thiết kế quy trình công nghệ chế tạo bàn ren tròn ĐẠI HỌC LƯƠNG THẾ VINH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐẠI HỌC LƯƠNG THẾ VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA KTCN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài : thiết kế quy trình công nghệ chế tạo bàn ren tròn
Bàn ren M4x1 .
Vật liệu thép 9XC .
Sản lượng : 10000 (chiếc/năm) .
Thiết bị : Tự chọn .
Nội dung đề tài :
1 . Giới thiệu về ren .
2 . Quy trình công nghệ chế tạo bàn ren .
Thiết kế 1 đồ gá
Thuyết minh : 84 trang A4 .
Số lượng bản vẽ : 7A1
01 bản vẽ chi tiết lồng phôi .
01 bản vẽ đồ gá .
05 bản vẽ nguyên công .
Nam Định ngày 13 tháng 12 năm 2008
Thầy trưởng khoa Thầy hướng dẫn
( ký tên ) ( ký tên )
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 1
Phần 1 : Giới thiệu về ren . 5
- Các phương pháp gia công ren 5
- Đặc điểm công nghệ của bàn ren 7
- Yêu cầu kỹ thuật của bàn ren 9
Phần 2 : Quy trình công nghệ
- Chọn phôi. 11
1-1) Các phương pháp chế tạo phôi . 11
1-2) Chọn phôi 13
2) Xác định giá thành phôi 14
3) Kiểm tra phôi 14
4) dạng sản xuất loạt lớn 15
5) lập tiến trình công nghệ 17
6) Tính lượng dư cho một bề mặt cần gia công 18
7) Tính chế độ cắt cho một bề mặt cần gia công 22
8) Thiết kế thứ tự các nguyên công , các bước trong nguyên công 24
Nguyên công 1 : Cắt phôi 24
Nguyên công 2 : Xén mặt đầu,tiện ngoài,cắt rãnh,tiện vát mép, 25
khoan,doa
Nguyên công 3 : Mài phẳng hai mặt đầu 36
Nguyên công 4 : Mài tinh trụ ngoài 39
Nguyên công 5 : Khử từ 42
Nguyên công 6 : Phay rãnh chèn 42
Nguyên công 7 : Khoan ba lỗ bên 45
Nguyên công 8 : Khoét phần côn cắt 47
Nguyên công 9 : Khoan ba lỗ chứa phoi 49
Nguyên công 10 : Cắt ren 53
Nguyên công 11 : Tiện hớt lưng phần côn cắt 55
Nguyên công 12 : Kiểm tra trung gian 57
Nguyên công 13 : Khắc dấu 58
Nguyên công 14 : Nhiệt luyện 59
Nguyên công 15 : Mài tinh hai mặt đầu 60
Nguyên công 16 : Khử từ 62
Nguyên công 17 : Mài tinh trụ ngoài 63
Nguyên công 18 : Mài sắc mặt trước 64
Nguyên công 19 : Mài hớt lưng mặt sau 65
Nguyên công 20 : Mài ren 68
Nguyên công 21 : Tổng kiểm tra 68
Nguyên công 22 : Cắt thử 69
Nguyên công 23 : Bảo quản,bao gói,nhập kho 70
9) Chọn dụng cụ đo cho từng bước trong nguyên công 70
10) Tính và thiết kế đồ gá
1) Những vấn đề cơ bản khi thiết kế đồ gá 76
2) Các thành phần của đồ gá phay rãnh chèn 76
a) Thân đồ gá 77
b) Cơ cấu định vị phôi 78
c) Cơ cấu kẹp chặt phôi 79
d) Cơ cấu định vị đồ gá lên máy công cụ 80
e) Cơ cấu kẹp chặt đồ gá trên máy công cụ 81
f) Cơ cấu so dao 82
PHẦN 1 : GIỚI THIỆU VỀ REN
1) Các phương pháp gia công ren .
- Ren có nhiều loại biên dạng khác nhau , độ chính xác khác nhau , kích thước khác nhau , tùy loại hình sản xuất : đơn chiếc , loạt lớn , hàng khối mà sử dụng phương pháp gia công ren khác nhau , các phương pháp gia công ren có thể là tiện ren , tarô ren , dùng bàn ren cắt ren , phay ren , mài ren , cán ren .
+ Tiện ren :
Sử dụng sản xuất đơn chiếc , loạt nhỏ , năng suất thấp , chất lượng không cao , dụng cụ để tiện ren có ba loại : dao dạng thanh , dạng lăng trụ và dạng đĩa . Dao tiện ren dạng thanh được sử dụng phổ biến hơn cả vì nó có kết cấu đơn giản .
Dao tiện ren tam giác
+ Cắt ren bằng tarô :
Tarô dùng để cắt ren trong và lỗ thông , Tarô tay được thiết kế thành 1 bộ . Một bộ gồm hai hoặc ba tarô . Tarô số 1 cắt tinh , tarô số hai cắt bán tinh , tarô số ba cắt tinh . Tarô gồm hai phần chính phần làm việc và phần cán .
Kết cấu của tarô
+ Gia công ren bằng cán ren :
Cán ren là phương pháp gia công bằng biến dạng dẻo ở nhiệt độ thường , được sử dụng ở dạng sản xuất loạt lớn và hàng khối . Dụng cụ cán ren là bàn cán ren phẳng và con lăn ren
Bàn cán ren phẳng
+ Phay ren :
Phay ren có thể gia công được ren ngoài hoặc ren trong trên các chi tiết hình trụ hoặc hình côn , được sử dụng ở dạng sản xuất hàng loạt . Các loại dao phay gồm dao phay đĩa , dao phay răng lược , dao phay ren mặt đầu .
