LỜI NÓI ĐẦU Ngành chế tạo máy đóng vai trò quan trọng công công nghiệp hoá đại hoá đất nước nay, với nhiệm vụ thiết kế, chế tạo thiết bò, phương tiện máy móc phục vụ cho sản xuất sinh hoạt Để làm điều người kỹ sư cần có kiến thức đủ sâu rộng để phân tích, đề xuất phương án nhằm giải tốt nhữnh vấn đề thiết kế chế tạo Nhằm giúp cho sinh viên ngành khí chế tao máy nói riêng sinh viên ngành kó thuật khác nói chung, bước đầu làm quen với vấn đề thực tế sản xuất Đồ án công nghệ chế tạo máy hội để sinh viên phải nghiêm túc phát huy tối đa tính độc lập sáng tạo đồng thời làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay, tiêu chuẩn sở tổng hợp kiến thức học để so sánh cân nhắc để giải vấn đề công nghệ cụ thể Trong đồ án công nghệ chế tạo máy này, em giao nhiệm vụ thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết Đây chi tiết có hình dạng phức tạp, có yêu cầu độ xác cao Trong trình thực đồ án, cố gắng tìm tòi nghiên cứu tài liệu làm việc cách nghiêm túc hướng dẫn tận tình thầy giáo T.S ABC, nhiên, thiếu kinh nghiệm thực tế kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót.Vì vậy, em mong bảo thầy cô giáo đóng góp ý kiến bạn bè để hoàn thiện đồ án vốn kiến thức XYZ, ngày 15 tháng 05 năm 2016 Sinh viên thực Chương I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 1.1 Công dụng Đây chi tiết dạng , bề mặt làm việc chủ yếu hai lỗ Þ24 mặt phẳng Chi tiết dạng có chức nối trục truyền chuyển động, moment chi tiết lệch 900, đồng trục có độ lệch tâm cao 1.2 Điều kiện làm việc Càng làm việc điều kiện chòu tải trọng lớn, chòu mài mòn Do , yêu cầu chi tiết có độ cứng vững cao 1.3 Các yêu cầu kó thuật - Chi tiết có kết cấu tương đối đơn giản không phức tạp Gia công lỗ mặt bên yêu cầu đạt độ xác cao bề mặt không yêu cầu độ bóng cao Rz20 Các bề mặt lắp ghép chế tạo cấp xác cấp xác chế tạo gần kề Có thể giảm gia công bề mặt lắp ghép - Tính công nghệ kết cấu ảnh hưởng đến khối lượng lao động mà ảnh hưởng đến việc tiêu hao vật liệu.Vì thiết kế phải ý đến kết cấu chúng như: + Chi tiết phải đủ độ cứng vững để gia công không bò biến dạng chọn chế độ cắt cao, suất cao Đồng thời bề mặt phải đảm bảo thoát dao cách dễ dàng + Các bề mặt vấu lồi, lõm phải thuận lợi cho việc ăn dao nhanh thoát dao nhanh, thuận lợi cho việc gia công nhiều bề mặt lúc máy nhiều trục + Các lỗ chi tiết có kết cấu đơn giản Các lỗ thông suốt ngắn Ngoài ra, dùng đònh vò chi tiết phải lỗ tiêu chuẩn 1.4 Vật liệu chế tạo - Vật liệu chế tạo : Thép C45, loại vật liệu hoàn toàn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật nêu trên.Thép C45 có đặc tính sau: + Thuộc nhóm thép kết cấu + Thành phần carbon chiếm 0,45% + Có tính tổng hợp cao ( không cứng không dẻo) + Thành phần hóa học : C : 0,4~0,5 % ; Si : 0,17-0,37% P : 0,045% S : 0,045% Chương II ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 2.1 Xác đònh dạng sản xuất : Trong chế tạo máy người ta phải phân biệt dạng sản xuất: - Sản xuất đơn - Sản xuất hàng loạt - Sản xuất hàng khối Để xác đònh dạng sản xuất ta cần tính sản lượng thực tế hàng năm khối lượng chi tiết cần gia công 2.1.1 Tính sản lượng sản xuất thực tế hàng năm : Áp dụng công thức 2.1 [I] 24 ,ta có sản lượng thực tế hàng năm : α   β   N = N × m × 1 +  × 1 +   100   100  (Chiếc/năm) Với N0 = 33000 chiếc/năm : số sản phẩm năm theo kế hoạch m = : số lượng chi tiết sản phẩm α= (10÷20) % : số phần trăm dự trữ cho chi tiết dùng làm phụ tùng, ta chọn = 10% β = (3÷5)% : số phần trăm chi tiết phế phẩm trình chế tạo, ta chọn βâ = 4% Vậy ta có số chi tiết thực tế cần sản xuất năm : 10     N = 18000 ×1×  + ÷×  + ÷ = 20592  100   100  (chiếc/năm) 2.1.2 Tính khối lượng chi tiết gia công : Áp dụng công thức tính khối lượng chi tiết : Q = Vct × γ (kg) Trong : γ =7,848 (kg/dm3) : trọng lượng riêng thép Sử dụng phần mềm solidworks để tính khối lượng chi tiết Tiến hành dựng 3D chi tiết : Nhập vào khối lượng riêng thép : Ta có kết sau : => Khối lượng chi tiết : Q = 0,94kg Vậy với N = 20592 ( / năm ) Q = 0,94kg Tra bảng 2.1 [I] 25 : ta thấy chi tiết thuộc dạng sản xuất loạt lớn 2.2 Phương hướng công nghệ: Điều kiện trang thiết bò: tự chọn Với dạng sản xuất hàng loạt lớn, ta sử dụng thiết bò chuyên dùng: Đồ gá chuyên dùng,, máy chuyên dùng tự động Điều chỉnh tự động đạt kích thước 2.3 Chọn phôi: 2.3.1.Chọn dạng phôi: - Có nhiều phương pháp để tạo nên phôi Do cần phải phân tích (phân tích ưu điểm, khuyết điểm) kiểu tạo phôi với nhằm tìm phương pháp tạo phôi thích hợp cho trình gia công sau này, nên ta có số phương pháp tạo phôi sau: 2.3.2 Phôi đúc: - Phôi đúc có tính không cao phôi rèn dập, việc chế tạo khuôn đúc cho chi tiết phức tạp dễ dàng, thiết bò lại đơn giản Đồng thời chi tiết phù hợp với chi tiết có vật liệu gang có đặc điểm sau: + Lượng dư phân bố + Tiết kiệm vật liệu + Giá thành rẻ, dùng phổ biến + Độ đồng phôi cao, việc điều chỉnh máy gia công giảm + Tuy nhiên phôi đúc khó phát khuyết tật bên (chỉ phát lúc gia công) nên làm giảm suất hiệu * Kết luận: - Từ phương pháp tạo phôi , ta nhận thấy phôi đúc phù hợp với chi tiết cho có nhiều ưu điểm so với phương pháp khác đặc biệt vật liệu chi tiết gang xám - Vậy ta chọn phương pháp để tạo chi tiết dạng phôi đúc 2.3.3 Phương pháp chế tạo phôi: - Trong đúc phôi có phương pháp sau: a Đúc khuôn cát mẫu gỗ: - Chất lượng bề mặt vật đúc không cao, giá thành thấp, trang thiết bò đơn giản, thích hợp cho dạng sản xuất đơn loạt nhỏ b Đúc vỏ mỏng: - Loại tạo phôi xác cho chi tiết phức tạp dùng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối c Đúc khuôn kim loại : - Chất lượng vật đúc cao, độ nhám bề mặt đạt từ Rz40 Khuôn đúc sử dụng nhiều lần Phương pháp phù hợp với dạng sản xuất từ loạt lớn tới hàng khối * Kết luận: - Với yêu cầu chi tiết cho, tính kinh tế dạng sản xuất chọn ta chọn phương pháp chế tạo phôi là: “Đúc khuôn kim loại ” - Loại phôi có cấp xác: - Độ nhám bề mặt: Rz40 + Phôi đúc đạt cấp xác là: II 2.3.4 Tạo phôi – Thông số phôi: - Chi tiết đầu nối chế tạo thép C45, đúc khuôn kim loại - Bản vẽ chi tiết lồng phôi : Chương III THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CƠ 3.1 Thiết kế nguyên công công nghệ - Trong trình gia công phôi thành sản phẩm, ta có nhiều phương pháp gia công khác nhau, để đạt suất cao nhát, ta cần phải phương pháp gia công hợp lý nhất.Theo kết phân tích trên, ta thấy thuộc dạng sản xuất loạt lớn, với số lượng sản phẩm cần hoàn thành 18000 chi tiết/năm Số lượng sản phẩm lớn, để có khả sản xuất đạt hiệu cao nhất, ta cần sử dụng kết hợp loại máy vạn với thiết bò đồ gá chuyên môn hóa 3.1.1 Phân tích đặc điểm yêu cầu kỹ thuật bề mặt gia công - Phay thô tinh mặt dao phay mặt đầu để làm chuẩn tinh đạt Rz20 Tính thời gian gia công : Áp dụng công thức tính thời gian khoan theo bảng L + L1 + L2 T0 = ×i S×n phút Với 31 [VII ] 66 : L: chiều dài bề mặt gia công L = 16 mm L1: chiều dài ăn dao L1 = d cot gφ + (0.5 ÷ 2) mm L2: chiều dài thoát dao L2 = 3mm * Khoan : Ta có d = 23,5mm, φ = 90, S = 0,4 mm/vòng, n = 400 vòng/ phút L1 = 23, cot g + (0,5 ÷ 2) = 76 T01 = => 16 + 76 + = 0, 0, × 400 mm phút * Khoét : Ta có d = 23,8mm, φ = 90, S = 0,5 mm/vòng, n = 700 vòng/ phút L1 = 23,8 cot g + (0.5 ÷ 2) = 76 T02 = => 16 + 76 + = 0, 27 0,5 × 700 mm phút * Doa : Ta có d = 24mm, φ = 90, S = 0,6 mm/vòng, n = 300 vòng/ phút L1 = 24 cot g + (0.5 ÷ 2) = 76 T03 = => 16 + 76 + = 0,53 0, × 300 mm phút → Vậy thời gian cho nguyên công VII : T = T01+T02+T03 = 0,6 + 0,27 + 0,53 = 1,4 phút Nguyên công VIII : Kiểm tra - Mục đích : kiểm tra, loại bỏ chi tiết không đảm bảo chất lượng không yêu cầu kỹ thuật - Dụng cụ kiểm tra : + Đồng hồ so + Đồ gá + Cử tì di động tay vặn + Trục kiểm - Nội dung kiểm tra : 1.Kiểm tra độ không vuông góc lỗ Þ24 không 0,05/100 mm - Sơ đồ đo hình vẽ : + 1: Trục kiểm + 2: Chi tiết + 3: Đồng hồ so Chương VI : THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG 6.1.Các thành phần đồ gá + Cơ cấu đònh vò: phiến tỳ, chốt tỳ + Cơ cấu dẫn hướng: Bạc dẫn hướng + Cơ cấu đònh vò kẹp chặt đồ gá bàn máy + Cơ cấu so dao + Thân đồ gá, đế gá 6.2 xác đònh kích thước bàn máy + kích thước bàn máy : 400 x 450 mm + khoảng cách lớn từ trục đến bàn máy: 300mm + Khoảng chuyển động lên xuống bàn máy:200mm 6.3 xác đònh phương pháp đònh vò Chi tiết đònh vi bậc tự + Đònh vò bậc mặt phẳng qua chốt tỳ + Đònh vò bậc khối v + Đònh vò bậc chốt trụ + Các cấu đònh vò cố đònh 6.4 Thiết kế