ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BẠC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT
BẠC

(TẬP THUYẾT MINH)

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. Nguyễn Văn Tường
Sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Thạch
Mã số sinh viên : 60136819
Lớp : 60.KTCK-1

NHA TRANG – 2022

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

I. Tên nhiệm vụ: Thiết kế quy trình cơng nghệ gia công chi tiết bạc bằng vật liệu C35

II. Số liệu ban đầu:

- Bản vẽ chi tiết bạc

- Sản lượng: 3588 sản phẩm/năm

III. Nội dung chính phần thuyết minh:

1. Xác định dạng sản xuất

2. Phân tích chi tiết gia cơng

3. Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi

4. Xây dựng tiến trình gia cơng

5. Thiết kế ngun cơng

6. Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

7. Xác định chế độ cắt và thời gian cơ bản

8. Lập phiếu tổng hợp nguyên công

IV. Các bản vẽ:

- 01 bản vẽ chi tiết gia công, A3

- 01 bản vẽ phôi, A3

- 03 bản vẽ nguyên công, A3

V. Thời gian thực hiện đồ án:

Đồ án được thực hiện từ ngày 12/9/2022 đến ngày 19/12/2022

Ngày 12 tháng 09 năm 2022

Giảng viên hướng dẫn Trưởng bộ
môn

PGS.TS. Nguyễn Văn TS. Nguyễn Hữu Thật
Tường

Chương 1. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1 MƠ HÌNH HĨA CHI TIẾT
Để tiến hành mơ hình hóa 3D chi tiết bạc ta sử dụng các phần mềm có hỗ trợ tính

vẽ 3D tiêu biểu như phần mềm SolidWorks, Autocad 3D, Autodesk Inventor. Ở đồ án
này dùng phần mềm SolidWorks để mơ hình hóa 3D chi tiết bạc.

Hình 1.1 Mơ hình 3D chi tiết bạc sau khi được dựng bằng phầm mềm
SolidWorks

Các bước thực hiện mơ hình hóa 3D chi tiết trên phần mềm SolidWorks:
Bước 1: Ta mở SolidWork và chọn mặt phẳng ( FRONT PLANE ), sau đó ta chọn
lệnh Sketch và vẽ phác thảo biên dạng 2D của chi tiết như Hình 1.2

Hình 1.2 Biên dạng ban đầu của chi tiết
Bước 2: Sử dụng lệnh Revolved Boss/Base và chọn tâm xoay là đường tâm của
chi tiết để tiến hành dựng mơ hình 3D.

Hình 1.3 Mơ hình 3D sau khi sử dụng lệnh Revolved Boss/Base

Bước 3: Ta chọn mặt Right Plane và dùng lệnh Sketch vẽ biên dạng của bốn
rãnh

Hình 1.4 Chi tiết sau khi vẽ biên dạng bốn hình chữ nhật
Bước 4: Sau khi vẽ xong ta dùng lệnh Extruded Cut tạo bốn rãnh và dùng lệnh
Fillet để tạo đường cong cho rãnh với bán kính 50mm được mơ tả qua Hình 1.5, Hình
1.6

Hình 1.5 Chi tiết sau khi dùng lệnh Extruded Cut

Hình 1.6 Chi tiết sau khi dùng lệnh Fillet
1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT

Phần mềm SOLIDWORK hiện ra kết quả tính khối lượng và thể tích của CT như
Hình 1.8 dưới đây:

Vật liệu chế tạo chi tiết là thép C35, khối lượng riêng là 7850 kg/m3.
Sử dụng chức năng Mass Properties của phần mềm để tiến hành phần tích khối
lượng của chi tiết.
Để xác định khối lượng riêng của vật liệu dùng để chế tạo cho CT, ta chọn
EVALUATE trên thanh công cụ của phần mềm và tiếp tục chọn MASS PROPERTIES

, khi đó xuất hiện hộp thoại MAS PROPERIES như hình 1.7

Hình 1.7 Hộp thoại Mass Properties xuất hiện ban đầu
Hình 1.8 Hộp thoại Mass/Section Property Options đã nhập các thông số

Sau khi thực hiện nhập các thơng số vật liệu thì ta thu được khối lượng của chi
tiết nắp xuyên là 1,54 kg.

