Đồ án Môn học công nghệ chế tạo máy (1)

Lời nói đầu Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết định trong sự công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước ta. Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang thiết bị hiện đại. Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học. Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư và cán bộ kỹ thuật được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất. Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng, . Để giúp sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đào tạo, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu được của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học. Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của PGS.TS Đào Quang Kế, đến nay em đã hoàn thành xong đồ án môn học đã được giao. Tuy nhiên do thiếu kinh nghiệm thực tế sản xuất nên trong quá trình tính toán, thiết kế vẫn chưa lường trước được các yếu tố phát sinh nên sẽ gặp phải nhiều sai sót nhất định. Cho nên em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn công nghệ cơ khí và sự đóng góp ý kiến của các bạn để khi làm đồ án tốt nghiệp sẽ hoàn thiện hơn. Em xin trân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn! Hà Nội, ngày Nội dung thuyết minh và tính toán. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết. Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy nhông trước xe máy là chi tiết dạng bánh răng và nằm trong cơ cấu truyền động xích của xe máy. Nhông nhận lực trực tiếp từ động cơ thông qua xích và nhông sau, vậy nên nhông trước là chi tiết rất quan trọng để giúp xe chuyển động và cũng là chi tiết chịu nhiều tác động dẫn đến rất nhanh bị hư hỏng. Vậy nên nhông phải được chế tạo cẩn thận chi tiết và phải làm bằng vật liệu chịu bền tốt. Các bề mặt làm việc chủ yếu của nhông trước là các mặt của răng và các bề mặt rãnh then. Vật liệu làm nhông là thép CT45 có thành phần hóa học như sau: C % ≤ Mn%≤ S%≤ Si%≤ P%≤ Ni%≤ Cr%≤ 0,3 – 0,4 0,5 – 0,8 0,045 0,17–0,37 0,045 0,3 0,03 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết. Ta đã biết rằng kết cấu của một chi tiết ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình công nghệ chế tạo do đó cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng của sản phẩm cùng độ bền khi làm việc. Vậy ngay từ khi thiết kế đối với bánh răng thẳng cần chú ý tới kết cấu và hình dạng bề mặt như sau: Hình dạng lỗ phải thật đơn giản để tránh phải sử dụng máy tự động. Mặt ngoài của bánh răng phải thật đơn giản, bánh răng có tính công nghệ cao nhất là bề mặt ngoài có dạng phẳng không có mayơ. Cố gắng tránh sử dụng bánh răng có mayơ ở cả hai phía (giảm năng suất khi chế tạo). Bề dày bánh răng phải đủ để tránh biến dạng khi nhiệt luyện. Hình dạng và kích thước các rãnh (nếu có) phải thuận lợi cho việc thoát dao khi gia công cơ. Các bánh răng bậc nên có cùng một mô đun. Ta nhận thấy rằng nhông trước nên chế tạo theo kết cấu công nghệ điển hình cần có đối với bánh