THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG GỐI ĐỠ ĐHBK ĐÀ NẴNG
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một đồ án hết sức quan trọng đối với sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy cũng như đối với các ngành có liên quan. Đây là một nhiệm vụ cần thiết sau khi đã học xong chương trình môn học công nghệ chế tạo máy. Đồ án này giúp ta gần gũi thêm với nhiệm vụ thực tế sau này nó không những giúp ta hệ thống lại tất cả các kiến thức về môn học công nghệ chế tạo máy, đồ gá, dao cắt ... mà còn giúp ta giải quyết những vấn đề thực tế hơn, vận dụng tốt những kiến thức đã học để giải quyết một nhiệm vụ cụ thể, tập làm quen với việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật và nắm vững hơn phần lý thuyết đã học .
Trong đồ án môn học công nghệ chế tạo máy này, em được giao nhiệm vụ thiết kế chi tiết Gối đỡ. Đây là một chi tiết khá phổ biến, thường gặp trong thực tế, gối đỡ dùng để kết hợp với thân ổ tạo thành bộ phận để lắp trục...do đó đóng vai trò quan trọng cấu thành nên sản phẩm .
Trong quá trình làm đồ án này, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu và tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau với mong muốn hoàn thành đồ án đúng tiến độ và đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, do đây là lần đầu tiên giải quyết một vấn đề cụ thể và vì trình độ còn những hạn chế cho nên không thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy chỉ bảo thêm để em hoàn thành tốt hơn những đồ án tiếp theo.
Em xin chân thành cám ơn.
PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA CHI TIẾT
1.1. Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.
Gối đỡ là chi tiết máy thường được lắp trên thân máy dùng làm giá đỡ các bộ phận ổ ,trục.... Đây là một chi tiết quan trọng và dùng rộng rãi trong cơ khí kỹ thuật như: hộp giảm tốc, băng tải, máy nông nghiệp, phương tiện vận tải...
Gối đỡ làm việc trong điều kiện chịu tải trọng và rung động lớn. Bề mặt làm việc chủ yếu của gối đỡ là lỗ f35 mm, cho nên bề mặt này phải có các yêu cầu kỹ thuật hợp lí, đảm bảo sự hoạt động bình thường của gối đỡ và trục. Bề mặt đáy dùng lắp đặt gối trên thân máy nên yêu cầu độ phẳng để tạo sự tiếp xúc tốt, tránh cho gối bị nghiêng, rung động khi có tải trọng động và bulông không bị cong khi xiết chặt. Các lỗ lắp bulông cố định gối nên đường tâm của chúng phải vuông góc với mặt đáy và mặt đỉnh lỗ để có thể lắp được bulông và làm việc ổn định.
Với đặc điểm làm việc như trên, ta thấy kích thước f35 mm, vị trí các lỗ f13 mm là những kích thước quan trọng của chi tiết gối đỡ này.
Gối đỡ được làm bằng vật liệu gang xám GX15-32 có thành phần hóa học:
|
C |
Si |
Mn |
S |
P |
Ni |
Cr |
|
0,4¸0,5 |
0,17¸0,37 |
0,5¸0,8 |
0,045 |
0,045 |
0,30 |
0,30 |
Gang xám GX15-32 có chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện làm việc chịu tải trọng trung bình và kích thước tương đối nhỏ, kết cấu vững vàng của gối đỡ.
1.2. Yêu cầu kỹ thuật và đặc tính công nghệ trong kết cấu.
Trên cơ sở nghiên cứu chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết ta nhận thấy các yêu cầu kỹ thuật cơ bản đôi với gối đỡ như sau:
+ Độ không song song giữa đường tâm lỗ f35 và mặt đáy không quá 0.05/100mm
+ Độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ f35 với hai mặt bên không quá 0.02/100mm
+ Độ bóng các bề mặt gia công cần đạt Ra=2,5 và R= 40
+ Gối đỡ cần đảm bảo độ cứng vững
+ Hình dáng của gối đỡ phải thuận lợi trong gia công và chọn chuẩn tinh thống nhất.
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu: tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết không những ảnh hưởng đến số lượng lao động để chế tạo chi tiết , năng suất sản phẩm mà còn ảnh hưởng đến vấn đề tiêu hao vật liệu và độ chính xác gia công. Vì vậy khi thiết kế chi tiết cần chú ý tới kết cấu của nó .
