LỜI NÓI ĐẦU

 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT GIÁ ĐỠ Lớp: CTK6LC1 ĐHSPKT HƯNG YÊN, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT GIÁ ĐỠ Lớp: CTK6LC1 ĐHSPKT HƯNG YÊNĐHSPKT 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 ngườ kỹ sư gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí.

     Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, và đặc biệt là thầy giáo Đỗ Anh Tuấn đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

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 giá đỡ là chi tiết dạng hộp

Do giá đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục. Gía đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó . Sau khi gia công xong giá đỡ sẽ được lắp bạc đồng hai nửa để lắp và làm nhiệm vụ đỡ trục.

Trên giá  đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có một số bề mặt không phải gia công.  Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ trụ F30

Cần gia công mặt phẳng trên chính xác để làm chuẩn tinh gia công. Đảm bảo sự tương quan của lỗ F30 với các bề mặt gia công và kích thước từ tâm lỗ F30 đến mặt phẳng đáy là : 49­­^{± 0,17}

Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và tải trọng thay đổi.

Đối với nhiệm vụ gia công mặt dưới của giá đỡ cần phải gia công chính xác các mặt bậc để đảm bảo khi lắp ghép với nửa trên chỉ có mặt làm việc tiếp xúc với nửa trên còn các mặt khác đảm bảo có khoảng cách để tránh siêu định vị đồng thời phải đảm bảo sự tương quan của nửa dưới lỗ F30 với các bề mặt gia công. Do đó khi lắp ghép với nửa trên để gia công lỗ F30 mới chính xác. 

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

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

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :

Mặt trên của giá đỡ 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 giá đỡ được chế tạo bằng phương pháp đúc . Kết cấu tương đối đơn giản , tuy nhiên khi gia công các lỗ vít , lỗ định vị và lỗ làm việc chính F30 cần phải ghép với nửa trên để gia công cho chính xác đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật .

Các bề mặt cần gia công là :

1. Gia công bề mặt bậc trên làm chuẩn tinh gia công mặt đáy và các mặt còn lại.
2. Gia công mặt đáy làm chuẩn để gia công  4 lỗ F10 để bắt vít và 2 lỗ F8 để định vị với bề mặt trên máy.
3. Gia công 4 lỗ F10 để bắt vít và 2 lỗ F8 để định vị với bề mặt trên máy.
4. Gia công mặt trên là mặt lắp ghép với nắp trên.
5. Gia công 2 x M8 để bắt vít với nửa dưới và 2 lỗ F8 để làm chuẩn định vị khi lắp nửa trên với nửa dưới  .
6. Gia công 2 mặt phẳng đầu F60 cùng với nửa trên.
7. Gia công lỗ F30 cùng với nửa trên.                                  

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 công . 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

N₁- Số sản phẩm được sản xuất trong một năm (20000 chiếc/năm)

m- Số chi tiết trong một sản phẩm

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 = 5000.1(1 +) =21840 chi tiết /năm

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 = V_Đ +  V_T

V_Đ- Thể tích phần đáy

V_T-Thể tích phần trên

V - Thể tích của chi tiết

V_T = = 97660 mm³

V_Đ = 14.112.54 - 42.54.7 -  4.3,14.5².14 - 2.3,14.4².14  = 62990 mm³

V = 62990 + 97660 = 160650  mm³ = 0,16065 dm³

Vậy      Q= V.g =  0,16065.7,2 = 1,157 (kg)

Dựa vào bảng 2 (TKĐACNCTM) ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn.

 

IV- XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ THIẾT KẾ BẢN VẼ CHI TIẾT LỒNG PHÔI

Xác định phương pháp chế tạo phôi

Kết cấu của chi tiết không phức tạp nhưng vật liệu của chi tiết là gang xám 15x32 nên ta dùng phương pháp đúc,ứng với sản xuất hàng loạt nên ta chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại . Sau khi đúc cần có nguyên công làm sạch và cắt ba via .

