Quy trình thiết kế:
Chọn sơ bộ vật liệu làm khung và dựng khung máy. Kiểm bền thông qua phần mềm
3.4.1. Chọn sơ bộ vật liệu làm khung và dựng khung máy
Chọn sơ bộ
Vật liệu làm khung
Thép ống 40x40 ( cơ tính: 𝜎𝑏 = 610 Kg/mm2, HB= 23, 𝛿= 16%). Dựng kết cấu máy:
Ta có: kích thước chi tiết tối đa: A x B x H= 400x500x200
Từ đó, chọn kích thước không gian làm việc: A x B x H= 400x550x450 Chọn kích thước bàn máy để gia công: A x B= 400x550
Chọn kích thước khung máy : A x B x H= 1657 x 1557 x 1587 Phương pháp gia công và lắp ráp khung máy.
Khung máy là bộ phận quan trọng, chịu áp lực lớn nhất và đẩm bảo độ chính xác của máy nên yêu cầu độ chính xác khi gia công cao.
3.4.2. Kiểm bền cho khung máy trong quá trình hoạt động
Các lực tác dụng vào khung gồm có:
Trọng lực do khối lượng máy tác dụng P= 920 N
Hình 3.20: Khối lượng máy
Lực của mỏ hàn trong quá trình chuyển động (T)
Ta có: Vmax= 1200 (v/p) = 20 (v/s)= 20.𝜋.D= 20. 𝜋.8= 502,4 (mm/s)
a= 504,4 (mm/s)
Xét trường hợp động cơ đi về 1 phía theo chiều Y, khi đó 2 động cơ điều khiển mỏ hàn, gia tốc và vận tốc tăng gấp 2 lần:
amax= 2.502,4= 1004,8 (mm/s2)
Nên ta tính được lực quá tính lớn nhất của động cơ sinh ra trong quá trình hàn là: F= m.a= 2.1,005= 2,01 N
Sử dụng phần mềm Inventor để tính toán ta có : Phân tích lực trên khúng máy:
Lực do mỏ hàn gây ra trong quá trình hàn: F= 2,01 (N) điểm đạt theo chiều trục Y Trọng lực của máy: P= 620N
Qua phần mềm cho ta kết quả
Hình 3.22: Biểu đồ chuyển vị
3.5. Tính toán thiết kế hệ thống hàn
3.5.1. Máy hàn
Thông thường trên mỗi máy hàn thường có những thông số về cấu tạo, điện áp, cũng như công suất hoạt động của máy. Nên ta cần biết hết những thông số đó. Cần hiểu các thông số kỹ thuật trên máy hàn mig, để có được lựa chọn phù hợp và sử dụng máy bền, an toàn, hiệu quả.
Hình 3.23: các thông số cơ bản trên máy hàn
Nguồn điện sử dụng.
Trước tiên, bạn cần xác định loại nguồn điện mà bạn sử dụng để chọn được máy hàn phù hợp.
Các máy hàn điện tử có dòng hàn từ 160A đến 250A: Thường được thiết kế dùng với cấp điện áp 1 pha 220V. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các máy hàn điện tử có dòng hàn từ 250A đến 500A: Thường được thiết kế dùng với điện áp 3 pha 380V.
Các thông số kỹ thuật máy hàn MIG.
Điện áp không tải (Open load): 56V
Duty Cycle: Là chu kỳ làm việc của máy trong thời gian 10 phút
60% có nghĩa là máy làm việc trong thời gian 6 phút liên tục và có 4 phút ngưng lại để giải nhiệt. Như vậy tại 60% chu kỳ làm việc thì máy có khả năng cấp dòng hàn 160A liên tục trong 6 phút (Que hàn 3.2mm nếu đốt liên tục hết 1 que thì mất thời gian khoảng hơn 1 phút, 60% chu kỳ làm việc tương đương với việc bạn đốt liên tục 5 que hàn 3.2mm).
Nếu tiếp tục đốt thì sau 8 phút (80% chu kỳ làm việc) dòng hàn tụt xuống còn 143 ampes.
Và tiếp tục đốt đến phút thứ 10 (100% chu kỳ làm việc) thì máy chỉ có thể cấp được dòng hàn là 124 ampes.
Điều này giải thích lý do tại sao các máy hàn điện tử càng đốt liên tục thì hồ quang càng yếu đi. Thông số 60% Duty cycle còn thể hiện khả năng cấp dòng hàn thực của máy chỉ 160A (tương đương máy hàn 160 ampes). Để máy hàn điện tử làm việc hiệu quả bạn nên cho máy làm việc ở 60% chu kỳ mà thôi.
