THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÀNG GẠT C10

MỤC LỤC THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÀNG GẠT C10

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 9 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí, đặc biệt là kỹ sư nghành công nghệ chế tạo máy. 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 TS.NG TIẾN DŨNG 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 TS.NG TIẾN DŨNG đã giúp đỡ em hoàn thành công việc được  giao.

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 càng gạt 10” với sản lượng 20000 chi tiết/năm, điều kiện sản xuất tự do.

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác hoặc ngược lại. Ở đây chi tiết càng gạt này dùng để đẩy bánh răng khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ, hay trong mỏy cụng cụ.

Điều kiện kỹ thuật của chi tiết:

          + Kích thước lỗ cơ bản gia công với cấp chính xác H10, độ nhám bề mặt R_a = 2,5 mm.

          + Độ không song song giữa hai bề mặt đầu lỗ < 0,1/100.

          + Độ không vuông góc giữa tâm và mặt đầu lỗ < 0,1/100.

          + Độ chính xác khoảng cách giữa hai mặt đầu H9.

          + Vật liệu chi tiết thộp C45.

2. PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

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

- Lỗ 1 và 2 dùng để dẫn dầu vào trong 2 lỗ I và II (trong lỗ I và II có lắp bạc thay).

- Hai đường tâm của hai lỗ I và II phải song song với nhau và cùng vuông góc với mặt đầu càng gạt. Hai đường tâm của hai lỗ I và II phải đảm bảo khoảng cách A = 150^±0,1, độ không song song của hai tâm lỗ là < 0,1/100, độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu là < 0,1/100. Hai lỗ thường có lắp bạc lót có thể tháo lắp được.

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có một số tính công nghệ trong kết cấu chi tiết càng gạt như sau:

+ Độ cứng vững: Do kích thước chi tiết ngắn, chiều dày thân lớn nên đảm bảo độ cứng vững.

+ Các mặt đầu của càng thuộc hai mặt phẳng song song nên thuận lợi cho việc gá đặt chi tiết gia công, đồ gá đơn giản hơn, dễ gia công cơ khí cũng như chế tạo phôi.

+ Các lỗ ren M4 có kết cấu thuận lợi cho việc gia công.

+ Với hình dáng kết cấu ta thấy chi tiết này rất thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất. Ngay bây giờ ta có thể chọn được chuẩn thô là mặt phẳng của một trong hai đầu lỗ, còn chuẩn tinh thống nhất là một mặt và hai lỗ đầu đã gia công của càng.

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 = 20000.1.(1 + 6%) = 21200 (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:

Q = V.g = 90690,26.7,852.10^-6 = 0,712 kg

Theo bảng 2 trang 13 [5], ta có:

Dạng sản suất: Hàng loạt lớn.

4. CHỌN PHƯONG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

1. Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

       Với sản lượng hàng năm 21200 chi tiết và chi tiết không quá phức tạp nên ta chọn phương pháp chế tạo phôi là dập trong khuôn hở kẹp chặt.

       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 này trọng lượng của chi tiết khoảng 0,712 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôi là cán định hình.

1. Rèn tự do: Là nguyên công đầu tiên để định hình sơ bộ hình dáng của chi tiết.
2. Dập lần 1: Định hình gần đúng hình dáng của chi tiết.
3. Dập lần 2: Tạo ra đúng hình dáng và kích thước của chi tiết
4. Cắt bavia:
5. Bản vẽ lồng phôi:

Từ cách chế tạo phôi ở trên chọn độ chính xác chế tạo phôi là cấp 2 ta có thể tra được lượng dư theo bảng XIII-19 trang 760 [3] (Lượng dư phôi cho vật rèn khuôn). Các kích thước của vật rèn khuôn, được xác định đối với các bề mặt gia công của chi tiết cộng thêm lượng dư gia công, với độ chính xác: +0,5mm. Trị số lượng dư cho trong bảng cho đối với bề mặt R_z = 80; nếu bề mặt gia công có R_z = 20 ¸ 40 thì trị số lượng dư 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_z = 20 (cấp nhẵn bóng: cấp 5 có R_a = 5). Ta có các lượng dư của các bề mặt cần gia công là 2mm được biểu diễn ở hình vẽ sau:

5. LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG, CÁC BƯỚC

5.1. Lập sơ bộ các nguyên công:

• Nguyên công 1: Phay mặt đầu A và D đạt kích thước 27^±0,1, gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay 2 trụ có đường kính tối thiểu là 50 mm (đạt được độ nhám R_z = 20 -  cấp độ bóng cấp 5) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau.
• Nguyên công 2: Phay mặt đầu B và C đạt kích thước 25^±0,05, gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay 2 trụ có đường kính tối thiểu là 50 mm (đạt được độ nhám R_z = 20 -  cấp độ bóng cấp 5) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau.
• Nguyên công 3: Khoan lỗ đầu to, khoét và doa lỗ f20 bằng dao doa trên máy khoan, để đạt kích thước f20^+0,084
• Nguyên công 4: Khoan lỗ đầu nhỏ và doa thô lỗ f12 bằng dao doa trên máy khoan, để đạt kích thước f12^+0,07
• Nguyên công 5: Gia công mặt E vấu đầu to càng gạt trên máy phay đứng bằng dao phay ngón để đạt được kích thước 23 ^+0,052.
• Nguyên công 6: Khoan lỗ trên máy khoan và ta rô lỗ ren M4x0,2 bằng tay.
• Nguyên công 7: Gia công mặt F vấu đầu nhỏ càng gạt trên máy phay đứng bằng dao phay ngón để đạt được kích thước 15 ^±0,07.
• Nguyên công 8: Khoan lỗ trên máy khoan và ta rô lỗ ren M4x0,2 bằng tay.
• Nguyên công 9: Kiểm tra độ song song của hai mặt đầu không được quá 0,1/100, độ vuông góc của cả hai lỗ với mặt đầu tương ứng không vượt quá 0,1/100.

5.2. Thiết kế các nguyên công cụ thể:

5.2.1. Nguyên công 1: Phay 2  mặt đầu A, D bằng 2 dao phay trụ

Lập sơ đồ gá đặt: Do hai mặt đầu của hai đầu cùng nằm trên một mặt phẳng nên trong nguyên công này ta dùng một mặt đầu để làm chuẩn thô hạn chế 3 bậc tự do, một khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do và một khối V di động hạn chế 1 bậc tự do gia công mặt còn lại.

Hình vẽ sơ đồ gá đặt:

Kẹp chặt: Dùng 1 khối V cố định và 1 khối V di động vừa định vị vừa kẹp chặt, lợi dụng độ dốc của cạnh bên chi tiết ta sử dụng 2 khối V có góc nghiêng như hình vẽ dưới để tạo ra phương của lực kẹp gồm hai thành phần thẳng đứng hướng vào mặt phẳng định vị đảm bảo không thay đổi chuẩn định vị thành phần còn lại tạo ra lực kẹp chặt chi tiết.

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H81.

Theo bảng VIII-20 trang 47 [3] ta có: Công suất của máy N_m = 4,5kW, phạm vi tốc độ trục chính 65 – 1800 vg/ph, với 16 cấp tốc độ, đường kính trục gá dao 22, 27, 32, kích thước khuôn khổ máy 2100x1940x1600.

Xác định công bội của máy:

Với m = 16  chọn theo dãy tiêu chuẩn

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay trụ răng nhỏ, có các kích thước tra theo bảng IX-64 trang 255 [3] như sau:

D = 60 mm, d = 27 mm, L = 50 mm, số răng Z = 16 răng, vật liệu P6M5.

Lượng dư gia công: Phay 2 lần với lượng dư phay thô Z_b1 = 1.5 mm và lượng dư phay tinh Z_b2 = 0.5 mm

Chế độ cắt:

·Bước gia công thô

Chiều sâu cắt: t = 1.5 mm.

Lượng chạy dao: S = 1,6 mm/vòng, S_z = 0,1 mm/răng,

Tốc độ cắt: V = 36 m/phút, n_m = 206 vòng/phút.

·Bước gia công tinh

Chiều sâu cắt: t = 0.5 mm.

Lượng chạy dao: S_z = 0.08 mm/răng, S = 1,28 mm/vg

Tốc độ cắt: V = 48 m/phút, n_m = 285 vòng/phút.

5.2.2. Nguyên công 2 : Phay 2  mặt đầu B, C bằng 2 dao phay trụ

Lập sơ đồ gá đặt: Do hai mặt đầu của hai đầu cùng nằm trên một mặt phẳng nên trong nguyên công này ta dùng một mặt đầu đã gia công để làm chuẩn tinh hạn chế 3 bậc tự do, một khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do và một khối V di động hạn chế 1 bậc tự do gia công mặt còn lại.

Hình vẽ sơ đồ gá đặt:

Kẹp chặt: Như ở nguyên công 1.

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H81 như ở nguyên công 1.

Chọn dao: Như ở nguyên công 1.

Lượng dư gia công: Như ở nguyên công 1.

Chế độ cắt: Như ở nguyên công 1.

5.2.3. Nguyên công 3:Khoan, Khoét, Doa  lỗ f20^+0,084

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ đầu to càng cần đảm bảo độ đồng tâm tương đối giữa hình trụ trong và hình tròn ngoài của phôi và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu và chụp côn 3 vấu tự định tâm chụp vào đầu to của càng hạn chế hai bậc tự do và có tác dụng tự định tâm.

Hình vẽ sơ đồ gá đặt:

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trượt thanh răng tạo ra lực kẹp cùng chiều với phương chạy dao.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H135.

Theo bảng VIII-33 trang 79 [3] ta có: Công suất của máy N_m = 4kW, phạm vi tốc độ trục chính 31,5 - 1400 vg/ph, với 12 cấp tốc độ, đường kính khoan lớn nhất f_max = 35mm, kích thước khuôn khổ máy 1245x815x2690.

