Đồ án Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Giáo Viên Hướng dẫn : Phan Công Trình Sinh viên thực hiện : Phạm Thị An Lớp : CTK34L Khóa học : 2004- 2006 Tháng 1 năm 2006 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn : ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Lời nói đầu Nước ta đang trên đang tiến lên công nghiệp hoá và hiện đại hoá với đường lối xây dựng CNXH. Đảng ta đồng thời đề ra ba cuộc cách mạng. Trong đó cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật là then chốt để tạo ra của cải vật chất cho xã hội. Vì vậy phải yêu tiên công nghiệp nặng một cách hợp lí. Trước tình hình và yêu cầu của đất nước, việc phát triển nghành công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng đối việc xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân. Song song với việc phát triển của ngành công nghệ chế tạo máy đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ công nhân kỹ thuật lành nghề mới đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển đó. Hiện nay em là một sinh viên đang theo học chuyên nghành cơ khí chế tạo trong trường. được nhà trường trang bị kiến thức về mặt lí luận và kỹ thuật cơ sở đặc biệt là tay nghề.Để sau này em có thể ứng dụng kiến thức đã học góp phần bé nhỏ vào công cuộc xây dựng và phát triển nghành công nghệ nước nhà. Thời gian này em được nhà trường giao cho đè tài đồ án môn học :Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Trục .Em đã cố gắng vận dụng hết khả năng kinh nghiệm cuả mình và kiến thức đã học tại trường để hoàn thành đề tài này. Sau khi nhận được đề tài với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô trong khoa cùng với sự cố gắng lỗ lực của bản thân. Em đã làm việc một cách nghiêm túc, cùng với sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu và sự đóng góp ý kiến của bạn bè đồng nghiệp đến nay đề tài của em đã được hoàn thành. Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai sót do trình độ cũng như kinh nghiệm còn hạn chế. Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo và bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Hưng Yên, Ngày7 tháng 1 năm 2004 Sinh viên: Phạm Thị An NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Xác định dạng sản xuất. Chọn phương pháp chế tạo phôi Lập thứ tự các nguyên công ( vẽ sơ đồ gá đặt, kí hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, kí hiệu chuyển động của dao, của chi tiết ) Tính lượng dư cho một bề mặt( mặt tròn ngoài, mặt tròn trong, hoặc mặt phẳng ) và tra lượng dư cho các mặt còn lại Tính toán chế độ cắt cho một nguyên công( tính cho nguyên công cần thiết kế đồ gá ) và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công. Tính và thiết kế đồ gá ( lập sơ đồ gá đặt, tính lực kẹp, thiết kế các cơ cấu của đồ gá,tính sai số chuẩn, sai số kẹp chặt, sai số mòn, sai số điều chỉnh, sai số chế tạo cho phép của đồ gá, yêu cầu kỹ thuật của đồ gá, lập bảng kê khai các chi tiết của đồ gá ) TÀI LIỆU THAM KHẢO. 1  Công nghệ chế tạo máy tập 1. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật .   2  Đồ gá : Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - Đặng Vũ Giao.   3  Nguyên lý cắt kim loại : Trường ĐH Bách khoa Hà Nội .   4  Máy cắt kim loại : Trường ĐH Bách khoa Hà Nội .   5  Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật .   6  Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 2. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật .   7  Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 3. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật .   8  Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy: Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Trần Văn Địch .   9  chế độ cắt gia công cơ khí Nhà xuất bản Đà nẵng   10  Dung sai và chuỗi kích thước trong thiết kế . Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật .   11  Tính và thiết kế đồ gá : Đặng Vũ Giao .   12  Sổ tay và Atlas đồ gá . Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Trần Văn Địch .   PHẦN I PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT - Chi tiết dạng trục là loại chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay ngoài, mặt này thường dùng để lắp ghép - Với chi tiết trục T2 bề mặt làm việc chủ yếu là (50+0,03 cần gia công đạt cấp độ bóng (8( Ra=0,63; Rz=3,2), vì vậy phải qua nguyên công mài và cần được gia công chính xác để lắp ghép - Chi tiết “Trục T2” được làm bằng thép 45 đây là một loại thép trong nhóm thép cacbon. Kết cấu có chất lượng tốt, độ cứng vừa phải, sử dụng làm chi tiết trục là phù hợp nhất. Thép 45 có thành phần cấu tạo như sau: 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   Thép 45 có HB = 197, giới hạn bền (b= 610kG/mm2 . Loại thép này phù hợp với công dụng của “Trục T2’’ dùng để lắp ghép -------------*********-------------- PHẦN I I PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT Tính công nghệ của một sản phẩm hay chi tiết là đảm bảo những yêu cầu và chức năng của chi tiết hay sản phẩm đó mà tốn ít nhiên liệu nhất, hợp lí hoá kết cấu chi tiết dễ tháo lắp, tận dụng được thời gian gia công và thời gian lắp ráp, tiết kiệm vật liệu trong suốt quá trình gia công. Sử dụng được các phương pháp gia công tiên tiến nhất nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. - chi tiết trục vô lăng là chi tiết dạng trục, 2 đầu được phay đạt kích thước 26-0,1 để truyền mô men xoắn. Trên trục được gia công nhiều bậc khác nhau - chi tiết trục T2 có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay và cấp độ nhẵn bóng chủ yếu là(3 ( Ra=20; Rz=80) nên ta có thể gia công bằng dao tiện thường - kích thước đường kính giảm dần về 2 phía đầu trục - kết cấu của trục đơn giản nên không cần gia công trên các máy chép hình thủy lực - Ta có tỷ lệ l/d = 260/65 =4 nên trục là trục cứng vững - đường kính (65 là lớn nhất - vai trục (60 được gia công chính xác và đòi hỏi phải vuông góc với mặt đầu - Kích thước (50 được gia công chính xác và được mài đạt cấp độ bóng (8 ( Ra =0,63 ;Rz = 3,2 ) - Trên trục được gia công ren M48(1,5 để bắt đai ốc định vị ổ lăn lắp trên đường kính (50 - Khi gia công trục T2 cần khoan 2 lỗ tâm 2 đầu để chống tâm khi gia công -------------*********-------------- PHẦN I I I XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Trong chế tạo máy người ta phân biệt ra ba dạng sản xuất : - Sản xuất đơn chiếc - Sản xuất hàng loạt (loạt lớn, loạt vừa,loạt nhỏ) - Sản xuất hàng khối. Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiềuyếutốkhác nhau. Để đảm bảo được sản lượng hàng năm của đề tài được giao thì ta phải xác định được dạng sản xuất. Bởi vì đó chính là cơ sở để ta thiết kế quy trình công nghệ và đồ gá cùng các trang thiết bị phù hợp nhằm giảm giá thành sản xuất mà vẫn đảm bảo số lượng và chất lượng sản phẩm. Ví dụ ta không thể dùng dồ gá vạn năng cho sản xuất hàng loạt hay cũng không thể dùng đồ gá chuyên dùng cho cho sản xuất đơn chiếc. Vì vậy việc xác định dạng sản xuất mang lại cho nhà sản xuất nhiều lợi ích. Ngoài ra việc xác định quy mô và trình tự sản xuất cho chi tiết cũng là bước quang trọng cho cac bước tiếp theo. Nếu xác định không đúng nó sẽ ảnh hưởng tới việc lập quy trình công nghệ theo nguyên tắc nào và đảm bảo được sản lượng của hàng năm của chi tiết hay không. Muốn xác định được dạng sản xuất hợp l‎í ta căn cứ vào hai thông số chính là sản lượng hàng năm và trọng lượng của chi tiết. 1. Tính sản lượng hàng năm của sản phẩm: Sản lượng của chi tiết gia công: N = N1 .m .(1+
) Trong đó : N- Số chi tiết sản xuất trong năm N1 –Số sản phẩm sản xuất trong một năm ( theo kế hoạch của đề tài ) N1= 60000 (chiếc /năm ) m- Số chi tiết trong sản phẩm (m=1)
- Số phần trăm chi tiết chế tạo dự chữ thường lấy
= 5 -7 % ta nên chọn
=6%
- Là số phần trăm chi tiết phế phẩm thường có
= 3- 6 % lấy
=5% Thay vào công thức ta có N =60000.1 . (1+
) = 6.660 Theo số liệu ban đầu của đề tài thì lượng hàng sản xuất hàng năm N=6660(chi tiết/năm). Sau khi biết sản lượng của chi tiết hằng năm ta phải xác định trọng lượng của chi tiết: 2.Tính trọng lượng của chi tiết: . Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức sau Q1=V. ((kg) ở đây : Q1 - trọng lượng chi tiết (kg) V- Thể tích của chi tiết (dm3 ) ( -Trọng lượng riêng của vật liệu.Vật liệu của chi tiết chọn là Thép 45 . Ta có: (=7,852 (kg/dm3). Để tính thể tích ta chia chi tiết ra làm nhiều khối khác nhau(hv). / Ta có, thể tích của chi tiết là: V1=3,14.(40/2)2.46 - 3,14.72.40 -2.3690 = 44.241,6 mm3 V2=3,14.(65/2)2.8 = 26.533 mm3 V3=3,14.(60/2)2.13= 36.738 mm3 V4=3,14.(48/2)2.2=3.617,28 mm3 V5=3,14.(50/2)2.36 = 70.650 mm3 V6=3,14.(48 /2)2.46 = 83.197,44 mm3 V7=3,14.(50/2)2.38= 74.575 mm3 V8=3,14.(44/2)2.2= 3.039,52 mm3 V9=3,14.(48/2)2.33 = 59.685,12 mm3 V10=3,14.(40/2)2.36-2.3690 = 37.836 mm3 V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9+V10(440.000 mm3(0,44dm3 Như vậy trọng lượng của chi tiết Q1=V. ((0,44.7,852(3,45 kg Ta có bảng 2: Bảng xác định dạng sản xuất: DẠNG SẢN XUẤT  Q1 trọng lượng    > 200 Kg  (4 ữ 200) Kg  < 4 Kg    Sản lượng hàng năm trong chi tiết .   Đơn chiếc  < 5  < 10  < 100   Hàng loạt nhỏ  55 ữ100  10 ữ200  100 ữ 500   Hàng loạt vừa  100 ữ 300  200 ữ 500  500 ữ 5000   Hàng loạt lớn  300 ữ1000  500 ữ 5000  5000 ữ50000   Hàng khối  > 100  > 5000  >50000   Dựa theo bảng xác định dạng sản xuất trên để xác định dạng sản xuất cho chi tiết Trục Vô Lăng Chi tiết của đề tài có trọng lượng Q (3,45(kg) Theo bảng trên ta xác định dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn vì có sản lượng trung bình hàng năm là 6.660 chiếc /năm -------------*********-------------- PHẦN IV XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 1. Phương án chế tạo phôi: Trong ngành chế tạo máy thì tuỳ theo dạng sản xuất mà chi phí về phôi liệu chiếm từ 30ữ60% tổng chi phí. Chế tạo phôi hợp lý sẽ đưa lại hiệu quả kinh tế cao. Việc xác định phương án chế tạo phôi dựa trên các cơ sở sau: - Kết cấu, hình dáng của chi tiết. - Vật liệu và đặc tính làm việc của chi tiết. - Sản lượng hàng năm của chi tiết. - Hoàn cảnh và khả năng cụ thể của xí nghiệp. - Khả năng đạt được độ chính xác và yêu cầu kĩ thuật của phương án tạo phôi. Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, loại vật liệu, điều kiện sản xuất cụ thể của xí nghiệp. Chọn phôi tức là chọn phương án chế tạo phôi, xác định lượng dư, kích thước và dung sai của phôi. Nhưng khi chọn phải chú ý sao cho hình dáng của phôi gần giống hình dánh của chi tiết. Có nhiều phương án tạo phôi như sau: Như vậy theo các phương án trên thì Trục T2 nên dùng phương pháp dập là hợp l‎í nhất a. Phôi cán Cho cơ tính tốt, bề mặt đồng đều, thép cán có hình dạng, kích thước, tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn, độ chính xác cao, thành phần hoá học tương đối ổn định Sử dụng phôi cắt từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp , do đó thường chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc hoặc dùng trong sản xuất hàng loạt với điều kiện hình dạng , kích thước tiết diện ngang của phôi gần giống với tiết diện ngang của chi tiết b.Phôi đúc - phương pháp đúc trong khuôn cát +Đúc được các loại vật liệu kim loại khác nhau , có khối lượng từ vài chục gam đến vài trục tấn . Đúc được các chi tiết có hình dáng phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không thể gia công được . Tính chất sản xuất linh hoạt , thích hợp với các dạng sản xuất . Đầu tư ban đầu thấp.Dễ cơ khí hoá và tự động hoá . + Nhưng độ chính xác vật đúc không cao dẫn tới lượng dư gia công lớn , hệ số sử dụng vật liệu K nhỏ . Chất lượng phôi đúc thấp , thường có rỗ khí , rỗ xỉ , chất lượng bề mặt vật đúc thấp - Đúc trong khuôn kim loại + Độ chính xác về hình dạng và kích thước cao . Tổ chức vật đúc mịn chặt , chất lượng bề mặt vật đúc cao . Dễ cơ khí hoá và tự động hoá , năng suất cao + Nhưng khối lượng vật đúc hạn chế , khó chế tạo được các vật đúc có hình dạng phức tạp , và có thành mỏng , bề mặt chi tiết dễ bị biến cứng cho nên sau khi đúc thường phải ủ để chuẩn bị cho gia công cơ tiếp theo c- Phôi dập + Dưới tác dụng của ngoại lực tinh thể kim loại được định hướng và kéo dài tạo thành tổ chức sợi hoặc thớ làm tăng khả năng chịu kéo dọc thớ và chịu cắt ngang thớ . Trong quá trình biến dạng cấu trúc mạng bị xô lệch mất cân bằng làm cho tính dẻo của vật liệu giảm đi , độ cứng tăng lên + Khi sử dụng phôi dập cơ tính của vật liệu được cải thiện . Độ chính xác hình dạng , kích thước , chất lượng bề mặt phôi cao. Do đó , giảm được thời gian gia công cắt gọt và tổn thất vật liệu , nâng cao hệ số sử dụng phôi K , góp phần giảm chi phí sản xuất. + Rút ngắn được các bước của quá trình công nghệ + Dễ cơ khí hoá và tự động hoá nên năng suất cao *Như vậy , với 3 phương pháp chế tạo phôi ở trên, ta thấy: phương pháp chế tạo phôi bằng phương pháp dập nóng là tốt nhất và tối ưu nhất . Bởi vì: -Nếu sử dụng phôi đúc : + Phôi đúc trong khuôn cát thì chất lượng phôi kém + Phôi đúc trong khuôn kim loại thì phải chế tạo khuôn rất tốn kém,ảnh hưởng đến kinh tế -Nếu sử dụng phôi cán : +Thì lượng phoi hớt đi lớn(lượng dư 1phía là13,5mm) + Hơn nữa hệ số sử dụng phôi cán K : Kcán=
=
=2,1 Trong đó : +Kp-là khối lượng phôi +Kct-là khối lượng chi tiết - Nếu sử dụng phôi dập : Hệ số sử dụng phôi dập K : Kdập=
=
=1,3 Trong đó : +Kp-là khối lượng phôi +Kct-là khối lượng chi tiết Hệ số sử dụng phôi K thể hiện trình độ chế tạo phôi : K lớn
lượng dư lớn K nhỏ
lượng dư nhỏ Vậy Kcán>Kdập
Khi sử dụng phôi dập có lượng dư nhỏ hơn nên hiệu quả kinh tế cao hơn Như vậy, theo các phương án trên thì Trục T2 nên dùng phương pháp dập nóng là hợp l‎í nhất 2 - Gia công chuẩn bị phôi Do dạng sản xuất là hàng loạt lớn lên việc gia công cơ chuẩn bị phôi là việc đầu tiên của quá trình gia công cơ, ta cần phải chuẩn bị phôi vì: phôi được chế tạo ra có chất lượng bề mặt xấu so với yêu cầu như xù xì, rỗ nứt. Tình trạng đó làm cho dụng cụ cắt nhanh bị mòn, hỏng, chế độ cắt khi gia công bị hạn chế, đồng thời sinh ra va đập, rung động, làm giảm nhanh độ chính xác của các thiết bị, máy móc. Sai lệch hình dáng hình học của phôi lớn do tính in dập khi gia công .Để đạt yêu cầu của chi tiết cần phải cắt nhiều lần và bằng nhiều dao, kéo dài thời gian gia công, chi phí sản xuất lớn. Do đó, để khắc phục thì ta phải gia công chuẩn lại phôi Gia công chuẩn lại phôi thường là: Làm sạch phôi, nắn thẳng phôi, gia công bóc vỏ, khoan chống tâm Tuỳ theo dạng phôi yêu cầu mà ta dùng nguyên công chuẩn bị phôi thích hợp nhất. Căn cứ vào yêu cầu nói trên kết hợp với việc xem xét điều kiện trang bị, hình thức sản xuất của chi tiết, phương pháp tạo phôi, dạng sản xuất cho chi tiết ta chọn phương án chuẩn bị phôi như sau: