Thuyết minh và tính toán đồ án môn học cơ khí chế tạo máy

Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Lời nói đầu
Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và đặc biệt là ngành cơ khí
đòi hỏi kỹ s cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức
cơ bản vững chắc và tơng đối rộng đồng thời phải biết vận dụng những kiến
thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất.
Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình
đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị
cơ khí phục vụ các ngành kinh tế trong nền kinh tế quốc dân.
Để giúp cho sinh viên nắm vững đợc các kiến thức cơ bản của môn học
và làm quen với nhiệm vụ thiết kế,trong chơng trình đào tạo, đồ án môn học
công nghệ chế tạo máy là không thể thiếu đợc đối với sinh viên chuyên ngành
chế tạo máy khi kết thúc môn học.
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy
giáo: Nguyễn Hiệp Cờng, em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chế tạo
máy đợc giao. Trong quá trình thiết kế em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu liên
quan và cả trong thực tế, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài ý
muốn vì thiếu kinh nghiệm thực tế, thiết kế. Do vậy em rất mong đợc sự chỉ
bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp
ý kiến của các bạn để em hoàn thiện hơn đồ án của mình cũng nh hoàn thiện
hơn vốn kiến thức em vẫn mong đợc học hỏi.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Nguyễn Hiệp Cờng đã hớng dẫn
em hoàn thiện đồ án môn học này.
Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2004
Sinh viên: Nguyễn Văn Tuân
1
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học
Công Nghệ Chế Tạo Máy

I. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:
Dựa vào đặc điểm kết cấu của chi tiết ta thấy đây là chi tiết dạng càng
chúng là một loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng
song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó.
Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chi
tiết này (thờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết
khác nh là trục khuỷu hoặc ngợc lại. Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để
đẩy bánh răng khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ.
Trên chi tiết dạng càng ngoài những lỗ cơ bản cần đợc gia công chính xác còn
có những lỗ dùng để kẹp chặt các rãnh then, các mặt đầu của lỗ và những yếu
tố khác cần đợc gia công.
Nh vậy trong trờng hợp này chi tiết đã cho là tay biên trong động cơ đốt
trong có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến của pit tong thành chuyển động
quay cua trục khuỷu, đây là chi tiết điển hình nhất của chi tiết dạng càng.
Khi làm việc tay biên chịu: + lực khí thể
+ lực quán tính của nhóm pittông và lực quán
tính của bản thân tay biên.
+ các lực trên đều là lực tuần hoàn,va đập.
II. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:
2
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Bề mặt làm việc chủ yếu của tay biên là hai bề mặt trong của hai lỗ, do
vậy cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Kích thớc các lỗ đợc gia công đạt cấp chính xác 7-9, độ nhám bề mặt
R
a
= 1,25-0,63.
+ Độ song song của các tâm các lỗ cơ bản trong khoảng 0,03-0,05 mm trên
100 mm chiều dài.

+Độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu trong khoảng 0,05-0,1 mm
trên 100mm bán kính.
+ Độ không song song của các mật đầu các lỗ cơ bản khác trong khoảng 0,05-
0,25 mm trên 100mm bán kính mặt đầu.
+ Các mặt làm việc của chi tiết đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 50-55 HRC.
Từ các yêu cầu kỹ thuật ta có thể đa ra một số nét công nghệ điển hình
khi gia công chi tiết tay biên nh sau:
+ Kết cấu phải bảo đảm khả năng cứng vững
+ Với tay biên có kích thớc lớn ta dùng phôi đúc
+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc
hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.
+ Kết cấu của chi tiết nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó. Đối với tay
biên các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ.
3
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

+ Kết cấu của chi tiết phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một
lúc.
+ Hình dáng của chi tiết phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh
thống nhất.
Với tay biên, nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc
để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu làm chuẩn cho các nguyên công sau (
gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân biên không gia công
và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai dao phay đĩa 3 mặt sau đó
mài phẳng để đạt yêu cầu.
III. Xác định dạng sản xuất:
Dạng sản xuất đợc xác định dựa theo công thức tính sản lợng hàng năm
sau đây:

+
+=
100
1.
1

mNN
Trong đó:
N : Số chi tiết tổng cộng đợc sản xuất trong một năm
N
1
:Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm theo kế hoạch,N
1
=20.000
chi tiết
m : Số chi tiết trong một sản phẩm
: lợng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi đúc gây ra ( =
3%-6%).Chọn = 4%
: Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ ( = 5% - 7%). Chọn = 6%
Thay số ta có:

