CHƯƠNG III : TRÌNH BÀY KẾT QUẢ TÍNH TỐN
a) Nguyên công 1: Khoả mặt đầu và khoan tâm
1. Sơ đồ gá đặt
Chi tiết gia công được định vị trên hai khối V ngắn định vị 4 bậc tự do tịnh tiến oy,oz.quay quanh oz,oy, vai trục tỳ lên thân khối V hạn chế bậc tự do tịnh tiến theo ox.
2. Chọn máy
Ta chọn máy gia cơng là máy phay và khoan tâm,có các thơng số: Đường kính gia cơng 25-125(mm)
Chiều dài chi tiết gia công 200-500(mm) Giới hạn chạy dao của dao phay 20-400(mm/ph) Số cấp tốc độ của dao phay 6
Giới hạn số vòng quay của dao phay 125-712(vòng/phút) Số cấp tốc độ của dao khoan 6
Giới hạn số vòng quay của dao khoan 20-300(mm/ph) Công suất động cơ phay-khoan 7.5-2.2(KW)
3. Chọn dao
* Bước 1: Phay mặt đầu
Kích thước cần đạt được 210 mm. + Chọn dụng cụ cắt:
Ta chọn dao phay mặt đầu bằng hợp kim có các thơng số sau: D=80(mm),Z=5(răng),
* Bước 2: Khoan tâm
Chọn mũi khoan là mũi khoan tâm đi trụ,có các kích thước như sau: d=4mm; L=132mm;l=87mm.
b) Nguyên công 2: Tiện thô, tinh và cắt rãnh các bề mặt đầu trục A
1. Sơ đồ gá đặt
Chi tiết được kẹp chặt bằng tốc kẹp.
2. Chọn maý
Ta chọn máy gia cơng là máy tiện có kí hiệu T620 Các thơng số của máy tiện T620 :
Đường kính gia cơng lớn nhất : Dmax=400mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm
Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vịng quay trục chính : 25 2000 Cơng suất động cơ : 7,5 kw
3. Chọn dụng cụ cắt
Chọn dao tiện ngồi thân cong có góc nghiêngchính 90, vật liệu T15K6 Theo bảng 4-6 STCNCTM I ,ta chọn kích thước của dao như sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=90,n=4;l=10;r=1.
Chọn dao tiện vát mép có góc nghiêngchính 45,vật liệu T15K6 Theo bảng 4-12 STCNCTM I ,ta chọn kích thước của dao như sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=45,n=4;l=10;r=1.
Chọn dao tiện rãnh có góc nghiêng chính 12,vật liệu T15K6
Theo bảng 4 -21 STCNCTM I ,ta chọn kích thước của dao như sau: H=16;B=10;L=100;l=40;=12,n=4;l=10;r=1.
* Bước 1:Tiện thô các bề mặt trụ 14.5, 12.5, 20
* Bước 2:Tiện tinh các bề mặt trụ 14.5, 12.5, 20, cắt rãnh rộng 6.
c) Nguyên công 3: Tiện thô, tinh các bề mặt đầu trục B
1. Sơ đồ gá đặt
Chi tiết gia công được định vị chống tâm 2 đầu hạn chế 5 bậc tự do:tịnh tiến ox,oy,oz.quay quanh ox,oy.
Chi tiết được kẹp chặt bằng tốc kẹp.
2. Chọn máy
Ta chọn máy gia công là máy tiện có kí hiệu T620 Các thơng số của máy tiện T620 :
Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vịng quay trục chính : 25 2000 Công suất động cơ : 7,5 kw
3. Chọn dụng cụ cắt
Chọn dao tiện ngồi thân cong có góc nghiêng chính 90,vật liệu T15K6 Ta chọn kích thước của dao như sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=90,n=4;l=10;r=1.
Chọn dao tiện vát mép các góc nghiêng chính 45, vật liệu T15K6 Chọn dao tiện rãnh có góc nghiêng chính 12, vật liệu T15K6 Ta chọn kích thước của dao như sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=12,n=4;l=10;r=1.
* Bước 1: Tiện thô bề mặt trụ 20 * Bước 2: Tiện tinh bề mặt trụ 20
1. Sơ đồ gá đặt
Chi tiết gia công được định vị chống tâm 2 đầu hạn chế 5 bậc tự do; tịnh tiến ox, oy, oz quay quanh ox, oy.
