LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy là kết quả sau cùng của nhiều môn học như: Nguyên lý cắt,Công nghệ chế tạo máy, Thực hành cắt gọt,…. Qua đồ án này giúp cho sinh viên làm quen với những quy trình công nghệ thực tế trước khi làm đồ án tốt nghiệp.
Nước ta hiện nay đang trong quá trình phát triển, nhu cầu về sản phẩm cơ khí rất lớn. Nhưng với tình trạng công nghệ lạc hậu dẫn đến sản xuất không đủ, chất lượng chế tạo kém, sản xuất không có hiệu quả vì vậy phải áp dụng công nghệ mới để tăng năng suất và chất lượng.
Chỗ yếu của quá trình công nghệ hiện nay là việc tính toán cụ thể cho từng nguyên công chưa được đầy đủ. Vì vậy, Chúng em sẽ thực hiện việc thiết kế quy trình công nghệ gia công cho một sản phẩm cơ khí là chi tiết Thân đồ gá với hy vọng sẽ khắc phục được những chỗ còn thiếu sót hiện nay.
Một sản phẩm có thể có nhiều phương án công nghệ khác nhau. Việc thiết lập quy trình công nghệ gia công còn là sự so sánh lựa chọn để tìm ra một phương án công nghệ hợp lý nhằm đảm bảo những yêu cầu về điều kiện sản xuất, chất lượng, giá thành, thời gian gia công cho sản phẩm ....Nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội.
Trong thời gian làm đồ án, em đã cố gắng tận dụng kiến thức đã học với nỗ lực của bản thân cộng với sự hướng dẫn tận tình của thầy : TS…..………... Em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao với đầy đủ khối lượng và đúng thời gian. Tuy nhiên do trình độ và thời gian có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu xót, em mong được các thầy trong bộ môn chỉ bảo giúp em hoàn thiện hơn bản đồ án này.
Cuối cùng với tấm lòng thành kính và sự biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ơn đến thầy: TS…..………... - người đã tận tình chỉ bảo em bằng tất cả tâm huyết. Chúng em rất mong muốn sẽ nhận được sự chỉ dạy, tạo điều kiện giúp đỡ của các thầy cô để chúng em tiến bộ hơn, Sự quan tâm chỉ dạy giúp đỡ của các thầy cô đã giúp chúng em có kết quả tốt trong học tập, sẽ có việc làm tốt, phù hợp giúp chúng em tự tin khi tiếp xúc với công việc của mình sau khi ra trường.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………..
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
1.1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
1.1.1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.
Chi tiết Thân đồ gá đóng vai trò vô cùng quan trọng trong kết cấu tổng thể của một đồ gá. Đây là bộ phận chính có nhiệm vụ nối liền và liên kết các chi tiết khác như cơ cấu kẹp, cơ cấu định vị, các tấm dẫn hướng, chốt,… nhằm tạo thành một khối thống nhất và hoàn chỉnh. Ngoài chức năng kết nối, thân đồ gá còn đảm nhiệm vai trò xác định vị trí tương đối chính xác cho các chi tiết lắp ghép, giúp đảm bảo độ cứng vững, ổn định và độ chính xác trong quá trình gá đặt và gia công. Bên cạnh đó, thân đồ gá thường được sử dụng làm mặt chuẩn cơ sở, từ đó xác định các kích thước và vị trí của các chi tiết khác trong toàn bộ hệ thống đồ gá
1.1.2. Phân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
- Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết sau khi gia công đạt được:
+ Độ không song song giữa mặt C và mặt A sau khi gia công ≤ 0,02 mm.
+ Độ không song song giữa mặt D và mặt A sau khi gia công ≤ 0,02 mm.
+ Độ không song song giữa mặt C và mặt A sau khi gia công ≤ 0,02 mm.
+ Độ không vuông góc của tâm lỗ Ø18 với mặt A sau khi gia công ≤ 0,02 mm.
+ Độ không vuông góc của tâm lỗ Ø22 với mặt A sau khi gia công ≤ 0,03 mm.
+ Chi tiết Thân đồ gá được chế tạo từ Gang Xám GX 15-32. Khi gia công cắt gọt vật đúc bằng gang sẽ xuất hiện phoi vụn độ bền và các cơ tính được quyết định chủ yếu bởi các thành phần hóa học của nó.
+ Vật liệu GX 15-32 như bảng 1.1.
1.2. Phân tích công nghệ trong kết cấu của chi tiết.
- Trên cơ sở nghiên cứu bản vẽ chi tiết và điều kiện làm việc ta nhận thấy:
+ Chi tiết “Thân đồ gá” là chi tiết có đế dạng hộp, thân dạng trụ, bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết là mặt trong các lỗ ∅18, ∅22 và các mặt đầu của khối trụ.
+ Các bề mặt gia công cho phép thoát phoi dễ dàng.
+ Chi tiết không có những bề mặt gia công quá phức tạp.
+ Chi tiết không có vị trí tập trung ứng suất dư nhiều nên không cần bo góc các cạnh.
+ Trên chi tiết không có bề mặt cần gia công nghiêng so với mặt đáy.
+ Trên chi tiết không có những lỗ nghiêng so với mặt ăn dao.
