LỜI NÓI ĐẦU

     Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải ...

     Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy kỳ 8 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác như: máy công cụ, dụng cụ cắt... Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể.

     Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy: ……..….... trong bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành. Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo của các bạn.

     Em xin chân thành cảm ơn thầy: ……..….... đã giúp đỡ em hoàn thành công việc được  giao.

                                                                                                                                                ………, ngày …. tháng … năm 20…..

                                                                                                                                                            Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                              …………………

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài thiết kế:

”Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết thân tay biên” với sản lượng 5 đến 10000 (chi tiết/năm), điều kiện sản xuất tự do.

Tay biên là  một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tao với nhau một góc nào đó.

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này (thường là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (như là trục khuỷu) hoặc ngược lại. Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng (khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ).

Điều kiện làm việc của tay biên đòi hỏi khá cao:

     + Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ.

     + Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập.

2.    Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Bề mặt làm việc chủ yếu của tay biên là hai bề mặt trong của hai lỗ. Cụ thể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

................................................................................................

...............................................................................................

...................................................

     Với tay biên, nguyên công đầu tiên  gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm  chuẩn cho các nguyên công sau (gia công hai lỗ chính) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không gia công. Và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng dao phay ngón sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu.

3.    Xác định dạng sản xuất:

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

N = N₁m(1 + b/100)

Trong đó:

     N   : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;

     N₁  :  Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;

     m  :  Số chi tiết trong một sản phẩm;

     b :  Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

Þ N = 4000.2.(1 + 6%) = 8480 ( sản phẩm).

     Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta phảI xác định trọng lượng của chi tiết. Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

............................................................................................................

........................................................

4.    Chọn phương pháp chọn phôi:

            Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ ra từng phần nhỏ từng phần phù hợp được thực hiện trên máy cưa. Trong trường hợp trọng lượng của chi tiết (biên rời) khoảng 4 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôi là cán định hình.

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................tăng 0.3 ¸ 0.5 mm; nếu bề mặt có độ nhấp nhô thấp hơn thì trị số lượng dư tăng thêm 0.5 ¸ 0.8 mm. Trong trường hợp này bề mặt gia công của ta có R_a = 5 (cấp nhẵn bóng : cấp 5 có R_z =5).

5.    Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)

-         Nguyên công 1 : Phay mặt đầu đạt kích thước 105^±0,02, gia công trên máy phay đứng bằng dao phay  mặt đầu và sau đó có thể mài phẳng ( đạt được độ nhám R_a = 1,25 -  cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau.

-         Nguyên công 2 : Phay mặt đầu tiếp của phía bên kia của chi tiết giống như nguyên công 1 nên ta chỉ tính cho một phía và áp dụng cho cả hai bên.

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

6. Thiết kế các nguyên công cụ thể:

Nguyên công I : Phay mặt đầu

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và cần phảI đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp tự định tâm hạn chế cả 5 bậc tự do, và má kẹp là hai khối v và một khối v di động và mặt chuẩn thô là mặt bên.

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

Ta chọn số vòng quay theo máy:  n_m = 50 vòng/phút. Như vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là:

            V_tt =  31,4 m/phút.

Lượng chạy dao phút là S_p = S_r.z.n = 0,2.10.50 =100 mm/phút. Theo máy ta có:

 S_m = 95 mm/phút.

Nguyên công II: Phay mặt đầu,mặt còn lại.

Lấy mặt vừa gia công làm mặt chuẩn.cách tính toán tương tự như nguyên công 1.

Nguyên công3: Gia công các vấu bằng máy phay 3 lưỡi.

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công các vấu cần đảm bảo độ bằng phẳng và độ nhám đạt yêu cầu.Ta định vị bằng lỗ thô có được nhờ phương pháp tạo phôi.Mặt bên hạn chế 3 bậc tự do, hai chốt trụ hạn chế 3 bậc tự do.

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu má kẹp ,kep bằng cách xiết chặt ốc .

Chọn máy: Máy phay đứng 6H10. Công suất của máy N_m = 3kW

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

Vậy tốc độ tính toán là: V_t=V_b.k₁.k₂.k₃= 34,5.1.0,8.1 = 27,6 m/phút.

Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán là:

            n_t = 87.9 vòng/phút

Ta chọn số vòng quay theo máy n_m = 50 vòng/phút. Như vậy, tốc độ cắt thực tế sẽ là:

            V_tt =  31,4 m/phút.

Lượng chạy dao phút là S_p = S_r.z.n = 0,2.10.50 =100 mm/phút. Theo máy ta có:

 S_m = 95 mm/phút.

Nguyên công 4:Phay mặt lắp ghép bằng rao phay ngón chuôi côn.

...................................................................................................

...................................................................................................

............................................

Nguyên công 7: Khoan, khoét, doa lỗ đấu nhỏf55.

Gia công lỗ đầu nhỏ cần  đảm bảo độ vuông góc của hai mặt bên của biên.Định vị nhờ mặt bên của biên làm chuẩn tinh,lực kẹp từ trên xuống dưới.Mặt bên của biên hạn chế 3 bậc tự do, chốt chám hạn chế 2 bậc tự do,chốt chống xoay hạn chế 1 bậc tự do.