22000
100
64
11.20000
=

+
+=
N
( sản phẩm/năm).
Sau khi xác định đợc sản lợng hàng năm ta phải xác định trọng lợng của
chi tiết. Trọng lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:
Q = V.
Với:
V 2,9 dm
3
= 7,852 kg/dm
3
4
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Q = V. = 2,9.7,852 23 kg
Theo bảng 2 trang 13 - HD thiết kế đồ án CNCTM, ta có:
Dạng sản xuất: Hàng khối
IV. Xác định ph ơng pháp chế tạo phôi:
Phơng pháp tạo phôi phụ thuộc vào tất nhiều vấn đề nh chức năng và kết
cấu của chi tiết máy trong cụm máy ,vật liệu sử dụng ,yêu cần kỹ thuật ,hình
dáng bề mặt và kích thớc của chi tiết,quy mô và tính loạt của sản xuất.Chọn
phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo ,phơng pháp hình thành phôi ,xác định
lợng d gia công cho các bề mặt ,tính toán kích thớc và quyết định dung sai cho

quá trình chế tạo phôi. Chọn phôi là một bài toán không dễ dàng. Phơng án
cuối cùng chỉ có thể đợc quyết định sau khi đã tính toán giá thành của phôi và
giá thành của sản phẩm sau khi gia công cơ.
Trong khuôn khổ một đồ án môn học không thể trình bày một cách đầy
đủ phơng pháp chế tạo phôi.
Dựa vào kết cấu của chi tiết với đặc trng là chi tiết rát lớn cũng nh
những yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế của sản phẩm .Ta chọn vật liệu chế tạo
phôi là thép 45 và phơng pháp chế tạo phôi là phơng pháp đúc trong khuôn
cát.
Ta chọn cấp chính xác của phôi là cấp chính xác 1 (bảng 2.12) và sai
lệch kích thớc của phôi đúc đợc tra theo bảng 2.11 và đợc trình bày trong bản
vẽ lồng phôi.
Sau khi phôi đợc đúc xong ta thực hiện cắt tỉa ba via, làm sạch phôi và
kiểm tra kích thớc phôi đúc.
V. Lập thứ tự các nguyên công: (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp
chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)
5
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Lập sơ bộ các nguyên công:
- Nguyên công 01: Kiểm tra phôi
- Nguyên công 02a: Phay hai mặt đầu, gia công trên máy phay ngang
bằng hai dao phay đĩa 3 mặt
- Nguyên công 02b: mài phẳng hai mặt đầu (đạt đợc độ nhám R
Z
40 - cấp
độ bóng cấp 9) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau
- Nguyên công 03: Gia công lỗ nhỏ tay biên và vát mép lỗ, gia công trên
máy doa bằng mũi khoét, doa và dao vát mép.
- Nguyên công 04: Gia công mặt chuẩn phụ, gia công trên máy phay

ngang bằng dao phay ngón.
- Nguyên công 05a: Gia công mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bu
lông và mặt chuẩn phụ trên máy phay ngang bằng dao phay đĩa.
- Nguyên công 05b: Mài mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bu lông và
mặt chuẩn phụ trên máy mài.
- Nguyên công 06: Khoan, khoét, doa 2 lỗ lắp bu lông đầu to, gia công
trên máy khoan .
- Nguyên công 07: Khoét lỗ lắp bu lông 36 trên máy khoan.
- Nguyên công 08: Phay vấu lồi lỗ tâm, khoan lỗ tâm.
- Nguyên công 09: Nguội, lắp ráp nắp biên
- Nguyên công 10: Mài phẳng lại hai mặt đầu của tay biên trên máy mài
- Nguyên công 11: Khoét và doa lỗ đầu to trên máy doa
- Nguyên công 12: ép bạc vào lỗ đầu nhỏ
- Nguyên công 13: Doa lại lỗ đầu nhỏ
- Nguyên công 14: Tháo đầu to chi tiết
- Nguyên công 15: Phay rãnh định vị (vấu lỡi gà)
- Nguyên công 16: Khoan lỗ dẫn dầu
- Nguyên công 17: Nguội, lắp ráp
- Nguyên công 18: Cân trọng lợng, sửa nguội, làm sạch
- Nguyên công 19: Kiểm tra và nghiệm thu
6
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Thiết kế cụ thể các nguyên công:
2.1. Nguyên công 01 : Kiểm tra phôi
Nội dung nguyên công Trang bị công nghệ
1.Độ cứng 2630 HRC
2.Kiểm tra các kích thớc đủ lợng d gia
công.
3.Phôi không có các vết nứt,ngậm