Hình 1.9 Khối lượng và thể tích của chi tiết được tính trên phần mềm SolidWorks

1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Xác định dạng sản xuất là cơng việc quan trọng vì nó quyết định đế cơng nghệ ứng
dụng sau này.

Để xác định được dạng hình sản xuất trước tiên ta phải xác định được sản lượng
năm của chi tiết gia công (N) và khối lượng phôi (Q).

N được xác định theo công thức: [1, trang 24, 2.1]
N = N0.m.(1+ α100)(1+ β100) (1.1)

Trong đó:
+ N0: số sản phẩm sản xuất trong một năm theo kế hoạch ( N0 = 3000)

+ α: phần trăm phế phẩm (α = 10 ÷ 20%, lấy α = 15%)

+ β: số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ lấy (β = 3÷5%, lấy β = 4%)

+ m: số thi tiết trong sản phẩm (m = 1)

Thay vào phương trình ta có:
N = 3000.1.(1+ 15 100)(1+ 4100) = 3588 (chi tiết/năm)
Vậy số lượng chi tiết sản xuất trong một năm N = 3588 (chi tiết/năm)
Dựa vào số lượng chi tiết N = 3588 chi tiết/năm và khối lượng chi tiết m =
1,54kg, ta chọn dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt vừa [1, trang 25, bảng 2.1].

Chương 2. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG

2.1 U CẦU KỸ THUẬT
Chi tiết bạc (Hình 2.1)

Hình 2.1 Bản vẽ chế tạo chi tiết bạc
Dựa vào bản vẽ chế tạo, ta thấy được chi tiết có các yêu cầu kỹ thuật là:
- Bề mặt trụ kích thước 48mm, cấp chính xác IT7, độ nhám Ra= 3,2 µm
- Bề mặt lỗ Ø90, cấp chính xác IT9, độ nhám Ra= 6,3 µm
- Bề mặt Ø120, cấp chính xác IT9, độ nhám Ra = 6,3 µm
- Bề mặt rãnh then kích thước 10 H 9−0036 cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt Ra =
3,2 µm
- Bề mặt rãnh then kích thước 5−08 cấp chínhp chính xác IT9, độ nhám b nhám bề mặt Ra mặt Ra = t Ra = 6,3
µm

- Bề mặt trụ Ø96, cấp chínhp chính xác IT7, độ nhám b nhám Ra= 3,2 µm (hình 2.2)

Hình 2.2 Bề mặt trụ Ø96
2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO

Vật liệu dùng để chế tạo chi tiết gia công là thép C35 có thành phần hóa học và cơ
tính như ở bảng 2.1 và bảng 2.2 bên dưới:

Bảng 2.1. Thành phần hóa học của thép C35 [9]

Hàm lượng của các nguyên tố (%)

PL
hư
Mo u N
C
C S a t h r ik

n - o
acb ili
u e
on c ỳ n g p m
a h

n on
h

Không lớn hơn

0 0 0 0 0

,32- ,15 ,3 , ,

0,3 - - 0 0 - -

8 0,3 0, 3 3

5 6 0 5

Bảng 2.2. Thành phần cơ tính của thép C35 [9]

Đ G Đ Đ
ộ bền iới hạn ộ dãn dài ộ cứng
kéo đứt chảy tương
đối H
N N RB
/mm2 /mm2 (
%) 88

5 3 m
10~570 05~390 22 ax

2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CƠNG NGHỆ

Trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết bạc trong bản vẽ thiết kế đã nêu ở
trên ta có thể gia cơng chi tiết bằng phương pháp cắt gọt cho chi tiết gia công:

+ Bề mặt trụ kích thước Ø120 được gia cơng trên máy tiện dễ dàng nhờ cấu tạo
chi tiết tròn xoay, dễ dàng gá đặt và gia công. Bề mặt này cần được gia công trước để
làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau.

+ Lỗ Ø90 là loại lỗ thơng có tỷ lệ L/D < 3 dễ dàng gia công bằng máy tiện, khi
gia công dùng mặt đầu bên trái và bên phải làm mặt định vị, cần nhiều lần gia công
tinh để đảm bảo độ chính xác 90H9.