Chi tiết được kẹp chặt bằng tốc kẹp.
2. Chọn máy
Ta chọn máy gia công là máy tiện có kí hiệu T620 Các thơng số của máy tiện T620 :
Đường kính gia cơng lớn nhất : Dmax=400mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm
Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vịng quay trục chính : 25 2000 Công suất động cơ : 7,5 kw
3. Chọn dụng cụ cắt
Chọn dao tiện ren ngồi biên dạng ren thang có góc nghiêng chính 125 , vật liệu T15K6
Theo bảng 4-31 STCNCTM I ,ta chọn kích thước của dao như sau: H=16;B=10;L=100;l=40;=125,n=4;l=10;r=1.
e) Ngun cơng 5: Khoan đầu trục B .
1. Sơ đồ gá đặt
Chi tiết gia công được định vị trên hai khối V ngắn định vị 4 bậc tự do tịnh tiến oy,oz. Quay quanh oz, oy, đầu trục A được chặn bởi chốt tỳ hạn chế bậc tự do tịnh tiến theo ox.
2. Chọn máy
Chọn máy khoan đứng 2A135 . Theo sách tính tốn thiết kế máy cắt kim loại t213 máy có các đặc tính kỹ thuật:
Đường kính mũi khoan khi khoan thép có độ bền trung bình : max = 35mm. Cơng suất động cơ : N = 6 kw, hiệu suất ƞ = 0,8
Số vịng quay trục chính trong một phút:
Lượng chạy dao(mm/vòng): 0,1; 0,13;0,17; 0,22; 0,28; 0;38; 0,50; 0,63; 0,82; 1,05; 1,4.
Lực khoan chiều trục lớn nhất cho phép của cơ cấu chạy dao : Pmax= 15700N
3. Chọn dụng cụ cắt
Chọn mũi khoan với các thông số: d = 6(mm), z = 2( lưỡi cắt ), L = 100(mm), l = 70(mm).
f) Nguyên công 6: Nhiệt luyện
-.Mục đích và yêu cầu kỹ thuật:
Nhiệt luyện là quá trình xử lý kim loại và hợp kim bằng nhiệt, thường bằng ba giai đoạn: Nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội nhằm làm biến đổi tổ chức và tính chất của kim loại và hợp kim theo yêu cầu. Với chi tiết Cụm Xả Cặn vật liệu là thép C45 thuộc thép trước cùng tích yêu cầu nhiệt luyện đạt độ cứng là HRC 42 …45
-.Cách thực hiện
Với thép trước cùng tích nhiệt độ tơi tính theo cơng thức to = Ac3 + (30÷50) = 800+30 = 830oC
Với thép có 0,45%C ta có Ac3 =830oC giai đoạn tổ chức thép ở dạng Otennit + Ferit, sau khi nung nóng thép ở 950oC ta giữ nhiệt trong một thời gian nhất định (ủ hoàn tồn đối với thép trước cùng tích), to ủ của thép trước cùng tích theo cơng thức :
to = Ac3 + (20÷50) = 800+30=830oC và cuối cùng là làm nguội bằng nước ở nhiệt độ 18oC, độ cứng sau khi tôi là 56-58HRC.
Sau khi tôi ta tiến hành Ram (ram là nhiệm vụ bắt buộc sau khi tơi). Ram cũng là q trình nhiệt luyện gồm 3 giai đoạn. Nung nóng thép đã tơi đến một nhiệt độ nhất định (thấp hơn A1=727oC), giữ nhiệt một thời gian nhằm làm biến đổi cấu tạo bên trong của thép, làm giảm ứng suất của thép do q trình tơi gây nên, tăng độ dẻo dai cho thép đến mức cần thiến. Đối với thép kết cấu loại tốt có 0,45%C ta tiến hành ram thấp. Ram thấp là q trình nung nóng thép đã tơi đến nhiệt độ trong khoảng 150-250oC, khi đó tổ chức nhận được là mactenitram. Mục đích ta tiến hành ram thấp vì loại này làm giảm một phần ứng suất cịn độ cứng hầu như khơng bị giảm. Cịn ram trung thì nung nóng thép ở nhiệt độ 300-450oC thì độ cứng có giảm và ứng suất giảm mạnh trong quá trình ram này (tổ chức nhận được lúc này là autenit). Yêu cầu của chi tiết độ cứng là 42÷45HRC, thì ta tiến hành ram và nhiệt độ nung nóng để nung là 280-300oC, khi đó dộ cứng sẽ đạt 42…45HRC thời gian giữ nhiệt ram và tôi thường lấy là 20÷25% thời gian nung.
