MỤC LỤC
Lời nói đầu ............................................................................. 4
Phần I: Phân tích đặc điểm của chi tiết gia công ........................... 5
Phần II: Xác định dạng sản xuất. ................................................... 8
Phần III: Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi ......................... 10
Phần IV: Thiết kế quy trình công nghệ ............................................ 13
Phần V: Tính và tra lượng dư cho các bề mặt................................. 33
Phần VI : Tính và tra chế độ cắt ...................................................... 40
Phần VII : Tính và thiết kế đồ gá ...................................................... 53
Tài liệu tham khảo ................................................................. 63
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 công nghệ chế tạo máy 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 kĩ 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 qui 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 đóng vai trò hết sức quan trọng trong qua trình đào trở thành kỹ sư. Qua quá trình làm đồ án này giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác sau này.
Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án em được giao đề tài: “Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu trái”. Đây là một đề tài mới và khó đối với em. Tuy nhiên trong thời gian làm đồ án được sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy, cô và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn trực tiếp:…………….. Với sự học hỏi của bản thân, em đã đưa ra một phương án gia công trục khuỷu trái, theo em phương pháp này sẽ đảm bảo độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật.
Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó trong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy để em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng như phương pháp gia công khác hợp lý hơn, để phục vụ cho công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !
…….., ngày …...tháng …. .năm 20…….
Sinh viên thực hiện
………………
PHẦN I
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CHI TIẾT GIA CÔNG
1.1, Phân tích chức năng, điều kiện làm việc, và đặc điểm kết cấu.
1.1.1, Chức năng và điều kiện làm việc:
a) Chức năng:
- Chi tiết gia công là trục khuỷu trái, nó là chi tiết dạng trục được phân ra là một loại trục đặc biệt có tâm lỗ không trùng với tâm quay của trục.
- Trục khuỷu là một chi tiết máy quan trọng trong động cơ, cường độ làm việc rất lớn và giá thành cao. Công dụng của trục khuỷu là nhận trực tiếp lực tác dụng trên pittông truyền qua tay biên và biến chuyển động tịnh tiến của pittông thành chuyển động quay của trục để đưa công suet ra ngoài (dẫn động các máy công tác khác).
- Khối lượng của trục khuỷu thường chiếm từ 7% ¸15% khối lượng của động cơ. Giá thành của trục khuỷu thường chiếm 25%¸30% giá thành toàn bộ động cơ.
b) Điều kiện làm việc của trục khuỷu:
- Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của áp lực khí, lực quán tính (lực quán tính của chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay).
- Tuổi thọ của cơ cấu trục khuỷu phụ thuộc vào tính chất vật liệu, độ chính xác gia công, kết cấu dộng cơ. Vì vậy trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+) Có sức bền lớn, độ cứng lớn, trọn lượng nhỏ, và ít hao mòn.
+) Có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc của trục cần có độ bóng bề mặt và độ cứng cao.
+) Trong quá trình làm việc tránh hiện tượng cộng hưởng.
+) Kết cấu của trục khuỷu phải bảo đảm tính cân bằng và tính đồng đều của động cơ nhưng đồng thời phải dễ chế tạo.
1.1.2, Phân tích đặc điểm kết cấu:
- Kết cấu của trục khuỷu gồm có một trục khuỷu trái, một trục khuỷu phải và cổ biên (chột nối 2 trục khuỷu). Điều quan trọng nhất và khó nhất khi chế tạo trục khuỷu là phải đảm bảo trong quá trình lắp ráp dường tâm của trục khuỷu phải và trục khuỷu trái phải trùng nhau.
- Kết cấu của trục khuỷu trái gồm:
+) Má khuỷu: là bộ phận nối liền giữa cổ trục chính và cổ biên, nó được tính toán làm sao để giảm khối lượng, nâng cao được tính công nghệ mà vẫn bảo đảm yêu cầu kỹ thuật. Trên má khuỷu được gia công một lỗ đường kính ỉ25,1 để lắp cổ biên. Lỗ này cần phải gia công rất chính xác.
+) Phần ren M10x1.25: là phần dùng để lắp đai ốc nhằm giữ chặt mâm điện trong quá trình chuyển động.
- Vật liệu chế tạo trục khuỷu là thép 40X; thành phần hoá học của thép 40X.
Có :
+) Độ cứng: HB = 200.
+) Giới hạn bền: úb = 1000 .
1.2, Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:
- Tính công nghệ trong kết cấu là một trong những tính chất quan trọng của sản phẩm cơ khí nhằm đảm bảo tiêu hao kim loại ít nhất, giá thành thấp nhất. Tính cônh nghệ trong kết cấu của chi tiết ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và độ chính xác gia công. Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết phụ thuộc vào quy mô sản xuất cụ thể.
- Chi tiết máy phải được phân tích kết cấu một cách cẩn then theo quan điểm công nghệ để tìm ra những phần tử, kết cấu, cũng như yêu cầu kỹ thuật chưa hợp lý với choc năng làm việc của chi tiết gia công. Từ đó có thể đưa ra đề nghị sửa đổi và bổ sung kết cấu nhằm nâng cao tính công nghệ, cho phép giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm.
1.2.1, Về yêu cầu kỹ thuật:
-Với những yêu cầu trên bản vẽ chi tiết: độ nhám bề mặt, kích thước, dung sai của chi tiết là hợp lý để đảm bảo choc năng và điều kiện làm việc của chi tiết, cũng như khả năng công nghệ để gia công chi tiết. Ví dụ như yêu cầu độ không đồng trục giữa ỉ20; ỉ19,05; ỉ19 và mặt côn ≤ 0,004 mm là hoàn toàn có thể đạt được khi gá trên hai mũi tâm và gia công trên máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng.
- Với điều kiện làm việc đã trình bày ở trên thì vật liệu chế tạo là thép 40X là đảm bảo yêu cầu về cơ tính của chi tiết trục khuỷu trái.
1.2.2, Khả năng áp dụng gia công tiên tiến:
- Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất vì:
+) Nếu như mài điện hoá dùng đá mài trung tính cho năng suet không cao và chất lượng bề mặt thì không cần đòi hỏi cao lắm.
+) Nếu như gia công trên máy CNC thì không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta.
+) Gia công đồng thời nhiều dao thì tỷ số L/D <10 mà thực tế thì L/D <10 do đó không thể áp dụng phương pháp này.
+) Do kết cấu phần cổ trục của chi tiết đơn giản nên không dùng phương pháp gia công trên máy chép hình thuỷ lực bởi đồ gá của nó khá phức tạp.
- Chi tiết trục khuỷu có tính công nghệ cao. Vì thế ta có thể gia công chi tiết trên máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng.
1.3, Phân tích yêu cầu kỹ thuật và chọn phương pháp gia công lần cuối:
1.3.1, Phân tích yêu cầu kỹ thuật:
Do đặc điểm về kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết cho nên để trục khuỷu làm việc được tốt cần phải đảm bảo các YCKT sau:
- Trục khuỷu phải có độ cứng vững tốt, độ bền cao trọng lượng nhỏ và ít mòn. Cho nên khi gia công trục khuỷu tại các bề mặt làm việc như cổ trục phải được thực hiện qua nguyên công tôi cao tần đạt độ cứng 51¸ 58 HRC và mài đạt độ bóng cần thiết. Các bề mặt lắp ghép phải gia công đạt độ bóng cao, độ chính xác cao về kích thước, vị trí tương quan và hình dáng.
- Khoảng cách giữa đường tâm lỗ ỉ25,1 và đường tâm cổ trục chính phải đảm bảo là 24,8+ 0,021 mm vì nếu khích thước này lớn sẽ dẫn đến chi tiết cồng kềnh khối lượng lớn. Ngoài ra kích thước này lớn hay nhỏ quá sẽ ảnh hưởng đến hành trình chuyển động của pittông do đó sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển động của động cơ. Vì vậy yêu cầu này cần được quan tâm.
- Độ không trụ ỉ25.1; ỉ20; ỉ19,05; ỉ19 ≤0,002mm vì chúng là các bề mặt lắp ghép cho nên để tránh hiện tượng diện tích tiếp xúc không đều sẽ gây ra hiện tượng mòn không đều các bề mặt, từ đó dẫn đến rung động và chi tiết quay bị đảo.
- Độ không đồng trục giữa ỉ20 với ỉ19,05; ỉ19 và mặt côn ≤ 0,004 mm để đảm bảo lắp ghép được dễ dàng và đảm bảo cho chi tiết chuyển động êm.
- Độ không // giữa đường tâm trụ ỉ20 và ỉ25,1 ≤0,006 mm để khi lắp ghép được dễ dàng.
- Độ không đối xứng giữa rãnh then với đường tâm M ≤0,04 mm
- Độ không// giữa lỗ tâm ỉ25,1 với đường tâm trục cho phép ≤ 0,02 mm.
* Kết luận:
- Như vậy căn cứ vào kết cấu, hình dáng chi tiết gia công, với sự phân tích như trên ta thấy chi tiết đã đảm bảo về kỹ thuật, tiết kiệm được nguyên vật liệu, phù hợp với dạng sản xuất mà không đòi hỏi quá cao về mặt công nghệ. Cho nên không cần phải sửa đổi về mặt kết cấu của chi tiết.
1.3.2, Phương pháp gia công lần cuối:
- Các bề mặt cổ trục yêu cầu độ chính xác cao và độ nhám bề mặt Ra = 0,63(độ chính xác cấp 7) nên ta chọn phương pháp gia công lần cuối là mài tinh.
- Bề mặt lỗ ỉ25,1 cũng tham gia trong qua trình làm việc và là bề mặt lắp ghép với cổ biên do đó cần cấp chính xác cao và độ nhám Ra = 0,63 do đó ta cũng chọn phương pháp gia công lần cuối là mài tinh.
- Các bề mặt còn lại yêu cầu độ bóng và độ chính xác không cao (Rz40) cho nên ta chọn phương pháp gia công lần cuối là tiện tinh.
PHẦN II
XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
2.1, ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất:
- Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp, giúp cho việc xác định hợp lý đường lối, biện pháp công nghệ và tổ choc sản xuất để chế tạo ra sản phẩm đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật dựa vào các yếu tố đó là :
+) Sản lượng và tính ổn định của sản phẩm.
+) Tính lặp lại của quá trình sản xuất.
+) Mức độ chuyên môn hoá trong sản xuất.
- Để có thể áp dụng các biện pháp kỹ thuật và tổ chức sản xuất tiên tiến, nó đảm bảo số lượng sản phẩm cho dây chuyền sản xuất.
- Việc xác định dạng sản xuất ảnh hưởng lớn tới việc trang bị máy móc, các thiết bị và đồ gá ỏ mức độ vạn năng hay chuyên dùng.
- Việc xác định dạng sản xuất là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế quy trình công nghệ. Vì khi đã xác định được dạng sản xuất từ đó ta sẽ biết được các điều kiện cho phép về vốn đầu tư, trang bị đường lối công nghệ, phương pháp đạt độ chính xác gia công, phương pháp gá đặt phù hợp và việc bố trí công nhân để tổ chức sản xuất hợp lý để đạt hiệu quả cao nhất.
2.2, Xác định dạng sản xuất:
Để xác định dạng sản xuất ta dựa vào 2 yếu tố đó là:
- Sản lượng cơ khí.
- Khối lượng chi tiết gia công.
2.2.1, Xác định sản lượng cơ khí:
- Sản lượng hàng năm của chi tiết gia công được xác định theo công thức:
NSL = N x mi x (1+) x (1+) (chi tiết/ năm)
Trong đó:
+, NSL: Sản lượng cơ khí.
+, N : Sản lượng kế hoạch hàng năm; N = 10.000 (chi tiết/ năm).
+, m : Số chi tiết cùng tên trong một sản phẩm; m = 1.
+, : hệ số % dự phòng hư hỏng do chế tạo, do vận chuyển, lắp đặt, bảo
quản . Chọn = 5.
Vậy ta có:
NSL = 10.000 x (1+ ) x (1+) = 11.025 (chi tiết/ năm).
Vậy sản lượng hàng năm của chi tiết gia công là : NSL = 11.025 (chi tiết/ năm).
2.2.2, Xác định khối lượng chi tiết:
- Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:
Qct = Vx g (Kg).
Trong đó:
Qct : Trọng lượng của chi tiết (Kg).
V : Thể tích của chi tiết (dm3).
g : Trọng lượng riêng của vật liệu; gThép = 7,852 (Kg/ dm3).
- Để tính thể tích của chi tiết trục khuỷu trái, ta chia kết cấu của chi tiết ra thành các phần như hình vẽ:
Ta có:
V= V1 + V2 + V3 - V4
Trong đó:
+) V1 = x h1 = x15 = 95378 mm3.
+) V2 = x h2 = x 80 = 25120 mm3.
+) V3 = x h3 = x 15 = 1177 mm3.
+) V4 = x h4 = x 15 = 7418 mm3.
Ta tính được thể tích trục khuỷu trí là:
V = 95378 + 25120 + 1177 - 7418 = 114257 mm3.
Vậy V 0,1143 dm3.
Suy ra trọng lượng của chi tiết là:
Qct = 0,1143 x 7,852 0,9 (Kg).
Tra bảng 2 (TKDACNCTM) trang 13, ta được dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn.
PHẦN III
CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
3.1, Cơ sở để xác định phương pháp chế tạo phôi:
- Việc chế tạo phôi trục khuỷu trái để đạt được những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế người kỹ sư công nghệ phải xác định được kích thước của phôi và chọn phôi thích hợp với điều kiện sản xuất đó. Việc chọn phôi dựa trên những cơ sở sau:
+) Vật liệu chế tạo phôi và cơ tính của vật liệu.
+) Hình dáng và kết cấu của chi tiết.
+) Khả năng đạt độ bóng của phương pháp chế tạo phôi.
+) Điều kiện sản xuất cụ thể của nhà máy.
- Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, loại vật liệu, điều kiện kỹ thuật, dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi, xác định lượng dư, kích thước và dung sai cần thiết của phôi.
- Trong ngành chế tạo máy nói chung, tuỳ theo dnạg sản xuất mà chi phí chế tạo phôi chiếm từ 30% ¸ 60% tổng chi phí chế tạo.
- ở đây chi tiết trục khuỷu trái vật liệu chế tạo là thép 40X. Tính chất loại vật liệu này phù hợp với các phương pháp chế tạo phôivà gia công cắt gọt.
3.2, Phương pháp chế tạo phôi:
- Trục khuỷu trái có hình dáng phức tạp nên để đảm bảo được hiệu quả kinh tế thì việc chọn phôi có thể chọn một trong các phương án sau:
3.2.1, Phương án 1: sử dụng phôi thanh
a) Ưu điểm: độ bền cao, độ cứng đảm bảo, việc chế tạo đơn giản ít tốn kém.
b) Nhược điểm: chỉ dùng để gia công những chi tiết có kết cấu đơn giản, cho lượng dư lớn gây ra lãng phí vật liệu, hiệu quả kinh tế không cao.
3.2.2, Phương án 2: sử dụng phôi đúc
a) Ưu điểm: lượng dư gia công nhỏ và phân bố đều, có thể đúc được những chi tiết phức tạp. Do vậy có thể giảm được chi phí gia công cơ, hạ giá thành sản phẩm.
b) Nhược điểm: cơ tính đạt được không cao, đặc biệt là khả năng chịu uốn, chịu kéo, chịu xoắn kém.
3.2.3, Phương án 3: sử dụng phôi rèn tự do
a) Ưu điểm: cơ tính vật rèn cao, tiết kiệm được nguyên vật liệu, lượng dư gia công nhỏ, giá thành hạ, thích hợp với sản xuất loạt nhỏ, chi phí về trang bị công nghệ rẻ tiền.
b) Nhược điểm: không tạo được chi tiết có kết cấu phức tạp, năng suất thấp độ chính xác của phôi không cao chủ yếu phụ thuộc vào tay nghề người công nhân. Do đó không thích hợp với sản xuất loạt lớn.
3.2.4, Phương án 4: sử dụng phôi dập nóng
a) Ưu điểm: phôi có cơ tính tốt, đồng đều, không phụ thuộc vào tay nghề người công nhân, các thớ kim loại và các gân gờ tạo nên chi tiết có khả năng chịu lực tốt, tiết kiệm được vật liệu, cho năng suất cao, thích hợp với dạng sản xuất loạt lớn hàng khối.
b) Nhược điểm: chi phí cho việc chế tạo khuôn cao, đòi hỏi hề thống công nghệ phải cứng vững.
* Kết luận: Dựa vào phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi trên, với chi tiết trục khuỷu trái vật liệu là thép 40X ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phôi dập nóng là hợp lý nhất.
PHẦN IV
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
4.1, Vấn đề về chuẩn định vị khi gia công:
Việc chọn chuẩn chính xác, hợp lý có tác dụng rất lớn đến độ chính xác chi tiết gia công, để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của nguyên công đó. Việc chọn chuấn như vậy sẽ đảm bảo độ cúng vững cho chi tiết, đồ gá đơn giản, gá kẹp nhanh, thuận tiện cho việc gia công, do đó có thể áp dụng nhiều phương pháp gia công có tính công nghệ cao.
* Lời khuyên khi chọn chuẩn:
*Từ hai yêu cầu trên người ta đưa ra 3 lời khuyên chung khi chọn chuẩn như sau:
- Việc chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết số bậc tự do cần thiết 1 cách hợp lý nhất. Tuyệt đối tránh thiếu hoặc siêu định vị, trong một số trường hợp phải tránh thừa định vị không cần thiết.
- Chọn chuẩn làm sao cho lực cắt, lực kẹp không làm cong vênh biến dạng chi tiết gia công quá nhiều, đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm nhẹ sức lao động cho người công nhân mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, sử dụng thuận lợi nhất và thích hợp với từng loại hình sản xuất nhất định.
4.1.1, Chọn chuẩn tinh:
a) Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh:
- Ngoài phải đảm bảo các yêu cầu trên, khi chọn chuẩn tinh còn phải đảmt bảo các yêu cầu sau:
+) Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho bề mặt gia công.
+) Đảm bảo độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau.
b) Những lời khuyên khi chọn chuẩn tinh:
+) Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính. Như vậy sẽ làm cho chi tiết gia công có một vị trí tương tự lúc làm việc. Nếu thực hiện được lời khuyên này sẽ đơn giản hoá quá trình gia công và lắp ráp.
+) Cố gắng chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt. Như vậy thì sai số gia công sẽ càng nhỏ, đặc biệt là chuẩn khởi xuất trùng với chuẩn cơ sở thì sai số chuẩn ( ec = 0 ).
+) Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất qua nhiều lần gá đặt cho một quy trình công nghệ. Như vậy sẽ giảm được số chủng loại đồ gá, do đó sẽ giảm được chi phí thiết kế và chế tạo đồ gá.
+) Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, và thuận tiện khi sử dụng.
+) Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực cắt, lực kẹp, mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị.
* Căn cứ vào lời khuyên trên ta có các phương án chọn chuẩn tinh như sau:
-Ưu điểm:
+) Đảm bảo tính trùng chuẩn qua nhiều lần gá đặt thoả mãn được lời khuyên chọn chuẩn tinh thống nhất.
+) Cho phép gia công hầu hết các mặt trụ ngoài của chi tiết. Vì vậy tạo điều kiện đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công.
+) Quá trình gá đặt nhanh chóng ,thao tác đơn giản, dễ thực hiện, đồ gá đơn giản đảm bảo độ đồng tâm qua nhiều lần gá.
+) Còn có thể sử dụng trong qua trình kiểm tra và sửa chữa sau này.
- Nhược điểm:
+) Độ cứng vững của chi tiết kém, dễ bị rung động khi cắt với tốc độ cao và lực cắt lớn làm ảnh hưởng đến độ chính xác gia công.
+) Khi gia công do chịu lực cắt lón và nhiệt sinh ra trong quá trình cắt gọt chi tiết bị quay trượt trêm mũi tâm làm mũi tâm nhanh mòn.
-Ưu điểm:
+) Đảm bảo độ cứng vững tốt, gá đặt đơn giản.
+) Đảm bảo độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặtgia công với đường tâm trục.
-Nhược điểm:
+) Bề mặt chọn làm chuẩn phải đạt độ chính xác cao.
+) Phạm vi gia công hẹp.
4.1.2, Chọn chuẩn thô:
a) Yêu cầu khi chọn chuẩn thô:
- Chuẩn thô thường được dùng ở nguyên công đầu tiên trong quá trình gia công cơ. Việc chọn chuẩn thô ảnh hưởng lớn tới các nguyên công sau và độ chính xác của chi tiết. Vì vậy khi chọn chuẩn thô cần phải đảm bảo 2 yêu cầu sau:
+) Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho bề mặt gia công.
+) Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt không gia công với bề mặt sẽ gia công.
b) Những lời khuyên khi chọn chuẩn thô:
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô. Vì vậy sẽ đảm bảo độ chính xác giữa các bề mặt gia công và bề mặt không gia công.
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có hai hay nhiều bề mặt không gia công thì ta nên chọn bề mặt nào có yêu cầu về độ chính xác tương quan cao nhất so với các bề mặt làm chuẩn thô.
- Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết có tất cả các bề mặt đều gia công, thì chọn bề mặt nào có lượng dư nhỏ, đều nhất làm chuẩn thô.
- Nếu có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì chọn bề mặt nào bằng phẳng trơn chu nhất làm chuẩn thô.
- ứng với một bậc tự do cần thiết của chi tiết thì ta chỉ được phép chọn và sủ dụng chuẩn thô không quá một lần. Trong suốt cả quá trình gia công nếu vi phạm lời khuyên này người ta gọi là phạm chuẩn thô, Nếu phạm chuẩn thô sẽ làm cho sai số về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau là rất lớn.
* Từ các yêu cầu và lời khuyên khi chọn chuẩn thô cho chi tiết gia công ta có phương án chọn chuẩn thô như sau:
- Ưu điểm: kết cấu đồ gá đơn giản, gá đặt nhanh chóng đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết.
- Nhược điểm: phụ thuộc vào độ chính xác của phôi.
Ø Phương án 2: chọn chuẩn thô là bề mặt trụ ỉ90 và mặt đầu. Theo phương án này chi tiết được khống chế 5 bậc tự do (Hình vẽ)
- Ưu điểm: gá đặt nhanh chóng, đơn giản.
- Nhược điểm: không đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết.
* Chi tiết có hầu hết bề mặt gia công cơ trong đó có cả bề mặt cổ trục ỉ20 được lắp với ổ bi và bề mặt cổ trục ỉ19,05 ; ỉ19. Như vậy độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt là rất cao, do vậy chọn phương án 1 làm chuẩn thô là hợp lý nhất.
4.2,Trình tự gia công trục khuỷu trái:
*Phương án 1:
1) Nguyên công I: Phay mặt đầu A + Khoan 2 lỗ tâm.
2) Nguyên công II: Tiện thô mặt trụ ỉ10; ỉ19; ỉ19,05; ỉ20, ỉ81; ỉ90.
3) Nguyên công III: Tiên tinh mặt trụ ỉ10; ỉ19; ỉ19,05; ỉ20, ỉ81; ỉ90; vát mép, tiện rãnh, tiện ren M10x1,25.
4) Nguyên công IV: Tiện thô côn 5042’’.
8) Nguyên công VIII: Phay rãnh then.
9) Nguyên công IX: Tôi cao tần cổ trục và phần côn.
10) Nguyên công X: Mài thô cổ trục ỉ19;ỉ19,05; ỉ20.
11) Nguyên côngXI: Mài tinh cổ trục ỉ19;ỉ19,05; ỉ20.
12) Nguyên công XII: Mài thô côn 5042’’.
13) Nguyên công XIII: Mài tinh côn 5042’’.
14) Nguyên công XIV: Mài thô lỗ ỉ25,1.
15) Nguyên công XV: Mài tinh lỗ ỉ25,1.
16) Nguyên công XVI: Tổng kiểm tra.
* Phương án 2:
1) Nguyên công I: Phay 2 mặt đầu + Khoan 2 lỗ tâm.
2) Nguyên công II: Tiện thô mặt trụ ỉ10; ỉ19; ỉ19,05; ỉ20, ỉ81; ỉ90.
3) Nguyên công III: Tiên tinh mặt trụ ỉ10; ỉ19; ỉ19,05; ỉ20, ỉ81; ỉ90; vát mép, tiện rãnh, tiện ren M10x1,25.
4) Nguyên công IV: Tiện thô côn 5042’’.
5) Nguyên công V: Tiện tinh côn 5042”.
8) Nguyên công VIII: Tôi cao tần cổ trục và phần côn.
9) Nguyên công IX: Mài thô cổ trục ỉ19;ỉ19,05; ỉ20.
10) Nguyên công X: Mài tinh cổ trục ỉ19;ỉ19,05; ỉ20.
11) Nguyên công XI: Mài thô côn 5042’’.
12) Nguyên công XII: Mài tinh côn 5042’’.
13) Nguyên công XIII: Mài thô lỗ ỉ25,1.
14) Nguyên công XIV: Mài tinh lỗ ỉ25,1.
15) Nguyên công XV: Tổng kiểm tra.
=> Kết luận: Ta thấy phương án 2 không khả quan vì để phay được 2 mặt đầu đồng thời, và việc xác định vị trí khi phay rãnh then là rất khó khăn.Vì vậy ta chọn phương án 1 vì nó tối ưu hơn.
* Sơ đồ các nguyên công:
Nguyên công I: Phay mặt đầu A + khoan 2 lỗ tâm
Bước 1: Phay mặt đầu A.
Bước 2: Khoan 2 lỗ tâm.
Nguyên công II: Tiện thô các bề mặt trụ
Bước 1: Tiện thô ỉ10.
Bước 2: Tiện thô ỉ19.
Bước 3: Tiện thô ỉ19,05.
Bước 4: Tiện thô ỉ20.
Bước 5: Tiện thô ỉ90
Nguyên công III: Tiện tinh các bề mặt cổ trục
Bước 1: Tiện tinh ỉ10.
Bước 2: Tiện tinh ỉ19.
Bước 3: Tiện tinh ỉ19,05.
Bước 4: Tiện tinh ỉ20.
Bước 5: Tiện tinh ỉ81.
Bước 6: Tiện rãnh.
Bước 7: Tiện ren.
Nguyên công IV: Tiện thô côn 5042.
Nguyên công VIII: Phay rãnh then
Nguyên công IX: Nhiệt luyện
Bước 1: Tôi cao tần
Bước 2: Ram thấp
Nguyên công X: Mài thô các bề mặt cổ trục
Bước 1: Mài thô ỉ19.
Bước 2: Mài thô ỉ19,05.
Bước 3: Mài thô ỉ20.
Nguyên công XI: Mài tinh các bề mặt cổ trục
Bước 1: Mài tinh ỉ19.
Bước 2: Mài tinh ỉ19,05.
Bước 3: Mài tinh ỉ20.
Nguyên công XII: Mài thô côn 5042.
Nguyên công XIII: Mài tinh côn 5042.
Nguyên công XIV: Mài thô lỗ ỉ25,1.
Nguyên công XV: Mài tinh lỗ ỉ25,1.
PHẦN V.
TÍNH VÀ TRA LƯỢNG DƯ CHO CÁC BỀ MẶT
- Lượng dư gia công cơ là lớp kim loại được hớt đi trong suốt quá trình gia công cơ khí, để biến phôi thành chi tiết theo yêu cầu mà ta cần. Phôi được xác định hợp lý phần lớn phụ thuộc vào việc xác định lượng dư gia công. Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số dung sai sẽ góp phần đảm bảo hiệu quả kinh tế .Tính lượng dư gia công cho một bề mặt nào đó là xác định lượng kim loại được cắt bỏ đi trong suốt quá trình gia công bề mặt đó .
* Lượng dư lớn sẽ gây tốn nhiều nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để gia công nhiều, tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt, vận chuyển nặng, .v.v. dẫn đến giá thành tăng.
* Ngược lại, lượng dư nhỏ quá sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để hoàn thiện. Nó được giải quyết như sau:
K = Dct/ Dph
* Trong đó :
K- Hệ số in dập.
Dct - Sai lệch chi tiết .
Dph - Sai lệch phôi.
Như vậy sai lệch sẽ giảm dần sau mỗi nguyên công cắt gọt, Vì vậy trong quá trình công nghệ ta phải chia ra nhiều nguyên công, nhiều bước để hớt dần lớp kim loại mang sai số in dập do nguyên công trước để lại. cho nên lượng dư phải đảm bảo đủ để thực hiện các nguyên công cần thiết đó.
Lượng dư gia công của phôi có thể tính theo 2 phương pháp:
*Phương pháp thống kê kinh nghiệm .
Thường được sử dụng trong sản suất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ . Lượng dư đã được cho sẵn trong các bảng tra kỹ thuật , các số liệu này được thống kê theo kinh nghiệm ở các nhà máy, xí nghiệp sản suất .
Phương pháp này đơn giản nhưng lượng dư thường lớn hơn thực tế
* Phương pháp tính toán phân tích
5.1,Tính lượng dư cho bề mặt trụ
Quá trình gia công bề mặt trục khuỷu gồm các nguyên công và các bước sau :
-Tiện thô
-Tiện tinh
- Mài thô
-Mài tinh
Các nguyên công và bước công nghệ gia công mặt trụ ngoài đều có chuẩn định vị là 2 lỗ tâm, bề mặt có tính chất đối xứng nên ta có công thức sau:
2Zbmin= 2( 2RZa + Ta + ).
Trong đó:
Zbmin- Lượng dư nhỏ nhất của bước ( nguyên công) đang tính.
RZa- Chiều cao trung bình các nhấp nhô bề mặt do bước (nguyên công) trước để lại.
Ta- Chiều sâu lớp bề mặt kim loại bị hư hỏng do bước (nguyên công) trước để lại.
ra- Sai lệch không gian do bước (nguyên công) sát trước để lại.
eb- Cai số gá đặt của bước hay nguyên công đang thực hiện.
5.1.1, Tính lượng dư cho bước tiện thô :
* Phôi dập :
Với phôi dập nóng theo bảng 10 trang 39 TKĐACNCTM có :
RZa = 150 mm.
Ta = 200 mm.
+) rcm- độ sai lệch của khuôn dập. Tra bảng 17 HĐTKACNCTM (trg 43)
được : rcm = 0,5 mm
+) rC- Độ cong vênh của phôi.
rC= Äk . L
Với: Äk là độ cong đơn vị
L :chiều dài từ đầu đến phần gia công
L =29 mm
Tra bảng 15 trang 43 TKĐACNCTM ta được Äk= 2mm/ mm
Vậy rc= 2 . 29 =58 mm =0.058 mm
+) rt =
: Dung sai phôi dập. Tra bảng 3 - 17 Trang 190 STCNCTM I
Ta có =0.7 mm
Þ rt == 0,4 mm
Vậy ra = =0,642 mm = 642 mm
* Sai số gá đặt :
Vì khi gia công chi tiết phôi được gá đặt trên hai mũi tâm nên sai số chuẩn ồc =0 .Quá trình truyền lực là dùng tốc kẹp nên ta bỏ qua sai số do kẹp chặt . Vậy lượng dư nhỏ nhất được xác định theo công thức:
2Zbmin= 2( RZa + Ta + ra ). (1)
Þ 2Zbmin = 2( 150 + 200 + 642 )
2Zbmin=1984 mm
5.1.2, Tính lượng dư cho nguyên công tiện tinh :
Sau tiện thô chi tiết đạt : (Tra bảng 12 trang 14 TKDACNCTM )
RZa = 50 mm. Ta = 50 mm.
Theo bảng 3-84 trang 242 STCNCTM T1 ta được cấp chính xác của nguyên công tiện thô đạt cấp 12
Tra bảng (3-91) STCNCTMT1 được : d = 210 mm .
Sai lệch còn lại sau bước tiện thô:
r1 =0,06. ra = 0,06.642 = 38,5 mm.
Thay các giá trị vào công thức (1) ta có lựơng dư nhỏ nhất cho nguyên công tiện tinh là :
2 Zbmin= 2 ( 50 + 50 + 38.5 ) = 277 mm.
5.1.3, Tính lượng dư cho bước mài thô :
Sau khi tiện tinh mặt trụ ngoài ta được các thông số :
Tra bảng 12 trang 14 TKĐACNCTM
RZa = 20 mm. Ta = 30 mm.
Độ chính xác đạt được là cấp 9 .Theo bảng 3 -84 trang 242 STCNCTM T1
Tra bảng (3-91) trang 248 STCNCTMT1 được : d = 52 mm .
Do nguyên công mài thô được thực hiện sau nguyên công nhiệt luyện .Quá trình nhiệt luyện làm độ chính xác giảm đi một cấp , độ bang bề mặt giảm từ một đến hai cấp .
Chi tiết sau khi nhiệt luyện bị cong vênh nên :
ra= Äk . L =2 . 29 =58 mm / mm
Các giá trị tương ứng sau nhiệt luyện : RZa = 50 mm. Ta = 50mm.
Nguyên công nhiệt luyện chi tiết được gá đặt trên hai mũi tâm nên ồb=0
Quá trình nhiệt luyện tôi cao tần đạt độ cứng theo yêu cầu kỹ thuật ,nên sau khi nhiệt luyện ta cần giữ lại lớp biến cứng bề mặt .Do đó trong công thức tính lượng dư đại lượng Ta không xét đến nữa Ta=0
Thay các giá trị vào công thức ta có lựơng dư nhỏ nhất cho nguyên công mài thô :
2Zbmin= 2( 2RZa + ra )
2 Zbmin= 2 ( 50 + 58 ) = 216 mm.
5.1.4, Tính lượng dư cho nguyên công mài tinh.
Sau khi mài thô ta được :
Tra bảng 3-83 trang 241 STCNCTM T1 ta được :RZa = 15 mm. Ta=15mm.
Tra bảng 3-84 trang 242 STCNCTM T1 ta được độ chính xác của nguyên công mài thô đạt được là cấp 8.
Tra bảng 3-91 trang 248 STCNCTM T1 ta được d = 33 mm
Độ sai lệch không gian r1 =0,02. ra = 0,02.642 = 13mm.
Thay các thông số vào công thức tính lượng dư
2Zbmin= 2( 2RZa + ra ) = 2( 15+13 ) =56 mm
Tra bảng 3-84 trang 242 STCNCTM T1 ta được độ chính xác của nguyên công mài tinh đạt được là cấp 6.
Tra bảng 3-91 trang 248 STCNCTM T1 ta được d = 13 mm
*Kích thước tính toán được xác định như sau:
- Kích thước nhỏ nhất :
Mài tinh: d4 = 20,002 mm.
Mài thô : d3 = 20,002 + 56 (mm) = 20,058 mm
Tiện tinh: d2 = 20,058 + 216 (mm) = 20,274 mm.
Tiện thô: d1 = 20,274 + 277 (mm) = 20,551 mm.
Phôi: d0 = 20,551 + 1984 (mm) = 22,535 mm.
- Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất:
Phôi : d0 = 22,535 mm.
Tiện thô : d1 = 20,551 mm.
Tiện tinh: d2 = 20,274 mm.
Mài thô : d3 = 20,058 mm.
Mài tinh : d4 = 20,002 mm
- Xác định kích thước giới hạn lớn nhất:
Phôi : d0 = 22,535 + 0,7= 23,235 mm.
Tiện thô : d1 = 20,551 + 0,21 = 20,751 mm.
Tiện tinh: d2 = 20,274 + 0,052 = 20,326 mm.
Mài thô : d3 = 20,058 + 0,033 = 20,091 mm.
Mài tinh : d4 =20,002 + 0,013 =20,015 mm.
-Xác định lượng dư giới hạn
Zbmax - Hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất .
Zbmin - Hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất .
Ta có :
Mài tinh:
Zbmax= 20,091 - 20,015 = 0,076 mm = 76 mm .
Zbmin = 20,058 - 20,002 = 0,056 mm = 56 mm .
Mài thô :
Zbmax= 20,326 - 20,091 = 0,235 mm = 235 mm .
Zbmin = 20,274 - 20,058 = 0.216 mm = 216 mm .
Tiện tinh:
Zbmax= 20,761 - 20,326 = 0,435 mm = 435mm .
Zbmin = 20,551 - 20,274 = 0.279 mm = 277 mm .
Tiện thô:
Zbmax= 23,235 - 20,761 = 2,510 mm = 2474 mm .
Zbmin = 22,535 - 20,551 = 1,984 mm = 1984 mm .
* Xác định lượng dư tổng cộng :
Lượng dư tổng cộng lớn nhất là tổng các lượng dư trung gian ( lượng dư nguyên công) lớn nhất , còn lượng dư tổng cộng nhỏ nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) nhỏ nhất.
Z0max = = 76 + 235 + 435 + 2474 = 3220 mm .
Z0min = = 56 + 216 + 277 + 1984 = 2533 mm .
*Kiểm tra phép tính - Phép tính đúng theo biểu thúc sau:
Z0max - Z0min = dphôi - dchi tiêt
3220 - 2533 = 700 - 13
687 = 687
Vậy các phép tính trên là đúng.
5.2, Bảng tra lượng dư cho các bề mặt còn lại
5.2.1, Bề mặt ỉ 20.
- Phôi : 2Zbmin = 4 mm.
- Tiện thô: 2Zbmin = 2,3 mm.
- Tiện tinh : 2Zbmin = 0,9 mm.
- Mài thô : 2Zbmin = 0,5 mm.
- Mài : 2Zbmin = 0,3 mm.
5.2.2,Bề mặt ỉ 19,05.
- Phôi : 2Zbmin = 4,95 mm.
- Tiện thô: 2Zbmin = 3,25 mm.
- Tiện tinh : 2Zbmin = 0,9 mm.
- Mài thô : 2Zbmin = 0,5 mm.
- Mài : 2Zbmin = 0,3 mm.
5.2.3, Bề mặt ỉ 19-0.021.
- Phôi : 2Zbmin = 5 mm.
- Tiện thô : 2Zbmin = 3,3 mm.
- Tiện tinh : 2Zbmin = 0,9 mm.
- Mài thô : 2Zbmin = 0,5 mm.
- Mài tinh : 2Zbmin = 0,3 mm.
5.2.4, Bề mặt côn 5o42 .
- Phôi : 2Zbmin = 5 mm.
- Tiện thô : 2Zbmin = 3,3 mm.
- Tiện tinh : 2Zbmin = 0,9 mm.
- Mài thô : 2Zbmin = 0,5 mm.
- Mài tinh : 2Zbmin = 0,3 mm.
5.2.5, Bề mặt then.
- Lượng dư một phía : Zbmin = 3,1 mm.
- Phay: Zbmin = 3,1 mm.
5.2.6, Bề mặt ren.
- Phôi : 2Zbmin = 14 mm.
- Tiện thô : 2Zbmin = 12,02 mm.
- Tiện tinh : 2Zbmin = 0,9 mm.
- Tiện ren : 2Zbmin = 1,08 mm.
5.2.7, Phay mặt đầu.
- Lượng dư một phía : Zbmin = 1 mm.
- Phay : Zbmin = 1 mm.
5.2.8, Bề mặt lỗ.
- Khoan : 2Zbmin = 23 mm.
- Khoét: 2Zbmin = 1,8 mm.
- Mài thô : 2Zbmin = 0,2 mm.
- Mài tinh : 2Zbmin = 0,1 mm.
PHẦN VI.
TÍNH VÀ TRA CHẾ ĐỘ CẮT
6.1,Tính chế độ cắt cho nguyên công VI : Tiện tinh cổ khuỷu F20
6.1.1, Chọn máy:
Chọn máy tiện ngang của Nhật IKEGAI EG - 18 với các thông số cơ bản của máy như sau:
* Đường kính lớn nhất chi tiết gia công trên máy: 500 (mm)
* Số cấp tốc độ trục chính: zn = 8 cấp.
Trong đó
nmin = 63 (v/p) nmax = 1600 (v/p)
n = 63 ; 100 ; 160 ; 250 ; 400 ; 630 ; 1000 ; 1600 (v/p)
* Khoảng cách giữa hai mũi tâm: 1400 (mm)
* Lượng chạy dao: Sd = 0.1 ¸ 0,7 (mm/vòng)
Sd = 0.1 ; 0.11 ; 0.13 ; 0.14 ; 0.15 ; 0.18 ; 0.2 ; 0.23 ; 0.25 ; 0.28 ; 0.3 ; 0.35 ; 0.4 ; 0.45 ; 0.5 ; 0.6 ; 0.7 (mm/vòng )
Lượng chạy dao ngang = 1/2 lượng chạy dao dọc
* Công suất động cơ: P = 4 KW
* Hiệu suất h = 0,8
Lực chạy dao lón nhất tác dụng lên cơ cấu chạy dao
Px = 3000 N ; P y = 3500 N
6.1.2,Chọn dao :
Chọn vật liệu phần cắt:
Để tăng năng suất gia công ta chọn vật liệu phần cắt là hợp kim cứng (HKC).
Tra bảng (4-2) HDTKD chọn vật liệu phần cắt được chế tạo bằng mảnh dao HKC: T15K6 .
Tra bảng (4- 9 ) HDTKD, chọn mảnh HKC dùng cho dao tiện ngoài. Với số hiệu mảnh dao: 0725 . Kích thước mảnh dao F = 16 x 25 và có góc j =900.
a)Thông số hình học phần cắt:
Tra bảng (4-32); (4-33); (4-44) được:
j = 900; g =150; g2= -50 ; a = a1 = 120 ; m = 6 mm; h =15,2 mm;
j1 = 100; l = 50; r = 1 mm; f = 0,3 mm; l =18; a = 13 mm; b1=5,3 mm.
b) Vật liệu và kích thước thân dao:
Vật liệu chế tạo thân dao: Thép C45.