Xác định công bội của máy:

Với m = 12  chọn theo dãy tiêu chuẩn

 Chọn dao:

Mũi Khoan thép gió P6M5, D = 10mm, L = 200mm, l = 120mm.

Mũi Khoan thép gió P6M5, D = 18mm, L = 305mm, l = 205mm.

Mũi Khoét thép gió D = 19,8mm, L = 180 ¸ 355mm, l = 85¸210 mm.

Mũi Doa liền khối thép gió D = 20^+0,084mm, chuôi côn L = 160mm, l = 40mm.

Chế độ cắt:

• Bước khoan lỗ f10

Chiều sâu cắt: t = 5 mm.

Lượng chạy dao:  S = 0,28 mm/vg

Tốc độ cắt: V = 17 m/phút, n_m = 492 vg/phút.

• Bước khoan rộng lỗ f18

Chiều sâu cắt: t = 4 mm.

Lượng chạy dao:  S = 0,4 mm/vg

Tốc độ cắt: V = 39,25  m/phút, n_m = 694 vg/phút.

• Khoét lỗ f19,8

Chiều sâu cắt: t = 0,9 mm.

Lượng chạy dao:  S = 0,4 mm/vg

Tốc độ cắt: V = 21,71  m/phút, n_m = 349 vg/phút.

• Doa lỗ f20^+0,084

Chiều sâu cắt: t = 0,1 mm.

Lượng chạy dao:  S = 0,8 mm/vg

Tốc độ cắt: V = 11,06  m/phút, n_m = 176 vg/phút.

5.2.4. Nguyên công 4:Khoan, Khoét và Doa  lỗ f12^+0,07

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ đầu nhỏ càng cần đảm bảo khoảng cách tâm của nó so với tâm lỗ đầu to và độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu và 1 chốt trụ ngắn ở lỗ đầu to của càng hạn chế hai bậc tự do và 1 khối V tự lựa ở đầu nhỏ hạn chế nốt bậc tự do quay.

Hình vẽ sơ đồ gá đặt:

Kẹp chặt: Dùng 1 bulông liền với chốt trụ kẹp chặt ở đầu to và lực kẹp của khối V tự lựa.

Chọn máy: Máy khoan đứng 2H135 như ở nguyên công 3.

 Chọn dao:

Mũi khoan thép gió P6M5, D = 11mm, L = 200mm, l = 120mm.

Mũi khoét thép gió P,M5 D = 11,8mm, L = 200mm, l = 120mm.

Mũi doa liền khối thép gió D = 12^+0,07mm, chuôi côn L = 150mm, l = 40mm.

Chế độ cắt:

• Bước khoan lỗ f11

Chiều sâu cắt: t = 5,5 mm.

Lượng chạy dao:  S = 0,28 mm/vg

Tốc độ cắt: V = 17 m/phút, n_m = 492 vg/phút.

• Khoét lỗ f11,8

Chiều sâu cắt: t = 0,4 mm.

Lượng chạy dao:  S = 0,4 mm/vg

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

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

Để đảm bảo ta chọn j_d = 0,6 Þ B = 14,424 (mm).

Khoảng cách tâm giữa bánh răng và trục có thanh răng:

                   (mm)

Chiều dài tay quay:

                   (mm). Chọn L_tq = 315 mm

(P là lực của công nhân tác dụng vào tay quay).

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

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá [e_CT] được tính theo công thức sau:                                 [e_ct] =

Trong đó:

• e_c: Sai số chuẩn do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra trong nguyên công cần thiết kế đồ gá này ta dùng chụp côn 3 cấu tự định tâm nên chuẩn định vị là tâm của đầu to và chính là gốc kích thước nên e_c = 0.
• e_k: Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra. Do phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện nên sai số kẹp chặt e_k = 0.
• e_m: Sai số mòn. Sai số mòn được xác định theo công thức sau đây:

 (mm) = 0,3. = 21.21 mm.

• e_đc: Sai số điều chỉnh được sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Gần đúng e_đc = 5  ¸ 10 mm. Chọn e_đc = 7 mm
• e_gđ: sai số gá đặt [e_gđ] = 1/3d  với d là dung sai nguyên công

Þ [e_gđ] = 84/3 = 28 mm.

                   [e_ct] =

                     =  = 16,89 mm Þ [e_ct] = 0,016 mm.

9.9. Điều kiện thuật của đồ gá

1. Độ không vuông góc giữa tâm bạc dẫn và mặt đáy đồ gá không vượt quá 0,016 mm trên 100 mm chiều dài.
2. Độ không đồng tâm giữa tâm bạc dẫn và tâm bề mặt bên của phiến tỳ không vượt quá 0,016 mm.
3. Độ không song song giữa mặt phẳng phiến tỳ với mặt đáy đồ gá không vượt quá 0,016 mm trên 100 mm chiều dài.
4.  

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