Đối với gối đỡ đã cho ta nhận thấy:
+ Chi tiết có dạng hộp đối xứng ,kết cấu không phức tạp ,các mặt gia công là mặt phẳng và lỗ tròn cho phép thoát dao dễ dàng; các lỗ f35, f12,f13 đều thông suốt ,không có độ nghiêng và ở vị trí dễ gia công; các bề mặt còn lại không phức tạp lắm
+ Chi tiết có mặt đáy với diện tích lớn có thể dùng làm mặt chuẩn để gá đặt nhanh chóng và cho phép thực hiện nhiều nguyên công trong một lần gá đặt .
+ Gối đỡ có kết cấu đơn giản nhưng nhờ có các gân chịu lực nên vẫn đảm bảo độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng nên có thể dùng chế độ cắt gọt cao,phương pháp gia công tự động đạt kích thước để cho năng suất cao, chế độ gia công không bị kết cấu của chi tiết hạn chế .
+ Chi tiết được chế tạo với vật liệu gang xám GX15-32, kết cấu của chi tiết đơn giản và điều kiện kỹ thuật không cao lắm nên có thể thực hiện tạo phôi bằng phương pháp đúc trong khuôn cát .
+ Bản vẽ chi tiết đã đủ các hình chiếu và các mặt cắt nên nhìn vào bản vẽ ta có thể hình dung được chi tiết yêu cầu .
Nhìn chung chi tiết gối đỡ đã cho có tính công nghệ trong điều kiện sản xuất hàng loạt lớn.
PHẦN II: ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
2.1.Dạng sản xuất của chi tiết
Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính tương đối tuỳ thuộc vào nhiều thông số như chủng loại chi tiết, số chi tiết và điều kiện sản xuất ,khối lượng sản phẩm giúp cho việc xác định hợp lý đường lối, biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất để chế tạo ra sản phẩm đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Tuỳ theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra ba dạng sản xuất sau:
- Sản xuất đơn chiếc.
- Sản xuất hàng loạt.
- Sản xuất hàng khối.
Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau
2.2.Xác định dạng sản xuất.
Để xác định dạng sản xuất ta có nhiều phương pháp, nhưng ở đây ta dùng phương pháp gần đúng. Trước tiên ta phải xác định được khối lượng chi tiết cần gia công và số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm.
Ta dùng công thức:
N: số chi tiết sản xuất trong một năm .
N1: số sản phẩm được sản xuất trong một năm bằng 5000 (chiếc / năm)
m: số chi tiết trong một sản phẩm (m=1)
: số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ chọn =5%
α : phế phẩm trong các phân xưởng đúc chọn α = 4%
Vậy: (chi tiết / năm)
Trọng lượng của chi tiết xác định theo : Q =V.g
Trong đó Q : Trọng lượng của chi tiết (kG).
V : Thể tích của chi tiết (dm3).
g : Trọng lượng riêng của vật liệu,ở đây chi tiết là gang xám nên ta
chọn g = 7,4 (kG/dm3).
Để xác định được thể tích V của chi tiết ta chia chi tiết thành những hình khối đơn giản để tính gần đúng thể tích .
Hình vẽ tính thể tích chi tiết như sau :
V =V1+V2+V3 + V4+ V5
V1= 100.70.16 - 4.16.3,14.6,5= 110700 mm3
V2= 2.(84.32.10- 10.3,14.352/4) =34528 mm3
V3= 6.(100+54).46/2 =21252 mm3
V4= 59.3,14.352 - 59.3,14.172 =173403 mm3
V5= 59.25.20 - 25.3,14. 62 = 26674 mm3
Vậy :V =110700 + 34528 +21252+173403 +26674=366550 mm3 = 0.366 dm3
Do đó trọng lượng Q =7,4.0.366=2,7 kG tra bảng 2 tài liệu I ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt lớn .
PHẦN III : LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.
