LỜI NÓI ĐẦU
Môn học công nghệ chế tạo máy có vai trò và vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, điện lực… Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là đồ án vận dụng lí thuyết của nhiều môn học: CNCTM, CNKL, Dung sai…để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ. Với mục đích như vậy tôi tiến hành thiết kế quy trình công nghệ cho chi tiết thanh dẫn. Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho sinh viên có cơ sở tốt để tìm hiểu thiết kế các loại chi tiết khácPhát huy trí sáng tạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụ khoa học khác, hình thành phương pháp luận khoa học cho người sinh viên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra các giả thiết và so sánh kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khối lượng công việc tương đối lớn, các môn học về đồ gá chưa nhiều nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng để đề tài được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo Bộ môn chế tạo máy, đặc biệt thầy: …………… trực tiếp hướng dẫn và sự giúp đỡ của các bạn trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ CHỌN PHÔI
1.1. Phân tích kết cấu và yêu cầu kỹ thuât chi tiết gia công
Chi tiết cần gia công trong đồ án là trục có lỗ côn có các đặc điểm kỹ thuật sau :
- Hệ trục bên ngoài:
+) Đường kính lớn nhất f26 và chiều dài 140 mm.
Tỷ số L/D= 140/26=5,38 thuộc loại thường .
Phần trụ f26 ( f26e7) có cấp chính xác IT7 và độ nhám 7 Ra= 1,25 nên ta phải dùng phương pháp mài sau nhiệt luyện .
1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu sản phẩm
Chi tiết nhỏ nhẹ và mỏng trong quá trình gia công dễ bị bẹp , méo làm giảm độ chính xác. Do vậy phải dùng các biện pháp khắc phục như dùng mâm cặp đàn hồi, trục côn, mũi côn, mũi chống tâm… để gá đặt .
Chi tiết làm bằng vật liệu thép C45 yêu cầu nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 48…52.
1.3. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
1.3.1.Vật liệu làm phôi
Chi tiết được làm từ Thép C45
1.3.2. Chọn phôi
Để chế tạo chi tiết trục có lỗ côn bằng thép C45 ta có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu sau :
a. Phôi đúc :
* Đúc trong khuôn cát
- Ưu điểm
+ Có thể chế tạo phôi có hình dạng gần giống chi tiết
+ Quy trình công nghệ đơn giản
+ Trang thiết bị đơn giản vốn đầu tư ít
- Nhược điểm
+ Tốn kim loại bởi hệ thống rót đậu ngót..
+ Sản phẩm có nhiều khuyết tật , chất lượng bề mặt , cơ tính thấp , lượng du gia công lớn.
- Ưu điểm : Không cần trả chi phí gia công chế tạo phôi , phù hợp chi tiết dạng trục bậc chính chênh nhau không lớn lằm (đảm bảo độ chính xác kích thước và độ đồng đều về tổ chức , cơ tính tốt , đảm bảo năng suất , phôi cán không đòi hỏi nhiều về thiết bị và công nghê.
- Nhược điểm : Hệ số sử dụng kim loại thấp
Nhận xét : Ta chọn phôi dập do chi tiết làm việc chịu tải trọng nên có cơ tính đảm bảo, kết cấu chi tiết dạng nhỏ độ chênh lệch không lớn lắm, tính kinh tế lẫn kỹ thuật của chi tiết được đảm bảo.
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Thiết kế quá trình công nghệ
Ta biết rằng số lượng các nguyên công phụ thuộc vào phương pháp thiết kế các nguyên công. Trong thực tế có 2 phương pháp thiết ké các nguyên công phụ thuộc vào trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy đó là phương pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công .
2.2. Thiết kế tiến trình công nghệ
2.1.1. Chọn chuẩn
Do chi tiết là trục có lỗ côn không đòi hỏi độ chính xác và về kích thước cũng như đồng tâm trục của lỗ côn so với mặt ngoài, có yêu cầu về dạng sản xuất (loạt vừa), bên cạnh đó phôi dập của chi tiết là phôi đặc.Yêu cầu chi tiết là gia công hệ lỗ và hệ trực bậc bên ngoài để đảm bảo về việc gia công chi tiết nên lấy bề mặt trụ ngoài chuẩn thô để gia công hệ lỗ đến khi đạt yêu cầu sau đó lấy hệ lỗ làm chuẩn tinh để gia công mặt trụ ngoài đạt đến độ nhám theo yêu cầu
2.1.2. Lập tiến trình công nghệ
Thiết kế quy trình công nghệ là phải tập lập thứ tự các nguyên công sao cho chu kỳ gia công hoàn chỉnh 1 chi tiết là ngắn nhất , góp phần hạn chế chi phí gia công đảm bảo hiệu quả nhất.
