Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết ke đỡ ròng rọc H14 đại học SPKT Hưng Yên

Lời nói đầu

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Nhiệm vụ của ngành là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân. Vì vậy việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy luôn là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và Nhà nước ta. Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại  học, đặc biệt. đối với trường Đại học sư phạm kỹ thu’ật Hưng Yên thì khoa cơ khí là một khoa truyền thống của trường với hơn 40 năm xây dựng và phát triển.

Qua một thời gian được học tập, rèn luyện tại khoa cơ khí, em đã được giao đề tài: “Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết ke đỡ ròng rọc”. Trong quá trình làm đồ án, em đã thấy rõ tầm quan trọng của đồ án công nghệ đối với bản thân em cũng như các bạn sinh viên khác. Em đã tổng hợp được các kiến thức có liên quan đến các môn chuyên ngành và cơ sở ngành: Công nghệ chế tạo máy, đồ gá, nguyên lý cắt, máy cắt, sức bền vật liệu… Đồ án cũng là sự cụ thể hóa kiến thức lý thuyết vào một công việc cụ thể- công việc của một người kỹ sư cơ khí thực sự.

Dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Văn Thắng cùng sự cố gắng của bản thân, đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình. Vì kiến thức còn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu sót.

Em xin cảm ơn các thầy cô thuộc khoa cơ khí đặc biệt là thầy Trần Văn Thắng đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!

           

Mục lục

PH ẦN I.         Phân tích chức năng làm việc của chi tiết 4

PH ẦN II.       Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 5

PH ẦN III.     Xác định d xuất ạng sản. 5

PHẦN IV. Xác Định Phương Pháp Chế Tạo Phôi Và Bản Vẽ Lồng Phôi 7

I. Xác định phương pháp chế tạo phôi 7

II. Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi 8

PHẦN V.  Lập Thứ Tự Các Nguyên Công. 9

I. Xác định đường lối công nghệ. 9

II. Lập tiến trình công nghệ. 9

III. Thiết kế nguyên công. 9

PH ẦN VI.   Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại 14

PH ẦN VII.   Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế dộ cắt cho các nguyên công còn lại 18

PH ẦN VIII. Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công. 28

PHẦN IX.. 32

TÍNH VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ GIA CÔNG LỖ Φ24. 32

I. Xác định kích thước bàn máy. 32

II. Phương pháp định vị 32

III. Xác định phương, chiều, điểm đặt lực cắt, lực kẹp. 32

Tài liệu tham khảo. 35

                                       PHẦN I         

Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết ke đỡ ròng rọc đại học SPKT Hưng Yên

I.  Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

 - Căn cứ vào bản vẽ chi tiết ke đỡ ròng rọc, vật liệu GX 15-32

- Ta thấy rằng chi tiết này có chức năng đỡ trục của ròng rọc, đồng thời lắp ghép với chi tiết khác tạo thành bộ phận máy. Như vậy có thể coi chi tiết ke đỡ ròng rọc là một chi tiết dạng hộp.

  - Chi tiết dạng hộp thường có hình dạng phức tạp với nhiều thành vách xung quanh, trên vách có nhiều gân và có phần lồi, lõm khác nhau. Trên hộp có một số lượng lớn các mặt phẳng phải gia công với độ chính xác khác nhau.

- Chi tiết dạng hộp phải có các bề mặt gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có một số bề mặt không phải gia công. Đặc biệt trên hộp còn có một hệ lỗ có vị trí tương quan chính xác và cũng có một số các lỗ nhỏ để kẹp chặt các chi tiết khác trên hộp. Các lỗ trên hộp được chia thành hai loại:

               • Lỗ chính xác dùng để lắp ghép với các ổ đỡ trục được gọi là lỗ chính.

               • Lỗ không chính xác dùng để kẹp chặt các chi tiết khác gọi là lỗ phụ.