đồ gá cho nguyên công 3: Gia công lỗ Þä24 6.4.1 Phân tích: Để gia công lỗ Þ24, ta cần phải thực theo bước: - Khoan lỗ - Khoét lỗ - Doa tinh lỗ đạt kích thước yêu cầu Như ta cần thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan đủ 6.4.2 Lập sơ đồ gá: Gia công lỗ Þ24 cần đảm bảo độ vuông góc tâm lỗ với hai mặt đầu A B thực nguyên công trước Do ta dùng phiến tỳ hạn chế bậc tự đònh vò vào mặt đáy, dùng khối V đònh vò vào mặt ệ48 dùng chốt để kẹp chặt chi tiết vò trí đầu chi tiết - Mặt tỳ: Mặt đáy gia công tinh, ta sử dụng phiến tỳ để đònh vò ba bậc tự chi tiết, mặt tỳ gắn vào thân đồ ga nhờ gudông - Khối V dùng để đònh vò vào mặt cung, đầu to chi tiết ta dùng để làm mặt đầu gia công lỗ ren M6 nên ta sử dụng khối V đònh vò hạn chế bậc tự do, khối V có góc ỏ = 900 6.4.3 Chọn máy: Chọn máy khoan đứng 2M112 6.4.4 Chọn dao: - Với bước 1: Ta dùng mũi khoan thép hợp kim - Với bước 2: Ta dùng khoét thép hợp kim - Bước ta dùng dao doa thép hợp kim Do gia công lỗ Þ24 để đạt kích thước yêu cầu độ xác hình học khác ta cần phải qua ba bước là: khoan, khoét, doa nên qua bước ta dễ dàng nhận bước khoan sỉnh lực cắt lớn trường hợp ta cần thiết kế đồ gá dùng cho bước khoan đủ 6.4.5 Chế độ cắt: a, Bước 1: Chế độ cắt khoan lỗ Þä 23,5mm: - Ta dùng mũi khoan thép hợp kim t= Chiều sâu cắt khoan lỗ: 23,5 = 11, 75mm ÷ Với vật liêu chế tạo chi tiết gạt t có HB 190 200, với lượng chạy dao S = 0,25 mm/vòng V= Khi tốc độ cắt khoan là: C v D q K v T m S y Với: D: Đường kính danh nghóa mũi khoan − 29 Các hệ số ta tra bảng Cv = 56,9; q = 0,5; [VI ] với vật liệu làm lưỡi cắt BK8 m = 0,4; y = 0,45 Tuổi thọ mũi khoan tra theo bảng – 30 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Tập 2): T = 25 (phút) Hệ số: Kv = KMV KHV KLV Trong đó: KMV: Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công Tra bảng ta được: K MV  190  = k n    HB  nv Với: kn: hệ số phụ thuộc nhóm thép gia công, tra bảng ta có kn = nv: hệ số mũ, tra bảng ta có nv = 0,9 HB : giới hạn bền thép, chi tiết gạt ta gia công, vật liệu sử dụng thép C45, K MV Như vậy:  190  = k n    HB  nv  190  = 1.   190  1, =1 KHV: Hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) ta có: KMV = 1,0 KLV: Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan Với chiều sâu khoan khoảng 18mm tra bảng ta KLV = 1,0 Như ta có vận tốc cắt bước khoan là: C v D q V = m y K v T S = 56,9.23,50,5 250,4.0, 250,45 = 62,15 m/phút 64.6 Lập sơ đồ tính lực: Khi mũi khoan, khoét hay dao tác dụng momen xoắn M x lực hướng trục P0 hướng từ xuống Trong trường hợp lực chạy dao (lực tiến mũi khoan, khoét hay doa) có su hướng ấn chi tiết vào mặt đònh vò Để chống lại ảnh hưởng momen Mx tới yêu cầu gia công ta phải tiến hành cân chúng momen ma sát Tính lực cắt momen xoắn: * Khi khoan: Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp P0 = 10.CP.Dq.Sy.kp Các thông số ta tra bảng 5-32(Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) Với Mx: CM = 0,196 q = 0,85 y = 0,7 Với Po: CP = 46 q=0 y = 0,4 Thay số vào công thức ta có: Mx = 10.0,196.4,50,5.0,250,45.1 = 2,23 Nm P0 = 10.46.4,5.0,250,4.1 = 1189 N Công suất cắt: Ne = Ne = M x n 9750 M x n 9750 n= với = 1000.V 1000.62,15 = = 2199 π D π 23,5 2,23.2199 9750 vòng/phút =0,50 KW Tính lực kẹp: Điều kiện cân bằng: Mms = M; Để tăng tính an toàn kẹp chặt ta thêm vào hệ số an toàn k Do ta tính với: Mms ≥ k.M (1) Với sơ đồ tính hình biểu diễn ta có: - Phương lực kẹp vuông góc với phương lực tác dụng khoan - Ta cần phải tính lực kẹp cho với lực kẹp sinh lực ma sát đủ lớn để thoả mãn (1), đồng thời không lớn để làm chi tiết ta bò biến dạng Khi công thức tính lực kẹp là: ¦W = k M f R + f R sin 4,21.2230 = α 0,2.25 + 0,2.25 90 sin = 782,35 N Với: k: hệ số an toàn f: hệ số ma sát mặt tinh phiến tỳ: f1 = 0,12 f1: hệ số ma sát mặt trụ Φ50 với khối V: f1 = 0,2 W: Momen cắt khoan Hệ số an toàn k tính sau: k = k0 k1 k2 k3 k4 k5 k6 k0: hệ số an toàn lấy cho trường hợp, lấy k0 = 1,5 k1: hệ số an toàn kể đến lượng dư không khoan k1 =1,2 k2: hệ số an toàn kể đến dao cùn tăng lực cắt k2 = 1,4 k3: hệ số an toàn kể đến lực cắt không liên tục k3 = k4: hệ số an toàn kể đến nguồn sinh lực, ta dùng nguồn sinh lực tay nên lấy k4 = 1,3 k5: hệ số an toàn kể đến vò trí tay quay kẹp, lấy k5 = 1,1 k6: hệ số an toàn tính đến tính chất tiếp xúc, lấy k6 = Như hệ số an toàn tính là: k =1,5.1,2.1,5.1.1,3.1,2.1 = 4,21 Vậy cần kẹp chi tiết với lực kẹp W = 782,35 N đủ để gia công chi tiết 6.4.7 Cơ cấu kẹp chặt: Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn yêu cầu sau: kẹp phải giữ vò trí chi tiết, lực kẹp phải đủ đồng thời không làm biến dạng phôi, kết cấu phải nhỏ gọn thao tác dễ dàng Khi ta sử dụng cấu kẹp đơn giản dùng mối ghép ren Lực kẹp có phương chiều hình biểu diễn thông qua đầu kẹp Khi xiết chặt bulông với lực lớn đảm bảo điều kiện bền bulông đường kính bulông phải thoả mãn Tính đường kính bulông: d≥ 4.w 4.78,235 = = 0,62 π [σ Κ ] π 160 Trong đó: W = 78,235 kG σk = 160 N/mm2 cm =6,2mm Chọn đường kính bulông là: d = 10 mm 6.4.8 Cơ cấu dẫn hướng cấu khác: + Cơ cấu dẫn hương: Với đồ gá khoan, khoét, doa cấu dẫn hướng phận quan trọng, đặc biệt với lỗ khoan yêu cầu xác nguyên công ta thiết kế Cơ cấu dẫn hướng giúp xác đònh vò trí trực tiếp mũi khoan, mũi khoét, dao doa, giúp tăng độ cững vững dụng cụ cắt trình gia công Cơ cấu dẫn hướng ta thiết kế đồ gá dùng phiến tỳ cố đònh, bạc dẫn chọn bạc thay nhanh + Các cấu khác: Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên bàn máy bulông đai ốc Thân đồ gá chọn theo kết cấu vẽ lắp, thân đồ gá chế tạo bàng gang 6.4.9 vẽ cấu dẫn