Tra bảng (4-24) trang 135 HDTKD chọn kích thước thân dao với tiết diện vuông: B.H = 16 x 25 mm.
Tra bảng (4-25) trang 136 HDTKD chọn chiều dài dao: L = 160 mm.
6.1.3,Chọn tuổi bền của dụng cụ cắt:
Chọn trị số độ mòn cho phép của phần cắt phụ thuộc vào kiểu dao tiện, vật liệu gia công và điều kiện làm việc cụ thể.
Tra bảng (4-37) trang 141 HDTKD được độ mòn cho phép là : 0,4 - 0,6 mm
Vậy : Tuổi bền = 60 phút.
6.1.4,Chọn chiều sâu cắt t :
Chiều sâu cắt t được chọn phụ thuộc vào lượng dư gia công h và yêu cầu về độ nhẵn bề mặt gia công.
Lượng dư gia công tinh 2Zb2= h = 0,9 mm. Gia công 1 lần hết lượng dư vậy chiều sâu cắt:
6.1.5,Chọn lượng chạy dao:
Để xác định lượng chạy dao ta có các phương pháp sau :
- Theo sức bền của cơ cấu chạy dao
- Theo sức bền của cán dao
- Theo sức bền của mảnh HKC
- Theo độ cứng vững của chi tiết gia công
- Theo cấp và độ nhẵn bang ở nguyên công và bước công nghệ đang thực hiện
a) Xác định lượng chạy dao để đảm bảo độ bền thân dao:
W - Mô đun chống uốncủa tiết diện thân dao ( mm3).
Với B và H- Chiều rộng, chiều cao thân dao ở tiết diện nguy hiểm ( mm ).
[ su ] - ứng suất uốn cho phép của tiết diện thân dao. Với thân dao làm bằng thép C45 chọn [ su ] = 200 N/ mm2.
L- Tầm với ( Khoảng cách từ mũi dao đến tiết diện nguy hiểm), lấy L= 1,5.H
Þ L = 1,5 . 25 = 37,5 mm.
Cpz- Hệ số tính lực cắt Pz .
Xpz- Số mũ xét tới ảnh hưởng của t đến lực cắt Pz .
Ypz- Số mũ xét tới ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến Pz .
Tra bảng (4-54) trang 157 HDTKD có:
Cpz= 3000 ; Xpz= 1 ; Ypz= 0,75.
Kpz- Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của các nhân tố tới lực cắt Pz.
Kpz = Kmpz. Kjpz. Kgpz. Klpz. Krpz. Khspz.
Trong đó :
Kmpz:
Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của vật liệu gia công đến lực cắt Pz.
Với sb của thép C45 tra bảng (2-14) HDTKD có : sb = 610 N/mm2.
Các hệ số hiệu chỉnh : Kjpz; Kgpz; Klpz; Krpz; Khspz. Tra bảng (4-56) trang 159 HDTKD có:
Kjpz = 0,89. Krpz = 0,89
Kgpz = 1 Khspz = 1
Klpz = 1.
=> Kpz = 0,93 . 0,89 . 1 . 1 . 0,89 . 1 = 0,73.
b) Xác định lượng chạy dao để đảm bảo độ bền của cơ cấu chạy dao:
Để đảm bảo độ bền của cơ cấu chạy dao, lượng chạy dao được tính theo công thức sau:
[ Pm ] - Trị số lớn nhất cho phép của lực chiều trục tác dụng lên cơ cấu chạy dao. Ta có : [ Pm ] = 3000 N.
t - Chiều sâu cắt. t = 0,45 mm.
Cpx- Hệ số để tính lực cắt Px.
Xpx- Số mũ xét đến ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến Px.
Ypx - Số mũ xét đến ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến Px.
Tra bảng (4-54) HDTKD ta có :
Cpx = 3390. Xpx = 1. Ypx = 0,5.
Kpx - Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của các nhân tố đến lực cắt Px.
Kpx được tính theo công thức :
Kpx = Kmpx. Kjpx. Kgpx. Klpx. Krpx. Khspx.
Kmpx - Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của vật liệu gia công đếnlực cắt Px.
Tra bảng ( 4-55 ) trang 158 HDTKD ta có :
Các hệ số hiệu chỉnh : Kjpx; Kgpx; Klpx; Krpx; Khspx. Tra bảng (4-56) có:
Kjpx = 1,17. Krpx = 1.
Kgpx = 1 Khspx = 1.
Klpx = 0,85.
=>Kpx = 0,813 . 1,17 . 1 . 0,85 . 1 . 1 = 0,8
c) Xác định lượng chạy dao để đảm bảo độ cứng vững của chi tiết gia công:
Để đảm bảo độ cứng vững của chi tiết gia công, lượng chạy dao được xác định theo công thức sau :
K - Hệ số phụ thuộc vào cách gá đặt chi tiết trên máy, với chi tiết được chống tâm 2 đầu thì : K = 48.
E - Mô đun đàn hồi của vật liệu gia công với thép : E = 20.104 N/mm2.
J - Mô men quán tính tiết diện ngang của chi tiết gia công, với chi tiết có tiết diện ngang là tròn:
J = P.D4/64 (mm4).
Với : D - Là đường kính của chi tiết gia công. D = 20 mm.
[ f ] - Độ võng cho phép của chi tiết gia công, khi tiện tinh :
[ f ] = 0,05 ¸ 0,1 mm Chọn [ f ] = 0,05 mm.
t - Chiều sâu cắt t = 0,45 mm.
L - Chiều dài của chi tiết L = 110 mm.
Cpy- Hệ số để tính lực cắt Py.
Xpy- Số mũ xét đến ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến Py.
Ypy - Số mũ xét đến ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến Py.
Tra bảng (4-54) HDTKD ta có :
Cpy = 2430. Xpy = 0,9. Ypy = 0,6.
Kpy - Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của các nhân tố đến lực cắt Py. Kpy được tính theo công thức :
Kpy = Kmpy. Kjpy. Kgpy. Klpy. Krpy. Khspy.
Kmpy - Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của vật liệu gia công đến lực cắt Py.
6.1.6, Xác định tốc độ cắt và số vòng quay:
a) Xác định tốc độ cắt V:
VT - Tốc độ cắt ứng với tuổi bền T của dao ( m/ph ).
T - Tuổi bền của dao : T = 60 ( phút ).
t - Chiều sâu cắt : t = 0,45 ( mm ).
S - Lượng chạy dao: S = 0,11 ( mm/v ).
CV - Hệ số để tính tốc độ cắt V.
m - Chỉ số tuổi bền .
X V - Số mũ xét tới ảnh hưởng của t đến V.
YV - Số mũ xét tới ảnh hưởng của S đến V.
Tra bảng (4-62) HDTKD có :
CV = 349; X V = 0,15; YV = 0,35; m = 0,2
KV - Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của các nhân tố tới tốc độ cắt V.
KV tính theo công thức :
KV = KCN . KM . KP . Kd . Khs . Kj . Kmt.
Với :
KCN - Hệ số hiệu chỉnh xét tới ảnh hưởng của khả năng công nghệ tới tốc độ cắt:
Tra bảng ( 4-59 ) trang 162 HDTKD có :
KCN = 1.
KM - Hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng của cơ tính vật liệu gia công tới tốc độ cắt .
Tra bảng ( 4-63 ) có : KM = .
Tra bảng ( 4-64 ) HDTKD ta có các hệ số :
KP = 1; Kd = 1; Khs = 0,9; Kj = 0,81; Kmt = 1.
=> KV = 1 . 1,23 . 1. 0,81 . 1 . 0,9 . 1 = 0,89
Vậy :
VT = ( m/ph ).
a) Xác định số vòng quay n :
Số vòng quay lý thuyết được tính theo công thức sau :
n = ( v/ph ).
Trong đó :
n - Số vòng quay ( vòng/phút ).
D - Đường kính chi tiết gia công D = 90 mm.
V - Tốc độ cắt V = 334 mm.
Vậy :
n = ( v/ph ).
So sánh với bảng trị số nthực của máy tiện:
Ta chọn: nthực = nM = 1000 ( v/ph ).
Vậy vận tốc cắt thực được tính theo công thức sau :
Vthực = ( m/ph ).
6.1.7, Tính lực cắt :
a) Lực tiếp tuyến Pz :
Lực tiếp tuyến Pz được tính theo công thức sau :
Pz = Cpz . txpz . Sypz . Vnpz . Kpz.
Tra bảng (4-54) HDTKD có :
Cpz = 3000 . Ypz = 0,75. npz = - 0,15.
Xpz =1 . Kpz = 0,73
Vậy :
Pz = . ( N ) .
b) Lực chiều trục Px :
Lực chiều trục Px được tính theo công thức sau :
Px = Cpx . txpx . Sypx . Vnpx . Kpx.
Tra bảng (4-54) HDTKD có :
Cpx = 3390 . Ypx = 0,5. npx = - 0,4.
Xpx = 1 . Kpx = 0,8.
Vậy :
Px = . ( N ) .
c) Lực hướng kính Py :
Lực hướng kính Py được tính theo công thức sau :
Py = Cpy . txpy . Sypy . Vnpy . Kpy.
Tra bảng (4-54) HDTKD có :
Cpy = 2430 . Ypy = 0,6. npy = - 0,3.
Xpy = 0,9 . Kpy = 0,47
Vậy :
Py = . ( N )
5.1.8, Kiểm nghiệm chế độ cắt theo động lực và mô men máy:
Chế độ cắt đã xác định ở trên phải thoả mãn những điều kiện sau:
Nc = £ Nđc . h.
Trong đó :
Pz - Là lực cắt tiếp tuyến Pz = 101,16 N.
V - Là tốc độ cắt V = 62,8 m/ph.
Nđc - Công suất động cơ chính Nđc = 4 Kw.
h - Hiệu suất máy h = 0,8.
Þ Nc = £ Nđc . h = 4 . 0,8.
Þ 0,105 < 3,2 Kw.
Thoả mãn điều kiện về công suất máy: Mc = £ [ Mx ].
Với : [ Mx ] - Mô men xoắn cho phép của trục chính.
Mc = N/mm.
[ Mx ] = = = 30,47 N/mm.
Þ Mc = 1,01 < [ Mx ] = 30,47 N/mm.
Thoả mãn điều kiện về mô men xoắn.
Vì dao tiện gắn mảnh HKC nên ta kiểm nghiệm về lực tác dụng lên mảnh HKC.
Pz £ [ Pz ].
[ Pz ] - Lực lớn nhất cho phép theo độ bền của mảnh HKC.
Tra bảng ( 4-57 ) có :
[ Pz ] = 1900 . 90% = 1710 N.
Pz = 101,16 £ [ Pz ] = 1710 N.
Thoả mãn điều kiện về độ bền của mảnh dao HKC.
* Kết luận : Chế độ cắt vừa tính đảm bảo được các điều kiện về độ an toàn của máy, độ chính xác và độ bóng bề mặt của chi tiết gia công.
6.1.9, Tính thời gian máy T0 :
Thời gian máy T0 được tính theo công thức sau:
T0 = .i ( phút ).
Trong đó :
L - Là chiều dài đoạn chi tiết gia công : L = 14,5 mm.
Y - Lượng ăn tới của dao ; Y = t.cotgj mm.
T - chiều sâu cắt t = 0,45 mm.
j - Góc nghiêng chính j = 900.
Þ Y = 0 mm.
Y1- Lượng vượt quá của dao Y1 = 0 mm.
i - Số lần cắt i = 1
S - lượng chạy dao S = 0,11 mm/v.
n - Số vòng quay n =1000 v/ph.
6.2,Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại
PHẦN VII.
TÍNH VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
(Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công phay mặt đầu, khoan 2 lỗ tâm)
7.1,Công dụng và nhiệm vụ của đồ gá:
Đồ gá là một trang bị công nghệ đi kèm với máy để định vị và kẹp chặt chi tiết gia công, nó đảm bảo chi tiết vào gia công có một vị trí xác định. Do vậy thiết kế đồ gá thích hợp đảm bảo độ chính xác và năng suất lao động, giảm giá thành kinh tế. Đồ gá trên máy cắt kim loại phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Phải đem lại hiệu quả kinh tế cao và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sẽ gia công trên đồ gá đó.
+ Phải phù hợp với điều kiện thực tế của cơ sở sản xuất.
Khi thiết kế đồ gá ta cần căn cứ vào loại hình sản xuất để lựa chọn đồ gá và phương án kết cấu cho phù hợp. Đối với nguyên công này với loại hình sản xuất là hàng loạt lớn, ta cần thiết kế đồ gá chuyên dùng đảm bảo gá đặt nhanh, độ chính xác cao và ổn định cho cả loạt chi tiết gia công.
7.2,Vị trí, mục đích, yêu cầu của đồ gá cần thiết kế:
Nguyên công phay mặt đầu, khoan 2 lỗ tâm là nguyên công đầu tiên của quy trình công nghệ gia công chi tiết trục khuỷu trái. Mục đích là để tạo 2 lỗ chuẩn tinh phụ thống nhất để gia công đạt các nguyên công sau. Vì vậy độ chính xác về độ đồng tâm của 2 lỗ tâm của nguyên công này rất quan trọng, nó quyết định tới độ chính xác của các nguyên công sau. Do đó yêu cầu của đồ gá nguyên công này cần phải đảm bảo độ cứng vững, và đảm bảo độ chính xác của bản thân đồ gá cũng như độ chính xác lắp ráp đồ gá lên bàn máy.
7.3, Xác định thông số về máy để gá đặt đồ gá:
Đồ gá chuyên dùng phay mặt đầu + khoan 2 lỗ tâm của trục khuỷu trái được lắp trên bàn máy phay và khoan tâm bán tự động MP-71M có các thông số cơ bản sau đây : (Theo bảng 25- trang 119; Thiết kế đồ án CNCTM)
+ Đường kính gia công: 25¸125 (mm).
+ Chiều dài chi tiết gia công: 200 ¸ 500 (mm).
+Độ phức tạp sửa chữa R: 7 .
7.4, Xác định phương pháp định vị và kẹp chặt:
7.4.1, Phương pháp định vị:
- Chi tiết trục khuỷu được gá đặt trên đồ gá, để đảm bảo được độ chính xác vị trí của bề mặt gia công và độ chính xác tương quan với các bề mặt khác của trục khuỷu ta cần phải định vị chi tiết theo nguyên tắc 6 điểm và khống chế hết số bậc tự do cần thiết của chi tiết gia công. Để đảm bảo kích thước chiều dài đạt l = 110-0.43, và đảm bảo độ đồng tâm của 2 lỗ tâm và tâm của chi tiết ta tiến hành định vị như sau:
+ Trên bề mặt cổ khuỷu của chi tiết là bề mặt có đường kính ỉ24, ta chọn bề mặt này làm bề mặt định vị chính để gá đặt lên 2 khối V ngắn, khống chế 4 bậc tự do của chi tiết .
- Như vậy chi tiết đã được định vị chính xác vị trí khi vào gia công và được khống chế hết số bậc tự do cần thiết (5 bậc).
- Phương án này là tối ưu vì nếu gá chi tiết trên mâm cặp - tiện mặt đầu - khoan lỗ tâm - quay đầu khoan lỗ tâm còn lại thì không đảm bảo được độ đồng tâm của 2 lỗ tâm và việc kiểm tra kích thước l = 110-0.43 là khó khăn.
7.4.2, Phương pháp kẹp chặt:
a) Kẹp chặt:
Chi tiết gia công khi đã được định vị trên đồ gá để giữ được chi tiết trong suốt quá trình gia công ta phải thiết kế cơ cấu kẹp chặt cho đồ gá. Với nguyên công này ta chọn cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít và kẹp bằng tay. Với cơ cấu kẹp này có ưu điểm là chế tạo đơn giản, lực kẹp chặt lớn, vị trí thao tác kẹp chặt thuận tiện cho người vận hành.
Thanh kẹp 1 đầu được lắp bản, lề đầu kia xẻ rãnh để lắp với bu lông kẹp. Bu lông kẹp cũng được lắp bản lề.
b) Quá trình kẹp :
Khi đã định vị xong ta tiến thành kẹp chặt chi tiết. Ta lắp thanh kẹp có mang khối V tự lựa với bu lông kẹp, lắp vòng đệm. Điều chỉnh cho các bề mặt định vị của chi tiết tiếp xúc vào các bề mặt định vị của khối V rồi xiết đai ốc kẹp chặt. Lực kẹp chặt được thông qua thanh kẹp, chốt, khối V tự lựa đến chi tiết gia công và tiến hành gia công.