răng, và nó là chi tiết bánh răng loại nhỏ ,đơn giản nên ta áp dụng phương pháp chế tạo phôi tiên tiến để năng cao chất lượng và nâng cao năng suất. Một số yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Nhận thấy rằng trong kết cấu của bánh răng ta cần chế tạo rãnh then lắp trục truyền mômen xoắn. Do đó trong quá trình làm việc bánh răng sẽ là chi tiết trung gian, có nhiệm vụ truyền chuyển động từ trục này tới trục khác một cách gián tiếp. Vậy để đảm bảo rằng bánh răng ta chế tạo hoàn thành tốt nhiệm vụ của nó thì khi chế tạo thì ta phải chú ý tới các yêu cầu kỹ thuật sau: Độ đảo không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở là 0,05 mm. Độ vuông góc của mặt đầu với lỗ tâm không quá 0,03mm. Sau nhiệt luyện độ cứng đạt 55 – 60 HRC. Độ sau khi thấm C là 1- 2 mm. Còn các yêu cầu khác được thể hiện trên bản vẽ chế tạo. Xác định dạng sản xuất. Ta xác định dạng sản xuất bằng phương pháp tra bảng. Ta có, sản lượng chi tiết tổng cộng chế tạo trong một năm được xác định theo công thức: N = N1.m.(1 + α + β100) Trong đó: N1 là số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch. m là số chi tiết trong một sản phẩm. α là sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi (đúc hoặc rèn) gây ra. β là sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ. Có thể chọn: α = 3- 6%, β= 5 – 7%. N = 25000.1. (1 + 4 + 6100) N = 27500 (chiếc). Khối lượng chi tiết được xác định theo công thức: Q1 = V.γ với: Q1 là khối lượng của chi tiết (kg). γ là khối lượng riêng của vật liệu (kg/cm3) . γ của thép là : 7,853 ( kG/ dm3) V là thể tích của chi tiết (cm3). Ở đây ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp dập nóng khi đó hình dạng sơ bộ của phôi trước khi gia công như hình sau: Ta có: V = V1 - VL - VR - V2 Trong đó: V1 là thể tích của phôi. VL là thể tích của lỗ lắp trục. VR là thể tích phần giữa các răng. V2 là thể tích lỗ lắp bulông. V1 = π.50,824.5,5 = 14775,585 (mm3). VL = π.1724.5,5 – 2.4.5,5.6 = 983,758 (mm3). VR = 13. π.822.4.5,5 = 1796,08 (mm3). V2 = 2. π.624.5.,5 = 310,86 (mm3). V = 14775,585 – 983,758 – 310,86 – 1796,08 = 13684,887 (mm3).= 0,0117 ( dm3). Q = 0,0137.7,852 = 0,182 (kg). Với N = 25000 (chiếc/năm), tra bảng 2 [2]. Ta được dạng sản xuất là hàng loạt lớn. Xác định phương pháp chế tạo phôi. Để đạt được hiểu quả kinh tế cao thì quy trình công nghệ và công tác tổ chức sản xuất phải hợp lý và khoa học. Và ngay từ quá trình chọn phôi và phương pháp gia công chế tạo phôi cũng cần phải được phân tích, nghiên cứu kỹ càng để đưa ra được phương án tối ưu nhất để dảm bảo được chất lượng và nâng cao năng suất. Sau khi phân tích kết cấu, chức năng làm việc của chi tiết ở các phần trên kết hợp với dạng sản xuất là hàng loạt lớn thì và còn dựa theo khả năng và trình độ ở nước ta thì nên chọn phôi là phôi dập chế tạo theo phương pháp dập nóng. Vì dập nóng có thể cho ta đươc phôi có dạng giống nhất với chi tiết cần chế tạo để hạn chế được các nguyên công sau đó và cơ tính của phôi cũng rất cao phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết. Lập tiến trình công nghệ. Lập sơ bộ các nguyên công. Sau khi chế tạo phôi bằng phương pháp dập nóng ta được phôi có hình dạng gần giống với chi tiết cần chế tạo. Ta có thể lập sơ đồ nguyên công như sau: Nguyên công 1: Tiện hai mặt đầu. Nguyên công 2: Gia công lỗ ∅15 và chuốt rãnh then hoa. Nguyên công 3: Khoan, taro hai lỗ M6. Nguyên công 4: Nhiệt luyện. Nguyên công 5: Mài răng. Nguyên công 6: Kiểm tra. Thiết kế các nguyên công cụ thể. Nguyên công 1. Tiện hai mặt đầu. Do bề mặt làm việc chủ yếu của nhông là các mặt răng và mặt then nên không yêu cầu cao về mặt kỹ thuật đối với hai mặt bên. Vậy nên ta chỉ cần tiện thô hai bề mặt. Sơ đồ định vị: (Hình 1) Chọn chuẩn là lỗ. Hình 1. Định vị: Chi tiết được định vị trên chốt trụ dài qua lỗ ∅15 có đai ốc ở một mặt hạn chế 5 bậc tự do. Kẹp chặt: Sau khi chi tiết được định vị trên chốt trụ ta xiết đai ốc để kẹp chặt. Lực xiết có phương vuông góc với bề mặt cần gia công. Sau khi kẹp chặt ta tiến hành gia công tiện thô mặt đầu. Khi tiện xong mặt đầu thứ nhất ta tháo đai ốc ra xiết vào bề mặt đã gia công để tiến hành gia công mặt còn lại. Chọn máy gia công: Máy tiện vạn năng T620 của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW. ( vì có kích thước phù hợp, phù hợp với điều kiện sản xuất ở ,chi phí vừa phải). Chọn dao: Dao tiện ngoài thân thẳng gắn mảnh hợp kim cứng làm lưỡi cắt Hợp kim Titan – Volfram – Coban T15K6.( Gia công tinh và bán tinh thép Cácbon và thép không gỉ, tốc độ cắt có thể đạt 350 mét/phút). Thông số là : H = 16mm; B = 10mm; L = 100mm; a = 8mm; r = 0,5. Nguyên công 2. Gia công lỗ ∅15, vát mép và chuốt rãnh then hoa. Sơ đồ định vị: (Hình 2). Chọn chuẩn là mặt đáy. Hình 2. Định vị: Chi tiết được định vị bằng đồ gá chuyên dùng hai mặt A, B được kẹp chặt và hạn chế 3 bậc tự do. Việc định vị như vậy giúp ta có thể gá được nhiều chi tiết trong một lần gá đặt nhờ đó nâng cao năng suất khi gia công. Kẹp chặt: Chọn máy: Máy khoan đứng 2H-125 đường kính khoan tối đa là 25mm, động cơ là 1,5kW, tốc độ trục chính là 230 – 1910 (vòng/phút), kích thước bàn làm việc là 420mm. Chọn dao: Theo bảng 4.40 và 4.56 ta chọn: Mũi khoan ruột gà bằng thép gió đuôi trụ loại ngắn. Có d = 15mm, L = 100mm, l = 60mm, vật liệu lưỡi cắt là hợp kim kim loại gồm có Volfram–Coban BK6-OM (Gia công Volfram và Molipden, thép tôi, hợp kim nhôm). Dao vát mép bằng thép gió có D = 17 mm, d = 15mm. Dao chuốt lỗ then hoa prôphin thẳng, định tâm bằng đường kính trong cắt tổ hợp thay đổi. Ta tiến hành khoan rộng và vát mép lỗ ∅15, sau đó chuốt rãnh then hoa. Nguyên công 3. Khoan, vát mép và taro 2 lỗ M6. Sơ đồ định vị : (Hinh 3). Chọn chuẩn là mặt đáy và lỗ. Hình 2. Định vị: Ta sử dụng đồ gá chuyên dùng, mặt B được hạn chế 3 bậc tự do nhờ phiến tỳ có 2 lỗ như 2 lỗ M6 và lỗ ∅15 được hạn chế 2 bậc tự do nhờ chốt trụ. Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lực kẹp chặt giữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi chi tiết được kẹp chặt ta tiến hành khoan, vát mép 2 lỗ ∅5 và sau đó taro tạo ren M6. Chọn máy: Giống nguyên công 2. Chọn dao: Mũi khoan thép gió chuyên dùng có bậc (vừa khoan vừa vát mép) đuôi trụ vật liệu lưỡi cắt là hợp kim kim loại gồm có Volfram–Coban BK6-OM đường kính d = 5mm, L = 100mm. Mũi taro có cổ kiểu 1 theo bảng 4.135 [5]. Có L = 66mm; l = 19mm; d = 6mm Nguyên công 4. Nhiệt luyện. Để nhông đạt độ cứng từ 55 – 60 HRC ta tiến hành nhiệt luyện thấm cacbon. Nguyên công 5. Mài răng. Sau khi nhiệt luyện thì độ chính xác của chi tiết thường giảm 1 cấp còn độ nhám thì tăng lên 1 đến 2 cấp nên ta cần phải tiến hành mài lại. Sơ đồ định vị: (Hình 3). Chọn chuẩn là lỗ. Định vị: Chi tiết được định vị trên đồ gá Kẹp chặt: Kẹp chặt nhờ bulông kẹp rút thông qua bạc lót Chọn máy: Tra bảng 10, T172 [2], ta chọn máy mài 3164A có các thông số kỹ thuật : Đường kính lớn nhất có thể gia công được D = 400mm. Chiều dài lớn nhất L = 2000mm. Công suất N = 13kW. Số vòng quay của trục chính n = 920 – 1240 (vòng/phút). Chọn đá mài loại 2Π theo bảng 4.93 [3], ta có: D = 250÷500, d =76 -254, H = 8-36, α = 400 - 600, h(b) = 3÷8. (mm). Nguyên công 6. Kiểm tra. Kiểm tra độ đảo hai mặt đầu không quá 0,08mm. Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và mặt đầu. Kiểm tra độ cứng bề mặt răng HRC 40 – 45. Tính lượng dư gia công. Tính lượng dư gia công khoan, vát mép và taro lỗ M6. Độ chính xác phôi cấp 2, khối lượng phôi là 0,182kg, vật liệu là thép CT45. Quy trình công nghệ gồm 2 bước khoan (vát mép luôn) và taro ren. Chi tiết được định vị bằng mặt đáy và lỗ ∅15. Công thức xác định lượng dư nhỏ nhất là: 2Zmin = 2(Zza + Ta +ρa + εb ) Bước khoan, vát mép lỗ. Theo bảng 13 [2], ta có sau khi khoan lỗ thì: Rz = 40 μm, Ta = 60 μm. Có : sai lệch không gian tổng cộng được xác định theo công thức: (vì chi tiết không chuyển động khi gia công theo bảng 14 [2]) ρa = Co2 + (∆y.l)2 Trong đó: Co là độ lệch của đường tâm lỗ. ∆y là độ cong đường trục lỗ. l là chiều dài lỗ. l = 5,5 (mm). Tra bảng 18 [2], ta được: Co = 10 μm/mm; ∆y = 2,1 μm/mm. ρa = 102 + (2,1.5,5)2 = 12,79 (μm) Sai số gá đặt: εb = εc + εkc + εdg. Trong đó: εc là sai số chuẩn. εc= 0 vì gốc kích thước và chuẩn định vị trùng nhau. εkc là sai số kẹp chặt. εkc = 0 vì phương của lực kẹp chặt vuông góc với mặt phẳng gia công. εdg là sai số của đồ gá. Ta bỏ qua vì gia công yêu cầu độ chính xác không cao. Vậy lượng dư nhỏ nhất là: 2Zmin = 2(Zza + Ta +ρa + εb ) = 2(40 + 60 + 12,79 ) = 225,58 (μm). Bước taro ren. Có: Rz = 30 μm, Ta = 40 μm. Sai lệch không gian còn lại sau khi taro là: ρa = k. ρo Với: k là hệ số chính xác hóa. Theo trang 48 [2], ta có k = 0,05. ρo là sai lệch không gian của bước sát trước. ρa = 0,05.12,79 = 0,6359 (μm). Vậy lượng dư nhỏ nhất là: 2Zmin = 2(Zza + Ta +ρa + εb ) 2.(30 + 40 + 0,6359) = 141,27 (μm). Ta có bảng lượng dư sau: Bước gia công. Yếu tố tạo thành lượng dư trung gian. (μm) 2Zmin (μm) dtt (mm) δ (μm) Kích thước giới hạn.