Thiết kế quy trình công nghệ gia công các chi tiết thân bơm bánh răng

Mục lục Lời giới thiệu Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết dịnh trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành 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 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 kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí 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 kĩ sư và cán bộ kĩ 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, điện lực ...vv Để giúp cho 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 nhiệt tình của thầy giáo Trương Hoành Sơn đến nay Em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này được hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội 20 tháng 5 năm 2005 SV Vũ Đức Thái. Phần 1:Thiết kế quy trình công nghệ gia công các chi tiết thân bơm bánh răng phân tích chi tiết gia công Chức năng làm việc của chi tiết. Vai trò và điều kiện làm việc. Nắp vỏ bơm thủy lực là chi tiết khá phức tạp và đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao. Vỏ bơm tạo ra áp suất nhờ sự chuyển động của 2 bánh răng bên trong để bơm dầu vào hệ thống thủy lực trong máy hay tưới mát,bôi trơn trong quá trình gia công . Nó đòi hỏi khá cao về độ song song, độ vuông góc và độ chính xác giữa các trục và các mặt. Do vậy vỏ bơm phải có một số yêu cầu kỹ thuật sau: +Vật liệu: Thép C45 + Kỹ thuật: - Độ song song giữa cac lỗ lắp bánh răng và độ vuông góc giữa lỗ và mặt phẳng. - Độ kín khít khi lắp ráp. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu. - Tính công nghệ trong kết cấu của hộp không những ảnh hưởng đến khối lượng lao động để chế tạo hộp, mà còn ảnh hưởng tới việc tiêu hao vật liệu.Vì vậy ngay từ khi thiết kế phải chú ý đến kết cấu của chúng như sau: - Hộp phải có độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng và có thể dùng chế độ cắt cao,đạt năng suất cao. - Các bề mặt làm chuẩn phải có đủ diện tích nhất định, phải cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và phải cho phép thực hiện quá trình gá đặt nhanh. - Các bề mặt cần gia công không có vấu lồi, lõm,phải thuận lợi cho việc ăn dao, thoát dao. Kết cấu của các bề mặt phải tạo điều kiện cho việc gia công đồng thời bằng nhiều dao. - Các lỗ trên hộp nên có kết cấu đơn giản, không nên có rãnh hoặc dạng định hình, bề mặt lỗ không được đứt quãng. Các lỗ đồng tâm phải có kích thước giảm dần từ ngoài vào trong. Các lỗ nên thông suốt và ngắn. - Không nên bố trí các lỗ nghiêng so với mặt phẳng của các vách để khi gia công tránh hiện tượng dao khoan, khoét, doa bị ăn dao lệch hướng. - Các lỗ kẹp chặt của hộp phải là các lỗ tiêu chuẩn. Xác định dạng sản xuất và đường lối công nghệ gia công cơ. Xác định dạng sản xuất. Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Người ta căn cứ vào từng dạng sản xuất mà có các phương án gia công chi tiết nhất định. Tuy nhiên ở đây chúng ta không đi sâu nghiên cứu những đặc điểm của từng dạng sản xuất mà chỉ nghiên cứu phương pháp xác định chúng theo tính toán. Muốn xác định dạng sản xuất của chi tiết trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công ( ở đây ta đã biết sản phẩm chi tiết trong một năm là 5000 sản phẩm.) và khối lượng của một chi tiết. Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức. (sản phẩm/năm ) Trong đó: N: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm. N1: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm. m: Số chi tiết trong một sản phẩm m=1. b : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5%). a : Số phế phẩm (3%). (sản phẩm/năm ) Xác định trọng lượng của chi tiết. Khối lượng chi tiết được xác định theo công thức. Qt=Vnap duoi.g (kg) Trong đó: Qt - trọng lượng chi tiết (kg) g -trọng lượng riêng của vật liệu đối với thép g =7,852 (Kg/dm3); Vnắp dưới =2 V1hộp +2V2 hộp + V3trụ = 3132 + 17270 + 3468 = 23870 (mm3) Vậy trọng lượng của chi tiết là: Qt=Vnap duoi.g = 23870.7,852.10-6 = 187427,24 =1,8724 (kg). - Xác định dạng sản lượng : Theo đề bài cho sản xuất hàng loạt vừa tra bảng 2 “ Cách xác định dạng sản xuất ” trong sách “ Thiết kế đồ án CNCTM ” - Sản lượng hàng năm của chi tiết N = 5000 ( chi tiết ) Xác định đường lối công nghệ và đường lối gia công. Xác định đường lối công nghệ. Đối với các loạt sản xuất hàng loạt vừa, hàng loạt lớn muốn chuyên môn hoá cao để có thể đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam, thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong một nguyên công). ở đây máy gia công dùng là máy vạn năng kết hợp với các đồ gá chuyên dùng (có thể các máy chuyên dùng dễ chế tạo). Trình tự nguyên công: 1. Nguyên công 1 :Phay mặt đáy. 2. Nguyên công 2 : Phay mặt trên. 3. Nguyên công 3 : Khoan 6 lỗ f6,5 4 . Nguyên công 4 : Khoan doa f20. 5. Nguyên công 5 : Phay 2 mặt bên. 6. Nguyên công 6 : Mài mặt đáy. 7. Nguyên công 7: Kiểm tra. Thiết kế các nguyên công. Nguyên công 1 : Phay mặt đáy. 1. Chọn máy: Chọn máy phay đứng 6H82 có đặc điểm sau : - Mặt làm việc của bàn máy 320 x 1250 - Công suất động cơ N=10 (Kw) , hiệu suất h =0,75 - Số vòng quay trục chính: 30 - 1500 (vòng/phút) - Lượng chạy dao dọc và ngang: - Lượng cắt chiếu trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy: Pxmax=19650 (KG). 2. Chọn dao: - Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng. Để đạt năng suất thì đường kính dao phay D cần lớn hơn chiều rộng dao phay B tức là : D = (1,25 -1.5)B Trong nguyên công này chọn : Đường kính dao: D = 100 (mm). Chiều dầy B: = 39 (mm). Số răng Z: = 10(răng). 3. Định vị: - Trên 2 phiến tỳ khống chế ba bậc tự do. - Khối V cố định và khối V di động khống chế các bậc tự do còn lại. 4.Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng 2 khối V cố định và di động. 5 .Tính lượng dư và chế độ cắt : Tính lượng dư. Z = 2mm. Phay thô: z=1,5. Phay tinh: z=0,5. Tính tốc độ cắt: + Khi phay thô Chiều sâu cắt : t =1,5 (mm). Theo bảng (5-34) [STCNCTM2] Lượng dao chạy răng: Sz = 0,12 (mm/răng). Lượng dao chạy vòng: Sv = 10.0,12 = 1,2 (mm/vòng). Theo công thức: Trong đó Cv và các chỉ số tra bảng (3-39) [STCNCTM2] Cv = 64,7 ; qv = 0,25 ; Xv = 0,1 ; yv = 0,2 ; Uv = 0,15 ; Pv = 0,1 ; m = 0,2. Tuổi thọ dao theo bảng 5-40 [STCNCTM2] T= 180 (phút). Kv :Tổng số hiệu chỉnh về tốc độ xét đến điều kiện cắt khác nhau Kv = Kmv.Knv.Kuv Trong đó: Kmv - hệ số xét đến chất lượng của vật liệu gia công Theo bảng 5-2 [STCNCTM2] với thép Cacbon Kmv = 1. Kuv hệ số xét đến vật liệu dụng cụ bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Knv hệ số xét đến trạng thái bề mặt của phôi bảng 5-5 [STCNCTM2] Knv = 0,9 Þ Kv = 1 . 1 . 0,9 = 0,9 (m/phút). Tốc độ trục chính (vòng/phút). Chọn theo máy n = 190 (vòng/phút). Vậy tốc độ cắt thực : (m/phút). Lượng dao chạy S = Sz.Z.nm =0,12.10.190 = 228 (mm/phút ). 6. Tính lực cắt và mômen cắt : Lực cắt khi phay tính theo công thức : (KG). Tra bảng (5-41) (STCNCTM2): Cp = 82,5 ; xp = 0,95 ; yp = 0,8 ; up = 1,1 ; wp = 0 ; qp = 1,1. Kp:Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công(5-10) [STCNCTM2] Ta được Kp = Kmp = 1. (N). Mômen xoắn trên trục chính: (N.m). 7. Công suất phay: (KW). Vậy N< Nm= 7,5(KW). +Khi phay tinh: Chiều sâu cắt : t = 0,5 (mm). Theo bảng (5-34) [STCNCTM2] Lượng dao chạy răng: Sz = 0,08 (mm/răng). Lượng dao chạy vòng: Sv = 10.0,08 = 0,8(mm/vòng). Theo công thức: Trong đó Cv và các chỉ số tra ở bảng (3-39) [STCNCTM2] Cv = 64,7 ; qv = 0,25 ; Xv = 0,1 ; yv = 0,2 ; Uv = 0,15 ; Pv = 0,1 ; m = 0,2. Tuổi thọ dao theo bảng 5-40 [STCNCTM2] T = 180 (phút). Kv :Tổng số hiệu chỉnh về tốc độ xét đến điều kiện cắt khác nhau Kv = Kmv.Knv.Kuv. Trong đó: Kmv - hệ số xét đến chất lượng của vật liệu gia công Theo bảng 5-2 [STCNCTM2] với thép Cacbon Kmv = 1. Kuv hệ số xét đến vật liệu dụng cụ bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Knv hệ số xét đến trạng thái bề mặt của phôi bảng 5-5 [STCNCTM2] Knv = 0,9. Þ Kv = 1 . 1 . 0,9 = 0,9 (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy n = 235 (vòng/phút). Vậy tốc độ cắt thực : (m/phút). Lượng dao chạy S = Sz.Z.235 =0,08.10.235=188 (mm/phút ). + Tính lực cắt và mômen cắt : Lực cắt khi phay tính theo công thức : (KG). Tra bảng (5-41) (STCNCTM2): Cp = 82,5 ; xp = 0,95 ; yp = 0,8 ; up = 1,1 ; wp = 0 ; qp = 1,1. Kp:Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công (5-10) [STCNCTM2] Ta được Kp = Kmp = 1. 30,5(N). Mômen xoắn trên trục chính: (N.m). + Công suất phay: (KW). Vậy N< Nm= 7,5(KW). Bảng chế độ cắt: Phay thô 6H82 59,6 190 228 1,5 Phay tinh 6H82 73,8 235 188 0,5 Bước Máy V (m/phút) n (vg/phút) S(mm/phút) t (mm) Nguyên công 2: Phay mặt trên. 1. Chọn máy: Chọn máy phay đứng 6H82 có đặc điểm sau : - Mặt làm việc của bàn máy 320 x 1250. - Công suất động cơ N=10 (Kw) , hiệu suất h =0,75. - Số vòng quay trục chính: 30-1500 (vòng/phút). - Lực cắt chiếu trục lớn nhất cho phép tác dụng lên ban máy : Pxmax=19650 (KG). 2. Chọn dao: - Dao phay ngón chuôi côn gắn mảnh hợp kim cứng. Để đạt năng suất thì đường kính dao phay D cần lớn hơn chiều rộng dao phay B tức là : D=(1,25 -1.5)B. Trong nguyên công này chọn : Đường kính dao: D = 25 (mm). Chiều dầy: B = 125 (mm). Số răng: Z = 5. 3. Định vị: - Trên 2 phiến tỳ khống chế ba bậc tự do. - Khối V cố định và khối V di động khống chế các bậ tự do còn lại. 4. Kẹp chặt : - Chi tiết được kẹp chặt bằng 2 khối V cố định và di động. 5. Tính lượng dư và chế độ cắt : Tính lượng dư. Z = 2mm. Phay thô: z=1,5. Phay tinh: z=0,5. Tính chế độ cắt: + Khi phay thô. Chiều sâu cắt : t = 1,5 (mm). Theo bảng (5-37) (STCNCTM2)] Lượng dao chạy răng: Sz = 0,12 (mm/răng). Lượng dao chạy vòng: Sv = 5 . 0,12 = 0.6 (mm/vòng). Theo công thức: Trong đó: Cv và các chỉ số tra bảng (3-39) (STCNCTM2) Cv = 64,7 ; qv = 0,25 ; Xv = 0,1 ; yv = 0,2 ; Uv = 0,15 ; Pv = 0,1 ; m = 0,2. Tuổi thọ dao theo bảng 5-40 (STCNCTM2) T = 120 (phút). Kv :Tổng số hiệu chỉnh về tốc độ xét đến điều kiện cắt khác nhau Kv = Kmv.Knv.Kuv. Trong đó: Kmv - hệ số xét đến chất lượng của vật liệu gia công. Theo bảng 5-2(STCNCTM2) với thép Cacbon Kmv = 1. Kuv hệ số xét đến vật liệu dụng cụ bảng5-6 (STCNCTM2) Kuv = 1. Knv hệ số xét đến trạng thái bề mặt của phôi bảng 5-5 (STCNCTM2) Knv = 0,9. Þ Kv = 1 . 1 . 0,9 = 0,9. 38,6(m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy n = 475 (vòng/phút). Vậy tốc độ cắt thực : ( mm/phút). Lượng dao chạy S = Sz.Z.nm = 0,12.5.475=285 (mm/phút ). 6. Tính lực cắt và mômen cắt : Lực cắt khi phay tính theo công thức : (KG). Tra bảng (5-41) (STCNCTM2): tính cho thép Cp = 68,2 ; xp = 0,86 ; yp = 0,72 ; up = 1 ; wp = 0 ; qp = 0,786 Kp:Hệ số điều chỉnh cho chất lớn của vật liệu gia công (5-10)(STCNCTM2) Ta được Kp = Kmp = 1. (KG). Mômen xoắn trên trục chính: 59,47(KG.m). 7. Công suất phay: 2,9 (KW). + Khi phay tinh. Chiều sâu cắt : t = 0,5 (mm).. Theo bảng (5-37) (STCNCTM2)] Lượng dao chạy răng: Sz = 0,08 (mm/răng). Lượng dao chạy vòng: Sv = 5 . 0,08 = 0,4 (mm/vòng). Theo công thức: Trong đó Cv và các chỉ số tra bảng (3-39) (STCNCTM2) Cv = 64,7 ; qv = 0,25 ; Xv = 0,1 ; yv = 0,2 ; Uv = 0,15 ; Pv = 0,1 ; m = 0,2. Tuổi thọ dao theo bảng 5-40 (STCNCTM2) T= 120 (phút). Kv :Tổng số hiệu chỉnh về tốc độ xét đến điều kiện cắt khác nhau Kv = Kmv.Knv.Kuv Trong đó: Kmv - hệ số xét đến chất lượng của vật liệu gia công. Theo bảng 5-2 (STCNCTM2) với thép Cacbon Kmv = 1. Kuv hệ số xét đến vật liệu dụng cụ bảng 5-6 (STCNCTM2) Kuv = 1. Knv hệ số xét đến trạng thái bề mặt của phôi bảng 5-5 (STCNCTM2) Knv = 0,9 Þ Kv = 1 . 1 . 0,9 = 0,9. (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy n = 600 (vòng/phút). Vậy tốc độ cắt thực : ( mm/phút). Lượng dao chạy S = Sz.Z.nm = 0,08.5.600=240 (mm/phút ). + Tính lực cắt và mômen cắt : Lực cắt khi phay tính theo công thức : (KG). Tra bảng (5-41) (STCNCTM2): tính cho thép Cp = 68,2 ; xp = 0,86 ; yp = 0,72 ; up = 1 ; wp = 0 ; qp = 0,786 Kp:Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công(5-10)(STCNCTM2) Ta được Kp = Kmp = 1 (KG). Mômen xoắn trên trục chính: 37,95 (KG.m). + Công suất phay: (KW). Bảng chế độ cắt : Phay tinh 6H82 47,1 600 240 0,5 Phay thô 6H82 37,2 475 285 1,5 Bước Máy V (m/phút) n (vg/phút) S (mm/phút) t (mm) Nguyên công 3: Khoan, 6 lỗ f 6,5, doa 2 lỗ. 1. Chọn máy: - ở đây bề mặt gia công là 6 lỗ f6,5 mm đặt ở 6 vị trí khác nhau, cho nên chọn máy khoan cần 2H53 là thích hợp nhất, có đặc tính kỹ thuật như sau: Đường kính khoan lớn nhất: f35mm Kích thước bàn máy : 450-500 (mm). Phạm vi tốc độ trục chính : 31,5-1400 (vòng/phút) . Phạm vi bước tiến : 0,1-1,6 (mm/vòng). Công suất động cơ : 4 (KW). 2. Chọn dao: Mũi khoan ruột gà đuôi trụ. Mũi doa. 3. Gá đặt: *Định vị: - Trên 2 phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do. - Một khối V cố định khống chế 2 bậc tự do,và một chốt khống chế 1 bậc tự do. *Kẹp chặt: - Chi tiết được được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động. 4. Tính toán chế độ cắt: a/Bước 1: Khoan thủng D = 6 (mm), sâu L = 8(mm). * Chiều sâu cắt: t = 3 (mm). * Lượng chạy dao S: Tra bảng 5-25. [STCNCTM2] bằng mũi khoan thép gió. Tra được S = 0,13- 0,19(mm/vòng), chọn S = 0,19. Vì l > 3D, cấp chính xác 3 đến 5 nên ta phải nhân thêm các hệ số: Chiều sâu lỗ l< 7D : Kls = 0,8. Để đạt chất lượng cao nhờ nguyên công doa tiếp theo: Kp = 0,5. Độ cứng vững trung bình : Kcs = 0,75. Vậy lượng chạy dao thực tế là: St = S. Kls . Kp. Kcs = 0,19.0,8.0,75.0,5 = 0,05(mm/vòng) . Chọn theo máy Sm = 0,12 (mm/vòng). *Tốc độ cắt được tính như sau :  - Với S = 0,12 >0,2 (mm/vòng) tra bảng 5-28 [STCNCTM2] Cv = 9,8 ; q = 0,40 ; y = 0,50 ; m = 0,12. - Tuổi thọ của dao, [Bảng 5-30, STCNCTM2 ] cho mũi khoan thép gió đường kính D = 6,5(mm), được: T = 25 (phút) . Tổng hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt xét đến các điều kiện gia công khác nhau Kv = Kmv.Knv.Klv.Kuv Các giá trị K được xác định như sau: Kmv : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5-4 [STCNCTM2] Kmv = 1. Kuv : Hệ số phụ thuộc vào dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Klv : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (l = 6D) Klv = 0,7 Þ Kv = 1.1.1.0,7 = 0,7. Vậy ta tính được tốc độ cắt : (m/phút. Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy nm = 1390 (vòng/phút). Tốc độ cắt thực : (m/phút). - Lượng chạy dao phút: Sp = 1390.0,12 = 166,8(mm/phút). b/Bước 2: Doa 2 lỗ f6,5 * Chiều sâu cắt: t = 0,5(D - d) = 0,5(6,5-6) = 0,5 (mm). *Lượng chạy dao S: Bảng5 - 25[STCNCTM2] Chọn S = 0,5 (mm/vòng). Chọn theo máy Sm = 0,28 (mm/vòng). *Tốc độ cắt được tính như sau: - Tra bảng 5-29 [STCNCTM2] Cv = 109 ; q = 0,2 ; x = 0 ; y = 0,5 ; m = 0,45. Tuổi thọ của dao,bảng 5-30, [STCNCTM] cho mũi doa thép gió đường kính D = 20(mm), vật liệu là thép Cacbon được: T = 45 (phút) . Tổng hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt xét đến các điều kiện gia công khác nhau Kv = Kmv.Knv.Klv.Kuv Các giá trị K được xác định như sau: Kmv : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5- 4 [STCNCTM2] Kmv = 1. Kuv : Hệ số phụ thuộc vào dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Klv : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (l = 6D) Klv = 0,7. Þ Kv = 1.1.1.0,6 = 0,7. Vậy ta tính được tốc độ cắt : (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy nm = 996 (vòng/phút) Tốc độ cắt thực : (m/phút). - Lượng chạy dao phút: Sp = Sv.nm= 0,5.996 = 498 (mm/phút). Bảng chế độ cắt: Doa 2H53 66,5 996 0,28 0,5 Khoan 2H53 26,2 1390 0,12 3,25 Bước Máy v (m/phút) n (vg/phút) S (mm/vg) t (mm) Nguyên công 4: Khoan, doa 2 lỗ f20 1.Chọn máy: - ở đây bề mặt gia công là 2 lỗ f20 đặt ở 2 vị trí khác nhau, cho nên chọn máy khoan đứng 2H150 là thích hợp nhất, có đặc tính kỹ thuật như sau: Đường kính khoan lớn nhất: f50mm Kích thước bàn máy : 500x560(mm). Phạm vi tốc độ trục chính : 22,4-1000 (vòng/phút) . Phạm vi bước tiến : 0,05-2,24 (mm/vòng). Công suất động cơ : 7,5 (KW) 2. Chọn dao: Mũi khoan ruột gà đuôi trụ. Mũi doa tinh. 3. Gá đặt: *Định vị: - Chi tiết được định vị trên 2 phiến khống chế 3 bậc tự do,và 2 chốt trụ chốt trám (ngắn) khống chế 3 bậc tự do. *Kẹp chặt: - Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động. a/ Bước1: Khoan thủng đạt D =19,5 (mm), sâu L=15(mm) Chiều sâu cắt: t = (mm). Lượng chạy dao S: Tra bảng5-25 [STCNCTM2] bằng mũi khoan thép gió. Tra được S = 0,43- 0,49(mm/vòng), chọn S = 0,49. Vì l > 3D, cấp chính xác 3 đến 5 nên ta phải nhân thêm các hệ số: Chiều sâu lỗ l< 7D : Kls = 0,8. Để đạt chất lượng cao nhờ nguyên công doa tiếp theo: Kp = 0,5. Độ cứng vững trung bình : Kcs = 0,75. Vậy lượng chạy dao thực tế là: St = S. Kls . Kp. Kcs = 0,49.0,8.0,75.0,5 = 0,29(mm/vòng). Chọn theo máy Sm = 0,4 (mm/vòng). *Tốc độ cắt được tính như sau : - Với S = 0,4 >0,2(mm/vòng) tra bảng 5-28 [STCNCTM2] Cv = 9,8 ; q = 0,40 ; y = 0,50 ; m = 0,20 - Tuổi thọ của dao, [Bảng 5-30, STCNCTM2 ] cho mũi khoan thép gió đường kính D = 19,5(mm), được: T = 45 (phút). Tổng hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt xét đến các điều kiện gia công khác nhau Kv = Kmv.Knv.Klv.Kuv Các giá trị K được xác định như sau: Kmv : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5-3[STCNCTM2] Kmv = 1,06 Kuv : Hệ số phụ thuộc vào dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Knv :Hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi,tra bảng 5-5[STCNCTM2] Knv = 0,8 - 0,85 Klv : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (l = 6D) Klv = 0,7 Þ Kv = 1,06.0,8.1.0,7 = 0,8. Vậy ta tính được tốc độ cắt : (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy nm = 996 (vòng/phút) Tốc độ cắt thực : (m/phút). - Lượng chạy dao phút: Sp = 996.0,4 = 398 (mm/phút). b/Bước 2: Doa đạt D= 20(mm). * Chiều sâu cắt: t = 0,5(D - d) = 0,5(20-19,5) = 0,5 (mm). *Lượng chạy dao S: Bảng5-25[STCNCTM2] Chọn S = 0,5 (mm/vòng). Chọn theo máy Sm = 0,28 (mm/vòng). *Tốc độ cắt được tính như sau : - Tra bảng 5-29 [STCNCTM2] Cv = 109 ; q = 0,2 ; x = 0 ; y = 0,5 ; m = 0,45. -Tuổi thọ của dao, bảng 5-30 [STCNCTM] cho mũi doa thép gió đường kính D = 20(mm), vật liệu là thép Cacbon được: T = 45 (phút). Tổng hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt xét đến các điều kiện gia công khác nhau Kv = Kmv.Knv.Klv.Kuv. Các giá trị K được xác định như sau: Kmv : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5-4 [STCNCTM2] Kmv = 1. Kuv : Hệ số phụ thuộc vào dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Klv : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (l = 6D) Klv = 0,7 Þ Kv = 1.1.1.0,6 = 0,7. Vậy ta tính được tốc độ cắt : (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy nm = 996 (vòng/phút) Tốc độ cắt thực : (m/phút). -Lượng chạy dao phút: Sp = Sv.nm= 0,5.996 = 498 (mm/phút) Bảng chế độ cắt: Doa 2H150 713,7 996 0,5 0,5 Khoan 2H150 69,5 996 0,22 9,75 Bước Máy v (m/phút) n (vg/phút) S (mm/vg) t (mm) Nguyên công 5 : Phay 2 mặt bên 1. Chọn máy: Chọn máy phay đứng 6H82 có đặc điểm sau : - Mặt làm việc của bàn máy 320 x 1250. - Công suất động cơ N = 10 (Kw), hiệu suất h =0,75. - Số vòng quay trục chính : 30 – 1500 (vòng/phút). - Lượng cắt chiếu trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy : Pxmax=19650 (KG). 2. Chọn dao: - Dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh thép gió. Để đạt năng suất thì đường kính dao phay D cần lớn hơn chiều rộng dao phay B tức là : D=(1,25 -1.5)B. Trong nguyên công này chọn : Đường kính dao: D = 80 (mm). Chiều dầy: B = 12 (mm). Số răng: Z = 10 (răng). 3. Định vị. - Chi tiết được định vị trên 2 phiến khống chế 3 bậc tự do, và 2 chốt trụ chốt trám (ngắn) khống chế 3 bậc tự do. Kẹp chặt: - Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động. 4 .Tính lượng dư và chế độ cắt : a-Tính lượng dư. Z = 2mm Phay thô: z =1,5. Phay tinh: z = 0,5. Tính tốc độ cắt: + Khi phay thô : - Chiều sâu cắt : t = 1,5 (mm) Theo bảng (5-34) [(STCNCTM2)]. - Lượng dao chạy răng: Sz = 0,12 (mm/răng). - Lượng dao chạy vòng: Sv = 10.0,12 = 1,2(mm/vòng). Theo công thức: Trong đó Cv và các chỉ số tra bảng (3-39) (STCNCTM2) Cv = 64,7 ; qv = 0,25 ; Xv = 0,1 ; yv = 0,2 ; Uv = 0,15 ; Pv = 0,1 ; m = 0,2. - Tuổi thọ dao theo bảng 5-40 [STCNCTM2] T= 120phút). Kv :Tổng số hiệu chỉnh về tốc độ xét đến điều kiện cắt khác nhau Kv = Kmv.Knv.Kuv Trong đó: Kmv - hệ số xét đến chất lượng của vật liệu gia công Theo bảng 5-4 [STCNCTM2] với thép Cacbon Kmv = 1. Kuv hệ số xét đến vật liệu dụng cụ, bảng5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Knv hệ số xét đến trạng thái bề mặt của phôi, bảng 5-5 [STCNCTM2] Knv = 0,9. Þ Kv = 1 . 1 . 0,9 = 0,9 (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy n = 231(vòng/phút). Vậy tốc độ cắt thực : ( mm/phút). Lượng dao chạy S = Sz.Z.nm = 0,12.10.231 =277 (mm/phút ). 6. Tính lực cắt và mômen cắt : Lực cắt khi phay tính theo công thức : (KG). Tra bảng (5-41)(STCNCTM2): Cp = 82,5 ; xp = 0,95 ; yp = 0,8 ; up = 1,1 ; wp = 0 ; qp = 1,1. Kp:Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công(5-10) [STCNCTM2] Ta được Kp = Kmp = 1. (N) Mômen xoắn trên trục chính: (Nm). 7. Công suất phay: (KW). Vậy N< Nm=7,5(KW). + Khi phay tinh: Chiều sâu cắt : t = 0,5 (mm). Theo bảng (5-34) [(STCNCTM2)] Lượng dao chạy răng: Sz = 0,08 (mm/răng). Lượng dao chạy vòng: Sv = 10.0,08 = 0,8(mm/vòng). Theo công thức: Trong đó Cv và các chỉ số tra ở bảng (3-39) (STCNCTM2) Cv = 64,7 ; qv = 0,25 ; Xv = 0,1 ; yv = 0,2 ; Uv = 0,15 ; Pv = 0,1 ; m = 0,2. Tuổi thọ dao theo bảng 5-40 [STCNCTM2] T= 120phút). Kv :Tổng số hiệu chỉnh về tốc độ xét đến điều kiện cắt khác nhau Kv = Kmv.Knv.Kuv Trong đó Kmv - hệ số xét đến chất lượng của vật liệu gia công Theo bảng 5-4 [STCNCTM2] với thép Cacbon Kmv = 1. Kuv hệ số xét đến vật liệu dụng cụ bảng 5-6 [STCNCTM2] Kuv = 1. Knv hệ số xét đến trạng thái bề mặt của phôi bảng 5-5 [STCNCTM2] Knv = 0,9. Þ Kv = 1 . 1 . 0,9 = 0,9 (m/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Chọn theo máy n = 300 (vòng/phút). Vậy tốc độ cắt thực : ( mm/phút). Lượng dao chạy S = Sz.Z.nm =0,08.10.300=240 (mm/phút ). + Tính lực cắt và mômen cắt : Lực cắt khi phay tính theo công thức : (KG). Tra bảng (5-41)(STCNCTM2): Cp = 82,5 ; xp = 0,95 ; yp = 0,8 ; up = 1,1 ; wp = 0 ; qp = 1,1 Kp:Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công (5-10) [STCNCTM2] Ta được Kp = Kmp = 1. (N). Mômen xoắn trên trục chính: (N.m). + Công suất phay: (KW). Vậy N< Nm=7,5(KW). Bảng chế độ cắt: Phay tinh 6H82 81,76 300 240 0,5 Phay thô 6H82 58 231 277 1,5 Bước Máy v (m/phút) n (vg/phút) S(mm/phút) t (mm) Nguyên công 6: Mài mặt đáy. 1. Chọn máy: Chọn máy mài tròn ngoài 2A130 có đặc điểm sau : - Kích thước của máy (mm): 3060 – 4990 (mm). - Công suất động cơ N = 4(Kw). - Phạm vi bước tiến của bàn (mm): 0,1 – 6 (mm). - Tốc độ đá mài : 1880 - 2110 - Khối lượng máy : 3780 – 4600 (kg). 2. Chọn đá mài: Vật liệu đá mài : CH Độ hạt : 50- 40. Độ cứng : M3-C1. Đường kính đá mài : 320mm. 3. Gá đặt: - định vị: Chi tiết được định vị trên 2 phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do. Chốt trụ,chốt trám (ngắn) không chế các bậc tự do còn lại. 3. các thông số công nghệ cơ bản khi mài là: Tra bảng 5-55 (STCNCTM2), ta có các thông số: - Tốc độ quay: Vphôi = 20 (m/phút). - Chiều sâu mài: t = 0,01(mm). - Lượng chạy dao dọc: S = 0,25 (mm/phút). Tốc độ trục chính: (vòng/phút). Nguyên công 7: Kiểm tra. Kiểm tra độ song song. Kiểm tra độ vuông góc: tính thời gian nguyên công. Theo 28[3] ta có: Thời gian của một nguyên công. Ttc = To + Tp + Tpv + Ttn. Trong đó: To: Thời gian cơ bản. Tp: Thời gian phụ (Tp = 10% To). Tpv: Thời gian phục vụ bao gồm thời gian phục vụ kỹ thuật (tpvkt = 8%To) Tpv = 10% To. Ttn: Thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân. Ttn = 5%To. Thời gian cơ bản được xác định như sau: . L: Chiều dài bề mặt gia công. L1: Chiều dài ăn theo. L2: Chiều dài thoát dao. S: Lượng chạy dao vòng. n: Số vòng quay hoặc hành trình kép của trục chính. Vậy thời gian của một nguyên công: T = 1,26 To. + Nguyên công 1: . L2:Chiều dài thoát dao L2 = (2 : 5) (mm) .Chọn L2=5(mm ). L: Chiều dài bề mặt gia công L = 118(mm). L1:Chiều dài ăn dao. (mm). (mm). S = Sz.Z = 0,08.10 = 0,8 (mm/vòng). n = 235 (vòng/phút). Vậy : 0.9 (phút). + Nguyên công 2: Phay mạt trên. . L2: Chiều dài thoát dao L2 = (2 : 5) (mm) .Chọn L2=5(mm ). L: Chiều dài bề mặt gia công L = 118(mm). L1: Chiều dài ăn dao (mm). (mm). S = Sz.Z = 0,08.5 = 0,4 (mm/vòng). n = 600 (vòng/phút). Vậy 0,6 (phút). + Nguyên công 3: Khoan 6 lỗ . Theo bảng (27) [3] 1 (mm) (góc cắt của mũi khoan bằng 1200, = 300) Chọn L2 = 2 (mm) . L = 8 (mm) . khoan thủng lỗ d = f6mm, sâu L = 8mm. lượng chạy dao S = 0,19 (mm/vòng); n = 1390 (vòng/phút). Vậy 2’08”. + Nguyên công 4: Theo bảng (27) [3] 1 (mm) (góc cắt của mũi khoan bằng 1200, = 300) Chọn L2 = 2 (mm). L = 8 (mm) . a/Bước1: Khoan thủng lỗ d = f19,5mm, sâu L = 15mm, lượng chạy dao S = 0,49 (mm/vòng); n = 996 (vòng/phút). Vậy 0,10. B/Bước 2: Doa lỗ f20 mm, sâu L = 15mm. lượng chạy dao S = 0,28 (mm/vòng); n =996 (vòng/phút); i = 1. Thời gian nguyên công được xác định theo công thức: . Trong đó: L1 = 2 (mm). = 0,652’ = 39”. + Nguyên công 5: Phay mặt 2 bên. L2: Chiều dài thoát dao L2 = (2 : 5) (mm) .Chọn L2=5(mm ). L: Chiều dài bề mặt gia công L = 186 (mm). L1:Chiều dài ăn dao. (mm). 12,49mm). S = Sz.Z = 0,12.10= 2 (mm/vòng). n = 240 (vòng/phút). Vậy 0,63 (phút). + Nguyên công 6: Mai tròn ngoài.  n = 475 (vòng/phút) Vậy 0,27 (phút). Tổng thời gian làm việc là T= T1 + T1 + T1 + T1 + T1 + T1 + T1 =0,9 + 0,6 + 2,08 + 0,39 + 0,63 + 0,27 + 0,5 = 4,87(phút) Tính toán và Thiết kế đồ gá. Thiết kế đồ gá phay : 1 . Chọn máy. Chọn máy phay đứng 6H82 có đặc điểm sau : - Mặt làm việc của bàn máy : 320 x 1250. - Công suất động cơ : N = 10(Kw) , hiệu suất h = 0,75. -Số vòng quay trục chính : 30 - 1500(vòng/phút). - Lượng chiếu trục lớn nhất cho phép tác dụng lên ban máy : Pxmax= 19650 (KG). 2 . Sơ đồ lực cắt: - Chi tiết được định vị trên mặt đáy bằng 2 phiến tỳ nhám hạn chế 3 bậc. Và khối V cố định hạn chế 2 bậc tự do,.khối V di động hạn chế 1 bậc tự do Phân tích lực cắt tác dụng lên chi tiết. * Lực cắt: Lực cắt được tính theo công thức: Tra bảng (5-41), [STCNCTM2]. Cp = 82,5 ; xp = 0,95 ; yp = 0,8 ; up = 1,1 ; wp = 0 ; qp = 1,1. Kp: Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công .bảng (5-10) [STCNCTM2]. Ta được Kp = Kmp = 1. (N). Mômen xoắn trên trục chính: (N.m). 7. Công suất phay: (KW). 4 . Viết phương trình lực kẹp, tính lực kẹp. Lực cắt Pz = 29,8N. Mômen cắt M = 14,9(N.m). Từ sơ đồ phân tích lực : Ta thấy do tác dụng của lực phay có các lực Pxvà Py làm chi tiết trượt dọc trên phiến tỳ vậy lực kẹp phải có tác dụng làm cho chi tiết không chuyển động. Từ sơ đồ ta có phương trình : W ³ Pz.K/2 . - f: hệ số ma sát f = 0,5. - K: Hệ số an toàn. Với K = K1.K2.K3.K4.K5.K6.K0 . K0: Hệ số an toàn cho tất cả mọi trường hợp. Ko = 1,5. K1: Hệ số tính đến trường hợp làm lực cắt khi độ bóng thay đổi K1 = 1. K2: Hệ số tăng lực cắt khi dao mòn K2 = 1. K3: Hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn K3 = 1. K4: Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt K4 = 1. K5: Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp K5 = 1. K6: Hệ số tính đến mômen làm quay chi tiết K6 = 1. Þ K = 1.1.1.1.1.1.1,5 = 1,5 thay số ta có : W ³ 14,9.1,5/0,5 = 44,7(N) 5. Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá. Sai số chế tạo cho phép của đồ gá được xác định theo công thức: . Sai số chuẩn ec: Do chuẩn đơn vị trùng với gốc kích thước gây ra, ec = 0 . Sai số kẹp chặt ek: Do lực kẹp gây ra. Theo bảng 24(TKĐCAN): ek= 0,01. Sai số mòn em: Do đồ gá mòn gây ra: . Sai số gá đặt egđ=(1/2-1/5)d =1/3.0,15=0,05. . 5. Chọn cơ cấu kẹp : Bằng kh 6. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá. - Từ giá trị sai số gá đặt cho phép ta có yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau: Độ không song song, giữa meặt các phiến tỳ so với mặt đáy đồ gá <= 0,28mm Độ bóng các bề mặt định đạt D8. Các bề mặt định vị tôi đạt độ cứng HRC = 50 đến 55. Tài liệu tham khảo Sổ tay công nghệ chế tạo máy [tập 1-2] –tác giả :PGS.TS. Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS. Lê Văn Tiến, PGS.TS. Ninh Đức Tốn, TS. Trần Xuân Việt. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy - PGS.TS. Trần Văn Địch. Tính toán thiết kế máy cắt kim loại- Phạm Đắp-Nguyễn Đắc Lộc- Phạm Thế Trường – Nguyễn Tiến Lưỡng. Giáo trình dung sai- PGS.TS. Ninh Đức Tốn.