Mặt phân khuôn:

                                                   

* Yêu cầu kỹ thuật:

- Đảm bảo độ song song giữa tâm của lỗ f 30 với mặt đáy của giá đỡ

- Đảm bảo độ vuông góc giữa tâm của lỗ f 30 với mặt đầu của trụ

- Đảm bảo độ chính xác của khoảng cách giữa lỗ bắt vít và lỗ lắp chốt định vị lắp với mặt trên là 20^±0,12, 52^±0,2 Với độ chính xác của các lỗ định vị là f8^±0,018

- Đảm bảo độ chính xác của khoảng cách giữa lỗ bắt vít là 34^±0,2 , 92^±0,2 và lỗ lắp chốt định vị lắp với chi tiết khác trong máy là 15^±0,12 và độ chính xác của các lỗ định vị là f8^±0,018

- Mặt phẳng lắp ghép với nửa trên đạt độ nhẵn bóng R_z = 10 mm

 

V. THỨ  TỰ  CÁC NGUYÊN  CÔNG

1. Xác định đường lối công nghệ

Do sản xuất hàng loạt vừa nên ta chọn phương pháp gia công một vị trí ,gia công tuần tự. Dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng .

2. Chọn phương pháp gia công

- Gia công mặt phẳng bậc trên bằng phương pháp phay dùng dao phay đĩa 3 mặt cắt, đầu tiên là phay thô sau đó là phay tinh.

- 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 mặt lắp ghép với nửa dưới đạt R­_z = 10 ta cũng dùng ghép dao phay đĩa và lần lượt qua các giai đoạn phay thô rồi đến phay tinh

- Gia công 4 lỗ f10 đạt R_z= 20 bằng phương pháp khoan và 2 lỗ lắp chốt định vị gia công đạt  R_z = 3bằng phương pháp khoan và doa.

- Gia công 2 lỗ bắt vít bằng phương pháp khoan và tarô, 2 lỗ định vị bằng phương pháp khoan và doa lắp ghép với nửa trên.

- Gia công 2 mặt bích bằng phương pháp phay dùng  2 dao phay đĩa ghép với nhau, phay thô và tinh đạt R_z= 15

- Đối với gia công lỗ f30 đạt cấp chính xác R_z = 4 tra bảng 5 (TKĐACNCTM) thì cấp chính xác là 7 . Tra bảng với lỗ f30 H7 ta có dung sai của lỗ là +0,021 mm . Vì là lỗ có sẵn nên khi gia công ta chỉ việc khoét rồi doa thô và doa tinh.

*Lập thứ tự các nguyên công

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

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

3. Nguyên công III : Gia công  4 lỗ F10 bằng phương pháp khoan và gia              công 2 lỗ định vị F8 bằng phương pháp khoan,khoét.

4. Nguyên công IV : Gia công mặt lắp ghép bằng phương pháp phay

5. Nguyên công  V : Gia công 2 lỗ F6 bằng phương pháp khoan  sau đó Tarô 2lỗ F6 thành 2 lỗ M8.Gia công 2 lỗ định vị F8 với nửa trên bằng phương pháp khoan sau đó doa.

6. Nguyên công VI :Lắp ghép vào thân và gia công 2 mặt phẳng đối diện bằng phương pháp phay.

7. Nguyên công VII : Gia công lỗ F30 bằng phương pháp khoét sau đó doa.

 

NGUYÊN CÔNG I : Phay thô, phay tinh mặt bậc trên

*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

      Chi tiết được định vị 6 bậc tự do:trong đó 2 phiến tỳ  ở mặt đáy là phiến tỳ khía nhám(bề mặt đáy chưa được gia công) 2 phiến tỳ này hạn chế 3 bậc tự do, hai chốt tỳ cầu ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự do,một chốt tỳ chỏm cầu ở mặt cạnh khống chế 1 bậc tự do.

       Chi tiết được kẹp chặt từ trên vuông góc xuống bằng đòn kẹp liên động.

    Vị trí của dao được xác định bằng cữ so dao,nguyên công được thực hiện trên máy phay đứng vạn năng bằng dao phay đĩa.

                                                          

*Chọn máy:   Máy phay đứng vạn năng 6H12

   Mặt làm việc của bàn máy: 400 ´ 1600mm.

   Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy h = 0,75.

   Tốc độ trục chính: 18 cấp

*Chọn dao: Chọn dao phay có gắn mảnh hợp kim cứng BK8.

 Tra bảng 4.94 ( STCNCTM tập1) dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng : 

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

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

*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

     Chi tiết được định vị 6 bậc tự do:trong đó 2 phiến tỳ phẳng không chế 3 bậc tự do, hai chốt tỳ cầu ở mặt bên hạn chế 2 bậc tự do,1 chốt tỳ cầu ở mặt cạnh còn lại khống chế 1 bậc tự do.

Chi tiết được kẹp chặt từ trên vuông góc xuống bằng đòn kẹp liên động.

                                                         

    *Chọn máy:   Máy phay đứng vạn năng 6H12

   Mặt làm việc của bàn máy: 400 ´ 1600mm.

   Công suất động cơ: N = 10kw, hiệu suất máy h = 0,75.

   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.

   Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy:

          Pmax=19,650N(2000kg).

    *Chọn dao: Tra bảng 4.92 ( STCNCTM tập1) dao phay mặt đầu bằng thép gió P18

D(Js) = 40 mm     ;      L = 20 mm       ;      d(H7) = 16 mm     ;      Z = 10

Dao phay mặt đầu răng nhỏ, có then dọc

 Góc nghiêng rãnh thoát phoi w = 25^o

 Hoặc dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng tra bảng 4.94

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

NGUYÊN CÔNG III:Khoan 4 lỗ F10 và khoan,doa 2 lỗ định vị F8

*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

     Chi tiết được định vị 6 bậc tự do: định vị bằng 2 phiến tỳ phẳng khống chế 3 bậc tự do,hai chốt tỳ chỏm cầu ở mặt cạnh khống chế 2 bậc tự do,một chốt tỳ chỏm cầu ở mặt bên khống chế bậc tự do còn lại.

  Chi tiết được kẹp chặt bằng 1 thanh kẹp từ trên vuông góc xuống.

Khi khoan dùng bạc dẫn hướng lắp trên phiến dẫn và phiến dẫn lắp trên đồ gá.

*Chọn mũi khoan ruột gà tra bảng 4.40 ( sổ tay CNCTM tập 1 ) bằng thép gió P18 đuôi trụ loại ngắn với đường kính d = 10mm;

 chiều dài L = 60mm ; chiều dài phần làm việc l = 10mm

                                               

*Chọn máy : Khoan cần 2H52

Đường kính gia công lớn nhất : 35 mm

Khoảng cách từ tâm trục chính tới trục máy: 320¸1250 mm

Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy: 320¸1400 mm

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

  Phương trình mô men qua đường tâm lỗ trụ giữa:

   M + (W - N2 + N1).R4 - Fms3.R3= 0     (2)

  Trong đó:

    Fms1 = N1.f₁

    Fms2 = N2.f₁

    Fms3 = N3.f₃

    Fms1’ = W1.f₂

    Fms2’ = W2.f₂

    f : hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ gá(tra bảng 34[3]),

     f₁ = 0,12          f₂ = 0,35         f₃ = 0,12

    R4: Khoảng cách giữa tâm lỗ giữa và lỗ định vị R4 = 46mm = 0,046m.

    R3 : Khoảng cách từ chốt tỳ tới đường tâm lỗ = 25mm = 0,025m.

   Vì chi tiết đối xứng nên.

