Đồ án CTM: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Đòn quay tay gạt

Tài liệu đồ án Công nghệ Chế tạo máy về chi tiết Đòn quay tay gạt. Phân tích quy trình công nghệ, tính toán chế độ cắt và thiết kế đồ gá.

• Tác giả: Nguyễn Đức Thu
• Người hướng dẫn: Lưu Văn Nhang
• Trường học: Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
• Đề tài: Chi tiết Đòn quay tay gạt
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Phân tích chức năng và nhiệm vụ của đòn quay tay gạt

Đòn quay tay gạt là một chi tiết quan trọng trong hệ thống truyền động cơ khí, thuộc họ chi tiết dạng càng. Chi tiết này có chức năng chính là biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại, đồng thời thực hiện chức năng ly hợp và điều khiển trong các hộp giảm tốc. Kết cấu của đòn quay tay gạt khá phức tạp với nhiều lỗ song song và vuông góc với nhau, điều này đòi hỏi độ chính xác cao trong quá trình gia công chi tiết. Bề mặt làm việc chủ yếu tập trung vào các bề mặt gia công của lỗ, đặc biệt là độ không song song giữa các đường tâm lỗ cần được kiểm soát chặt chẽ. Chi tiết này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cơ khí hiện đại nhờ tính năng truyền động đáng tin cậy.

1.1. Chức năng làm việc và đặc điểm kết cấu

Chức năng chính của đòn quay tay gạt là truyền chuyển động quay hoặc momen quay giữa các bộ phận. Đặc điểm kết cấu nổi bật là kết cấu phức tạp với nhiều lỗ được bố trí song song hoặc vuông góc. Chi tiết này cần đảm bảo độ cứng vững cao để chịu được tác dụng của lực cắt và lực kẹp trong quá trình gia công cơ khí. Kết cấu được thiết kế để phù hợp với công nghệ gia công hiện đại, cho phép sử dụng chế độ cắt cao và đạt năng suất tối đa.

1.2. Yêu cầu kỹ thuật và độ chính xác

Yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất của đòn quay tay gạt là độ không song song giữa đường tâm lỗ A và đường tâm lỗ B phải đạt 0.1 mm, và độ vuông góc giữa đường tâm lỗ C với đường tâm lỗ A cũng phải 0.1 mm. Những yêu cầu này đảm bảo chi tiết hoạt động chính xác trong hệ thống truyền động. Chi tiết dạng càng có đủ độ cứng vững để tránh biến dạng dưới tác dụng của lực, cho phép sử dụng chế độ cắt cao và nâng cao năng suất sản xuất.

II. Vật liệu phôi và xác định dạng sản xuất

Vật liệu phôi được sử dụng cho đòn quay tay gạt là thép 40 C với thành phần hợp kim bao gồm Si, Mn, S, P, Ni, Cr với tỷ lệ phù hợp. Đây là loại thép có độ bền và độ cứng tốt, phù hợp với yêu cầu của chi tiết. Để xác định dạng sản xuất, cần tính toán sản lượng hàng năm của chi tiết. Với sản lượng N1 = 5000 sản phẩm/năm, m = 1 chi tiết trong một sản phẩm, α = 0.4% (tỷ lệ phế phẩm), sản lượng chi tiết được sản xuất hàng năm là N = N1 × m × (1 + α/100). Trọng lượng chi tiết được tính từ thể tích và trọng lượng riêng của vật liệu γ = 7.852 kg/dm³.

2.1. Thành phần và tính chất vật liệu phôi

Thép 40 C là lựa chọn tối ưu cho phôi chi tiết đòn quay tay gạt nhờ các tính chất cơ học vượt trội. Thành phần hợp kim với Si, Mn, Ni, Cr giúp tăng cường độ bền, độ cứng và khả năng chịu va đập. Trọng lượng riêng γ = 7.852 kg/dm³ được sử dụng để tính toán khối lượng chi tiết từ thể tích phôi. Lựa chọn vật liệu này đảm bảo chi tiết có tuổi thọ dài, chất lượng cao và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe của ngành cơ khí.

2.2. Dạng sản xuất và sản lượng

Dựa trên sản lượng hàng năm khoảng 5000 sản phẩm, dạng sản xuất của đòn quay tay gạt được xác định là HÀNG LOẠT LỚN. Dạng sản xuất này cho phép tối ưu hóa chi phí sản xuất, nâng cao độ chuyên nghiệp hóa của các công đoạn gia công và sử dụng hiệu quả các thiết bị máy móc. Với quy mô hàng loạt lớn, có thể đầu tư vào những thiết bị chuyên dùng, đồ gá chuyên dùng, giúp giảm thời gian chu kỳ sản xuất và tăng năng suất lao động đáng kể.

III. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

Lựa chọn phôi là một bước quan trọng trong quy trình gia công chi tiết cơ khí. Đối với chi tiết đòn quay tay gạt, cần xem xét nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau như phôi dập, phôi rèn hoặc phôi đúc. Phương pháp chế tạo phôi cần được lựa chọn dựa trên kích thước chi tiết, hình dạng kết cấu, sản lượng sản xuất và chi phí giá thành. Phôi dập thường được áp dụng cho các chi tiết có hình dạng và kích thước phù hợp, giúp giảm lượng dư gia công. Giá thành phôi phải được tính toán chi tiết để đảm bảo hiệu quả kinh tế của sản xuất.

3.1. Phương pháp chế tạo phôi dập

Phôi dập là phương pháp thích hợp nhất cho đòn quay tay gạt vì chi tiết này có hình dạng phù hợp. Phương pháp này cho phép tạo hình dáng ban đầu gần với sản phẩm cuối cùng, giảm bớt lượng dư gia công không cần thiết. Quá trình dập được thực hiện trên các dập chuyên dùng với những khuôn và nóc phôi được thiết kế riêng. Ưu điểm của phôi dập là tiết kiệm vật liệu, nâng cao tỷ lệ sử dụng vật liệu, giảm thời gian gia công cơ khí và hạ chi phí sản xuất.

3.2. Tính toán giá thành và dư gia công

Giá thành phôi được tính dựa trên chi phí nguyên vật liệu, chi phí xử lý và chi phí nhân công. Lượng dư gia công phải được tính toán chính xác để đảm bảo quá trình gia công chi tiết diễn ra hiệu quả. Bản vẽ chi tiết lồng phôi được thiết kế để tối ưu hóa kích thước phôi, giảm lãng phí và tiết kiệm chi phí. Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp và tính toán chi phí chính xác là nền tảng cho sự thành công của toàn bộ quy trình sản xuất.

IV. Thiết kế quy trình công nghệ và đồ gá gia công

Thiết kế quy trình công nghệ là khâu quyết định trong sản xuất đòn quay tay gạt. Quy trình bao gồm lập tiến trình sơ bộ, phân tích chuẩn gia công, tính lượng dư gia công và xác định chế độ cắt tối ưu. Đồ gá được thiết kế để kẹp chi tiết một cách an toàn và chính xác, đảm bảo giữ được độ chính xác yêu cầu trong quá trình gia công cơ khí. Tính toán lực kẹp cần thiết, sai số cho phép và các yêu cầu kỹ thuật khác là những bước không thể thiếu. Thời gian cơ bản cho mỗi nguyên công được tính toán dựa trên chế độ cắt và thông số gia công cụ thể.

4.1. Lập quy trình công nghệ và chế độ cắt

Lập quy trình công nghệ bắt đầu bằng phân tích các chuẩn gia công, xác định các bề mặt cần gia công và thứ tự gia công hợp lý. Tiến trình sơ bộ được lập để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả sản xuất. Tính toán lượng dư gia công giúp xác định số lần cắt và độ sâu cắt. Chế độ cắt bao gồm tốc độ cắt, tốc độ quay và tốc độ tiến của dao cụ, được chọn dựa trên vật liệu, loại dao cụ và máy gia công để đạt năng suất tối đa với chất lượng tốt.

4.2. Thiết kế đồ gá và tính toán kỹ thuật

Đồ gá được thiết kế với mục đích kẹp chi tiết một cách vững chắc và chính xác. Tính lực kẹp cần thiết dựa trên lực cắt và yêu cầu về độ ổn định của chi tiết. Sai số cho phép được tính toán để đảm bảo độ chính xác hình học và kích thước theo bản vẽ. Yêu cầu kỹ thuật cho phép bao gồm độ nhám bề mặt, độ vuông góc, độ song song và các yêu cầu khác. Bảng kê chi tiết đồ gá ghi rõ từng thành phần, kích thước, vật liệu và chế độ gia công để đảm bảo sản xuất đồ gá chính xác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ CHI TIẾT. Chức năng làm việc. Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại, ly hợp; hàm Đặc điểm kết cấu: truyền chuyển động quay hoặc momen quay; điều khiển Kết cấu: Phức tạp, nhiều lỗ song song hoặc vuông góc với nhau 1. Phân tích chi tiết: Chi tiết cần thiết kế thuộc họ chi tiết dạng càng & chi tiết này có thể sử dụng trong các hộp giảm tốc, các hệ truyền động cơ khí….

Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết: Bề mặt làm việc chủ yếu là bề mặt gia công của lỗ nên cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau:  Độ không song song giữa đường tâm lỗ A và đường tâm lỗ B là 0.1 mm  Độ vuông góc giữa đường tâm lỗ C và đường tâm lỗ A là 0.1 mm Một số nét công nghệ điển hình: Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 4 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t  Chi tiết dạng càng có đủ độ cứng vững để khi gia công không bi biến dạng dưới tác dụng của lực cắt, lực kẹp, do đó có thể sử dụng chế độ cắt cao, đạt năng suất cao Kết cấu thuận lợi cho gia công 1. Vật liệu phôi: Thép 40 C Si Mn S P Ni Cr 0.3 Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 5 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Chương 2: DẠNG SẢN XUẤT. Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải biết được:  Sản lượng hàng năm của chi tiết gia công (N)  Xác định trọng lượng của chi tiết (Q1) 2. Lượng chi tiết gia công (N)  N  N1 .(1  ) 100 Trong đó: N: Số chi tiết được sản xuất trong một năm.

N1: Số sản phẩm được sản xuất trong một năm. N1= 5000 sp/ năm m: Số chi tiết trong một sản phẩm m=1 α: Số phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn (α= 0.4 % β: Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (β = 0. Trọng lượng của chi tiết (Q1).γ Với: Q1: trọng lượng của chi tiết (kg) Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 6 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t γ: trọng lương riêng của vật liệu (kg/dm3) γ = 7.852 (kg/dm3) V: thể tích của chi tiết V= Va + Vb Va: thể tích của các khối trụ đã khoét lỗ.40 4 4 4 Vb: thể tích của thân chi tiết. Dạng sản xuất.9 Dạng sản xuất: HÀNG LOẠT LỚN Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 7 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Chương 3: CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.

Xác định phương pháp chế tạo phôi: Đối với chi tiết đã có , có thể áp dụng các phương pháp chế tạo phôi sau đây: 3.Phôi dập: Phôi dập thường dùng cho các loại chi tiết sau đây: trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác , các chi tiết dạng càng , trục chữ thập, trục khuỷu.có các đặc điểm: Sử dụng một bộ khuôn có kích thước lòng khuôn gần giống vật gia công. Độ chính xác của vật dập cao , đặc biệt là các kích thước theo chiều cao và sai lệch giữa hai nửa khuôn. Thông thường độ bóng của dập thể tích đạt được từ  2  4 ,độ chính xác đạt được  0,1  0,05. Trạng thái ứng suất vật gia công nói chung là nén khối, do đó kim loại có tính dẻo tốt hơn , biến dạng triệt để hơn , cơ tính sản phẩm cao hơn và có thể gia công vật phức tạp.

Dễ cơ khí hoá nên năng suất cao. Hệ số sử dụng vật liệu cao. Thiết bị sử dụng có công suất lớn , chuyển động chính xác , chế tạo khuôn đắt tiền. Do những đặc điểm trên nên dập thể tích chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.

Đúc trong khuôn kim loại: Có thể tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, kích thước chính xác, độ bóng bề mặt cao, có khả năng cơ khí hoá , tự động hoá cao. Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 8 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Giá thành sản xuất đúc nói chung hạ hơn so với các dạng sản xuất khác. Vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co , rỗ khí , nứt. Tiêu hao một phần kim loại do hệ thống rót , đậu ngót.

Khi đúc trong khuôn kim loại, tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém. Mặt khác có sự cản cơ của khuôn kim loại lớn nên dễ gây ra nứt. Tóm lại: Từ chức năng , điều kiện làm việc và sản lượng của chi tiết ta chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn kim loại là phù hợp nhất. Giá thành phôi.

S S S ph  ( ch  Q  K cx  K pt  K kl  K vl  K sl )  (Q  q) (đồng) 1000 1000 Với: Sph: Giá thành của phôi Sph = Kcx: hệ số phụ thuộc vào độ chính xác của phôi.1 Kpt: hệ số phụ thuộc vào độ phức tạp của phôi.21 của thép cácbon Kkl: hệ số phụ thuộc vào khối lượng của phôi. Kkl= 1 của thép dao động từ 0.45 Kvl: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của phôi.6 trọng lương phôi = 1.9 kg Ksl: hệ số phụ thuộc vào sản lượng của phôi.83 sản lượng phôi > 500 chiếc Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 9 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Q: trọng lượng của phôi q: trọng lượng của chi tiết S: giá thành một tấn phôi phế phẩm Sch: Giá thành thành chuẩn của một tấm phôi từ loại vật liệu tương ứng (đồng ) C S S p  ( 1  Q  K1  K 2  K 3  K 4  K 5 )  (Q  q ) = 1000 1000 3. Bản vẽ chi tiết lồng phôi: Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 10 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Phần 2: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Chương 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 4. Phân tích chuẩn  Nên dùng các mặt đầu làm chuẩn thống nhất  Dùng mặt ngoài hoặc gờ định vị, khống chế các bậc còn lại  Dùng các mặt bên  Dùng các chuẩn giả định 4.