(mm) Lượng dư giới hạn. (μm) Zzi Tai ρa εb Dmax Dmin 2Zbmin 2Zbmax Phôi 150 200 0 5,645 750 4,9 4,15 Khoan 40 60 12,79 0 225,58 5,871 48 5,822 5,774 922 1624 Taro 30 40 0,6359 0 141,27 6,012 12 6,0 5,998 178 224 Khi khoan: 2Zbmin = 5,822 – 4,9 = 0,992 (mm) = 922 (μm). 2Zbmax = 5,774 – 4,15 = 1,624 (mm) = 1624 (μm). Khi taro: 2Zbmin = 6,0 – 5,822 = 0,178 (mm) = 178 (μm). 2Zbmax = 5,998 – 5,774 = 0,224 (mm) = 224 (μm). Lượng dư tổng cộng là: 2Zomin = 922 + 178 = 1100 (μm). 2Zbmax = 1624 + 224 = 1848 (μm). Kiểm tra: 2Zbmax - 2Zomin = 1848 – 1100 = 738 δp - δ3 = 750 -12 = 738 Tra lượng dư các mặt còn lại. Tiện mặt đầu: theo bảng 3.125 [5] ta được lượng dư: a = 0,5 (mm), với dung sai cho chiều dài là 0,2 (mm). Gia công lỗ, vát mép lỗ ∅15 và chuốt rãnh then: theo bảng 3.134 và 3.135 Gia công lỗ ∅15 lượng dư: 2a = 4 (mm). Chuốt then hoa: a = 0,6 (mm). Mài răng: Theo bảng 3.145 [5] ta được lượng dư là: 2a = 0,23 (mm). Tính toán chế độ cắt. Tính cho nguyên công 3: Khoan và taro hai lỗ M6. Bước khoan. Chiều sâu cắt t (mm). Theo trang 20 [6], ta có: t = 0,5.D với D là đường kính lỗ khoan. à t = 0,5.6 = 3 (mm). Lượng chạy dao S (mm/vòng). Theo bảng 5.25 [6], ta có: S = 0,06 – 0,09 (mm/vòng). Tốc độ cắt V (m/phút). Theo trang 20 [6], ta có: V = Cv.DqTm.Sy . kv .Trong đó: Hệ số Cv và các hệ số được cho ở bảng 5.28 [6]. Ta có: Cv = 10,8; q = 0,6; x = 0,2; y = 0,3; m = 0,25. kv là hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế: kv = kMV. kuv. klv. Trong đó: kMV là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công (cho trong bảng 5.1 – 5.4 [6]). kuv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (cho trong bảng 5.6 [6]). à kuv = 1. klv là hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (cho trong bảng 5.31 [6]). à klv = 1. Có: kMV = kn. (750σb)nv. Trong đó: σb là giới hạn bền của vật liệu gia công. σb = 565 (Mpa). kn là hệ số phụ thuộc vào nhóm thép theo tính gia công, nv là hệ số mũ cho trong bảng 5.2 [6]. à kMV = 0,775. à kv = 1.0,775.1 = 0,775 à V = = 10,8.60,62,50,25.0,070,3 .0,775 = 24,36 (m/phút). à Tốc độ quay của trục mũi khoan là: ntt = 1000.Vπ.D = 1000.24,363,14.6 = 1292,77 (vòng/phút). Vậy chọn ntt là 1290 (vòng/phút). Mômen xoắn Mx (N.m): Theo trang 21 [6], ta có: Mx = 10.CM. Dq. Sy. kp Theo bảng 5.32 [6], ta có: CM = 0,0345; q = 2; y = 0,8; kp = 0,75. à Mx = 10.0,0345. 62. 0,070,8.0,75 = 1,109 (N.m). Lực hướng trục P0 (N): Theo trang 21 [6], ta có: P0 = 10.Cp. Dq. Sy. kp Theo bảng 5.32 [6], ta có: Cp = 68; q = 1; y = 0,7; kp = 0,75. à P0 = 10.68.6. o,070,7.0,75 = 475,65 (N). Công suất cắt Ne (kW): Theo trang 21 [6], ta có: Ne = Mx.n9750 = 1,109.12909750 = 0,15 (kW). Bước taro ren. Chiều sâu cắt t (mm): Là chiều cao prôphin một lần cắt hay phần tương ứng với số lát cắt. Ren M6 có cấp chính xác là 4, bước ren 1, chiều cao prôphin là 1 mm. Lượng chạy dao S (mm): Theo chế độ tự động và S = bước ren = 1 (mm). Tốc độ cắt V (m/phút): Theo trang 41 [6], ta có: V = Cv.DqTm.Sy . kv Theo bảng 5.49 và trang 41,42 [6], ta có: Cv = 64,8; q = 1,2; y = 0,5; m = 0,9; T = 90. kv = kMV. kUV. kTV, theo bảng 5.50 [6], ta có: kMV = 0,7, kUV = 1, kTV = 1. à V = 64,8.61,2900,9.10,5 .0,7 = 53,9 (m/phút). à Số vòng quay là: n = 1000.53,93,14.6 = 2860,93 (vòng/phút). Vậy chọn n = 2860 (vòng/phút). Lực cắt Mx (N.m): Theo trang 42 [6], ta có: Mx = 10. CM. Dq. Py. kMP Theo bảng 5.50 và 5.51 [6], ta có: CM = 0,027; y = 1,5; q = 1,4; kMP = 1,3. à Mx = 10.0,027. 61,4. 11,5.1,3 = 4,312 (N.m). Công suất cắt Ne (Kw): à Nc = 4,312.28609750 = 1,265 (Kw). So sánh với công suất của máy Nc < Nm = 1,5 . Vậy máy khoan đứng 2H-125 đủ công suất để gia công. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại. Nguyên công 1: Tiện hai mặt đầu. Theo bảng 5.60, 5.64, 5.67Chiều sâu cắt t = 1mm; lượng chạy dao S = 0,4mm/vòng; tốc độ cắt V = 409m/phút; số vòng quay n = 2227vòng/phút; công suất cắt Nc = 1,4 kW. Nguyên công 2: Gia công lỗ ∅15 và chuốt rãnh then hoa. Bước gia công lỗ ∅15: Theo bảng 5.86, 5.87, 5.88 [6], ta có: chiều sâu cắt t = 7,5 mm; lượng chạy dao S = 0,16mm; tốc độ cắt V = 55 m/phút; số vòng quay n = 1168 vòng/phút; công suất cắt Nc = 1,7kW. Bước chuốt rãnh then hoa: Theo trang 43, 44, 45 [6], ta có: lượng chạy dao S = 0,03 mm; tốc độ cắt V = 55m/phút; lực cắt P = 123 N . Nguyên công 5: Mài răng. Theo bảng 5.204 và 5.205 [6], ta có: số vòng quay của chi tiết n = 160 vòng/phút; lượng chạy dao ngang Sct = 1,7 mm/phút; công suất Nc = 4kW. Tính thời gian cơ bản cho các nguyên công. Thời gian cơ bản được xác định theo công thức: T0= L + L1 + L2S.n Trong đó: L là chiều dài bề mặt gia công (mm). L1 là chiều dài ăn dao (mm). L2 là chiều dài thoát dao (mm). S là lượng chạy dao vòng (mm/vòng). n là số vòng quay hoặc hành trình kép trong một phút. Nguyên công 1. Tiện thô hai mặt đầu. Theo bảng 27 [2], ta có L = D/2 = 58,5/2 = 29,25 (mm). L1 = ttgφ + (0,5 ÷ 2) = 1tg45 + 1 = 2 (mm). L2 = 1 (mm). à T0= 29,25 + 1 + 20,4.2227 = 0,036 (phút). Vậy thời gian cơ bản của nguyên công 1 là 0,072 phút. Nguyên công 2. Gia công lỗ ∅15 và chuốt rãnh then hoa. Bước gia công lỗ ∅15. Theo bảng 28 [6], ta có: T0 = L + L1 + L2 S.n . i (phút). L1 = D - d2. cotgφ + (0,5 ÷ 2) = 4(mm). L2 = 2 (mm). à T0 = 5,5 + 4 + 20,16.1164 = 0,062 (phút). Bước vát mép. Theo trang 206 [8], ta có: T0 = L + L1 S.n.i= 2 + 10.16.1168.2 = 0,032 (phút). Bước chuốt rãnh then hoa. Theo bảng 33 [2], ta có: Thời gian cơ bản được tính gần đúng theo công thức: T0 = 0.0004.L.6 = 0,0004.5,5.6 = 0,0132 ( phút). Vậy thời gian cơ bản của nguyên công 2 là: 0,032 + 0,062 + 0,0132 = 0,1072 (phút). Nguyên công 3. Khoan và taro hai lỗ M6. Bước khoan. Theo bảng 28 [8], ta có: T0 = L + L1 + L2S.n.i (phút). L1 = d2. cotgφ + (0,5 ÷ 2) = 5(mm). L2 = 2(mm). à T0 = 5,5 + 5 + 20,06.1292.2 = 0,32 (phút). Bước taro ren. Theo bảng 30 [2], ta có: T0 = ( L + L1 + L2S.n + L + L1 + L2S.n1).i (phút). Với n1 là số vòng quay của chi tiết khi quay ngược. i là số lượng taro. L1 , L2 là bước ren. à T0 = ( 5,5 + 1 +10,06.1292 + 5,5 + 1 +10,06.2860).2 = 0,28 (phút). Vậy thời gian cơ bản của nguyên công 3 là 0,32 + 0,28 = 0,6 (phút). Nguyên công 4. Nhiệt luyện. Nguyên công 5. Mài răng. Theo bảng 32 [2], ta có: T0 = L0 = L- 0,2.Bk =58,5 - 0,5.50 = 33,5 mm. (Bk= 50 mm). Sc = 7,5 mm/ph; nc= 105v/ph; h=0,15mm; t= 0,01mm à T0 = = 0,016 (phút) Thiết kế một đồ gá gia công cho nguyên công 3. Nguyên công 3 gồm 2 bước khoan lỗ và taro ren. Ta chỉ cần tính cho bước khoan lỗ. Phân tích sơ đồ gá đặt và yêu cầu kỹ thuật của nguyên công 3. Yêu cầu của chi tiết sau quá trình gia công phải đảm bảo điều kiện vị trí 2 lỗ phải đồng đều nhau so với tâm quay của nhông để khi làm việc nhông quay ổn định và truyền lực đồng đều. Do chi tiết gia công có dạng đĩa nên trong quá trình gia công cơ thì ưu tiên sử dụng chuẩn tinh chính thống nhất để làm bề mặt định vị là hàng đầu. Đối với chi tiết nhông là dạng đĩa nên chuẩn tinh thông nhất là lỗ f15. Ta định vị chi tiết như sau: Bề mặt đáy được định vị bằng hai phiến tỳ hình tròn hạn chế 3 bậc tự do. Bề mặt lỗ f15 định vị bằng chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do. Xác định phương chiều, điểm đặt lực của lực cắt và lực kép chặt. Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết sau khi gia công thì lực kẹp chặt và lực cắt phải đảm bảo các yêu cầu sau: Đối với lực kẹp chặt : Không phá hỏng vị trí định vị của phôi. Lực kẹp chặt phải đủ để chi tiết không bị xê dịch dưới tác dụng của lực cắt nhưng không được quá lớn so với giá trí cần thiết. Không làm hỏng bề mặt do lực kẹp tác dụng vào. Cố gắng làm cho phương chiều không đi ngược chiều với lực cắt mà cần vuông góc và hướng vào bề mặt định vị. Kết cấu nhỏ, đơn giản, gọn nhất có thể nhưng bảo đảm an toàn, thao tác nhanh, ít tốn sức, dễ bảo quản và sửa chữa, Để đáp ứng được các yêu cầu trên ta chọn phương án kẹp chặt như sau: Xác định lực kẹp chặt cần thiết. Về kết cấu thì mũi khoan có thể hình dung là sự ghép lại lưỡi cắt của hai dao tiện đơn đối xứng nhau.kết cấu của mũi khoan như hình sau: Cho nên trong quá trình gia công cắt gọt mũi khoan tác dụng lên phôi các ngoại lực : Po(lùc chiÒu trôc) vµ Mx (M«men xo¾n). Giá trị của chúng được xác định như sau: Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp. Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp. Trong đó các hệ số được xác định như sau : Tiến hành tra bảng 5.32 [6], ta có: CM = 0,0345; q = 2; y = 0,8 (øng víi Mx) vµ Cp = 68; q = 1; y = 0,7 (øng víi Po). Chiều sâu cắt t = 3mm. Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế tÕ kp chØ phô thuéc vµo tÝnh chÊt c¬ lý cña vËy liÖu gia c«ng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: kp = kMP ®èi víi thÐp vµ gang theo b¶ng 5-9 (Trang 25-QuyÓn 2). kMP = = = 1 Do ®ã ta cã gi¸ trÞ MX vµ Po nh­ sau: Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp = 10.0,0345.82.0,150,8.1 = 4,84 (N.m). Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp = 10.68.81.0,150,7.1 = 1442 (N). Sơ đồ ngoại lực tác dụng vào phô như sau: Nhận thấy rằng trong quá trình khoan 2 lỗ M6. Dưới tác dụng của ngoại lực P0 và mômen xoắn Mx, thì chỉ có Mx làm cho chi tiết luôn có xu hướng quay quanh chốt trụ ngắn lắp ở lỗ f15, còn thành phần P0 hướng vào bề mặt định vị sẽ làm cho chi tiết đứng yên. Do vậy cơ cấu kẹp chặt phải tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết cùng với lực hướng trục khi khoan P0 tạo ra mômmen ma sát phải thắng được Mx , muốn vậy thì : Trong ®ã: - M: m«men cña qu¸ tr×nh c¾t. M = 1,109 (N.m) - P0: Lùc däc trôc khi khoan. Po = 475,65 (N). - d: §­êng kÝnh cña dao khoan. d = 5 mm. - R: Kho¶ng c¸ch tõ t©m mòi khoan tíi t©m chi tiÕt. R=15 mm. - R1: Kho¶ng c¸ch tõ t©m phiÕn tú tíi t©m chi tiÕt. - a: Kho¶ng c¸ch tõ má kÑp tíi t©m chèt. - f1 : HÖ sè ma s¸t gi÷a chi tiÕt víi phiÕn tú. Chän f1 = 0,15. - f2 : HÖ sè ma s¸t gi÷a chi tiÕt víi má kÑp. Chän f2 = 0,15. - W: Lùc do c¬ cÊu kÑp chÆt sinh ra. - K: HÖ sè an toµn chung, ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau. K = Ko.K1. K2. K3. K4. K5. K6 - Ko:lµ hÖ sè an toµn trong mäi tr­êng hîp. Chän Ko = 1,5 - K1:lµ hÖ sè kÓ ®Õn l­îng d­ kh«ng ®Òu. Chän K1 = 1 - K2:lµ hÖ sè kÓ ®Õn dao cïn lµm t¨ng lùc c¾t. Chän K2 =1 - K3:lµ hÖ sè kÓ ®Õn lùc c¾t kh«ng liªn tôc. Chän K3 = 1 - K4:lµ hÖ sè kÓ ®Õn nguån sinh lùc, kÑp chÆt b»ng tay. Chän K4 = 1,3 - K5:lµ hÖ sè kÓ ®Õn vÞ trÝ tay quay. Chän K5 = 1. - Ko:lµ hÖ sè kÓ ®Õn tÝnh chÊt tiÕp xóc. Chän K6 = 1,5. Tõ ®ã tÝnh ®­îc : K = 1,5.1.1.1.1,3.1.1,5 = 2,95. Chän K = 3. VËy lùc kÑp chÆt cÇn thiÕt ®Ó cè ®Þnh chi tiÕt nh­ sau: N Xác định cơ cấu sinh lực kẹp chặt. Ta sử dụng mối ghép ren bằng bulông đai ốc để sinh lực kẹp chặt. Tính sai số của đồ gá. Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá. [ect] : Sai số chế tạo cho phép của đồ gá. [egd] : Sai số gá đặt cho phép . [egd] = 1/3 d d: Dung sai nguyên công. Gia công lỗ f 5±0,025 Þ d = 0,05 Þ [egd] = 1/3 d = 1/3 .0,05 = 0,1 mm. ek : Sai số kẹp chặt. ở đây ek = mm = 0,07 mm. edc: Sai số điều chỉnh. edc = 5¸10mm. Lấy edc = 10 mm = 0,01 mm. em : Sai số mòn của đồ gá . trong đó b = 0,2¸ 0,4. Lấy b = 0,2. (Hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị ). N: Số chi tiết được gia công trên đồ gá N = 10000 chiếc /năm. Þ . TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đắc Lộc (Chủ biên): Cơ sở Công nghệ chế tạo máy. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2010. Nguyễn Đắc Lộc (Chủ biên): Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2004/ 2010. Trần Văn Địch (Chủ biên): Sổ tay gia công cơ. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2012. Trần Văn Địch: Atlas đồ gá. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2012. Nguyễn Đắc Lộc (Chủ biên): Sổ tay Công nghệ chế tạo máy, tập 1. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2012. Nguyễn Đắc Lộc (Chủ biên): Sổ tay Công nghệ chế tạo máy, tập 2. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2012. Trần Văn Địch: Công nghệ chế tạo bánh răng. Nxb Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2003. Nguyễn Ngọc Đào: Chế độ cắt gọt gia công cơ khí.Nxb Đà nẵng.