Điện áp đầu ra của máy hàn (U0)
Dòng điện nguồn ra để hàn (I0): Dựa vào thông số này để điều chỉnh phạm vi dòng hàn phù hợp.
Dòng điện nguồn cấp phù hợp cho máy hoạt động (Input): Dòng điện nguồn cấp cần thiết cho máy hoạt động. Ở bảng trên tối đa là 16.5 ampes. Bạn dựa vào thông số này để chọn tiết diện dây cấp nguồn thích hợp cho máy.
Sinput: Thông số này cho biết chỉ số tiêu thụ điện lưới của máy.
Power Factory: Đây là hệ số cho biết mức độ tiết kiệm điện năng của máy hàn. Hệ số này càng lớn gần bằng 1 thì máy càng tiết kiệm điện.
Protection IP21: IP là viết tắt của (ingress protection). Đây là thông số thể hiện mã bảo vệ máy dưới các tác động từ phía môi trường bên ngoài. IP21 thì chỉ số thứ nhất (số 2) cho biết các vật có đường kính lớn hơn 12mm sẽ không thể bay vào trong máy. Còn chỉ số thứ 2 (số 1) thì cho biết các giọt nước không thể rơi vào trong máy. Dựa vào việc đọc thông số Protection thì bạn có thể tùy thuộc vào điều kiện làm việc mà lựa chọn cho mình sản phẩm phù hợp. Nếu điều kiện làm việc là trong nhà xưởng thì bạn có thể hoàn toàn yên tâm sử dụng các máy có mã bảo vệ là IP21 còn nếu điều kiện làm việc là ngoài trời thì bạn có thể lựa chọn các máy có mã bảo vệ là IP23 hoặc IP24.
Xác định độ dày của hàn thép.
Việc chọn công suất của máy cho phù hợp với độ dày của vật hàn là rất cần thiết.Ta có thể tính toán công suất máy như sau:
Vậy để hàn thép dày 5mm, dựa vào công thức trên thì bạn cần chọn máy có khả năng cấp dòng hàn là 200 (ampe). Ví dụ như máy hàn: Jasic ARC-200V, Jasic ARC-200.
Để hàn thép dày 4 mm bạn phải chọn mua máy hàn có khả năng cấp dòng tối thiểu là 160 (ampe).
3.5.2. Vận hành máy
Các thông số cần lưu ý khi vận hành máy hàn để đạt được sản phẩm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
Chiều dày vật liệu quyết định cường độ dòng điện:
Việc chọn công suất của máy cho phù hợp với độ dày của vật hàn là rất cần thiết.Ta có thể tính toán công suất máy như sau:
Công suất máy hàn (ampe) = [Độ dày cần hàn (mm) : 0.025].
Ví dụ: hàn thép dày 5mm, dựa vào công thức trên thì bạn cần chọn máy có khả năng cấp dòng hàn là 200 (ampe).
Để hàn thép dày 4 mm bạn phải chọn mua chế độ hàn có khả năng cấp dòng tối thiểu là 160 (ampe).
Theo hướng dẫn, mỗi 0,001 inch độ dày vật liệu yêu cầu 1 amp đầu ra: 0.125 inch = 125 amps.
Chọn kích thước dây hàn phù hợp theo cường độ dòng điện:
Việc chọn kích thước dây hàn cho các chế độ hàn khác nhau sẽ đảm bảo cho việc tạo ra mối hàn đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật
30-130 amps: .023 inch 40-145 amps: .030 inch 50-180 amps: .035 inch 75-250 amps: .045 inch
Đặt điện áp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điện áp xác định chiều cao và chiều rộng của hạt. Giữa điện áp hồ quang và chiều dài hồ quang có mối quan hệ. Hồ quang ngắn làm giảm điện áp và tạo ra một mối hàn nhỏ, nhô cao. Hồ quang dài(nhiều điện áp hơn) tạo ra mối hàn phẳng và rộng hơn. Chiều dài hồ quang quá lớn sẽ tạo ra mối hàn rất phẳng và khả năng bị cháy chân.
Tốc độ cấp dây (cường độ dòng điện):
Tăng tốc độ cấp dây là tăng cường độ dòng điện và tăng độ ngấu mối hàn. Tốc độ cấp dây quá cao có thể dẫn đến kim loại mối hàn bị cháy hoạc thủng vật hàn. Nếu không có hướng dẫn sử dụng hoặc tờ thông số kỹ thuật mối hàn, hãy sử dụng hệ số nhân trong biểu đồ sau để tìm điểm bắt đầu tốt cho tốc độ cấp dây. Ví dụ: đối với
trên phút (ipm).