Lập tiến trình sơ bộ 4. Quy trinh công nghệ cơ bản  Gia công các bề mặt chuẩn  Gia công các mặt đầu  Gia công hoàn chỉnh một lỗ cơ bản  Gia công hoàn chỉnh các lỗ còn lại  Gia công các lỗ phụ  Cân bằng trọng lượng  Tổng kiểm tra 4. Chọn phương pháp gia công Sv: NGUYỄN ĐỨC THU líp C§11_02 11 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Trong sản xuất loạt lớn:  Gia công mặt đầu:  Chuốt  Phay trên máy chuyên dùng có bàn quay  Mài trên các máy mài phẳng  Gia công các lỗ cơ bản:  Khoan, khoét, doa, trên cùng một lần gá  Gia công lỗ thứ 2 thì dùng ngay lỗ vừa gia công để định vị  Gia công hoàn chỉnh từng lỗ một  Gia công ren:  Dùng máy khoan cân, máy khoan nhiều trục  Máy tự động 4. Lập tiến trình sơ bộ  Nguyên công 1: Phay mặt trên của A & B Vật liệu: Thép 40 Phương án:  Phay thô: t = 1.5 Độ cứng 180 ÷ 185 HB  Phay tinh: t = 0.5 Độ nhám bề mặt Rz = 20 μ m  Nguyên công 2: Phay mặt dưới của A & B Vật liệu: Thép 40 Phương án:  Phay thô: Sv:t NGUYỄN = 1.5 ĐỨC THU  Phay tinh: t = 0.5 líp C§11_02 12 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Độ cứng 180 ÷ 185 HB Độ nhám bề mặt Rz = 20 μ m  Nguyên công 3: Khoan_ khoét_ doa_ vát mép lỗ Φ 12 Vật liệu: Thép 40 Phương án:  Khoan thô lỗ Φ 11 Độ cứng 180 ÷ 185 HB  Khoét lỗ Φ 11.8  Doa lỗ Φ 12 Độ nhám bề mặt Ra = 0.25 μ m  Vát mép lỗ Φ 12  Nguyên công 4: Khoan_ khoét_ doa_ vát mép lỗ Φ 10 Vật liệu: Thép 40 Phương án:  Khoan thô lỗ Φ 9 Độ cứng 180 ÷ 185 HB  Khoét lỗ Φ 9.8  Doa lỗ Φ 10 Độ nhám bề mặt Ra = 0.25 μ m  Vát mép lỗ Φ 10  Nguyên công 5: Phay mặt C Vật liệu: Thép 40 Phương án:  Phay thô: t = 1.5 Độ cứng 180 ÷ 185 HB  Phay tinh: t = 0.5 Độ nhám bề mặt Rz = 20 μ m  Nguyên công 6: Khoan_ taro_vát mép lỗ Φ 20 Vật liệu: Thép 40 Phương án:  Khoan thô lỗ Φ19 Độ cứng 180 ÷ 185 HB  Khoét lỗ Φ 19.8  Doa lỗ Φ 20NGUYỄN ĐỨC THU Sv:  Vát mép lỗ Φ 20 líp C§11_02  Ta ro M 20 13 TRƯỜNG: ĐH KINH DOANH & CÔNG NGHỆ ĐỒ N C¤NG NGHỆ CTM HÀ NÔI ®ßn quay tay g¹t Độ nhám bề mặt Ra = 0.25 μ m  Nguyên công 7: Vát mép lỗ còn lại  Nguyên công 8: Tổng kiểm tra 4.

Tính lượng dư gia công Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì :  Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu , tiêu hao lao động để gia công nhiều đồng thời tốn năng lượng điện , dụng cụ cắt , vận chuyển nặng. dẫn đến giá thành tăng.  Ngược lại , lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh. Trong công nghệ chế tạo máy , người ta sử dụng hai phương pháp sau đây để xác định lượng dư gia công: - Phương pháp thống kê kinh nghiệm.

- Phương pháp tính toán phân tích. Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm. Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị cần thiết. Ngược lại , phương pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh.