Về cơ bản tất cả các bề mặt gia công thì dụng cụ cắt có thể tiếp cận được dễ dàng Các

bề mặt lỗ có thể gia công để đạt được độ chính xác Ra = 0.8 bằng phương pháp: khoét, doa, mài, chuốt

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

2.1 Sản lượng chi tiết cần chế tạo.

- Số lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm tính theo công thức :

N = N0 m.(1 + /100).(1 + /100) (chiếc/năm)

Trong đó:

+ N0 = 80.000 là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch

+ m = 1: Số lượng chi tiết trong một sản phẩm

+  : Số phần trăm phế phẩm trong quá trình chế tạo (3%- 6%)

+ : Số phẩm trăm chi tiết chế tạo thêm để dự trữ(5% - 7%)

- Ta chọn =5%, chọn  = 5%

- Ta được:

→ N= 80.000 1.(1 +5/100).(1 + 5/100) = 88.200 (chiếc/ năm)

2.2.Khối lượng chi tiết

- Khối lượng của chi tiết được xác định theo công thức: Q = V × d

Trong đó:

Q : khối lượng của chi tiết (Kg)

V : thể tích của chi tiết

d : khối lượng riêng của vật liệu (kg/dm3)

- Thể tích của chi tiết là : 0,259529 dm3, được tính bằng phần mềm Pro/E như sau:

analisis\measure\volume

- Khối lượng riêng của gang xám là 7.2 (kg/dm3)

- Khối lượng chi tiết là: Q = 7.2 x0.259529 = 1,87 kg

7

2.3 Dạng sản xuất và đặc trưng của nó.

- Dựa theo sản lượng chi tiết và khối lượng chi tiết

Q - trọng lượng chi tiếtDạng sản xuất > 200 kg 4÷200 kg < 4 kg

Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc)

CHƯƠNG 3: CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

3.1 Chọn dạng phôi.

Trong gia công cơ khí các dạng phôi có thể là: phôi đúc, rèn, dập, cán

- Xác định loại và phương pháp chế tạo phôi nhằm mụt đích đảm bảo hiệu quả kinh tế-kĩ thuật chung của quy trình chế tạo chi tiết, đồng thời tổng phí tổn chế tạo chi tiết từ khâu chế tạo phôi cho tới công đoạn gai công chi tiết là thấp nhất

- Khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần quan tâm đến đặcđiểm về kết cấu và yêu cầu về chiệu tải khi làm việc của chi tiết (hình dạng, kích thước, vật liệu, chức năng, điều kiện làm việc…

- Sản lương lượng hàng năm của chi tiết

- Điều kiện sản xuất thực tế xét về mặt kĩ thuật và tổ chức sản xuất (khả năng về thiết bị, trình độ chế tạo phôi…)

- Mặt khác khi xác định phương pháp tạp phôi cho chi tiết ta cần quan tâm đến các đặc tính của phôi và lượng dư gia công ứng với loại phôi đó Sau đây là một số đặc tính quan trọng của các loại phôi thường dùng:

3.1.2 Phôi đúc.

Khả năng tạo hình và độ chính xác phụ thuộc vào cách chế tạo khuôn, có thể đúc đượccác chi tiết co hình dạng từ đơn giản đến phức tạp Phương pháp đúc với cách làm khuôn theo mẫu gỗ có độ chính xác của phôi đúc thấp Phương pháp đúc áp lực trong khuôn kimloại cho đọ chính xác của phôi đúc cao Phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng thủ công có phạm vi ứng dụng rộng, không bị hạn chế bởi kính thước và khối lượng vật đúc, phí tổn chế tạo phôi thấp, tuy nhiên năng xuất không cao.Phương pháp đúc trong khuôm kim loại có phạm vi ứng dụng hẹp hơn về kích thước và khối lượng vật đúc, chi phí chế tạo khuôn cao, tuy nhiên phương pháp này cho năng suất cao, thích hợp cho sản xuất hàng loạt

3.1.3 Phôi rèn.

Phôi tự do và phôi rèn khuôn chính xác thường được sử dụng trong ngành chế tạo máy Phôi rèn tự do có hệ số dung sai lớn, cho đọ bền cơ tính cao, phôi có tính dẻo và đànhồi tốt Ở phương pháp rèn tự do, thiết bị, dụng cụ chế tạo phôi là vạn năng, kết cấu đơn giản nhưng phawowng pháp này chỉ tạo chi tiết có hình dáng đơn giản và năng suất thấp Rèn khuôn có độ chính xác cao, năng suất cao nhưng phụ thuộc vào độ chính xác khuôn, mặt khác khi rèn khuôn phải có khuôn chuyên dùng cho từng chi tiết, chi phí làm khuôn cao Phương pháp này khó đạt các kích thước với đọ chính xác cấp 7-8, nhưng chi tiết có hình dạng phức tạp

3.1.4 Phôi cán.

Có profin đơn giản như: tròn, vuông, lục giác, lăng trụ…dùng để chế tạo các trục trơn,trục bậc có đường kính ít thay đổi, hình ống, ống vạt, tay gạt, trục ren, mặt bích Phôi cán

9

định hình phổ biến thường là phôi thép góc, thép hình: I, U, V…được dùng nhiều trong các kết cấu lắp, phôi cán định hình cho từng lĩnh vực riêng, được dùng chế tạo các toa tàu,các máy kéo máy nâng…Phôi cán có cơ tính cao, sai số phôi cán thường thấp, độ chính xác thường là cấp 912 Phôi cán được dùng hợp lý trong trường hợp sau, khi cán khôngcần phải gia công cơ tiếp theo, điếu đó quan trọng khi chế tạo chi tiết bằng thép và hợp kim khó gia công, đắt tiền

→ Chi tiết có hình dạng khá phức tạp, có một số mặt gia công có độ chính xác cấp 6 7

ta không dùng phương pháp này để chế tạo phôi

Ngoài ra trong sản xuất thực tế người ta còn dùng phôi hàn nhưng vi mô nhỏ hơn

3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi.

3.2.1 Chọn phôi.

Dựa vào đặc điểm của các phương pháp chế tạo phôi trên ta chọn phương pháp đúc vì:+ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ

+ Thiết bị đầu tư ở phương pháp này tương đối đơn giản nên đầu tư thấp

+ Phù hợp với sản xuất hàng loạt lớn

+ Độ nhám bề mặt, độ chính xác phôi đúc

3.2.2 Phương pháp chế tạo phôi

Trong đúc phôi có những phương pháp sau:

a Đúc trong khuôn cát – mẫu gỗ.

- Chất lượng bề mặt đúc không cao, giá thành thấp, trang thiết bị đơn giản, phù hợp cho sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

-Loại phôi này có cấp chính xác IT16  IT17

-Độ nhám bề mặt: Rz=160m

- Phương pháp này cho năng suất trung bình, chất lượng bề mặt không cao, gây khó khăn cho những bề mặt không gai công cơ

- Cấp chính xác của phôi: IT14  IT15.

- Đúc dưới áp lực thường chế tạo các chi tiết phức tạp như: vỏ bơm xăng, dầu

- Trang thiết bị đắt nên giá thành sản phẩm cao Nhưng không phù hợp với sản xuất vừa

vì giá thành cao

f Đúc trong khuôn mỏng.

- Là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn mỏng chừng 6-8mm

- Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu như khuôn cát, khối lượng vật đúc đến 100kg

- Dùng trong sản xuất hàng loại vừa và lớn

g Đúc liên tục.

- Là quá trình rót kim loại lỏng và liên tục vào khuôn kim loại, xung quanh hoặc bên trong có nước lưu thông làm nguội Nhờ truyền nhiệt nhanh nên kim loại khi rót vào khuôn kết tinh ngay, vật đúc được kéo ra khỏi khuôn liên tục bằng cơ cấu đặt biệt như conlăn

- Thường dùng để đúc ống, thỏi, ấm

 Kết luận

- Với những yêu cầu của chi tiết đã cho, tính kinh tế cũng như dạng sản xuất ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát – mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy

- Phôi đúc đạt cấp chính xác là I (bảng 3-13 tài liệu[1])

- Cấp chính xác kích thước IT15  IT19

- Độ nhám bề mặt: Rz=80m

11

3.3 Xác định lượng dư gia công của vật đúc cấp chính xác I.

- Chi tiết chế tạo bằng gang xám, được đúc trong khuôn cát – mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, mặt phân khuôn nằm ngang

+ Lượng dư phía trên: 3 mm

+ Lượng dư phía dưới: 2.5 mm

+ Lượng dư mặt bên: 2.5mm

+ Lượng dư của lỗ: 3 mm

+ Góc nghiêng thoát khuôn: 30

+ Bán kính góc lượng: 3 mm

Tra bảng 3-95 trang 252 tài liệu [1]

- Kích thước chiều cao của chi tiết = 172 + 2.5 + 2.5 = 177 mm

- Kích thước lỗ Ø40 = 40 – 2.5x2 = 35mm

- Các kích thước còn lại đều có dung sai T = 1.2mm

- Từ kích thước của chi tiết ta có kích thước của chi tiết như sau:

- Kích thước phôi đúc = kích thước chi tiết + kích thước lượng dư

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

4.1 Đánh số bề mặt gia công.

- Thứ tự gia công được đánh số như hình vẽ sau đây:

4.2 Chọn phương pháp gia công.

Dựa vào yêu cầu kĩ thuật ta chọn phương pháp gia công cho các bề mặt như: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa…

Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cần gia công và các phương pháp gia công có thể đạt được cũng như vị trí và kết cấu cụ thể của chi tiết Chúng em có những phương pháp gia công sau là đạt yêu cầu mà đồ gá đơn giản, có tính kinh tế và dễ gia công:

+ Các mặt 1, 2, 3, 4, 9 dùng phương pháp phay

+ Các lỗ 6, 7, 8 dùng phương pháp khoan, khoét, doa

+ Lỗ 5 có thể dùng phương pháp khoét, doa

+ Các mặt còn lại không yêu cầu gia công

4.3 Các phương án gia công.

4.3.1 Phương án 1.

13

Máy phay: 678M

Máy phay: 678M

Bước 1: Phay thô

Máy phay: 678M Bước 2: Phay tinh

23

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG 5.1 Nguyên công 1: Phay

a Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tư do: 3 bậc tự do vào mặt phẳng bằng phiến tỳ,

3 bậc tự do vào mặt trụ bằng 1 khối V cố định và một khối V di động

b Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cam thông qua khối V di động

c Chọn máy: Nguyên công phay mặt đầu bằng dao phay mặt trụ nên ta chọn máy phayngang 6H12 (công suất P = 7kw, hiệu suất ŋ = 0.75) Trang 221 phụ lục tài liệu [7]

d Chọn dao: Dựa vào kiểu phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim BK8 : D = 125, B =

- Các hệ số điều chỉnh tra bảng 5-127 tài liệu [2]

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng của gang k1 = 0.89

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ của dao k2 = 0.8

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k3 = 0.8

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay k4 = 0.89

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính k5 = 0.95

- Các hệ số điều chỉnh tra bảng 5-127 tài liệu [2].

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng của gang k1 = 0.89

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ của dao k2 = 0.8

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k3 = 0.8

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay k4 = 0.89

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính k5 = 0.95

- Vậy thời gian nguyên công là Tct = 0.98 + 0.98x0.25 = 1.225 phút

5.2 Nguyên công 2: Phay mặt đầu

Lượng dư: Phay thô với lượng dư gia công zb = 2mm, chiều sâu cắt t = 2mm, lượng chạy dao sz = 0.2 mm/răng (bảng 5-127 tài tiệu [2]).

- Lượng chạy dao vòng sv = 0.2x12 = 2.4 mm/vòng

- Tốc độ cắt v = 180 m/phút (bảng 5-134 tài tiệu [2])

- Các hệ số điều chỉnh tra bảng 5-127 tài liệu [2]

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng của gang k1 = 0.89

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ của dao k2 = 0.8

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k3 = 0.8

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay k4 = 0.89

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính k5 = 0.95

- Các hệ số điều chỉnh tra bảng 5-127 tài liệu [2]

k1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng của gang k1 = 0.89

k2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chu kỳ của dao k2 = 0.8

k3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công k3 = 0.8

k4: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chiều rộng phay k4 = 0.89

k5: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc góc nghiêng chính k5 = 0.95

- Tốc độ tính toán vt = v.k1.k2.k3.k4.k5 = 228x0.89x0.8x0.8x0.89x0.95 = 109.8 m/phút

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

27

- Vậy thời gian nguyên công là Tct = 0.62 + 0.62x0.25 = 0.775 phút.

5.3 Nguyên công 3: khoan, khoét, doa 2 lỗ Ø 18

a Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tư do: 3 bậc tự do vào mặt phẳng bằng phiến tỳ,

3 bậc tự do vào mặt trụ bằng 1 khối V cố định và một khối V di động

b Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng ren

c Chọn máy: Nguyên công khoan, khoét, doa nên ta chọn máy khoan cần 2A55 (công suất P = 4.5kw) Trang 220 phụ lục tài liệu [7]

- Bước 1: Khoan

d1 Chọn dao: Chọn mũi khoan ruột gà bằng thép gió , chuôi trụ, có d =17, L = 119, l=60 (Bảng 4-41 tài liệu [1])

e1 Lượng dư: Khoan lỗ Ø17 với lượng dư zb = 8.5mm

f1 Chế độ cắt: chiều sâu cắt t = 8.5mm, lượng chạy dao sv = 0.4 mm/vòng (bảng 5-89 tài tiệu [2])

- Tốc độ cắt V = 28 m/phút, bảng 5-90 tài liệu [2]

Các hệ số hiệu chỉnh:

K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T của dao k1 = 0.91;