Chuyên Đề Công nghệ chế tạo máy

Đề tài: Công nghệ chế tạo máy

Lời nói đầu

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đ̣i hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.
Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lư các quá tŕnh chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể. Môn học c̣n truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá tŕnh thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng.
Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương tŕnh đào tạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai tṛ hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà ngườ kỹ sư gặp phải khi thiết kế một qui tŕnh sản xuất chi tiết cơ khí.
Được sự giúp đỡ tận t́nh của các thầy giáo, đặc biệt là thầy Tăng Huy đă giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.
Em xin chân thành cảm ơn!


Sinh viên: Nguyễn Trung Kiên


Mục lục

[TABLE="width: 629"]
[TR]
[TD]Lời nói đầu
Mục lục .
Chương 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết
Chương 2: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết .
Chương 3: Xác định dạng sản xuất
Chương 4: Chọn phương pháp chế tạo phôi .
Chương 5: Lập thứ tự các nguyên công .
Chương 6: Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt c̣n lại.
Chương 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công .
Chương 8: Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công
Chương 9: Tính và thiết kế đồ gá .
Tài liệu tham khảo
[/TD]
[TD] 1
2
3
4
5
6
8
12

19
36
42
52
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]










Chương 1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết
1.1. Chức năng làm việc
Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác .Ngoài ra chi tiết dạng càng c̣n dùng để gạt bánh răng (khi cần thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ).
1.2. Điều kiện làm việc
Điều kiện làm việc không khắc nghiệt, chi tiết chỉ chịu mô men xoắn nhỏ khi làm việc (gạt cho các bánh răng ăn khớp với nhau) và chi tiết thường xuyên không chịu tải, không mài ṃn, có va đập khi làm việc, nhiệt độ làm việc không cao.

Chương 2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
2.1. Phân tích tính công nghệ
Trong chi tiết dạng càng tính công nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và độ chính xác gia công. Với chi tiết gia công ta thấy kết cấu của chi tiết phù hợp về độ cứng vững, mặt đầu song song, kết cấu đối xứng và thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô c̣ng nh­ chuẩn tinh thống nhất.
2.2. Yêu cầu kỹ thuật
Khi chế tạo chi tiết dạng càng cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau đây
Kích thước các lỗ cơ bản được gia công với độ chính xác cấp 7 9, độ nhám bề mặt
Đé không song song của các tâm lỗ cơ bản trong khoảng (0,03 0,05)/100mm chiều dài
Độ không vuông góc đường tâm lỗ so với mặt đầu trong khoảng (0,05 0,1)/100mm chiều dài
Độ không đồng tâm hai lỗ: 0,05/100mm
Độ không song song của các mặt đầu giữa các lỗ cơ bản trong khoảng (0,05 0,25)/100mm bán kính mặt đầu
Độ cứng vật liệu: HB 140
2.3. Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến
Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất.
Gia công bằng phương pháp cắt dây và tia lửa điện cho năng suất không cao và chất lượng bề mặt không đ̣i hỏi cao.
Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta.


Chương 3. Xác định dạng sản xuất
Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây

Trong đó
N: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm
N[SUB]1[/SUB]: Sè sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm
m: Sè chi tiết trong một sản phẩm, m=1
b: Sè chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5%)
a: Sè phế phẩm (3%).
N= (sp)
Trọng lượng của chi tiết
Q=V.
Trong đó
g: Trọng lượng riêng của vật liệu . g = 7,8kg/dm
V: Thể tích chi tiết
V = V[SUB]1[/SUB]+V[SUB]2[/SUB]+V[SUB]3[/SUB]
V[SUB]1[/SUB]= (dm[SUP]3[/SUP])
V[SUB]2[/SUB]= (dm[SUP]3[/SUP])
V[SUB]3[/SUB]= (dm[SUP]3[/SUP])
V=0,12146 (dm[SUP]3[/SUP])
Q=V.= 7,8.0,12146=0,95 (kg)
Tra bảng 2 (Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM – tr14), với Q=0,95 kg, N=5400, ta được dạng sản xuất là hàng loạt lớn.

Chương 4. Chọn phương pháp chế tạo phôi
Đối với chi tiết đă có, có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôi sau đây
4.1. Phôi dập
Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết nh­: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập, trục khuỷu .
Đặc điểm của phương pháp
Sử dông một bộ khuôn có kích thước ḷng 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 D2 ¸D4, độ chính xác đạt được (± 0,1¸ ± 0,05).
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.
Hệ số sử dụng vật liệu cao.
Thiết bị sử dụng có công suất lớn, chuyển động chính xác, chế tạo khuôn đắt tiền.
Do những đặc điểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
4.2. Rèn tự do
Ưu điểm của rèn tù do
Thiết bị rèn đơn giản, vốn đầu tư Ưt.
Có khả năng loại trừ các khuyết tật đúc nh­ 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 Ưt 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 c̣n phụ thuộc vào tŕnh độ công nhân và tŕnh 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 dông trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, phục vụ công nghiệp sửa chữa, chế tạo máy.
4.3. Đúc trong khuôn kim loại
Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao.
Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác .
Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí, nứt .
Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót, đậu ngót .
Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém. Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt.
Qua việc phân tích chức năng, điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn phương pháp chế tạo phôi dập là phù hợp nhất.



Chương 5. Lập thứ tự các nguyên công
5.1. Xác định đường lối công nghệ
Với dạng sản xuất loạt lớn và để phù hợp điều kiện sản xuất ở nước ta là các máy chủ yếu là máy vạn năng nên ta chọn phương án gia công tập trung nguyên công và gia công tuần tự các bề mặt.
5.2. Chọn phương pháp gia công
Chọn phương pháp gia công thích hợp để đạt độ bóng và độ chính xác yêu cầu
+ Gia công lỗ , độ bóng
Dung sai + 0,033 ứng với cấp chính xác 8, độ bóng cấp 5, có thể áp dụng phương pháp gia công sau cùng là Doa
Tŕnh tù gia công là: khoan, khoét, doa.
+ Gia công lỗ, độ bóng
Dung sai +0,027 ứng với cấp chính xác 8, độ bóng cấp 5, că thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là Doa.
Tŕnh tù công là: khoan, khoét, doa.
+ Gia công đạt kích thước độ bóng mặt gia công là
Dung sai ứng với cấp chính xác 8, độ bóng cấp 4, că thể áp dụng phương pháp gia công cuối cùng là Phay tinh
Tŕnh tù gia công là phay thô, phay bán tinh, phay tinh.
5.3. Lập tiến tŕnh công nghệ
Phương án nguyên công
Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất A
Nguyên công 2: Phay mặt đầu thứ hai B
Nguyên công 3: Phay 3 mặt đầu trô
Nguyên công 4: Khoan, khoét, doa lỗ và
Nguyên công 5: Khoan, taro ren M4 trên trô
Nguyên công 6: Khoan, taro ren M4 trên trô
Nguyên công 7: Khoan, taro ren M4 trên trô
Nguyên công 8: Kiểm tra
Sơ đồ gá đặt, kư hiệu định vị kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, kư hiệu chiều chuyển động của dao và của chi tiết được thể hiện trong tập bản vẽ.

Nguyên công 1






Nguyên công 2


Nguyên công 3


Nguyên công 4














Nguyên công 5 và 6

Nguyên công 7


Chương 6. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho bề mặt c̣n lại
Lượng dư gia công được xác định hợp lư về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá tŕnh công nghệ v́
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.
Ngược lại, phương pháp tính toán phân tích dùa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra líp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh.
Trong đồ án này chỉ tính lượng dư theo phương pháp phân tích cho nguyên công 4, c̣n lại là thống kê kinh nghiệm.
6.1. Nguyên công 1
+ Phay mặt đầu thứ nhất
Theo tài liệu tham khảo số 7 ta có
Lượng dư vật dập, 2 ± 0,5 mm
Lượng dư gia công thô, 1 mm
Lượng dư gia công tinh, 1 mm
6.2. Nguyên công 2
+ Phay mặt đầu thứ hai
Lượng dư dập, 2 ± 0,5 mm
Lượng dư gia công thô, 1 0,3 mm
Lượng dư gia công tinh, 1 mm
6.3. Nguyên công 3
+ Phay mặt đầu trụ
Lượng dư vật dập, 2 0,5 mm
Lượng dư gia công, 2 mm
6.4. Nguyên công 4
+ Khoan, khoét, doa lỗ
Lượng dư vật dập 12 mm
Lượng dư gia công thô, 0,8: 2 = 0,4 mm
Lượng dư gia công tinh, 0,2: 2 = 0,1 mm
+ Khoan, khoét, doa lỗ
Lượng dư vật dập 20 mm
Lượng dư gia công thô 0,8: 2 = 0,4 mm
Lượng dư gia công tinh 0,2: 2 = 0,1 mm
Độ nhám bề mặt
Vật liệu, thép C45
Chi tiết máy, càng gạt
Tŕnh tù gia công bề mặt lỗ F20 của càng gạt gồm các nguyên công sau
- Khoan lỗ
- Khoét rộng lỗ
- Doa tinh lỗ
Cả ba nguyên công trên đều có cùng chuẩn định vị là
Mặt đáy định vị 3 bậc tự do bằng 3 phiến t́, khối V ngắn định vị vào trô F24 khống chế 2 hai bậc tự do và khối V tự lùa định vị vào trô F24 c̣n lại khống chế 1 bậc tự do.
Lượng dư gia công tính cho các nguyên công, các bước khoan, khoét, doa lỗ F20
Công thức tính

Theo bảng 10 (Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM – tr41) ta có Rz[SUB]a[/SUB]=150 mm; Ta=200 mm
Khoan lỗ
Sau khi khoan lỗ th́, Rz[SUB]a[/SUB]=80mm; Ta=60mm
Sai lệch không gian,
Trong đó
C[SUB]o[/SUB]: độ lệch của đường tâm lỗ, C[SUB]o[/SUB] = 20 mm
Dy: độ cong đường trục lỗ, Dy=1,3 mm/mm
l : chiều dài lỗ, l = 30 mm
̃
Khoét lỗ
Sau khi khoét đạt th́, Rz[SUB]a [/SUB]= 40 mm, Ta = 50 mm
Sai lệch không gian, r[SUB]a[/SUB]=C[SUB]o[/SUB].Ks
Độ lệch đường tâm lỗ, C[SUB]o[/SUB] = 20 mm
Hệ số giảm sai, Ks = 0,05
̃ = 20.0,05 = 1 mm
Lượng dư để khoét lỗ sau bước khoan (bá qua sai số gá đặt chi tiết gia công ở bước khoét).
2Z[SUB]bmin[/SUB] = 2(40 + 50 + 43,8) = 267,6 mm
Doa lỗ
Sau khi doa lỗ th́, Rz = 20 mm, Ta = 25
Lượng dư để doa lỗ sau bước khoét (bỏ qua sai số gá đặt chi tiết gia công ở bước doa)
2Z[SUB]bmin[/SUB] = 2(20 + 25 + 1) = 92 mm
Kích thước tính toán được xác định nh­ sau: lấy kích thước cuối cùng trừ đi lượng dư khi doa, sẽ được kích thước khi khoét sau đó lấy kích thước khoét trừ đi lượng dư khi khoét sẽ được kích thước sau khi khoan.
d[SUB]1[/SUB] = 20,016 – 0,092 = 19,924
d[SUB]2 [/SUB]= 19,924 – 0,267 = 19,656
Dung sai của từng nguyên công được tra theo bảng
Dung sai khi doa, d =32mm; dung sai khi khoét, d =100mm; dung sai khi khoan, d =200mm.
Kích thước giới hạn được xác định nh­ sau: lấy kích thước tính toán và làm tṛn theo hàng số có nghĩa của dung sai được d[SUB]max[/SUB] sau đó lấy d[SUB]max[/SUB] trừ đi dung sai được d[SUB]min[/SUB]. Vậy ta có
Sau khi doa, d[SUB]max [/SUB]= 20,016 mm; d[SUB]min [/SUB]= 20,016 - 0,032 = 19,984 mm
Sau khi khoét, d[SUB]max [/SUB]= 19,924 mm; d[SUB]min [/SUB]= 19,924 - 0,1 = 19,824 mm
Sau khi khoan, d[SUB]max [/SUB]= 19,656 mm; d[SUB]min [/SUB]= 19,656 - 0,2 = 19,456 mm
Lượng dư giới hạn được xác định nh­ sau, Z[SUB]min [/SUB]bằng hiệu hai kích thước lớn nhất của hai nguyên công kề nhau; Z[SUB]max[/SUB]bằng hiệu giữa hai kích thước nhỏ nhất của hai nguyên công kề nhau.
Khi doa, 2Z[SUB]min [/SUB]= 20,016 - 19,924 = 0,092 mm = 92 mm
2Z[SUB]max [/SUB]= 19,984 - 19,824 = 0,16 mm = 160 mm
Khi khoét, 2Z[SUB]min [/SUB]= 19,924 - 19,656 = 0,268 mm = 268 mm
2Z[SUB]max [/SUB]= 19,824 - 19,456 = 0,368 mm = 368 mm

Bảng tính lượng dư gia công lỗ

[TABLE="width: 631"]
[TR]
[TD]Thứ tự các nguyên công và các bước của bề mặt phải tính lượng dư
[/TD]
[TD="colspan: 4"]Các yếu tố tạo thành lượng dư
[/TD]
[TD="colspan: 2"]Giá trị tính toán
[/TD]
[TD]Dung sai (mm)
[/TD]
[TD]Kích thước giới hạn (mm)
[/TD]
[TD="colspan: 3"]Trị số giới hạn của lượng dư (mm)
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]
[/TD]
[TD]R[SUB]z[/SUB]
[/TD]
[TD]T[SUB]a[/SUB]
[/TD]
[TD]r[SUB]a[/SUB]
[/TD]
[TD]e [SUB]b[/SUB]
[/TD]
[TD]Zbmin (mm)
[/TD]
[TD]Dt
(mm)
[/TD]
[TD]d
[/TD]
[TD]Dmin
[/TD]
[TD]dmax
[/TD]
[TD]2Zmin
[/TD]
[TD]2Zmax
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1.Phôi
[/TD]
[TD]150
[/TD]
[TD]200
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.Khoan
[/TD]
[TD]80
[/TD]
[TD]60
[/TD]
[TD]43,8
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[TD]15,766
[/TD]
[TD]200
[/TD]
[TD]19
[/TD]
[TD]19,656
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.khoét
[/TD]
[TD]40
[/TD]
[TD]50
[/TD]
[TD]1
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[TD]267,6
[/TD]
[TD]15,952
[/TD]
[TD]100
[/TD]
[TD]19.8
[/TD]
[TD]21,950
[/TD]
[TD]268
[/TD]
[TD]368
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4.Doa
[/TD]
[TD]20

[/TD]
[TD]25
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[TD]92
[/TD]
[TD]16,08
[/TD]
[TD]32
[/TD]
[TD]20
[/TD]
[TD]22,021
[/TD]
[TD]92
[/TD]
[TD]160
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]