Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

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 quy 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 quy trình sản xuất chi tiết cơ khí.

Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy/cô, và đặc biệt là TS Phùng Xuân Lan

đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.

Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Trần Văn Quyền

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Chương I: Phân tích chức năng, tính công nghệ,làm việc của chi tiết

Dựa vào bản vẽ ta thấy gối đỡ là chi tiết dạng hộp

Do gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục Gối 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 Gối đỡ còn làm nhiệm vụ của ổ trượt.

Trên gối đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có nhiều về mặt không phải gia công Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ trụ ∅ 25

Cần gia công mặt phẳng A và các lỗ ∅ 5chính xác để làm chuẩn tinh gia công.

Đảm bảo kích thước từ tâm lỗ ∅ 25 đến mặt phẳng A là 45+0,025

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

Vật liệu sử dụng là: GX15-32, có các thành phần hóa học sau : C= 3- 3,7 Si = 1,2 – 2,5 Mn = 0,25- 1,00

S< 0,12 P = 0,05-1,00 []bk = 150 MPa

[]bu = 320 MPa

Chương II: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chitiết

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy:

- Gối đỡ phải có độ cứng vững tốt để khi gia công không bị biến dạng và có thể chế độ cắt cao đạt năng suất cao.

- Với chi tiết cho như bản vẽ, về kết cấu đã được đơn giản hóa gần như hoàn thiện Vì vậy, ta nên chọn phương pháp tạo phôi là đúc.

- Các bề mặt gia công chủ yếu là các bề mặt lỗ và mặt phẳng Do đó nên sử dụng các phương pháp gia công như phay, khoan, khoét, doa Vì những phương pháp này cho năng suất cao.

-I Xác định dạng sản xuất

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết ta phải biến sản lượng hàng năm của chi tiết gia công Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức

N - Số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1 - Số sản phẩm được sản xuất trong một năm ( 6000 chiếc/ 1 năm) M - Số chi tiết trong một sản phẩm

Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức Q1 = V. (kg)

Trong đó:

Q1- Trọng lượng chi tiết

- Trọng lượng riêng của vật liệu gang xám= 6,8÷7,4 Kg/dm3

V – Thể tích của chi tiết

Dựa vào N & Q1 bảng 2 [4] ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn

II Chọn 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, do bề mặt không làm việc không cần chính xác và ứng với sản xuất hàng loạt lớn nên ta chọn phương pháp đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy Sau khi đúc cần có nguyên công làm sạch và cắt ba via.

Chọn mặt phân khuôn:

Chương III: Lập thứ tự các nguyên công

Nguyên công I: Phay thô mặt A

+ Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm=7 KW + Chọn dao: Dao phay mặt đầu gắn mảnh

Nguyên công II: Phay mặt 1 + Chọn máy phay đứng 6H12

Công suất máy Nm=7 KW + Chọn dao: Dao phay mặt đầu gắn mảnh

Nguyên công II: Phay tinh mặt A

+ Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm=7 KW + Chọn dao: Dao phay mặt đầu gắn mảnh Nguyên công IV: Khoan, doa 2 lỗ Ø5

+ Chọn máy: Máy khoan cần 2H55 Công suất máy Nm=4 KW

+ Chọn dao: Mũi khoan thép gió, doa thép gió

Nguyên công V: Khoan 2 lỗ Ø5

+ Chọn máy: Máy khoan cần 2H55 Công suất máy Nm=4 KW + Chọn dao: Mũi khoan thép gió Sơ đồ gá đặt tương tự nguyên công 4 Nguyên công VI: Khoét, doa lỗ Ø25 + Chọn máy: Máy doa ngang 2613 Công suất máy Nm=4,5 KW + Chọn dao: Mũi khoét thép gió

Nguyên công VII: Khoét 4 lỗ Ø12 + Chọn máy: Máy khoan cần 2H55

Công suất máy Nm=4 KW + Chọn dao: Mũi khoét thép gió

Nguyên công VIII: Phay mặt 2

+ Chọn máy: Máy phay nằm ngang P623 Công suất máy Nm=6,3 KW

+ Chọn dao: Dao phay đĩa 2 mặt răng liền P18

Nguyên công IX: Tổng kiểm tra

Chương IV: Tính lượng dư

-Lượng dư gia công là lớp kim loại được bóc đi trong quá trình gia công cơ.

-Để tính lượng dư cho chi tiết gia công, ta tính lượng dư cho bề mặt lỗ 25, sau đó tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.

I Quy định cấp chính xác cho từng nguyên công

-Sau bước đầu tiên với vật liệu gang đúc T a không còn nữa chỉ còn R Zi−1

=50m sau khoét, R Zi−1 =10m sau doa thô và R Zi−1 =5m sau doa tinh Bảng 3.5 [1]

-Sai số không gian tổng cộng với loại phôi đã chọn khi gia công lỗ 25H7 áp dụng công thức:  ph = √ρCV 2+ρ

+ ρCV : sai số do độ cong vênh của mặt lỗ sau khi đúc Sai số này phải được

tính theo 2 phương( dọc trục và hướng kính)  cv = √(Δk.d)2+(l Δk)2

Trong đó: k: độ cong vênh đơn vị

k = 0.7 Bảng 3.7 [1]

d: đường kính của lỗ gia công l: chiều dài lỗ gia công.

⇒  cv = √(0,7.25)2

= 28,43 mm.

+ lk: sai số do độ lệch thao đúc tạo lỗ,trong trường hợp này lk chính là sai lệch về vị trí của các mặt chuẩn đã gia công ở các nguyên công trước và được sử dụng gá đặt chi tiết trên nguyên công đang thực hiện so với bề mặt cần gia công.

Sai lệch của kích thước C=322 =16 mm sẽ gây ra sai số vị trí của 25H7 so với các lỗ định vị 5, sai số của C được lấy băng dung sai của nó theo cấp chính xác tương ứng của phôi

gđ = √εC 2+ε

Khe hở lớn nhất giữa lỗ và chốt là max= A+B+MIN ( lỗ 5) A: dung sai của lỗ A= 12m.

B : dung sai của chốt B= 12 m.

MIN: khe hở bé nhất giữa chốt và lỗ là MIN= 8 m +Góc quay lớn nhất của chi tiết so với vị trí trung gian:

Với pđộ= 0( không có cơ cấu phân độ) nên : gđ2 = 0,05.121= 6 (m)

Theo công thức: 2Zmin= 2( RZi-1+ Ti-1+ √ρi−1 2+ε

i2 ) Khi khoét : 2Zmin1= 2( 600 + √4252+1212) = 2084 (m.) Khi doa thô: 2Zmin3= 2.(50+√2,132+62)= 113 (m.) Khi doa tinh: 2Zmin4= 2.(10+√2,132+62)=30(m.)

IV Xác định các kích thước tính toán

-Tại bước doa tinh,kích thước của lỗ tính toán là 25+0,02 là kích thước lớn nhất và bằng 25,02mm

-Kích thước tính toán của bước doa thô:

2Z imin =b max - a max

⇒ a max = b max - 2Z imin =25,02- 0,03=24,99 mm -Kích thước tính toán của bước khoét:

a max =24,99 - 0,11=24,88 mm

-Kích thước tính toán của phôi a max =24,88- 2,08=22,8 mm

V Xác định kích thước giới hạn lớn nhất

-Kích thước giới hạn lớn nhất của phôi là :D max =22,8 mm -Kích thước giới hạn lớn nhất của khoét là :D max =24,88 mm -Kích thước giới hạn lớn nhất của doa thô là :D max =24,99 mm

-Kích thước giới hạn lớn nhất của doa tinh là :D max =25,02 mm

VI Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất

D min = D max - IT

-Kích thước giới hạn nhỏ nhất của phôi là :D min =22,8 - 0,6=22,2mm -Kích thước giới hạn nhỏ nhất của khoét là :D min =24.88- 0,13=24,75mm -Kích thước giới hạn nhỏ nhất của doa thô là :D min =24,99- 0,05=24,94mm -Kích thước giới hạn nhỏ nhất của doa tinh là :D min =25,02- 0,02=25,00mm

VII Lượng dư giới hạn của các bước công nghệ

-Lượng dư giới hạn bé nhất 2Z imin =b max - a max

+Khoét 2Z imin =24,88- 22,8=2,08mm =2080 m +Doa thô 2Z imin =24,99-24,88=0,11mm =110 m +Doa tinh 2Z imin =25,02- 24,99=0,03mm =30 m -Lượng dư giới hạn lớn nhất 2Z imax =b min - a min

+Khoét 2Z imax =24,75- 22,2= 2,55mm=2550m +Doa thô 2Z imax =24,94-24,75=0,19mm=190m

+Doa tinh 2Z imax =25-24,94=0,06mm=60m

VIII Xác định lượng dư tổng cộng

2Z 0 max = ∑2Zi max =2550+190+60=2800m

Lượng dư danh nghĩa tổng cộng 2Z 0 dn =2Z 0min +T ph -T ct =2220+300-20=2500m

Đường kính danh nghĩa của phôi D dn =25-2,5=22,5 mm

IX Kiểm tra lượng dư tính toán

-Lượng dư trung gian 2Z imax =2Z imin +(IT a -IT b ) +Khoét : 2550=2080+(600-130)=2550m

+Doa thô : 190=110+(130-50)= 190m +Doa tinh : 60=30+(50-20) =60m

-Lượng dư tổng cộng : 2800=2220+(600- 20)=2800

Như vậy lượng dư trung gian và lượng dư tổng cộng thoả mãn các yêu cầu Với các mặt còn lại của chi tiết ,lượng dư và dung sai xác định theo phương

Tính lượng dư bằng phương pháp tra bảng

Bề mặt Kích thước Lượng dư

Do yêu cầu của đầu bài chỉ yêu cầu tính chế độ cắt cho nguyên công gia công lỗ 25, cho nên ta chỉ phải tính chế dộ cắt cho nguyên công đó Còn các nguyên công khác ta tra bảng.

I Chế độ cắt gia công mặt đáy:

-Chi tiết được định vị bằng 3 chốt tỳ, 1 côn tự lựa và 1 chốt tỳ chống xoay

+ Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy

Nm=7 KW

Hiệu suất máy: 0,75

Số vòng quay trục chính: 30-1500(v/ph) Bước tiến của bàn máy: 30-900(mm/ph) + Chọn dao: Dao phay mặt đầu gắn mảnh

Lượng dư gia công phay 2 lần là Zb=3,0 mm

1 Chế độ cắt khi phay thô

1.1 Lượng chạy dao

1.4 Công xuất cắt:

- Công suất cắt No = 2,7 (kW) Bảng 5-130 [2]

No < Nm.0,75 = 5,3 (kW)

 Vậy máy 6H82 đủ công suất để phay thô mặt đáy

2 Chế độ cắt khi phay tinh

2.1 Lượng chạy dao

II Chế độ cắt gia công mặt 1

+ Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H12 Công suất máy

Nm=7 KW

Hiệu suất máy: 0,75

Số vòng quay trục chính: 30-1500(v/ph) Bước tiến của bàn máy: 30-1500(mm/ph) + Chọn dao: Dao phay mặt đầu gắn mảnh Lượng dư gia công phay 1 lần là Zb=1 mm

+ Chọn máy: Máy khoan cần 2H55 Công suất máy

Nm=4 KW

Hiệu suất máy: 0,8 Số vòng quay theo máy: nm = 750 (vg/ph)

Lượng chạy dao phút: Sp = Sv.nm = 0.18.750 = 113 (mm/ph) Số vòng quay theo máy: nm = 235 (vg/ph)

Lượng chạy dao phút: Sp = Sv.nm = 1,4.235 = 329 (mm/ph)

IV Chế độ cắt khi gia công lỗ 25:

- Khi gia công lỗ 25 ở nguyên công tạo phôi ta tạo sẵn lỗ với đường kính đã được xác định ở phần tính lượng dư gia công là: d = 22,8(mm).