• Đối với chi tiết ke đỡ ròng rọc, có một số bề mặt làm việc chủ yếu như sau:

• Mặt đáy E

• Mặt trụ trong Φ24

• Mặt trụ trong Φ12

• Trong đó các kích thước quan trọng là:

• Kích thước đường kính lỗ: Φ24; Φ12

• Độ đồng tâm của 2 lỗ Φ12

• Độ song song của đường tâm 2 lỗ Φ12 so với mặt E là: 0.05

• Độ song song của 2 mặt phẳng lỗ Φ24 là: 0.05

• Kích thước thẳng: 88^-0.5

 

                                           PHẦN II    

PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

 

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

• Kết cấu các bề mặt lỗ thông suốt cho phép thoát dao dễ dàng
• Hệ lỗ trên chi tiết có khoảng cách hợp lý, hình dáng của lỗ cho phép gia công thông suốt từ hai phía.
•  Dụng cụ cắt có thể tiếp cận dễ dàng với bề mặt gia công.
•  Chi tiết không có lỗ tịt nên dễ gia công
• Trên chi tiết không có lỗ nghiêng so với mặt đáy E. Có các mặt đầu của phần trụ vuông góc với đáy
• Chi tiết đủ cứng vững, có gân trợ lực
• Bề mặt đáy làm chuẩn tinh thống nhất có đủ diện tích định vị, có khả năng dùng chuẩn phụ.
• Hoàn toàn có khả năng áp dụng phương pháp chế tạo phôi tiên tiến. Với điều kiện thực tế ở Việt Nam ta có thể áp dụng phương pháp chế tạo phôi bằng cách: Đúc trong khuôn cát hoặc đúc trong khuôn kim loại.

 

                                       PHẦN III    XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

 

I. Xác định dạng sản xuất

Muốn xác định được dạng sản xuất, trước hết ta phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công. Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức 1.2 trang 15 sách CNCTM:

N = N₁.m.(1+)

Trong đó:      N       : số chi tiết được sản xuất trong một năm

N₁ : số sản phẩm được sản xuất trong một năm (15000 ct/năm)

m  : số chi tiết trong một sản phẩm

α   : phế phẩm trong xưởng đúc α = (3÷6)%

β   : số chi tiết được chế tạo them dự trữ β = (5÷7)%

Vậy N = 15000.1.(1+) = 16500 (chi tiết/năm)

• Trọng lượng của chi tiết:

Q₁=V.γ (kg)

Trong đó: : Trọng lượng của chi tiết (kg)

 V: Thể tích của chi tiết (dm)

 γ : Trọng lượng riêng của vật liệu

 γ= 6,8 ÷ 7,4 (kg/dm)

• Xác định thể tích của chi tiết:

 

• Thể tích phần đế:

                             V₁ ≈ 105.24.80 – Л.12².24 = 190748 (mm³) ≈ 191(dm³)

• Thể tích phần gân là:

V₂ ≈ .12 = 36660 (mm³) ≈ 37 (dm³)

• Thể tích phần trụ Φ30 là:

V3 ≈ 2.Л.15².20 – 2.Л.6^2..20 ≈ 24 (dm³)

• Thể tích của chi tiết:

                       V = V₁ + V₂ + V₃ ≈ 191 + 37 + 24 = 252 (dm³)

- Trọng lượng của chi tiết:

Q₁ ≈ 252.7 =1,8 (kg)

Dựa vào bảng 1.1 trang 19 sách CNCTM chọn dạng sản xuất là: hàng loạt lớn.

PHẦN IV

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ BẢN VẼ LỒNG PHÔI

 

I. Xác định phương pháp chế tạo phôi

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất và điều kiện cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp, địa phương.

Chọn phôi tức là chọn phương pháp chế tạo phôi, xác định lượng dư, kích thước và dung sai của phôi.

Khi chọn phôi phải chú ý hình dáng kích thước và chất lượng bề mặt phôi gần chi tiết thực nhằm giảm tiêu hao kim loại, khối lượng gia công trên máy, giảm tiêu hao dụng cụ cắt, năng lượng và các tiêu hao  khác.

Sau đây là một số phương pháp chế tạo phôi thường dùng trong chế tạo máy là:

•  Phôi dập: thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu…Các chi tiết này được dập trên máy búa nằm ngang hoặc máy dập đứng. Đối với các chi tiết đơn giản thì khi dập không có bavia, còn chi tiết phức tạp sẽ có bavia (lượng bavia khoảng 0,5% - 1% trọng lượng của phôi)
•  Phôi rèn tự do: Thường được dùng trong sản xuất hang loạt nhỏ và sản xuất đơn chiếc. Ưu điểm chính của phôi rèn tự do trong điều kiện sản xuất nhỏ là giá thành hạ (khôn phải chế tạo khuôn dập).
• Phôi đúc: Được dùng cho các loại chi tiết như: Các gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, các loại càng phức tạp, các loại trục chữ thập… Vật liệu dùng cho phôi đúc là gang, thép, đồng, nhôm và các loại hợp kim khác. Có một số phương pháp đúc sau:

• Đúc trong khuôn cát:
• Đúc trong khuôn kim loại:

+ Ưu điểm: Tốc độ nguội lớn, cơ tính vật đúc đảm bảo. Độ bóng, độ nhẵn bề mặt, độ chính xác lòng khuôn cao nên chất lượng vật đúc tốt. Tiết kiệm thời gian làm khuôn nên giá thành rẻ

+ Nhược điểm: Độ thoát khí kém, không có tính lún nên gây khó khăn trong công nghệ đúc. Không đúc được những vật có kết cấu phức tạp, thành mỏng, khối lượng lớn. Giá thành chế tạo khuôn cao.

• Đúc trong khuôn mẫu chảy: Vật đúc có độ chính xác cao nhờ có lòng khuôn không phải lắp ráp theo mặt phân cách, không cần chế tạo lõi riêng. Độ nhẵn bề mặt đảm bảo. Tuy nhiên năng suất đúc thấp, chỉ áp dụng cho đúc những kim loại quý hiếm như vàng, bạc…
• Đúc áp lực:

+ Ưu điểm: Đúc được các vật phức tạp, thành mỏng (1-5mm). Đúc được các loại lỗ có kích thước nhỏ. Độ bong và độ chính xác cao. Có tính của vật đúc cao nhờ mật độ của hạt đúc lớn. Năng suất cao, khả năng cơ khí hóa thuận lợi

+ Nhược điểm: Không dùng được lõi cát, hình dáng của lỗ phải đơn giản. Khuôn chóng mòn do dòng chảy áp lực của hợp kim ở nhiệt độ cao.

Dựa vào: kết cấu của chi tiết ke đỡ ròng rọc

Vật liệu: gang xám. Khối lượng chi tiết: 1.8 kg

Dạng sản xuất: sản xuất hàng loạt vừa

Đồng thời, dựa vào đặc điểm cũng như ưu, nhược điểm của từng phương pháp chế tạo phôi, em đã chọn phương pháp: đúc trong khuôn kim loại là phương pháp chế tạo phôi tối ưu nhất cho chi tiết. Sau khi đúc cần có nguyên công làm sạch phôi và ba via.

 II. Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

* Yêu cầu kỹ thuật

Đảm bảo độ đồng tâm của 2 lỗ Φ12

Độ song song của tâm 2 lỗ Φ12 và mặt E

Độ song song của mặt đầu lỗ Φ24 với mặt E

 

PHẦN V

LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG

I. Xác định đường lối công nghệ

Trong các dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, quy trình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công.

        Theo nguyên tắc phân tán nguyên công thì quy trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có thời gian như nhau (nhịp) hoặc bội số của nhịp. Tại đây mỗi máy thực hiện một nguyên công nhất định, đồ gá được sử dụng là đồ gá chuyên dùng.

        Theo nguyên tắc tập trung nguyên công thì quy trình công nghệ được thực hiện trên một hoặc vài máy tự động, bán tự động.

Do dạng sản xuất hàng loạt lớn nên ta chọn phương án gia công là phân tán nguyên công. Dùng máy vạn năng kết hợp đồ gá chuyên dung.

Chọn phương pháp gia công

• Gia công mặt phẳng đáy E đạt độ bóng R_z20 (cấp nhẵn bóng 5) bằng phương pháp phay, dùng dao phay mặt đầu. Đầu tiên là phay thô, sau đó phay tinh.
• Gia công mặt phẳng trên lỗ Φ24 đạt độ bóng R_z40 (cấp nhẵn bóng 4) bằng phương pháp phay, dùng dao phay mặt đầu. Đầu tiên là phay thô, sau đó là phay tinh.
• Gia công 4 mặt phẳng 2 lỗ Φ12 đạt độ bóng R_z20 (cấp nhẵn bóng 5) bằng phương pháp phay. Gia công 4 mặt phẳng trong cùng một nguyên công bằng cách lắp ghép 4 dao phay đĩa và cũng lần lượt qua 2 bước: phay thô, phay tinh.
• Gia công mặt phẳng B đạt độ bóng R_z40 (cấp nhẵn bóng 4) bằng phương pháp phay, dùng dao phay đĩa. Đầu tiên là phay thô sau đó là phay tinh.
• Gia công lỗ Φ24 đạt R_z20 bằng phương pháp khoét, doa.
• Gia công 2 lỗ Φ12 đạt R_z20 bằng phương pháp khoan, doa.

II. Lập tiến trình công nghệ

Sau nguyên công chuẩn bị phôi, tiến trình công nghệ gia công chi tiết ke đỡ ròng rọc gồm 7 nguyên công, thứ tự các nguyên công như sau:

 

• Nguyên công 1: Phay mặt phẳng E
• Nguyên công 2: Phay mặt phẳng trên lỗ Φ24
• Nguyên công 3: Phay mặt phẳngB
• Nguyên công 4: Khoét, doa lỗ Φ24
• Nguyên công 5: Phay mặt đầu lỗ Φ12
• Nguyên công 6: Khoan, doa 2 lỗ Φ12
• Nguyên công 7: Kiểm tra

III. Thiết kế nguyên công

Nguyên công 1: Phay thô, phay tinh mặt đáy E

* Sơ đồ định vị và kẹp chặt

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

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

        

F_ms1’, F_ms2’: là lực ma sát giữa mỏ kẹp và chi tiết

F_ms1’ = F_ms2’ = F_ms’

Các phương trình cân bằng lực:

Phương trình lực theo phương đường tâm lỗ Φ24 trên hình chiều đứng (yoz)

P - F_ms1 - F_ms2 - F_ms1’ - F_ms2’­ – N₃ –N₄= 0

↔ P – 2. F_ms – 2. F_ms’ - N₃ –N₄= 0 (1)

Phương trình momen qua đường tâm lỗ trụ giữa:

M + (W₁ - W₂).R₁ + (N₁ - N₂).R₂ -N₅.R₃ = 0

↔ M – N’. R₃ = 0 (2)

Trong đó: F_ms1 = F_ms2 = F_ms = N.f₁

F_ms1’ = F_ms2’ = F_ms’ = N.f₂

f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ gá (tra bảng 34 (hdtk)) được:

f₁ = 0,12; f₂ = 0,5

R₁: khoảng cách giữa tâm lỗ Φ24 và mỏ kẹp R₁ = 35 (mm) = 0,035 (m)

R₁: khoảng cách giữa tâm lỗ Φ24 và phiến tỳ R₂ = 18 (mm) = 0,018 (m)

Phương trình lực lên mặt phẳng vuông góc với đáy là:

2W + P – 2N = 0 (3)

Phương trình momen (gây uốn chi tiết) mặt phẳng đi qua đường tâm lỗ và vuông góc với mặt phẳng đáy là:

(F_ms1 + F_ms2).R₁ +( F_ms1’ + F_ms2’ ).R₂ – N’.R₂ = 0 (4)

