Đồ án môn Công nghệ chế tạo máy

Nội dung text: Đồ án môn Công nghệ chế tạo máy

1. Đồ án công nghệ chế tạo máy Phần I: Phân tích sản phẩm và chọn phôi 1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật chi tiết Chi tiết gia công Su pát hút là chi tiết dạng trục bậc dài đ•ợc ứng dụng rộng rãi trong động cơ chữ V và trong bơm cao áp, do đó việc chế tạo Su pát hút có ý nghĩa quan trọng trong ngành chế tạo máy nói riêng cũng nh• trong nền công nghiệp cơ khí nói chung. Chi tiết gia công trong đồ án là chi tiết dạng trục bậc dài tròn xoay có các đặc điểm kỹ thuật nh• sau: Chi tiết gồm 2 phần: - Phần thân : Gồm mặt côn  52 và mặt cong R20 nối với đoạn trụ 11,5. - Phần cán : Gồm đoạn trục 12, mặt côn R3 và rãnh thoát dao R0,5 . Chi tiết yêu cầu độ chính xác về hình dạng cũng nh• về kích th•ớc cao: Độ đồng tâm, độ thẳng, độ nhám, cấp chính xác đ•ợc thể hiền trên bản vẽ chi tiết. Vật liệu làm chi tiết là thép 40CrMn có thành phần hóa học nh• sau: Thép C(%) Cr(%) Mn(%) Si(%) Ni(%) W(%) 40CrMn 0,36 0,4 0,8 1,4 0,8 0,4 0,3 0,005 2. Phân tích tính công nghệ kết cấu trong chi tiết Từ hình dạng, kích th•ớc và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết ta có nhận xét nh• sau: Chi tiết yêu cầu nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 48 52, nhiệt luyện sẽ làm giảm độ chính xác và cấp độ nhám, tại các mặt làm việc là mặt côn 52 và trụ 12 yêu cầu độ chính xác IT7, cấp độ nhám 9, tại mặt trụ 11,5 yêu cầu độ chính xác IT7 ,đồng thời yêu cầu độ đồng tâm giữa mặt côn với mặt trụ 12 là rất cao (1/100 mm chiều dài) . Đây là các yêu cầu cao , trong đó gia công mặt côn 52 , mặt cong R20 rất khó gia công và để thực hiện đ•ợc ta có 2 ph•ơng án để lựa chọn. Một là gia công các mặt trụ đạt cấp độ nhám 8  9, cấp chính xác IT4  IT5 sau đó nhiệt luyện. Hai là gia công chi tiết theo yêu cầu rồi tiến hành nhiệt luyện, sau đó mang chi tiết đi mài để đạt đ•ợc cấp độ nhám và cấp chính xác theo yêu cầu. 1
2. Đồ án công nghệ chế tạo máy Trong 2 ph•ơng án trên ta chọn ph•ơng án thứ hai vì ph•ơng án 1 việc gia công đ•ợc cấp độ nhám và cấp chính xác nh• trên là rất khó khăn và không kinh tế. Ta thấy đây là trục có độ cứng vững không tốt vì tỷ lệ giữa chiều dài và đ•ờng kính nhỏ nhất t•ơng đối lớn ( l/d = 180/12 = 15), do vậy khi gia công trục này nên dùng luy-net động gắn trên bàn dao . Mặt côn R3 và rãnh R0,5 có tác dụng tạo hình dáng và phân cách các bề mặt của chi tiết tạo thuận lợi cho quá trình gia công và sử dụng chi tiết . Phân bố các bậc trục: Các bậc chênh lệch nhau lớn về kích th•ớc, bậc lớn nhất nằm về đầu chi tiết. Do vậy để thuận tiện cho ph•ơng pháp gia công tiện , mài cũng nh• để đạt yêu cầu về đồng tâm cao , độ cứng vững của hệ thống công nghệ , trong quá trình gia công cần lấy chuẩn thống nhất là 2 lỗ tâm . Riêng mặt cong R20 và mặ côn R3 yêu cầu cấp chính xác IT7, độ nhám cấp 5 ta dừng lại ở b•ớc công nghệ tiện tinh. Mặt trụ  12 và mặt côn  52 yêu cầu độ nhám cấp 9 sau khi tiện tinh ta phải sử dụng ph•ơng pháp mài sau nhiệt luyện. Chọn ph•ơng pháp gia công mặt cong R20 là tiện chép hình do kích th•ớc dàI và độ cứng vững của HTCN không cao . Các mặt côn 52 , R3 và rãnh R0,5 chọn ph•ơng pháp tiện định hình do hình dạng đặc biệt và kích th•ớc gia công ngắn . 3. Chọn phôi và ph•ơng pháp chế tạo phôi Căn cứ vào vật liệu và cơ tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi, kích th•ớc, hình dạng kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là loạt vừa ta sử dụng các ph•ơng pháp tạ phôi sau: a. Phôi cán (phôi thanh) Với loại phôi này, khi gia công tạo phôi cho chi tiết t•ơng đối nhanh. Tuy nhiên chi tiết là trục bậc dài có độ chênh kích th•ớc t•ơng đối lớn (  52 và  12) nên nếu sử dụng phôi này sẽ tốn vật liệu dẫn tới tăng chi phí sản xuất, tăng thời gian gia công. b. Phôi đúc Nếu sử dụng phôi đúc, khi chế tạo khó đặt mặt phân khuôn làm cho chi tiết không đảm bảo đ•ợc độ đồng tâm và có chất l•ợng bề mặt xấu nh• rỗ khí, xù xì, nứt, đậu hơi, đậu ngót Do đó dùng phôi đúc sẽ tăng thời gian sản xuất, làm cho các dụng cụ cắt nhanh hỏng, dẫn tới làm tăng giá thành sản phẩm. Trong sản xuất loạt vừa và với chi tiết sử dụng rộng rãi nh• vậy điều này là rất đáng kể. 2
3. Đồ án công nghệ chế tạo máy c. Phôi rèn tự do Phôi có hình dạng tròn xoay dài lại có sự chênh lệch lớn về kích th•ớc với nên việc rèn tự do là khó khăn. Do vậy sản xuất loạt vừa ta không sử dụng loại phôi này. d. Phôi dập Ph•ơng pháp này tạo phôi nhanh, độ chính xác kích th•ớc đảm bảo, chất l•ợng phôi tốt, ít tốn vật liệu, chi phí cho gia công ít nhất, phù hợp với sản xuất hàng loạt vừa và hình dáng cũng nh• vật liệu chế tạo chi tiết (thép hợp kim C40 CrMn). Đây là ph•ơng án tạo phôi hợp lý nhất. Qua qúa trình phân tích trên ta chọn phôi dập, dùng ph•ơng pháp chồn ép trên máy điện (đồng thời dùng điện nung nóng ) để tạo phôi đ•ợc nhanh và năng suất. 3
4. Đồ án công nghệ chế tạo máy Phần 2: thiết kế quy trình công nghệ 1. Tiến trình công nghệ Các nguyên công để gia công chi tiết SU PáT HúT đạt đ•ợc các yêu cầu đề ra: Nguyên công 1: Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm . Nguyên công 2: Tiện thô, tiện tinh các bề mặt trụ và tiện vát mép . Nguyên công 3: Tiện định hình mặt côn lớn . Nguyên công 4: Tiện chép hình mặt cong . Nguyên công 5: Tiện định hình mặt côn nhỏ và rãnh . Nguyên công 6: Nhiệt luyện Nguyên công 7: Kiểm tra, nắn thẳng, sửa lỗ tâm . Nguyên công 8: Mài thô và mài tinh phần trục và mặt côn lớn . 4
5. Đồ án công nghệ chế tạo máy 2.Thiết kế nguyên công Nguyên công 1: Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm Sơ đồ nguyên công a. Chọn chuẩn thô: Bề mặt trụ  12 và gờ đầu mặt côn . b. Đồ gá: Sử dụng các khối chữ V . c. Chọn máy: Tra bảng 25 phần phụ lục (tài liệu Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy-Trần Văn Địch- Nhà xuất bản KH & KT 1999) Chọn máy phay và khoan tâm chuyên dùng bán tự động của Liên Xô cũ ký hiệu MP76M có các thông số kỹ thuật nh• sau: -Đ•ờng kính chi tiết gia công: 50 200 mm -Chiều dài chi tiết gia công: 100 500 mm -Giới hạn số vòng quay của dao: 1225 v/p -Công suất động cơ phay – khoan: 5,5kW 5
6. Đồ án công nghệ chế tạo máy d. Chọn dụng cụ: Chọn dao phay: Tra bảng 4-92 trang 373 tài liệu sổ tay CNCTM tập 1 chọn dao phay mặt đầu bằng thép gió có các thông số cơ bản của dao nh• sau: Phay mặt trụ  56 : D1 = 80 (mm), d1 = 32 (mm), L1 = 45 (mm), z1 = 16 (r) . Phay mặt trụ 16 : D2 = 20 (mm), d2 = 16 (mm), L2 = 2 (mm), z1 = 10 (r) . Chọn mũi khoan tâm: Tra bảng 4-52 trang 372 tài liệu Sổ tay gia công cơ XNB KH & KT năm 2002 chọn mũi khoan lỗ tâm có các thông số cơ bản nh• sau: d = 2,5 mm, D0 = 6 mm, D = 8 mm, L = 50 mm, l = 3 mm. 6
7. Đồ án công nghệ chế tạo máy Nguyên công 2:Tiện thô, TIệN TINH các bề mặt trụ Và VáT MéP Sơ đồ nguyên công a. Chọn chuẩn: Hai lỗ định tâm b. Chọn đồ gá: Gá hai lần (đổi đầu trục) trên hai mũi định tâm và tốc kẹp c. Chọn máy: Chọn máy tiện 1A616 có các thông số kỹ thuật nh• sau: - Đ•ờng kính lớn nhất của chi tiết gia công: 320 mm - Khoảng cách hai đầu chống tâm: 710 mm - Đ•ờng kính lớn nhất của chi tiết gia công đ•ợc trên bàn dao: 180 mm - Công suất máy: 4 kW - Số vòng quay trục chính: 12,5; 16; 20; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000 v/p d. Chọn dụng cụ cắt: Tra bảng 4-6 Sổ tay CNCTM tập 1, chọn dao tiện ngoài thân cong có gắn mảnh thép gió P18 có các thông số cơ bản nh• sau: h = 25 mm, b = 16 mm, L = 140 mm, n = 6 mm, l = 20 mm, R = 1,0 mm . Dao tiện rãnh thoát dao, dùng dao tiện định hình tự tạo với vật liệu là thép gió P18 có kích th•ớc theo yêu cầu của bản vẽ chi tiết. 7
8. Đồ án công nghệ chế tạo máy Nguyên công 3: Tiện ĐịNH HìNH MặT CÔN  52 Sơ đồ nguyên công a. Chọn chuẩn: Hai lỗ định tâm b. Chọn đồ gá: Gá một lần trên hai mũi định tâm và dùng luynet động gắn với bàn dao . c. Chọn máy: Chọn máy tiện 1A616 (t•ơng tự nh• nguyên công 2) . d. Chọn dụng cụ: dùng dao tiện định hình tự tạo với vật liệu là thép gió P18 có kích th•ớc theo yêu cầu của bản vẽ chi tiết. 8
9. Đồ án công nghệ chế tạo máy Nguyên công 4: TiệN chép hình mặt cong r20 Sơ đồ nguyên công a. Chọn chuẩn:Hai lỗ định tâm . b. Chọn đồ gá: Gá một lần trên hai mũi định tâm và dùng luynet động gắn với bàn dao, có đồ gá dao . c. Chọn máy: Chọn máy tiện 1A616 (t•ơng tự nh• nguyên công 2) . d. Chọn dụng cụ cắt: Tra bảng 4-7 Sổ tay CNCTM tập 1, chọn dao tiện ngoài thân thẳng, gắn hợp kim cứng có các thông số cơ bản nh• sau: h = 25 mm, b = 16 mm, L = 120 mm, l = 15 mm, R = 1,0 mm . 9
10. Đồ án công nghệ chế tạo máy Nguyên công 5: tiện định hình mặt côn r3 và rãnh r0,5 Sơ đồ nguyên công a. Chọn chuẩn: Hai lỗ định tâm . b. Chọn đồ gá: Gá trên hai mũi định tâm và tốc kẹp . c. Chọn máy: Chọn máy tiện 1A616 (giống nguyên công 2) . d. Chọn dụng cụ : Dùng dao tiện định hình tự tạo với vật liệu là thép gió P18 có kích th•ớc theo yêu cầu của bản vẽ chi tiết . 10
11. Đồ án công nghệ chế tạo máy Nguyên công 6: Nhiệt luyện Tôi cao tần Nguyên công 7: kiểm tra, nắn thẳng, sửa lỗ tâm Sau khi nhiệt luyện ta phải kiểm tra lại cấp độ chính xác và độ nhẵn bóng của chi tiết bằng các dụng cụ chuyên dùng sau đó tiến hành nắn thẳng và sửa lỗ tâm nh• sau: Hai đầu chống tâm, mũi tâm bằng gang, cho bột nghiền vào lỗ tâm, sau đó cho chi tiết quay. 11
12. Đồ án công nghệ chế tạo máy Nguyên công 8: Mài bề mặt trụ  12 và mặt côn  52 Sơ đồ nguyên công a. Chọn chuẩn: Hai lỗ chống tâm b. Chọn đồ gá: Gá trên hai mũi chống tâm và tốc kẹp c. Chọn máy: Tra bảng trang tài liệu Sổ tay gia công cơ NXB KH & KT, 2002, chọn máy mài tròn ngoài của Nga kiểu 2A130 có các đặc tính kỹ thuật nh• sau: - Đ•ờng kính lớn nhất của chi tiế hia công: 280 mm - Chiều dài lớn nhất gia công đ•ợc: 630 mm - Đ•ờng kính lớn nhất của đá mài: 350 mm - Tốc độ đá mài: 1880 v/p - Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ đá mài 286 - Công suất động cơ chính: 4 kW - Kích th•ớc máy: 3060 x 2000 x 1650 mm d. Chọn dụng cụ: Tra bảng 4- 170 chọn loại đá  có các thông số kỹ thuật nh• sau : Đá mài mặt côn  52 : D = 63 mm; H = 50 mm; d = 20 mm; vật liệu mài 4A; độ hạt 10; chất kết dính Kêramit . Đá mài mặt trụ 12 : D = 25 mm; H = 15 mm; d = 6 mm; vật liệu mài 4A; độ hạt 10; chất kết dính Kêramit . 12
13. Đồ án công nghệ chế tạo máy 3.Chọn l•ợng d• gia công Căn cứ vào ph•ơng pháp chế tạo phôi, hình dạng và kích th•ớc của phôi, tra các bảng trong Sổ tay CNCTM tập 1 (NXB KH & KT 2001) ta có bảng tra l•ợng d• cho các nguyên công. Nguyên công B•ớc Nội dung các b•ớc L•ợng d• (mm) Ghi chú 1 1 Phay mặt đầu  56 3 2 Phay mặt đầu 16 2 3 Khoan lỗ tâm - 1 Tiện thô mặt côn 56 dài 5 3,3 Tự chọn trong 2 Tiện thô mặt trụ  16 dài 135 2,8 khoảng từ 3 Tiện tinh mặt trụ 12 dài 135 0,9 2 5mm 2 4 Tiện tinh mặt côn 52 dài 5 1,1 Bảng 3-120 5 Tiện vát mép 2x45 1,44 trang 265 Sổ tay CNCTM 3 1 Tiện định hình mặt côn 52 dài 4 4 - Tiện chép hình mặt cong R20 4 1 Thô 6 - 2 Tinh 1,2 - 5 1 Tiện định hình mặt côn R3 3 - 2 Tiện định hình rãnh R0,5 0,5 - 6 1 Nhiệt luyện - - 7 1 Nắn thẳng sửa lỗ tâm - - 1 Mài thô mặt trụ 52 0,4 8 2 Mài tinh mặt trụ 52 0,05 Bảng 3-122 3 Mài thô mặt trụ 12 0,3 trang 267 4 Mài tinh mặt trụ 12 0,03 13
14. Đồ án công nghệ chế tạo máy 4. Bảng tra chế độ cắt. Sử dụng các bảng giá trị cho trong Sổ tay CNCTM tập 2 NXB KT&KT 2000, Sổ tay gia công cơ, tài liệu tra chế độ cắt ta lần l•ợt tra chế độ cắt cho các nguyên công. a.Tra chế độ cắt cho nguyên công 1: Chế độ t(mm) s(mm/v) n(v/ph) Nc (kW) To(ph) Các b•ớc Phay mặt đầu  56 3 0,1 273 4,3 0,11 Phay mặt đầu 16 2 O,13 883 2,1 0,017 Khoan lỗ tâm - 0,025 141 0,03 1,5 b.Tra chế độ cắt cho nguyên công 2: Chế độ t(mm) s(mm/v) n(v/ph) Nc (kW) To(ph) Các b•ớc Tiện thô mặt trụ 56 1,65 0,5 296 2,4 0,054 Tiện thô mặt trụ  16 1,4 0,4 1274 2,4 0,27 Tiện tinh mặt trụ 12 0,45 0,3 2362 2,4 0,2 Tiện tinh mặt trụ 52 0,55 0,35 459 2,4 0,03 Tiện vát mép 2x45 0,75 0,03 - - - c.Tra chế độ cắt cho nguyên công 3 : Chế độ t(mm) s(mm/v) n(v/ph) Nc (kW) To(ph) Các b•ớc Tiện định hình mặt côn 1,0 0,06 140 0,08 0,48 52 d.Tra chế độ cắt cho nguyên công 4: Chế độ t(mm) S(mm/v) n(v/ph) Nc (kW) To(ph) Các b•ớc Chép hình thô mặt côn 1,5 0,4 2942 4,1 0,005 Chép hình tinh mặt côn 0,5 0,35 4140 4,1 0,001 14
15. Đồ án công nghệ chế tạo máy e.Tra chế độ cắt cho nguyên công 5 : Chế độ t(mm) s(mm/v) n(v/ph) Nc (kW) To(ph) Các b•ớc Tiện định hình côn R3 1,0 0,03 897 0,08 0,112 Tiện định hình rãnhR0,5 0,5 0,025 1008 0,05 0,02 f.Tra chế độ cắt cho nguyên công 8 : Chế độ t(mm) Sct(mm/ph) nct(v/ph) Nc (kW) To(ph) Các b•ớc Mài thô mặt trụ  52 0.04 2,56 300 8,0 0,001 Mài tinh mặt trụ 52 0.015 2,37 380 8,0 0,001 Mài thô mặt trụ 12 0.03 1,35 120 2,0 0,667 Mài tinh mặt trụ 12 0.01 1,29 200 2,0 0,419 15
16. Đồ án công nghệ chế tạo máy Phần 3: Tính toán thiết kế đồ gá-cơ cấu Cam bánh lệch tâm 1. Số liệu đầu vào: 1/ Quy luật chuyển động của cam = t ( = const) . 2/ Quy luật chuyển động của cần S = 3/ Tâm sai e = 4/ Bán kính véc tơ nhỏ nhất của cam rmin = 14 mm (xác định sao cho khi đai ốc chuyển động trên biên dạng cam ứng với biên dạng nhỏ nhất này, phần trụ rỗng trên con tr•ợt vẫn không bị mắc bởi biên dạng chép hình). 5/ Bán kính véc tơ lớn nhất của cam rmax = 40 mm (xác định sao cho khi đai ốc chuyển động trên biên dạng cam ứng với biên dạng lớn nhất này, con tr•ợt có thể đ•a mũi dao về vị trí ban đầu). 2. Vẽ biên dạng cam thoả mãn các yêu cầu trên: 1/ Chọn một điểm 0 tuỳ ý làm tâm quay của cam và vẽ hai vòng tròn : a) với bán kính bằng tâm sai e và b) với bán kính tuỳ ý 00 sao cho toàn bộ hình vẽ nằm trong vòng tròn đó . 2/ Quỹ đạo điểm C của cần là đoạn thẳng tiếp xúc với đ•ờng tròn tâm sai e. Giả sử đó là đ•ờng thẳng MM . Giao đIểm giữa vòng tròn tâm 0, bán kính rmin và đ•ờng thẳng này, là vị trí thấp nhất của đIểm C của cần (điểm 0 hoặc 11) . 3/ Phân chia quỹ đạo điểm C theo biểu đồ S = S( ) . 4/ GiảI bài toán bằng ph•ơng pháp đổi chuyển động. Quay đ•ờng thẳng MM quanh tâm 0 theo chiều ng•ợc với chiều quay của cam, sao cho cho luôn tiếp xúc với đ•ờng tròn bán kính e . , 5/ Lấy 00 làm gốc lần l•ợt đặt các góc đ , x , v , g ,theo chiều ng•ợc với chiều quay của cam . 6/ Theo biểu đồ S( ) chia các góc đ và v thành những phần tỷ lệ với các đoạn 0-1, 1-2, 2-3, v.v lần l•ợt vẽ tất cả các vị trí của đ•ờng thẳng MM khi đổi chuyển động : 0,0,, , 1,1,, , v.v ,, ,,, ,, ,,, 7/ Theo biểu đồ S( ) ta đặt các đoạn 0 0 , 1 1 , vứi tỷ lệ xích l ,trong đó yis ,, ,,, i i = + S0 l 8/ Đ•ờng cong lần l•ợt nối các đIểm 11, 1,,,, 2,,,, 3,,,, ,11,,, sẽ là những dạng cam (lý thuyết) cần tìm. Nối các đIểm 4,,, với 5,,, và11,,, với 11 bằng các cung tròn tâm 0, ta đ•ợc các đoạn dạng cam ứng với vị trí đứng xa và đứng gần của cần. Đ•ờng cong kín vừa vẽ là dạng lý thuyết của cam. Sau khi thực hiện các b•ớc trên ta có đ•ợc dạng cam lý thuyết và dạng cam thực nh• hình vẽ : 16
17. Đồ án công nghệ chế tạo máy 17
18. Đồ án công nghệ chế tạo máy tài liệu tham khảo [1]- Giáo trình công nghệ chế tạo máy NXBKH-KT 1998 (2 tập) [2]- H•ớng dẫn thiết kế đồ án. Tác giả Trần Văn Địch. [3]- Sổ tay Atlas đồ gá NXBKH-KT năm 2000. [4]- Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí. Tác giả Nguyễn Tr•ờng Sinh. 18