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu má kẹp được xiết chặt từ trên của mặt biên bằng bu lông xuống.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135 có đường kính mũi khoan lớn nhất khi khoan thép có độ bền trung bình f_max = 55mm. Công suất của máy N_m =4 kW

Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 29.5 mm, Mũi Doa bằng thép gió D = 30mm,Vát mép bằng thép gió D = 35mm ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Z_b1 = 1,25 mm và lượng dư Doa Z_b2 = 0,25 mm

Chế độ cắt: Xác định chế độ cắt cho Khoét. Chiều sâu cắt t = 1,25 mm, lượng chạy dao S =0.8 mm/vòng(0.8¸1), tốc độ cắt V =72 mm/phút. Ta tra được các hệ số phụ thuộc:

k₁ : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k₁ = 1

k₂ : Hệ số phụ thuộc vàotrạng thái bề mặt phôi,B5-109 Sổtay CNCTM t.2, k₂=1

k₃ : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác của hợp kim cứng, B5-109 Sổ tay CNCTM tập 2, k₃ = 1

     v_t = v_b.k₁.k₂.k₃ = 72.1.1.1.1 =72 mm/phút.

Ta xác định số vòng quay tính toán của trục chính n_t vào công thức:

                                 n_t =790,69 vòng/phút

...................................................................................................

...................................................................................................

............................................

Nguyên công9 :Kiểm tra

Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ f13 và f30

Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và măt đầu.

7.    Tính lượng dư của bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

Tính lượng dư của bề mặt f55^+0,021. Độ chính xác của phôi dập cấp , trọng lượng phôi: 4 kg vật liệu phôi: thép 20.

Qui trình công nghệ gồm hai nguyên công (hai bước) : Khoét và doa. Chi tiết được định vị mặt phẳng đầu (hạn chế 3 bậc tự do), chốt trụ ngắn ở lỗ f13^+0,018 ( hạn chế 2 bậc tự do), khối V tuỳ động định vị vào đường kính ngoài của đầu biên lớn (hạn chế 1 bậc tự do).

Công thức tính lượng dư cho bề mặt trụ trong đối xứng f55^+0,021:

Z_min = R_za + T_i +...................

Trong đó :

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

r₁ = k.r_a đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ số chính xác hoá).

     r₁ = 0,05.304,14 =15,207 mm.

Sai số gá đặt chi tiết e_b  ở bước nguyên công đang thực hiện được xác định bằng tổng véctơ sai số chuẩn e_c và sai số kẹp chặt, nếu không xét đến sai số đồ gá:

e_b = ...................

Trong đó:

e_c : sai số chuẩn( khi gốc kích thước không trùng với chuẩn định vị)

e_c = 0.2 + 2.e (chọn e = 0 (không tồn tại độ lệch tâm) Þ e_c = 0,2.

e_k: sại số kẹp chặt (Bảng 24) Þ e_k = 70 mm

...................................................................................................

...................................................................................................

............................................

                  = 2.118,53 = 237.07 mm.

Þ Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như sau:

Kiểm tra:

T_ph - T_ch = 2000 - 25 = 1975 = 3671 - 1678 = 2Z_bmax - 2Z_bmin

8.    Tính chế độ cắt của một bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

Nguyên công tính chế độ cắt (trùng nguyên công thiết kế đồ gá): Nguyên công 1 - Phay mặt đầu để đạt kích thước 55^±0,02 và cấp nhẵn bóng R_a = 5 mm. Ta có các thông số đầu vào: Phay trên máy phay nằm vạn năng với công suất động cơ N_m = 3kW. Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có các kích thước sau (Tra theo bảng 4-84 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

            D = 100 mm, d =32 mm, B = 40 mm, số răng Z = 10 răng.

Ta có:

- Chiều sâu phay t = 50 mm.

- Chiều rộng phay B = 66,67 mm.

- Lượng chạy dao S = 0,065

- Tốc độ cắt V(m/ph)

Tốc độ cắt được tính theo công thức:

V = ................. = ................... 226,99 m/ph

Trong đó:

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

Giá trị các lực cắt thành phần khác: Lực ngang P_h, Lực thẳng đứng P_v, Lực hướng kính P_y, Lực hướng trục P_x được xác định từ quan hệ cắt chính theo bảng 5-42:

     P_y = 0,3.P_z = 0,3.22800 = 6840 N.

- Mômen xoắn M_x [Nm], để tính trục dao theo uốn:

                        M_x = ............

- Công suất cắt N_e [kw]

9.    Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công:

Trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối thời gian nguyên công được xác định theo công thức sau đây:

T­_tc = T_o + T_p + T_pv + T_tn

Trong đó :

T_tc : Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công).

...................................................................................................

...................................................................................................

............................................

Trong đó:

L: Chiều dài bề mặt gia công (mm).

L₁:  Chiều dài ăn dao (mm).

L₂: Chiều dài thoát dao (mm).

S: Lượng chạy dao vòng(mm/vòng).

n : Số vòng quay hoặc hành trình kép trong 1 phút.

8.1. Thời gian cơ bản của nguyên công 1: Phay mặt đầu bằng  dao phay mặt đầu.

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

10. Thiết kế một đồ gá gia công hoặc một đồ gá kiểm tra hoặc chỉ định của giáo viên hướng dẫn.(Nguyên công I: Đồ gá dùng Nguyên công Phay hạ bậc)

Khi thiết kế đồ gá cần tuân theo các bước sau đây:

9.1. Xác định kích thước của bàn máy.

Ta chọn máy có kích thước bàn máy 200x800 mm², khoảng cách từ bàn máy tới trục chính. Đó là những số liệu cần thiết để xác định kích thước đồ gá.

9.2. Xác định phương pháp định vị.

Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và cần phải đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp là hai khối V, mặt chuẩn thô hạn chế cả 5 bậc tự do.

9.3. Trường hợp định vị.

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

9.7. Tính lực kẹp cần thiết.

Khi phay ta thấy: Lực kẹp cần thiết để kẹp chặt chi tiết khi phay mặt đầu đầu to lớn hơn khi phay đầu nhỏ. Bởi vậy ta chỉ cần tính khi phay đầu to. Dựa vào sơ đồ cắt ta có thể xác định được khi gia công chi tiết có xu hướng đẩy chốt tỳ cố định:

W=K.

Trong đó:

     P_s : Lực chạy dao ở mục 7, P_s = (0,3.P_z = 6840N.

     f  : hệ số ma sát giữa mặt chuẩn và đồ định vị, mặt thô f = 0,2 ¸ 0,3

     Nếu thêm hệ số K ta có:

K : Các hệ số phụ thuộc:

     K₀ : Hệ số an toàn trong mọi trường hợp K₀ = 1,5¸2;

     K₁ : Hệ số kể đến lượng dư không đều trong trường hợp  gia công thô K₁ = 1,2;

     K₂ : Hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt, K₂ = 1¸1,9;

     K₃ : Hệ số kể đến vì cắt không liên tục làm tăng lực cắt, K₃ = 1;

     K₄ : Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định khi kẹp bằng tay, K₄ = 1,3;

................................................................................................

................................................................................................

...................................................

9.10. Vẽ các chi tiết phụ của đồ gá như vít, lò xo, đai ốc và các bộ phận khác như cơ cấu phân độ.

9.11. Vẽ thân đồ gá.

9.12. Vẽ 3 hình chiếu của đồ gá và xác định đúng vị trí của tất cả các chi tiết trong đồ gá. Cần chú ý tới tính công nghệ khi gia công và lắp ráp, đồng thời phải chú ý tới phương pháp gá và tháo chi tiết, phương pháp thoát khi gia công.

9.13. Vẽ những phần cắt trích cần thiết của đồ gá.

9.14. Lập bảng kê khai các chi tiết của đồ gá.

9.15. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá [e_CT].

9.15.1. Các thành phần của sai số gá  đặt.

 ................................................................................................

.................................................................................................

...................................................

Sai số gá đặt được tính theo công thức sau( do phương của các sai số khó xác định ta dùng công thức véctơ ):

......................................

Trong đó:

- e_c: Sai số chuẩn do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra.

- e_k: Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra. Sai số kẹp chặt được xác định theo các công thức trong bảng 20-24. Cần nhớ rằng khi phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện thì sai số kẹp chặt bằng không.

- e_m: Sai số mòn. Sai số mòn được xác định theo công thức sau đây:

... (mm) = 0,3...... = 26,83 mm.

- e_đc: Sai số điều chỉnh được sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy e_đc = 5  ¸ 10 mm.

- e_gđ: Sai số gá đặt, khi tính toán đồ gá ta lấy giá trị sai số gá đặt cho phép: [e_gđ] = 1/3d - với d - dung sai nguyên công Þ [e_gđ] = 200/3 = 66,67 mm.

- e_ct: Sai số chế tạo cho phép đồ gá [e_ct]. Sai số này cần được xác định khi thiết kế đồ gá. Do đa số các sai số phân bố theo qui luật chuẩn và phương của chúng khó xác định nên ta sử dụng công thức sau để tính sai số gá đặt cho phép:

[e_ct] =  = 60,21 mm = 0,06 mm.

9.16. Dựa vào sai số chế tạo cho phép [e_CT] đặt yêu cầu kỹ thuật của đồ gá.

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian làm đồ án môn, 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. Sổ tay công nghệ chế tạo máy

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Tập 1,2.

2. Sổ tay công nghệ chế tạo máy

Nhà xuất bản Trường đại học Bách khoa Hà Nội.

3. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

Pgs-Pts Trần Văn Định.

4. Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá.

- Pgs-Pts Lê Văn Tiến.

- Pgs-Pts Trần Văn Định.

- Pts  Trần Xuân Việt.

5. Tính toán và thiết kế máy công cụ.

- Phạm Đắp.

6. Công nghệ chế tạo máy (Giáo trình).

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"