Từ các phương trình (1), (2), (3), (4) ta tính ra được:

N’ = 217,7 (N); W = 255,6 (N); N = 557 (N)

Lực kẹp cần thiết: W_c = k.W

k: hệ số an toàn tính đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trình gia công

k = k₀. k₁. k₂. k₃. k₄. k₅. k₆

k_o: hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp. k_o = 1,5

k₁: hệ số làm tăng lực cắt khi dao mòn, k₁ = 1

k₂: hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, khi gia công thô k₂ = 1,5

k₃: hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn, k₃ = 1

k₄: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, khi kẹp bằng tay k₄= 1,3

k₅: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay, k₅ = 1,2

k₆: hệ số tính đến momen làm quay chi tiết, k₆ = 1,5

Suy ra: k = 1,5.1.1,5.1.1,3.1,2.1,5 = 5,265

→W_c = 256.5,265 = 1384 (N)

Tra bảng 8.50 và 8.51 (stcnctm2) có vít kẹp và đai ốc như sau:

Vít kẹp: đường kính ren tiêu chuẩn d = 10mm

Đai ốc: đường kính ren tiêu chuẩn d = 10mm

Chiều dài tay vặn L = 120 mm tạo lực kẹp Q = 3150 N

IV. Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá được tính bằng công thức:

[ε_ct]² = [ε_gd]² – ([ε_c]² + ε + ε+ ε)

Trong đó: ε_gd: sai số gá đặt, được lấy bằng δ/3, với δ là dung sai nguyên công

δ = 130 μm →ε_gd = 130/3 = 43,3 (μm)

ε_c: sai số chuẩn, do chuẩn định vị không trùng gốc kích thước. (ε_c = 0)

ε_k: sai số kẹp chặt ε_k = 0,4Q/2L = 0,4.1,385/100 = 5 μm

ε_m: sai số mòn đồ gá: ε_m = β.

β: hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị, β = 0,3

N: số lượng chi tiết được gia công trên đồ gá, N = 15000

→ ε_m = 0,3.= 36,7 μm

ε_dc: sai số điều chỉnh, ε_dc = 10 μm

→ [ε_ct]² = { 43,3² – (0² + 5² +36,7² + 10²)} = 403 μm

Điều kiện kỹ thuật của đồ gá:

Độ không vuông góc của tâm bạc dẫn so với mặt đáy đồ gá  ≤ 0,403 mm

Độ không song song giữa phiến tỳ với mặt đáy đồ gá ≤ 0,403 mm

Độ không vuông góc giữa chốt tỳ với các mặt định vị tương ứng là ≤ 0,403 mm

Đồ định vị phải đạt độ cứng: dùng thép CD80A, nhiệt luyện.

Tài liệu tham khảo

 

[1], Công nghệ chế tạo máy, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 1998, chủ biên: GS,TS Trần Văn Địch

[2], Atlas đồ gá, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2004, GS,TS Trần Văn Địch

[3], Nguyên lý cắt, nhà xuất bản khoa học kỹ thuât, GS,TS Trần Văn Địch

[4], Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, GS, TS Trần Văn Địch

[5], Đồ gá, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 1999, PGS, PTS  Lê Văn Tiến - GS, TS Trần Văn Địch – PTS Trần Xuân Việt

[6], Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2001, Nguyễn Đắc Lộc – Ninh Đức Tốn – Lê Văn Tiến – Trần Xuân Việt

[7], Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2003, Nguyễn Đắc Lộc – Ninh Đức Tốn – Lê Văn Tiến – Trần Xuân Việt

[8], Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2006, Nguyễn Đắc Lộc – Ninh Đức Tốn – Lê Văn Tiến – Trần Xuân Việt

                           

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1] : Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
[2] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 3 tập)
[3] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[4] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[5] : Sổ tay nhiệt luyện
[6] : Công nghệ chế tạo máy tập 1
[7] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 7 tập)
[8] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy toàn tập (trường ĐHBK