·Thứ tự các nguyên công :
- Nguyên công 1 : Mài ba via
- Nguyên công 2 : Khỏa mặt đầu , khoan lỗ định tâm
- Nguyên công 3: Tiện thô
- Nguyên công 4: Tiện tinh vát mép
- Nguyên công 5 : Khoan và khoét lỗ côn ø14
- Nguyên công 6 : Khoan khoét doa lỗ ø5
- Nguyên công 7 : Tiện mooc lỗ ø18
- Nguyên công 8: Khoét và doa lõ côn ø18
- Nguyên công 12 : Mãi lỗ côn ø18
- Nguyên công 13: Mài mặt trụ ø26
2.2. Thiết kế nguyên công
2.2.1. Nguyên công 1 : Mài ba via
2.2.2. Nguyên công 2 : Khỏa mặt đầu , tiện lỗ định tâm 2 mặt đầu
- Chọn chuẩn thô: Bề mặt trụ .
- Gá : Bằng 2 khối V ngắn .
Chọn máy : Tra bảng ta chọn máy phay và khoan tâm bán tự độn ký hiệu MP-76M có các thông số như sau :
- Đường kính chi tiết gia công 25-80 mm
- Chiều dài chi tiết gia công : 500-1000 mm
- Giới hạn vòng quay của dao 500-1000 mm
- Công suất động cơ máy phay và máy khoan : 5,5kW
Chọn dụng cụ :
- Dao phay : Tra theo bảng 4-92 [sách sổ tay CNCTM tập 1 -375] chọn dao phay mặt đầu bằng thép gió có cácuj thông số cơ bản sau : D= 40mm ; L=20mm ; d=16mm ; z=10.
2.2.3. Nguyên công 3 : Tiện thô
Chọn chuẩn : Mặt côn 2 lỗ tâm .
Định vị : 2 mặt côn có 2 lỗ tâm hạn chế 5 bậc tự do.
Chọn máy : Máy tiện T616 có các thông số cơ bản sau đây :
- Đường kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công được trên máy : 320 mm
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm : 750 mm
- Sơ cấp tốc độ trục chính : 12
- Giới hạn vòng quay trục chính: 44÷1980 (v/ph)
- Kích thước của máy : 2355x852x1225 mm
Chọn dụng cụ :
- Dao tiện gia công các bề mặt trụ .
- Dao tiện trụ: Chọn dao tiện phải mặt đầu thân cong bảng 4-4 (sổ tay CNCTM tập I - 295) chọn dao có các kích thước như sau :
Kích thước dao : HxBxL= 25x16x140
Thông số hình học đầu cắt : ø.ø1.L.n l.r =450. 450.140.8.14.1
Tuổi bền của dao : T= 60 ph
Các bước trong nguyên công:
- Số lần gá : lần
- Tiện thô trụ ø 19 dài 55mm
- Tiện thô trụ ø 27 dài 85mm
2.2.4. Nguyên công 4 : Tiện tinh
Chọn chuẩn : Mặt côn 2 lỗ tâm .
Định vị : 2 mặt côn có 2 lỗ tâm hạn chế 5 bậc tự do.
Chọn máy : Máy tiện T616 có các thông số cơ bản sau đây :
- Đường kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công được trên máy : 320 mm
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm : 750 mm
- Sơ cấp tốc độ trục chính : 12
- Giới hạn vòng quay trục chính: 44÷1980 (v/ph)
- Kích thước của máy : 2355x852x1225 mm
2.2.5. Nguyên công 5: Khoan khoét lỗ ø6.
- Chọn chuẩn : Bề mặt trụ ø26 và bề mặt đầu trục
- Gá : Mâm cặp 3 chấu và chôt tì
Chọn máy : Máy tiện T616 có các thông số cơ bản sau :
- Đường kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công được trên máy : 320 mm
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm : 750 mm
- Sơ cấp tốc độ trục chính : 12
- Giới hạn vòng quay trục chính: 44÷1980 (v/ph)
- Kích thước của máy : 2355x852x1225 mm
Chọn dụng cụ :
Mũi khoan ruột gà bằng thép gió chuôi côn kiểu II có các thông số cơ bản sau :
- Mũi khoét gắn mảnh hợp kim cứng tra bảng 4.47 STCNCTM I có các thong số cơ bản sau : DxLxl= 5,8x133x57(mm).
