1.1. Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật
1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của sản phẩm
1.3. Phân tích vật liệu và chọn phôi
2.1. Xác định đường lối công nghệ
2.2. Thiết kế tiến trình công nghệ
2.3. Thiết kế nguyên công
2.4. Xác định lượng dư gia công
2.5. Xác định chế độ cắt
3.1. Chọn chuẩn và sơ đồ định vị
3.2. Tính toán cơ cấu kẹp vít ốc
3.3. Thiết kế cơ cấu phân độ
3.4. Kiểm bền một số mặt cắt chịu lực
3.5. Tính sai số gá đặt
3.7. Thuyết minh nguyên lý làm việc của đồ gá
Chế tạo máy là một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân. Phạm vi sử dụng sản phẩm của ngành chế tạo máy rất rộng rãi, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo máy công cụ. Môn học chế tạo máy là một môn học chính trong chương trình đào tạo kỹ sư chế tạo máy cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm, về phương pháp thiết kế qui trình công nghệ, về phương pháp xác định chế độ cắt tối ưu và về những phương pháp gia công mới,
Việc thiết kế đồ án môn học là một hoạt động cụ thể hoá những kiến thức lý thuyết, vận dụng chúng vào trong thực tế sản xuất. Để thực hiện tốt đồ án yêu cầu học viên (Sinh viên) phải nắm được tổng thể các kiến thức về môn học Công nghệ chế tạo máy và các kiến thức cơ sở khác như: nguyên lý cắt kim loại, Thiết kế dụng cụ cắt, Sức bền vật liệu. Ngoài ra còn cần biết sử dụng các phần mềm trợ giúp thiết kế như AutoCAD, Mechanical Desktop, Maple,.Với mục tiêu là thiết kế qui trình công nghệ chế tạo được chi tiết mà đồ án yêu cầu.
Học viên thực hiện
Chương 1
PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ CHỌN PHÔI
1.1.Phân tích kết cấu yêu cầu kỹ thuật:
Chi tiết "Đai ốc dẫn" là chi tiết dạng trục rỗng dùng để dẫn hướng cho trục. Quá trình làm việc chi tiết chịu uốn, kéo (hoặc nén), xoắn, cắt, va đập, ma sát, mài mòn ... Tải trọng tác dụng có thể là tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động (thuộc loại trung bình). Hình thức gia tải có thể là từ từ hoặc tăng đột ngột. Môi trường làm việc như là khí quyển, nước, dầu bôi trơn hoặc các môi trường khác. Do đó chi tiết bị phá huỷ có thể do bền hoặc do mỏi.
Kích thước bao của chi tiết:
• Chiều dài : 135 mm.
• Đường kính lớn nhất : 82 mm.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Các bề mặt làm việc chủ yếu :
• Mặt trụ ngoài ....66.
• Mặt trụ trong có ren Tr 48x8.
• Mặt đầu của gờ ...
Mặt trụ ngoài ....66 có sai số - 0,046 mm, cấp độ nhám bề mặt Ra = 2,5 là yêu cầu hoàn toàn hợp lý bởi vì chúng còn phải lắp ghép với bề mặt khác.
Cấp độ nhám bề mặt các bề mặt còn lại là Rz = 40 (Cấp 4) là yêu cầu hơi cao vì các bề mặt đó đều là các bề mặt không làm việc yêu cầu như vậy sẽ tăng chi phí gia công cắt gọt làm tăng giá thành sản phẩm. Tuy nhiên để nâng cao tính thẩm mỹ và khả năng chịu lực của chi tiết yêu cầu này có thể chấp nhận được.
Độ không song song giữa ....66-0,046 và ren Tr48x8 không quá 0,02 là yêu cầu khá cao nhưng hoàn toàn hợp lý nhằm đảm bảo đai ốc dẫn hướng được chính xác.
Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
1.3. Phân tích vật liệu và chọn phôi:
1.3.1. Phân tích vật liệu:
Chọn vật liệu chế tạo phôi người ta thường căn cứ vào:
• Dạng sản xuất.
• Điều kiện làm việc của chi tiết.
• Tính công nghệ của chi tiết.
• Tính chất cơ lý của chi tiết.
• Giá thành của sản phẩm.
Yêu cầu vật liệu phải có:
• Cơ tính tổng hợp (Giới hạn bền, giới hạn mỏi, độ dẻo, độ dai, tính mài mòn).
• Tính công nghệ tốt (Tính cắt gọt, tính gia công áp lực).
Do đặc điểm làm việc của chi tiết trong điều kiện chịu tải trọng tĩnh và tải trọng va đập trung bình nên chi tiết phải đảm bảo độ bền và độ dai. Do đó có thể sử dụng loại thép hoá tốt. Để lựa chọn vật liệu ta xem xét đặc điểm một vài nhóm thép hoá tốt có thể dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết:
a. Nhóm thép các bon (Thuộc thép hoá tốt):
• Rẻ.
• Tính công nghệ tốt.
• Độ thấm tôi thấp do đó độ cứng không đồng đều.
• Cơ tính không cao.
• Ứng dụng chế tạo chi tiết chịu tải trọng không lớn: trục truyền, trục khuỷu động cơ.
Điển hình : C45.
b. Nhóm thép Crôm
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Kết luận:
• Có thể thay thế vật liệu thép 40Cr bằng vật liệu thuộc nhóm thép các bon sẽ rẻ hơn và có tính công nghệ tốt hơn, nhưng chịu tải trọng nhỏ hơn một chút (Ví dụ: C40 hoặc C45).
• Có thể thay thế vật liệu thép 40Cr bằng vật liệu thuộc nhóm thép Crôm - Mănggan và Crôm - Mănggan - Silic, tuy đắt hơn một chút nhưng có cơ tính và tính công nghệ tốt hơn chịu được tải trọng lớn hơn. (Ví dụ: 30CrMnSi).
1.3.2. Chọn phôi:
Để chế tạo chi tiết “Đai ốc dẫn” có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu sau:
• Phôi thép thanh.
• Phôi đúc trong khuôn cát.
• Phôi đúc trong khuôn kim loại.
• Phôi cán ống.
• Phôi rèn tự do.
• Phôi rèn khuôn.
Sau đây ta xem xét ưu nhược điểm của từng loại phôi.
a. Phôi thép thanh:
- Ưu điểm:
• Chi phí gia công chế tạo phôi ít.
• Phù hợp chi tiết dạng trục.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
• Hoàn cảnh cụ thể của nhà máy.
Yêu cầu khi chọn phôi:
• Lượng dư gia công nhỏ nhất.
• Có hình dạng gần giống chi tiết để giảm các nguyên công gia công trên máy.
• Có hình dạng đơn giản, phù hợp với điều kiện trang bị công nghệ.
• Rẻ tiền.
Nhằm mục đích: đạt chất lượng tốt và giá thành rẻ nhất.
Nhận xét
• Vật liệu của chi tiết là 40Cr nó có tính đúc kém, chất lượng đúc không cao do đó không nên sử dụng phôi đúc trong khuôn cát.
• Kết cấu của chi tiết dạng bậc lớn và có lỗ lớn, đồng thời chi tiết dạng nhỏ kết kấu đơn giản nên không sử dụng phôi thanh.
• Điều kiện làm việc chịu tải trọng va đập tải trọng động trung bình do đó chi tiết phải có cơ tính đảm bảo nên không sử dụng phôi đúc trong khuôn cát.
• Dạng sản xuất của chi tiết là loạt vừa nên không sử dụng phôi rèn tự do, phôi đúc trong khuôn cát, phôi thanh.
Vì vậy có thể sử dụng phôi dập, phôi cán hình và phôi đúc trong khuôn kim loại. Căn cứ vào điều kiện làm việc, vật liệu, cơ tính và dạng sản xuất của chi tiết ta chọn phôi rèn khuôn. Phương pháp chế tạo phôi là rèn trong khuôn hở.
1.3.3. Chế tạo phôi:
- Vì chi tiết đòi hỏi phải gia công cắt gọt do đó sau khi cán phải tiến hành nhiệt luyện sơ bộ để cải thiện tính cắt gọt của phôi.
- Sau khi cán phôi thường được mang đi ủ (thường ủ hoàn toàn), thường hoá hoặc ram cao.
- Quy trình công nghệ chế tạo phôi thường là:
• Tính toán kích thước, trọng lượng, chuẩn bị phôi.
• Nung phôi.
• Dập nóng.
• Cắt ba via và lớp chưa thấu.
• Làm sạch, tinh chỉnh, nhiệt luyện sơ bộ.
• Kiểm tra, đóng gói.
- Chế độ nhiệt luyện sơ bộ và nhiệt luyện kết thúc phôi tuỳ thuộc vào thành phần thép, đối với thép hoá tốt thường theo bảng dưới đây:
Bảng 1.2: Công nghệ nhiệt luyện phôi thép hoá tốt (nhiệt luyện sơ bộ)
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Vát các mép 1x45o.
• Nguyên công III: (Tiện ren và tiện tinh ..... 66)
Tiện thô ren Tr48x8.
Tiện tinh ren Tr48x8.
• Nguyên công IV:
Khoan 3 lỗ ...10.
• Nguyên công V:
Phay 2 mang kẹp.
• Nguyên công VI:
Nhiệt luyện chi tiết đạt độ cứng HRC 42..45.
• Nguyên công VII:
Tiện tinh mỏng ....66.
2.3. Thiết kế nguyên công.
2.3.1. Nguyên công I: Tiện thô
1. Chọn máy
Tên máy : Máy tiện ren vít vạn năng
Kiểu loại máy : 1K62
Công suất động cơ chính : 7 kW
2. Sơ đồ định vị và kẹp chặt lần gá 1.
a/ Sơ đồ định vị:
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Hình 2.3.1.1.1: Sơ đồ định vị phôi trên đồ gá.
b/ Sơ đồ kẹp chặt:
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Hình 2.3.1.1.2: Sơ đồ kẹp chặt phôi trên đồ gá.
3. Sơ đồ định vị và kẹp chặt lần gá 2.
a.Sơ đồ định vị:
+ Dùng mặt chuẩn là mặt trụ ngoài ...66 của phôi hạn chế 2 bậc tự do
mặt đầu 66 của phôi hạn chế 3 bậc tự do.
+ Sơ đồ định vị như Hình 2.3.1.2.1:
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Hình 2.3.4.3: Sơ đồ gia công nguyên công phay.
2.3.6. Nguyên công VI: (Nhiệt luyện)
Tôi cao tần
2.3.7. Nguyên công VII: (Tiện tinh mỏng)
1. Chọn máy
Tên máy : Máy tiện ren vít vạn năng
Kiểu loại máy : 1K62
Công suất động cơ chính : 7 kW
2. Sơ đồ định vị và kẹp chặt.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Hình 2.3.7: Sơ đồ kẹp chặt phôi trên đồ gá.
4. Đồ gá.
Sử dụng đồ gá là mũi chống tâm lớn.
5. Xác định cấu trúc nguyên công
a. Dụng cụ cắt
Dao tiện mặt trụ ngoài và vát mép:
Chọn dao tiện đầu cong (Bảng 4.4...3.1...).
Vật liệu phần cắt T5K10, vật liệu phần thân dao C45.
Tuổi bền của dao: T = 60 ph.
b. Dụng cụ đo kiểm
Thước cặp 1/20, thước dài, bộ lấy dấu...
c. Số lượng và trình tự các bước công nghệ
+ Số lần gá : 1
+ Các bước : Tiện tinh mỏng chiều sâu cắt 0,2 mm.
d. Sơ đồ gia công
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
2.5.3. Tra chế độ cắt cho nguyên công II
Chế độ cắt
..............................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Tiện tinh trụ ngoài ....61 0,6 0,15 600 2,4 0,83
Tiện tinh mặt côn 45o 0,6 0,15 600 2,4 0,18
Vát mép 2 x 45o. 2 0,15 600 1,7 0,02
Vát mép 1 x 45o 1 0,15 600 1,7 0,01
Tiện tinh trụ ngoài ...66 0,6 0,15 600 1,7 0,33
Tiện tinh vai trục ...66 0,7 0,15 600 1,7 0,09
Tiện rãnh 3 x 0,5 0,5 0,15 600 1,7 0,005
Vát mép 2 x 45o 2 0,15 600 2,4 0,022
Vát mép 1 x 45o 1 0,15 600 1,5 0,011
Chương 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
3.1. Chọn chuẩn và sơ đồ định vị.
3.1.1. Chọn chuẩn định vị.
Mặt trụ trong ....48 - hạn chế 2 bậc tự do.
Mặt đầu ....66 - hạn chế 3 bậc tự do.
3.1.2. Chọn đồ định vị.
Chốt trụ ngắn ...48.
Mặt phẳng.
3.1.3. Sơ đồ định vị.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Hình 3.1.3: Sơ đồ định vị chi tiết khi khoan.
3.1.4. Sơ đồ kẹp chặt.
Phôi được kẹp chặt bằng lực kẹp của cơ cấu kẹp ren vít khi ta vặn tay vặn.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
K4 - Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt : K4= 1.
K5 - Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay : chọn K5= 1.
K6 - Hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết : K6= 1.
Thay số vào ta có : K = 2,484
• Mômen cắt M tính theo công thức:
M = 10.CM.Dq.Sy.kp (Nm)
Trong đó: CM = 0,041 ( Bảng 5.32 [3.2] : Mũi khoan thép gió)
D = 10 mm
q = 2 ( Bảng 5.32 [3.2] : Mũi khoan thép gió)
S = 0,15 mm/vòng ( Bảng 5.25 [3.2] )
y = 0,7 ( Bảng 5.32 [3.2] : Mũi khoan thép gió)
kp = kMP =.... = ....= 0,9 ( Bảng 5.9 [3.2] )
Thay số ta có:
M = 10.0,041.102.0,150,7.0,9 = 9,6 Nm
• Lực chiều trục Po tính theo công thức:
Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp (N)
Trong đó: Cp = 143 ( Bảng 5.32 [3.2] : Mũi khoan thép gió)
q = 1,0 ( Bảng 5.32 [3.2] : Mũi khoan thép gió)
y = 0,7 ( Bảng 5.32 [3.2] : Mũi khoan thép gió)
kp = kMP = 0,9
Thay số ta có:
Po = 10.143.10.0,150,7.0,9 = 3410 N
Vậy lực kẹp cần thiết là:
.............................................................................
3.2.2. Tính kích thước bu lông kẹp.
...............................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
Sai số gá đặt là sai số của phôi khi nó bị lệch so với trí yêu cầu trong đồ gá. Sai số gá đặt được xác định theo công thức :
...gđ =...................................
Trong đó :
• ...c : Sai số chuẩn
• ...kc: Sai số kẹp chặt
• ...c: Sai số chuẩn
a. Sai số chuẩn
Vì bề mặt định vị trùng với gốc kích thước nên sai số chuẩn ....c = 0.
b. Sai số kẹp chặt
Sai số kẹp chặt sinh ra do lực kẹp chặt của đồ gá và được tính bởi công thức sau:
..............................................................................
Trong đó :
kRz = 0,004
RZ = 40 m
kHB = - 0,0016
Ct = 0,4 + 0,012.F =1,36
n = 0,7
m= 0,7
F = 80 mm2
.....kc = 19,89 m
c. Sai số đồ gá
Ta có sai số đồ gá xác định theo công thức sau
......................................................................
Trong đó:
..ct : Sai số chế tạo.
...m : Sai số mòn.
...đc : Sai số điều chỉnh.
+ Sai số mòn
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................
3.7. Thuyết minh nguyên lý làm việc của đồ gá.
• Đầu tiên đặt chi tiết lên đồ gá. Định vị chi tiết bằng mặt đầu và mặt trụ trong của chốt trụ ngắn (Hạn chế 5 bậc tự do). Sau đó vặn chặt bu lông để kẹp chặt chi tiết lên chốt trụ ngắn. Vặn chặt đai ốc lắp chốt trụ ngắn lên đồ gá.
• Sau khi gia công xong 1 lỗ ta tiến hành tháo lỏng đai ốc cố định chốt trụ ngắn trên đồ gá, rút chốt phân độ, xoay chi tiết đi một góc 120o.
KẾT LUẬN
Để làm ra một sản phẩm cơ khí cần phải thực hiện nhiều nguyên công gia công sau khi đã tạo phôi. Hiệu quả kinh tế đạt được hay không phụ thuộc nhiều vào việc lập tiến trình công nghệ cho việc gia công, tuỳ vào dạng sản xuất và sản phẩm khác nhau mà có đường lối công nghệ, đồ gá hợp lý cho gia công sản phẩm đó. Với người học việc làm đồ án môn học thiết kế tiến trình công nghệ gia công một chi tiết cụ thể đã củng cố lại kiến thức môn học, tập tư duy công nghệ, biết thiết kế đồ gá khi cần, biết tra các bảng lượng dư, chế độ cắt cần khi gia công.
Được phân công thực hiện đồ án “Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Đai ốc dẫn”, sau một thới gian nhờ sự hướng dẫn tận tình của các thầy trong bộ môn đặc biệt là thầy: TS……………., tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án này. Là người học, tôi còn thiếu rất nhiều kiến thức thực tiễn cũng như kinh nghiệm, vậy kính mong tiếp tục được sự dạy bảo của các thầy để tôi hoàn thành tiếp những môn học trong nhà trường có liên quan đền công nghệ và công việc sau khi ra trường.
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
5. Sổ tay vẽ kỹ thuật
Nguyễn Trường Sinh
Học viện KTQS - 2001
6. Sổ tay dung sai
Đỗ Xuân Mua
Học viện KTQS - 1986