đồ án công nghệ cad/cam ( quy trình công nghệ chế tao tay biên )

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nhiều nước trên thế
giới đã và đang ứng dụng rộng rãi các máy điều khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo.
Nhằm để giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả
kinh tế cũng như rút ngắn thời gian sản xuất.
Với sự phát triển của lĩnh vực công nghệ thông tin đã tạo ra các phần mềm tiện ích
để thiết lập nhanh, chính xác các bản vẽ hình chiếu 2D, bản vẽ hình chiếu trục đo 3D, mô
phỏng quá trình lắp rắp cho đến quá trình hoạt động của máy, tạo khuôn mẫu và cho phép
tự động lập chương trình gia công trên các máy CNC. Quan sát quá trình gia công trên
màn hình máy tính. Do đó chúng ta có thể kiểm tra toàn bộ quá trình gia công, sữa chữa
những lỗi trong chương trình tránh được các sai sót trước khi gia công đem lại hiệu quả
kinh tế cao.
Đồ án CAD/CAM/CNC tập hợp tất cả các tính năng trên bằng việc ứng dụng phần
mềm Pro/Engineer đã được học để thiết kế lập trình gia công xuất chương trình gia công
trên máy CNC
Trong quá trình làm chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót, kính mong sự góp ý của
các thầy để đồ án đươc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bùi Trương
Vỹ đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, Ngày….tháng….năm 2012
Sinh viên thực hiện
Cao Văn Thắng
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 1
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
MỤC LỤC
Chương 1
GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT
CỦA NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1.1. Giới thiệu về đề tài
Tên đề tài : “ Gia công tay biên”.
Tay biên (thanh truyền) là một chi tiết máy nằm trong động cơ đốt trong. Tay biên

nhận lực tác động từ piston truyền xuống trục khuỷu, biến chuyển động tịnh tiến của
piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 2
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Hình 1.1 Sơ đồ lắp tay biên
Điều kiện làm việc:
Tay biên chịu các lực:
- Lực khí thể của quá trình nén và cháy – giản nở trong xylanh
- Lực quán tính của chi tiết chuyển động tịnh tiến
- Lực quán tính của bản thân thanh truyền
Khi làm việc lực quán tính và lực khí thể thay đổi theo chu kỳ bởi vậy tải trọng tác
động vào tay biên thay đổi và có tính chất va đập mạnh. Thân tay biên chịu nén và chịu
uốn dưới tác dụng của lực khí thể và lực quán tính.
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 3
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Chương 2
PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
2.1 . Kết cấu tay biên:
Kết cấu tay biên gồm 3 phần như hình vẽ
- Đầu nhỏ tay biên: đầu lắp ghép tay biên
với chốt piston
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 4
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
- Thân tay biên: phần tay biên nối đầu nhỏ với đầu to
- Đầu to tay biên: đầu lắp ghép với chốt trục khủy

Hình 2.1 Kết cấu tay biên
a) Đầu nhỏ tay biên
Kết cấu đầu nhỏ tay biên phụ thuộc phụ thuộc vào kích thước chốt piston vào
phương pháp lắp ghép chốt piston vào đầu nhỏ tay biên.

Hiện nay dùng phổ biến chốt piston lắp tự do: đầu nhỏ tay biên có dạng hình trụ
rỗng. Do có sự chuyển động tương đối giữa chốt piston và đầu nhỏ tay biên nên cần phải
bôi trơn bề mặt ma sát.
Trong những động cơ làm mát đỉnh piston bằng cách phun dầu nhờn vào bên dưới
đỉnh piston, trên đầu nhỏ tay biên phải bố trí lỗ phun dầu. Dầu sau khi bôi trơn bề mặt
bạc lót và chốt piston sẽ phun vào mặt dưới của đỉnh piston để làm mát đỉnh.
Mặt trong của đầu nhỏ tay biên được lắp với bạc theo kiểu lắp chặt, mặt trong bạc
lắp lỏng với chốt piston để đảm bảo chốt piston chuyển động tương đối so với đầu nhỏ
tay biên.
b) Thân tay biên
Chiều dài của thân tay biên tính từ tâm đầu nhỏ đến đầu to tay biên. Thân tay biên
chịu lực phức tạp: lực quán tính, kéo, nén, uốn,…để phù hợp với tình hình chịu lực, tay
biên có cấu tạo một đầu to và một đầu nhỏ.
Thân tay biên thường có tiết diện hình chữ I, là loại phân bố vật liệu hợp lý nhất vì
nó đảm bảo độ cứng vững mà trọng lượng lại giảm.
c) Đầu to tay biên
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 5
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Đầu to của tay biên là phần trụ rỗng ôm lấy chốt trục khuỷu. Để chống mòn và
thuận tiện trong bảo dưỡng, sữa chữa người ta dùng bạc lót lắp vào đầu to tay biên. Mặt
làm việc của bạc lót được tráng lớp hợp kim chống mòn.
Để đảm bảo tính năng làm việc tốt, đầu to tay biên cần đảm bảo các yêu cầu:
- Bảo đảm cứng vững để bạc lót không bị bến dạng
- Phải nhỏ gọn để giảm lực quán tính
- Giữa đầu to và thân có góc lượn để tránh gây ứng suất tập trung
- Thuận lợi cho việc lắp ghép với chốt khuỷu.
Mặt trong của tay biên được lắp chặt với bạc, mặt trong của bạc lót lắp lỏng với
chốt khuỷu.
Vật liệu chế tạo:
Do phải truyền lực rất lớn nên vật liệu chế tạo tay biên thường là thép cácbon hoặc

thép hợp kim. Thông thường thép cácbon được dùng nhiều vì giá thành thấp, vì vậy ta
chọn vật liệu chế tạo là thép C45.
2.2. Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.
Từ chức năng của tay biên , để đảm bảo khả năng cho tay biên làm việc tốt thì khi
chế tạo các bề mặt làm việc phải đáp ứng các yêu cầu.
 Dung sai độ song song của hai đường tâm lỗ đầu to và lỗ đầu nhỏ: tra bản
2.16 - Sổ Tay Dung Sai Lắp Ghép (Ninh Đức Tốn), xác định được cấp chính xác độ song
song là 7, dóng vào bảng 2.15- Sổ Tay Dung Sai Lắp Ghép (Ninh Đức Tốn), ta xác định
được dung sai độ song song của hai đường tâm là 0,025mm.
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 6
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
 Dung sai độ song song của mặt đầu hai lỗ: xác định tương tự ta được cấp chính
xác độ song song của nó là 9, tra bảng 2.15 như trên ta xác định được dung sai độ song
song của mặt đầu hai lỗ là 0,02mm.
 Từ cấp chính xác 7 và 9, tra bảng 2.12- Sổ Tay Dung Sai Lắp Ghép (Ninh Đức
Tốn), ta xác định được cấp chính xác về kích thước tương ứng 7-IT8, 9-IT10. Tra bảng
dung sai tiêu chuẩn ta được các giá trị dung sai ghi trong bản vẽ chi tiết.
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 7
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Hình 2.2 Kiểu lắp của tay biên
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 8
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Nếu ko đảm bảo những yêu cầu này, thì
sự sai lệch sẽ gây nên sự chuyển động lệch
tâm của piston trong xi lanh mà người ta
thường gọi là độ đâm biên. Khi đó ma sát
giữa các cặp tiếp xúc như piston, xéc măng và
xilanh hay cổ trục, cổ biên với các ổ đỡ tăng
lên rất nhiều, có thể dẫn đến phá hoại lớp dầu
bôi trơn, tốc độ mài mòn tăng và phân bố

không đồng đều trên bề mặt làm việc.


Hình 2.3 Tay biên bị lệch
Vì vậy khi chế tạo, việc đảm bảo các yêu cầu trên là hết sức cần thiết.
- Để phù hợp ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phôi dập, dập cho năng suất cao
và độ bền cao.
- Để giảm giá thành sản phẩm ta sản xuất theo hàng loạt nhỏ.
- Vật sau khi dập có 2 lỗ chưa thấu, ta cần gia công mặt đầu, gia công 2 lỗ, gia công
lỗ tra dầu.
.
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 9
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Chương 3
THIẾT KẾ CHẾ TẠO
3.1. Chọn phôi.
Phôi sử dụng để gia công CNC là phôi dập, sau khi dập phôi có dạng gần giống
với chi tiết với 2 lỗ chưa thấu.
Hình 3.1 Chi tiết lồng phôi
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 10
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
3.2. Thiết lập quy trình công nghệ
3.2.1. Lựa chọn máy và thông số kỹ thuật chính của máy
 Lựa chợn máy phay : EMCO CONCEPTMILL- 450
Hình 3.2 Máy phay EMCO CONCEPTMILL- 450
Ngoài chức năng phay của máy thì máy còn có thể thực hiện được các công việc
- Khoan
- Khoét
- Doa
- Ta ro

Thông số chính của máy
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 11
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Không gian làm việc của máy
Giới hạn không gian làm việc theo phương X [mm] 600
Giới hạn không gian làm việc theo phương Y [mm] 500
Giới hạn không gian làm việc theo phương Z [mm] 500
Khoảng làm việc hiệu quả theo phương Z [mm] 250
Bàn máy và dao
Kích thước bàn máy [mm] 700 520
Thời gian thay dao s 8.2
Đường kính dao lớn nhất [mm] 80
Chiều dài lớn nhất của dao [mm] 250
Thông số khác
Công suất máy kW 13
Tốc độ quay trục chính [v/ph]
50 ÷10000
Nguồn cung cấp [V,Hz] 450V,50/60Hz
Tổng trọng lượng máy [Kg] 4000
Số trục 3
Các hệ điều khiển dùng trong máy
Fanuc/Siemens/
Heidenhain
3.2.2. Xác định thứ tự các nguyên công, bước công nghệ trong từng nguyên công
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 12
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
 Chi tiết cần gia công những mặt
Hình 3.3 Các mặt cần gia công
- Gia công hai mặt đầu của 2 lỗ 1 và 2
- Gia công lỗ và lỗ

- Gia công mặt đầu 3
- Gia công lỗ tra dầu
3.2.2.1. Nguyên công 1
Bước 1 : Phay mặt đầu 2 lỗ ( mặt 1)
Định vị: Dùng mặt đáy 2 làm chuẩn thô hạn chế 3 bậc tự do, mặt ngoài lỗ lớn 2 bậc tự
do, mặt ngoài lỗ nhỏ 1 bậc tự do. Số bậc tự do bị khống chế là 6 bậc tự do (như hình vẽ)
Kẹp chặt: Kẹp chặt vào khối V tùy động ở mặt trụ ngoài lỗ nhỏ
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 13
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Chọn dao: Ta chọn dao phay mặt đầu của hãng dao: MITSUBISHI
Hình 3.4 Dao phay mặt đầu và bản thông số kích thước dao.
Với mã dao: APX3000-032A05RA. Dựa vào bảng ta có các thông số dao:
Kiểu hình học dao: tròn Loại : 1 Số lưỡi cắt: Z = 5
D
1
= 32mm D
8
= 9mm D
9
= 16mm D
11
= 14mm D
12
= 30mm
L
1
= 40mm L
7
= 18mm L
8

= 5.6mm
Chọn lưỡi cắt có mã số AOMT123602PEER-M có các thông số
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 14
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Hình 3.5 Bảng thông số lưỡi cắt dao phay mặt đầu.
 Các thông số công nghệ:
Bảng thông số điều kiện cắt của nhà sản xuất
Hình 3.6 Bảng thông số điều kiện cắt.
 Với đường kính dao phay mặt đầu 32mm.
Khi phay thô:
- Vận tốc cắt V
c
= 180 (m/phút) ( tra bảng).
- Vận tốc trục chính là: n =
- Lượng chạy dao răng: f
z
= 0,1 (mm/răng) ( tra bảng).
- Lượng chạy dao phút: V
f
= f
z
.n.Z = 0,1 . 1790 . 5 = 895 (mm/phút).
- Lượng ăn dao vòng: S
0
= f
z
.Z = 0,1 . 5 = 0,5 (mm).
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 15
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
- Chọn chiều sâu cắt: t = 1 (mm).

Khi phay tinh:
- Vận tốc cắt: V
c
= 200 (m/phút) ( tra bảng).
- Vận tốc trục chính là: n =
- Lượng chạy dao răng: f
z
= 0,1 (mm/răng) ( tra bảng)
- Lượng chạy dao phút: V
f
= f
z
.n.Z = 0,1 . 1989 . 5 = 995 (mm/phút)
- Lượng ăn dao vòng: S
0
= f
z
.Z = 0,1 . 5 = 0,5 (mm)
- Chọn chiều sâu cắt: t = 0,5 (mm)
3.2.2.2. Nguyên công 1
Bước 2 : Khoan lỗ
Chọn dao khoan MQS của hãng Mitsubishi có thông số như hình dưới
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 16
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Hình 3.7 Bảng thông số dao khoan
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 17
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Đường kính mũi khoan D
1
= 15 mm.

- Vận tốc trục chính: V
c
= 100 (m/phút)
- Vận tốc cắt: n =
- Chiều sâu cắt: t = 0,5. D
1
= 0,5.15 = 7,5 (mm)
- Lượng chạy dao vòng: s = 0,35( mm/vòng)
3.2.2.3. Nguyên công 1
Bước 3 : Doa lỗ
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 18
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Hình 3.8: Mũi doa FSWUP1413R/L-04S và bảng thông số mũi doa
Chọn dao với mã số mũi doa: FSWUP1413R/L-04S. Dựa vào hình, ta có các thông
số mũi doa như sau:
Chọn dao có đường kính : D
1
= 16 mm.
- Vận tốc trục chính: n = 800 (vòng/phút)
- Vận tốc cắt: V
c
=
- Chiều sâu cắt: t = 0,5.D = 0,5.16 = 8 (mm)
- Lượng chạy dao vòng: s = 0,25 ( mm/vòng)
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 19
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
3.2.2.4. Nguyên công 1
Bước 4 : Vát mép lỗ đầu nhỏ
Ta chọn dao phay ngón vát mép 45
o

của hãng dao: MITSUBISHI
Với mã dao: CFSPR041S16S.
Bảng 3.9: Bảng thông số dao phay vát mép CFSPR081S20.
Ta có các thông số của dao như sau:
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 20
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Kiểu hình học dao: vát mép 45
o
. Số lưỡi cắt: Z = 1
D1 = 8mm D2 = 24,6mm D4 = 20mm D6 = 19,5mm
L1 = 110mm L2 = 40mm L4 = 25mm
Lưỡi cắt được chọn có mã số SPMW1203 có các thông số
Hình 3.10: Bảng thông số điều kiện cắt CFSPR081S20.
Đường kính dao phay vát mép mm.
Ta có :
- Vận tốc cắt: V
c
= 80 (m/phút) ( tra bảng).
- Vận tốc trục chính là: n =
- Lượng chạy dao răng: f
z
= 0,4 (mm/răng) ( tra bảng).
- Lượng chạy dao phút: V
f
= f
z
.n.Z = 0,4 . 3183 . 1 = 1273 (mm/phút).
- Chọn chiều sâu cắt: t = 0,2 (mm).
3.2.2.5. Nguyên công 1
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 21

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Bước 5 : Phay bán tinh lỗ
Ta chọn dao phay ngón của hãng dao: MITSUBISHI
Hình 3.11 Dao phay ngón và bản thông số kích thước dao
Với mã dao: APX3000R161SA16SA. Ta có các thông số dao:
Kiểu hình học: dao tròn Số lưỡi cắt: Z = 2
D1 = 16mm D4 = 16mm L1 = 85mm L2 = 25mm
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 22
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
Lưỡi cắt được chọn có mã số AOMT123602PEER-M có các thông số
Hình 3.12 Bảng thông số lưỡi cắt dao phay ngón
Hình 3.13 Bảng thông số điều kiện cắt của dao phay ngón
Các thông số công nghệ:
Đường kính dao phay ngón Ф16mm.
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 23
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
phay bán tinh
- Vận tốc cắt: V
c
= 200 (m/phút) ( tra bảng).
- Vận tốc trục chính là: n =
- Lượng chạy dao răng: f
z
= 0,25 (mm/răng) ( tra bảng).
- Lượng chạy dao phút: V
f
= f
z
.n.Z = 0,25 . 4973 . 2 = 2486 (mm/phút).
- Chọn chiều sâu cắt: t = 1 (mm)

3.2.2.6. Nguyên công 1
Bước 6 : Doa lỗ đầu lớn
Chọn dao có đường kính : D
1
= 35 mm.
- Vận tốc trục chính: n = 800 (vòng/phút)
- Vận tốc cắt: V
c
=
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 24
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC GVHD: Bùi Trương Vỹ
- Lượng chạy dao vòng: s = 0,25 ( mm/vòng)
3.2.2.7. Nguyên công 1
Bước 7 : Vát mép lỗ đầu lớn
Ta chọn dao phay ngón vát mép 45
o
của hãng dao: MITSUBISHI
Với mã dao: CFSPR041S16S.
Ta có các thông số của dao như sau:
Kiểu hình học dao: vát mép 30
o
. Số lưỡi cắt: Z = 3
D1 = 32mm D2 = 43,8mm D4 = 32mm D6 = 31,5mm
L1 = 125mm L2 = 45mm L4 = 36mm
Đường kính dao phay vát mép mm.
Ta có :
SVTH: Cao Văn Thắng Trang 25