Phương trình lực trên mặt phẳng vuông góc với đáy:

         2.W - N1 - N2 - Fms3 = 0        (3)

     Phương trình mômen (gây uốn chi tiết) mặt phẳng đi qua đường tâm lỗ và vuông góc với mặt phẳng đáy:

    ( Fms1 + Fms1’ + Fms2 + Fms2’).R4 - N3.R3 = 0              ( 4)

Từ (1) có: Fms1 + Fms1’ + Fms2 + Fms2’ = P - N3 thay vào (4) có:

    (P - N3).R4 - N3.R3 = 0

Þ N3 = 336.0,046/0,071 = 217,7 (N)

Phương trình mômen cho mặt cho mặt phẳng kẹp chặt:

P.0,06 - ( Fms1’ + Fms2’).0,014 - N3.0,085 = 0   

P.0,06 - 2.0,014.W - N3.0,085 = 0    (5)

Thay N3 vào phương trình (5) có:

Từ (2) và (3) ta có: N2 =  557 (N)   ;   N1 = -72 (N)

W = (N1 - N2 - Fms3)/2=255,6 (N)

      Do ta kẹp chặt băng khối V nên :

    Lực kẹp cần thiết:   W_ct=k.W/f₃.a

     F₃:ma sát chi tiết với bề mặt khối V

    a:Khoảng cách từ tâm dao đến tâm mỏ kẹp.a=30(mm)

    k : là hệ số an toàn có tính đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trình gia công.

          k=ko.k1.k2.k3.k4.k5.k6

    ko: hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp, ko=1,5.

    k1: hệ số làm tăng lực cắt khi dao mòn, k1=1,0.

    k2: hệ số số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, khi gia công thô k2=1,5.

    k3: hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn, k3=1.

    k4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, khi kẹp bằng tay k4=1,3.

    k5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay,k5=1,2

    k6: hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết, k6=1,5.

Þ k=1,5.1.1,5.1.1,3.1,2.1,5=5,265

Þ W=256.5,265/30.0,12=374,444(N)

Tra bảng (   )Sổ tay CNCTM ta chọn:

    Đường kính của trục là:M24x1.75.

2.Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá.

   Sai số chế tạo cho phép của đồ gá được tính bằng công thức:

          [ect]=[egd]-([ec]+ek+em+e dc)

   Trong đó:

     egd : sai số gá đặt, được lấy bằng d/3, với d là dung sai nguyên công, d=130 mm.

   Þegd = 130/3 = 43,3 mm.

     ec : sai số chuẩn, do chuẩn định vị không trùng gốc kích thước.

     Sai số chuẩn được xác định theo công thức trong bảng 8.11[2] có:

       ec = (do - dc)/2 = (0,05 - 0,025)/2 = 12,5 mm

     ek: Sai số kẹp chặt:

      ek =0,4Q/2L = o,4.1,384/100 = 5 mm

     em: Sai số do mòn đồ gá.

          em = b.N

       b:  Hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị, b = 0,3.

       N: Số lượng chi tiết được gia công trên đồ gá, N = 3000.

          Þem = 0,3. 3000 = 16mm.

     edc : sai số điều chỉnh, edc = 10 mm.

Þ  [ect] ={43,3- (12,5+5+16+10)}= 37 mm.

Điều kiện kỹ thuật của đồ gá.

         - Độ không vuông góc của tâm bạc dẫn so với mặt đáy đồ gá £ 0,037 mm.

- Độ không song song giữa mặt phiến tỳ với mặt đáy đồ gá £ 0,037 mm.

 -Độ không vuông góc giữa chốt trụ và mặt đáy đồ gá £ 0,037mm.

 -Đồ định vị phải đạt độ cứng : dùng thép CD80A ,nhiệt luyện

Lời nói đầu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I    : Phân tích chức năng làm việc của chi tiết. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II   : Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.. . . . . . . . . . . . . III  : Xác định dạng sản xuất. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV  : Chọn phương pháp chế tạo phôi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V   : Lập thứ tự các nguyên công.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI  : Tính lượng dư cho một bề mặt, tra lượng dư cho các bề mặt còn lại. VII : Tính chế độ cắt cho một nguyên công.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII: Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công. . . . . IX  : Tính và thiết kế đồ gá. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tài liệu tham khảo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

X