THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT GỐI ĐỠ ĐHBK HÀ NỘI

                                  Thuyết Minh đồ án:

                               Công nghệ chế tạo máy

I )  Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

+ Gối đỡ là một chi tiết khá phổ biến trong các kết cấu máy

Nhiệm vụ chính: để đỡ các trục đỡ và các trục truyền thông qua các ổ đỡ bi, vì vậy gối đỡ thường làm việc theo cặp ( hai cáI thành một 1 bộ)

+ Các bề mặt chính cần gia công:

-         Bề mặt F100 dùng để lắp với vành ngoài của ổ bi ( thường ở chế độ lắp lỏng hay lắp trung gian). Đây là bề mặt quan trọng nhất của chi tiết giá công, yêu cầu độ chính xác cao nhất ( ta chọn độ chính xác là cấp 7)

-         Bề mặt F72 dùng để lắp lót kín tránh hiện tượng chảy dầu hay mỡ bôI trơn, đây cũng là một bề mặt yêu cầu chính xác.

-         Bề mặt F56 để thoát trục ra

-         4 lỗ M8x1,25 dùng để bắt lắp đậy của gối đõ đôI khi cũng có tác dụng chặn ổ ( khi trên trục có chịu tác dụng của lực dọc trục)

-         Lỗ F 6x1 chỉ dùng để tiếp dầu hoặc mỡ bôi trơn ổ bi, lỗ này thường được nút kín lại khi làm việc để tránh làm bẩn, bụi rơi vào các phần bên trong của ổ

-          Các lỗ F17 dùng để bắt chặt  gối đỡ vào thân máy bằng bu lông

-         Bề mặt F86 có tác dụng là gờ chặn vành ngoài của ổ bi, mặt này không yêu cầu phải có độ chính xác cao

-         Trong quá trình làm việc tải trọng tác động lên ổ và gối đỡ thường có giá trị ổn định, nhiệt dộ không cao, thường các gối đõ làm việc theo bộ lên chế tqạo để đảm bảo được lắp lẫn hoàn toàn.

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

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

S < 0,12               P =0,05 – 1,00

[d]_bk = 150 MPa  

[d]_bu = 320 Mpa

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

+ Do có hình dáng tương đối phức tạp, tải trọng đều và cũng không lớn lắm , chọn phôi là gang đúc trong các lòng khuôn kín là hợp lý nhất.

+ Kết cấu đã cho có độ cứng vững khá cao, các mặt gia công có thể thực hiện bằng các phương pháp gia công có năng suất khá cao

+ Khoảng cách từ lỗ tâm f100 tới mặt đáy có dung sai ± 0,1 là hợp lý

độ nhám trên các bề mặt yêu cầu gia công vẫn theo ký hiệu cũ ta sẽ đổi lại.Các bề mặt f100 và f72 chưa có độ nhám. xuất phát từ chức năng làm việc lắp trung gian với vòng ngoài của ổ bi ta có:

    Bề mặt f100 Ra=2,5 ; f72 có Rz =20 mm

kích thước f100 lắp với vòng ngoài của ổ bi , ta chọn cấp chính xác là cấp 7. giá trị sai lệch f100^{+ 0,035}

các kích thước khác còn lại có thể lấy dung sai tự do là ± 0,5 mm

lỗ ren M6 nếu điều kiện cho phép ta có thể làm vuôn góc với đường tâm lỗ để tiện cho việc gia công hơn ( còn với kết cấu lỗ nghiêng như trong bản vẽ đã cho có lợi cho việc bôi trơn nhưng khó cho gia công)

+ Khoảng cách tâm giữa hai lỗ f17 theo chức năng chỉ cần chế tạo với dung sai ± 0,1 . tuy nhiên khi gia công, người ta thường dùng hai lỗ này làm chuẩn tinh thống nhất vì vậy dung sai của nó lên chọn là ±0,05 cho phù hợp với chức năng gia công

III )    Xác định dạng sản xuất:

Ta xác định theo phương pháp gần đúng:

Khi xác định dạng dạng sản xuất bằng phương pháp tra bảng ta cần xác định khối lượng của chi tiết gia công và số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm:

                  Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm được xác định theo công thức:

