đồ án môn học Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết gối trục Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Tên đề tài: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết: GỐI TRỤC Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

1. Số liệu cho trước:      

-Sản xuất hàng loạt lớn

1. Nội dung thiết kế:
2. Nghiên cứu chi tiết gia công: chức năng làm việc, tính công nghệ của kết cấu và yêu cầu kỹ thuật.
3. Xác định dạng sản xuất.
4. Chọn phôi và phương pháp tạo phôi, tra lượng dư gia công cho các bề mặt gia công.
5. Lập tiến trình công nghệ: thứ tự gia công, gá đặt, so sánh các phương án, chọn phương án hợp lí.
6. Thiết kế nguyên công:

• Vẽ sơ đồ gá đặt
• Chọn máy, kết cấu dao
• Trình bày các bước: chọn dao, tra chế độ cắt: s,v,t; tra lượng dư cho các bước và tính thời gian từng chiếc cho tùng bước công nghệ.
• Tính lượng dư gia công
• Tính toán chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá.

6. Thiết kế đồ gá:

-    Vẽ sơ đồ nguyên lý cho đồ gá, thiết kế kết cấu đồ gá và trình bày nguyên lý làm việc của đồ gá.

-      Tính lực kẹp cần thiết, lực kẹp của cơ cấu kẹp.

-      Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá và so sánh và ghi yêu cầu kỹ thuật.

-      Tính sức bền cho các chi tiết chịu lực.

1. Các bản vẽ:

-      Bản vẽ chi tiết:                               1 bản (A3).

-      Bản vẽ chi tiết lồng phôi:                 1 bản ( A3).

-      Bản vẽ mẫu đúc:                             1 bản (A3).

-      Bản vẽ khuôn đúc                            1 bản (A3)

-      Tập bản vẽ sơ đồ nguyên công:       4 bản (A3).

-      Bản vẽ tách chi tiết từ đồ gá:           1 bản (A1).

-      Bản vẽ thiết kế đồ gá:                     1 bản (A1).

CHƯƠNG 1 :  NGHIÊN CỨU CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ TẠO PHÔI

I.   Nghiên cứu chi tiết ga công:

1.   Công dụng và chức năng của chi tiết:

_Gối đỡ dùng để đỡ trục và các vật nặng. Được sử dụng trên các cơ cấu truyền động cơ khí khi yêu cầu về độ chính xác của chi tiết. Ngoài ra gối đỡ còn cố định các ổ lăn trên trục.

_Theo đề bài thì chi tiết cần thiết kế ở đây là “gối đỡ” chi tiết có dạng hộp. Gối đỡ được sử dụng truyền động cơ khí khi yêu cầu về độ chính xác của chi tiết và khi làm việc dưới tác động của tải trọng và rung động lớn.

2. Vật liệu chế tạo:

Chi tiết là gang xám, GX 15- 32 , tra theo tài liệu ta có:

-        Giới hạn bền kéo:    150 N/mm²

-        Giới hạn bền uốn:    320 N/mm²

-        Độ cứng 170 – 229 HB

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

_Tính công nghệ trong kết cấu không những ảnh hưởng đến khối lượng lao động mà còn ảnh hưởng đến việc tiêu hao nguyên vật liệu . Vì vậy ngay từ khi thiết kế chúng ta phải chú ý đến kết cấu của chúng như :

• Gối đỡ có đủ độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng, có thể dùng chế độ cắt cao để đạt năng suất cao.
• Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quá trình gá đặt nhanh.
• Các mặt gia công của hộp không có dấu lồi lõm, phải thuận lợi cho việc ăn dao nhanh và thoát dao nhanh, kết cấu bề mặt phải tạo điều kiện cho việc gia công nhiều bề mặt cùng một lúc trên máy nhiều trục.

4. Yêu cầu kỹ thuật:

- Chi tiết cần chế tạo được dùng để đỡ trục. Hình dạng của chi tiết chế tạo rất phức tạp. Điều kiện làm việc của trục phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao, độ song song, độ đồng tâm giữa các gối đỡ phải đảm bảo khi quay không bị lệch tâm, giảm được các mômen uốn, giảm được sự rung động, nâng cao suất bền mỏi cho trục và tuổi thọ của gối đỡ.

1. Xác định dạng sản xuất:Hàng loạt lớn
2. Khối lượng chi tiết:

Khối lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V *

Trong đó:

            Q : khối lượng của chi tiết (Kg)

            V : thể tích của chi tiết (dm³)

 : khối lượng riêng của vật liệu (kg/dm³)

            ( = (6,8 ÷ 7,4 kg/dm3, chọn  = 7,2 kg/dm³ )

Theo phần mềm Solidwork, thể tích của chi tiết được tính là :V=237195 mm³

=0,237195 dm³

Tra bảng chọn g= 7,2 kg/dm³

Khối lượng chi tiết Q= 0,237195. 7,2 = 1,7 (kg)

2. Dạng sản xuất:

Dựa theo sản lượng chi tiết và khối lượng chi tiết

Với Q= 1,7 kg < 4 kg

Và dạng sản xuất là hàng loạt lớn

Suy ra chọn sản lượng hàng năm là : 10.000 ct/năm

1. Chọn phôi và xác định phương pháp chế tạo phôi:

1.        Chọn dạng phôi:

Trong gia công cơ khí các dạng phôi có thể là: phôi đúc, rèn, dập, cán.

Xác định loại và phương pháp chế tạo phôi nhằm mụt đích đảm bảo hiệu quả kinh tế-kĩ thuật chung của quy trình chế tạo chi tiết, đồng thời tổng phí tổn chế tạo chi tiết từ khâu chế tạo phôi cho tới công đoạn gai công chi tiết là thấp nhất.

Khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết ta cần quan tâm đến đặc điểm về kết cấu và yêu cầu về chiệu tải khi làm việc của chi tiết (hình dạng, kích thước, vật liệu, chức năng, điều kiện làm việc…

Sản lương lượng hàng năm của chi tiết

Điều kiện sản xuất thực tế xét về mặt kĩ thuật và tổ chức sản xuất (khả năng về thiết bị, trình độ chế tạo phôi…)

Mặt khác khi xác định phương pháp tạo phôi cho chi tiết ta cần quan tâm đến các đặc tính của phôi và lượng dư gia công ứng với loại phôi đó.

Trong đồ án công nghệ vì sản xuất hàng khối ,vì tính kinh tế cũng như dạng sản xuất ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát – mẫu gỗ, làm khuôn bằng tay.

Phôi đúc đạt cấp chính xác là 2

Cấp chính xác kích thước IT15 ® IT19.

Độ nhám bề mặt: R_z=80mm.

2.      Chọn phương pháp chế tạo phôi:

·       Chọn phôi:

Dựa vào đặc điểm của các phương pháp chế tạo phôi trên ta chọn phương pháp đúc Vì:

+ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ

+ Thiết bị đầu tư ở phương pháp này tương đối đơn giản nên đầu tư thấp

+ Phù hợp với sản xuất hàng loạt lớn

+ Độ nhám bề mặt, độ chính xác phôi đúc

• Kết luận

_Với những yêu cầu của chi tiết đã cho, tính kinh tế cũng như dạng sản xuất ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát – mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy.Phôi đúc đạt cấp chính xác là II (bảng 3-13/185 tài liệu[2]).

_Cấp chính xác kích thước IT15 ® IT19.

_Độ nhám bề mặt: R_z=80mm.

3.      Xác định lượng dư gia công của vật đúc cấp chính xác II:

_Chi tiết chế tạo bằng gang xám, được đúc trong khuôn cát – mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, mặt phân khuôn nằm ngang.

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ TRÌNH TỰ GIA CÔNG

Bản vẽ đánh số bề mặt gia công:

Các phương án gia công

_Dựa vào điều kiện máy hiện có, phương pháp gia công, yêu cầu kĩ thuật và đặc biệt là năng suất sản xuất, vì đây là sản xuất hàng loạt lớn. Dựa vào những điều kiện nêu trên nên em chọn phương án 1 làm phương án gia công.

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

• Nguyên công 1: phay mặt phẳng đáy

1. Sơ đồ gá đặt
2.  Định vị: dùng mặt phẳng định vị 3 bậc tự do ,dùng mặt phẳng bên định vị 1 bậc tự do và dùng mặt phẳng sau định vị 2 bậc tự do còn lại
3. Kẹp chặt bằng đồ gá kẹp ren.
4. Chọn máy: máy phay ngang 6H81 có công suất N_m= 4,5Kw,tốc độ trục chính              65-1800vg/ph ,số cấp tốc độ trục chính 12 cấp (sổ tay CNCTM 3 tr.74)
5. Chọn dao: phay trụ gắn các răng dao bằng mảnh hợp kim cứng.Các thông số của dao ( tra bảng 5-134,sổ tay CNCTM  2 ,tr. 120)

+Đường kính dao :,số răng Z= 4 ,B=80mm, tốc độ cắt V_b=227m/ph

+Tuổi bền dao : T=180 ph

+dụng cụ đo :thước kẹp 150mm ,độ chính xác 0,02

6. Chia bước: phay thô Z_b=3,5mm và phay tinh Z_b=0,5mm.
7. Tra chế độ cắt & tính toán thời gian gia công :

• phay thô

Chiều sâu cắt t = 3.5 mm

Lượng chạy dao răng: S_z=0,2 mm/răng (tr.126 CNCTM 2)

Tốc độ cắt V_b=227 m/phút ( bảng 5-143 sổ tay CNCTM 2,tr. 128)

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công K₁=1 (tr. 127)

Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K₂=1

Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt gia công K₃=0,8

Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay K₄=0,89

Vậy tốc độ tính toán là

V_t=V_b .K₁ .K₂ .K₃.K₄=227. 1. 1 .0,8.0,89 =162  mm/phút

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là

 (vòng/phút).

-        Máy 6H81 có   =65   =1800, số cấp tốc độ m = 12, tìm công bội   như sau : 

Ứng với có giá trị là 28,48 gần với 28 tương ứng với =1,12

Mặc khác

Theo bảng 4.1 (sách HD DACNCTM) ứng với  ta có giá trị gần với 8,82

Vậy số vòng quay theo máy là: (vòng/phút)

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

(m/phút)

Lượng chạy dao phút S_ph=0,2.4. 578=462(mm/phút)

Lượng chạy dao của máy là : ,với lượng chạy dao 462mm/ph là quá nhanh cho bề mặt gia công quá nhỏ vì thế ta chọn

Công suất cắt khi phay thô:

Theo bảng 5-139 (sổ tay CNCTM 2) ta có công suất cắt là N_c= 3,7 Kw

So sánh  N_c= 3,7  Kw <  N_m =4,5 Kw

Thời gian gia công

Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối thời gian nguyên công được tính như sau

T_tc = T₀ + T_p + T_pv + T_tn

          Với

                    T_tc : thời gian từng chiếc

                    T₀ : thời gian cơ bản

                    T_p : thời gian phụ

                    T_pv :thời gian phục vụ

                    T_tn : thời gian nghỉ ngơi

          Thời gian gia công cơ bản được tính như sau

                       (phút)

Với :

                    L: chiều dài bề mặt gia công

                    L₁: chiều dài ăn dao

                    L₂: chiều dài thoát dao

                    S: lượng chạy dao vòng

                    n: số vòng quay hành trình kép trong một phút

                     (mm)         

= 0,53+ 0,53.0,26 = 0,67 (phút)

• phay tinh:

_ Chiều sâu cắt t = 0,5 mm

_Lượng chạy dao vòng: S_z=0,5 mm/răng

_Tốc độ cắt V_b=264 m/phút ( bảng 5-125 sổ tay CNCTM 2,tr. 113)

_Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công K₁=1 (tr. 128)

_Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K₂=1

_Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay K₃=0,89

_Hệ số phụ thuộc vào bề mặt gia công K₄=1

Vậy tốc độ tính toán là

V_t=V_b .K₁ .K₂ .K₃.K₄=288. 1. 1 .1.89 =234  mm/phút

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là

 (vòng/phút).