3.2. Tính tốn lượng dư gia cơng.
3.2.1. Tính tốn lượng dư cho bề mặt Φ20
Tra lượng dư cho đường kính ngồi Φ20 của chi tiết, kích thước Φ20±0.2 đảm bảo các yêu cầu sau:
Độ nhám bề mặt Rz40 Vật liệu: Thép 45
Q trình cơng nghệ gia cơng bề mặt trụ Φ20 gồm: -Tiện thô từ phôi dập.
-Tiện tinh đạt kích thước Φ20±0.2
Xác định các giá trị Rza, Ta, a, b, Zbmin - Tính sai lệch khơng gian của phơi
Trong đó:
+ k : Độ lệch khuôn dập + c : Độ cong của phôi thô
Bảng 4.9, STCNCTM trang 27 : k = 0.5 m/mm Bảng 4.9, STCNCTM trang 27 : c = 1.5 mm
c = c/L. Với L: là chiều dài từ mặt đầu phôi tới tâm đoạn cần gia cơng
- Tính sai lệch cịn lại sau các ngun công:
+ Sau tiện thô : 1 = 0.06 p =0.06 500 = 30 (m) + Sau tiện tinh : 2 = 0.05 p =0.05 500 = 25 (m) + Sau thô : 3 = 0.04 p =0.04 500 = 20 (m) - Tính lượng dư nhỏ nhất
+ Khi tiện thô :
Bảng 3.1, hướng dẫn TKĐACNCTM - trang 20 có : Rza = 150, Ta = 250
+ Khi tiện tinh :
Bảng 3.1, hướng dẫn TKĐACNCTM - trang 20 có: Rza = 50 , Ta =50 - Tính kích thước tính tốn: + Tiện tinh : d2 = 20+0.5 = 20.5 (mm) + Tiện thô : d1 =20.5+2.5 = 23 (mm) + Phôi : dp = 23+0.5 = 23.5 (mm)
- Tra dung sai cho từng nguyên công và ghi vào bảng
- Tính kích thước giới hạn nhỏ nhất bằng cách làm trịn số kích thước tính tốn và lấy hai chữ số sau dấu phẩy.
- Tính kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất với dung sai nguyên công. Như vậy ta có :
+ Tiện tinh : d2 = 20.5 + 0.05 = 20.55 (mm) + Tiện thô : d1 = 23 +0.05 = 23.05 (mm) + Phôi : dp = 23.05+0.5=23.55 (mm) - Xác định lượng dư giới hạn :
+ Tiện tinh : 2 Zbmax = 20.55-20= 0.55 (mm) = 550 (m) 2 Zbmin = 23.05-23= 0.05 (mm) = 50 (m) + Tiện thô : 2 Zbmax = 23.05-23 = 0.05 (mm) =50 (m) 2 Zbmin = 20.55-20.55= 0 (mm) = 0 (m) - Kiểm tra phép tính : 2 Z0max - 2 Z0min = p - ct
Với kích thước phôi thô giới hạn là dp = 23.55 (mm) ,quy trịn ta lấy phơi có đường kính ngồi là Φ24 (mm).
3.2.2. Tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.
-Nguyên công 1:Khỏa mặt khoan tâm 2 đầu. Tra bảng 3-125 STCNCTM tập 1 ta co với L = 210; D = 24mm
+Bước 1: Khỏa mặt đầu Zb�1 mm +Bước 2: Khỏa mặt đầu Zb � 1 mm
-Nguyên công 2: Tiện thô, tinh và cắt rãnh mặt đầu trục A kích thước Φ20, L=100; Φ14.5, L=30; Φ12.5, L=6
-Tra bảng 3-31 STCNCTM tập 1 ta có :
Kích thước Φ20 với lượng dư: Z = 4 ±0,1 mm Φ14.5 với lượng dư: Z = 4 ±0,1 mm Φ12.5 với lượng dư: Z = 2 ±0,1 mm
-Nguyên công 3: Gia cơng thơ và tinh đầu trục B kích thước Φ20,L=110. Tra bảng 3-31 STCNCTM tập 1 ta có:
-Ngun cơng 4: Gia cơng ren kích thước Tr20x4, L=160:: Kích thước Φ20 với lượng dư: 2±0,1 mm
-Nguyên công 5:khoan lỗ Φ6 đầu trục B. Bước 1: Khoan lỗ Zb = 1.9mm. Bước 2: vát mép
3.3. Tính tốn chế độ cắt.
Việc tính tốn và lựa chọn chế độ cắt sao cho hợp lý góp phần cho hiệu quả kinh tế cao, giảm giá thành sản phẩn. Việc chọn chế độ cắt ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của các chi tiết gia công như ảnh hưởng đến tuổi bền của dao, máy và quá trình sản xuất và các chi tiết
Xác định chế độ cắt là xác định chiều sâu cắt, lượng chạy dao, tốc độ cắt và thời gian gia công cơ bản trong điều kiện gia công nhất định.
Chọn chế độ cắt hợp lý vừa đảm bảo năng suất lao động, hạ giá thành đồng thời phát huy hết khả năng của máy, các trang thiết bị và dụng cụ cắt đầy đủ. Để xác định được chế độ cắt hợp lý và đảm bảo tính năng trên ta xác định chế độ cắt cho từng ngun cơng.
Tính tốn chế độ cắt cho nguyên công II & III
a) Chế độ cắt khi tiện thơ
Tính chiều dài cắt khi tiện thơ L = Lc + yc + yvr.
Trong đó:
+yc: chiều dài vừa cắt (mm).
Theo bảng 2.60 sách sổ tay gia công cơ với: t = 1,5 mm yc = 2mm. +yvr: khoảng thoát của dao (mm).
+Lct: chiều dài gia công chi tiết
L= 110 mm. -Bước tiến dao:
Theo bảng 2-62 sổ tay gia cơng cơ ta có Sb = St = 0,35 mm/vịng.
Tính vận tốc cắt và số vịng quay của trục chính: Theo bảng 2-65 sổ tay gia cơng cơ ta có :
vb = 30 m/ph. v= vb.K1.K2.K3.
Trong đó:
K1, K2, K3: hệ số điều chỉnh vận tốc cắt.
Theo bảng 2-68 sổ tay gia công cơ K1 = 0,65. Theo bảng 2-73 sổ tay gia công cơ K2 = 1. Theo bảng 2-75 sổ tay gia công cơ K3 = 1.
v = 30.0,65 = 19,5 m/ph. Tốc độ quay của trục:n==621(vg/ph) Chọn n máy ở cấp tố độ 6. +Tính vận tốc cắt: V=m/ph) +Tính lực cắt
Theo bảng 2-76 sách sổ tay gia công cơ khi: t = 1,5 mm Pzb = 200 kG. Tính lực cắt theo cơng thức:
Pz = Pzb.Kp1.Kp2. Trong đó:
Theo bảng 2-77 sách sổ tay gia công cơ Kp1 = 1,15. Theo bảng 2-78 sách sổ tay gia công cơ Kp2 = 1,1. Vậy lực cắt ứng với các chiều sâu cắt khác nhau là:
t = 1,6mm Pz = 340.1,15.1,1 = 253 kG. -Tính cơng suất theo công thức:
z c P .v N kW 6120
Vậy công suất là:
Nc = 0,78 kW.
b) Chế độ cắt tinh
-Tínnh chiều dài cắt theo công thức: L = Lc + yc + yvr.
Trong đó:
yc: chiều dài vừ cắt (mm).
Theo bảng 2.60 sách sổ tay gia cơng cơ có: t = 0,5mm yc = 1mm.
yvr: khoảng thoát của dao (mm). yvr = 0.
Lct: chiều dài gia công của chi tiết.
L = 110 (mm.) Bước tiến dao:
Theo bảng 2-62 sách sổ tay gia cơng cơ có Sb = St = 0,15 mm/vịng.
Tính vậnn tốc cắt và số vịng quay trục chính: Theo bảng 2-65 sổ tay gia cơng cơ có:
v= vb.K1.K2.K3.
Trong đó: K1, K2, K3: hệ số điều chỉnh vận tốc cắt Theo bảng 2-68 sổ tay gia công cơ K1 = 0,65. Theo bảng 2-73 sổ tay gia công cơ K2 = 1. Theo bảng 2-75 sổ tay gia công cơ K3 = 1. v = 37.0,65 = 24,1 m/ph. -Tốc độ quay của trục: :n==767(vg/ph) Chọn n của máy có cấp tốc độ 8. Tính lại vận tốc cắt: V=m/ph) -Tính lực cắt:
Theo bảng 2-76 sách sổ tay gia công cơ khi: t = 0,5mm Pzb = 35 kG.
-Tính lực cắt theo cơng thức: Pz = Pzb.Kp1.Kp2.
Trong đó:
Kp1, Kp2: hệ số điều chỉnnh lực cắt.
Theo bảng 2-77 sách sổ tay gia công cơ Kp1 = 1,15. Theo bảng 2-78 sách sổ tay gia công cơ Kp2 = 1,1. Vậy lực cắt ứng với các chiều sâuu cắt khác nhau là:
t = 0,3mm Pz = 35.1,15.1,1 = 44,28 kG.
Tính cơng suất theo cơng thức:
z c P .v N kW 6120
Nc = 0,13 kW
Tra chế độ cắt cho các ngun cơng cịn lại.
- Chế độ cắt cho nguyên công I:
* Khi phay :
+ Dựa lượng dư cho phôi số lượng dư : t = 2 (mm).
+ Do lượng dư nhỏ nên cắt 1 lần là đạt kích thước. Để đảm bảo an tồn ta có thể chia thành nhiều lát cắt
+ Bước tiến theo sức bền dao: Ta có: (mm/vịng)
Dựa vào sức bền làm dao và vật liệu gia công chọn: Vsh = 190 (m/p) + Bước tiến:
S1 = (mm/vòng)
Chọn S = Smin = 2,6 (mm/vịng)
Do phơi có vỏ cứng (phơi thanh chưa qua gia cơng) S giảm 20% => S = (mm/vịng)
Đối chiếu TM máy chọn: S = 0,5 (mm/vòng) + Vận tốc cắt: v = Tra theo B3.17 [7] = Cv = 47, Xv = 0,08, Yo = 0,8, m = 0,2 Kmv = 1 Knv = 0,9 Kuv = 1 Kv = 0,9, K1v=1, Kqv = 0,97 Kuv = 1,04
Vậy Kv = 0,817 Thay vào cơng thức: v = + Số vịng quay trong 1 phút: n = Theo TM máy chọn: n = 400 (v/p’) + Vận tốc thực khi cắt: v = + Tính lực cắt: Lực tiếp tuyến: Pz = CPz . tXPz . v nz . SYPz . KPz (KG) Pz = 408 . 1,40,72 . 31.40 . 0,50,8 . 1,175 = 345(KG) Lực hướng kính:
Py = CPy . tXPy . vny . SYPy . KPy KPy = Kmp . KPy . KPy Kmp = 1
KPy = 0,77, KPy = 1
=> KPy = 1 . 1 . 0,77 = 0,77 (KG)
=> Py = 1,73 . 1,40,73 . 31.40 . 0,520,2 . 0,77 = 1,49 (KG) + Nghiệm công suất khi cắt gọt:
N =
+ Công suất định mức: [N] = 7,8 . 0,75 = 5,85 (KW) => N < [N] => Máy đảm bảo an toàn.
* Khi khoan tâm :
+ Chiều sâu cắt: t =
+ Bước tiến: Theo bảng 8 - 3 với mũi khoan có: D = 4 lấy S1 = 0,1(mm/v). Chọn Smin = 0,1 (mm/v) + Tính vận tốc: Theo cơng thức: v = Theo bảng (3 - 3) Cv=7 zv = 0,4; Yv = 0,7 ; m = 0,2 ; Xv = 0 Bảng 4.12 [7] T = 25 (phút) Kmv = 1 Klv = 0,85 => Kv = Kmv . Knv . Kuv . Klv = 0,85 Thay vào công thức: v =
+ Số vịng quay của trục chính: