Chương I  : Phân tích điền kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm THÂN ĐỒ GÁ

1.1        Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Thân đồ gá là chi tiết dạng hộp. Chi tiết dạng hộp thường có dạng hình khối rỗng, có các lỗ, thành, vách. Thường có chức năng là chi tiết cơ sở để lắp ghép các chi tiết máy khác. Trên chi tiết dạng hộp thường có các lỗ được gia công với cấp chính xác cao, độ bóng cao thường làm nhiệm vụ lắp ghép với trục hoặc ổ bi.

1.2   Yêu cầu kỹ thuật:

-         Các bề mặt A và B có độ không vuông góc đạt nhỏ hơn 0.03/100mm.

-         Lỗ Ø40 được gia công với cấp chính xác IT8, đạt độ bóng Ra=1.25.

-         Các bề mặt gia công còn lại độ nhám là Ra=2.5.

-         Độ không song song của đường tâm lỗ Ø40 với hai bề mặt A và B là 0,03mm trên 100 mm.

-         Độ không tròn của lỗ Ø40 lấy bằng 0.195.

-         Các bề mặt làm việc nhiệt luyện đạt độ cứng 50÷55 HRC

-         Vật liệu GX15-32.

 

Chương II : Định dạng sản xuất

          Trong chế tạo máy người ta phân biệt 3 dạng sản xuất :

-         Đơn chiếc.

-         Hàng loạt (hàng loạt lớn,hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ).

-         Hàng khối.

          Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải xác định sản lượng hàng năm.

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức:

                    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  N₁ = 6000.

                  m: số chi tiết trong một sản phẩm  m = 1.

                  : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ     = 7 %

                  : số phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn

                     = 3 % ÷ 6%

Suy ra :

N = 5000.1. = 5500 (chi tiết).

Sau khi xác định sản lượng hàng năm ta xác định trọng lượng chi tiết

Q₁ = V.  (kg).

 

Trong đó :

-         Q₁ là trọng lượng chi tiết (kg).

-         V là thể tích chi tiết (dm³).

-          là trọng lượng riêng (kg/dm³).

Ta có :

Hình 1 :Chi tiết gia công

 

V = V_I+V_II+V_III

Với +V_I=S_IxH­­_I

S_I=(45x84)+0.5xπx42²-πx40²=1524.3mm²=0.0015m²

H_I=0.05m  → V_I=0.0015x0.05=0.000075m³

+V_II=S_II+H_II≈0.015x0.084x0.05=0.000063m³

+V_III=0.225x0.109x0.015=0.00036m³

Suy ra:Q₁ = 0.000498 x 7,2x10³ = 3.59 (kg).

Tra bảng 2 trang 13 [1]

Nếu tính bằng phần mềm pro-e thì

VOLUME =  6.7835797e+05  MM^3

SURFACE AREA =  8.6120144e+04  MM^2

DENSITY =  7.0000000e+00 TONNE / MM^3

MASS =  4.7485058e+06 TONNE

 

Dựa vào bảng 2.6 xác định dạng sản xuất  trang 31 sách hướng dẫn  thiết kế đồ án cnctm

Khối lượng            4:200             

Đơn chiếc	< 5	< 10	< 100
Hàng loạt nhỏ	55÷100	10÷200	100÷500
Hàng loạt vừa	100÷300	200÷500	500÷5000
Hàng loạt lớn	300÷1000	500÷5000	5000÷50000
Hàng khối	> 100	> 5000	>50000

 

Ta chọn được dạng sản xuất chi tiết là : Hàng loạt lớn.

         

  

Chương III : Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

Đối với chi tiết thân đồ gá có dạng sản xuất hàng loạt lớn và vật liệu là GX15-32 ta có thể chọn phương pháp tạo phôi là đúc trong khuôn kim loại.

Phôi đúc thường được dùng cho các loại chi tiết như : các gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, các loại càng phức tạp,các loại trục chữ thập v.v…

Phôi đúc thường có các loại khuyết tật như : rổ xỉ ,rổ khí, tuy nhiên phương pháp đúc có thể chế tạo được các chi tiết có độ phức tạp cao, đúc trong khuôn kim loại cho năng suất cao nên phương pháp đúc trong khuôn kim loại là phù hợp nhất với hình dáng và sản lượng chi tiết.  Vì vậy ta chọn phương pháp chế tạo phôi là : Phương pháp đúc trong khuôn kim loại.

a/ các phương pháp tạo phôi

Ta có các loại phôi khác nhau có thể tạo nên chi tiết như sau:

-         Phôi cán

-         Phôi đúc

-         Phôi rèn và dập

Nếu chi tiết làm việc ở điều kiện chịu tải phức tạp như tải trọng thay đổi , kéo , nén, uốn, xoắn đồng thời chọn phôi đã được qua gia công áp lực

Nếu chi tiết dạng trục và tiết diện ngang ít thay đổi nên chọn phôi thép cán

Nếu chi tiết có yêu cầu chịu tải không phức tạp nên chọn phôi đúc

Dạng sản xuất cũng quyết định phương pháp tội phôi. Nếu sản xuất đơn chiếc nên chọn phương pháp tạo phôi đơn giản như rèn tự do hay đúc trong khuôn cát để chi phí đầu tư cho khâu tạo phôi thấp. nếu dạng sản xuất hàng loạt nên chọn phương pháp tạo phôi có độ chính xác cao như dập thể tích ( rén khuôn) hay đúc trong khuôn kim loại hoặc đúc mẫu chảy để đạt độ chính xác cao , lượng dư gia công nhỏ , đều và giảm được chi phí gia công dù phải đầu tư cho công nghệ tạo phôi lớn.

b/ vật liệu chi tiết

trên bảng vẽ đã thể hiện chi tiết được làm bằng vật liệu gáng xám có

nMIN=15N/mm2, uMIN=32N/mm2

Gang xám là hợp kim của Fe và cacbon  trong đó cacbon tồn tại dạng grafit tấm , thông thường gang xám có chứ 2.8-3.6%C, 1.2-2.8%Si, 0.5-1.6%Mn, 0.65%P, và 0.15%S

Ưu điểm của gang xám: có độ bền nén cao ,khả năng chịu mài mòn tốt , tính công nghệ cao như dễ đúc , dễ gia công cắt gọt cho nên gang xám dùng chế tạo thân máy, võ hộp giảm tốc bánh răng

Nhược điểm: độ bền kéo thấp , uốn kém,  gang xám giòn và không thể rèn được , khi làm nguội nhanh trong khuôn rất dễ biến trắng gây khó cho quá trình gia công

4.2/ chọn phương pháp chế tạo phôi:

a/Từ những phân tích ở trên ta chọn phương pháp đúc để tạo phôi cho chi tiết

Đúc thì gồm có :

+/ đúc khuôn cát:

Ưu điểm:

-         Đúc được các loại vật liệu khác nhau có khối lượng vài gam đến vài chục tấn

-         Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp

-         Đầu tư ban đầu thấp

-         Dễ cơ khí hóa và tự động hóa

-         Rẻ tiền

Nhược điểm :

-         Độ chính xác vật đúc không cao nên gia công nhiều , hệ sổ sử dụng vật liệu thấp

-         Chất lượng bề mặt thấp thường có rỗi khí và rổ sĩ

+/ đúc khuôn kim loại :

Ưu điểm:

-         Độ chính xác hình dáng và kích thước cao

-         Tổ chức vật liệu mịn chăc và bề mặt có độ chính xác cao

-         Dễ cơ khí hóa và tự động hóa , năng suất cao

Nhược điểm :

-         Khối lượng vật đúc hạn chế , khó chế tạo các vật đúc có hình dang phức tạp có thành mỏng, bề mặt chi tiết dễ bị  biến cứng nên khi đúc xong phải ủ lại cho quá trình gia công sau

+/ đúc khuôn áp lực  :

-         Đúc được các vật đúc phức tạp, thành mỏng (1 – 5mm), đúc được các loại lỗ có kích thước nhỏ.

