THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÀNG C15 ĐHSPKT HƯNG YÊN

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÀNG C15 ĐHSPKT HƯNG YÊN

LỜI NÓI ĐẦU

   Hiện nay, các nghành kinh tế nói chung và nghành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.

   Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện có người học lắm vữngvà vận dụng có hiệu quả các phương pháp có thiết kế, xây dựng và quản lỳ các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy 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.

   Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương trình đào tạo của nghành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhắm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về các vấn đề mà người kỹ sư thường gặp phải khi thiết kế một quy trìng sản xuất chi tiết cơ khí.

   Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Hà đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.

    Em xin cảm ơn!

NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1.Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.

2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.

3.Xác định dạng sản xuất.

4.Chọn phương pháp chế tạo phôi.

5.Lập các trình tự nguyên công.

6.Tính lượng dư bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.

7.Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại.

8.Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công.

9.Tính và thiết kế đồ gá.

I. Phân tích chức năng làm việc:

Là chi tiết dạng càng có chức năng biến đổi chuyển động thẳng chi tiết này thành chuyển động quay chi tiết khác.

II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

- Hình vẽ:

- Chi tiết dạng càng C15 được làm bằng thép 45 nên có những đặc tính công nghệ như sau:

 • Chứa 0,45 %C                                

      • Độ bền: 750 MPa                          

 • Độ cứng trong giới hạn: HB = 197

 • Trọng lượng riêng: ɣ = 7,852 kg/dm³

Kết cấu càng làm bằng thép 45 lên cần được đảm bảo khả năng cứng vững của chi tiết.

Kết cấu càng bởi hai bề mặt gia công song song cho phép gia công dễ dàng cùng với lỗ ứ25.

Hệ thống lỗ  trên càng cho phép gia công chúng gia công bằng các máy, hình dạng lỗ cho phép gia công thông xuốt từ một hoặc hai phía.

Do kết cấu càng không đối sứng lên cơ cấu đồ gá cần phải vững chắc để khi gia công chi tiết không bị sô lệch.

III: Xác định dạng sản xuất:

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta  phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia cụng. Sản lượng hàng năm được xác định theo cụng thức sau:

N = N₁.m

Trong đó

N – Số  chi tiết được sản xuất trong 1 năm

N₁ – Số sản phẩm được sản xuất trong 1 năm (16.000 SP /năm)

m – Số chi tiết trong một sản phẩm

õ – Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ õ = (5ữ7)%

Vậy

            N = 16000.1 = 16.000 + 960 = 16.960 (chi tiết/năm)

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm của chi tiết N ta phải xác định trọng lượng của chi tiết. Trọng lượng của chi tiết được xác định theo cụng thức sau:

Q₁ = V.ó (kG)

Trong đó

Q₁ – Trọng lượng của chi tiết

ó – Trọng lượng riờng của vật liệu ó_thộp = 7,852kg/dm³

V – Thể tớch của chi tiết.

Dựa vào hỡnh vẽ ta cú thể chia chi tiết ra làm 2 phần như sau:

   Những lỗ nhỏ ta cú thể bỏ qua khụng cần tớnh vỡ khi ta tớnh thỡ thể tớch của lỗ nhỏ xấp xỉ bằng 1.

Phần 1: Ta cú thể chia như sau: V_{phần 1} = V_{hỡnh hộp}   V_trụ

     Mặt khỏc :   V_trụ = 0,2.ð.0,125²

                          V_{hỡnh hộp} = 0,4.0,38.0,2

⇒ V_phần1 = 0,4.0,38.0,2 0,2.ð.0,125²  = 0,0206(dm³)

Phần 2: Ta cú thể chia như sau: V_{phần 2} = V_{hỡnh hộp}   V_trụ

Mặt khỏc :         V_trụ = 0,2.ð.0,16² /2+0,165.0,32.0,2=0,0186(dm³)

                          V_{hỡnh hộp} = 0,55.0,2.0,42

⇒ V_phần2 = 0,55.0,2.0,42  0,0186  = 0,0276 (dm³)

⇒ Thể tớch của chi tiết là:

        V = V_{phần 1}   V_{phần 2}  = 0,0206 + 0.0276 = 0,0482 (dm³)

Vậy khối lượng của chi tiết là: Q₁ = V.ó = 0,0482.7,852 = 0,3784 (kg)

Sau khi xác định được N và Q₁ ta dựa vào bảng 2 trong sỏch (thiết kế đồ ỏn CNCTM) ta cú dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn.

Dạng sản xuất	Q1- Trọng lượng của chi tiết
	>200kg	4-200kg	< 4kg
	Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc)
Đơn chiếc	<5	<10	<100
Hàng loạt nhỏ	55-100	10-20	100-500
Hàng loạt vừa	100-300	200-500	500-5000
Hàng loạt lớn	300-1000	500-1000	5000-50000
Hàng khối	>1000	>5000	>50000

IV: Xác định phương án chế tạo phôi.

1. Xác định loại phôi:

       Loại phôi được xác định theo kết cấu chi tiết vật liệu, điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà mỏy xớ nghiệp. Chọn loại phụi tức là chọn phương án chế tạo phụi, dựa vào bản vẽ chi tiết gia cụng và tớnh cụng nghệ của chi tiết ta chọn phương án chế tạo phụi hợp lý bởi vỡ nú ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm và ảnh hưởng tới tớnh kinh tế . Chọn phụi cần chỳ ý sao cho hỡnh dỏng của phụi gần giống với hỡnh dỏng của chi tiết. Cú nhiều phương pháp chế tạo  phôi khác nhau như:

• Phụi thộp thanh:

Phôi thép thanh hay dùng để chế tạo cỏc loại chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, cỏc loại trục, xilanh, pittong, bạc, bánh răng có đường kớnh nhỏ v.v…

• Phôi đúc

          Thường dung cho cỏc chi tiết cú hỡnh dạng và kết cấu phức tạp như các chi tiết dạng hộp, gối đỡ… Vật liệu dùng cho phôi đúc là Gang, Thép, Đồng và cỏc hợp kim khác . Đúc dễ cơ khí hoá hiện đại hoỏ , giỏ thành rẻ cho năng suất cao.

• Phụi dập.

      Dựng với chi tiết dạng hộp nhỏ cú hỡnh dạng khụng phức tạp ở dạng sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối. Phương pháp này thường có cơ tính tốt và đạt năng suất cao.

• Phụi cỏn.

          Là loại phôi thép thanh dùng để chế tạo trực tiếp hoặc dựng cỏc chi tiết ban đầu khi chế tạo phụi bằng phương pháp biến dạng dẻo. Phôi cán được sử dụng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.

• Phụi rốn.

                   Được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ. Ưu điểm của phôi rèn trong điều kiện sản xuất nhỏ giỏ thành hạ (Khụng phải chế tạo khuụn dập) . Thường dựng cho cỏc chi tiết như bánh răng trục khuỷu, trục chữ thập cỏc chi tiết nhỏ dần về hai phớa vũng trũn v.v ….

Theo yờu cầu của đề tài thiết kế quy trỡnh cụng nghệ chế tạo chi tiết Càng C15 vật liệu C45 . Kết cấu khụng phức tạp, thuộc dạng sản xuất hàng loạt lớn ta chọn phương pháp chế tạo phụi bằng phương pháp dập.

2. Xác định phương pháp tạo phôi.

IV: Xác định phưong pháp chế tạo phôi:

4.1     Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ ra từng phần nhỏ từng phần phù hợp được thực hiện trên máy cưa. Trong trường hợp trọng lượng của chi tiết ( biên liền)khoảng 1,7 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôi là cán định hình.

4.2     Rèn tự do:

4.3     Dập lần 1:

4.4     Dập lần 2:

1.     Cắt bavia:

4.6    Bản vẽ lồng phôi:(Hình vẽ lồng phôi)

V. Lập thứ tự các nguyên công:

5.1: Đường lối cụng nghệ

Do dạng sản xuất là loạt lớn nờn việc lập quy trỡnh cụng nghệ chế taọ chi tiết “  Càng C15 ” hợp lý cú ý nghĩa quan trọng. Nú ảnh hưởng tới năng suất lao động và chất lượng của sản phẩm.

Thực tế quy trỡnh cụng nghệ được xõy dựng trờn nguyờn cụng hay một số nguyên công trong trường hợp cú nhiều dao hoặc trờn mỏy cú phạm vi rộng tức là quy trỡnh cụng nghệ được phõn ra nhiều nguyên công đơn giản, ít bước cụng nghệ. Trong một số nguyờn cụng dựng mỏy vạn năng kết hợp với một số thiết bị chuyờn dựng hoặc chuyên dùng đơn giản để chế tạo.

Nguyờn tắc khi thiết kế nguyờn cụng là phải đảm bảo năng suất lao động và độ chớnh xỏc yờu cầu. Năng suất và độ chớnh xỏc phụ thuộc vào chế độ cắt, các bước gia cụng, thứ tự các bước cụng nghệ. Vỡ vậy ta phải dựa vào dạng sản xuất, đường lối cụng nghệ để chọn sơ đồ nguyờn cụng cho phự hợp với dạng sản xuất đó thỡ gia cụng tập chung cho một vị trớ hay một vài vị trớ sử dụng đồ gỏ vạn năng kết hợp, cỏc nguyờn cụng cũn lại với dạng sản xuất hàng loạt lớn ta phải dựa trờn nguyờn tắc tập trung nguyờn cụng nhiều vị trí và dùng đồ gỏ chuyờn dựng và một số nguyên công nà đó có thể gia cụng làm nhiều bước.

Với dạng sản xuất hàng loạt lớn các nguyên công được tỏch ra và gia cụng cú ở nhiều vị trớ khỏc nhau và cú thể gia cụng bằng nhiều dao hoặc bằng nhiều tổ hợp dao.Chi phớ cho cỏc dụng cụ là các cơ sở sau đây:

+Kết cấu hỡnh dỏng kớch thước của chi tiết.

+Vật liệu và đặc tớnh vật liệu của chi tiết mà thiết kế đũi hỏi.

+Sản lượng của chi tiết hoặc dạng sản xuất.

+Hoàn cảnh và khả năng cụ thể của xớ nghiệp.

+Khả năng đạt được độ chớnh xỏc và yờu cầu kỹ thuật của phương pháp tạo phụi. 

5.2: Phương án thực hiện.

Sau khi đó nghiờn cứu kỹ nguyờn lý làm việc cựng với hỡnh dạng vật thật chi tiết ta tiến hành phõn chia cỏc bề mặt gia cụng và chọn phương pháp gia công hợp lý.Ta cú cỏc phương án thực hiện như sau:

  Phương án 1:

Nguyờn cụng1: Phay mặt 1

Nguyờn cụng 2: Phay mặt 2

Nguyờn cụng 3: Phay mặt 3,4

Nguyờn cụng 4: Phay mặt 5,6

Nguyờn cụng 5: Khoột, Doa lỗ ỉ25 

Nguyờn cụng 6: Phay mặt rónh bỏn kớnh R16.

Nguyờn cụng 7: Phay mặt 7,8.

Nguyờn cụng 8: Phay mặt 9,10.

Nguyờn cụng 9: Khoan, doa lỗ ỉ6.

 Nguyờn cụng 10: Khoan, khoột, taro ỉ6.

 Phương án2:

Nguyờn cụng 1: Phay mặt 1

Nguyờn cụng 2: Phay mặt 2

Nguyờn cụng 3: Phay mặt 3,4

Nguyờn cụng 4: Phay mặt 5,6.

Nguyờn cụng 5: Phay mặt 7,8.

Nguyờn cụng 6: Phay mặt 9,10.

Nguyờn cụng 7: Khoột, doa lỗ ỉ25.

Nguyờn cụng 8: Phay rónh bỏn kớnh R16.

Nguyờn cụng 9: Khoan, doa lỗ ỉ6.

Nguyờn cụng 10: Khoan, khoột, taro ỉ6.

  So sánh các phương phỏp trờn và do chi tiết Càng C15 là chi tiết dạng càng với dạng sản xuất là loạt lớn nờn quy trỡnh cụng nghệ phải thực hiện theo nguyờn tắc phân tán nguyên công, để đảm bảo năng suất và điều kiện làm việc của chi tiết, độ chớnh xỏc về kích thước cũng như nhẵn búng bề mặt ta chọn phương án 1 để tiến hành gia cụng vỡ phương án này chọn chuẩn đơn giản, kết cấu đồ gỏ khụng quỏ phức tạp, cú thể gia cụng một cỏch dễ dàng mà vẫn đảm bảo cỏc yờu cầu về kĩ thuật và kinh tế.

....................................................

IX. Tính và thiết kế đồ gá cho nguyên công, gia công lỗ ỉ25.            .

1. Xác định kích thước của bàn máy:

 Nguyên công được tiến hành trên máy khoan cần 2H53 có:

  Đường kính gia công lớn nhất là 35(mm), khoảng cách từ trục chính đến bàn máy là 320- 1400(mm), số cấp tốc 21. Giới hạn vòng quay n=25-2500(vòng/phút), giới hạn chạy dao s=0,056--2,5(mm/vòng), công xuất động cơ 3kw, kích thước máy 870--2140(mm).

2. Xác định phương pháp định vị:

    Theo sơ đồ định vị, mặt đáy khống chế 3 bậc tự do(quay quanh oxvà oy, tịnh tiến theo oz), chốt trụ ngắn trong lỗ ỉ25 khống chế hai bậc tự do (tịnh tiến theo ox,oy), chốt chống xoay khống chế một bậc tự do(quay quanh oz).

    Mặt đáy A đặt hai phiến tỳ hai bên của mặt đáy, trong đó có một phiến tỳ có chiều dài lớn hơn đường kính mặt đáy L =60mm, dày 6mm  và rộng 16mm. Mặt trong lỗ ỉ25 định vị 2 bậc tự do bằng một phiến tỳ vuông ta có đường kính lỗ trụ là ỉ27 chiều cao lỗ là 6mm còn tổng chiều dài là 35mm, chốt chống chồng xê dịch định vị một bậc tự do 

    Các phiến tỳ và chốt được làm bằng thép 45, được thấm cacbon xâu(0,8-12)mm, tôi đạt độ cứng(55-60)HRC.

3. Phương pháp kẹp chặt:

    - Để kẹp chặt chi tiết ta dùng cơ cấu kẹp tay quay liên động. Khi kẹp ta dùng  tay quay xiết một bên vào thì nhờ cơ cấu hình cầu ở bên kia giữ chặt và chi tiết được kẹp chặt. Lực kẹp phải song song với bề mặt gia công.

4. Tính lực kẹp:

     - Chi tiết được đinh vị ở mặt đáy và mặt bên trong lỗ trụ ỉ25.

     - Mô men cắt M có xu hướng làm cho chi tiết xoay quanh trục của lỗ ỉ25. Muốn cho  chi tiết không bị xoay thì mô men ma sát do lực hướng trục và lực kép gây ra phải thắng mô men cắt. Phương trình cân bằng lực có dạng:

                              

 Trong đó:

  M: Mô men cắt.

  D: Đường kính mũi khoan.

  R: Khoảng cách từ tâm mũi khoan đến tâm chi tiết.

  P₀: Lực dọc trục.

                   f : Hệ số ma sát.

R₁: Khoảng cách từ tâm phiến tỳ tới tâm chi tiết.

          k :  Là hệ số an toàn.

....................................

   d = 24,5mm

   R = 62,5mm

   R₁= 27,5mm

   M = 7,5Nm = 75kg

  k = k_{0..............}

  k₀: Là 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 gia công thô      k₁= 1,2, gia công tinh k₁=1.

  k₂: Hệ số tăng lực cắt khi doa mòn, k₂=1..

  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. Trường hợp kẹp bằng tay k₄=1,2,trường hợp kẹp bằng cơ khí k₄=1.

       k₅: Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay. Trường hợp kẹp thuận lợi thì k₅= 1, trường hợp kẹp không thuận lợi thì k₅=1,2.

      k₆: Hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết. Trường hợp định vị chi tiết trên chốt tỳ

K₆=1, trường hợp định vị trên phiến tỳk₆=1,5.

      k= 1,5.......................1,5 = 5,832.

      p₀=p_y+p_y. Vì: Theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm thì thành phần lực cắt hướng kính p_y= 6,5kg. Ngoài ra khi khoan các mũi cắt mòn không đều cũng gây ra thành phần lực cắt p_y như vậy p_y= 6,5kg(theoTKĐACNCTM).

      Tổng hợp thành phần lực cắt không đều là:

     p₀=p_y+p_y= 6,5 +6,5 = 13kg.

Vậy ta có :

 ...................................................

Trong đó :

        .: Sai số chuẩn

  ................................

 Trong đó: .: Là hệ số phụ thuộc vào kết cấu đồ định vị(.=0,1).

                   N: Sản lượng chi tiết được gia công trên đồ gá(N = 1500)

....................................

                             = 0,047(mm).

Vậy sai số chế tạo cho phép của đồ gá là: = 0,047(mm)                                                               

  + Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá:

     Từ giá trị sai số chế tạo ở trên ta có yêu cấu kỹ thuật của đồ gá là:

     - Độ không vuông giữa các mặt 3, 4 và 1(2) 0,047(mm) trên 100mm chiều dài.

     - Độ không song song giữa mặt 3 và mặt 4 0,047(mm) trên 100mm chiều dài

     - Độ không song song giữa mặt 1 và mặt 2 0,047(mm) trên 100mm chiều dài.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

Sổ tay công nghệ chế tạo máy 1 (STCNCTM1) ...................sản xuất 2003

Sổ tay công nghệ chế tạo máy 2 (STCNCTM2) ...................sản xuất 2003

Sổ tay công nghệ chế tạo máy 3 (STCNCTM3) ...................sản xuất 2003

Thiết kế đồ công nghệ chế tạo máy (STCNCTM) ...................sản xuất 2003

Công nghệ chế tạo máy ...................sản xuất 2003

TÀI LIỆU THAM KHẢO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÀNG C15 ĐHSPKT HƯNG YÊN
1] : Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
[2] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 3 tập)
[3] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[4] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[5] : Sổ tay nhiệt luyện
[6] : Công nghệ chế tạo máy tập 1
[7] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 7 tập)
[8] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy toàn tập (trường ĐHBK