Đồ án môn học: Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế khuôn

Đồ án nghiên cứu môn học công nghệ chế tạo máy xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết lập khuôn chế tạo phôi, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Tác giả: Nguyễn Tấn Lộc
• Trường học: Trường/Đại học không được đề cập
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy
• Loại tài liệu: Đồ án môn học

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. PHẦN I: Phân tích điều kiện làm việc và điều kiện kĩ thuật của chi tiết
• 1.1. Công dụng của chi tiết:
• 1.2. Điều kiện làm việc
• 1.3. Yêu cầu kĩ thuật :
• 2. Phần II Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết lập khuôn chế tạo phôi
• 2.1. phương pháp chế tạo phôi:
• 3. Phần III: Lựa chọn phương pháp gia công các bề mặt và phân tích chuẩn định vị
• 3.1. Lựa chọn phương pháp gia công các bề mặt:
• 3.2. Phân tích chuẩn định vị :
• 4. Phần IV: Thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết
• 4.1. Thứ tự các nguyên công :
• 4.2. Chọn chuẩn, chọn máy, chọn dao, trang bị công nghệ cho từng nguyên công:
• 4.3. Tra lượng dư cho từng bước công nghệ:
• 4.4. Tra chế độ cắt cho từng bước công nghệ:

Tóm tắt

I. Tổng Quan Đồ Án Công Nghệ Chế Tạo Phôi Khuôn Mẫu

Công nghệ chế tạo máy đóng vai trò then chốt trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Ngành này có nhiệm vụ chế tạo ra các sản phẩm cơ khí phục vụ mọi lĩnh vực của đời sống. Do đó, việc phát triển ngành chế tạo máy được nhà nước đặc biệt quan tâm. Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật cơ khí cần có kiến thức cơ bản vững chắc, rộng rãi và biết vận dụng để giải quyết các vấn đề cụ thể trong sản xuất. Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một phần không thể thiếu và cực kỳ quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành chế tạo máy trước khi ra trường, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và giải quyết các vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo máy. Đồ án này bao gồm phân tích điều kiện làm việc và điều kiện kỹ thuật của chi tiết, xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết lập khuôn chế tạo phôi, lựa chọn phương pháp gia công các bề mặt và phân tích chuẩn định vị, thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết. Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hướng dẫn tận tình của giảng viên, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy đã hoàn thành. Quá trình thiết kế đòi hỏi việc tìm hiểu các tài liệu liên quan và cả trong thực tế. Do thiếu kinh nghiệm thực tế, thiết kế nên không tránh khỏi sai sót ngoài ý muốn.

1.1. Tầm Quan Trọng của Công Nghệ Chế Tạo Phôi trong Cơ Khí

Ngành cơ khí, đặc biệt là công nghệ chế tạo phôi, đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các chi tiết máy. Từ đó, sản xuất ra các sản phẩm hoàn chỉnh. Công nghệ chế tạo phôi quyết định chất lượng, độ chính xác và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất. Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp, thiết kế khuôn tối ưu và kiểm soát quy trình công nghệ là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí. Các công đoạn như đúc, rèn, dập, ép đều là những phương pháp chế tạo phôi quan trọng, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng. Việc nắm vững kiến thức về công nghệ chế tạo phôi giúp kỹ sư cơ khí đưa ra các quyết định chính xác trong quá trình sản xuất, đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. Một kỹ sư giỏi cần hiểu rõ về vật liệu làm khuôn, quy trình chế tạo phôi và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phôi.

1.2. Mục Tiêu và Phạm Vi của Đồ Án về Công Nghệ Chế Tạo Phôi

Đồ án về công nghệ chế tạo phôi có mục tiêu chính là cung cấp cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để thiết kế và triển khai quy trình chế tạo phôi cho một chi tiết cụ thể. Phạm vi của đồ án thường bao gồm: phân tích chức năng và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp (đúc, rèn, dập,...), thiết kế khuôn (khuôn đúc, khuôn dập,...), xác định quy trình công nghệ chế tạo phôi (các bước công nghệ, thông số kỹ thuật,...), lựa chọn thiết bị và dụng cụ, tính toán kinh tế (chi phí vật liệu, chi phí gia công,...), và đánh giá chất lượng phôi. Sinh viên cần phải áp dụng các kiến thức đã học về vật liệu làm khuôn, quy trình chế tạo phôi, thiết kế khuôn và các phương pháp gia công để giải quyết các vấn đề thực tế trong quá trình thiết kế và triển khai quy trình chế tạo phôi.