- Chi tiết được định vị bằng mặt phẳng đáy(hạn chế 3 bậc tự do), hai lỗ 5(hạn chế 3 bậc tự do)

+ Chọn máy: Máy doa ngang 2613 Thông số của máy(Bảng 9-25,2)

Công suất máy Nm=4,5 KW Hiệu suất máy; 0,8

Phạm vi tốc độ trục chính n= 51-1285(vg/ph) + Chọn dao: Mũi khoét thép gió(P18)

-Khi khoét và doa ta lấy t = 0,5(D-d) => t = 0,5(25,02 – 22,8) = 1,11 mm.

1 Chế độ cắt khi khoét:

1.1 Chiều sâu cắt (t):

+ Khoét thô : t = 0,5.(24,88-22,8)=1,04 mm

1.2 Lượng chạy dao: S (mm/vg).

+ Khoét bằng dao khoét thép gió Bảng 5-26 [2] Với đường kính mũi khoét 20<D<25 mm.

1.4 Mô men xoắn Mx (Nm) và lực chiều trục Po(N):

- Mô men xoắn và lực chiều trục khi khoét:

Mô men xoắn: Mx= 10.CM.Dq.tx.Sy.kp

So sánh với công suất máy: Ne =0,02< Nm η=4,5.0,8=3,6  Vậy máy 2613 đủ công suất để khoét lỗ 25

2 Chế độ cắt khi doa thô:

2.3 Mô men xoắn Mx (Nm) và lực chiều trục Po(N):

Mô men xoắn khi doa thô:

 Vậy máy 2613 đủ công suất để doa thô lỗ 25

3 Chế độ cắt khi doa tinh:

3.4 Mô men xoắn Mx (Nm) và lực chiều trục Po(N):

Mô men xoắn khi doa tinh:

So sánh với công suất máy: Ne =0,02< Nm η=4,5.0,8=3,6  Vậy máy 2613 đủ công suất để doa tinh lỗ 25

+ Chọn máy: Máy khoan cần 2H55 Công suất máy

Nm=4 KW

Hiệu suất máy: 0,8

Số vòng quay trục chính: 20-2000(v/ph) Bước tiến: 0,056-2,5(mm/vg)

+ Chọn dao: Mũi khoét thép gió

Lượng dư gia công phay 2 lần là Zb=1,5 mm

nt = 1000.Vb

π D = 1000.37π 7 = 1682 (vg/ph) Số vòng quay theo máy: nm = 1500 (vg/ph)

Lượng chạy dao phút: Sp = Sv.nm = 0.5.1500 = 750 (mm/ph)

VI Chế độ cắt gia công mặt 2

+ Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy

Nm=7 KW

Hiệu suất máy: 0,75

Số vòng quay trục chính: 30-1500(v/ph) Bước tiến của bàn máy: 30-900(mm/ph) + Chọn dao: Dao phay đĩa 2 mặt răng liền P18

1 Chế độ cắt khi phay thô

1.1 Lượng chạy dao

Chương VI: Tính thời gian gia công cơ bản

Thời gian nguyên công được xác định theo công thức:

Tng = Tcb + Tph + Tphv + Tk Trang 132 [4]

Trong đó

Tcb : Thời gian cơ bản ( phút) Tph : Thời gian phụ (phút) Tphv : Thời gian phục vụ

Tk: Thời gian cho nghỉ trưa, vệ sinh cá nhân và các nhu cầu sinh lý khác.

I Thời gian cơ bản khi gia công mặt đáy

D: Đường kính ngoài của dao d: Đưng kính chân răng của dao

1 Thời gian cơ bản khi phay thô:

II Thời gian cơ bản khi gia công mặt 1

1 Thời gian cơ bản khi phay thô:

L1 = √1.(250−200)+ (0,5 ÷ 30)mm = 30 mm L2 = 3 mm.

Tcb thô = 32+ 30+30,3.1180 = 0,18 (ph)

III Thời gian cơ bản khi gia công lỗ Ø5

1 Thời gian cơ bản khi khoan lỗ:

V Thời gian cơ bản khi gia công lỗ Ø12

1 Thời gian cơ bản khi khoan lỗ:

VI Thời gian cơ bản khi gia công mặt 2

1 Thời gian cơ bản khi phay thô:

L1 = √1,5.(250−200)+ (0,5 ÷ 30)mm = 30 mm L2 = 3 mm.

Tcb thô = 38+30+30,3.950 = 0,25 (ph)

Chương VII: Tính toán và thiết kế đồ gá

→ Tính toán thiết kế đồ gá cho nguyên công gia công lỗ Ø25

- Nguyên công gia công lỗ Ø25 qua 3 bước: khoét, doa thô, doa tinh Vì vậy, khi

tính toán đồ gá ta chỉ cần tính cho nguyên công khoét.

I Xác định kích thước của bàn máy :

-Khoảng cách từ đường tâm bàn máy đến bề mặt hoặc bệ 0710 mm -Kích thước bề mặt làm việc bàn máy 710x900 mm

Đó là những số liệu cần thiết để xác định kích thước đồ gá.

II Xác định phương pháp định vị và yêu cầu kỹ thuật

- Chi tiết được định vị 6 bậc tự do:

+ Mặt phẳng đáy định vị 3 bậc tự do bằng 3 chốt tỳ

+ Hai lỗ trụ Ø5 định vị 3 bậc tự do bằng 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt tram - Yêu cầu kỹ thuật:

+ Độ không song song giữa lỗ Ø25 với mặt đáy ≤ 0,05/100 + Kích thước gia công cần đạt được Ø25+0,02, độ nhám Ra = 2,5

IV Xác định phương, chiều và điểm đặt của lực cắt, lực kẹp.

-Phương của lực kẹp vuông góc với mặt đáy Phương và chiều của lực kẹp như trên hình vẽ:

1 Xác định mô men cắt Mx và lực dọc trục Po

Như đã tính ở phần chế độ cắt ta có:

-Mô men xoắn:

Với : Ko:là hệ số an toàn trong mọi trường hợp , lấy Ko=1,5

K1:là hệ số kể đến lượng dư không đều ,khi khoan lỗ rỗng lấy K2=1,2 K2:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt ,lấy Ko=1

K3:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục , lấy K3=1

K4:là hệ số kể đến nguồn sinh lực , kẹp chặt bằng tay lấy K4=1,3 K5:là hệ số kể đến vị trí tay quay , lấy K5=1,2

Vít kẹp: đường kính ren tiêu chuẩn d = 10 mm Đai ốc : Dường kính ren tiêu chuẩn d = 10 mm

Chiều dài tay vặn L = 120 mm tạo lực kẹp Q = 3500 N

Sai số chế tạo đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, tuy nhiên cần chú ý rằng:

- Phần lớn các trường hợp, sai số đồ gá chỉ ảnh hưởng tới sai số vị trí giữa các bề mặt gia công và bề mặt chuẩn

- Nếu chi tiết được gia công bằng dao định hình và dao định kích thước thì sai số của đồ gá không ảnh hưởng đến sai số kích thước và sai số hình dáng của bề mặt gia công

- Khi gia công bằng phiến dẫn dụng cụ (bạc dẫn hướng khi khoan …) thì sai số đồ gá ảnh hưởng đến khoảng cách tâm của các lỗ gia công và khoảng cách từ mặt định vị đến tâm lỗ

- Sai số của đồ gá phân độ ảnh hưởng đến sai số vị trí của các bề mặt gia công - Độ không song song giữa mặt định vị và mặt đáy của đồ gá sẽ gây ra sai số cùng dạng giữa mặt gia công và mặt chuẩn

Khi thiết kế đồ gá, người thiết kế phải đảm bảo rằng các kích thước của bề mặt gia công trên nguyên công đó nằm trong phạm vi dung sai cho phép, vì thế cần tính toán sai số chế tạo cho phép của đồ gá để ghi các yêu cầu kỹ thuật và quy định các mối lắp ghép Ví dụ như độ không song song, độ không vuông góc, dung sai khoảng cách tâm … phải nhỏ hơn hoặc bằng sai số chế tạo cho phép