Dao phay đĩa
+ Mài ren :
Dùng để gia công ren yêu cầu chính xác cao , có thể dùng đá 1 vòng ren hay nhiều vòng ren , đá một vòng ren được dùng phổ biến hơn vì cho độ chính xác gia công cao
2) đặc diểm công nghệ của bàn ren .
- Điều kiện làm việc của dụng cụ cắt thường rất khắc nghiệt. Trên lưỡi cắt thường xuất hiện ứng xuất tiếp xúc rất lớn , áp lực riêng lớn gấp nhiều lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy .Ma sát giữa phoi với mặt trước , giữa bề mặt gia công với mặt sau của dụng cụ cắt rất lớn.Trong điều kiện làm việc như vậy,dụng cụ cắt sẽ bị mòn nhanh .Kết quả là tăng ma sát ,tăng lực cắt ,tăng nhiệt cắt,gây rung động khi cắt .Do đó làm giảm tuổi bền của dụng cụ cắt ,giảm độ nhẵn và độ chính xác hình dáng ,kích thước của bề mặt gia công.
- Để nâng cao chất lượng dụng cụ cắt cụ thể là bàn ren tròn , khi thiết kế cần đảm bảo tính năng cắt cao của chúng . Muốn vậy phải lựa chọn vật liệu và thông số hình học tối ưu cho phần cắt,thiết kế các thông số kết cấu hợp lý ,tiên tiến ,đề ra những yêu cầu kĩ thuật phù hợp với dụng cụ cắt.Mặt khác cần thiết kế quy trình công nghệ hợp lý,ổn định và có hiệu quả đối với dụng cụ cắt .
- Bàn ren tròn được dùng phổ biến để cắt ren ngoài phải và ren ngoài trái hệ mét có đường kính 1-76(mm) nó không có yêu cầu cao về độ chính xác hình dạng kích thước và độ chính xác bề mặt , sau khi nhiệt luyện bàn ren tròn thường không được mài lại tuy nhiên với yêu cầu của chi tiết ta nên mài lại chi tiết sau khi nhiệt luyện .
- Độ chính xác các thành phần của ren được tạo nên đối với ren hệ mét thì theo dung sai cho phép 6h , 8h6h , 8h , 6h , 8g : chọn 6h
- Bàn ren được chế tạo bằng thép hợp kim dụng cụ 9XC nên ít bị biến dạng do nhiệt luyện :
+ Rẻ tiền hơn so với các mác thép hợp kim dụng cụ khác.
+ Độ thấm tôi và tính tôi tốt nên sau khi tôi có thể làm nguội trong dầu.
+ Dụng cụ cắt sau khi tôi ít bị cong vênh.
+ Phân bố Cacbit đồng đều nên độ bền nhiệt cao, cho phép nâng cao tốc độ cắt.
Nhược điểm:
+ Độ cứng ở trạng thái ủ vẫn cao, HB217 - 235, do đó khó gia công.
+ Khi nhiệt luyện dễ sinh ra lớp thoát Cacbon do đó ảnh hưởng xấu đến độ cứng tại những chỗ mỏng trên phần cắt của dao.
- Việc cắt ren bằng bàn ren được thực hiện trên các máy rêvônve hoặc các máy tiện tự động
- Đường kính ngoài của bàn ren phụ thuộc vào kích thước ren gia công và đường kính lỗ chứa phoi . Để hạn chế cơ cấu kẹp bàn ren đường kính ngoài của bàn ren đã được tiêu chuẩn hoá theo dãy kích thước
12 , 16 , 20 , 25 , 30 , 38 , 45 , 55 , 65 , 75 90 , 105 , 120 , 135 , 150 , 170 , 200
- Số lỗ thoát phoi của bàn ren được chọn phụ thuộc vào đường kính của ren gia công .
- Góc trước y = ( theo yêu cầu của đề ) được đo trong tiết diện vuông góc với trục của bàn ren góc trước được hình thành do mài mặt trước . Mặt trước có thể là dạng cong hoặc dạng phẳng . Mặt trước dạng phẳng chế tạo phức tạp hơn nhưng sự thay đổi của góc trước ít hơn , điều kiện cắt tốt hơn . Mặt trước dạng cong có trị số góc trước thay đổi nhiều nhưng chế tạo đơn giản nên được sử dụng phổ biến do đó ta chọn mặt trước dạng cong
- Góc sau ( theo yêu cầu của đề ) góc sau trên phần côn cắt được tạo thành bằng cách hớt lưng bàn ren theo chiều trục .
- Do kết cấu của bàn ren không phức tạp nên việc chế tạo không khó khăn nhiều . Đường kính ngoài của bàn ren ta dùng phương pháp tiện và mài , khi tạo đường kính ngoài và lỗ để gia công ren muốn tạo ra năng suất cao ta sử dụng máy tiện 6 trục chính , trong nguyên công mài tinh đường kính ngoài sử dụng máy mài vô tâm cho năng suất cao . Hai mặt bên của bàn ren khi gia công ta có thể chọn nhiều phương pháp gá đặt để trong một bước của nguyên công gia công được nhiều chi tiết một lúc cụ thể ta có thể xếp nhiều chi tiết lên bàn từ ( tròn xoay , hình chữ nhật ) để gia công cùng một lúc .
3) Yêu cầu kỹ thuật của bàn ren:
Căn cứ vào điều kiện làm việc của bàn ren thì bàn ren được chế tạo phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Độ cứng răng cắt (đo gần lưỡi cắt) đạt HRC62 - 64.
+ Nhám bề mặt ren Ra = 1,25.
+ Nhám mặt trước của me cắt đạt Ra = 1,25.
