Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết càng có ren M16 ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
LỜI NÓI ĐẦU Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết càng có ren M16 ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp mới dựa trên nền tảng của các ngành khoa học cơ sở , một trong những ngành đó chính là ngành cơ khí. Là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, do vậy ngành đòi hỏi kỹ sư và cán bộ ngành phải tích lũy đầy đủ, không ngừng nâng cao vốn kiến thức của mình, và quan trọng nhất là phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn.
Trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng , sinh viên được trang bị rất nhiều kiến thức cơ sở của ngành Công nghệ chế tạo máy. Nhằm mục đích cụ thể hóa và thực tế hóa những kiến thức mà sinh viên được trang bị, đồ án công nghệ chế tạo máy giúp sinh viên làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay công nghệ, các tiêu chuẩn… và có khả năng vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế sản xuất. Mặt khác khi thiết kế đồ án, sinh viên sẽ có dịp phát huy tối đa tính độc lập sáng tạo, những ý tưởng mới lạ để giải quyết một vấn đề công nghệ cụ thể. Do tính quan trọng của đồ án mà môn học này bắt buộc với sinh viên chuyên ngành cơ khí và một số nghành có liên quan.
Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của GV Hoàng Văn Thạnh , em đã hoàn thành đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy với đề tài: “Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết càng có ren M16”. Với kiến thức được trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế, em đã cố gắng hoàn thành theo yêu cầu, tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn do thiếu kinh nghiệm. Nên em rất mong được sự chỉ bảo của thấy cô và sự đóng góp của bạn bè để hoàn thiện hơn đồ án của mình.
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU. ………………………………………………………………….1
MỤC LỤC. ……………………………………………………………………....2
Chương 1. Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm...3
1.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết…………………..3
1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết………………………3
Chương 2. Định dạng sản xuất…………………………………………………4
Chương 3. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi………………………………5
3.1. Chọn loại phôi……………………………………………………………5
3.2. Phân tích lượng dư……………………………………………………….5
Chương4. Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết . …………………….7
4.1. Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật của bề mặt cần gia công…....7
4.2. Trình tự các nguyên công gia công……………………………………….7
4.2.1. Xác định thứ tự các nguyên công…………………………………7
4.2.2. Nội dung cụ thể từng nguyên công……………………………….8
4.3. Tra lượng dư các bề mặt gia công………………………………………..15
4.4. Tra chế độ cắt các nguyên công gia công………………………………..16
4.5. Tính toán thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công gia công………..17
Chương 5. Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan và Taro ren M16x1,5…...30
5.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý của đồ gá……………………………………..31
5.2. Tính toán các lực kẹp cần thiết, chọn cơ cấu tạo lực kẹp và tính toán
nguồn sinh lực…………………………………………………………………32
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….35
CHƯƠNG 1 . PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM .
1.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.
Với các chi tiết dạng càng thường có chức năng biến đổi chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác. Ngoài ra, còn dùng để đẩy bánh răng di trượt khi cần thay đổi tỷ số truyền của các hộp tốc độ.
Thành phần hóa học của vật liệu được sử dụng: Thép C45. Nồng độ cacbon có trong thép là 0.45%, nó được xét vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả năng chống bào mòn tốt, phạm vi ứng dụng rộng rãi, là các thép định hình cũng như các chi tiết máy. Do đó, chọn thép C45 là hợp lí.
1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết.
Các yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ:
- Độ không song song giữa hai tâm lỗ 7 ≤ 0,03/100mm.
- Độ không song song giữa hai mặt bậc 6e8 ≤ 0,03/100mm.
- Độ không vuông góc giữa hai tâm lỗ 7 với mặt đáy ≤ 0,05mm.
Các yêu cầu về độ nhám xem thêm trên bản vẽ, yêu cầu về độ nhám là từ cấp 2 đến cấp 6 nên có thể thực hiện được. Cần chú ý đến độ nhám các lỗ cơ bản và mặt bậc (bán tinh).
Lỗ cơ bản và mặt bậc được yêu cầu với cấp chính xác là IT8, từ kí hiệu trên bản vẽ xác định dung sai, sai lệch giới hạn trên, sai lệch giới hạn dưới để lựa chọn phương án gia công và cách gá đặt cho hợp lí.
Ngoài ra các bề mặt làm việc của càng phải được nhiệt luyện đạt độ cứng 50 -55 HRC.
Khi thiết kế các chi tiết dạng càng ta phải chú ý một số vấn đề sau:
- Càng phải có độ cứng vững cao.
- Kết cấu nên đối xứng.
- Hình dáng phải thuận tiện cho việc chọn chuẩn…
CHƯƠNG 2: ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
Dạng sản xuất là một khái niệm cho ta hình dung về quy mô sản xuất một sản phẩm nào đó. Nó giúp việc định hướng hợp lý cách tổ chức kỹ thuật - công nghệ cũng như tổ chức toàn bộ quy trình sản xuất.
Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất:
- Sản lượng.
- Tính ổn định của sản phẩm.
- Tính lặp lại của quá trình sản xuất.
- Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất.
Tùy theo các yếu tố trên mà người ta chia ra thành 3 dạng sản xuất;
- Đơn chiếc.
- Hàng loạt ( hàng loạt lớn, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ).
- Hàng khối.
Quá trình tính toán..............
* Sản lượng hàng năm của chi tiết là: 6600 chi tiết/năm.
* Xác định trọng lượng của chi tiết:
Q1 = V.
Trong đó: Q1 – trọng lượng chi tiết (kG).
V – thể tích của chi tiết (dm3).
– trọng lượng riêng của chi tiết, ở đây là thép nên
= 7,852kG/dm3.
Ta xem chi tiết trên là khối hộp chữ nhật có kích thước là 18x20x92.
Vậy V = 0,18.0,2.0,92 = 0,03312 (dm3).
ðQ1 = 0,03312.7,852 = 0,26 kG.
Với N = 6.600 chiếc/năm, Q1 = 0,26 kG
Ta tra bảng 2[1] xác định được dạng sản xuất là: hàng loạt lớn.
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
3.1. Chọn loại phôi.
Loại phôi được xác định theo kết cấu chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp, địa phương. Chọn phôi tức là tự chọn phương pháp chế tạo phôi. Ta có một số loại phôi thường dùng sau.
* Phôi thép thanh: dùng để chế tạo các loại chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, các loại trục, xilanh, piton, bạc…
* Phôi dập: dùng chế tạo các loại chi tiết như trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng dạng càng, trục chữ thập… các loại chi tiết này được dập trên các máy búa nằm ngang hoặc máy dập đứng.
* Phôi rèn tự do: trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, người ta thay phôi bằng phôi rèn tự do, ưu điểm là giá thành thấp
* Phôi đúc: dùng cho các loại chi tiết như gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, dạng càng phức tạp… vật liệu dùng cho phôi đúc là gang, thép, đồng, nhôm và các loại hợp kim khác.
Kết luận: Dựa vào những yếu tố đã được xét đến ở trên, khả năng công nghệ, điều kiện làm việc, kích thước, sản lượng… mà ta chọn phôi dập.
3.2. Phân tích lượng dư.
Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần đảm bảo hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ. Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tăng chi phí gia công. Ngược lại, lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ hớt đi các sai lệch của phôi.
- Đối với các bề mặt phẳng gia công bằng phương pháp phay lượng dư gia công chọn theo phương pháp chế tạo phôi
- Với các bề mặt lỗ lượng dư gia công là toàn bộ phần phôi nằm trong đường bao kích thước của lỗ.
Ta tính chính xác khối lượng của càng bằng pro/Engineer 5.0 ,vẽ lại chi tiết sau đó vào Analysis/Measure/Volume/Okay ta được thể tích chính xác của càng là.
V = 14860,6 mm3 => khối lượng của càng Q = (14860,6.7852.10)/109=1,17kg.
Tra bảng 10 trang 39 [1] ta được cấp chính xác của phôi là từ cấp 7-9, Rz = 0,15mm.
Ta có được bản vẽ chi tiết lòng phôi:
Hình 3.1. Bản vẽ lòng phôi
CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT
4.1. Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công.
Trong các dạng sản xuất hàng loạt lớn, qui 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, ở đây một 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. Ở đây ta chọn phương án gia công một vị trí, một dao và gia công tuần tự.
Ta kí hiệu các bề mặt cần gia công như sau:
Hình 4.1. Kí hiệu các bề mặt cần gia công
Với các bề mặt còn lại chỉ yêu cầu Rz80 nên bằng phương pháp dập đã có thể đạt yêu cầu.
Ta có các bề mặt cần gia công là A-B-C-D-E-F
* Bề mặt A, F độ nhám yêu cầu cấp nhẵn bóng cấp 5 nên ta có thể dùng phương pháp phay thô sau đó phay tinh.
* Mặt E ta tiến hành khoan , khoét để đạt cấp nhẵn bóng 6.
* Mặt C yêu cầu cấp độ bóng là 6 nên ta có thể khoan, khoét, doa thô.
* Mặt B có gia công ren nên ta có thể dùng phương pháp khoan sau đó Taro ren.
Ngoài ra còn có 2 mặt phẳng 2 đầu, mặt phẳng chuẩn bị cho khoan và taro ren, 4 mặt phẳng bên.
4.2. Trình tự các nguyên công gia công.
4.2.1. Xác định thứ tự các nguyên công.
Các chi tiết dạng càng rất đa dạng nhưng có thể gia công theo trình tự tổng quát như sau:
- Gia công các mặt đầu.
- Gia công thô và tinh các lỗ cơ bản.
- Gia công các lỗ khác như lổ ren lỗ dầu.
- Cân bằng trọng lượng (nếu cần).
- Kiểm tra.
Dựa vào chi tiết em đề xuất trình tự các nguyên công như sau .
Nguyên công 1: Phay mặt đáy
Nguyên công 2: Phay mặt đầu.
Nguyên công 3: Khoan, khoét, doa 2 lỗ 7.
Nguyên công 4: Phay 2 mặt phẳng 2 đầu càng
Nguyên công 5: Phay 4 mặt phẳng bên
Nguyên công 6: Phay mặt lỗ ren 16.
Nguyên công 7: Khoan và taro lỗ ren 16.
Nguyên công 8: Khoét, doa lỗ 12
Nguyên công 9: Kiểm tra.
4.2.2. Nội dung cụ thể của từng nguyên công.
Nguyên công 1.
Phay mặt đáy
* Sơ đồ gá đặt.
Hình 4.2. Sơ đồ gá đặt nguyên công 1.
- Gồm 2 bước:
+ Bước 1: Phay mặt trên của gờ (thô, tinh).
+ Bước 2: Phay phần còn lại (thô, tinh).
- Định vị bằng 2 phiến tì trên mặt phẳng A để hạn chế 3 bậc tự do, mặt bên định vị bằng 1 phiến tì hạn chế 2 bậc tự do.
- Kẹp chặt bằng khí nén.
+ Phương cùng với phương chiều dài của chi tiết.
+ Chiều hướng từ ngoài vào mặt định vị.
- Chọn máy: Ta dùng máy phay đứng 6H12, công suất 7kw, bàn máy cỡ số 2 (320x1250mm). Số vòng quay trục chính: (vg/ph) 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 753; 950; 1180; 1500.
- Dao: Ta dùng dao phay mặt đầu , hợp kim cứng, đường kính 80mm/5 răng. Bảng 4-92[1]
Nguyên công 2:
Phay mặt đầu A.
* Sơ đồ gá đặt.
Hình 4.3. Sơ đồ gá đặt nguyên công 2
- Định vị bằng 2 phiến tì trên mặt phẳng đáy để hạn chế 3 bậc tự do, mặt bên định vị bằng 1 phiến tì hạn chế 2 bậc tự do.
- Kẹp chặt bằng khí nén.
+ Phương cùng với phương chiều dài của chi tiết.
+ Chiều hướng từ ngoài vào mặt định vị.
- Chọn máy: Ta dùng máy phay 6H12, công suất 7kw, bàn máy cỡ số 2 (320x1250mm).
- Dao: Ta dùng dao phay mặt đầu, hợp kim cứng, đường kính 80mm, 5 răng
Nguyên công 3:
Khoan, doa 2 lỗ 7 (có dùng bạc dẫn)
+ Bước 1: khoan lỗ 6,8.
+ Bước 2: doa lỗ 7.
* Sơ đồ gá đặt.
Ở đây ta dùng cách gia công các lỗ sau 1 lần định vị nên chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do
- Định vị bằng 2 phiến tì trên mặt phẳng đáy để hạn chế 3 bậc tự do, mặt bên định vị bằng 1 phiến tì hạn chế 2 bậc tự do, mặt sau dùng một chốt tì hạn chế 1 bậc tự do
- Kẹp chặt bằng khí nén.
+ Phương cùng với phương chiều dài của chi tiết.
+ Chiều hướng từ ngoài vào mặt định vị.
- Chọn máy: Ta dùng máy khoan đứng vạn năng K125, công suất 4 Kw, bàn máy cỡ (375x500mm).
.................................
+ Thao tác nhanh, thuận tiện, kết cấu gọn, an toàn …
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo sữa chữa.
- Phương, chiều, điểm đặt.
+ Phương: vuông góc với mặt A.
+ Chiều: từ trên xuống dưới.
+ Điểm đặt: bề mặt A.
c) Lực cắt và momen cắt.
Đối với khoan thì Momen xoắn Mx (N.m) và lực chiều trục P0(N) là hai thông số cần chú ý khi tính toán lực kẹp.
- Khi khoan Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp
Tra bảng 5-32[2] ta có :
CM = 0,0345 q = 2,0 x = 0 y = 0,8
k = Kmp = 1. Theo bảng 5-9[2]
Vậy Mx = 10.0,0345.14,52.70.0,20,8.1 = 20 (N.m).
- Lực chiều trục P0 = 10.Cp. Dq.tx.Sy.kp
Tra bảng 5-32[2] ta có:
CP = 68 q = 1,0 x = 0 y = 0,7
P0 = 10.68.14,51.70.0,20,7.1 = 3196 N.
Do ta không sử dụng lưỡi cắt ngang nên lực hướng trục tăng lên 1,33 lần.
Vậy P0 = 3196.1,33 = 4250N.
5.2. Tính toán lực kẹp cần thiết, chọn cơ cấu tạo lực kẹp, và tính toán nguồn sinh lực.
a) Tính lực kẹp.
Ta thực hiện tính toán lực kẹp theo giáo trình “Trang bị công nghệ và cấp phôi tự động” của Châu Mạnh Lực – Phạm Văn Song.
Theo đó khi lực kẹp nằm theo phương thẳng đứng và cùng chiều với lực P0. Ta có điều kiện cân bằng:
Hình 5.1. Sơ đồ tính lực kẹp.
W.L.f / K.Mx => W / .
Trong đó K là hệ số an toàn, K = k0.k1.k2.k3.k4.k5.k6.
k0: Hệ số an toàn chung k0 = 1,5÷2 ta chọn k0 = 1,5.
k1: Hệ số kể đến lượng dư không đều, khi gia công thô k1 = 1,2.
k2: Hệ số xét đến dao cùn làm lực cắt tăng, k2 = 1,0÷1,9 ta chọn k2 = 1,2.
k3: Hệ số xét đến vì cắt không liên tục làm lực cắt tăng k3 = 1,2.
k4: Hệ số xét đến nguồn sinh lực không ổn định, khi kẹp bằng khí nén k4 = 1,0.
k5: Hệ số kể đến vị trí tay quay của cơ cấu kẹp thuận tiện hay không thuận tiện k5= 1.
K6: Hệ số tính đến momen làm lật phôi quay quanh điểm tựa, định vị trên phiến tì nên k6 = 1,5.
Vậy k = 1,5*1,2*1,2*1,2*1*1*1,5 = 3,9.
f: Hệ số ma sát f = 0,2.
L: Khoảng cách từ tâm kẹp đến tâm lỗ. L = 39mm.
Vậy: W / = 10000 N ta chọn W = 10000N.
Mà ta thấy P0 cùng chiều với W nên ta có lực kẹp thực tế cần là
W = 10000 – 4250 = 5750N.
b) Chọn cơ cấu kẹp và tính toán nguồn sinh lực