sỉ,bavia.
Thớc cặp
2.2. Nguyên công 02: Gia công hai mặt đầu
2.2.1 Phay thô hai mặt đầu tay biên :
Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu tay biên cần đảm bảo độ song song và cần phải
đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta sử dụng cơ cấu kẹp tự
định tâm hạn chế cả 6 bậc tự do, và má kẹp có khía nhám định vị vào hai mặt
phẳng của thân tay biên bởi đây là chuẩn thô.
Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hớng của lực kẹp từ hai
phía cùng tiến vào, phơng của lực kẹp cùng phơng với phơng của kích thớc
thực hiện, dùng cơ cấu bàn phân độ.
Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82.
7
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt thép gió, có các kích thớc sau :
D = 225 mm, d = 60 mm, B = 30 mm, số răng Z = 22 răng.
2.2.1 Mài thô hai mặt đầu tay biên :
Lập sơ đồ gá đặt: Chi tiết đợc khống chế 3 bậc tự do, gá trên bàn từ của máy
mài.
Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng lực từ của bàn máy mài.
Chọn máy: Máy mài phẳng 3E721B3-1.
Chọn dao: Đá mài phẳng có các kích thớc sau ( Tra theo bảng 4 - 170 Sổ tay
CNCTM tập 1): D = 350 mm, d = 150 mm, H = 200 mm.
2.3. Nguyên công 03: Gia công lỗ nhỏ tay biên và vát mép lỗ, gia công
trên máy doa toạ độ bằng mũi khoét, doa và dao vát mép.
Lập sơ đồ gá đặt: Mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu, bạc côn
chụp vào đầu biên nhỏ hạn chế 2 bậc tự do và một chốt định vị chống xoay tỳ
vào mặt lỗ lỗ đầu to tay biên.
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trợt thanh răng và kẹp từ trên xuống.

Chọn máy: Máy khoan phay doa liên hợp có trục chính thẳng đứng của
Nga 2254BM4 có công suất động cơ truyền dẫn trục chính 8 kW.
Chọn dao: Mũi khoét, mũi doa và dao vát mép
8
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

2.4. Nguyên công 04: Phay mặt chuẩn phụ.
Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn ở
lỗ 103 hạn chế 2 bậc tự do. Một chốt tỳ hạn chế bậc tự do xoay trên thân tay
biên.
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng. Dồn kẹp đợc
đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững.
Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82. Công suất máy N
m
= 10kW
Chọn dao: Chọn dao phay ngón bằng thép gió có: D = 50 mm, Z = 6
9
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

2.5. Nguyên công 05: Gia công mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bu
lông và mặt chuẩn phụ.
2.5.1 Phay mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bu lông và mặt chuẩn phụ:
Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do. Dùng chốt trụ
ngắn ở lố đầu nhỏ tay biên hạn chế 2 bậc tự do và điểm tỳ di động trên mặt
chuẩn phụ tay biên để hạn chế bậc tự do xoay.
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng. Dồn kẹp đợc
đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững.
Chọn máy: Máy phay ngang vạn năng 6H82. Công suất của máy N
m
= 10kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt thép gió, có các kích thớc :
D
1
= 200 mm, d
1
= 80 mm, B
1
= 20 mm, số răng Z = 22 răng.
D
2
= 215 mm, d
2
= 80 mm, B
2
= 20 mm, số răng Z = 22 răng.
2.5.1 Mài mặt lắp ghép đầu to tay biên, mặt lắp bu lông và mặt chuẩn phụ:
Lập sơ đồ gá đặt: Tơng tự nh trên.
Kẹp chặt:Tơng tự nh trên.
Chọn máy: Máy mài phẳng 3E721B3-1. Công suất của máy N
m
= 7,5 kW
10
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Chọn dao: Sử dụng đá mài có vành lõm có khả năng gia công đồng thời mặt
đầu và mặt phẳng (Tra theo bảng 4 - 170 Sổ tay CNCTM tập 1):
Ký hiệu: B, D = 300 mm, H = 20 mm, d = 40 mm, vật liệu : 2A
2.6. Nguyên công 06: Gia công lỗ lắp bu lông
Lập sơ đồ gá đặt: Lỗ lắp bu lông vừa là lỗ lắp ghép, vừa là lỗ định vị hai nửa
tay biên nên nó cần đợc gia công với độ chính xác cấp 7, độ bóng cấp 6.