          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 (5000 chiếc/năm)

    m- Số chi tiết trong một sản phẩm

    a- Phế phẩm trong xưởng đúc a =(3-:-6) % ta chọn a =4%

    b- Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ  b =(5-:-7)% chọn b =6%

    Vậy  N = 5000.1(1 +) =5500 chi tiết /năm

Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức

                               Q₁ = V.g      (kg)

Trong đó

    Q₁- Trọng lượng chi tiết

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

                Ta chọn : g_{gang xám}= 7,0 Kg/dm³

               V - Thể tích của chi tiết:

                              V = V₁+V₂

                  V₁= 2,2.6,5.23,4-0,3.6,5-

V₂=5,8.6,5.15+0,5.p.7,5².6,5-p.5².4,3-p.4,3²-p.4,3².1,9-p.2,8².0,8-p.3,6².0,7-4.0,4².p.3+0,3.p(5,9²+5²+5,9.5)-p.0,3².1,5

Tính ra ta được V=950(mm³) Þ trọng lượng của phôi sẽ là :

G=0,007.950 =6,5 (kg) 

IV )  Chọn phôi và phương  chế tạo phôi:

- Như đã phân tích ở trên, gối đỡ trên có hình dạng khá phức tạp, có nhiều mặt cong, có gân , các gờ bố trí khá gần nhau

mặt khác tải trọng làm việc đều không lớn , vì  vậy chọn vật liệu là gang xám thông thường là hợp lý

- Do dạng sản xuất là loạt lớn lên tạo phôi trong khuôn kín là hợp lý nhất. Ta chọn đúc trong khuôn kim loại trong trường hợp này.

Khi đúc ta có thể thiết kế hộp khuôn có mặt phân khuôn như hình vẽ:

V )  Lập thứ tự các nguyên công:

a) Trước tiên ta phải phân tích chuẩn và định vị khi gia công:

+ để đạt dộ chính xác của các lỗ F100 ; F72, dộ song song của chúng với mặt đáy và khoảng cách từ tâm của các lỗ này đến mặt đáy thi khi gia công các lỗ này lên chọn mặt đáy làm chuẩn tinh chính.

+ đẻ đạt độ vuông góc của tâm hai lỗ F100 ; F72 với các mặt đầu của gối đỡ ta có hai phương án sau:

üchọn một trong hai mặt đầu đã gia công làm chuẩn tinh khống chế 3 bậc tự do đẻ gia công lỗ.

üDùng mặt đáy và hai lỗ F17 để làm chuẩn tinh thống để gia công lỗ F100, F72 và hai mặt đầu

Khi ta sử dụng phương án đầu tiên dễ dàng đạt được độ vuông góc của tâm hai lỗ F100 và F72 với mặt đầu nhưng khả năng đạt được độ song song của hai tâm lỗ này với mặt đáy và khoảng cách 80 là không cao.

Khi sử dụng phương án thứ hai ta phải mất thêm thời gian gia công chính xác hai lỗ F17. Nhưng theo phương án này ta dễ dàng đạt được độ song song của tâm lỗ F100 và F72 với mặt đáy, và độ chính xác của kích thước 80 cũng cao hơn. Độ khônng vuông góc vói hai mặt đầu cũng không quá lớn vì khi gia công hai mặt đầu ta đã sử dụng chuẩn tinh thông nhất là ( mặt đáy và hai lỗ F17 làm chuẩn)

+ Đối với gối đỡ, yêu cầu về độ song song của tâm lỗ F100 và F72 với mặt đáy thường cao hơn so với yêu cầu về độ vuông góc của chúng  với mặt đầu .Do đó ta chọn phương án mặt đáy và hai lỗ F17 vuông góc với nó đã được gia công tinh từ trước làm chuẩn tinh thống nhất để gia công các bề mặt còn lại là hợp lý.Việc chọn chuẩn như vậy cho phép đạt được các ưu điểm sau:

üDễ dàng đạt độ song song của tâm lỗ F100 và F72 với mặt đáy, dộ vuông góc của chúng với mặt đầu và độ chính xác của kích thước 80

üĐồ gá có kết cấu đơn giản , tin cậy, sử dụng thống nhất cho hầu hết các nguyên công.

üMặt đáy có diện tích đủ lớn , đảm bảo gá đặt ổn định khi gia công bằng các phương pháp có năng suất cao.

b) xác định trình tự của các bước nguyên công:

              như đã phân tích ở trên , giai đoạn đầu tiên của quá trình gia công gối đỡ là gia công các mặt đáy cùng hai lỗ F17 để làm chuẩn tinh thống nhất khi gia công các mặt còn lại:

ta có thứ tự các nguyên công như sau:

üNguyên công 1:phay mặt đáy2

üNguyên công 2: phay mặt đáy trên 3

üNguyên công 3: khoan , khoét , doa 2 lỗ F17

üNguyên công 4:phay hai mặt đầu

üNguyên công 5:tiện thô các lỗ F100; F56; F86;F104

üNguyên công 6:khoan , ta rô 4 lỗ M8x1,25

üNguyên công 7:khoan lỗ F5; khoet F12, ta rô M6x1

üNguyên công 8: tiện bán tinh, tiện tinh F100; tiện định hình F72

üNguyên công 9: tổng kiểm tra

 b) Xác định đường lối công nghệ:

Do sản xuất hàng khối lớn 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 .

 

VI ) Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại

1-Tính lượng dư khi gia công lỗ f100

 Độ chính xác phôi cấp 1 khối lượng phôi 5,5 kg ,vật liệu Gang xám GX15-32. Quy trình công nghệ gồm 3 bước : tiện thô, tiện bán tinh, tiện tinh . Chi tiết được định vị bằng mặt đáy và 2 lỗ f17 .

 Theo bảng 3.2[2]  ta có R_za và T_a  của phôi là 200 và 300  mm .

Sai lệch không gian tổng cộng được xác định theo công thức sau:

 r_ph =

Trong đó   r_cv =     - sai lệch cong vênh

l- Chiều dài chi tiết

D_k = 0,8 mm/mm   (Bảng 3.7 [2]) .

l = 41 là chiều dài lỗ

d=100 đường kính lỗ

Þ     r_cv =     =120 (mm ).

r_lk là độ lệch khuôn

 r_lk =     

d₁ là sai số của mặt đáy so với tâm lỗ f100

d₂ là sai số của 2 lỗ định vị so với tâm lỗ f100

d₁ = d₂ =d_ph/2

d_ph là dung dai của phôi đúc CCXI và bằng 800(mm )( theo bảng 2.11[2])

Þd₁ = d₂ = 400(mm )

r_lk =     =284

Vậy sai số tổng cộng của phôi là   r_cv =     = 310 (mm ).

Sai số còn sót lại

r_c1 = 0,05.310 = 16

r_c2 = 0,05.16 = 0,8

Sai số gá đặt khi tiện thô

Sai số chuẩn xuất hiện do chi tiết bị xê dịch ngang trên chốt định vị

Khe hở lớn nhất    d_max = d_A + d_B + d_min

d_A  Dung sai của lỗ  f17H7   d_A = 18mm

d_B  Dung sai của lỗ  f17f7   d_B = 18mm

Khe hở nhỏ nhất d_min = 16

Þ    e_c = d_max = 0,018+0,018+0,016 = 0,052

Sai số kẹp chặt của kích thước 80 là e_k = 400mm ( theo bảng 3.14 )

Do đó sai số gá đặt khi tiện lỗ là

e_gd =  = 403

Khi tiện tinh và bán tinh không thay đổi cách gá đặt

e_gd2 = 0,05e_gd1 + e_{phân độ}

e_{phân độ} = 0

Þe_gd2 = 0,05.403 = 20

e_gd3 = 0,05.20 = 1

Theo công thức    

• Khi tiện thô     = 2.1200
• Khi tiện bán tinh   R_za = 50 , T_a = 50

     = 2.150

• Khi tiện tinh    R_za = 35 , T_a = 30

 = 2.80

 

Bước công nghệ gia công f100	Rz	Ta	r	e	2Zmin	dp	d	Dmin	Dmax	2Zmi	2Zma
Phôi Tiện thô Tiện bán tinh Tiện tinh	200 50 35   20	300 50 30   25	310 16 -   -	403 20   -	2.120 2.150   2.80	97,175 99,575 99,875   100,035	540 350 87   35	96,635 99,225 99,675   100	97,175 99,575 99,875   100,035	2400 300   160	2940 460   280

                                                                              

                                                                                      2Z­­_omax  =4980

                                                                                     2Z_omin =  3760

Lượng dư tổng cộng danh nghĩa

Z_odn = Z_omin + T_phôI - T_ct

      = 3,76 + 0,3 – 0,035 = 4,45

Lấy luợng dư danh nghĩa là 2x2,5

Các lượng dư còn lại tra bảng với phôi cấp chính xác I ta có( bảng 3-95 [1]

                                          

Bề mặt	Kích thước	Lượng dư	Dung sai
1	65	2,5	±0,4
2	f30	2,5	±0,3
3	f150	2,5	±0,6
4	f100	2,5	±0,4
5	f86	2,5	±0,4
6	f56	2,5	±0,4

 

    VII ) Tính toán cho các nguyên công cụ thể

Nguyên công 1: Phay mặt đáy

    Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt trên của đế 3 bậc tự do

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đai ốc

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82. Công suất máy N_m = 7 KW

Chọn dao : Dao phay mặt đầu răng chắp gắn mảnh hợp kim cứng. Với các thông số sau D =80,  Z =8 răng

Lượng dư gia công : phay  2 lần :

     + Bước 1 Z_b=2 mm

     + Bước 2  Z_b=0,5 mm

Chế độ cắt bước 1: (phay thô)

Chiều sâu cắt t = 2 mm

                 Lượng chạy dao răng S_z = 0,2 mm/răng (Bảng 5-34 [2]) .

 Lượng chạy dao vòng S_v = 0,2.8 = 1,6 mm/vòng

Tốc độ cắt   V_b=125 mm/ph

Hệ số điều chỉnh: Ws = 1,12

Þ Tốc độ cắt tính toán là:  V_t =V_b. Ws = 229.1,12 = 140 m/phút

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

Ta chọn số vòng quay theo máy n_m=640 vg/ph.

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

Công suất cắt  N_o=2,2 KW (Bảng 5-145 [2] ) .

 N_o< N_m.h=7.0,8=5,6  KW

               Chế độ cắt bước 2: (phay tinh với R_z  =20)

Chiều sâu cắt t = 0,5 mm , lượng chạy dao răng S₀=1,04 mm/vòng (Bảng 5-37 [2] ) .

Tốc độ cắt   V_b=125 mm/ph

Hệ số điều chỉnh: Ws = 1,12

Þ Tốc độ cắt tính toán là:  V_t =V_b. Ws = 125.1,12 = 140 (m/phút)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là 

Ta chọn số vòng quay theo máy n_m=640 vg/ph.

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

Nguyên công 2: Phay mặt 2 (mặt đối diện với mặt đáy)

Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt trên của đáy 3 bậc tự do bởi 2 phiến tì, mặt đầu 2 bậc tự bởi 2 chốt tì, mặt ben 1 bậc tự do bởi 1 chốt tì

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp từ trên xuống phương của lực kẹp trùng với phương kích thước cần thực hiện .

Chọn máy : máy phay nằm đứmg vạn năng 6A54 . Công suất máy

                  N_m = 7,8 KW

Chọn dao : Dao phay mặt đầu răng chắp gắn mảnh hợp kim cứng

Với các thông số sau D = 80 mm, Z = 8 răng

Lượng dư gia công : phay  2 lần :

     + Bước 1 Z_b=2 mm

     + Bước 2  Z_b=0,5 mm

           

Chế độ cắt bước 1: (phay thô)

Chiều sâu cắt t = 2mm

 Lượng chạy dao răng S_z = 0,24 mm/răng (Bảng 5-143 [2]) .

  Þ Lượng chạy dao vòng S₀= 0,24. 8 = 1,92 mm/vòng.

  Tốc độ cắt   V_b=175 m/ph (Bảng 5-143  [2] ) .

  Hệ số điều chỉnh: Ws = 1

Þ Tốc độ cắt tính toán là:  V_t =V_b. Ws = 175.1= 175m/phút

Ta chọn số vòng quay theo máy n_m= 640 vg/ph. (theo [4])

Þ Lượng chạy dao phút S_ph= 640. 1,04 = 665,6 mm/ph

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:              

               Nguyên công 3: Khoan - Khoét – Doa lỗ định vị

   Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do , mặt đầu 2 bậc tự do bởi 2 chốt tì, mặt bên 1 bậc tự do. Như hình vẽ

               Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu vít - đai ốc

               Chọn máy : Máy khoan K125 . Công suất máy N_m = 2,8KW

               Chọn dao : Mũi khoan thép gió , mũi khoét, doa thép gió .

Chế độ cắt bước 1: Khoan lỗ ( 2 lỗ f16 mm )

                   Chiều sâu cắt t = 22 mm

               Lượng chạy dao So = 0,70  mm/vòng  (Bảng 5-89 SổTayCNCTM ) .

               Vận tốc cắt V= 31.5  m/vòng (Bảng 5-90 [2]) .

               Þ             

               Ta chọn số vòng quay theo máy n_m= 950 (vg/ph.)

               Như vậy tốc độ cắt thực tế là:     

               Theo bảng 5-92 [2] ,ta có : Nyc = 1 Kw < Nm = 2,8

               Chế độ cắt bước 2: Khoét 2 lỗ f16,7

               Ta tính chế độ cắt cho lỗ  f16,7

               Chiều sâu cắt t = (16,7-16)/2 = 0,35 mm ,

               Lượng chạy dao S_o = 0,75  mm/vòng  (Bảng 5-104 [2] ) .

               Vận tốc cắt v = 33 m/ph (Bảng 5-106 [2] ) .

               Þ             

               Ta chọn số vòng quay theo máy n_m= 600 vg/ph.

               Như vậy tốc độ cắt thực tế là:       

               Theo bảng 5-139 [2] ,ta có : Nyc = 1,7 Kw < Nm = 2,8

               Chế độ cắt bước 3 : doa 2 lỗ f17

               Chiều sâu cắt t =(17-16,7)/2 = 0,15 mm

               Lượng chạy dao S_o = 1,5  mm/vòng  (Bảng 5-112 [2] ) .

               Vận tốc cắt v = 10,4 m/ph (Bảng 5-114 [2]) .

               Þ             

               Ta chọn số vòng quay theo máy n_m= 267 vg/ph.

               Như vậy tốc độ cắt thực tế là:     

Nguyên công 4 :phay 2 mặt đầu

    Định vị : Chi tiết được định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do và 2 lỗ hạn chế 3 bậc tự do  (Dùng một chốt trụ ngắn , một chốt trám ).

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuông góc với mặt đáy .

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82. Công suất máy N_m = 7 KW

Chọn dao : Dao phay mặt đầu răng chắp gắn mảnh hợp kim cứng

 đường kính dao D = 200  , số răng Z=16 răng .

Lượng dư gia công : phay  2 lần

     + Bước 1 : Z_b= 2 mm

     + Bước 2  : Z_b= 0,5 mm

Chế độ cắt bước 1: (phay thô)

Chiều sâu cắt t =2 mm .

Lượng chạy dao răng S_z=0,13 mm/răng (Bảng 5-34 [2]) .

Þ Lượng chạy dao vòng S₀= 0,13. 16= 2,08 mm/vòng.

Tốc độ cắt   V_b=203 m/ph (Bảng 5-127  [2] ) .

Số vòng quay của trục chính là:

Ta chọn số vòng quay theo máy n_m=375 vòng/phút.

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

Công suất cắt  N_o=5,2 KW (Bảng 5-174 [2]) .

 N_o< N_m.h=7.0,8=5,6  KW

Chế độ cắt bước 2: (phay tinh với R_z = 20)

Chiều sâu cắt t =0,5 mm .

Lượng chạy dao răng S_z=0,1 mm/răng (Bảng 5-34 [2] ) .

Þ Lượng chạy dao vòng S₀= 0,1. 16= 1,6 mm/vòng.

Tốc độ cắt   V_b=228 m/ph (Bảng 5-127  [2]) .

Số vòng quay của trục chính là:

Ta chọn số vòng quay theo máy n_m=375 vòng/phút.[4]

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

Nguyên công 5: tiện thô các mặt f100; f86;f56;f104

• Sơ đồ định vị , và kẹp chặt chi tiết như hình vẽ:

  Mặt đáy định vị 3 bậc tự do ; dùng thêm 1 chốt trụ định vị 2 bậc tự dovà 1 chốt chám định vị 1 bậc tự do ;

  Như vậy sơ đồ trên hạn chế cả 6 bậc tự do: