Bài tập lớn công nghệ chế tạo máy

Lời Nhận Xét ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..........…………………………………………….. Bài tập lớn công nghệ chế tạo máy Lời nói đầu Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước hiện nay. Các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức tương đối rộng, phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết các vấn đề cụ thể trong sản xuất và trong sửa chữa. Môn học công nghệ chế tạo máy có vai trò rất quan trọng, môn học giúp sinh viên nắm vững và biết vận dụng hiệu quả các phương pháp thiết kế và quản lí quá trình chế tạo một sản phẩm cơ khí có hiệu quả. Bài tập lớn cộng nghệ chế tạo máy là việc tổ hợp những kiến thức đã học vào việc thiết kế quy trình công nghệ chế tạo máy cho chi tiết điển hình. No giúp cho người sinh viên làm quen và thiết kế một quy trình cộng nghệ gia công cho một sản phẩm cơ khí cụ thể. Trong quá trình làm bài tập lớn môn học được sự chỉ bảo tận tình của thầy Đậu Phi Hải và các thầy cô trong bộ môn nhưng do kiên thức và thời gian còn hạn chế nên còn nhiều thiếu sót, mong các thầy cô trong bộ môn tận tình góp ý chỉ bảo cho em. Em xin cảm ơn các thầy, cô đã giúp em hoàn thành bài tập lớn này. sinh viên nguyễn xuân hữu Phần I: Phân tích điều kiện làm việc,yêu cầu kỹ thuật, tính kết cấu công nghệ phương pháp chọn phôi và gia công phôi. 1. Điều kiện làm việc: Bánh xích khớp nối là chi tiết được dùng nhiều trong nghành chế tạo máy nó là chi tiết dạng bánh răng.Bánh xích khớp nối có vai dùng để nối hai chi tiết máy liên kết bằng chuyển động quay chung giữa trục với trục. Ngoài ra nó dùng để truyền mô men xoắn cũng có thể giúp cho máy không bị quá tải(khớp nối bảo vệ). Cho nên khớp nối thường chịu ảnh hưởng của lực dọc trục,mô men xoắn trong lúc làm việc 2. Yêu cầu kỹ thuật và tính công nghệ trong kết cấu: Yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất đối với chi tiết bánh xích khớp nối là độ đồng tâm giữa mặt ngoài và mặt trong lỗ cũng như độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ. Cụ thể đảm bảo các yêu câù sau: -Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở nằm trong khoảng (0,050,1)mm -Độ không vuông góc giữa mặt đầu và lỗ trong khoảng (0,010,015)mm trên 100mm đường kính - Mặt lỗ và các cổ trục cua bánh xích được gia công đạt chính xác cấp 7. - Các bề mặt không làm việc có độ nhám Rz =40 Bề mặt làm việc là mặt đầu và mặt lỗ trong nên cần độ bóng cao Rz =20, cấp chính xác cấp 8. Các bề mặt kết cấu khác được gia công đạt cấp chính xác 8,9,10; Độ nhám Ra =(102,5) hay Rz =(4010) Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 5560 HRC. Độ sâu khi thấm các bon là 12mm Độ cứng các bề mặt không gia công thường đạt 180280 HB Tính kết cấu trong công nghệ cũng như các chi tiết dạng khác tính kết cấu công nghệ trong kết cấu Bánh xích có kết cấu ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng gia công, ảnh hưởng đến độ bền khi làm việc. - Mặt ngoài của bánh xích phải có tính công nghệ cao, hình dáng mặt ngoài phẳng, máy ơ năm về một phía, - bề dày của răng cua bánh xích phải lớn để tránh biến dạng khi nhiệt luyện. 3. Xác định dạng sản xuất: a. Áp dụng công thức (2) trang 12 sách thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy ta có. Trong đó: tỷ lệ phế phẩm. N1=5000 chiếc/năm. số chi tiết trong một sản phẩm. số chi tiếy được chế tạo để dự trữ. => N = 5000.1. = 5500 (chiếc) b. Trọng lượng chi tiết được tính theo công thức: (kg) : trọng lượng chi tiết : thể tích chi tiết (dm3) kg/dm3khối lượng riêng của thép => Q1 = 0,274.7,852 = 2,151 (kg) Qua bảng 2 trang 13 sách thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy ta có: Dạng sản xuất Q1:Trọng lượng của chi tiết (kg) >200 4-200 <4 Sản lượng hằng năm của chi tiết Đơn chiếc <5 <10 <100 Hàng loạt nhỏ 55-100 10-200 100-500 Hàng loạt vừa 100-300 200-500 500-5000 Hàng loạt lớn 300-1000 500-1000 5000-50000 Hàng khối >1000 >5000 >50000 Vậy chi tiết có dạng sản xuất ra hàng loạt lớn. 4. Phương pháp chọn phôi và gia công phôi: Dựa trên các yêu cầu làm việc của chi tiết là chiu luc tải trọng trung bình ta chọn vật liệu thép 45 . Dạng phôi có thể là phôi rèn,phôi dập phôi thanh… Tuy nhiên hình dạng chi tiết không thích hợp cho việc chế tạo phôi cán, dập nên ta chọn phưong pháp rèn dập là hợp lý nhất - Rèn là phương pháp gia công bằng áp lực mà kim loại biến dạng khống chế bởi một mặt nào khác ngoài bề mặt tiếp xúc giữa phôi kim loại với dụng cụ gia công (bua và đe). - Dưới tác động của lực P do búa gây ra và phản lực N từ đe khối kim loại biến dạng, sự biến dạng chỉ bị khống chế bởi hai mặt trên và dưới, con các mặt xung quanh hoàn toan tự do. - Rèn là phương pháp khử ứng suất tao lai mạng lưới tinh thể theo sớ theo biên dạng răng. => Tóm lại,vớí bánh xích là dạng sản xuất hàng loạt lớn(tra bảng 2,trang 13,sách thiết kế đồ công nghệ chế tạo máy) vật liệu c30 rèn dập tròn xoay,kết cấu đơn giản,yêu cầu chất lượng không cao,nâng cao năng suất nên ta chọn phương pháp ren dập nóng. - Lượng dư cho các bề mặt phôi tra trang 256,bảng 3-103,sach sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có kích thước lớn nhất 120mm,ta có lượng dư gia công của phôi: Kích thước ≤120mm,lượng dư là 4mm. Phần II: TIẾN TRÌNH GIA CÔNG Chọn phương án hợp lý: Ÿ Phương án 1: +Nguyên công 1: Chọn chuẩn thô là mặt ngoài và mặt đầu để định vị, tiện mặt đầu 77,2,mặt lỗ 20 và mặt trụ 77,2. +Nguyên công 2: chọn măt đầu 77,2 và mặt lỗ 20 để định vị : tiện mặt đầu 40, mặt trụ 40, mặt bậc 77,2 +Nguyên công 3: dùng bề mặt lỗ 20 và mặt đầu để định vị : Cắt răng trên máy phay mô đun, bằng dao phay đia mô đun trên đầu phân độ nhiều trục. +Nguyên công 4: Chọn mặt đầu 77,2 và mặt trụ 77,2 làm định vị : xọc then hoa Nguyên công II: Tiện mặt đầu 40, mặt trụ 40, mặt bậc 77,2 -Định vị mặt đầu hạn chế 1 bậc tự do bằng mặt phẳng và mặt trụ 40 hạn chế 4 bậc tự do bằng trục gá kẹp đàn hồi kẹp chặt bằng bu lông – đai ốc - Máy: thực hiện trên máy tiện vạn năng T620 công suất động cơ 10KW,tốc độ trục chính từ 12,52000 (vg/ph) -Dao: Dao tiện có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6. Tiện mặt đầu bằng dao đầu cong có góc . Tiện mặt ngoài bằng dao tiện ngoài bậc. Tính toán chế độ cắt: Ÿ Bước 1: Tiện mặt đầu 40: -Chiều sâu cắt: t=2(mm).Ta có thể gia công trong 1 lần cắt. -Lượng chạy dao: s = 0,3 (mm). -Vận tốc cắt lý thuyết: Tra trang 56, bảng 5-64, sách sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có: v = 186 m/ph -Số vòng quay : n = 1000x186/( π×64)=871 vg/ph ; chọn n = 800 vg/ph. - Vận tốc cắt thực tế: v = π×60×800/1000 = 150m/ph -Công suất cắt: Tra trang 60, bảng 5-68 sách sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có: N1 = 4,1kW. ŸBước 2: Tiện bề mặt lỗ -Chiều sâu cắt: + Tiện thô : t=1.5(mm). + Tiện tinh : t=0.5(mm). -Vận tốc cắt lý thuyết: Tra trang 56, bảng 5-64, sách sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có: + Tiện thô :182 m/ph . + Tiện tinh : 205 m/ph. -Số vòng quay : + Tiện thô : n1 = 1000×182/(π×64)=852 vg/ph ; chọn n = 800 vg/ph. + Tiện tinh : n1 = 1000×205/(π×61)= 1053vg/ph ; chọn n = 1000 vg/ph. Vận tốc cắt thực tế: + Tiện thô : π×64×800/1000 = 170 m/ph. + Tiện tinh: π×61×1000/1000 = 194 m/ph . -Công suất cắt: Tra trang 60, bảng 5-68 sách sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 ta có: + Tiện thô lỗ Ø30: N = 3,4kW. + Tiện tinh lỗ Ø30: N = 4,1 kW. Ta có bảng sau: Bước Rz (μm) Ti (μm) ρa (μm) ε (μm) Kích thước tính toán (mm) Dung sai (μm) dmin (mm) dmax (mm) 2Zmin (μm) 2Zmax (μm) Phôi 250 350 268 27,856 350 27,51 27,86 Tiện thô 50 50 100 100 29,228 50 29,18 29,23 1370 1670 Tiện tinh 20 30 100 30,025 25 30 30,025 795 820 V TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ ®å g¸ cho nguyªn c«ng tiÖn mặt đầu F40 vµ mặt lç a -S¬ ®å g¸ ®Æt: Víi ®Æc ®iÓm cña nguyªn c«ng tiÖn mÆt ngoµi,®Õ ®¶m b¶o ®ñ ®é cøng vøng vµ thao t¸c nhanh trong qu¶ tr×nh g¸ ®Æt dïng trôc g¸ ®Õ g¸ ®Æt chi tiÕt gia c«ng.Chi tiÕt gia c«ng ®­îc ®Þnh vÞ khèng chÕ 5 bËc tù do:m¨t lç khèng chÕ 2 bËc tÞnh tiÕn ®ã lµ : Oy , Oz vµ mÆt ®Çu cña trôc g¸ khèng chÕ 3 bËc tù do ®ã lµ :tÞnh tiÕn theo Ox ,quay quanh Oy vµ Oz. Sau khi chi tiÕt ®­îc ®Þnh vÞ vµ kÑp chÆt lªn trôc g¸,b©y giê chi tiÕt gia c«ng vµ trôc g¸ trë thµnh 1 chi tiÕt.Khi gia c«ng chi tiÕt nµy ®­îc g¸ ®Æt trªn m¸y 1 ®Çu chèng t©m vµ mét ®Çu ®­îc kÑp trªn m©m cÆp 3 chÊu tù ®Þnh t©m. VI.TÝnh sai sè cho phÐp cña ®å g¸ Chi tiÕt gia c«ng ®­îc g¸ ®Æt khèng chÕ 5 bËc tù do .Sè chi tiÕt ®­îc gia c«ng trªn ®å g¸ lµ N= 2120. Sai sè cña ®å g¸ ¶nh h­ëng ®Õn sai sè cña kÝch th­íc gia c«ng nh­ng phÇn lín nã ¶nh h­ëng ®Õn sai sè vÞ trÝ t­¬ng quan gi÷a bÒ mÆt gia c«ng vµ bÒ mÆt chuÈn. Sai sè cña ®å g¸ tiªn ngoµi ,tiÖn trong,mµi ngoµi ¶nh h­ëng ®Õn sai sè vÞ trÝ t­¬ng quan bÒ mÆt gia c«ng vµ bÒ mÆt chuÈn cña chi tiÕt gia c«ng nh­ng kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn sai sè h×nh d¸ng cña bÒ mÆt gia c«ng . a.Sai sè chuÈn ec do chuÈn ®Þnh vÞ kh«ng trïng víi gèc kÝch th­íc g©y ra Theo b¶ng 19 s¸ch -TKCNCTM ta cã ec = 0(mm) b.Sai sè kÑp chÆt ek Do lùc kÑp g©y ra sai sè kÑp chÆt ®­îc x¸c ®Þnh ek = c . p= 0.04(mm) c.Sai sè mßn em Do ®å g¸ bÞ mßn g©y ra sai sè mßn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: em = b.(mm) chän b=0,5 em = 0,5. = 19(mm). Trong ®ã : . b :HÖ sæ phô thuéc vµo kÕt cÈu ®Þnh vÞ;khi chuÈn tinh lµ khæi V ta lÊy b =0,5. N :Lµ sæ l­îng chi tiÕt ®­îc gia c«ng trªn ®å g¸ . d.Sai sè ®iÒu chØnh edc Lµ sai sè sinh ra trong qu¸ tr×nh l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh ®å g¸.Sai sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh vµ dông cô ®­îc dïng ®Ó ®iÒu chØnh khi l¾p r¸p.Trong thùc tÕ khi tÝnh to¸n ®å g¸ ta cã thÓ lÊy edc = 5¸10 (mm) ,lÊy edc = 8(mm) e.Sai sè chÕ t¹o cho phÐp cña ®å g¸ [ect] Sai sè nµy cÇn x¸c ®Þnh khi thiÕt kÕ ®å g¸.Do ®ã sè c¸c sai sè ph©n bè theo quy luËt chuÈn vµ ph­¬ng cña chóng khã x¸c ®Þnh nªn ta dïng c«ng thøc sau ®Ó tÝnh. Sai sè g¸ ®Æt cho phÐp eg® : Víi sai sè g¸ ®Æt cho phÐp egd = (1/2 ¸1/5).d, lÊy [egd] =1/3.d = 1/3 .0,2 = 0.07 (mm). Sai sæ chÓ t¹o cho phÐp cña ®å g¸ lµ : ect = [ect] = = 0.054(mm). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PGS.TS. Trần Văn Dịch; Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy; Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật; Hà Nội 2001. 2. GS. TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS. TS Lê Văn Tiến, PGS. TS Ninh Đức Tốn, PGS. TS Trần Xuân Việt; Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy, tập 1; Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật; Hà Nội 2003. 3. GS. TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS. TS Lê Văn Tiến, PGS. TS Ninh Đức Tốn, PGS. TS Trần Xuân Việt; Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy, tập 2; Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật; Hà Nội 2003. 4. GS. TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS. TS Lê Văn Tiến, PGS. TS Ninh Đức Tốn, PGS. TS Trần Xuân Việt; Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy, tập 3; Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật; Hà Nội 2003. 5. GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc; PGS.TS. Lê Văn Tiến; Cơ sở Công nghệ chế tạo máy; Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật; Hà Nội 2003. 6. TS. Nguyễn Hữu Lộc; Cơ sở Thiết kế máy; Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh; 2004. 7.PGS,PTS.Lê Văn Tiến;PGS,PTS.Trần Văn Địch;PTS.Trần Xuân Việt: Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Hà nội năm 1999. MỤC LỤC Lời nói đầu.......................................................................................................... Trang 2 Phần I: Phân tích điều kiện làm việc,yêu cầu kỹ thuật,tính kết cấu công nghệ… 3 Xác định dạng sản xuất,phương pháp chọn phôi và gia công phôi. Phân tích điều kiện làm việc. Yêu cầu kỹ thuật và tính kết cấu trong công nghệ. Xác định dạng sản xuất. Phương pháp chọn phôi và gia công phôi. Phần II: Trình gia công ………………………………………………………… 7 Xác định chế độ căt bằng phương pháp tính toán. Nguyên công II:Tiện mặt đầu ø40, mặt trụ 40 và mặt bậc 77,2 Phần III: Tính toán thiế kế đồ giá nguyên công II ………………....