hướng: Bạc dẫn hướng,vit M2 6.4.10 vẽ chi tiết phụ: Lò so Đòn đỡ ốc hãm 6.4.11 Lập bảng kê khai chi tiết đồ gá: C45 C45 15 vít M2 Then dẫn hướng khối v C45 14 Tay quay C45 13 Lò so Trục vít C45 1 C45 Đòn đỡ Vít M6 Tấm chặn C45 CT3 CT3 Bạc lót C45 Đai ốc M14 Bu lông CT3 CT3 Vòng đệm CT3 Vòng đệm CT3 Đai ốc M30 CT3 Đệm Bàn máy CT3 17 16 12 11 10 Vò trí Tên gọi SL Vật liệu 6.4.12 Xác đònh sai số đồ gá: Sai số đồ gá cho phép: 1  ε dg = ε c2 + ε k2 + ε m2 + ε ld2 + ε ct2 ≤ [ε gd ] =  ÷ δ 5 2 Ghi Trong đó: εk : Sai số kẹp chặt phôi, trường hợp lựu kẹp vuông góc với phương thực nên: εm εk = : Sai số mòn đồ gá, gọi N = 75600 số chi tiết cần gia công ta có: ε m = 0.03 75600 = 47,62 µm ε ld εc : Sai số lắp đặt đồ gá: ε ld = 10 µm : Sai số chuẩn, sơ đồ đònh vò chi tiết ta có ε c = 50 µm Sai số gá đặt chuẩn cho phép sổ tay đồ gá: [ε ] = 70µm gd Vậy sai số gá đặt: ε dg = 70 − 47,62 − 10 − 50 ≤ 5,7 µm 6.4.13 Những yêu cầu kó thuật đồ gá: - Yêu cầu thân đồ gá: Tất thân đồ gá đế phải ủ để khử ứng suất - Kiểm tra đồ gá: Phải kiểm tra tất kích thước chuẩn (kích thước chi tiết đònh vò), khoảng cách tâm bạc dẫn Kích thước cấu kẹp chặt khả đưa chi tiết gia công vào lúc kẹp chặt rút chi tiết gia công tháo lỏng - Kiểm tra chế độ lắp ghép chi tiết - Kiểm tra khả di trượt chi tiết di động đồ gá - Sơn đồ gá: Sau kiểm tra tất bề mặt không gia công phải sơn dầu - Các chi tiết bulông đai ốc nhuộm màu phương pháp hóa 6.4.14 Những yêu cầu an toàn đồ gá: - Những chi tiết đồ gá cạnh sắc - Không làm thay đổi vò trí đồ gá ta thay đổi hay điều chỉnh bàn máy - Đồ gá cân tónh cân động - Lắp chi tiết đồ gá nên có dụng cụ chuyên dùng 6.4.15 Nguyên lý làm việc đồ gá: Sau thiết kế gia công xong đồ gá để gia công lỗ Φ10 chi tiết gạt trình làm việc đồ gá sau: - Nếu khoan ta dùng phiến dẫn khoan khoét hay doa ta thay phiến dẫn tương ứng có bước đó, lắp phiến dẫn - Lắp cụm tay quay khối V dùng để kẹp chặt - Lắp khối V đònh vò vào thân đồ gá - Mang cụm thân đồ gá vừa lắp xong đạt lên bàn máy xiết bulông kẹp Điều chỉnh đồ gá - Khi lắp chi tiết cho đầu to đònh vò khối V lớn, ta dùng tay quay kẹp chặt cho tiết - Kết thúc trình gá đặt ... Chương V THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CƠ CHO CÁC NGUYÊN CÔNG 5.3 Thiết kế quy trình công nghệ gia công cho nguyên công : 5.3.1 Nguyên Công : Phay thô tinh mặt dao phay mặt đầu Đònh vò kẹp... nghệ hơn,vì phương án đòi hỏi chế tạo đồ gá phức tạp phương án Qua phân tích ta chọn phương án làm quy trình công nghệ gia công -Nguyên công : Phay thô tinh mặt dao phay mặt đầu để làm chuẩn tinh... phôi : Chương III THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CƠ 3.1 Thiết kế nguyên công công nghệ - Trong trình gia công phôi thành sản phẩm, ta có nhiều phương pháp gia công khác nhau, để đạt suất