-        Tính theo máy : 

Theo bảng 4.1 (sách HD DACNCTM) ta có gần bằng 12,7

Vậy số vòng quay theo máy là: (vòng/phút)

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

(m/phút)

Lượng chạy dao phút S_ph==0,05.4. 822=164(mm/phút)  , chọn

Lượng chạy dao của máy là : 

Thời gian gia công

Trong sản xuất hàng laot5 và hàng khối thời gian ngyên công được tính như sau

T_tc = T₀ + T_p + T_pv + T_tn

=0,84+ 0,84.0,26 = 1,1(phút)

• Nguyên công 2 : phay mặt bậc         
• Sơ đồ gá đặt

Định vị: dùng mặt phẳng đáy định vị 3 bậc tự do ,dùng mặt phẳng bên định vị 1 bậc tự do và dùng mặt phẳng sau định vị 2 bậc tự do

• Kẹp chặt Cơ cấu liên động
• Chọn máy: máy phay đứng 6H11 có công suất N_m= 4,5 Kw,tốc độ trục chính     65-1800vg/ph ,số cấp tốc độ trục chính 12 cấp (sổ tay CNCTM 3; tr. 74)
• Chọn dao: phay ngón gắn mảnh hợp kim cứng. Các thông số của dao ( tra bảng 5-161,sổ tay CNCTM 2,tr. 143)

+Đường kính dao :,số răng Z= 6  , tốc độ cắt V_b=172 m/ph

+Tuổi bền dao : T=120ph

+dụng cụ đo :thước kẹp 150mm ,độ chính xác 0,05

• Chia bước: phay thô Z_b=2,5mm và phay tinh Z_b=0,5mm.
• Tra chế độ cắt & tính toán thời gian gia công :
• phay thô

Chiều sâu cắt t = 2,5 mm

Lượng chạy dao răng: S_z=0,14 mm/răng (tr. 143 CNCTM 2)

Tốc độ cắt V_b=172 m/phút ( bảng 5-148 sổ tay CNCTM 2,tr 143)

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay K₁=0,89 (tr. 143)

Hệ số điều chỉnh K₂=1

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng K₃ = 1.

Vậy tốc độ tính toán là

V_t=V_b .K₁ .K₂ .K₃.K₄=172.0,89.1.1 =153  mm/phút

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là

...

• Chọn đường kính bulong :

_Trong đó :

     C=1,4 đối với ren hệ mét cơ bản

 :ứng xuất kéo (kG/mm) đối với bulong bằng thép CT61

Q: lực kẹp do ren tạo ra (kG)

Tra bảng 8.51 (ST CNCTM [2] tr.468) loại bulong kẹp dùng tay vặn, ta chọn bulong M12 ,

IV) Tính sai số đồ gá:

1) Công thức :

 Trong đó : sai số gá đặt ; sai số chế tạo đồ gá

sai số chuẩn ; sai số do mòn đồ gá

sai số kẹp csai số do điều chỉnh đồ gá

Nếu sai số gá đặt cho phép bằng một phần ba dung sai kích thước gia công δ thì ta sẽ có công thức tính sai số chế tạo cho phép.

   Tức là :  thì

2) Xác định các thành phần trong công thức tính

a) Sai số chuẩn :

b) Sai số kẹp chặt

tra bảng 5.13 (HDDA CNCTM tr.85)

c)Sai số mòn :

Trong đó : hệ số phụ thuộc vào kết cấu đồ định vị.(phiến tỳ)

N=1000 số lượng chi tiết được gia công trên đồ gá

d) Sai số điều chỉnh :

Chọn

vVậy

3. Điều kiện kĩ thuật của đồ gá:

Từ kết quả tính toán sai số chế tạo cho phép trên đây ta đưa ra các yêu cầu kĩ thuật của đồ gá:

Độ không song song giữa mặt bên của thân đồ gá và mặt bên của phiến tỳ là: £  0,08 mm.

 Độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ ∅40 và mặt đáy đồ gá là : £ 0,038 mm

4. Bảo quản đồ gá.

-Trong quá trình gia công, không để phoi bám trên bề mặt định vị. Khi sử dụng xong cần lau sạch, quét kĩ bụi, phoi bám trên các phiến tì.

-Khi cất giữ cần bảo quản trong điều kiện có bôi nhớt chống oxi hóa lên bề mặt đồ gá.

-Đây là đồ gá chuyên dung nên phải bảo quản trong điều kiện tốt.