2.2.6. Nguyên công 6: Khoan và khoét lỗ ø 14
Chọn chuẩn : Bề mặt trụ ø18 và gờ đầu trục .
Gá : Mâm cặp 3 chấu tự định tâm.
Chọn máy : Máy tiện T616 có các thông số cơ bản sau đây :
- Đường kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công được trên máy : 320 mm
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm : 750 mm
- Sơ cấp tốc độ trục chính : 12
- Giới hạn vòng quay trục chính: 44÷1980 (v/ph)
- Kích thước của máy : 2355x852x1225 mm
2.2.10. Nguyên công 10: Tiện ren M18x2
- Chọn chuẩn : 2 đầu mặt trụ.
- Gá : Lỗ côn và định tâm lỗ ø6.
Chọn máy : Máy tiện T616 có các thông số cơ bản sau :
- Đường kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công được trên máy : 320 mm
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm : 750 mm
- Sơ cấp tốc độ trục chính : 12
- Giới hạn vòng quay trục chính: 44÷1980 (v/ph)
- Kích thước của máy : 2355x852x1225 mm
Chọn dụng cụ: Dao tiện ren có gắn mảnh hợp kim cứng có các kích t hước cơ bản sau tra bảng 4-12 STCNCTM I : hxbxL= 20x12x120 n=3, l=6
2.2.11. Nguyên công 11: Nhiệt luyện : Tôi cao tần.
2.2.12. Nguyên côn 12: Mài lỗ côn .
- Chuẩn định vị : Bề mặt trục côn và gờ đầu trục .
- Gá : Mâm cặp 3 chấu và bạc lót.
Chọn máy : Kiểu máy lien xô 3A225 có các đặt tính ký thuật sau :
- Đường kính lỗ mài được : 20…100 mm
- Chiều dài lớn nhát của lỗ được mài: 125mm.
- Đường kính lớn nhất của chi tiết định vị được trên máy : 320 mm.
- Dich chuyển ngang lớn nhất của ụ phôi : 150
- Bước tiến công tác của bàn : (2… 10) (mm.ph)
2.2.13. Nguyên công 13: Mài mặt trụ ø6
- Chuẩn định vị : Bề mặt lỗ côn và lỗ ø6.
- Gá đặt : Trên trục côn và mũi chống tâm lỗ ø6.
Chọn máy : Kiểu máy lien xô 3A225 có các đặt tính ký thuật sau :
- Đường kính lỗ mài được : 20…100 mm
- Chiều dài lớn nhát của lỗ được mài: 125mm.
Đường kính lớn nhất của chi tiết định vị được
2.3. Tra lượng dư cho các nguyên công
Theo ST CNCCTM cho các nguyên công như sau:
- Tính lượng dư gia công cho lỗ côn 18 có các yêu cầu kỹ thuật sau :
+ cấp độ nhám Ra= 0,63
+ Vật liệu thép C45, nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 38…42
- Khi gia công lỗ 18 cần trải qua các bước sau:
+ Khoan
+ Khoét
+ Doa
+ Mài thô
+ Mài tinh
- Tính lượng dư nhỏ nhất 2Zimin=2(Rzi-1 + hi-1 + )
+ Khoan : Do khoan lỗ đặc nên không tính lượng dư cho bước nguyên công này
+ Khoét: 2Zimin =2(40+40+ )=172,6
+ Doa: 2Zimin=2(20+20+ )= 92,6
+ Mài thô lỗ: 2Zimin= 2(15+15+ )=67,56
+ Mài tinh lỗ : 2Zimin =2(5+5+ )=25,04
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
4.1. Thiết kế đồ gá
4.1.1. Xác định máy
Trong chương III, ta đã xác định máy cho nguyên công phay rãnh then là máy phay 6H12 có các số liệu chính như sau:
- Số cấp tốc độ trục chính : 18.
- Phạm vi tốc độ trục chính : 30 - 15007 [v/ph].
- Công suất động cơ chính : 7 [kw].
- Công suất động cơ chạy dao : 1.7 [kw].
- Kích thước làm việc bàn máy : 320x1250 [mm].
- Số cấp bước tiến bàn máy : 18.
- Hiệu suất : 0.75.
4.1.2. Phương pháp định vị và kẹp chặt
Định vị chi tiết lên 2 khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do, và một trục côn vào lỗ côn hạn chế bậc tự do tịnh tiến.
Kẹp chặt nhờ mỏ kẹp.
z- Số răng dao phay, z= 4.
K- Hệ số phụ thuộc vật liệu, tra bảng 5-9 ST CNCTM II,
K= .