-         Độ bóng và độ chính xác cao.

-         Cơ tính vật đúc cao.

-         Năng suất cao nhờ điền đầy nhanh và khả năng cơ khí hóa thuận lợi.

 Nhược điểm:

-         Không dùng được thao cát vì dòng chảy có áp lực. Do đó hình dạng lỗ hoặc mặt trong phải đơn giản.

-         Khuôn chóng bị mài mòn do dòng chảy áp lực của hợp kim ở nhiệt độ cao.

+/ đúc ly tâm  :

Ưu điểm:

-         Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót.

-         Không cần dùng hệ thống rót nên tiết kiệm được kim loại, có thể đúc được các vật thể mỏng.

-         Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao.

Nhược điểm:

-         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.

+/ đúc mẫu chảy  :

- ưu điểm :

 +/ Có thể đúc được những vật đúc rất phức tạp và đúc được những hợp kim khó chảy như thép không gỉ, thép gió…

   +/Độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc rất cao vì: độ chính xác của mẩu chảy lớn, không có mặt phân khuôn nên không có sự sai lệch khuôn và khuyết tật do lắp ráp khuôn gây ra, không có nguyên công rút mẫu nên giảm được sai số do việc rút mẫu, rót kim loại lỏng vào khuôn đã được nung nóng nên giảm ứng suất nhiệt do đó vật đúc ít bị nứt, cong vênh.

-Nhược  điểm :

+/cường độ lao động cao chu trình sản xuất dài, giá thành chế tạo khuôn cao.

 +/Đúc trong khuôn mẫu chảy được dùng nhiều trong sản xuất hàng loạt để chế tạo các loại dụng cụ như dao phay, dao chuốt; chế tạo các loại bánh răng; líp xe đạp; đĩa moto; các phụ tùng trong máy nổ… vật đúc có khối lượng từ 0.02 ÷ 100 kg; chiều dày đến 0.3 mm và đường kính lỗ đến 2 mm.

Dựa vào bản vẽ chế tạo và giá trị cấp chính xác và cấp độ bóng ,ưu điểm các phương pháp đúc thì ta thấy chọn phương pháp đúc bằng khuôn kim loại là hợp lý nhất

Hình 2 :Bảng dung sai kích thước tra sổ tay

 

Chương IV : Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết.

4.1 Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công.

Các bề mặt cần gia công là:

Hình 3: các bề mặt chi tiết

-         Bề mặt 1 , 2 , 3 , 4 phay thô,tinh đạt cấp chính xác IT9, Ra=2.5.

-         Bề mặt lỗ 5 khoan,khoét  đạt IT8, Ra =1.25.

-         Bề mặt rãnh then 6 xọc với cấp chính xác IT9, Ra=2.5.

   4.2 Trình tự các nguyên công gia công.Phân tích việc lựa chọn chuẩn, chọn máy , dao, trang bị công nghệ cho mỗi nguyên công.

 

 

4.1.1.     Trình tự các nguyên công :

Nguyên công  1: Phay mặt đáy.

hình 4: gia công mặt đáy

Sơ đồ gá đặt :

Định vị:  khống chế 6 bậc tự do.

Định vị trên 2 phiến tì hạn chế 3 bậc tự do.

Mặt bên định vị bằng 2 chốt tì hạn chế 2 bậc tự do và mặt sau định vị bằng 1 chốt tì hạn chế 1 bậc tự do để dễ dàng trong quá trình gia công tự động đạt kích thước.

Kẹp chặt :

Lực kẹp hướng vào như hình vẽ, sử dụng cơ cấu kẹp bằng xy lanh khí nén.