1.3. Xác định dạng sản xuất
1.3.1. Xác định sản lượng gia công hằng năm của chi tiết
Ta có:
N : là số chi tiết tổng cộng được sản xuất trong một năm
N1 : là số chi tiết được sản xuất trong một năm theo kế hoạch, N1 = 5000 (chi tiết)
m : là số chi tiết trong một sản phẩm , m=1
a : là lượng chi tiết dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi gây ra (a = 3%-6%). Chọn a=5%
β : là số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (b = 5% - 7%). Chọn b=6%
Thay số ta có: N = 5650 (sản phẩm/năm)
1.3.3. Xác định khối lượng chi tiết
Ta tính được khối lượng của chi tiết: G = 3,2 (kg). Với N = 5650 (chi tiết/năm)
Khối lượng chi tiết: Q = G = 3,2 (kg)
1.3.3. Tra và xác định dạng sản xuất
Ta tra bảng 2.2 trang 17 [1] ta có Sản lượng chi tiết trong một năm theo tính toán ở trên là 5650 (chi tiết). Trọng lượng chi tiết 3,2 (kg) tra bảng chọn dạng sản xuất hàng loạt lớn.
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ THIẾT KẾ BẢN VẼ CHI TIẾT LỒNG PHÔI
2.1. Xác định phương pháp chế tạo phôi.
- Để chế tạo được một chi tiết máy đạt yêu cầu kinh tế, kĩ thuật thì người thiết kế phải xác định kích thước của phôi sao cho thích hợp. Việc lựa chọn phôi phải dựa trên cơ sở sau:
+ Vật liệu chế tạo phôi, cơ tính của vật liệu.
+ Hình dáng kích thước của chi tiết.
+ Loại hình sản xuất.
+ Khả năng đạt độ chính xác của phương pháp chế tạo phôi.
+ Khả năng làm việc của máy.
- Với chi tiết cần gia công ở đây là thân đồ gá thì vật liệu để chế tạo nó thường là GX15-32 vì nó có nhiều đặc tính tốt như:
+ Có độ bền kéo tốt.
+ Có đặc tính chống mòn, chống được oxy hóa.
+ Có thể chịu được tải trọng lớn.
a) Phương pháp đúc
* Ưu điểm:
- Giảm được chi phí vì khuôn đúc được sử dụng nhiều lần
- Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể
- Làm giảm khối lượng gia công cơ khí; nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn kim loại
- Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc
* Nhược điểm:
- Độ bền khuôn hạn chế khi đúc thép
- Khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng phức tạp
- Vật đúc có ứng suất lớn do khuôn kim loại cản co mạnh
c) Phương pháp dập
* Ưu điểm:
- Sản xuất được những sản phẩm có độ chính xác cao
- Đảm bảo được chất lượng bề mặt chi tiết
- Năng suất cao, dễ cơ khí hóa, tự động hóa
- Hao phí vật liệu ít
* Nhược điểm:
- Cần công suất lớn hơn yêu cầu
- Có thể tồn tại ứng suất dư
- Kim loại bị hóa cứng, ít dẻo hơn
Kết luận: Với 3 phương pháp chế tạo phôi ở trên, ta thấy chọn phương pháp chế tạo phôi đúc là tối ưu nhất vì yêu cầu kỹ thuật của chi tiết không quá cao , giá thành hạ có thể áp dụng trong sản xuất hàng loạt vừa và lớn đối với phương pháp chế tạo đúc bằng mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, Phôi đúc đạt cấp chính xác là I.
2.2. Tra và tính lượng dư cho các bề mặt gia công.
- Việc xác định lượng dư gia công cho các bề mặt là một khâu quan trọng trong tính toán thiết kế. Xác định được lượng dư hợp lý thì sẽ tiết kiệm được vật liệu, giảm thời gian gia công chi tiết dẫn đến giá thành sản phẩm giảm có ý
nghĩa kinh tế quan trọng trong việc thiết kế.
- Xác định lượng dư gia công bằng phương pháp tra bảng vì kinh nhiệm sản xuất chưa có nên ta chỉ tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.
2.2.1. Tính toán lượng dư gia công
Ta nên chọn bề mặt chính để tính lượng dư gia công: Chọn bề mặt đáy Thân đồ gá (mặt A) để tính lượng dư gia công.
- Trình tự gia công bề mặt A: Phay thô và phay tinh.
- Lượng dư nhỏ nhất khi gia công bề mặt theo công thức bảng 4.4[1]
Zimin = Rzi-1 + Ti-1+ pi-1+ εi (2.1)
- Chất lượng bề mặt của loại phôi đúc bảng 4.5[1]
Rz = 250 (mm), Ti = 350 (mm)
- Theo bảng 4.7[1] các thông số đạt được sau khi gia công bề mặt ngoài.
+ Gia công thô: Rz = 100 (mm); Ti = 100 (mm)
+ Gia công tinh: Rz = 10 (mm); Ti = 15 (mm)
- Giá trị sai lệch ρcm được xác định như sau:
ρcm= 0,1 mm = 100 (mm)
- Sai lệch không gian còn lại sau phay thô là:
ρthô= 0,06.ρphôi = 6,14 (mm)
- Sai lệch không gian còn lại sau phay tinh là:
ρtinh= 0,2.ρthô = 0,2. 6,14 = 1,23 (mm)
- Sai số gá đặt còn lại sau nguyên công phay thô là:
εgdtho= 0,06. εgd = 0,06.90 = 5,4 (μm)
- Sai số gá đặt còn lại sau nguyên công phay tinh là:
εgdtinh= 0,2. εgdtho = 0,2. 5,4= 1,08 (μm)
- Bây giờ ta xác định được lượng dư nhỏ nhất theo công thức 2.1:
- Theo bảng 3-91[2] ta có dung sai các nguyên công:
+ Dung sai của nguyên công phay thô:𝛿=84 (μm) (cấp chính xác 10)
+ Dung sai của nguyên công phay tinh: 𝛿=21 (μm) (cấp chính xác 7)
- Kích thước thước giới hạn của từng nguyên công:
hmax = hmin + 𝛿 (2.5)
+ Kích thước phôi sau khi phay tinh:
hmintinh = 22 (mm).
hmaxtinh = 22+0,021 = 22,021(mm).
+ kích thước phôi sau khi gia công thô:
hminthô = 22+0,215 = 22,215 (mm).
hmaxthô = 22,215+0,084 = 22,299 (mm).
+ Kích thước phôi ban đầu:
hminphôi = 22,215+0,846 = 23,061 (mm).
hmaxphôi = 23,061 + 0,6 = 24,661 (mm)
- Lượng dư tổng cộng:
Z0max = 1362+278 = 1640 (mm)
Z0min = 846+215 = 1061 (mm)
Kiểm tra kết quả tính toán:
Z0max - Z0min = 1640-1061 = 579 (mm)
𝛿𝑃ℎô𝑖 - 𝛿𝑡𝑖𝑛ℎ = 600-21 = 579 (mm) Vậy kết quả tính toán đúng.
Vậy lượng dư cho bề mặt A là 3 (mm)
2.2.3. Tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.
* Dựa vào bảng 3-102 và 3-105[2] để tra lượng dư gia công các bề mặt còn lại.
2.3. kế bản vẽ chi tiết lồng phôi.
2.3.1. Yêu cầu kĩ thuật.
+ Sau khi đúc phôi phải được làm sạch bavia, cạnh sắc trước khi gia công.
+ Phôi không bị rỗ xỉ , rỗ khí .
+ Phôi đúc đạt độ chính xác cấp I đảm bảo đủ lượng dư.
2.3.2. Bản vẽ chi tiết lồng phôi
Có bản vẽ lồng phôi như hình 2.2
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT
3.1.Xác định đường lối công nghệ
* Tập trung nguyên công:
- Khái niệm : Tập trung nguyên công có nghĩa là bố trí nhiều bước công nghệ vào một nguyên công và được thực hiện trên một máy. Thông thường tập trung nguyên công được thực hiện đối với các bước công nghệ gần giống như nhau như: khoan, khoét, doa, cắt ren hoặc tiện ngoài, tiện trong…
- Phạm vi ứng dụng : Phương pháp tập trung nguyên công được ứng dụng cho những chi tiết phức tạp có nhiều bề mặt cần gia công.
* Phân tán nguyên công
- Khái niệm : Phương pháp phân tán nguyên công có nghĩa là chia quy trình công
nghệ ra nhiều nguyên công nhỏ, mỗi nguyên công được thực hiện trên một máy
- Phạm vi ứng dụng : Phương pháp phân tán nguyên công thường được áp dụng trong sản xuất loạt lớn - hàng khối
Kết Luận: Chi tiết được sản xuất theo hàng khối nên ta chọn phương án công nghệ theo nguyên tắc tập chung kết hợp với phân tán nguyên công, khi đó có thể gia công nhiều vị trí, nhiêu dao, gia công song song, để đảm bảo thời gian phụ, đạt hiệu quả kinh tế cao.
3.3. Lập tiến trình công nghệ.
Phương án công nghệ được đề xuất như bảng 3.1.
3.4.Thiết kế nguyên công
3.4.1.Nguyên công 1: Đúc phôi
Yêu cầu kỹ thuật :
- Sau khi đúc phôi phải được làm sạch bavia cạnh sắc.
- Phôi đúc xong đạt cấp chính xác I.
- Phôi không bị biến dạng, cong vênh , nứt nẻ.
3.4.3. Nguyên công 3: Phay mặt B
1. Sơ đồ định vị
Phân tích định vị - kẹp chặt:
* Định vị:
- Sử dùng 2 phiến tỳ định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Oz
+ Xoay quanh Ox
+ Xoay quanh Oy
- 2 chốt tỳ chỏm cầu định vị vào mặt H để hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Ox
+ Xoay quanh Oz
- 1 chốt tỳ chỏm cầu định vị vào mặt T để hạn chế 1 bậc tự do còn lại:
+ Tịnh tiến Oy
* Kẹp chặt:
Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp ,phương thẳng đứng, hướng kẹp từ trên xuống như hình
2. Chọn máy
Chọn máy phay đứng 6H12 (thông số công nghệ như nguyên công 2)
4. Chọn dao
- Chọn dao phay mặt đầu bằng chắp mảnh hợp kim cứng BK6
- Tra bảng 4-93 [2] Chọn dao có thông số như bảng 3.5.
5. Chế độ cắt và thời gian gia công
* Bước 1: Phay thô
+ Chiều sâu cắt t = 1,5 (mm)
+ Lượng chạy dao Sz= 0,19 (mm/răng) , tra bảng 5-125 [3]
+ Tốc độ cắt Vb = 165 (m/phút) tra bảng 5-127 [3]
+ Các hệ số hiệu chỉnh:
K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm và cơ tính của gang cho trong bảng 5-222 [3]- k1 = 1,2
K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt gia công và chu kỳ bền của dao cho trong bảng 5-126 [3]- K2 = 1,1
K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dạng gia công cho trong bảng 5-126 [3]-k3 = 1.
