THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BẠC ĐỠ

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BẠC ĐỠ, hướng dẫn thiết kế đồ gá

đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, bài tập lớn công nghệ chế tạo máy, thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết, hướng dẫn quy trình công nghệ chế tạo máy,

1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật.
   1. Phân tích chức năng làm việc.

        Bạc đỡ là một chi tiết thuộc loại chi tiết điển hình dạng bạc, được dùng nhiều trong chế tạo máy. Chi tiết có hình ống tròn, thành mỏng, trên chi tiết có mặt bích và có lỗ ngang f10 để dẫn dầu bôi trơn. Bạc đỡ được cố định với thân máy bởi hai bu lông.

        Chức năng chính của bạc đỡ là được dùng để đỡ các trục quay. Nhờ có bạc đỡ, trục có vị trí nhất định trong máy và quay tự do quanh một đường tâm đã định.

        Mặt làm việc chính của bạc đỡ là mặt trong (lỗ f15). Mặt này trong quá trình làm việc luôn tiếp xúc với trục. Ngoài ra yêu cầu về độ chính xác của mặt ngoài (f32) và độ chính xác về khoảng cách giữa hai tâm lỗ bắt bu lông cũng hết sức quan trọng.

• Điều kiện làm việc của bạc đỡ:

        Trong quá trình làm việc (trục quay), bạc đỡ luôn chịu tải trọng va đập và dao động. Mặt làm việc (f15) luôn chịu ma sát và mài mòn, nhiệt độ làm việc tương đối cao. Tuy nhiên nó không đên mức quá khắc nghiệt bởi nó được bôi trơn trong quá trình làm việc.

1. Điều kiện kỹ thuật.

        Với những đặc điểm về điều kiện làm việc và chức năng của bạc đỡ như trên thì yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của bạc đỡ là độ đồng tâm giữa mặt ngoài (f32) và mặt trong (f15) cũng như độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ. Cụ thể ta phải đảm bảo:

• Đường kính mặt ngoài (f32) đạt CCX 7 : f32^-0,025.
• Đường kính lỗ (f15) đạt CCX 6: f15^+0,011.
• Độ không đồng tâm giữa mặt ngoài và lỗ ≤ 0,15mm.
• Độ không vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ không lớn hơn 0,2mm/100mm bán kính.

1. Vật liệu chế tạo.

        Vật liệu chế tạo bạc đỡ là Gang xám GX15-32.

        Thành phần hoá học của GX15-32:

        Nếu như Thép là kim loại có cơ tính tổng hợp cao, có thể chịu tải trọng rất nặng, độ bền cao và độ dai va đập. Thì, gang lại là vật liệu có cơ tính không cao, độ bền thấp, độ dẻo và độ dai va đập thấp, có thể coi là vật liệu giòn. Tuy vậy với bạc đỡ làm việc trong điều kiện không quá khắc nghiệt, mặt làm việc luôn chịu ma sát và mài mòn thì gang xám lại có ưu điểm: trong gang xám có thành phần Grafit có khả năng tự bôi trơn nên làm tăng tính chống mài mòn. Hơn nữa, gang là vật liệu khá rẻ, dễ gia công cắt gọt bởi phoi là phoi vụn (do sự có mặt của Grafit), là vật liệu có tính chảy loãng cao, rất thích hợp cho phương pháp chọn phôi là phôi đúc. Nếu chọn được phương pháp đúc hợp lý sẽ nâng cao được cơ tính của vật liệu.

2. Xác định dạng sản xuất.

• Số lượng chi tiết:

        Yêu cầu sản lượng hàng năm là N₁= 10000 chiếc/năm.

Þ số chi tiết sản xuất hàng năm:

1. Phân tích tính côngnghệ trong kết cấu của chi tiết.

        Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm về kết cấu cũng như những yêu cầu kỹ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công. Nó có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tính công nghệ, giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm.

Chi tiết bạc đỡ (hình trên) được chế tạo bằng phương pháp đúc từ gang xám GX15-32. Quá trình đúc không quá phức tạp , nhưng cần phải có mặt phân cách vì chi tiết có dạng tròn xoay nên không thể đúc trong một hòm khuôn. Cần lưu ý rằng bạc có đường kính lỗ là f15, trong khi chiều dài lỗ là 112mm, do vậy việc tạo phôi có lỗ sẵn là không thể được.

        Về tính công nghệ trong kết cấu khi gia công cơ, thì chi tiết có những nhược điểm sau:

        - Chi tiết có thành mỏng nên trong quá trình gia công, vấn đề biến dạng hướng kính cần được lưu ý.

        - Hình dáng và vị trí của lỗ f15 không cho phép ta gia công hết toàn bộ từ một phía. Như vậy khi gia công lỗ này, ta phải thay đổi gá đặt và quá trình này sẽ ảnh hưởng tới độ đồng tâm giữa lỗ và mặt ngoài cũng như độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ.

        - Mặt làm việc (mặt lỗ) yêu cầu độ nhám Ra=1,25 là hợp lý vì khi độ nhám bề mặt này càng cao thì khả năng diễn ra bôi trơn ma sát ướt càng dễ. Yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt CCX6. Yêu cầu này ta có thể thực hiện được nhưng cũng gặp khó khăn bởi với cùng một CCX thì việc gia công trục bao giờ cũng dễ hơn, hơn nữaviệc gia công đạt yêu cầu đó là không cần thiết bởi trong thực tế, kiểu lắp giữa bạc và trục thông thường là các kiểu lắp lỏng tiêu chuẩn: H7/e8 ; H7/f7 ….Như vậy, với đườn kính lỗ bạc chỉ cần gia công với CCX7 là đủ.

        - Với mặt ngoài (f32), yêu cầu CCX7 và độ nhám Ra=2,5 là hợp lý tuy vậy, nếu ta thực hiện gia công toàn bộ mặt ngoài với cùng yêu cầu đó thì rất khó và không cần thiết. Do vậy ở đây ta có thể thực hiện hạ bậc mặt ngoài với các đường kính f28, f30, f 32. Khi hạ bậc mặt ngoài cần lưu ý đến biến dạng hướng kính bởi lúc này chiều dầy thành bạc đã giảm xuống.

        - Các mặt còn lại không có vấn đề gì khó khăn khi gia công để đạt được độ bóng và độ chính xác.

        - Việc gia công hai lỗ bắt bu lông cũng gặp khó khăn bởi:

         + Hai lỗ này là hai lỗ bậc nên phải gia công bằng hai dao và hai bạc dẫn khác nhau.

        + Không thể thực hiện trên máy nhiều trục chính  do khoảng cách giữa hai tâm lỗ này nhỏ (50mm).

        - Về mặt vật liệu: Với việc chế tạo bạc bằng gang xám GX15-32 là vật liệu có khả năng chống mài mòn cao . Tuy vây, về lâu dài vấn đề mài mòn vẫn không thể khắc phục được hết. Sau một thời gian làm việc, khe hở giữa bạc và trục lớn, không đảm bảo đúng chức năng làm việc ta phải thay bạc. Để tiết kiệm ta có thể dùng lót bạc. Với việc dùng lót bạc thì khi bạc bị mòn mặt làm việc ta chỉ cần đổi lót bạc khác thay vì việc phải đổi cả bạc. Việc thay thế cũng dễ dàng.

        Với những đặc điểm về tính công nghệ trong kết cấu như ở trên, nhìn chung chi tiết có tính công nghệ trong điều kiện sản xuất hàng loạt lớn.

Chương II

Chọn phôi và thiết kế bản vẽ lồng phôi

1. Chọn phôi:

        Bạc đỡ có hình dáng dạng tròn xoay, nếu ta chế tạo phôi bằng phương pháp dập thể tích thì có thể có được cơ tính rất cao. Tuy nhiên, vật liệu để chế tạo bạc đỡ là gang xám GX15-32 nên ta không thể dùng phương pháp dập để chế tạo phôi. Phương pháp tạo phôi hợp lý nhất là phôi đúc bởi nó cho một số ưu điểm đặc biệt quan trọng mà phương pháp khác không có được:

• Phôi không bị nứt, vỡ khi chế tạo.
• Sản xuất linh hoạt nên giá thành rẻ.
• Giá thành tạo khuôn rẻ.
• Ngoài ra, nếu chọn được phương pháp đúc hợp lý sẽ cho vật đúc cơ tính cũng rất cao.

Bên cạnh đó, nó có một số nhược điểm:

• Lượng dư lớn.
• Độ chính xác của phôi không cao.
• Năng suất thấp.
• Phôi dễ mắc khuyết tật.

        Tuỳ thuộc vào loại khuôn, mẫu, phương pháp rót ta có thể dùng nhiều phương pháp dúc khác nhau và có các đặc điểm khác nhau. Ta có thể xét các đặc điểm của chúng như sau:

1. Đúc trong khuôn cát.

        Đúc trong khuôn cát là dạng đúc phổ biến. Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần( chỉ đúc một lần rồi phá khuôn). Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư lớn. Thích hợp với vật đúc phức tạp, khối lượng lớn. Không thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.

        Phương pháp đúc trong khuôn cát khó cơ khí hoá và tự động hoá.

1. Đúc trong khuôn kim loại.

        Đúc trong khuôn kim loại có thể thực hiện việc điền đầy kim loại theo nhiều cách:

• Rót tự do:

        Thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn, vật đúc nhỏ, trung bình, cấu tạo đơn giản. Vật đúc có cơ tính cao, dùng đúc các vật liệu khác nhau. Tuy nhiên hạn chế đúc gang xám.     

• Điền đày kim loại đưới áp lực:

        Sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối. Vật đúc nhỏ, đơn giản. Đúc vật đúc yêu cầu chất lượng cao, thích hợp cho cả vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.

        Phương pháp đúc trong khuôn kim loại dễ cơ khí hoá và tự động hoá, giá thành sản xuất đúc cao hơn so với đúc trong khuôn kim loại. Tuy vậy, với sản lượng hợp lý thì giá thành xản xuất sẽ không cao.

1. Đúc ly tâm.

        Dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa, vật đúc tròn xoay, rỗng. Không dùng cho vật liệu có thiên tích lớn. Cơ tính vật đúc không đều.

1. Đúc liên tục.

        Dùng trong sản xuất hàng loạt. Vật đúc có dạng thỏi hoặc ống, có thiết diện không đổi trên suốt chiều dài, độ dài lớn. Vật đúc có mặt ngoài và mặt trong đạt chất lượng cao, không cần gia công.

1. Đúc trong khuôn vỏ mỏng

        Dùng trong sản xuất hàng loạt, vật đúc nhỏ và trung bình. Chế tạo vật đúc có chất lượng cao, kim loại quý, lượng dư gia công nhỏ. Tuy vậy, giá thành sản xuất đúc là rất lớn.

        Xuất phát từ những đặc điểm về sản xuất và kết cấu của chi tiết bạc đỡ: dạng sản xuất hàng loạt lớn, Vật liệu gang xám GX15-32, vật đúc tròn xoay, kết cấu không phức tạp, yêu cầu chất lượng cao, năng suất cao. ở đây ta chọn phương pháp tạo phôI là phương pháp đúc trong khuôn kim loại, điền đầy kim loại bằng phương pháp rót áp lực.

          Bản vẽ khuôn đúc đựơc vẽ sơ lược như sau:

1. thiết kế bản vẽ lồng phôi.

        Bản vẽ lồng phôi được xây dựng trên cơ sở lượng dư và sai lệch về kích thước của chi tiết đúc.

        Từ phương pháp chế tạo phôi đã chọn trên, ta có thể xác định được lượng dư và sai lệch về kích thước cho chi tiết đúc như sau:

• Lượng dư gia công về kích thước phôi.

        Vật đúc nhận được từ các mẫu gỗ, dùng khuôn kim loại dễ tháo lắp và sấy khô. Do vậy cấp chính xác chi tiết đúc nhận được là cấp chính xác II.

Theo bảng 3-95 trang 252(Sổ tay CNCTM) ta có lượng dư về kích thước phôi:

+ Với những kích thước £ 50mm: lượng dư đạt được là 2,5mm.

+ Với những kích thước 50£  L £ 120mm: lượng dư đạt được là 4mm.

• Sai lệch cho phép về kích thước phôi.

Theo bảng 3-98 trang 253 (Sổ tay CNCTM) ta có:

 + Với những kích thước £ 50mm sai lệch cho phép:   ±0,5mm

+ Với những kích thước 50£  L £ 120mm sai lệch cho phép: ±0,8mm

• Sai lệch cho phép về trọng lượng phôi: 7%.

Từ đây ta có thể vẽ được bản vẽ lồng phôi cho chi tiết đúc.

Mục lục