Để đảm bảo độ vuông góc của 2 lỗ với mặt lắp ghép, ta dùng sơ đồ định vị nh
sau: Dùng mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu của tay biên.
Dùng 1 mặt phẳng nữa để hạn chế 2 bậc tự do. Một chốt trám hạn chế 1 bậc tự
do định vị vào lỗ đầu nhỏ của tay biên.
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp để kẹp chặt chi tiết gia công ngay tại đầu to
của chi tiết.
Chọn máy: Máy khoan đứng 2H175. Công suất của máy N
m
= 10kW.
Chọn dao: Chọn mũi khoan ruột gà 33mm mũi khoét 33,5và mũi doa 34.
2.7. Nguyên công 07: Khoét rộng lỗ lắp bu lông

36
11
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn ở
lỗ 103 hạn chế 2 bậc tự do. Một chốt tỳ di động hạn chế bậc tự do xoay trên
thân tay biên.
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp ngang. Dồn kẹp đợc đặt ở
ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững.
Chọn máy: Máy khoan đứng 2H175. Công suất của máy N
m
= 10 kW
Chọn dao: Chọn mũi khoét 36
2.8. Nguyên công 08: Phay vấu lồi lỗ tâm, khoan lỗ tâm
Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do. Dùng chốt trụ
ngắn ở lố đầu nhỏ tay biên hạn chế 2 bậc tự do và một chốt tỳ tại mặt chuẩn
phụ hạn chế bậc tự do xoay.
12

Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu đòn kẹp, phơng của lực kẹp thẳng đứng. Dồn kẹp đợc
đặt ở ngay trên đầu to của tay biên để tăng độ cứng vững.
Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82. Công suất máy N
m
= 10kW
Chọn dao:
+ Dao phay ngón có D = 70 mm, d = 32 mm, Z = 10 răng
+ Mũi khoan tạo lỗ tâm
2.9.Nguyên công 09: Nguội, lắp ráp nắp biên.
Nội dung nguyên công Trang bị công nghệ
1.Kẹp chặt thân biên lên êtô
2.Làm sạch bavia cả thân và nắp
3.Lắp bạc định vị thân và nắp
4.Lắp 2 bu lông biên, siết chặt
5.Đóng số thứ tự trên thân và nắp trùng
nhau.
6.Tháo và lấy chi tiết
1.Êtô
2.Dũa nguội
3.Búa nguội
4.Bộ chữ số
5.Clê tuýp
2.10.Nguyên công 10 : Mài phẳng lại hai mặt đầu của tay biên trên máy
mài
13
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Lập sơ đồ gá đặt: Định vị bằng mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do trên phần tay biên

chính. Dùng một chốt tự lựa (tỳ vào phần tay biên phụ lắp thêm) để tăng cờng
độ cứng vững.
Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng lực từ.
Chọn máy: Máy phay nằm ngang 721B3-1. Công suất máy N
m
= 7,5 kW
Chọn dao: Đá mài có các thông số : D = 400 mm, d = 75 mm, H = 120 mm.
2.11. Nguyên công 11: Gia công lỗ đầu to bằng mũi khoét, doa và dao
vát mép.
Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ biên đầu to cần đảm bảo độ đồng tâm tơng đối
giữa hình trụ trong và hình tròn ngoài của phôi và độ vuông góc của tâm lỗ và
mặt đầu đồng thời cần đảm bảo khoảng cách tâm của hai lỗ A = 500

0.25
bởi
vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu, một
chốt chám định vị vào lỗ nhỏ vừa gia công ở nguyên công trớc hạn chế hai bậc
tự do và điểm tỳ vào đầu biên to hạn chế 1 bậc tự do xoay.
14
Nguyễn Văn Tuân CTM5 - K45 Đồ án CN CTM

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu trụ trợt thanh răng và kẹp từ trên xuống.
Chọn máy: Máy khoan - phay - doa liên hợp có trục chính thẳng đứng của Nga
2254BM4.
Chọn dao: Mũi khoét, mũi doa và dao vát mép
2.12. Nguyên công 12: ép bạc vào lỗ đầu nhỏ
Đun chi tiết trong dầu nóng, sau đó ép bạc vào đầu nhỏ với các trang
thiết bị chuyên dùng
2.13. Nguyên công 13: Doa lại lỗ đầu nhỏ tay biên
15