Trong đó: n=1,59, sb=750KG/cm2.
Þ .
x, y, u, w, q-Các chỉ số mũ, tra bảng 5-41 ST CNCTM II,
x=0,86; y=0,72; u=1,0; w=o; q=0,786.
Þ .
Các thàmh phần lực khác được lấy như sau:
Lực hướng kính Py=0,4. 32=13[N].
Lực chạy dao PS=0,4.32=13[N].
Lực Pv=0,9.32=30[N].
Để chi tiết được định vị chắc chắn trong quá trình gia công thì lực ma sát tại các bề mặt tiếp xúc (gồm các bề mặt chữ V và tại vị trí kẹp chặt) phảI lớn hơn lực cắt dọc trục tạo ra khi phay.
Để đơn giản khi tính lực kẹp, ta cho rằng chỉ có lực PS tác dụng lên chi tiết. Trong trường hợp này cơ cấu kẹp chặt phảI tạo ra lực ma sát lớn hơn lực PS. Do đó ta phảI có:
2N1.f+ 2(N1’+N2’).f ≥ K.PS
Trong đó: f là hệ số ma sát, theo bảng 4-34 Thiết kế đồ án CNCTM ta có: f=0,1.
K là hệ số an toàn; K= K0…K6 .
K0 - hệ số an toàn tính cho tất cả các trường hợp , K0 = 1,5.
K1 - hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, gia công thô lấy K1 = 1,2.
Vậy ta có N1 ≥ 159 (N)
Do đó,
W = 318 (N)
4.1.5. Tính sai số cho phép của đồ gá
Dựa theo phương pháp tính sai số cho phép của đồ gá trong Thiết kế đồ án CNCTM, ta có :
Trong đó :
- sai số cho phép của đồ gá.
- sai số gá đặt, egđ =
Với: là dung sai của nguyên công phay rãnh. Theo trên ta có 0,14 .
Suy ra: egđ = 0,0467 (mm) = 46,7 ( mm)
ec- Do trong kết cấu này chuẩn định vị trùng với gốc kích thước nên ec = 0
ek- Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra, ek = 0 do lực kẹp vuông góc với đường trục của chi tiết
em- Sai số do đồ gá bị mòn gây ra:
4.1.6. xác định độ lệch có thể có của rãnh then trên trục
Do đế đồ gá có cơ cấu then định vị đường tâm của đồ gá với răng T ngược của bàn máy xuất hiện khả năng gia công rãnh then bị lệch khi tồn tại khe hở giữa rãnh then trên đế gá có kích thước 18H9(+0,035) và then định vị có kích thước 18h9(-0,035) nằm cách nhau 1 đoạn 140 mm
Sai số lệch xác định theo công thức : tg =Smax/L
Trong đó :
Smax: khe hở lớn nhất trong mối ghép then với ránh đế gá
L : khoảnh cách giữa các then.
Vậy tg =( 18,035-17,965)/ 140= 0,0005 (mm)
Điều đó chứng tỏ rằng độ lẹch tâm của rãnh then được gia công trên 0,02/100(mm) và nằm trong miền dung sai, thỏa mãn yêu cầu.
4.2. Nguyên lý làm việc của đồ gá
Đồ gá thực hiện nguyên công phay rãnh then đã thiết kế làm việc theo nguyên lý như sau:
- Lắp trục côn vào lỗ côn của chi tiết.
- Mở các thanh kẹp cà đặt chi tiết lên khối chữ V.
- Khi gia công xong nguyên công của một chi tiết, tháo đai ốc, mở thanh kẹp và tiếp tục đưa chi tiết tiếp theo vào gia công.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm việc tập trung, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ mơn, đặc biệt là thầy giáo: …………….. đến nay đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.
Qua quá trình làm đồ án đã giúp em làm quen với những cơng việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.
Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo ………………, cùng các thầy trong bộ mơn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.
Em xin chn thành cảm ơn !
Hà nội, ngày …. tháng …. năm….
Sinh viên thực hiện
………….....…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Thiết kế môn học công nghệ chế tạo máy
Trần Thành, Lương Ngọc Quang. HVKTQS - 1999
2. Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
Nguyễn Trọng Bản, Trần Thành, Nguyễn Quang Hoài, Hoàng Mạnh Long, HVKTQS - 2002
3. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập 1,2,3
Nguyễn Đắc lộc , Lê Văn Tiến , Ninh Đức Tôn , Trần Xuân Việt,. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - 2001
4. Công nghệ chế tạo máy - Tập 1,2
Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Trần Văn Địch. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - 1998.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"