Vậy tốc độ tính toán là:
Vt=Vb.k1.k2.k3 k4.k5=165.1,2.1,1.1.0,9.1 = 196,02 (m/phút)
+ Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:
Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 650 (vòng/phút). Như vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là:
Vtt = (1t.100.650)/1000=204,2 (m/phút)
+ Lượng chạy dao phút là: Sp = Sr.z.n = 0,19.10. 650 =1235 (mm/phút) Chọn chạy dao của bàn máy là: Sm = 950 (mm/phút)
+ Công suất cắt khi phay thô: Với chi tiết là gang xám có độ cứng 190HB, dùng dao hợp kim cứng, theo Bảng 5-130 [3] ta có công suất cắt là Nc = 1,9 kW.
So sánh Nc = 1,9 kW < Nm =Nm. η = 7.0,75 = 5,25 kW (Thỏa điều kiện làm việc của máy)
3.4.4. Nguyên công 4: Khoan, doa 2 lỗ ∅𝟏𝟖
1. Sơ đồ định vị
Phân tích định vị - kẹp chặt:
* Định vị:
- Sử dùng 2 phiến tỳ định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Oz
+ Xoay quanh Ox
+ Xoay quanh Oy
- 2 chốt tỳ chỏm cầu định vị vào mặt H để hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Ox
+ Xoay quanh Oz
* Kẹp chặt:
Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp ,phương thẳng đứng, hướng kẹp từ trên xuống như hình
2. Các bước công nghệ
- Bước 1: Khoan lỗ ∅17,8
- Bước 2: Doa lỗ ∅18
4. Chọn dao
- Mũi khoan ruột gà : P18
Tra bảng 4-41 [2], chọn dao có thông số như bảng 3.8.
- Mũi doa thép gió : P18
Tra bảng 4-49 [2], chọn dao có thông số như bảng 3.9.
5. Chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản
* Bước 1: Khoan lỗ ∅17,8
+ Chiều sâu cắt t = 8,9 (mm)
+ Lượng chạy dao S = 0,3 (mm/vòng) (Bảng 5-89[3])
+ Tốc độ cắt Vb = 36 (m/phút) (Bảng 5-90[3])
Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-87 và bảng 5-90 [3] )
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan K1 = 1, vì L = 2D
Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt theo chu kỳ bền của dao K2 = 0,91. Vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay.
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2 = 36. 0,91 = 32,76 (m/phút).
- Số vòng quay tính toán:
nt =(1000.Vt)/πD=1000.32,76/3,14.17,8=586,13 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 600 (vòng/phút)
+ Công suất cắt khi khoan: Với chi tiết là gang xám có độ cứng 190HB, dùng dao thép gió, theo Bảng 5-92 [3], ta có công suất cắt là Nc = 1 kW
+ So sánh Nc = 1 kW < Nm = Nm. η =7.0,8 = 5,6 kW (Thỏa điều kiện làm việc của máy)
* Bước 2: Doa lỗ ∅18
+ Chiều sâu cắt t = 0,1 (mm)
+ Lượng chạy dao S = 0,5 (mm/vòng) (Bảng 5-112[3])
+ Tốc độ cắt Vb = 11,7 (m/phút) ( Bảng 5-114 [3] )
+ Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-114 [3] )
Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt theo chu kỳ bền của dao K1 = 1,08 ( Chọn tuổi bền dao bằng với tuổi bền cho trong sổ tay )
Vậy tốc độ tính toán: Vt = Vb.K1 = 11,7.1,08= 12,7 (m/phút)
+ Số vòng quay tính toán:
nt =(1000.Vt)/ττD=1000.12,7/3,14.18=224,6 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 375 (vòng/phút)
+ Như vậy, tốc độ cắt thực tế là:
Vtt=(1t.D.n)/1000=3,14.18.375/1000=21,195 (m/phút)
+ Công suất cắt khi doa rất nhỏ nên không cần tra, lấy công suất của bước khoan để tính toán nếu cần
3.4.6. Nguyên công 6: Khoan, taro ren M12x1,5
1. Sơ đồ định vị
Phân tích định vị - kẹp chặt:
* Định vị:
- Sử dùng 2 phiến tỳ định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Oz
+ Xoay quanh Ox
+ Xoay quanh Oy
- 1 chốt trụ ngắn vào lỗ 18 để hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Ox
+ Tịnh tiến Oy
* Kẹp chặt:
Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp ,phương thẳng đứng, hướng kẹp từ trên xuống như hình
2. Các bước công nghệ
- Bước 1: Khoan lỗ 10,5
- Bước 2: Taro ren M12x1,5
3. Chọn máy gia công
Chọn máy khoan cần 2H53 (Đặc tính và thông số công nghệ của máy như của nguyên công 4)
4. Chọn dao gia công
- Mũi khoan ruột gà đuôi trụ P18
Tra bảng 4-41 [2], chọn dao có thông số như bảng 3.1.3.
- Mũi Taro thep gió: P18
Tra bảng 4-52 [2], chọn dao có thông số như bàng 3.14.
5. Chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản
* Bước 1: Khoan lỗ ∅10,5
+ Chiều sâu cắt t = 5,25 (mm)
+ Lượng chạy dao S = 0,2 (mm/vòng) (Bảng 5-89[3])
+ Chọn lượng chạy dao theo máy: Sm = 0,2 (mm/vòng)
+ Tốc độ cắt Vb = 55 (m/phút) (Bảng 5-90[3])
Các hệ số điều chỉnh: (Bảng 5-87 và bảng 5-90 [3] )
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan K1 = 1, vì L = 2D
Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt theo chu kỳ bền của dao K2 = 0,91. Vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay.
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2 = 55.0,91 = 50,05 (m/phút)
- Lực cắt Po được tính theo công thức:
Po=10.Cp.Dzp .Syp.Kmp (N)
Trong đó: HB là độ cứng của vật liệu: GX15-32 có độ cứng HB = 190 np là trị số mũ, np = 0,6
Vậy ta có: Po = 10.23,5. 10,51. 0,20,7. 1 = 799 N
- Mômen xoắn được xác định theo công thức:
Mx=CM. DzM. SyM. Km (N)
Vậy ta có: Mc=0,085.10. 10,51. 0,20,8. 1 = 2,46 kN=2460 N
- Công suất cắt được xác định như sau:
Thay số ta được: NC = 3,02(kW)
+ So sánh Nc = 3,02 kW < Nm = 7.0,8 = 5,6 kW(Thỏa điều kiện làm việc của máy)
* Bước 2: Taro ren
- Bước ren: p = 1,5
- Tốc độ cắt Vb = 7 (m/phút) ( Bảng 5-188 [3] )
- Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-188 [3] )
- Hệ số điều chỉnh cho vận tốc cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công K1 = 1,1.
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1= 7,7 m/phút.
- Số vòng quay tính toán:
nt= (1000.Vt)/nD=1000.7,7/3,14.12=204 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 250 (vòng/phút)
Như vậy, tốc độ cắt thực tế là:
Vtt=(n.D.n)/1000=3,14.12.250/1000=9,42 (m/phút)
3.4.8. Khoan, Taro ren M10x1,25
1. Sơ đồ định vị
Phân tích định vị - kẹp chặt:
* Định vị:
- Sử dùng 2 phiến tỳ định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Oz
+ Xoay quanh Ox
+ Xoay quanh Oy
- 1 chốt trụ ngắn vào lỗ 18 để hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Ox
+ Tịnh tiến Oy
- 1 chốt trụ trám vào lỗ 18 để hạn chế 1 bậc tự do:
+ Xoay quanh Oz
* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp ,phương thẳng đứng, hướng kẹp từ trên xuống như hình
3. Chọn máy gia công
Chọn máy khoan cần 2H53 ( Đặc tính và thông số công nghệ của máy như của nguyên công 4)
4. Chọn dao gia công
- Mũi khoan ruột gà đuôi trụ P18
Tra bảng 4-41 [2], chọn dao có thông số như bảng 3.21.
- Mũi Taro thep gió: P18
Tra bảng 4-52 [2], chọn dao có thông số như bảng 3.22.
5. Chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản
* Bước 1: Khoan
+ Chiều sâu cắt t = 4,25 (mm)
+ Lượng chạy dao S = 0,2 (mm/vòng) (Bảng 5-89[3])
+ Chọn lượng chạy dao theo máy: Sm = 0,2 (mm/vòng)
+ Tốc độ cắt Vb = 28 (m/phút) (Bảng 5-90[3])
Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-87 và bảng 5-90 [3] )
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan K1 = 1, vì L = 2D
Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt theo chu kỳ bền của dao K2 = 0,91. Vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay.
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2 = 28.0,91 = 25,48 (m/phút)
- Số vòng quay tính toán: nt=(1000.Vt)/nD=1000.25,48/3,14.8,5=954 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 950 (vòng/phút)
+ Công suất cắt khi khoan: Với chi tiết là gang xám có độ cứng 200HB, dùng dao thép gió, theo Bảng 5-92 [3], ta có công suất cắt là Nc = 1 kW
+ So sánh Nc = 1 kW < Nm = Nm. η =7.0,8 = 5,6 kW (Thỏa điều kiện làm việc của máy)
* Bước 2: Taro ren
- Bước ren: p = 1.25
- Tốc độ cắt Vb = 7 (m/phút) ( Bảng 5-188 [3] )
- Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-188 [3] )
+ Hệ số điều chỉnh cho vận tốc cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công K1 = 1,1.
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1= 7,7 (m/phút)
- Số vòng quay tính toán: nt=(1000.Vt)/nD=1000.7,7/3,14.10=245,2 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 300 (vòng/phút)
Như vậy, tốc độ cắt thực tế là:
Vtt=(ττ.D.n)/1000=3,14.10.300/1000=9,42 (m/phút)
3.4.10. Nguyên công 10: Khoan, doa lỗ ∅22
1. Sơ đồ định vị
Phân tích định vị - kẹp chặt:
* Định vị:
- Sử dùng 2 phiến tỳ định vị mặt C hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Oz
+ Xoay quanh Ox
+ Xoay quanh Oy
- 1 chốt trụ ngắn vào lỗ 18 để hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Ox
+ Tịnh tiến Oy
- 1 chốt trụ trám vào lỗ 18 để hạn chế 1 bậc tự do:
+ Xoay quanh Oz
* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp ,phương thẳng đứng, hướng kẹp từ trên xuống như hình
2. Các bước công nghệ
- Bước 1: Khoan lỗ ∅21,8
- Bước 2: Doa lỗ ∅22
4. Chọn dao
- Mũi khoan ruột gà : P18
Tra bảng 4-41 [2], chọn dao có thông số như bảng 3.26.
- Mũi doa thép gió : P18
Tra bảng 4-49 [2], chọn dao có thông số như bảng 3..27.
5. Chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản
* Bước 1: Khoan lỗ ∅21,8
+ Chiều sâu cắt t = 10,9 (mm)
+ Lượng chạy dao S = 0,2 (mm/vòng) (Bảng 5-89[3])
+ Chọn lượng chạy dao theo máy: Sm = 0,2 (mm/vòng)
+ Tốc độ cắt Vb = 28 (m/phút) (Bảng 5-90[3])
Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-87 và bảng 5-90 [3] )
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan K1 = 1, vì L = 2D Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt theo chu kỳ bền của dao K2 = 0,91. Vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay.
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2 = 28.0,91 = 25,48 (m/phút)
- Số vòng quay tính toán: nt=(1000.Vt)/nD=1000.25,48/3,14.21,8=372,23 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 550 (vòng/phút)
+ Công suất cắt khi khoan: Với chi tiết là gang xám có độ cứng 200HB, dùng dao thép gió, theo Bảng 5-92 [3], ta có công suất cắt là Nc = 1 kW
+ So sánh Nc = 1 kW < Nm =Nm. η = 7.0,8 = 5,6 kW (Thỏa điều kiện làm việc của máy)
* Bước: Doa lỗ ∅22
+ Chiều sâu cắt t = 0,1 (mm)
+ Lượng chạy dao S = 1,4 (mm/vòng) (Bảng 5-112[3])
+ Chọn lượng chạy dao theo máy: Sm = 1,22 (mm/vòng)
+ Tốc độ cắt Vb = 8,2 (m/phút) ( Bảng 5-114 [3] )
+ Các hệ số điều chỉnh: ( Bảng 5-114 [3] )
Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt theo chu kỳ bền của dao K1 = 1 (Chọn tuổi bền dao bằng với tuổi bền cho trong sổ tay )
Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1 = 8,2 (m/phút)
+ Số vòng quay tính toán: nt=(1000.Vt)/nD=(1000.S,2)/3,14.22=118 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay theo máy: nm = 250 (vòng/phút)
+ Như vậy, tốc độ cắt thực tế là:Vtt=(Jt.D.n)/1000=3,14.22.250/1000=17,27 (m/phút)
+ Công suất cắt khi doa rất nhỏ nên không cần tra, lấy công suất của bước khoan để tính toán nếu cần
3.4.12. Nguyên công 12: Kiểm tra
a) Kiểm tra độ không song song giữa mặt D, C và mặt đáy.
Nội dung kiểm tra độ không song song giữa mặt đầy và mặt đáy ,chi tiết cùng với đồng hồ được đặt trên bàn kiểm, tiến hành cho đầu chỉ của đồng hồ so tiếp xúc vào mặt đầu chi tiết tiến hành rà trên mặt D,C yêu cầu kỹ thuật độ không song song giữa mặt D,C và mặt A phải < 0,02.
b) Kiểm tra độ song song giữa đường tâm lỗ Ø18 so với mặt đáy.
Nội dung kiểm tra độ không song song giữa lỗ Ø18 và mặt đáy A ,chi tiết cùng với đồng hồ được đặt trên bàn kiểm, tiến hành cho đầu chỉ của đồng hồ so tiếp xúc vào chốt kiểm được đặt trong lỗ Ø18 của chi tiết ,yêu cầu kỹ thuật Độ không song song giữa lỗ Ø18 và mặt đáy A < 0,02
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ĐỒ GÁ (NGUYÊN CÔNG 6)
4.1. Phân tích sơ đồ định vị và yêu cầu kỹ thuật của nguyên công
4.1.1. Sơ đồ định vị
Phân tích định vị và kẹp chặt
* Định vị:
- Sử dùng 2 phiến tỳ phẳng định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến Oz
+ Xoay quanh Ox
+ Xoay quanh Oy
- 1 chốt trụ ngắn định vị lỗ Ø18 hạn chế hai bậc tự do:
+ Tịnh tiến Ox
+ Tịnh tiến Oy
- 1 chốt trụ trám định vị lỗ Ø18 hạn chế 1bậc tự do:
+ Xoay quanh Oz
* Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp ,chiều từ trên xuống hướng vào mặt định vị 3 bậc.
Như vậy chi tiết đã hạn chế đủ 6 bậc tự do đảm bảo yêu cầu đối với nguyên công khoan, taro ren mà vẫn tháo lắp phôi nhanh.
4.1.2. Yêu cầu kỹ thuật của nguyên công
Với nguyên công Khoan, Taro ren M12x1,5 thì ta cần đạt được các yêu cầu kĩ thuât:
- Ren M12x1.5 đạt chuẩn hệ ren quốc tế
- Độ không vuông góc giữa tâm lỗ M12 so với mặt đáy <0,1 mm
- Khoảng cách giữa 2 lỗ ren nằm trong khoảng 86 ±0,05 mm
4.2. Tính và chọn cơ cấu gá đặt của đồ gá
4.1.1. Xác định cơ cấu định vị
Bề mặt A của chi tiết là bề mặt đã được gia công ta chọn phiến tỳ phẳng giúp hạn chế 3 bậc tự do.
+ Tịnh tiến theo phương Oz
+ Quay theo phương Ox
+ Quay theo phương Oy
- Vật liệu: thép 20X , thấm than, chiều sâu lớp thấm 0,5÷0,8 mm; nhiệt luyện đạt 50÷60 HRC
Lỗ ∅18 là lỗ đã được gia công ta lựa chọn chi tiết định vị là chốt trụ trám giúp hạn chế 1 bậc tự do tự do:
+ Quay theo phương Oz
- Số lượng: 1 chi tiết.
4.1.2. Tính toán lực kẹp
- Xác định lực kẹp để chi tiết không bị xoay trong quá trình gia công
- Phương chiều lực kẹp:
+ Phương: Phương lực kẹp phải thẳng góc với mặt chuẩn định vị để có diện tích tiếp xúc là lớn nhất, giảm áp suất lực kẹp gây ra để tránh biến dạng.
+ Chiều lực kẹp hướng từ trên xuống mặt chuẩn định vị để có lợi thế về lực và cơ cấu kẹp có kết cấu nhỏ gọn
- Điểm đặt của lực kẹp phải đặt so cho độ cứng vững của phôi và đồ gá là lớn nhất, ít biến dạng khi kẹp chặt cũng như khi gia công.
- Muốn chi tiết không bị xoay trong quá trình gia công thì momen do lực kẹp gây ra phải lớn được momen cắt.
Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên chi tiết: Như hình 4.5.
Trong quá trình gia công xuất hiện các thành phần lực:
- Po : là lực dọc chiều trục.
- Mx : là mô men cắt
- W : là lực kẹp chặt.
- N1 và N2 : là các phản lực của phiến tỳ do W tạo ra.
- Fms1 và Fms2 : là các lực mà sát tại các phản lực (lực ma sát giữa phiến tỳ và chi tiết).
a) Tính lực kẹp khi khoan
Ta có P0 và Mx được tính ở nguyên công 6 chương 3: P0 = 799 N; Mx = 2460 N
* Trường hợp 1: Chi tiết bị quay quanh theo phương Oy Ở trường hợp này, chi tiết bị quay chủ yếu do lực cắt P0 tạo nên. Ta có:
W1 + W2 + P0 = N1 + N2
Do sử dụng cơ cấu kẹp chặt bằng mỏ kẹp nên ta có:
W1 = W2 = W
W1 + W2 + P0 = N1 + N2
Chi tiết bị lật tại vị trí nguy hiểm. Ta có phương trình:
47. Wi-47.Ni-275. N2-275. W2 =0
<=> -228.W Ni- 275. N2
Thế phương trình (4.1) và phương trình (4.2) ta được:
<=> 228.(799+N1+N2 )=94 N1-550 N2
<=>134.N1+778.N2-182172
* Trường hợp 2: Chi tiết bị quay quanh theo phương Oz, lúc này chủ yếu do momen cắt Mx gây ra. Lực ma sát sinh ra nhằm hạn chế trường hợp này. Ta có:
7.Fms1 + 7.Fms2 = Mx
7.10−3.f. N1+ 7.10−3.f. N2 = Mx (Với: f : là hệ số ma sát, lấy f = 0,2)
<=> 7.0,2. 10−3. N1 + 7.0,2. 10−3. N2 = Mx
Giải hệ phương trình ta có :
N1=-158,275
N2=499,875
Thay lần lượt các giá trị N1, N2 vào phương trình (4.1) ta có: W= -570,3
Thay lần lượt các giá trị N1, N2 vào phương trình (4.2) ta có: W= 6355,5 (thỏa mãn)
4.2.3..Tính lực kẹp cần thiết và lựa chọn cơ cấu kẹp
a) Tính lực kẹp cần thiết
Lực kẹp cần thiết Wct là:
Wct = W.K
Trong đó:
W: là lực kẹp của chi tiết, W= 6355,5 (N)
k: là hệ số an toàn có tính đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trình gia công.
K=K0. K1. K2. K3. K4. K5. K6
Thay vào công thức ta được:
K=1,3.1,2.1,1.1,2.1,1.1.1,2= 2,71
- Lực kẹp cần thiết: Wct = 6355,5. 2,71 = 17223,4 (N)
b) Lựa chọn cơ cấu kẹp
- Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu :
+ Khi kẹp phải đúng vị trí cần kẹp trên chi tiết.
+ Lực kẹp tạo ra phải đủ lớn (nghĩa là không quá nhỏ- gây mất an toàn hoặc quá lớn gây biến dạng phôi).
+ Kết cấu nhỏ gọn thao tác an toàn thuận lợi.
Với các yêu cầu trên ta chọn cơ cấu kẹp chặt bằng cơ cấu mỏ kẹp.
Ta chọn: L1= 28, L2= 38
Thay L1, L2,Wct vào công thức ta được: Q=(W.(L1+L2))/L1=40598(N)
- Đường kính bulong:
Q: là do lực bulong tạo ra, Q= 40598 (N)
D: là đường kính ngoài của ren
[σ]k: là độ bền kéo của vật liệu, [σ]k = 240 (MPa)
Thay các giá trị vào ta được: D = 18,39 (mm)
Vậy theo tiêu chuẩn ta chọn bulong M20.
4.3. Xác định kết cấu của các cơ cấu khác trên đồ gá
4.3.1. Bạc thay nhanh
- Sử dụng bạc thay nhanh vì nguyên công đang thực hiện gồm 2 bước công nghệ Khoan, Doa.
- Vật liệu: Thép Y10
- Độ cứng: 45-50HRC
3.3.3. Thân đồ gá
- Thân đồ gá có thể chế tạo bằng hàn, đúc, rèn hoặc lắp ghép các các tấm thép tiêu chuẩn bằng bulông - đai ốc.
- Thông thường người ta dùng thân đồ gá đúc bằng gang hoặc thép. Thân đồ gá đúc có độ cứng vững cao và có thể đúc được các kết cấu phức tạp, tuy nhiên thời gian chế tạo lâu và đắt tiền.
- Vật liệu GX 15-32
- Độ cứng 170 ÷ 229 HB
- Chọn thân đồ gá có độ cứng vững cao
- Chọn thân đồ gá dạng đúc
4.4. Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá
4.4.1. Tính toán sai số chế tạo của đồ gá
* Sai số chuẩn: 𝛆𝐜
εD :là dung sai đường kính lỗ định vị: εD = 0,018 mm
εdn :là dung sai chốt trụ: εdn = 0,02 mm
=> εc=0,015 mm
* Sai số kẹp: 𝛆𝐤
Do phương lực kẹp song song với phương kích thước thực hiện cắt nên sai số kẹp chặt được tính theo công thức [1]:
εk = γtn. cos α
Sai số kẹp chặt xuất hiện do lực kẹp phôi thay đổi.Vì phương lực kẹp trùng với phương kích thước nên α = 0°.
Trường hợp gá đặt chi tiết trên phiến tỳ phẳng, vật liệu gia công là GX15-32 có công thức tính như sau:
γtn = (0,776 + 0,053F + 0,016Rz − 0,0045HB). q0,5
=> γtn = (0,776 + 0,053 .57,6 + 0,016 .20 − 0,0045.190). 5,80,5
=> γtn = 7,92 μm = 0.007 mm
=> εk = γtn. cos α = 0,007. cos(0o) = 0,007 mm
* Sai số mòn của đồ gá: 𝛆𝐦
Vậy εm=0,3.√5000= 21,1(μm) = 0,02 (mm)
* Sai số điều chỉnh của đồ gá: 𝛆đ𝐜
εđc: là sai số điều chỉnh. Sai só này phụ thuộc vào khả năng của người lắp ráp đồ gá và dụng cụ để điều chỉnh, theo εđc = 5 ÷ 10 μm chọn εđc = 0,005 mm
Vậy sai số chế tạo của chi tiết là: εct=√(0,042-(0,0152+0,0072+0,022+0,0052 ) )=0,030 (mm)
4.4.2. Xác định yêu cầu kỹ thuật đồ gá
- Độ không vuông góc giữa tâm bạc và mặt đế không vượt quá 0,030 mm
- Độ không song song giữa mặt phiến tỳ và mặt đế đồ gá vượt quá 0,030 mm
- Độ không vuông góc giữa tâm chốt và mặt đế đồ gá vượt quá 0,030 mm
CHƯƠNG 5. TÍNH GIÁ THÀNH GIA CÔNG CHI TIẾT (NGUYÊN CÔNG 10)
5.1. Thời gian gia công
+ Khoan : t01 =0,43 (ph)
+ Doa : t03 =0,8 (ph)
=> Thời gian nguyên công:
tnc = t01 + t02= 1,23 (ph)=73,8 (s)
5.3. Giá thành điện
Ta có:
Cđ : là giá thành 1 kw/giờ (giá điện bình quân là 3000 đ đã bao gồm thuế VAT)
Nm : là công suất động cơ của máy kW (Nm = 4,5 kW)
ηm : là hệ số sử dụng máy theo công suất (ηm= 1)
t0 : là thời gian gia công cơ bản (t0 = 1,23 phút)
ηc : là hệ số thất thoát điện năng trong mạch điện (ηc= 0,95)
ηđ : là hiệu suất của động cơ (ηđ= 0,95)
Thay số được: Sd=3000.4,5.1.1,23/60.0,95.0,95≈3066d
5.4. Chi phí cho dụng cụ
Ta có:
Cdc : là giá thành ban đầu của dao (đồng) (Cdc = 4 000 000 đ)
ηn : là số lần mài lại dao cho tới khi bị hỏng (ηn = 20)
tm : là thời gian mài dao (phút) (tm = 8)
Pm : là chi phí cho thợ mài trong một phút (Pm = 1200 đ)
t0 : là thời gian gia công cơ bản (t0 = 1,23 phút)
T : là tuổi bền của dao (phút) (T = 60 phút)
Thay số được: Sdc = (4000000/(20+1)+8.1200)⋅1,23/60≈587 dồng
5.6. Chi phí sửa chữa máy
Đây là chi phí thường xuyên để sửa chữa máy, nó bao gồm tiền công và vật tư cần thiết cho sửa chữa máy. Ở đây ta xét đối với máy chuyên dụng.
R : là độ phức tạp sửa chữa máy (R = 19)
n : là số lượng chi tiết trong một năm (n = 5000 chiếc)
Thay số được: Ssddg = (2000000.(0,5%+0,15))/10000=16 (dồng/chi tiết)
5.8. Giá thành chế tạo chi tiết ở nguyên công thiết kế
Giá thành chế tạo chi tiết ở nguyên công thiết kế chính là tổng tất cả các chi phí đã được tính ở trên:
Sctnc = SL + Sđ + Sdc + Skh + Ssc + Ssdđg (5.8)
=> Sctnc = 1441+ 3066 + 578 + 5+ 2,3 + 16 = 5108 (đồng)
Tổng chi phí chế tạo : 5108. 5000 = 25 540 000 (đồng)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Đức Quý (ch.b) Phạm Văn Bổng, Phạm Văn Đông, Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, Khoa học và kỹ thuật, 2015.
[2]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2005.
[3]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, nhà xuất bản Khoa học Và Kỹ thuật, 2005.
[4]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3, nhà xuất bản Khoa học Và Kỹ thuật, 2005.
[5]. Nguyễn Xuân Bống &Phạm Quang Lộc , Thiết kế đúc, nhà xuất bản Khoa học Và Kỹ thuật,1978.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"