Phôi được chế tạo bằng vật liệu gang xám GX15-32. Chi tiết có kết cấu tương đối đơn giản, có mặt phẳng đối xứng, kích thước nhỏ cộng với dạng sản xuất hàng loạt lớn nên có thể chọn các phương pháp chế tạo phôi như:
+ Đúc trong khuôn cát, mẫu gỗ, làm khuôn bằng tay. Phương pháp này cho năng suất, độ chính xác thấp, lượng dư gia công lớn ,độ nhẵn bề mặt thấp, đòi hỏi trình độ tay nghề công nhân cao ,phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ.
+ Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy. Phương pháp này cho năng suất và độ chính xác cao, lượng dư gia công nhỏ, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt và hàng khối. Tuy nhiên, đây là dạng sản xuất hang loạt lớn nên không thể làm khuôn bằng cát được vì phải tốn thời gian sữa lại khuôn, nên ta cũng không chọn phương án này.
+ Đúc trong khuôn kim loại cho độ chính xác cao, cơ tính tốt, thích hợp với những chi tiết nhỏ, cấu tạo phức tạp đặc biệt là gối đỡ. Cho nên dùng phương pháp này để chế tạo phôi đúc là hợp lý nhất.
Kết luận: Phương pháp chế tạo phôi là đúc trong khuôn kim loại.
Bố trí khuôn đúc :
Hệ thống rót Đậu ngót Đậu hơi Lõi
Mặt cắt hòm khuôn
PHẦN IV: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT
4.1.Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công
Các bề mặt làm vịêc của gối đòi hỏi độ chính xác và yêu cầu kỷ thuật cao, bề mặt lỗ F35± 0,03 cần phải gia công đạt cấp chính xác cấp IT7 và đạt độ bóng Ra=1,25 tương đương cấp 7, phải nhiệt luyện đạt độ cứng 40-45 HRC, vì trong quá trình làm việc bề mặt này lắp ghép với chi tiết khác nên khi làm việc phải tiếp xúc, do đó bị mài mòn nên cần phải có khả năng chống mài mòn trong quá trình làm việc. Ngoài ra, độ không song song giữa đường tâm lỗ f35 và mặt đáy không quá 0,05/100mm, độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ f35 với hai mặt bên không quá 0,02/100mm. 4 lỗ f13 mm dùng lắp bulông cố định gối nên đường tâm của chúng phải vuông góc với mặt đáy và mặt đỉnh lỗ đồng thời phải đạt độ bóng Ra=2,5 .Các mặt khác đều cần gia công đạt độ bóng Ra=2,5.
Để gia công lỗ đạt độ bóng Ra=2,5 ta có thể dùng các phương pháp gia công 3 bước : khoan, khoét, doa hoặc khoét và doa.
Với các mặt phẳng để đạt độ bóng Ra= 2,5 ta có thể dùng phương pháp phay 2 lần : phay thô sau đó phay tinh.
Đối với dạng sản xuất hàng loạt nên chọn phương án gia công một vị trí, một dao và gia công tuần tự đồng thời muốn chuyên môn hoá cao để đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất Việt Nam thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong một nguyên công). Ở đây ta dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng để chế tạo.
Qua quá trình nghiên cứu quy trình công nghệ để gia công chi tiết điển hình (dạng hộp) ta chọn được phương án gồm 11 nguyên công:
Nguyên công 1: phay mặt đáy. (1)
Nguyên công 2: phay mặt trên 4 lỗ F13. (2)
Nguyên công 3: khoan, khoét, doa 4 lỗ F13. (3)
Nguyên công 4: phay mặt đầu lỗ F35. (4)
Nguyên công 5: phay mặt bậc 25. (5)
Nguyên công 6: khoan lỗ F12. (6)
Nguyên công 7: khoét, vát mép & doa lỗ F35. (7)
Nguyên công 8: phay rãnh L6. (8)
Nguyên công 9: phay rãnh xuyên qua lỗ F12. (9)
Nguyên công 10: kiểm tra độ không song song giữa hai tâm lỗ F35 với mặt đáy.
Ta thấy phương án này có ưu điểm khi gia công mặt đáy trước sau đó dùng mặt đáy để gia công mặt trên và 4 lỗ F13 mà không thay đổi cách gá đồng thời có thể sử dụng mặt đáy và 2 lỗ F13 làm chuẩn tinh thống nhất cho các nguyên công tiếp theo nhờ đó giảm được sai số tích lũy do thay đổi chuẩn và đồ gá sẽ đơn giản hơn.
4.2.Trình tự các nguyên công
4.2.1.Nguyên công 1: phay mặt đáy
Yêu cầu đạt độ bóng Ra=2,5 ta phay hai lần: phay thô sau đó phay tinh
+ Sơ đồ gá đặt:
+ Định vị: Dùng mặt trên lỗ F13 để định vị 3 bậc tự do bằng 3 chốt tỳ cố định khía nhám, mỗi chốt tỳ hạn chế một bậc tự do còn mặt bên khống chế 2 bậc tự do bằng 1 phiến tỳ .
+ Kẹp chặt: dùng lực kẹp chặt ở giữa lỗ F35 như hình vẽ bằng cơ cấu kẹp bằng xilanh-piston, phương vuông góc với đường tâm lỗ F35, hướng từ trên xuống.
+ Máy : Tra bảng 9-38( Sổ tay CNCTM 3- Nguyễn Đắc Lộc), chọn máy phay đứng 6H12 với thông số kỹ thuật :
Tốc độ nhỏ nhất nmin=30 ; Tốc độ lớn nhất nmax=1500(v/p)
Công suất động cơ là 7(kW), hiệu suất máy h = 0,75
+ Dao : Theo bảng 4-92(Sổ tay CNCTM 1-Nguyễn Đắc Lộc)T339 : chọn dao phay mặt đầu liền khối, kích thước: D = 80 mm, L = 45 mm, d = 32 mm , số răng: z = 10 với dao phay thô và z =16 với dao phay tinh. Vật liệu dao: thép gió P18.
4.2.2.Nguyên công 2: phay mặt trên 4 lỗ F13
Yêu cầu đạt độ bóng Rz =40 ta phay một lần: phay thô.
+ Sơ đồ gá đặt :
+Định vị : Dùng mặt đáy để định vị 3 bậc tự do bằng 2 phiến tỳ, mặt bên khống chế 2 bậc tự do bằng 2 chốt tỳ cố định chỏm cầu.
+Kẹp chặt : dùng lực kẹp chặt ở đỉnh gối bằng cơ cấu kẹp bằng xilanh-piston, phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải.
+Máy : ta chọn máy phay đứng 6H12 : nmin =30, nmax=1500, công suất động cơ
7 KW, hiệu suất máy h = 0,75
+Dao : Theo bảng 4-65(Sổ tay GCC- Trần Văn Địch)T389 : chọn dao phay mặt đầu liền khối, kích thước: D = 80 mm , L = 45 mm, d = 32 mm , số răng: z = 10. Vật liệu dao: thép gió P18
4.2.3. Nguyên công 3: khoan, khoét, doa 4 lỗ F13
+ Sơ đồ gá đặt: (Trang 9)
+ Định vị: Dùng mặt trên lỗ F13 để định vị 3 bậc tự do bằng 3 chốt tỳ cố định, còn mặt bên khống chế 2 bậc tự do bằng 2 chốt tỳ cố định chỏm cầu.
+Kẹp chặt: dùng lực kẹp chặt giữa đáy gối bằng cơ cấu kẹp bằng xilanh-piston, phương vuông góc với mặt đáy, hướng từ trên xuống.
+Máy: máy khoan cần 2A55 .Thông số kỹ thuật : công suất động cơ 4,5 kW ; giới hạn tốc độ nmin=50 (v/p) ; nmax=1700 (v/p) ; hiệu suất máy h = 0,8 ;
+Dao:
- Mũi khoan : theo bảng 4-47(Sổ tay gia công cơ -Trần Văn Địch)T365 chọn mũi khoan ruột gà đuôi trụ ngắn .Thông số kỹ thuật : d =12,5 mm; L=160 mm, l=100mm.
Vật liệu: thép gió P18
- Mũi khoét : theo bảng 4-53(Sổ tay gia công cơ -Trần Văn Địch)T373 chọn mũi khoét chuôi côn liền khối có : D=12,8mm; L=150mm, l=70mm
Vật liệu: thép gió P18
- Mũi doa : Tra bảng4-49( Sổ tay CNCTM 1- Nguyễn Đắc Lộc)T302 chọn mũi doa liền khối có : D =13mm, L=100 mm, l=50mm.Vật liệu: thép gió
4.2.4.Nguyên công 4: phay mặt đầu lỗ F35
Yêu cầu đạt độ bóng Ra=2,5 ta cũng phay hai lần: phay thô sau đó phay tinh
+ Sơ đồ gá đặt : (Trang 10)
+ Định vị : ta dùng mặt đáy và hai lỗ 13 làm chuẩn định vị, mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng 2 phiến tỳ còn hai lỗ định vị 3 bậc tự do, sử dụng chốt trụ ngắn và chốt trám gá vào 2 lỗ 13 chéo nhau.
+ Kẹp chặt : dùng mỏ kẹp kẹp chặt mặt trên lỗ F13 bằng cơ cấu kẹp bằng xilanh-piston, phương vuông góc với mặt đáy, hướng từ trên xuống.
+Máy: tra bảng 9-38(Sổ tay CNCTM 3-Nguyễn Đắc Lộc) chọn máy phay ngang 6H82 có các thông số kỹ thuật như sau: giới hạn tốc độ nmin=30 (v/p) ; nmax=1500 (v/p) ; công suất động cơ 7(kW) ; hiệu suất máy h = 0,75.
+Dao: Theo bảng 4-84 (Sổ tay CNCTM 1-Nguyễn Đắc Lộc): chọn dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió , kích thước: d = 60 mm ; D = 160 mm ; B = 28 mm; z = 10 với dao phay thô và z =16 với dao phay tinh. Vật liệu dao: thép gió P18
4.2.5.Nguyên công 5:Phay mặt bậc 25.
Yêu cầu đạt độ bóng Ra=2,5 ta cũng phay hai lần: phay thô sau đó phay tinh
+ Định vị và kẹp chặt: tương tự như nguyên công trước
+ Sơ đồ gá đặt:
+Máy : chọn máy phay ngang 6H82
+Dao : Theo bảng 4- 84(Sổ tay CNCTM 1-Nguyễn Đắc Lộc) T333 : dùng dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh thép gió kích thước: D = 80 mm ; B = 20 mm ; d = 27 mm , số răng: z = 12 với dao phay thô và z =16 với dao phay tinh.
4.2.6.Nguyên công 6: Khoan lỗ F12
+ Định vị: ta dùng mặt đáy và hai lỗ 13 làm chuẩn định vị ,mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng phiến tỳ , hai lỗ định vị 3 bậc tự do sử dụng 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt trám ,sử dụng thêm chốt tỳ phụ.
+Kẹp chặt : ta dùng mỏ kẹp kẹp vào mặt đỉnh dùng cơ cấu kẹp xilanh-piston , chiều lực kẹp như hình vẽ
Sơ đồ định vị :
+Máy : máy khoan cần 2A55
+Dao: Mũi khoan : tra theo bảng 4-41(Sổ tay CNCTM 1-Nguyễn Đắc Lộc) chọn mũi khoan ruột gà đuôi trụ Thông số kỹ thuật : d =12mm, L=205mm, l=90mm.
Vật liệu: thép gió
4.2.7.Nguyên công 7: khoét , vát mép, và doa lỗ F35
+ Sơ đồ gá đặt:
+ Định vị và kẹp chặt : tương tự như nguyên công trước
+Máy: theo bảng 5-24(Sổ tay CNCTM 1-Nguyễn Đắc Lộc) ta chọn máy doa ngang 2615 của Nga. Thông số kỹ thuật : nmin =20(v/p), nmax=1600(v/p). Công suất động cơ : 9 kw
+Dao:
Mũi khoét : theo bảng 4-47 (Sổ tay CNCTM 1- Nguyễn Đắc Lộc) thép gió , đuôi côn
có : D=34,5mm; L=256mm
Mũi doa : tra bảng 4-49(Sổ tay CNCTM 1-Nguyễn Đắc Lộc)
chọn mũi doa máy điều chỉnh được, gắn mảnh hợp kim cứng, chuôi côn có: D=35mm, L=181,5mm, l=120mm
4.2.8.Nguyên công 8: gia công rãnh L6
+ Sơ đồ gá đặt: (Trang 12)
+ Định vị và kẹp chặt: tương tự như nguyên công trước
+ Máy: chọn máy phay ngang 6H82