II. Phân Tích Điều Kiện Làm Việc Yêu Cầu Kỹ Thuật Phôi

Ổ trục là chi tiết dùng để đỡ các trục quay, chịu tác dụng của các lực đặt trên trục và truyền các lực này vào thân máy, bệ máy. Nhờ có ổ trục, trục có vị trí nhất định trong máy và quay tự do quanh một đường tâm đã định. Ổ trục có thể là ổ ma sát trượt (ổ trượt) hoặc ổ ma sát lăn (ổ lăn), chịu lực hướng tâm, lực dọc trục hoặc cả hai. Ổ trượt gồm ít chi tiết nên dễ chế tạo chính xác cao và có thể điều chỉnh được khe hở. Hiện nay, ổ trượt ít được sử dụng hơn ổ lăn, tuy nhiên trong một số trường hợp nhất định, ổ trượt vẫn có nhiều ưu việt hơn, chẳng hạn khi trục quay với vận tốc rất cao, yêu cầu độ chính xác cao, trục có đường kính lớn, cần ổ ghép, làm việc trong điều kiện đặc biệt (trong nước, môi trường ăn mòn), tải trọng va đập và dao động. Khi trục quay, giữa ngõng trục và ổ có trượt tương đối, do đó sinh ra ma sát trượt trên bề mặt làm việc của ngõng trục và ổ.

2.1. Xác Định Chức Năng và Yêu Cầu Kỹ Thuật của Phôi Đúc Ổ Trục

Chức năng chính của phôi đúc ổ trục là đảm bảo khả năng chịu lực và định vị trục quay. Yêu cầu kỹ thuật của phôi đúc ổ trục bao gồm: độ bền cao, độ cứng phù hợp, khả năng chống mài mòn, độ chính xác về kích thước và hình dạng, độ nhám bề mặt thấp, và khả năng chịu tải tĩnh và động. Các yêu cầu này ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và hiệu suất làm việc của ổ trục. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp (gang, thép, đồng,...) và phương pháp chế tạo phôi (đúc khuôn cát, đúc áp lực, đúc ly tâm,...) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Sai số trong chế tạo phôi cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Bền và Tuổi Thọ của Phôi Rèn

Độ bền và tuổi thọ của phôi rèn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm: chất lượng vật liệu (thành phần hóa học, cơ tính,...), phương pháp rèn (rèn tự do, rèn khuôn,...), chế độ nhiệt luyện, và điều kiện làm việc (tải trọng, nhiệt độ, môi trường,...). Quá trình rèn giúp cải thiện cơ tính của vật liệu, tăng độ bền và khả năng chống mài mòn. Tuy nhiên, nếu quá trình rèn không được thực hiện đúng cách, có thể gây ra các khuyết tật như nứt, gãy, hoặc biến dạng, làm giảm độ bền và tuổi thọ của sản phẩm. Việc lựa chọn vật liệu làm khuôn rèn phù hợp và kiểm soát quy trình chế tạo phôi rèn là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm.

III. Hướng Dẫn Chọn Phương Pháp Chế Tạo Phôi Thiết Kế Khuôn

Phương pháp chế tạo phôi được chọn là đúc phôi trong khuôn cát. Bộ mẫu phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản như: tạo hình chính xác phôi đúc, có độ bền cao để sản xuất đủ số lượng khuôn đúc, nhẹ để tiện sử dụng, giá thành thấp, bảo đảm độ chính xác trong thời hạn sử dụng. Trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc thường dùng mẫu bằng gỗ. Bộ mẫu bằng nhựa có thể giữ độ chính xác trong thời gian dài, nhưng có giá thành cao và không phù hợp với điều kiện nhà xưởng hiện có. Bộ mẫu kim loại tuy có giá thành cao nhưng giữ được độ chính xác lâu dài, phù hợp với điều kiện sản xuất của nhà xưởng. Đồng thời do chi tiết có hình dạng đơn giản, kích thước nhỏ, dạng sản xuất chi tiết là hàng loạt vừa. Do đó, ta chọn phương pháp phôi đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại và làm khuôn bằng máy. Phôi đạt độ chính xác cấp I (sản xuất hàng khối), cấp chính xác về kích thước IT 14- IT 15, độ nhám bề mặt Rz = 40 (mm).

3.1. So Sánh Ưu Nhược Điểm Các Phương Pháp Chế Tạo Phôi Phổ Biến

Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế. Các phương pháp chế tạo phôi phổ biến bao gồm: đúc (khuôn cát, khuôn kim loại, đúc áp lực,...), rèn (rèn tự do, rèn khuôn,...), dập (dập nóng, dập nguội,...), ép (ép đùn, ép tấm,...), và gia công cắt gọt. Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng về độ chính xác, độ bền, độ phức tạp của hình dạng, khả năng sản xuất hàng loạt, và chi phí sản xuất. Ví dụ, đúc khuôn cát có chi phí thấp nhưng độ chính xác không cao, trong khi đúc áp lực có độ chính xác cao nhưng chi phí đầu tư lớn. Việc hiểu rõ ưu nhược điểm của từng phương pháp giúp kỹ sư lựa chọn phương pháp phù hợp nhất với yêu cầu của sản phẩm và điều kiện sản xuất.

3.2. Thiết Kế Khuôn Đúc Yếu Tố Ảnh Hưởng và Nguyên Tắc Cơ Bản

Thiết kế khuôn đúc là một quá trình phức tạp, đòi hỏi kiến thức về vật liệu, nhiệt động lực học, và công nghệ đúc. Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế khuôn bao gồm: hình dạng và kích thước của sản phẩm, vật liệu đúc, phương pháp chế tạo phôi, và yêu cầu về chất lượng bề mặt. Các nguyên tắc cơ bản trong thiết kế khuôn bao gồm: đảm bảo khả năng điền đầy khuôn, thoát khí tốt, làm nguội đều, và dễ dàng tháo khuôn. Việc lựa chọn vật liệu làm khuôn phù hợp và thiết kế hệ thống rót, hệ thống thoát khí, và hệ thống làm nguội tối ưu là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng phôi đúc.

IV. Quy Trình Lựa Chọn Phương Pháp Gia Công Phân Tích Chuẩn

Dựa vào các yêu cầu kĩ thuật như dung sai kích thước, độ nhám bề mặt, yêu cầu kĩ thuật trên bản vẽ chi tiết gối đỡ trục ta phân tích như sau: Các bề mặt làm việc của chi tiết hầu hết yêu cầu độ nhẵn bóng không cao nên không cần gia công với chế độ đặc biệt. Độ không vuông góc giữa đường tâm trục ∅ 32h7 với mặt A không vượt quá 0.02 μm, độ không đồng tâm giữ lỗ ∅ 17H7 và ∅ 32h7 không vượt quá 0.01 μm. Độ nhám bề mặt: Bề mặt lỗ ∅ 17 gia công đạt độ nhám Ra= 2.5 m nên ta chọn phương gia công là khoan xong doa thô lại. Bề mặt lỗ ∅ 6, ∅ 5và ∅ 10 Rz= 40 m nên ta chọn phương gia công khoan. Bề mặt A, C gia công đạt độ nhám bề mặt Ra= 1.25m nên ta chọn phương pháp gia công tiện thô xong tiện tinh lại. Bề mặt trục ∅ 32 gia công đạt độ nhám mặt Ra= 1.25m nên ta chọn phương pháp gia công tiện thô xong tiện tinh lại. Bề mặt trụ ∅ 60 gia công đạt độ nhám mặt Rz = 20 m nên ta chọn phương pháp gia công tiện thô. Rãnh chữ A ta chọn phương pháp phay.

4.1. Tiêu Chí Lựa Chọn Phương Pháp Gia Công Bề Mặt Phôi Dập

Việc lựa chọn phương pháp gia công bề mặt phôi dập phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm: yêu cầu về độ chính xác kích thước, độ nhám bề mặt, độ cứng, và hình dạng của bề mặt. Các phương pháp gia công phổ biến bao gồm: tiện, phay, mài, và đánh bóng. Tiện và phay thường được sử dụng để gia công các bề mặt có độ chính xác và độ nhám trung bình. Mài được sử dụng để gia công các bề mặt có độ chính xác và độ nhám cao. Đánh bóng được sử dụng để cải thiện độ nhám bề mặt. Các yếu tố khác cần xem xét bao gồm: chi phí gia công, năng suất gia công, và khả năng gia công các vật liệu khác nhau.

4.2. Phân Tích và Chọn Chuẩn Định Vị Tối Ưu Trong Gia Công Phôi Ép

Việc phân tích và chọn chuẩn định vị tối ưu là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và độ ổn định trong quá trình gia công. Chuẩn định vị là bề mặt hoặc điểm được sử dụng để xác định vị trí của phôi trong quá trình gia công. Việc chọn chuẩn định vị cần tuân theo các nguyên tắc sau: chọn chuẩn thô trước chuẩn tinh, chọn chuẩn thiết kế trùng với chuẩn công nghệ, chọn chuẩn có độ chính xác cao, chọn chuẩn có độ ổn định cao, và chọn chuẩn dễ gá đặt. Sai số do chọn chuẩn không hợp lý có thể dẫn đến sai số kích thước, sai số hình dạng, và sai số vị trí.

V. Thiết Kế Quy Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Lựa Chọn Dao

Thứ tự các nguyên công: Nguyên công 1: Gia công tiện mặt A, C và trụ ∅ 32. Nguyên công 2: Bước 1: Gia công tiện mặt trụ và vát mép ∅60. Bước 2: Gia công lỗ ∅17, và vác mép lỗ ∅17. Bước 3: Gia công tiện lỗ bậc ∅20. Nguyên công 3: Gia công lỗ ∅6 và ∅10. Nguyên công 4: Gia công vác mép ∅17 và ∅32. Nguyên công 5: Gia công lỗ ∅5. Nguyên công 6: Gia công rãnh lệch tâm ∅5. Chọn chuẩn, chọn máy, chọn dao, trang bị công nghệ cho từng nguyên công. Lượng dư gia công là lớp kim loại được hớt đi trong quá trình gia công. Xác định lượng dư gia công hợp lý sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế.

5.1. Xác Định Thứ Tự Các Nguyên Công Hợp Lý cho Phôi Đúc

Việc xác định thứ tự các nguyên công hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế. Các nguyên tắc cần tuân theo khi xác định thứ tự các nguyên công bao gồm: gia công thô trước gia công tinh, gia công mặt chuẩn trước gia công các mặt khác, gia công các mặt có độ chính xác cao trước gia công các mặt có độ chính xác thấp, và gia công các mặt dễ biến dạng sau cùng. Việc lựa chọn thứ tự các nguyên công cần xem xét đến các yếu tố như: độ cứng của vật liệu, độ phức tạp của hình dạng, và yêu cầu về độ chính xác.

5.2. Nguyên Tắc Chọn Dao Cụ Phù Hợp cho Từng Bước Công Nghệ

Việc lựa chọn dao cụ phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả gia công và chất lượng bề mặt. Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn dao cụ bao gồm: vật liệu gia công, phương pháp gia công, độ chính xác yêu cầu, độ nhám bề mặt yêu cầu, và chi phí gia công. Các loại dao cụ phổ biến bao gồm: dao tiện, dao phay, mũi khoan, mũi doa, và đá mài. Việc lựa chọn vật liệu dao cụ (thép gió, hợp kim cứng,...) và hình dạng dao cụ cần phù hợp với từng bước công nghệ.

VI. Tính Toán Thiết Kế Đồ Gá Cho Nguyên Công Khoan Lỗ

Các thành phần của đồ gá công nghệ bao gồm: Cơ cấu định vị phôi, cơ cấu kẹp chặt phôi, cơ cấu dẫn hướng dụng cụ cắt, cơ cấu phân độ, cơ cấu xác định đồ gá lên máy công cụ, cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên máy công cụ, thân, đế đồ gá. Yêu cầu thiết kế đồ gá khoan 3 lỗ 6mm và khoét 3 lỗ 9mm là gá đặt nhanh chóng, định vị chính xác bảo đảm yêu cầu khi khoan. Chi tiết được định vị 5 bậc tự do: Mặt C khống chế 3 bậc tự do. Mặt lỗ ∅17 định vị bằng chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do. Chi tiết được kẹp chặt bằng ren.

6.1. Phương Pháp Xác Định Lực Kẹp Cần Thiết Để Kẹp Chặt Chi Tiết

Momen xoắn Mx, M.n và lực chiều trục P0 , N. Kp. Công thức M = 10. d^x .S^y .v^q .Kmp. P = Cpd^x .S^y .v^q .Kp. Chi tiết được định vị bằng lỗ và mặt đáy. Momen cắt Mx có xu hướng làm chi tiết xoay xung quanh trục của nó. Muốn cho chi tiết không bị xoay thì momen ma sat do lực hướng trục và lực kẹp gây ra phải thắng momen cắt.

6.2. Ảnh Hưởng của Sai Số Đồ Gá Đến Độ Chính Xác Gia Công

Sai số gá đặt được tính theo công thức sau: . Có thể viết như sau: - Ta lấy sai số gá đặt cho phép + : Sai số gá đặt: = 0.04 mm - Sai số chuẩn do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra. Sai số chuẩn được tính theo công thức trang 44 [4]. + : Sai số chuẩn : = = = 0.009 mm : Sai số kẹp chặt : =0 - Sai số điều chỉnh là sai số sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy = 5÷10 μm ( trang 88 [4] ) : Sai số điều chỉnh: Chọn = 0.005 mm - Sai số mòm do đồ gá bị mòn gây ra.