Lời  nói  đầu THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT THÂN VAN BỐN NGÃ H23 ĐẠI HỌC HƯNG YÊN

      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.

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

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

      Sau khi nhận được đề tài:”Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Thân van 4 ngả”. Với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô trong khoa cùng với sự cố gắng lỗ lực của bản thân. Em đã làm việc một cách nghiêm túc, cùng với sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu và sự đóng góp ý kiến của bạn bè đồng nghiệp đến nay đề tài của em đã được hoàn thành.

     Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai sót do trình độ cũng như kinh nghiệm còn hạn chế. Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

     Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT

      Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy Thân van 4 ngả là chi tiết dạng hộp.

      Thân van 4 ngả có nhiệm vụ dùng để chia nguồn thuỷ lực khí nén ra làm ba đường nhánh nhỏ hơn. Nó gồm có 4 đầu 1 đầu vào lớn và 3 đầu ra có kích thước nhỏ hơn, ở các đầu có gia công ren để nối với ống dẫn.

     Thân van 4 ngả có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có một số bề mặt không phải gia công.Các bề mặt làm việc chủ yếu ở đây là các lỗ trụ f14;f6 các mặt và ren M20, M12, M16 ở các đầu.

     Cần gia công mặt phẳng trên để làm chuẩn tinh gia công. Đảm bảo sự tương quan của lỗ f14 với lỗ f6 với các bề mặt gia công.Khoảng cách từ tâm lỗ f14đến một mặt bên trái là : 30­^+0,05; từ tâm lỗ f6 đến mặt bên phải là: 30^+0.05 và từ tâm lỗ f6 đến mặt trên là: 17^+0.1, 15^+0.05.

     Chi tiết làm việc trong điều kiện chịu áp lực lớn

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

C = 3 4 3,7        Si = 1,2 4 2,5          Mn = 0,25 4 1,00

S < 0,12               P =0,05 4 1,00

[d]_bk = 150 MPa

[d]_bu = 320 MPa

(Trang 225, sách Vật liệu học)

II. PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

    Từ bản vẽ chi tiết ta thấy:

     Kết cấu của chân đế bao gồm: Bên trên là khối hộp hình chữ  nhật, phía dưới có một khối trụ, bên trong khối trụ và khối hộp chữ nhật là những bề mặt lỗ và ren, đó là những bề mặt làm việc.

     Mặt trên của chân đế có đủ độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng có thể dùng chế độ cắt cao , đạt năng suất cao.

      Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quá trình gá đặt nhanh.

     Chi tiết Thân van 4 ngả được chế tạo bằng phương pháp đúc . Kết cấu tương đối đơn giản , tuy nhiên khi gia công các lỗ làm việc chính f14;f6 cần phải đảm bảo khoảng cách giữa các đường tâm lỗ với nhau,độ vuông góc giữa các đường tâm lỗ với mặt phẳng đáy phải chính xác đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.

Các bề mặt cần gia công là :

1. Gia công bề mặt phẳng phía trên A với độ bóng cao để làm chuẩn tinh cho nguyên công sau .
2. Gia công mặt trụ f35
3. Gia công lỗ f14 và taro M20
4. Gia công lỗ f6 và taro M12
5.  Gia công 2 mặt phẳng bên dài
6. Gia công 2 mặt phẳng bên ngắn
7. Gia công lỗ f6 và taro M16
8. Gia công lỗ f6 và taro M16

PHẦN III:

                                         XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1. Xác định dạng sản xuất:

          Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau :

   N = N₁.m (1+) 

Trong đó

N - Số chi tiết được sản xuất trong một năm(bao gồm cả phế phẩm).

N₁- Số sản phẩm được sản xuất trong một năm (cái thành phẩm)

            N₁ = 15000 (chiếc/năm)

m - Số chi tiết trong một sản phẩm(m = 1)

a - Phế phẩm trong xưởng đúc a =(3 ¸ 6) %

b - Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ  b =(5 ¸ 7)%

Vậy  N = 15000.1(1 +) =16500 chi tiết /năm.

2.Tính trọng lượng của chi tiết:

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

         Q = V.g      (kg)

Trong đó:

     Q -  Trọng lượng chi tiết

     g  - Trọng lượng riêng của vật liệu    g_{gang xám}= 6,8 ¸ 7,4 Kg/dm³

     V - Thể tích của chi tiết:

             V = V₁ +  V₂– ( V₃ +  V₄ + V₅ + V₆)

V₁ - Thể tích khối hộp

V₂ - Thể tích khối trụ

V₃ - Thể tích khối lỗ lớn

V₄ - Thể tích lỗ trên

V₅ - Thể tích lỗ bên phải

V₆ - Thể tích lỗ bên trái

Þ V=80.50.45+p.17,5².35 – (p.10².20+ p.7².50)-(p.6².22+ p.3².8)- 2.( p.8².15+p.3².28)

     V=180000 + 33656,9 – (6280+7693) - (2486,9 +226,1) - 2(3014,4+ 791.3)

     V= 213656,9 – 13973- 2713- 7611,4 = 189359,5 mm³

Vậy thể tích của chi tiết:

     V= 189359,5 (mm³)

Hay   V= 0,18936 (dm³)

          Vậy      Q = V.g =  0,18936.7,2 = 1,36 (kg)

c) Dạng sản xuất

Dựa vào bảng 2: cách xác định dạng sản suất trang 13 sách Thiết kế đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy của PGS.TS. Trần Văn Địch

 với  Q = 1,36  (kg)

N = 16500 (chi tiết)

Thỡ  dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt lớn

PHẦN IV: 

CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

I. Các phương pháp chế tạo phôi

  Trong nghành chế tạo mỏy thỡ tuỳ theo dạng sản xuất mà chi phớ về phụi liệu chiềm từ 30- 60% tổng chi phí chế tạo. Phôi được xác lập hợp lý sẽ đưa lại hiệu quả kinh tế cao và khi chế tạo phải đảm bào lượng dư gia công. Lượng dư gia công quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu tiêu hao lao động để gia công, tốn năng lượng dụng cụ cắt vận chuyển nặng dẫn tới giá thành tăng.

  Lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để bớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn thiện, làm ảnh hưởng tới các bước nguyên công và các bước gia công.

        Như vậy việc xác định phương pháp tạo phôi dựa trên hỡnh dỏng của  chi tiết và đảm bảo lượng dư gia công để nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu, quy trỡnh cụng nghờ đơn giản, giảm được thời gian gia công cơ bản trong quá trỡnh chế tạo cơ bản trong quá trỡnh chế tạo chi tiết, tăng năng xuất lao động nhưng vẫn đảm bảo số lượng và chất lượng sản phẩm đồng thời không bị phế phẩm dẫn đến giá thành hạ.

        Trong công nghệ chế tạo máy thường sử dụng các phương pháp tạo phôi  sau.

1.1. Phụi dập:

        Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu. . .có các đặc điểm:

        Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lũng khuụn gần giống vật gia cụng.

        Độ chính xác của vật dập cao, đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn. Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ D 2 ¸D 4, độ chính xác đạt được ± 0,1¸ ± 0,05.

        Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại có tính dẻo tốt hơn, biến dạng triệt để hơn, cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp.

        Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao.

        Hệ số sử dụng vật liệu cao.

        Thiết bị sử dụng có công suất lớn, chuyển động chính xác, chế tạo khuôn đắt tiền.

        Do những đặc điểm trờn nờn dập thể tớch chỉ dựng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.

1.2. Rốn tự do.

       Ưu điểm của  rèn tự do:

       Thiết bị rèn đơn giản, vốn đầu tư ít.

    Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co... Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, tạo được các tổ chức thớ uốn xoắn, do đó làm tăng cơ tính sản phẩm.

    Lượng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt .

    Các nhược điểm của rèn tự do:                                                              

    Độ chính xác kích thước, độ bóng bề mặt kém.

     Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết và giữa các     loạt gia công  chất lượng gia công cũn phụ thuộc vào trỡnh độ tay nghề của  người công nhân và trỡnh độ tổ chức nơi làm việc.

     Năng suất lao động thấp, lượng dư, dung sai và thời gian gia công lớn, hiệu quả kinh tế khụng cao.

    Sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệp sửa chữa, chế tạo máy.

1.3. Đúc trong khuôn kim loại:

   Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao.

   Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác.

   Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt . . .

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

   Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém. Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt.

1.4. Đúc áp lực

    Đúc được các vật liệu đúc phức tạp có thành mỏng, đúc được các lỗ nhỏ có kích thước khác nhau, có độ bóng và chính xác cao, cơ tính của vật liệu tốt, năng suất cao.

    Nhưng khuôn chóng bị mũn do kim loại núng bào mũn khi được dẫn dưới áp lực cao.

1.5. Đúc ly tâm

    Đúc  được các vật trũn rỗng mà khụng cần dựng lừi do đó tiết kiệm được vật liệu và công làm lừi.

    Khụng cần dựng hệ thống rót lên tiết kiệm được kim  loại, có thể đúc được các vật thể mỏng. Vật đúc có tỏ chức kim loại mịn chặt không tồn tại dạng xỉ khi co ngót, khuôn đúc cần có độ bền cao do làm việc ở nhiệt độ cao, lực ép của kim loại lỏng lớn.

    Khó đạt được đường kính lỗ vật đúc chính xác, do khó định lượng kim loại chính xác trước khi rót.

     Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kém do chứa nhiều tạp chất.

1.6. Đúc trong khuôn mẫu chảy.

     Vật đúc có độ chính xác và độ bóng rất cao, có thể đúc được các vật phức tạp và có thể đúc được các hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao, năng suất không cao. Dùng để đúc kim loại quý hiếm, cần tiết kiệm vật liệu.

 1.7. Đúc liên tục.

     Thích hợp với vật đúc dài, tiết diện không đổi và có chiều dài không hạn chế, đúc các tấm  kim  loại thay cho cán, vật đúc không có rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, ít bị thiên tích. Cơ tính vật đúc cao, năng xuất cao, giá thành giảm. Vật đúc dễ bị nứt, không đúc được các vật phức tạp .

 1.8. Đúc khuôn vỏ mỏng.

     Đạt được độ bóng và chính xác cao, vật đúc ít rỗ và ít bị khuyết tật. Giảm chi phí kim loại, quá trỡnh đúc dễ cơ khí hoá tự động hoá. Chu trỡnh làm khuụn dài, giỏ thành khuụn cao.

     Thân đồ gá có khối lượng khá lớn và sản xuất hàng loạt lớn nên ta chon phôi là phôi đúc và đúc trong khuôn kim loại. Bởi lẽ sau khi so sánh các phương án tạo phôi ta thấy đúc trong khuôn kim loại có những ưu điểm sau:

        - Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá tự động hoá cao.

        - Giỏ thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các phương pháp tạo phôi khác.

        - Cơ tính của vật đúc cao, tuổi bền kim loại cũng cao.

        - Đúc trong khuôn kim loại cho phép nâng cao năng suất và tránh những sai hỏng trong khi tạo phôi.

 2. Chọn phương pháp chế tạo phôi

      Căn cứ vào những phương pháp tạo phôi các điều kiện sau đây:

• Vật liệu làm phụi là thộp GX15- 32
• Kích thước của chi tiết ko quá nhỏ hỡnh dạng của chi tiết khụng quỏ phức tạp.
• Dung sai của bề mặt khụng gia cụng là nhỏ 0.1
• Dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt vừa

          Để thoả món được những điều kiên trên thỡ ta chọn phương pháp tạo phôi là đúc trong khuôn cát 

V. THỨ  TỰ  CÁC NGUYÊN  CÔNG

1. Xác định đường lối công nghệ

Xác định đường lối công nghệ là xác định phương pháp thực hiện công việc gia công chi tiết sao cho tốn ít thời gian nhất, đạt hiệu quả kinh tế cao nhất mà vẫn đảm bảo độ chính xác gia công. Quá trình gia công chi tiết phải qua nhiều nguyên công, nhưng phải phân chia cách thực hiện nguyên công đó như thế nào để đạt được các yêu cầu nói trên? Chúng ta có thể chọn phương án tập trung nguyên công hay phân tán nguyên công.

Tuy nhiên việc chọn cách phân chia nguyên công còn phụ thuộc vào dạng sản xuất, độ cứng vững và độ chính xác của chi tiết và điều kiện sản xuất của nước ta hiện nay. Đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn muốn chuyên môn hoá cao có thể đạt được độ chính xác cao thì nên chọn phương án phân tán nguyên công tức là quy trình công nghệ được phân ra thành các nguyên công đơn giản.Ta dùng các máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng.

2. Chọn phương pháp gia công

Theo bảng 4 [4]:

- Gia công mặt phẳng đáy bằng phương pháp phay, dùng dao phay mặt đầu, đầu tiên là phay thô sau đó là phay tinh.

- Gia công các mặt phẳng trụ bằng phương pháp phay, dùng dao phay mặt đầu, đầu tiên là phay thô sau đó là phay tinh.

- Gia công lỗ f14 đạt R_a= 0.5 bằng phương pháp khoan, khoét , doa thô và doa tinh

 Taro ren M20

- Gia công lỗ f6 đạt R_z= 4 bằng phương pháp khoan, khoét và doa thô và gia công ren M16

- Gia công ren M12 .

3. Lập tiến trình công nghệ

      Khi thiết kế quy trình công nghệ ta phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất. Trong đó mỗi nguyên công được thực hiện theo một nguyên lý ứng với một phương pháp gia công thích hợp với kết cấu của chi tiết.

     Do đó, đối với chi tiết “THÂN VAN 4 NGẢ” ta có phương án thiết kế nguyên công như sau:

1. Nguyên công I : Gia công  mặt phẳng đáy A bằng phương pháp phay

2. Nguyên công II : Gia công  mặt phẳng trụ  bằng phương pháp phay

3. Nguyên công III : Gia công  f14 bằng phương pháp khoan, khoét, doa và taro ren M20

4. Nguyên công IV : Gia công lỗ f6 bằng phương pháp khoan, khoét, doa và taro ren M12

5. Nguyên công V : Phay hai mặt phẳng song song B

6. Nguyên công VI :  Phay hai mặt phẳng song song C

7. Nguyên công VII :  : Gia công lỗ f6 bằng phương pháp khoan, khoét, doa và taro ren M16

8. Nguyên công VIII :  : Gia công lỗ f6 bằng phương pháp khoan, khoét, doa và taro ren M16

4.Lập thứ tự các nguyên công:

NGUYÊN CÔNG I : Phay thô, phay tinh mặt đáy A

*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

Chi tiết được định vị 5 bậc tự do:trong đó 2 phiến tỳ khía nhám ở mặt D hạn chế 3 bậc tự do,2 chốt trụ ngắn ở mặt C hạn chế 2 bậc tự do

     Chi tiết được kẹp chặt bằng 1 bu lông  .

*Chọn máy:   Máy phay đứng vạn năng 6H12

Tra bảng 9-38 [3] ta có:

   Mặt làm việc của bàn máy: 320 x 1250 mm.

   Công suất động cơ chạy dao : N = 1,7 kw

   Tốc độ trục chính 18 cấp: 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500.

*Chọn dao: Tra bảng (4-3) và (4-94)  [ 1] ta có:

 Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng BK6 có các thông số:

D = 100       B = 39      d(H7) = 32        Z = 10

NGUYÊN CÔNG II : Phay thô, phay tinh mặt trụ

*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

TÀI LIỆU THAM KHẢO
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