Chọn máy: Máy phay đứng 6H12.

Chọn dao: Dao phay mặt đầu chắp mảnh hợp kim cứng D = 125 mm, B= 42 mm

 

 

Nguyên công 2: phay mặt đầu rãnh kẹp chặt.

Sơ đồ gá đặt:

Hình 5: gia công đầu rảnh kẹp chặt

Định vị: khống chế 6 bậc tự do.

Định vị trên 2 phiến tì hạn chế 3 bậc tự do.

Mặt bên định vị bằng 2 chốt tì hạn chế 2 bậc tự do và mặt sau định vị bằng 1 chốt tì hạn chế 1 bậc tự do để dễ dàng trong quá trình gia công tự động đạt kích thước.

Kẹp chặt :

Lực kẹp hướng vào như hình vẽ, kẹp chặt bằng cơ cấu xy lanh khí nén.

Chọn máy: Máy phay đứng  6H12.

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

Sai số gá đặt được tính theo công thức sau: (do phương của các sai số khó xác định) ta dùng công thức cộng véctơ:

                    

                                                   (1)

Trong đó:             : sai số chuẩn

                          : sai số do kẹp chặt.

                          : sai số của đồ gá .

                          .

                                                         (2)

Sai số gá đặt cho phép               (3)

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá  [e_ct]

Từ (1), (2), (3) , ta xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá:

                 [e_ct] =

Tính các giá trị sai số:

     + e_c  - sai số chuẩn.

                        e = 10 m

            +  e_k   - sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra

            e_k  = 0  phương lực kẹp vuông góc phương kích thước gia công

       +  e_m  -  sai số do mòn gây ra

            e_m =

          b : hệ số phụ thuộc vào cơ cấu định vị và điều kiện tiếp xúc

                        Chọn  b = 0,2

           N = 5000 : số lượng chi tiết gia công trên đồ gá.

                      => e_m = 0,2.= 14,14 mm

        + e_đc : sai số điều chỉnh

     Là sai số sinh ra trong quá trình lắp răp và điều chỉnh đồ gá.Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khâu nâng điều chỉnh và dụng cụ được dùng để điều chỉnh khi lắp ráp. Thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy   e_đc = 10 - 15                               Chọn  e_nc =10  

       +  e_gd -  sai số gá đặt

[e_gd] = = .130 = ( 2643,3 ) mm, với d  :dung sai kích   thước của chi tiết.  Chọn [e_gd] = 43mm.

   Vậy sai số chế tạo cho phép của đồ gá là:

        e_ct= = 38 Tính toán sai số chuẩn và kẹp chặt

Sai số gá đặt được tính theo công thức sau: (do phương của các sai số khó xác định) ta dùng công thức cộng véctơ:

                    

                                                   (1)

Trong đó:             : sai số chuẩn

                          : sai số do kẹp chặt.

                          : sai số của đồ gá .

                          .

                                                         (2)

Sai số gá đặt cho phép               (3)

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá  [e_ct]

Từ (1), (2), (3) , ta xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá:

                 [e_ct] =

Tính các giá trị sai số:

     + e_c  - sai số chuẩn.

                        e = 10 m

            +  e_k   - sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra

            e_k  = 0  phương lực kẹp vuông góc phương kích thước gia công

       +  e_m  -  sai số do mòn gây ra

            e_m =

          b : hệ số phụ thuộc vào cơ cấu định vị và điều kiện tiếp xúc

                        Chọn  b = 0,2

           N = 5300 : số lượng chi tiết gia công trên đồ gá.

                      => e_m = 0,2.= 14,6 mm

        + e_đc : sai số điều chỉnh

     Là sai số sinh ra trong quá trình lắp răp và điều chỉnh đồ gá.Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khâu nâng điều chỉnh và dụng cụ được dùng để điều chỉnh khi lắp ráp. Thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy   e_đc = 10 - 15                               Chọn  e_nc =10