Bảng 3.5: bảng tra kích thước dây và tốc độ ra dây
Kích
thước dây Nhân với
Tốc độ cấp dây (VD: sử dụng 1/8 inch (125
amps)) .023 inch 3.5 inches/amp 3.5 x 125 = 437.5 ipm .030 inch 2 inches/amp 2 x 125 = 250 ipm .035 inch 1.6 inches/amp 1.6 x 125 = 200 ipm .045 inch 1 inch/amp 1 x 125 = 125 ipm
Chương 4 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ĐAI ỐC VIT-ME
4.1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu sản phẩm
4.1.1. Chức năng làm việc
Trong quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí người ta sử dụng nhiều loại công cụ lao động khác nhau với kết cấu và tính năng kỹ thuật ngày càng hoàn thiện, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm , tăng năng xuất lao động và hạ giá thành sản phẩm, cho sản phẩm có ưu thế về giá cả, chất lượng, thời gian để cạnh tranh trên thị trường. Đai ốc vít me T8 là sản phẩm đai ốc cho vitme T8 thường được sử dụng trong chế tạo máy CNC, laser và các loại máy tự động khác. Được thiết kế bằng kim loại chắc chắn, chính xác, chống gỉ sét khi sử dụng lâu dài.
Đai ốc vít me là một chi tiết thuộc loại chi tiết điển hình dạng bạc, được dùng nhiều trong chế tạo máy. Mặt bích được trục được cố định với thân máy bởi 4 bu lông.
4.1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Trên cơ sở nghiên cứu bản vẽ chi tiết và điều kiện làm việc của chi tiết ta nhận thấy: + Đai ốc vitme T16 làm nhiệm vụ đỡ bàn máy và thay đổi chuyển động quay của
vitme thành chuyển động tịnh tiến dọc trục vitme. + Các bề mặt gia công cho phép thoát phoi đễ dàng. + Chi tiết không có những bề mặt gia công quá phức tạp.
+ Trên chi tiết không có những bề mặt cần gia công nghiêng so với mặt đáy.
4.1.3. Yêu cầu sản phẩm
Chi tiết có các bề mặt quan trọng khi gia công đòi hỏi phải có độ chính xác cao để đảm bảo điều kiện làm việc của chi tiết.
Các bề mặt làm việc quan trọng:
+ Bề mặt đầu A được gia công Ra=1,25 để đảm bảo điều kiện làm việc của chi tiết. + Bề mặt đáy và 6 lỗ Ø5.5 không cần được gia công chính xác, vì nó không cần làm
chuẩn trong quá trình gia công cũng như không phải các bề mặt làm việc
+ Khi gia công cần đảm bảo độ vuông góc giữa đường tâm lỗ với mặt đầu ≤ 0.01. + Gia công đạt kích thước theo yêu cầu của bản vẽ.
+ Chi tiết được chế tạo bằng đồng, đủ độ cứng vững khi gia công và khi làm việc.
4.1.4. Vật liệu
Chi tiết không chịu lực quá lớn nên ta chọn vật liệu gia công là Thép C45. Vật liệu thép C45 để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, yêu cầu đồ bền và độ dai cao. Để tăng cơ tính có thể tôi và ram cao, từ các tính chất của thép C45 ta thấy, mác thép C45 phù hợp với yêu cầu của chi tiết không cần thay đổi.
C% Si% Mn% P% S% Cr
0,45 0,15– 0,35 0,5 – 0,8 < 0,025 <0,025 0,2 – 0,4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của thép C45
4.2. Định dạng sản xuất
4.2.1. Xác định sản lượng gia công hằng năm của chi tiết
Muốn xác định dang sản xuất cần phải biết sản lượng hàng năm vậy sản lượng được tính theo công thức [1] trang 12 [5] :
N = N0m(1+ 100
) (4.33) N - Số chi tiết được sản xuất trong 1 năm.
N0 - Số sản phẩm được giao N0 = 5000 (chi tiết/năm) m - Số chi tiết trong 1 sản phẩm, (m =1).
N = 5000.1 (1 + 4+5) = 5450 ( chi tiết/năm )
4.2.2. Xác định khối lượng của chi tiết
Dựa trên thông số trên phần mềm Inventor: V= 1380 (mm3); Q=0.012 (kg)
Bảng 3.2 Khối lượng của chi tiết đai ốc Vít-me
Tra và xác định dạng sản xuất
Dạng sản xuất
Trọng lượng của chi tiết
> 200kg 4200kg < 4kg
Sản lượng hàng năm của chi tiết
Đơn chiếc < 5 < 10 < 100 Hàng Loạt nhỏ 5 100 10 200 100 200 Hàng Loạt vừa 100300 200 500 500 5000 Hàng Loạt lớn 300 1000 500 5000 5000 50000 Hàng khối >1000 >5000 >50000 Bảng 3.3 Xác định dạng sản xuất
Sản lượng chi tiết trong một năm theo tính toán ở trên là 5450 chi tiết. Trọng lượng chi tiết 0,012 (kg) tra bảng chọn dạng sản xuất hàng loạt lớn.
4.2.3. Xác định giá thành phôi
Giá thành sản phẩm.
𝑆𝑝 = 𝐶1. 𝑄. 𝐾1. 𝐾2. 𝐾3. 𝐾4. 𝐾5 − (𝑄 − 𝑞). 𝑆
𝐾1: Hệ số phụ thuộc độ chính xác của phôi 𝐾1=1
𝐾2: Hệ sơ phụ thuộc mức độ phức tạp của phôi 𝐾2=1.21
𝐾3: Hệ số phụ thuộc khối lượng phôi 𝐾3=1
𝐾4: Hệ số phụ thuộc vật liệu phôi 𝐾4=1
𝐾5: Hệ số phụ thuộc vào quy mô sản xuất 𝐾5=0.83 Q: Trọng lượng phôi Q= 0,04 kg
q: trọng lượng chi tiết q= 0,012kg
S: Giá thành 1 kg phôi phế phẩm (phoi) S=3000 đồng => 𝑆𝑝=10486,7 đồng, lấy 𝑆𝑝= 10500 đồng
4.3. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.3.1. Xác định phương pháp chế tạo phôi
Lựa chọn dạng phôi:
+ Việc chọn phương pháp chế tạo phôi được xác định dựa vào nhiều yếu tố: Kết cấu của chi tiết là chi tiết dạng bạc .
+ Vật liệu của chi tiết là thép C45.
+ Điều kiện làm việc chịu lực ổn định ,ít va đập.
Dạng sản xuất:
+ Đối với chi tiết là chi tiết dạng bạc, và có kết cấu như trên đã phân tích, ta chọn chế tạo phôi bằng phương pháp đúc.
4.3.2. Phương pháp chế tạo phôi
Việc chế tạo phôi bằng phương pháp đúc được sử dụng rộng rãi hiện nay vì phương pháp đúc có thể tạo ra các phôi có hình dạng, kết cấu phức tạp và có thể đạt kích thước từ nhỏ tới lớn mà các phương pháp khác như : rèn, dập khó đạt được. Tuỳ thuộc vào phương pháp đúc và cách làm khuôn mà người ta có thể tạo ra phôi có độ chính xác khác nhau. Đúc có rất nhiều phương pháp khác nhau như: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc áp lực, đúc liên tục. Tuy nhiên có hai phương pháp là đúc trong khuôn cát và đúc trong khuôn kim loại là có khả năng áp dụng được.
Đúc trong khuôn kim loại có ưu điểm là có cơ tính tốt, độ bóng bề mặt và chính xác cao tuy nhiên nó có nhược điểm là dễ sinh khuyết tật như rỗ khí nứt, chế tạo khuôn phức tạp giá thành cao, chỉ phù hợp với chi tiết nhỏ hình dáng đơn giản.
Đúc trong khuôn cát có ưu điểm là dễ chế tạo vật từ nhỏ đến lớn, từ đơn giản đến phức tạp, vốn đầu tư ít công nghệ đơn giản. Nhược điểm là độ chính xác bề mặt và nhẵn bóng thấp lượng dư lớn tốn nhiều vật liệu.
Do sử dụng phương pháp đúc nên ta sẽ tra lượng dư theo phương pháp gia công. Mặt đáy A (L = 28 ) Tra bảng 3-94 [2] ,ta có lượng dư gia công bằng 3 mm Mặt trên B (L = 16 ) Tra bảng 3-94 [2] ta có lượng dư gia công bằng 2.5 mm
4.3.4. Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi
Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết lồng phôi
4.4. Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết
4.4.1. Xác định đường lối công nghệ
- Để chuyên môn hoá cao, năng xuất thì phương án gia công rất quan trọng.
- Trong sản xuất hàng khối thì nên chọn chọn phương án gia công nhiều vị trí nhiều dao và gia công song song, còn đối với sản xuất hàng loạt nên chọn phương án gia công một vị trí một dao và gia công tuần tự.
- Tuy nhiên trong thực tế sản xuất có thể kết hợp nhiều phương án gia công khác nhau. Ở Việt Nam thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công dùng các máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng và máy chuyên dụng.
- Chính vì vậy mà đối với chi tiết này nên chọn phương án gia công phân tán nguyên công.
4.4.2. Phương pháp gia công