Đồ án thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết cần ly hợp

Đồ án mẫu chi tiết quy trình công nghệ gia công cần ly hợp. Hướng dẫn từ A-Z: phân tích chức năng, chọn phôi, thiết kế nguyên công, tính toán.

• Người hướng dẫn: Trần Thái Sơn
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Gia Công Chi Tiết Cần Ly Hợp
• Loại tài liệu: Đồ án môn học

Tóm tắt

I. Phân Tích Chức Năng và Đặc Điểm Chi Tiết Cần Ly Hợp

Cần ly hợp là một chi tiết cơ khí quan trọng trong hệ thống truyền động máy móc, dùng để đóng mở các cơ cấu và truyền chuyển động giữa các bộ phận. Chi tiết này bao gồm hai phần chính: phần thân hình trụ có chiều dài 180mm với đường kính ngoài Ø56mm, và phần đế gồm hai càng chứa hai lỗ kích thước M24. Yêu cầu kỹ thuật rất cao với độ song song giữa hai lỗ là 0.03mm, độ đồng tâm là 0, và độ nhám mặt phẳng Rz16. Chi tiết này chịu tải trung bình trong môi trường rung động, đòi hỏi độ cứng vững cao và khả năng chịu lực tốt. Việc thiết kế quy trình gia công chi tiết cần ly hợp đòi hỏi kiến thức sâu rộng về công nghệ chế tạo máy, từ lựa chọn vật liệu cho đến các công đoạn gia công cụ thể.

1.1. Cấu Trúc và Kích Thước Chi Tiết

Chi tiết cần ly hợp có cấu trúc đơn giản nhưng yêu cầu độ chính xác cao. Phần thân là hình trụ với chiều dài 180mm, đường kính ngoài Ø56mm, có lỗ trung tâm Ø36mm. Trên thân có gờ Ø46mm để bắt bulông M24. Phần đế gồm hai càng đối xứng, mỗi càng chứa một lỗ M24 với khoảng cách song song yêu cầu 0.03mm. Các thông số kỹ thuật này đều là những điểm kiểm soát quan trọng trong quá trình gia công.

1.2. Yêu Cầu Kỹ Thuật Và Chức Năng Làm Việc

Cần ly hợp phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe để đảm bảo hoạt động an toàn. Độ song song giữa hai lỗ 0.03mm và độ đồng tâm là những tiêu chí quan trọng ảnh hưởng đến khả năng truyền động. Độ nhám bề mặt Rz16 đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền mặt tiếp xúc. Chi tiết hoạt động trong điều kiện rung động, vì vậy cần có độ cứng vững cao để chống lại ứng suất và mỏi vật liệu.

II. Lựa Chọn Vật Liệu và Phương Pháp Gia công

Việc lựa chọn vật liệu gia công chi tiết cần ly hợp là bước quyết định đầu tiên trong quy trình. Cho chi tiết này, ta chọn gang xám GX 18-36 bởi những ưu điểm nổi bật. Vật liệu gang xám có khả năng chứa ứng suất tốt, độ cứng vững cao, và giá thành kinh tế. Đây là vật liệu thông dụng cho các chi tiết dạng càng chịu tải trung bình. Gang xám GX 18-36 có trọng lượng riêng 7,4 kg/dm³, dễ dàng trong gia công, chi phí đúc thấp so với thép cacbon hoặc thép hợp kim. Phương pháp gia công bao gồm: khoét lỗ, doa lỗ, tiện phẳng, mài bề mặt. Mỗi công đoạn được thiết kế tối ưu để đạt được các yêu cầu kỹ thuật cao nhất.

2.1. Đặc Điểm Vật Liệu Gang Xám GX 18 36

Gang xám GX 18-36 là lựa chọn lý tưởng cho gia công cần ly hợp. Vật liệu này có độ cứng vững cao, khả năng chống mỏi vật liệu tốt, và dễ dàng trong quá trình gia công. Trọng lượng riêng 7,4 kg/dm³ cho phép tính toán chính xác khối lượng chi tiết. Gang xám có tính ductility tốt, giảm nguy c险vỡ trong quá trình gia công. Chi phí nguyên liệu thấp hơn so với thép, phù hợp với sản xuất hàng loạt.

2.2. Các Công Đoạn Gia Công Chính

Quy trình gia công chi tiết cần ly hợp bao gồm các công đoạn: khoét lỗ trung tâm, doa lỗ chính, tiện các mặt phẳng, khoét các lỗ M24 trên phần đế, doa lỗ M24 để đạt độ chính xác cao, và cuối cùng là mài bề mặt để đạt độ nhám Rz16 yêu cầu. Mỗi công đoạn sử dụng máy tiện, máy khoan chuyên dụng với các dao cắt phù hợp.

III. Thiết Kế Nguyên Công và Tính Toán Lượng Dư Gia Công

Thiết kế nguyên công là bước quan trọng trong quy trình gia công chi tiết cần ly hợp. Mỗi nguyên công được thiết kế chi tiết với các thông số cụ thể để đạt chính xác các yêu cầu kỹ thuật. Lượng dư gia công (allowance) phải được tính toán chính xác để đảm bảo: đủ dư để loại bỏ khuyết tật bề mặt từ đúc, không quá dư gây lãng phí vật liệu. Công thức tính dư gia công: A = A₁ + A₂ + A₃, trong đó A₁ là dư để loại bỏ lớp ôxít, A₂ là dư để loại bỏ độ cong, A₃ là dư để loại bỏ độ nhám. Nguyên công khoét-doa lỗ là công đoạn quan trọng nhất, đòi hỏi độ chính xác cao nhất để đảm bảo độ song song và độ đồng tâm giữa các lỗ.

3.1. Các Nguyên Công Chính Trong Quy Trình

Nguyên công đầu tiên là tiện phẳng các mặt đỡ. Nguyên công thứ hai là khoét lỗ trung tâm Ø10mm, sau đó doa lỗ chính Ø36mm. Nguyên công thứ ba khoét các lỗ M24 trên phần đế với độ chính xác cao. Nguyên công cuối cùng là tiện các mặt phẳng còn lại. Thứ tự các nguyên công được sắp xếp sao cho máy tiện được sử dụng tối ưu và chi tiết không bị tổn thương.

3.2. Tính Lượng Dư Gia Công Cho Mỗi Nguyên Công

Lượng dư gia công cho lỗ chính Ø36mm khoảng 1-1.5mm mỗi bên. Dư này đủ để loại bỏ lớp ôxít gang xám và đạt được độ nhám Rz16 yêu cầu. Cho lỗ M24, dư gia công khoảng 0.5-1mm trước khi doa. Tổng lượng dư không được quá lớn vì gang xám khó gia công, cần cân bằng giữa chất lượng và thời gian gia công.

IV. Tính Toán Chế Độ Cắt và Thiết Kế Đồ Gá

Chế độ cắt bao gồm ba yếu tố chính: tốc độ cắt (v), lượng tiến (f), và độ sâu cắt (t). Việc tính toán chế độ cắt cho nguyên công khoét-doa lỗ phải dựa trên các yếu tố: loại vật liệu (gang xám GX 18-36), loại dao cắt (dao phay hoặc mũi khoan), độ cứng của máy. Tốc độ cắt gang xám thường từ 15-25 m/min tùy theo công đoạn. Thiết kế đồ gá là khâu quyết định đảm bảo chi tiết được giữ chặt, không bị trượt, không bị biến dạng trong quá trình gia công. Đồ gá phải thiết kế sao cho: dễ lắp dỡ chi tiết, không làm hư tổn bề mặt, đảm bảo độ cứng vững khi cắt, chi phí chế tạo hợp lý, phù hợp với sản xuất hàng loạt.

4.1. Tính Toán Chế Độ Cắt Cho Nguyên Công Khoét Doa Lỗ

Cho nguyên công khoét-doa lỗ Ø36mm, tốc độ cắt được chọn khoảng 18-20 m/min. Lượng tiến (f) = 0.2-0.3 mm/vòng tùy theo độ cứng máy. Độ sâu cắt (t) = 1-1.5mm cho doa để đạt độ nhám tốt. Công thức tính tốc độ quay: n = 1000v/(πD). Với D = 36mm, v = 20 m/min, n ≈ 177 vòng/phút. Chế độ này đảm bảo bề mặt được gia công đạt độ nhám Rz16 yêu cầu.

4.2. Thiết Kế Đồ Gá Cho Chi Tiết Cần Ly Hợp

Đồ gá cho gia công cần ly hợp cần thiết kế khớp với hình dạng của chi tiết. Phần thân hình trụ được giữ bằng chuck 3 hàm hoặc đỡ tâm. Phần đế phải được gá cố định để khoét lỗ M24 với độ chính xác cao. Thiết kế gá phải đảm bảo lực gá không làm hư tổn bề mặt gang xám, không gây biến dạng chi tiết. Gá nên tháo lắp dễ dàng để tăng năng suất sản xuất hàng loạt.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết. …3 Chương 2: Vật liệu và phương pháp chọn phôi.7 Chương 4: Chọn phương pháp gia công .12 Chương 5: Thiết kế nguyên công. 15 Chương 6: Tính lượng dư gia công cho ngyên công 9.56 Chương 7: Tính chế độ cắt cho một nguyên công khoét – doa lỗ 24 .59 Chương 8: Tính toán và thiết kế đồ gá .61 Tài liệu tham khảo .68 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay , các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng. Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên chuyên ngành định hướng cơ khí.

Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn công nghệ chế tạo máy mà các môn khác như: máy cắt kim loại, dụng cụ cắt. Đồ án còn giúp cho sinh viên được hiểu dần về thiết kế và tính toán một qui trình công nghệ chế tạo một chi tiết cụ thể. Khoa học ngày càng phát triển, với sự ra đời của các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, CIM, thì việc thiết kế quy trình công nghệ để gia công các chi tiết, từ đó chế tạo ra một máy móc thiết bị cụ thể chính là công việc của kỹ sư. Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững, có hiệu quả các phương pháp và vận dụng vào thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản.

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng , đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể. Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng. Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, đặc biệt là thầy Trần Thái Sơn em đã hoàn thành đồ án môn học này. Tuy nhiên, do thời gian giới hạn trong một đồ án môn học nên chắc chắc sẽ còn nhiều thiêu sót.

Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn chế tạo máy Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.! 2 Phần 1 : XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT I. Phân tích chi tiết gia công : 1. Công dụng : Chi tiết gia công là cần ly hợp dùng để đóng mở các cơ cấu và truyền chuyển động giữa các chi tiết. Cần ly hợp có khối lượng và kích thước nhỏ, lực tác dụng lên chi tiết không lớn, do đó yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi cao như độ song song giữa hai lỗ là 0.03 , độ đồng tâm là 0.

Độ nhám các mặt phẳng Rz16. - Tên chi tiết: CẦN LY HỢP - Chi tiết gồm 2 phần: + Phần thân: Hình trụ chiều dài 180mm, đường kính ngoài Þ56mm, đường kính lỗ Þ36 trên thân có gờ Þ 46 để bắt bulông M24. + Phần đế: Gồm hai càng có chứa hai lỗ 24. Yêu cầu kỹ thuật : - Độ song song giữa hai lỗ là 0.03, độ đồng tâm là 0.

Vật liệu : Cần ly hợp là chi tiết dạng càng, chịu tải trung bình, làm việc trong môi trường rung động nên vật liệu chế tạo phải đáp ứng được độ cứng vững. Vật liệu thông thường dùng để chế tạo là thép cacbon, thép hợp kim, các loại gang xám. Ở đây với chi tiết nầy ta chọn vật liệu là gang xám GX 18 – 36, do việc chế tạo (đúc) và gia công cũng như giá thành đối với vật liệu gang xám thấp. Xác định dạng sản xuất : Trong chế tạo máy, người ta phân biệt sản xuất thành 3 dạng :  Sản xuất đơn chiếc  Sản xuất hàng loạt (lớn, vừa, nhỏ)  Sản xuất hàng khối Mỗi dạng sản xuất có những đặt điểm riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

Để xác định được dạng sản xuất, ta cần phải tính : 1. Sản lượng hàng năm của chi tiết : được tính bởi công thức : α+β N =N 0 .(1+ ) 100 Trong đó: N : số chi tiết được sản xuất trong một năm N0 : số sản phẩm được sản xuất trong một năm m: số lượng chi tiết trong một sản phẩm  : phần trăm phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn ( = 3% - 6%)  : số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ : ( = 5% - 7%) Với số liệu từ phiếu nhiệm vụ, ta có: N0 = 80. Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức: Q1 = V. (kg ) Trong đó: Q1: trọng lượng của chi tiết ( kg ) V: thể tích của chi tiết ( dm3 )  : trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết Với: Trọng lượng riêng của gang xám là: 7,4 (kg/dm3 ) Và ta phân chi tiết ra thành từng phần nhỏ để tính thể tích của chi tiết: 4 Qua hình vẽ phân tích chi tiết gia công thành từng phần, sau đó ta tính thể tích từng phần và tổng hợp các t hể tích đó lại, ta có thể tích của chi tiết.98 = 41100 Thể tích rỗng của chi tiết sau khi đúc 2 V7 =18 .2 =2111,15 Vậy: V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 - V7 - V8 - V9 = 507336,19 Ta có: Trọng lượng của chi tiết là: Q1 = 0,507 x 7,4 = 3,7 (kg) 5 * Cách xác định dạng sản xuất : Q1 – Trọng lượng của chi tiết Dạng sản xuất > 200 kg 4 – 200 kg < 4kg Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc) Đơn chiếc <5 < 10 < 100 Hàng loạt nhỏ 10 – 55 10 – 200 100 – 500 Hàng loạt vừa 100 – 300 200 – 500 500 – 5000 Hàng loạt lớn 300 – 1000 500 – 1000 5000 – 50.000 (Thiết kế ĐA-CNCTM – trang 13) Từ kết quả có được qua tính toán, kết hợp với việc tra bảng xác định dạng sản xuất, ta kết luận chi tiết được sản xuất ở dạng sản xuất hàng khối Phần 2 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI I. Vật liệu: 6 Với chi tiết Cần Ly Hợp này, ta chọn vật liệu chế tạo là gang xám GX 18-36.

Với vật liệu gang xám GX 18-36 có thành phần như sau : Độ bền Hàm lượng các nguyên tố (%) Mác gang Độ rắn HB P S Kéo Uốn C Si Mn Không quá GX 18 - 36 18 36 170 – 229 3,3 1,4 0,7 0,2 0,15 II. Phương pháp chế tạo phôi: Vì dạng sản xuất là hàng khối và vật liệu là gang xám GX 18-36 nên ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp đúc trong khuôn cát mẫu cát, với CCX II. Loại phôi này có CCX kích thước là IT14  IT17 1. Máy làm khuôn: ta chọn dòng máy làm khuôn 91271M của Liên Xô (cũ) Số lần Khối Kích thước Lực Kích thước Đặc tính Công dằn lượng khuôn rỗng ép bao ngoài máy dụng trong 1 của máy, (DxRxC) kG của máy phút kg Nửa tự Khuôn động, dằn, trên và 1.260 có ép thêm, khuôn 1.550 có chốt đẩy dưới 2.Máy làm ruột: ta chọn dòng máy làm ruột 45542 của Liên Xô (cũ) Năng Thời gian Kích thước Khối lượng Đặc tính Công Kích thước suất chế tạo bao ngoài của máy, máy dụng ruột, mm lần/h ruột, s của máy kg Máy thổi cát 2 vị Ruột 2.367 ruột nửa tự động (Thiết kế đúc – trang 216) 2.

Bản vẽ khuôn đúc : 7 8 Loại Tính chất hỗn hợp Khối hỗn Độ bền N/cm2 lượng vật Lượng đất Độ thông hợp Cỡ hạt đúc, kg sét, % khí Nén tươi Kéo khô cát Cát áo khuôn < 200 0,16 – 0,2 8 – 10 40 – 70 4–5 tươi đúc gang 4. Thành phần và tính chất hỗn hợp cát làm khuôn : Khối Thành phần, % khối lượng Loại hỗn lượng vật Độ ẩm Cát – đất hợp cát Cát cũ Bột than Mùn cưa đúc, kg % sét mới Cát áo khuôn tươi < 200 4,5 – 5,5 45 – 75 21 – 51 3–5 đúc gang (Thiết kế đúc – trang 298) 5. Các lưu ý khi đúc chi tiết : Do gang xám dễ đúc do chảy loãng tốt, ít co ngót nên được dùng rộng rãi để đúc các chi tiết, nhưng trong quá trình đúc cần lưu ý một số việc sau: - Do gang dễ biến trắng nên khi dùng vật làm nguội cần phải thận trọng. - Khi đúc, thông thường, nên rót kim loại vào chỗ mỏng nhằm làm đồng đều nhiệt độ, tránh nút nhiệt ở vật đúc.

- Tránh bị biến trắng cục bộ, khi ráp khuôn nên tránh khe hở lớn giữa ruột vì có thể tạo rìa thừa, gây nứt ở mép cạnh. Phần 3: CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG 9 I. Qui trình công nghệ : Ta có bản vẽ lòng phôi Qua bản vẽ lồng phôi của chi tiết, ta nhận thấy rằng có những phương pháp gia công như sau: 10 Qua 2 phương án đã được nêu ra, ta nhận thấy rằng với phương án 1 là khả thi nhất. Nên ta chọn phương án 1, đây là phương án mà qua phân tích ta thấy nó có nhiều ưu điểm hơn hẳn phương án còn lại: Trình tự gia công hợp lý: - Về mặt tính toán và thiết kế đồ gá tương đối dễ hơn so với phương án còn lại - Các sai số trong quá trình gia công ít xuất hiện do các chuẩn được chọn trong từng nguyên công đều theo các nguyên tắc chọn chuẩn - Thời gian thực hiện cho từng nguyên công là thấp nhất so với các phương án còn lại.

Phần 4: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG I. Nguyên công 1 : Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu 1. Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc tự do ở mặt đáy khống chế bằng mặt phẳng, 2 bậc tự do ở mặt bên trái khống chế bằng khối V ngắn cố định, 1 bậc tự do ở mặt bên phải khống chế bằng khối V di động. Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng lực kẹp đai ốc, hướng từ trên xuống dưới.