+ Rãnh then kích thước 10H9 được gia công trên máy phay, việc gá đặt chi tiết
sẽ gặp khó khăn khi phải khống chế bậc tự do để đảm bảo độ chính xác cho kích thước
5−08. Ngun cơng này địi hỏi máy phải có độ cứng vững cao và độ chính xác cao.
Góc bo R=0,5 mm giữa bề mặt kích thước 10H9 và bề mặt kích thước 5−08 chỉ cần gia
cơng thơ để đạt cấp chính xác IT12 và độ nhám bề mặt.

+ Hai bề mặt trụ trong có kích thước Ø96 thuộc mặt vai trong nên dễ dàng gia
công được trên máy tiện, sử dụng dao tiện lỗ trong. Tuy nhiên khi tiện vì kích thước

của các bề mặt lỗ này hơi nhỏ nên ta cần phải chế tạo loại dao tiện với kích thước nhỏ
phù hợp với từng nguyên công để gia công các bề mặt này.

Chi tiết có kết cấu khá đơn giản, chuẩn định vị được xác định dễ dàng. Chi tiết
được chế tạo bằng thép C35 đảm bảo cho việc gá đặt và gia cơng chi tiết.

Chương 3. CHỌN DẠNG PHƠI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
PHÔI

3.1 CHỌN DẠNG PHÔI
Chi tiết bạc được làm từ thép C35, có hàm lượng Cacbon trong thép là 0,35% C

có độ cứng cao, thích hợp làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập cao. Chi tiết
chế tạo có kích thước nhỏ và chi tiết có dạng trịn xoay, dạng sản xuất của chi tiết là
dạng sản xuất hàng loạt vừa.
Sau đây là một số các đặc tính quan trọng của các dạng phôi thường dùng để chế tạo
chi tiết bạc:
3.1.1 Phôi dập

Phôi dập thường được dùng để chế tạo các chi tiết dạng càng, dạng trục, dạng
tấm, các loại bánh răng,… Các chi tiết này được dập trên máy búa nằm ngang, máy
dập thẳng đứng hoặc máy ép. Phương pháp này dễ dàng tạo hình cho các chi tiết tròn
xoay như chi tiết bạc. Mặc hạn chế là phương pháp này là chi phí đầu tư dùng để chế
tạo khn dập lớn, độ chính xác của phơi phụ thuộc vào q trình chế tạo khn, chỉ
phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối. Vì vậy phương pháp này không
phù hợp cho chi tiết bạc.
3.1.2 Phôi đúc

Phôi đúc dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao và đáp ứng linh hoạt
trong quá trình sản xuất. Nhưng vẫn còn trở ngại về việc tổn hao kim loại do đậu hơi
đậu ngót và khuyết tật vật đúc. Phôi đúc thường dùng cho những chi tiết đơn giản.
Thép C35 có tính đúc tương đối tốt đối với các chi tiết có kích thước nhỏ như chi tiết
bánh răng vì các yếu tố về tính chảy lỗng, hệ số điền đầy khn khơng ảnh hưởng lớn
đến q trình đúc.

3.1.3 Phôi thanh

Phôi thanh có giá thành rẻ và được bán phổ biến trên thị trường. Tuy nhiên, ta
không thể dùng phôi thanh để sản xuất chi tiết bích bạc vì chi tiết có hình dạng rỗng
với nhiều tiết diện khác nhau nên khi dùng phơi thanh sẽ gây hao phí kim loại vì lượng
dư sau khi gia cơng lớn sẽ dẫn đến thời gian gia công lâu hơn, năng suất thấp và không
phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm chi tiết bạc.

3.1.4 Phôi rèn

Khi rèn chi tiết sẽ có độ bền cơ tính cao, khả năng chịu lực tốt nhưng đối với
thép C35 khi sử dụng phương pháp rèn thì sẽ bị biến cứng dẫn đến năng suất thấp vì
phải tốn nhiều thời gian để gia cơng hồn thiện chi tiết hơn nên không phù hợp với
dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm, chỉ phù hợp với dạng sản xuất vừa và nhỏ.
Đồng thời, độ chính xác của phơi rèn cũng khơng cao và khó rèn được những chi tiết
có hình dáng, kích thước phức tạp nên khơng thể dùng phôi dập để chế tạo phôi cho
chi tiết bạc.

Kết luận

Từ những phân tích ưu nhược điểm các phương pháp trên, chi tiết bích dạng
bạc có kích thước khơng q lớn, hình dạng và kết cấu chi tiết tương đối đơn giản vật
liệu sử dụng cho chi tiết là thép C35 có độ cứng vững cao, dạng sản xuất hàng loạt vừa
với sản lượng khoảng 3588 chi tiết/năm nên ta chọn phương pháp đúc vì nó phù hợp
nhất với các đặc điểm cấu tạo, yêu cầu kỹ thuật, dạng sản xuất của chi tiết nhất so với
các loại phơi cịn lại.

3.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Sau khi đã chọn được dạng phôi, ta tiến hành chọn phương pháp chế tạo phôi.

Ở dạng phôi đúc, ta có các phương pháp sau:

3.2.1 Đúc trong khuôn cát

Đúc trong khn cát có chi phí đầu tư ban đầu thấp, đúc được nhiều loại vật
liệu, tùy thuộc vào dạng sản xuất của chi tiết mà ta có thể chọn phương án làm khn
cát bằng tay hoặc làm khuôn bằng máy, đối với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm
chi tiết bạc thì sử dụng phương án làm khuôn cát bằng máy là tối ưu nhất. Dựa vào
những yếu tố kể trên, ta có thể dùng phương pháp đúc này để đúc phôi chi tiết bạc.

3.2.2 Đúc trong khuôn kim loại

Đúc trong khuôn kim loại sẽ tạo ra phơi độ chính xác cao, lượng dư thấp tiết
kiệm được vật liệu. Nhưng phương pháp này chỉ phù hợp trong sản xuất hàng loạt lớn,
hàng khối bởi vì giá thành chế tạo ra khuôn kim loại rất cao nên phương pháp này
không phù hợp để đúc phôi chi tiết bạc.

3.2.3 Đúc ly tâm

Đúc ly tâm có nhược điểm là chất lượng bề mặt trong vật đúc kém, chứa nhiều
tạp chất và sỉ, q trình rót khó định lượng kim loại vào khn chính xác nên phương
pháp này cũng khơng phù hợp để chế tạo chi tiết bạc.

3.2.4 Đúc áp lực

Dùng áp lực để điền đầy kim loại vào lịng khn, phương pháp này chỉ dùng
để đúc các hợp kim như: thiếc, chì, kẽm, đồng, nhơm vì nếu đúc các loại hợp kim có
độ cứng và nóng chảy cao thì khn đúc sẽ nhanh mịn. Phương pháp này khơng phù
hợp vì nó khó đúc được vật liệu thép C35 của chi tiết và nó chỉ thường dùng để chế tạo
các chi tiết phức tạp nên đòi hỏi trang thiết bị hiện đại dẫn đến giá thành sản phẩm cao,

không phù hợp với chi tiết bạc.

Kết luận: tư phân tích về các phương pháp chế tạo phơi đúc trên thì ta nên
chọn phương pháp đúc trong khn cát làm khn bằng máy vì các phương pháp này
phù hợp yêu cầu chi tiết bạc như: vật liệu, hình dáng, kích thước, dạng sản xuất.

3.3 TRA LƯỢNG DƯ SƠ BỘ

Hình 3.1 Đánh số bề mặt chi tiết
Đối với loại phôi đúc bằng khuôn cát, làm khn bằng máy, dạng sản xuất vừa
thì vật đúc thuộc cấp chính xác II, cấp chính xác kích thước của phôi đạt IT15-IT16,
độ nhám bề mặt Rz = 80 µm. [1, trang 28].
Chi tiết có chiều dài lớn nhất là 120mm, đường kính lớn nhất là 96mm. Chọn
lượng dư sơ bộ theo phương pháp tra bảng [4, trang 256, bảng 3-103] ta được lượng
dư bề mặt 1, 2, 3 là 4mm.
Dựa vào [4, trang 257, bảng 3-106] để tra sai lệch cho phép theo kích thước của
vật đúc chính xác cấp II ta được:
- Sai lệch cho phép của bề mặt 1, 3 là ±0,8mm.
- Sai lệch cho phép của bề mặt 2, 4, 5 là ±0,5mm.
3.4 BẢN VẼ PHÔI SƠ BỘ
- Vật liệu của phôi là thép C35.
- Cấp chính xác của phơi đạt IT15-IT16, độ nhám Rz = 80 µm.
- Kích thước của phơi là tổng của kích thước chi tiết, lượng dư sơ bộ và dung
sai phôi đúc.
- Phôi được đúc trong khuôn cát và khuôn được làm bằng máy nên khơng cần
thiết chọn góc nghiêng, góc lượn để dễ tháo khn vì khn cát chỉ dùng được một
lần.

Độ chính xác và sai lệch giới hạn của phôi được thể hiện ở hình 3.2:

Hình 3.2 Bản vẽ phơi sơ bộ chi tiết bạc

Chương 4. XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH GIA CƠNG

4.1 ĐÁNH SỐ CÁC BỀ MẶT CHI TIẾT
Để tiến hành chọn phương pháp gia công các bề mặt phôi, ta cần thể hiện một

bản vẽ đánh số thứ tự các bề mặt chi tiết gia cơng như hình bên dưới.

Hình 4.1 Đánh số các bề mặt chi tiết gia cơng

4.2 MƠ TẢ CÁC NGUYÊN CÔNG

Dựa vào [1, trang 83, 84, 143, bảng 2-16, 2-17, phụ lục 11], ta có:

Bảng 4.1. Bảng trình tự gia cơng các bề mặt

B C Độ nhám Trình tự gia công

ề C Ra, Rz 1. Tiện thô
2. Tiện bán tinh
X 3. Tiện tinh
1. Tiện thô
m 2. Tiện bán tinh
3. Tiện tinh
ặ 4. Mài tinh
1. Tiện thô
t

1 I Ra = 6,3 µm

T

9

2 I Ra = 3,2 µm

T

7

3 I Ra = 6,3 µm

T 2. Tiện bán tinh
3. Tiện tinh
9 1. Tiện thô
2. Tiện bán tinh
4 I Ra = 3,2 µm 3. Tiện tinh
4. Mài tinh
T Ra = 25 µm Tiện thơ
Ra = 6,3 µm
7 Ra = 25 µm 1. Tiện thơ
Ra = 3,2 µm 2. Tiện bán tinh
5 I 3. Tiện tinh
Ra = 6,3 µm Tiện thô
T Ra = 3,2 µm
Ra = 3,2 µm 1. Tiện thô
14 Ra = 6,3 µm 2. Tiện bán tinh
Ra = 6,3 µm 3. Tiện tinh
6 I 4. Mài tinh

Phay
T
Phay
9
Phay
7 I
Phay
T
Phay
14

8 I

T

7

9 I

T

9

1 I

0 T

9

1 I

1 T

9

1 I

2 T

9

1 I

3 T

9

1 I Ra = 3,2 µm Phay

4 T

9

1 I Ra = 6,3 µm Phay

5 T

9

1 I Ra = 3,2 µm Phay

6 T

9

4.2 LẬP TIẾN TRÌNH GIA CƠNG CÁC BỀ MẶT

Từ bảng trình tự gia công các bề mặt ở trên, ta lập được bảng tiến trình gia cơng
các bề mặt của chi tiết bạc:

Bảng 4.2. Tiến trình gia cơng các bề mặt

S Tên B S Dạ
ề mặt ố bề ng máy
T nguyên công gia mặt công nghệ
công định
T vị

1 Chuẩn

bị phôi

2 Tiện thô 1 2 Má
, 2, 6, , 3 y tiện
3 Tiện thô 7, 8
1 Má
4 Tiện bán 2 , 2 y tiện
, 3, 4,
tinh 5 1 Má
, 2 y tiện

2
, 3, 4