+ Độ đảo tâm của bàn ren so với trục của ren đo trên mặt trụ ngoài £ 0,01(mm)
+ Độ không vuông góc mặt đầu và đường tâm lỗ ren £ 0,02(mm)
+ Độ không song song giữa hai mặt đầu £ 0,01(mm)
- Các kích thước của ren :
+ Đường kính ngoài của bàn ren : D = 20 mm
+ Chiều dày của bàn ren : H = 7mm
+ Đường kính chân ren : = 4mm
+ Bước ren : P = 1m
+ Góc sau : =
+ Góc trước : =
+ Chiều dày me cắt : m = 1,3mm
+ Số răng cắt : Z = 4
+ Đường kính lỗ thoát phoi : = 3,5mm
+ Chiều rộng của rãnh chèn : b = 3,2mm
+ Góc côn của rãnh chèn bằng
+ Đường kính lỗ định vị bằng 4mm
+ Lượng lệch tâm của lỗ định vị : c = 0,6mm
+ Góc nghiêng phần côn cắt : =
Từ các kích thước đã cho ta vẽ được bản vẽ chế tạo như sau:
PHẦN 2 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
- Chọn phôi :
1-1) Các phương pháp chế tạo phôi .
Để đảm bảo được tính năng kỹ thuật của chi tiết, giảm được chi phí vật liệu, giảm trọng lượng của phôi và mong muốn kích thước của phôi gần như kích thước của chi tiết gia công, vì vậy mà giảm được thời gian gia công và vật liệu dẫn đến giảm giá thành của sản phẩm.
Chi tiết được chế tạo là chi tiết thuộc họ trục , vật liệu dùng để chế tạo là thép 9XC, vì thép 9XC có tính đúc thấp, nên ta loại bỏ việc chế tạo phôi bằng phương pháp đúc. Mặt khác, yêu cầu của chi tiết là tổ chức kim loại nhỏ mịn, không có khuyết tật như rỗ khí, rạn nứt … cho nên việc tạo phôi bằng gia công áp lực là hợp lý nhất.
Ta xét một số trường hợp tạo phôi bằng áp lực:
a) Dập phôi:
- Ở dạng sản xuất hàng loạt lớn hoặc hàng khối thường dùng phương pháp dập để tạo phôi.
- Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vật gia công.
- Độ chính xác của vật dập cao, đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn. Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ D 2 ¸ D 4 ,độ chính xác đạt được ± 0,1¸ ± 0,05(mm) .
- Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại có tính dẻo tốt hơn , biến dạng triệt để hơn , cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp.
- Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao, số sử dụng vật liệu cao.
- Thiết bị sử dụng có công suất lớn , chuyển động chính xác , chế tạo khuôn đắt tiền.
- Thường được dùng để tạo phôi cho các loại dao tiện,dụng cụ cắt có răng chắp ,dao xọc răng, dao phay răng chắp........
b) Rèn tự do :
- Ưu điểm của rèn tự do:
+ Thiết bị rèn đơn giản , vốn đầu tư ít.
+ Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co.. .Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ , tạo được các tổ chức thớ uốn xoắn , do đó làm tăng cơ tính sản phẩm.
+ Lượng hao phí kim loại khi rèn ít hơn khi gia công cắt gọt .
- Các nhược điểm của rèn tự do:
+ Độ chính xác kích thước , độ bóng bề mặt kém.
- Chất lượng vật rèn không đồng đều trong từng phần của chi tiết và giữa các loạt gia công chất lượng gia công còn phụ thuộc vào trình độ công nhân và trình độ tổ chức nơi làm việc.
- Năng suất lao động thấp , lượng dư , dung sai và thời gian gia công lớn , hiệu quả kinh tế không cao.
- Sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệp sửa chữa, chế tạo máy.
c) Cán phôi :
Thép được qua cán lại nhiều lần, do vậy mà cơ tính cao, có khả năng chịu uốn, xoắn tốt, tổ chức kim loại đồng đều. Sau khi cán nóng những khuyết tật như rỗ khí sau khi đúc được là, ép chặt lại, sai số kích thước không lớn, chất lượng thép tốt, thường dùng để chế tạo các chi tiết họ trục, họ đĩa có đường kính nhỏ và trung bình, phôi cán cho năng suất cao, giá thành hạ, nên thích hợp với sản xuất hàng loạt, hàng khối
1-2) Chọn phôi .
Dạng phôi:
Phôi dụng cu cắt thường dùng ở dạng thép thanh tiết diện tròn ,vuông ,thép tấm,thép rèn,thép đúc ……Thép thanh có nhiều loại với những đặc điểm sau:
- Thép thanh rèn : có nhược điểm sai số đường kính lớn ,lớp mất cacbon nhiều do bị cháy khi rèn ,dễ bị nứt .Nhưng có ưu điểm là độ bền tăng do độ phân bố cacbít đều dặn.
Thép thanh rèn được dùng để chế tạo các loại dụng cụ cắt kích thước lớn có lượng dư gia công lớn như dao phay đĩa ,dao phay mặt đầu, dao phay răng ,dao xọc……
- Thép thanh cán nóng : Có sai số đường kính nhỏ hơn so với thép thanh rèn nhưng vẫn còn lớn ,sai số hình học phôi lớn .Vì vậy thép thanh cán nóng ( cũng như thép thanh rèn ) rất khó kẹp chặt trong mâm cặp có chấu bóp (ống kẹp) và không được gia công trên các máy tự động ,bán tự động.Chúng thường được dùng ở dạng sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ với những thiết bị vạn năng.
Thép thanh cán nóng được dùng khi tiết diện phôi có lượng dư không lớn so với dụng cụ cắt .Để đạt hiệu quả kinh tế cao nên chọn các loại thép thanh có hình dạng chuyên dùng để chế tạo dụng cụ cắt.
- Thép thanh cán nguội: có sai số đường kính và sai số biên dạng nhỏ nên thường được dùng trên các máy bán tự động , máy tự động để chế tạo dụng cụ cắt với lượng dư gia công nhỏ (kích thước phôi gần giống kích thước dụng cụ cắt ).Thép thanh cán nguội đã mài có sai số đường kính và biên dạng rất nhỏ ,không còn lớp mất cácbon trên bề mặt. Điều đó cho phép giảm các nguyên công sơ bộ ban đầu làm giản đơn quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ cắt và làm giảm bớt đi chi phí vật liệu dụng cụ.Tuy nhiên thép thanh cán nguội đã mài giá thành cao nên chỉ được sử dụng hợp lý ở dạng sản xuất loạt lớn hoặc hàng khối và để chế tạo các loại dụng cụ cắt kích thước nhỏ .
- Xuất phát từ yêu cầu của bản vẽ với chi tiết là bàn ren tròn với vật liệu là thép hợp kim dụng cụ 9XC với đường kính ngoài của bàn ren là 20mm ta nên chọn phôi cán vì phôi cán được sử dụng trong sản xuất loạt lớn cho phép giảm đáng kể lượng dư và khối lượng gia công góp phần làm giảm giá thành sản phẩm với điều kiện của nhà máy nếu có thể ta có thể tạo phôi ngay tại nhà máy hoặc là theo đơn đặt hàng . Ta tra bảng 2.8 hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy nhận thấy đối với phôi thép tròn cán nóng có đường kính 20 đến 25mm sai lệch độ chính xác thường là 0,5mm , do đó với kích thước của chi tiết yêu cầu là : D = 20mm ta phảI chọn phôi có đường kính lớn hơn 20mm để tạo ra lượng dư gia công , loại trừ tất cả các khả năng sai lệch về độ không đồng tâm độ không vuông góc độ không song song độ nhám bề mặt , độ phình . Tuy nhiên cụ thể đường kính phôi chọn là bao nhiêu là tối ưu và hợp lí để giảm lượng dư gia công cũng như giá thành của sản phẩm do đó ta chỉ có thể xác định sau khi đã xác định lượng dư gia công
2 ) Xác định giá thành phôi :
- Trước tiên ta phải đi xác định chi phí vật liệu phôi sau đó xác định chi phí công nghệ cho các nguyên công nắn sửa tinh .
- Khi xác định giá thành phôi cần lưu ý rằng giá thành 1kg phôi không chỉ phụ thuộc vào vật liệu mà còn phụ thuộc vào rất nhiều các thông số khác như độ phức tạp độ chính xác , quy mô sản xuất .
3) Kiểm tra phôi :
- Kiểm tra vật liệu phôi :( tại phòng kỹ thuật và phòng thí ngiệm )
- Chất lượng vật liệu phôi ảnh hưởng quyết định đến chất lượng của dụng cụ cắt cần chế tạo . Vì vậy trước khi đưa phôi vào sản xuất , vật liệu phôi cần được kiểm tra kĩ thuật và kiểm tra lại thành phần hoá học và các đặc tính công nghệ .
- Kiểm tra bề mặt phôi xem có vết rạn nứt , lớp vẩy ôxít , lớp mất cacbon , và các khuyết tật khác hay không
- Kiểm tra nhãn hiệu phôi , thành phần hoá học vật liệu 9XC
4) Dạng sản xuất loạt lớn :
- Là dạng sản xuất có sản lượng lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hoá sản phẩm cao.
- Trang thiết bị, máy móc, công cụ sử dụng chủ yếu là máy chuyên dùng, quá trình công nghệ được tính toán, thiết kế chính xác và được ghi vào tài liệu công nghệ có nội dung tỷ mỉ. Trình độ thợ đứng máy không cần cao nhưng phải cần thợ điều chỉnh máy giỏi.
- Dạng sản xuất này cho phép áp dụng các biện pháp công nghệ tiên tiến, có điều kiện cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất, các máy móc được bố trí theo trình tự nguyên công của quá trình công nghệ.
- Dạng sản xuất cụ thể được xác định dựa vào dạng sản xuất cơ khí và khối lượng chi tiết.
- Xác định dạng sản xuất cơ khí (N):
áp dụng công thức:
(chiếc/năm)
Trong đó:
N1 - sản lượng sản xuất chi tiết trong năm.
m - số chi tiết trong mốt sản phẩm.
b - hệ số kể đến lượng phôi dự trữ b = 3.
a - hệ số kể đến phế phẩm a = 3
Ta có:
- Xác định khối lượng chi tiết gia công:
áp dụng công thức:
(kg)
SVi = V1 - 5V2 - V3
Trong đó:
V1 - Thể tích của bàn ren.
V2 - Thể tích lỗ chứa phoi.
V3 - Thể tích lỗ ren.
g - Khối lượng riêng của thép.
(dm3)
SV = 0,002198 - 0,000336568 - 0,0005 = 0,0013614 (dm3).
Þ G = 7,8 x 0,033378447 = 0,0106 (kg).
5) Lập tiến trình công nghệ:
Nguyên công 1: Cắt phôi
Nguyên công 2: Xén mặt đầu , tiện ngoài , cắt rãnh , tiện vát mép , khoan , doa , cắt đứt
Nguyên công 3: Mài phẳng hai mặt đầu
Nguyên công 4: Mài tinh trụ ngoài .
Nguyên công 5 : Khử từ
Nguyên công 6 : Phay rãnh chèn .
Nguyên công 7: Khoét phần côn cắt
Nguyên công 8 :Khoan 3 lỗ bên .
Nguyên công 9: Khoan lỗ chứa phoi
Nguyên công 10 : Cắt ren
Nguyên công 11: Tiện hớt lưng phần côn cắt .
Nguyên công 12 : Kiểm tra trung gian .
Nguyên công 13 : Khắc dấu
Nguyên công 14 : Nhiệt luyện
Nguyên công 15 : Mài tinh hai mặt đầu .
Nguyên công 16 : Khử từ .
Nguyên công 17 : Mài tinh trụ ngoài
Nguyên công 18 : Mài sắc mặt trước
Nguyên công 19 : Mài hớt lưng mặt sau
Nguyên công 20 : Mài ren
Nguyên công 21 : Tổng kiểm tra
Nguyên công 22 : Cắt thử
Nguyên công 23 : Bảo quản , đóng gói , nhập kho .
6) Tính lượng dư cho một bề mặt cần gia công .
Quy trình công nghệ gia công đường kính ngoài của bàn ren với mặt trụ D = 20mm cấp chính xác cấp 6 , độ nhẵn cấp 7 gồm các bước tiện thô , tiện tinh và mài tinh .
Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì :
- Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu , tiêu hao lao động để gia công nhiều đồng thời tốn năng lượng điện , dụng cụ cắt , vận chuyển nặng . . . dẫn đến giá thành tăng.
- Ngược lại , lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh.
Trong công nghệ chế tạo máy , người ta sử dụng hai phương pháp sau đây để xác định lượng dư gia công:
- Phương pháp thống kê kinh nghiệm.
- Phương pháp tính toán phân tích.
Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm. Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị cần thiết.
phương pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh.
Lượng dư gia công bao gồm lượng dư trung gian và lượng dư tổng cộng. Lượng dư trung gian( Zb ) là lớp kim loại được cắt ở mỗi bước công nghệ hoặc mỗi nguyên công .
Lượng dư trung gian có thể tra trong sổ tay công nghệ chế tạo máy hoặc tính theo công thức sau.
Ta có công thức xác định lượng dư gia công tối thiểu cho phương pháp gia công tròn xoay là :
- : chiều cao lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại.
- ri-1 : sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại (độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song . . .).
- e1 : sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện.
- Zimin : giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công tính cho bước công nghệ đang thực hiện.
Sai lệch về vị trí không gian của phôi được xác định theo :
: là độ cong vênh của phôi
ở đây là độ cong trên 1mm chiều dai , tra bảng được m
do đó sai lệch không gian của phôi là 1,05m
Sai lệch không gian còn lại sau nguyên công tiện thô :
m
Sai lệch không gian còn lại sau nguyên công tiện tinh :
m
Sai lệch không gian còn lại sau nguyên công mài tinh :
m
Sai số gá đặt tại bước công nghệ đang thực hiện xuất hiện là do dịch chuyển của mặt gia công khi gá đặt và sẽ được bù vào giá trị của lượng dư theo công thức sau :
Trong đó : sai số do chọn chuẩn
sai số do kẹp chặt
sai số do đồ gá
Do các sai số thành phần là các sai số có tính ngẫu nhiên nên ta có :
Sai số đồ gá thường liên quan đến quá trình gá đặt do đó chúng thường được tính độc lập , vì thế sai số gá đặt có giá trị như nhau
được xác định theo bảng 3.11(hướng dẫn thiết kế đồ án) khi phôi cán máy gá trong xanga sai số theo phương hướng kính là 250
khi phôi cán máy gá trong xanga kẹp sai số theo phương hướng trục là 75
Vậy sai số tổng cộng là : 325
Sai số trong trường hợp này là do chi tiết bị xoay trong xanga do đó lấy bằng 45
Vậy sai số gá đặt tổng cộng :
=m
Khi tiện tinh chi tiết vẫn ở trên xanga nên sai số :
m
)
Như vậy ta có
Khi tiện thô :
= 1256
Khi tiện tinh :
= 232
Bề mặt trụ 20 sau khi tiện tinh ứng với m
m
Theo bảng VII trang 512 sổ tay công nghệ chế tạo máy1976
Mài tinh gá trên máy mài vô tâm :
áp dụng công thức tính lượng dư gia công tối thiểu cho mài ta có :
=
Vậy ta có lượng dư :
- Tiện thô 2.
- Tiện tinh 2.
- Mài tinh
Ghi kích thước của chi tiết ( kích thước nhỏ nhất theo bản vẽ ) vào ô cuối cùng các kích thước khác hình thành bằng cách lấy kích thước tính toán của bước ngay sau nó cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất , như vậy ta có :
Tiện tinh
Tiện thô
Phôi
Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất với dung sai :
Lập bảng
|
Bước công nghệ |
Các thành phần của lượng dư
|
Lượngdư tính toán |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
Phôi |
150 |
150 |
1,05 |
328 |
|
21,646 |
22,046 |
|
Tiện thô |
50 |
50 |
0,063 |
16 |
1256 |
20,39 |
20,55 |
|
Tiện tinh |
30 |
30 |
0,012 |
0 |
232 |
20,158 |
20,22 |
|
Mài tinh |
10 |
10 |
|
0 |
148 |
20,01 |
20,015 |
Kết luận :
Đường kính min phôi = 21,646mm
Đường kính max phôi = 22,046mm
Vậy ta chọn theo tiêu chuẩn phôI có kích thước = 22mm
- Tính chế độ cắt cho một bề mặt cần gia công .
a) Chiều phay t , mm và chiều rộng phay B , mm .
Chiều sâu phay t và chiều rộng phay B là phần lớp kim loại cần hớt bỏ khi phay , t được xác định bằng khoảng cách tiếp xúc của răng dao vào phôi và được đo theo hướng vuông góc với đường tâm của dao phay , t = 3mm .
Chiều rộng phay B được xác định bằng chiều dài cắt của răng dao khi cắt , đo theo hướng song song với trục dao , B = 3.2mm
b) Lượng chạy dao S .
Khi phay cần phân biệt lượng chạy dao răng Sz , lượng chạy dao vòng S và lượng chạy dao Sph , chúng có quan hệ :
Sph = S.n = Sz.Z.n = 0,05 . 14 . 274 = 191,8mm/ph
n số vòng quay của dao phay ,vg/ph
z số răng của dao phay
c) Tốc độ cắt V
V =
Cv , m , x , y , u , q , p - hệ số và các mũ tra trong bảng 5 – 39 ( sổ tay công nghệ chế tạo máy )
T=120ph chu kỳ bền của dao cho trong bảng 5-40 ( sổ tay công nghệ chế tạo máy) .
Hệ số điều chỉnh chung cho hộp tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể :
Trong đó hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công trong bảng 5-1( sổ tay công nghệ chế tạo máy)
= 90
= 1 là hệ số điều chỉnh trong bảng 5-2 ( sổ tay công nghệ chế tạo máy)
=- 0,9 trong bảng 5-2 ( sổ tay công nghệ chế tạo máy)
= 41(m/ph) .
- Thiết kế thứ tự các nguyên công , các bước trong nguyên công :
Quá trình công nghệ gia công và trang bị của các quá trình công nghệ phụ thuộc rất nhiều vào dạng sản xuất và điều kiện thực tế của cơ sở sản xuất
Sản hàng loạt đặc trưng bởi các chi tiết được chế tạo theo loạt . Được lặp lại sau các khoảng thời gian nhất định , do đó các thiết bị thường là các thiết bị vạn năng được trang bị thêm các đồ gá chuyên dùng , đồ gá vạn năng điều chỉnh và đồ gá vạn năng lắp ráp nhằm làm giảm tiêu hao lao động , giảm giá thành sản phẩm . Một phần lớn thiết bị gia công được bố trí theo trình tự thực hiện các nguyên công của quá trình công nghệ . Phần thiết bị còn lại được bố trí theo nhóm máy như trong sản xuất đơn chiếc . ngoài các đồ gá và các dụng cụ cắt chuyên dùng , người ta cũng sử dụng các đồ gá , dụng cụ đo dụng cụ cắt vạn năng
Trong sản xuất loạt lớn quá trình gá đặt được thực hiện trên đồ gá theo phương pháp tự động đạt kích thước nhờ các mặt chuẩn trên chi tiết
Nguyên công 1 : Cắt phôi .
- Phôi sẽ được định vị trên rãnh chữ V của đồ gá các phôi sẽ tì lên nhau và được khống chế 4 bậc tự do , sau đó kẹp chặt phôi bằng cơ cấu bulông đai ốc .
- Chọn máy : Sử dụng máy cưa điă bán tự động 8A641
Với đặc tính kĩ thuật :
+ Giá thành(USD) : 3861 .
+ Đường kính cắt lớn nhất : 160(mm) .
+ Đường kính cưa đĩa : 510(mm) .
+ Số vòng quay của trục chính :4;3;6;3 ;9;6;14 ;4;21;1;32;2vg/ph
+ Lượng chạy dao ngang của cưa đĩa : 12-550(mm/ph) .
+ Công suất của động cơ : 5,5(kw) .
+Kích thước máy : 2100-1100 (mm)
- Chọn lưỡi cưa P.18 kích thước 60x54x1,3(mm).
- Chọn chế độ cắt :
+ Tốc độ cắt V = 22(m/ph).
+ Chiều sâu cắt t = 2(mm).
+ S = 112(mm/ph) .
- Trong nguyên công đầu tiên do yêu cầu sản xuất loạt lớn , từ phôi có đường kính là 22mm và chiều dài phôi là 1m ta đưa nhiều phôi cùng lúc lên đồ gá của máy cưa vòng và bó chặt lại để cắt nhiều phôi cùng một lúc
Để chuẩn bị cho nguyên công tiếp theo ta có thể cắt phôi đạt chiều dài 116mm
Nguyên công 2 : Xén mặt đầu , tiện ngoài , cắt rãnh , tiện vát mép , khoan , doa , cắt đứt
Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên xanga của máy tiện 6 trục chính được khống chế 5 bậc tự do . Chi tiết được gia công lần lượt từng phần trên sáu vị trí từ vị trí 1 đến vị trí 6
- Chọn máy 1Б225-6K .
+ Đường kính lớn nhất của thanh được gia công : 25(mm) .
+ Chiều dài chạy dao lớn nhất dọc thanh : 150(mm) .
+ Số lượng trục chính : 6 .
+ Hành trình lớn nhất của bàn dao ngang :
Dưới : 55(mm)
Trên : 55(mm) .
Sau , giữa : 55(mm) .
Cắt đứt : 40(mm) .
+ Hành trình lớn nhất của bàn dao dọc : 125(mm) .
+ Số cấp tốc độ của trục chính : 25 .
+ Số vòng quay của trục chính : 277 – 2826 (vg/ph) .
+ Số cấp chạy dao : 35 .
+ Lượng chạy dao lớn nhất :
Bàn dao dọc : 2,3(mm/vg) .
Bàn dao ngang : 0,7(mm/vg) .
+ Công suất truyền dẫn chính : 15(kw) .
Máy tiện hiện nay được sử dụng rất rộng rãi nó có khả năng gia công được rất nhiều bề mặt tròn xoay , trụ côn , khoan lỗ , tiện ren cắt đứt khỏa mặt phẳng……… Với năng suất cao phù hợp với sản xuất loạt lớn . Đối với nguyên công này ta phải gia công rất nhiều bề mặt : cắt rãnh , xén mặt đầu , tiện thô , tiện tinh vát mép nên chọn máy tiện tự động sáu trục chính AN6/40 , máy này do Liên Xô sản xuất và có cải tiến hơn cho phù hợp với điều kiện Việt Nam .
Bước 1 : Xén mặt đầu , tiện đường kính ngoài thô , tinh :
- Sử dụng máy tiện sáu trục chính 1Б225-6K . Dao tiện mặt đầu , đường kính ngoài gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 , kích thước của dao chọn : 16 X25 (mm).
- Chọn chế độ cắt :
+ Lượng chạy dao S = 0,3 đến 0,4(mm/vg).
+ Tốc độ cắt V = 86(m/ph) .
+ Chiều sâu cắt t = 0,5mm cho xén mặt đầu .
+ Chiều sâu cắt t = 0,75mm cho tiện thô đường kính ngoài .
+ Chiều sâu cắt t = 0,15mm cho tiện tinh đường kính ngoài .
Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao : k = 0,9 =>V =86.0,9 =77,4 (m/phút)
Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:
Theo máy ta chọn được nm=1250 (v/ph) (vô cấp) .
Xén mặt đầu đạt ( , . Tiện đường kính ngoài đạt 20,2mm cấp chính xác đạt được IT8,9 () , chất lượng bề mặt qua 2 lần : tiện thô và tiện tinh, khi tiện thô với lượng dư là 1,5mm tương đương với chiều sâu cắt là 0,75mm . Khi tiện tinh bề mặt với lượng dư là 0,3mm tương đương với chiều sâu cắt 0,15mm .
Dao tiện mặt đầu,đường kính ngoài,vát mép .
Bước 2 : Cắt rãnh :
- Sử dụng máy tiện sáu trục chính 1Б225-6K ,dao cắt rãnh gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 kích thước của dao : 16x25(mm).
- Chọn chế độ cắt :
+ Lượng chạy dao S = 0,08 đến 0,1(mm/vg) .
+ Chiều sâu cắt t = 2(mm) .
+ Tốc độ cắt V = 86(m/ph ).
Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao : k = 0,9 =>V =86.0,9 =77,4 (m/phút)
Theo máy ta chọn được nm=1250 (v/ph) (vô cấp)
Dao cắt rãnh
Bước 3 : Tiện vát mép (tạo hai vát mép ().
- Sử dụng máy tiện sáu trục chính 1Б225-6K , dao tiện vát mép gắn mảnh hợp kim cứng T15K6
- Chọn chế độ cắt :
+ Tốc độ cắt V = 86(m/ph) .
+ Chọn chiều sâu cắt t = 1(mm) .
+ Lượng chạy dao là S = 0,3 đến 0,4(mm/vg) .
+ Chọn công suất cắt N = 5(kw ).
+ nm=1250 (v/ph) .
Bước 4 : Khoan tạo lỗ có đường kính 2,5(mm ).
- Sử dụng máy tiện sáu trục chính 1Б225-6K, dùng mũi khoan P18 có đuôi trụ với đường kính mũi khoan D = 2,5(mm).
Kết cấu mũi khoan
Các thông số hình học phần
côn làm việc của mũi khoan
để khoan những chi tiết hợp
kim dụng cụ .
- Chọn chế độ cắt :
+ Chọn tốc độ cắt : V = 19(m/ph) .
+ Chọn chiều sâu cắt : t = 1,25(mm) .
+ Chọn lượng chạy dao : Sd = 0,08(mm/vg ).
+ Công suất cắt : N = 1,7(kw) .
Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao : k = 0,9 =>V =19.0,9 =17,1 (m/phút)
Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:
Theo máy ta chọn được nm=2000 (v/ph) (vô cấp) .
- Vì khoan là bước gia công thô lỗ nên chất lượng bề mặt đạt được IT11,12 đạt Rz = 12,5 25m ()
Bước 5 : Doa lỗ đạt đường kính 3(mm) .
- Sử dụng máy tiện sáu trục chính 1Б225-6K. Chọn dao doa chuôi trụ , mũi doa thường có răng thẳng , răng nghiêng hoặc răng xoắn . Mũi doa răng thẳng và răng nghiêng với kết cấu chính xác đảm bảo yêu cầu cao về độ chính xác và độ nhẵn bề mặt gia công nên ta chọn mũi doa răng thẳng P18 để doa lỗ , ngoài ra việc mài sắc và kiểm tra các loại mũi doa này đơn giản hơn nhiều so với mũi doa răng xoắn .
Kết cấu dao doa răng thẳng
- Chọn chế độ cắt :
+ Chọn tốc độ cắt : V = 17(m/ph) .
+ Chiều sâu cắt : t = 0,5(mm) .
+ Lượng chạy dao S = 0,8(mm/vg) .
Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao : k = 0,9 =>V =17.0,9 =15,3 (m/phút)
Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:
Theo máy ta chọn được nm=1800 (v/ph) (vô cấp)
- Vì doa là bước gia công tinh lỗ chất lượng bề mặt đạt được sau khi doa IT7,8 () đạt Rz = 2,5 0,63(m .
Bước 6 : Tiện cắt đứt .
- Tiện cắt đứt đạt chiều dài L = (mm .
- Sử dụng máy tiện sáu trục chính 1Б225-6K. Dao tiện cắt đứt gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 .
................................................
b) Cơ cấu định vị phôi ( khối V) .
Được tiếp xúc trực tiếp với bề mặt chuẩn của phôi và xác định vị trí chính xác của phôi so với dụng cụ cắt và các phần tử khác của máy , dựa vào kích thước của phôi 20 và sơ đồ gá đặt ở trên ta chọn kích thước của rãnh chữ V theo bảng sổ tay công nghệ .
Chế tạo từ thép 40X .
Nhiệt luyện phần bề mặt làm việc đạt độ cứng 55-60HRC .
c) Cơ cấu kẹp chặt phôi :
Cơ cấu kẹp chặt phôi được chọn phải thoả mãn sao cho giữ đúng vị trí của phôi , tạo ra đủ lực kẹp , không làm biến dạng phôi , kết cấu đơn giản , thao tác nhẹ nhàng thuận lợi . ở đồ gá này cơ cấu kẹp là hai mỏ kẹp ở hai mặt đầu chi tiết ngoài cùng thông qua cơ cấu sinh lực khí nén tạo ra lực kẹp chặt chi tiết .
Cơ cấu sinh lực khí nén .
Để giảm bớt nặng nhọc cho công nhân trực tiếp sản xuất , trong đồ gá có nhiều loại cơ cấu sinh lực khác nhau tuy nhiên căn cứ vào hình dạng và kích thước của chi tiết , kết cấu của các cơ cấu khác trong đồ gá , dạng sản xuất là loạt lớn ta nên chọn cơ cấu sinh lực là khí nén . Cơ cấu này có rất nhiều ưu điểm nó giảm nhẹ sức lao động , thao tác nhẹ nhàng thuận tiện , rút ngắn thời gian kẹp chặt , tạo ra lực kẹp lớn đều và có thể điều chỉnh được , dễ tự động hoá và có thể điều khiển từ xa
- Cơ cấu sinh lực khí nén xilanh màng dạng phẳng
Xilanh làm việc hai chiều ta có công thức tính sau:
+ Với Q là lực đẩy trên cần xilanh
+ p là áp suất dòng khí nén ( p = 40) .
+ D đường kính xilanh .
+ d đường kính đĩa kim loại .
+ hiệu suất ( 0,80,9) .
Ta có :
Chọn đường kính xilanh D = 15cm .
Mà d D = 0,75 0,8 d = 14cm .
5944(N).
d) Cơ cấu định vị đồ gá lên máy công cụ .
Cơ cấu định vị đồ gá gia công trên máy phay thường là hai then dẫn hướng hình chữ nhật lắp với rãnh chữ T trên bàn máy .
Cụ thể trong trường hợp này các rãnh chữ T trên bàn máy phay có chiều rộng b = 18mm . Then dẫn hướng để định hướng đồ gá trên bàn máy có hình chữ nhật và có bề rộng tương ứng với bề rộng của rãnh chữ T trên bàn máy . Hai then dẫn hướng này bằng nhau cùng được lắp trên 1 rãnh chữ T .
Then rời đầu vuông
1 . Đế đồ gá 2 . Then 3 . Bàn máy
Then rời đầu vuông đi kèm với máy .
Chế độ lắp ghép của then dẫn hướng với rãnh chữ T trên bàn máy là
e) Cơ cấu kẹp chặt đồ gá trên máy công cụ .
thường là bulông và đai ốc .
Bulông đai ốc .
1 . Đế đồ gá 2 . bulông đai ốc 3 . Bàn máy
f) Cơ cấu so dao
Cơ cấu so dao
1. Dao phay 2. Miếng căn 3. Cữ so dao 4. Thân của cơ cấu so dao
TÀI LIỆU SỬ DỤNG
1 . Trần Hữu Đà .
Nguyên lý và dụng cụ cắt
Trường Đại Học lương Thế Vinh
2 . Trần Hữu Đà .
Cơ sở chất lượng của quá trình cắt
Trường Đại Học lương Thế Vinh
3. Lê Văn Tiến,Trần Văn Địch,Trần Xuân Việt
Đồ gá cơ khí hóa và tự động hóa
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
4. Trần Văn Địch
Sổ tay và atlas đồ gá
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 2000
5 . Trần Hữu Đà
Thiết kế đồ án môn học nguyên lý và dụng cụ cắt
Trường Đại Học lương Thế Vinh
6 . Nguyễn Đắc Lộc,Lưu Văn Nhang
Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 2004
7 . Phạm Đắp
Giáo trình máy cắt kim loại
Trường Đại Học Bách Khoa
8 . Lê Văn Tiến
Gia công vật liệu có độ bền cao
Trường Đại Học Bách Khoa
9 . Nguyễn Tiến Lưỡng,Trần Sỹ Túy,Bùi Quý Lực
Giáo trình cơ sở kỹ thuật cắt gọt kim loại
Nhà xuất bản giáo dục
10 . Trần Hữu Đà
Trang bị công nghệ cơ khí
Trường Đại Học lương Thế Vinh
11 . Nguyễn Đắc Lộc,Lê Văn Tiến,Ninh Đức Tốn,Trần Xuân Việt
Sổ tay công nghệ chế tạo máy
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 2004
12 . Trần Hữu Đà
Công nghệ chế tạo máy (tập 2)
13 . Trần Hữu Đà,Nguyễn Văn Hùng,Cao Thanh Long
Cơ sở chất lượng của quá trình cắt
Nhà xuất bản : Trường ĐHKTCN Thái Nguyên 1998
13 . Bành Tiến long,Trần Thế Lục,Trần Sỹ Túy,
Nguyên lý gia công vật liệu
Nhà xuất bản KHKT . Hà Nội – 2001
14 . Trần Văn Địch và các tác giả khác
Sổ tay gia công cơ
Hà Nội . Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật . 2000
15 . Trần Văn Địch,Trần Xuân Việt,và các tác giả khác
Tính và thiết kế đồ gá
Đại học Bách Khoa Hà Nội 1989
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