7.5, Vẽ sơ đồ định vị , kẹp chặt chi tiết:
7.5.1, Sơ đồ định vị kẹp chặt chi tiết
7.5.2, Bản vẽ định vị, kẹp chặt chi tiết lên khối V:
7.6, Chọn kết cấu đồ gá:
7.6.1, Cơ cấu định vị:
Dựa vào kết cấu, hình dáng yêu cầu của chi tiết gia công. Khi khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm chi tiết để khống chế hết số bậc tự do cần thiết ta dùng 2 khối V và một chốt tỳ. Do vậy mà ta phải tính toán cho khối V.
Các yêu cầu kĩ thuật của khối V:
-Vị trí khối V quyết định vị trí của chi tiết gia công nên khối V cần phải định vị trí chính xác trên thân đồ gá bằng hai chốt trụ. Chốt trụ được lắp ghép theo A/l1 với khối V và sau đó dùng vít vặn chặt lại.
- Độ không phẳng của bề mặt định vị so với mặt đáy không quá 0,02mm trên 100 mm chiều dài.
Đồ gá được chọn theo tiêu chuẩn, tra STCNCTM tập 2; bảng 8-5 trang 397, ta chọn khối V đỡ, vật liệu chế tạo là thép 20X, thấm than, chiều sâu lớp thấm 0,8 ¸ 1,2 mm đạt độ cứng 55 ¸ 60 HRC.
H = 25 mm. L = 20 mm. B = 55 mm. B1 = 24 mm ( Kích thước tham khảo) d = 6.5 mm. d1 = 11 mm d2 = 5 mm A = 40 mm.
A1 = 9 mm. A2 = 12 mm. l = 8 mm. h = 6.5 mm. h1 = 11 mm.
b = 8 mm. r = 1 mm C = 1,6 mm.
Dựa vào bề gia công, kết cấu và hình dáng của chi tiết gia công ở nguyên công này ta sử dụng 2 khối V đỡ trên làm định vị chính vào bề mặt cổ khuỷu ỉ24 khống chế 4 bậc tự do.
Mặt bên thân trục khuỷu ta dùng một chốt tỳ, chốt tỳ này được lắp lên khối V, khống chế 1 bậc tự do.
7.6.2, Cơ cấu kẹp chặt:
Gồm 2 khối V tự lựa, vòng đệm, bu lông kẹp có bản lề quay, và thanh kẹp lật. Để cho việc thiết kế, chế tạo và sử dụng đồ gá được đơn giản thuận tiện thì ta có thể sử dụng được một số bu lông tiêu chuẩn, một đầu thanh kẹp có xẻ rãnh để thao tác với bu lông kẹp, một đầu lắp bản lề để có thể lật lên, xuống được. Giữa thanh kẹp có xẻ rãnh để lắp khối V kẹp tự lựa.
Khối V kẹp tự lựa được lắp với thanh kẹp bằng 1 chốt. Bu lông tự lựa cũng lắp bản lề để có thể lật xuống được.
7.6.3, Thân đồ gá:
Thân đồ gá được đúc bằng gang xám, phần lắp khối V được chế tạo lồi lên. Gang có ưu điểm là có thể chế tạo được những chi tiết có hình dáng phức tạp, có khả năng chống rung tốt.
Thân đồ gá có xẻ 2 rãnh để lắp bu lông kẹp chặt với bàn máy phay. Dưới đế của gá có lắp 2 then dẫn hướng vào rãnh chữ T của bàn máy.
7.7, Tính lực kẹp và cơ cấu kẹp :
7.7.1, Tính lực cắt:
Chi tiết gia công trên máy MP71M với dụng cụ cắt là dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6, dao khoan lỗ tâm làm bằng thép P18.
a) Lực cắt khi phay:
Lực cắt khi phay có các thành phần Pz , Py , Po.
Trong đó: (Tra bảng 4-95):
Z: Số răng dao Z = 8.
D: Đường kính dao D = 100 (mm).
n: Số vòng quay của dao n = 1000(v/ph).
S : Lượng chạy dao cho một răng Sz = 0,11(mm/răng).
t: Chiều sâu cắt t = 1(mm).
B: Chiều rộng phay B = 24(mm).
Các trị số Cp và các số mũ tra bảng 5 -41STCNCTM - tập 2, ta được.
Cp = 825; Xp = 1; Yp = 0,75; Up =1,1; Wp = 0,2; qp = 1,3;
Các thành phần lực khác:
Py = 0,4 . Pz = 0,4 . 30 = 12 (KG).
P0 = Px = 0,55 . Pz = 0,55 . 30 = 16,5 (KG).
Ta thấy :
+, Py có xu hướng gây mất cân bằng cho chi tiết làm chi tiết bị lật quanh điểm A.
+, Po có xu hướng gây mất cân bằng cho chi tiết làm chi tiết bị trượt dọc trên khối V.
+, Pz có xu hướng gây mất cân bằng cho chi tiết làm chi tiết quay quanh trục của nó.
Để đảm bảo điều kiện các thành phần lực gây ra không ảnh hưởng tới quá trình công nghệ ta đi xét ảnh hưởng của các thành phần lực này.
Khi đó việc tính toán đồ gá sẽ đạt hiệu quả cao hơn trong sử dụng cũng như việc đảm bảo khả năng làm việc trong quá trình gia công.
Phương trình cân bằng:
2Fms1 + 2Fms2 + 2Fms3 - kPo = 0.
2W + Px - 4(N1+N2) sina = 0
Fms = N . f
Trong đó: Fms1, Fms2, là ma sát giữa chi tiết và các bề mặt làm việc của khối V.
Ta thấy: W3 > W2 > W1 .
Chọn W = W3 = 189(KG)
7.7.2,Tính lực xiết bu lông:
Với : [ sk ] - Là ứng suất kéo cho phép của bu lông đối với thép 40X có
[ sk ] = 25 KG/mm2.
C = 1,4 ( Đối với ren hệ mét cơ bản ).
Þ d ≥ 1,4
Ta chọn bu lông M12 theo TCVN 1905-76 có :
dtb = 10,863 mm; R = 9 mm; r = 6 mm; S = 1,25 góc prôphin = 600.
q.l = Q.[ rtb .tg(j + a) +2/3f.] (1).
Trong đó:
+ , a: Góc nâng ren; a = 2,5o
+, R - Bán kính ngoài đai ốc: R = 9 mm.
+, r - Bán kính vòng đnh ren bu lông: r = 6 mm.
+, f - Hệ số ma sát: f = 0,15 .
tg j = j = 9,8260.
q- Lực vặn của tay công nhân: q = ( 12 ¸ 15 KG ).
Q- Lực xiết bu lông.
Trong đó: ec sai số chuẩn, ec = 0 ; ek sai số kẹp; edg sai số đồ gá
a)Tính sai số kẹp ek:
Tra bảng 21 - [1] ta được ek = 450(mm) = 0,45(mm).
b)Tính sai số đồ gá edg.
Trong đó:
sdg: Dung sai đồ gá.
b: Hệ số phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc b = 0,3 ¸ 0,8 = 0,5.
N: Số lượng chi tiết gia công trên đồ gá N = 10000(ct/năm).
7.7.4, Điều kiện kỹ thuật của đồ gá.
- Độ không vuông góc giữa tâm khối V và mặt đầu chi tiết £ 0,45mm.
- Độ không song song của đường tâm với mặt đáy đồ gá £ 0,02mm trên 100mm chiều dài.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn:…………, 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 tôi làm quen với những công 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. Do thời gian có hạn và kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án của em không tránh được những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo hướng dẫn:……………, cùng các thầy trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy.
(PGS.TS. Trần văn Địch- Nhà xuất bản KH- KT - 2002).
2. Công nghệ chế tạo máy - Tập I, II.
(ĐHBK Hà nội - Nhà xuất bản KH- KT - 1995).
3. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập I.
(PTS.GS - Nguyễn đắc Lộc ; PGS.TS - Lê văn Tiến ; PGS.TS - Ninh đức Tốn ; PGS.TS - Trần xuân Việt - Nhà xuất bản KH - KT - 2001).
4. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập II, III và IV.
(Nguyễn ngọc Anh - Phan đình Thuyên - Nguyễn ngọc Thư - Hà văn Vui.
Nhà xuất bản KH - KT - 1979).
5. Thiết kế môn học công nghệ chế tạo máy.
(Bộ môn công nghệ chế tạo máy - Trường ĐHBK - 1979).
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"