THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TẤM TRƯỢT TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT TẤM TRƯỢT TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
PHẦN I: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT VÀ TẠO PHÔI
1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật và kết cấu cho chi tiết gia công:
1.1. Phân tích điều kiện làm việc:
- Từ bản vẽ hình chiếu ta có thể coi Tấm trượt, thuộc loại chi tiết dạng hộp.
- Tấm trượt là một khối hộp, có lỗ ở góc và một hốc ở mặt trên. Lỗ được gia công bằng cách khoan, khoét, hoặc doa lỗ.
- Tấm trượt làm việc trong điều kiện làm việc chịu lực lớn, đồng thời chịu các tải trọng thay đổi, lực ma sát… Trong quá trình làm việc của máy, sự va đập của các chi tiết làm ảnh hưởng đến độ bền của chi tiết, quá trình trượt của nó trên bàn máy cũng sinh ra lực ma sát nên ảnh hưởng tới tính bền nhiệt của nó.
- Từ điều kiện làm việc trên, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao cho tấm trượt làm việc ổn định, độ cứng vững của chi tiết phải đảm bào để tránh các rung động hay các lực tác dụng trong quá trình làm việc.
1.2. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm:
- Yêu cầu cần tôi độ cứng 45-50HRC;
- Độ song song giữa lỗ F20 bề mặt C cho phép là <0.05/100mm;
- Độ vuông góc giữa hai mặt bên với bề mặt D cho phép <0.01/100mm;
- Độ vuông góc F20 và C < 0.01/100mm;
- Độ song song giữa đáy D và C < 0.01/100mm;
- Góc lượn chưa ghi kích thước có R = 6mm;
- Các bề mặt làm việc gia công đạt độ nhám Ra = 1.25mm;
- Các bề mặt không làm việc gia công đạt Rz = 20 mm và Rz = 40 mm
2. Định dạng sản xuất:
Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính tổng hợp, giúp cho việc định dạng hợp lý đường lối tổ chức sản xuất, tổ chức công nghệ để chế tạo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.
Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất:
- Sản lượng;
- Tính ổn định;
- Tính lặp lại của quá trình sản xuất.
Mức độ chuyên môn hóa trong quá trình sản xuất dựa vào sản lượng hàng năm và khối lượng của sản phẩm ta định dạng sản xuất.
Sản lượng hàng năm là 3000 chiếc/năm
+ Xác định khối lượng của chi tiết:
(kg)
Vct : thể tích chi tiết (dm3)
: khối lượng riêng của vật liệu;
Ta có : Vct= (V1 + V2 )+ (V3 +V4 +V5 +V6 +V7)
Hình 1.1 Các khối của chi tiết
Trong đó: V1 = 80 40 12 = 38400 (mm3)
V2 = 24 80 13 = 24960 (mm3)
V3 = 7 21 25 = 3675(mm3)
V4 = ((π202)/4)17 = 5338(mm3)
V5 = ((π82)/4)8 = 402(mm3)
V6 = 8 28 45 = 10080(mm3)
V7 = 5 18 12.5 = 1125(mm3)
Thể tích của chi tiết:
Trọng lượng của chi tiết:
Q = 7.40.043 = 0.32 (kg) . Như vậy Q <4 kg
Dựa vào bảng 2 (Gs.Ts Trần Văn Địch _HDTKĐACNCTM) ta có dạng sản xuất hàng loạt vừa.
3. Phương pháp chế tạo phôi:
Cơ sở của việc chọn phương pháp chế tạo phôi là dựa vào các yếu tố sau:
- Vật liệu và cơ tính của chi tiết gia công;
- Kích thước và hình dáng của chi tiết;
- Dạng sản xuất;
- Khả năng đạt độ chính xác và yêu cầu của phương pháp chế tạo phôi.
Chọn phương pháp đúc:
a) Đúc trong khuôn cát - mẫu gỗ:
Chất lượng bề mặt vật đúc không cao, giá thành thấp, trang thiết bị đơn giản, dễ chế tạo thích hợp cho dạng sản xuất đơn chiếc và sản xuất loạt nhỏ.
Cấp chính xác của phôi đạt cấp 16 – 17, gây khó khăn cho các nguyên công gia công sau.
Độ nhám bề mặt đạt Rz = 160µm
- Phương pháp này đạt năng suất trung bình, chất lượng bề mặt không cao.
b) Đúc trong khuôn cát mẫu kim loại:
Phương pháp này giá thành cao hơn đúc trong khuôn cát mẫu gỗ vì giá thành gia công mẫu kim loại
Cấp chính xác của phôi đạt 15 – 16
Độ nhám bề mặt Rz = 80 µm
- Vậy phương pháp này cho chất lượng bề mặt cao hơn đúc với mẫu gỗ, đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa và lớn.
c) Đúc trong khuôn kim loại:
Độ chính xác cao, giá thành đầu tư trang thiết bị lớn, phôi đúc gần giống với chi tiết nên lượng dư nhỏ, tiết kiệm được vật liệu nhưng giá thành sản xuất cao, năng suất phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa và lớn.
Cấp chính xác của phôi đạt cấp 14 – 15
Độ nhám bề mặt đạt Rz = 40 µm
- Vậy phương pháp này cho năng suất cao, đặc tính kỹ thuật của chi tiết tốt nhưng giá thành cao nên không phù hợp với tính kinh tế trong sản xuất hàng loạt vừa.
d) Đúc ly tâm:
Phương pháp này chỉ thích hợp với những chi tiết có dạng tròn xoay, rỗng, đối xứng đặc biệt là các chi tiết hình ống hay hình xuyến;
Khó nhận được chính xác đường kính trong của lỗ vì khó định lượng kim loại rót vào khuôn;
Chất lượng bề mặt không cao vì có nhiều tạp chất và xỉ.
e) Đúc áp lực
Dùng áp lực để điền đầy kim loại vào lòng khuôn
Kim loại để đúc áp lực thường là hợp kim thiếc, chì, kẽm, magie . . .
Đúc áp lực thường dùng để đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp
- Phương pháp này giá thành trang thiết bị cao nên giá thành sản phẩm cao. Đặc tính kỹ thuật của chi tiết cao nhưng đối với dạng sản xuất loạt vừa thì tính kinh tế không tốt.
f) Đúc trong khuôn vỏ mỏng:
Là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn mỏng chừng 6 - 8mm.
Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu như khuôn cát, khối lượng vật đúc có thể lên tới 100kg.
Dùng trong sản xuất loạt lớn và hàng khối.
g) Đúc liên tục:
Là quá trình đúc mà kim loại lỏng được rót đều và liên tục vào khuôn bằng kim loại, bên trong hoặc xung quanh khuôn có nước làm mát liên tục. nhờ làm nguội nhanh nên kim loại sau khi rót vào khuôn được kết tinh ngay, vật đúc được kéo liên tục ra khỏi khuôn bằng các cơ cấu dẫn động đặc biệt.
Thường dùng để đúc ống, đúc thanh, đúc tấm.
- Kết luận chọn phương pháp chế tạo phôi:
Phương pháp chế tạo phôi được chọn dựa vào dạng sản xuất, đối với dạng sản xuất hàng loạt vừa ta chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại. Cấp chính xác của phôi đạt cấp 14 – 15. Độ nhám bề mặt đạt Rz = 40 µm.
Một số yêu cầu với vật đúc:
+ Những chỗ gấp khúc, chuyển tiếp thành góc lượn tương ứng, các chỗ lồi lơm cần làm sạch sau khi đúc.
+ Vật đúc không được rỗ nứt, ngậm xỉ…
+ Kiểm tra vật đúc kỹ trước khi đem gia công cơ.
Như vậy với chi tiết như bản vẽ có hình dáng không phức tạp, kích thước tương đối nhỏ, sản xuất hàng loạt vừa và vật liệu chế tạo chi tiết là GX 21 - 40 có tính đúc tốt.
Căn cứ vào hình dáng của chi tiết ta xác định được mặt phân khuôn.
- Nửa khuôn dưới,
- Mặt phân khuôn,
- Nửa khuôn trên.
Hình 1.2 Hình vẽ khuôn đúc
PHẦN II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CƠ
1. Phân tích chuẩn và lập trình tự gia công:
1.1. Phân tích chuẩn:
Gồm có một số loại mặt chuẩn sau:
Chuẩn thiết kế là chuẩn được sử dụng trong quá trình thiết kế. Chúng dùng để xác định vị trí của các bề mặt và khoảng cách tính toán của chúng so với các bề mặt còn lại. Thường thì chuẩn thiết kế là các đường tâm của trục và đường đối xứng của vật. Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hay chuẩn ảo.
Chuẩn đo là chuẩn mà dựa vào nó người ta xác định các kích thước cần thực hiện khi gia công hoặc kiểm tra vị trí tương đối của bề mặt chi tiết.
Chuẩn công nghệ là các mặt chuẩn được sử dụng để xác định vị trí của phôi trong quá trình chế tạo và lắp ráp. Chuẩn công nghệ được chia thành chuẩn gia công và chuẩn lắp ráp.
Chuẩn gia công dùng để xác định vị trí của bề mặt gia công. Chuẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn thực. Chuẩn gia công sẽ tiếp xúc trực tiếp với các phần tử định vị của đồ gá. Chuẩn gia công có thể là chuẩn thô hoặc chuẩn tinh.
Chuẩn thô là những bề mặt được dùng làm chuẩn nhưng chưa qua gia công.
Chuẩn tinh là những bề mặt được dùng làm chuẩn và đã được gia công trước.
- Nếu chuẩn tinh chỉ sử dụng để gia công chi tiết và không có chức năng gì trong quá trình làm việc của chi tiết thì được gọi là chuẩn tinh phụ.
- Nếu chuẩn tinh còn được sử dụng cả khi lắp ráp sản phẩm thì nó được gọi là chuẩn tinh chính.
Chuẩn lắp ráp là bề mặt được sử dụng để xác định vị trí tương quan của các phần tử tham gia vào quá trình lắp ráp.
Chọn chuẩn phải được thực hiện sao cho đảm bảo tốt hai yêu cầu quan trọng của quá trình gia công là:
- Đảm bảo chất lượng chi tiết;
- Nâng cao năng suất và giảm giá thành.
Chọn chuẩn và theo các nguyên tắc sau:
- Nguyên công sau phải giảm được sai số đồng thời tăng độ bóng của nguyên công trước.
- Phải gia công những bề mặt làm chuẩn cho các nguyên công tiếp theo.
- Gia công các bề mặt có lượng dư lớn để phát hiện biến dạng.
- Gia công đầu những nguyên công có khả năng gây khuyết tật cho chi tiết.
- Bề mặt nào càng chính xác thì ta gia công sau.
- Các lỗ gia công cuối cùng nhưng trừ những lỗ làm chuẩn khi gia công.
- Không nên gia công thô và tinh bằng dao định kích thước trên cùng một máy.
- Nguyên công kiểm tra sau cùng.
Với mục đích gia công cơ nhằm đưa năng suất lao động cao. Muốn vậy ta phải xác định chuẩn công nghệ và các bề mặt chuẩn thông qua tính công nghệ và yêu cầu kĩ thuật của chi tiết.
Căn cứ vào tính kinh tế, chất lượng chi tiết gia công, năng suất lao động, mức độ phức tạp của đồ gá, dụng cụ cắt gọt mà ta phải lựa chọn phương án tối ưu cho chuẩn công nghệ trong quá trình gia công cơ. Vì vậy việc đầu tiên để giải quyết vấn đề công nghệ là ta phải chọn chuẩn.
Qua những vấn đề phân tích về chọn chuẩn như trên và việc phân tích hình dáng chi tiết gia công mà ta chon mặt phẳng D làm chuẩn thô, vì đó là bề mặt không ảnh hưởng nhiều đến quá trình làm việc của chi tiết.
Vì vậy chọn D làm chuẩn thô để gia công hốc 45x28, lỗ Ø20, sau đó dùng lỗ Ø20 làm chuẩn để gia công lỗ Ø8, rãnh, rãnh thoát dao, các bề mặt A, B, C.
1.2. Lập trình tự gia công:
Phương án 1:
- Nguyên công 1: Phay mặt đáy thứ nhất D;
- Nguyên công 2: Phay mặt đáy thứ hai F;
- Nguyên công 3: Khoan, khoét, doa lỗ Ø20;
- Nguyên công4: Phay hai mặt bên lỗ Ø8;
- Nguyên công 5: Khoan lỗ Ø8;
- Nguyên công 6: Phay rãnh E;
- Nguyên công 7: Phay rãnh thoát dao;
- Nguyên công 8: Phay 2 mặt bên nhỏ A, B, và mặt bậc C ;
- Nguyên công 9: Kiểm tra.
Phương án 2:
- Nguyên công 1: Phay mặt đáy thứ nhất D;
- Nguyên công 2: Phay mặt đáy thứ hai F;
- Nguyên công 3: Khoan, khoét, doa lỗ Ø20;
- Nguyên công 4: Phay rãnh thoát dao;
- Nguyên công 5: Phay 2 mặt bên nhỏ A, B;
- Nguyên công 6: Phay 2 mặt bậc C,
- Nguyên công 7: Phay hai mặt bên lỗ Ø8;
- Nguyên công 8: Khoan lỗ Ø8;
- Nguyên công 9: Phay rãnh E;
- Nguyên công 10: Kiểm tra.
- Qua quá trình phân tích chi tiết và để đảm bảo điều kiện làm việc theo đúng yêu cầu, cũng như yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết, cũng như đạt năng suất gia công theo đúng nhiệm vụ thiết kế ta lựa chọn phương án 1 là phương án gia công hợp lý nhất đối với chi tiết dạng hộp.
2. Quy trình công nghệ thực hiện các nguyên công:
2.1. Nguyên công 1: Phay mặt đáy thứ nhất D:
Sơ đồ định vị và kẹp chặt:
Hình 2.1. sơ đồ định vị và kẹp chặt cho nguyên công 1
- Định vị: Để gia công mặt đáy nhỏ ta chọn mặt đáy lớn làm chuẩn định vị
Hạn chế mặt đáy 3 bậc tự do bằng cách dùng 3 chốt tỳ có khía nhám.
Hạn chế mặt bên 2 bậc tự do bằng 2 chốt tỳ khía nhám.
- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng bulông - đai ốc, lực kẹp có phương và chiều
như hình vẽ.
- Chọn máy:
+) Máy phay đứng 6H12, công suất 7 kW.
- Phạm vi tốc độ trục chính : 30 – 1500 vg/ph.
- Kích thước bề mặt làm việc bàn máy : 320 x 1250 mm.
- Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy Dọc : 700 mm.
Ngang : 260 mm.
Thẳng đứng : 370 mm.
- Số rãnh chữ T: 3
- Số vòng quay trục chính(vg/ph): 30; 37.5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 960; 1500.
- Bước tiến của bàn máy: 30; 37; 47; 60; 75; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 960; 1500 (mm/ph)
- Chọn dao:
- Dao phay trụ gắn mảnh hợp kim cứng BK6 dạng xoắn vít: D = 100; L = 75; L1 = 80; d = 40; Z = 10.
- Chế độ cắt:
+) Bước 1: Phay thô:
Lượng dư gia công: zb = 2.5 (mm)
Chiều sâu cắt: t = 2.5 (mm)
Lượng chạy dao: Sz = 0.12 (mm/răng) (Bảng 5-141 Sổ tay CNCTM – tập 2)
Tốc độ cắt: V = 264 (m/phút) (Bảng 5-143 Sổ tay CNCTM – tập 2)
Số vòng quay tính toán:
Dựa vào số vòng quay tiêu chuẩn của máy ta chọn: nt = 750 (vg/ph)
Công suất cắt: N0 = 4.4 (kW) (tra bảng 5 – 145 STCNCTM – tập 2)
So sánh công suất cắt với công suất của máy: N0 £ Nm m
4.4 < 7 0.85 = 5.95
Vậy chọn công suất cắt như trên là hợp lý.
Thời gian gia công bước 1:
Trong đó:
T0 là thời gian cơ bản.
Tp = 10% T0: Thời gian phục vụ là thời gian cần thiết để công nhân gá đặt chi tiết.
Tpv: thời gian phục vụ chỗ làm việc: Tpv =11% T0 (phút).
Ttn: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Ttn=5% T0 (phút).
- Thời gian cơ bản:
Chiều dài ăn dao: L1 = + (0.5¸3) = + 2 = 17.6 (mm)
Chiều dài chi tiết: L = 80 (mm)
Chiều dài thoát dao: L2 = (2¸5) = 3 (mm)
Vậy:
Vậy ta có: T1 = 0.11+0.011+0.0121+0.0055 = 0.14 (phút)
+) Bước2: Phay bán tinh:
Lượng dư gia công zb = 1 (mm)
Chiều sâu cắt: t = 1 (mm)
Lượng chạy dao: S0 = 1.4 (mm/vòng) (Bảng 5-37 Sổ tay CNCTM – tập 2)
Các thông số còn lại: V = 264 (m/phút) (Bảng 5-143 Sổ tay CNCTM – tập 2)
Số vòng quay tính toán:
Dựa vào số vòng quay tiêu chuẩn của máy ta chọn: nt = 750 (vg/ph)
Công suất cắt: N0 = 2.2 (kW) (tra bảng 5 – 145 STCNCTM – tập 2)
So sánh công suất cắt với công suất của máy: N0 £ Nm m
2.2 < 7 0.85 = 5.95
Vậy chọn công suất cắt như trên là hợp lý.
Thời gian gia công bước 2:
Trong đó:
T0 là thời gian cơ bản.
Tp = 10% T0: Thời gian phục vụ là thời gian cần thiết để công nhân gá đặt chi tiết.
Tpv: thời gian phục vụ chỗ làm việc: Tpv =11% T0 (phút).
Ttn: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân Ttn=5% T0 (phút).
- Thời gian cơ bản: T02
L1 =
L2 = 2 (mm)
Vậy:
Vậy ta có: T2 = 0.09+0.009+0.0099+0.0045 = 0.11 (phút)
Bảng chế độ cắt cho nguyên công 1:
|
Bước |
Máy |
Dao |
t(mm) |
S(mm/vòng) |
V(m/phút) |
n(vòng/phút) |
Nc (kW) |
T(phút) |
|
Phay thô |
6H12 |
BK6 |
2.5 |
1.2 |
264 |
750 |
4.4 |
0.14 |
|
Phay bán tinh |
6H12 |
BK6 |
1 |
1.4 |
264 |
750 |
2.2 |
0.11 |
2.2. Nguyên công 2: Phay mặt đáy thứ hai F:
