Đồ án Tính toán thiết kế chế tạo mũi khoan đập xoay

Lời nói đầu Ngày nay, khoa học ngày càng phát triển.nhu cầu về các thiết bị máy móc phục vụ cho ngành công nghiệp nặng đòi hỏi có tính chuyên dụng ngày càng cao. Đối với ngành khai thác mỏ, nhu cầu về thiết bị khoan để thăm dò khai thác ngày càng cao. Đối với ngành khai thác mỏ ở nước ta, các thiết bị khai thác gồm máy móc, mũi khoan đều phảI nhập từ nước ngoàI. Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu của em cùng với sự giúp đỡ,hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Sỹ Tuý và cô chú tại viện năng lượng mỏ. Em đẵ hoàn thành nhiệm vụ được giao của mình: tính toán thiết kế chế tạo mũi khoan đập xoay Ưu điểm của mũi khoan này là sự kết hợp ưu điểm của 3 loại mũi khoan đập xoay của Nga, Trung Quốc, Thuỵ Điển hiển đang được sử dụng ở Việt Nam. Mũi khoan này phù hợp với điều kiện khai thác thực tế ở các mỏ Việt Nam. Do thời gian nghiên cứu có hạn chế và còn nhiều hạn chế về mặt kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong các thầy, cô đóng góp ý kiến để bản đồ án này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!  Chương I Tổng quan về tình hình sản xuất trong nươc và nước ngoài I- TìNH HìNH NGHIÊN CứU CHế TạO Và Sử DụNG CáC Loại MũI KHOAN, THIếT Bị KHOAN, PHƯƠNG PHáP KHOAN Và CÔNG NGHệ KHAI THáC THAN ở CáC Mỏ Lộ THIÊN TạI QUảNG NINH. Qua quá trình khảo sát, tham khảo dưới cơ sở sản xuất va nghiên cứu một số tài liệu về lĩnh vực khoan địa chất Tôi nhận thấy rằng hiện nay các thiết bị khoan được sử dụng ở các mỏ than Quảng Ninh tỏ ra rất kém hiệu quả đối với mục tiêu cần tăng hiệu quả khoan nổ mìn và giữ ổn định bờ mỏ. để có cơ sở cho việc đầu tư thiết bik khoan phù hợp với điều kiện mỗi xí nghiệp nhằm mục tiêu nâng cao hiệu quả khoan nổ mìn. tăng sản lượng than khai thác và giữ ổn định bờ mỏ cần nghiên cứu công nghệ và thiết bị khoan phù hợp. Chính vì vậy việc lựa chọn công nghệ , dụng cụ và thiết bị khoan cần phù hợp với điều kiện địa chất , sản lượng khai thác sơ đồ công nghệ và thông só hệ thống khai thác cũn như thiết bị khai thác ở mỗi mỏ là rất cần thiết . Sau đây là một số phương pháp , sơ đồ khai thác của một số mỏ mà em tìm hiểu được qua một số tài liệu ở Viện Cơ khí năng lượng mỏ . 1.Sơ đồ khai thác. 1.1.Sơ đồ ở các mỏ lớn: - Hệ thống khai thác (HTKT): do đặc điểm địa chất, tất cả các mỏ lớn đều sử dụng HTKT có vận tải , đất đá đổ bãi thải ngoài và trong. - Bờ công tác được khoan theo lớp xiên với góc bờ dao động 14 á 170. Chiều rộng mặt công tác 50á55 mm. Những năm ân đây do khó khăn trong sản xuất kinh doanh, các mỏ trên phải chọn giải pháp giảm hệ số bóc đất đá bằng cách thu hẹp tầng công tác, nâng dần góc bờ công tác lên 20 á 250. - Dây chuyền công nghệ khai thác: Dây chuyền công nghệ khai thác phổ biến các mỏ: Khoan nổ – xúc bốc – vận tải đổ thải mà trong đó công nghệ khoan nổ mìn hết sức quan trọng thường tiến hành trên các máy khoan xoay cầu 250 (ặ 250 mm ) công tác khoan nổ cần tiến hành hợp lý chính xác để đạt được độ ổn định bờ mỏ, độ an toàn sau khi khoan nổ thường sử dụng xúc đất đá bằng máy xúc tay với dung tích 4,6 á 8 m3 với tầng đất đá cứng cần nổ mìn thì sử dụng dây chuyền công nghệ như vậy là antoàn hợp lý. - Vấn đề đặt ra ở đây là dùng loại dụng cụ và thiết bị khoan nào, đường kính bao nhiêu để đồng bộ với dung tích máy xúc kể trên nhằm giảm chi phí khai thác cho các mỏ. 1.2. Các mỏ nhỏ và khai thác lộ vỉa. Công nghệ khai thác sử dụng tương đối đơn giản: Khai thác bằng thủ công kết hợp với cơ giới thô. Máy khoan chủ yếu dùng máy khoan đập xoay dư thừa ở các xí nghiệp lớn chính vì vậy với sản lượng nhỏ thì thường sử dụng các thiết bị bốc xúc phù hợp thường sử dụng máy xúc thủy lực gầu ngược dung tích gầu dưới 2,5 m3 là phù hợp. Chính vì vậy sử dụng máy khoan loại nhỏ đường kính < 200 mm. 1.3. Tình hình sản xuất của các mỏ trong thời gian tới. Trong những năm tới sản lượng đất bóc ở các mỏ Cao sơn, Cọc sáu sẽ tăng từ 5 á 6 tr.m3/năm các mỏ Hà Tu, Đèo Nai đều giữ ở mức 5 á 5,5 tr.m3/ năm riêng mỏ Núi Béo tăng từ 1,6 triệu lên 5,8 trm3/năm vào năm 2005. Với các mỏ này cần chọn các loại máy khoan có năng suất cao độ bền tốt nhất là đầu tư vào việc sản xuất các loại mũi khoan phù hợp. 2. Phương pháp khoan và quá trình hoạt động của mũi khoan 2.1. Các phương pháp khoan. Có hai phương pháp khoan chủ yếu a,phương pháp khoan xoay cầu : chiếm 7% b, phương pháp khoan đập xoay : chiếm 93% trong phương pháp này có phương pháp khoan. - khoan đập đỉnh chiếm 65% Khoan đập đáy chiếm 28% Phương pháp khoan nghiêng được áp dụng rộng rãi nhờ giảm chi phí khoan mỏ, cỡ hạt nhỏ giảm tác động địa chấn. c, Khoan xoay cầu. Khoan trong đá có độ cứng f = 6 á 8, đường kính mũi khoan từ d = 140á 400 mm máy khoan xoay cầu chỉ áp dụng ở các mỏ lớn. Để đồng bộ với các loại máy xúc nhằm đạt hiệu quả khai thác cao nhất. Trong điều kiện quy mô khai thác không lớn, đá rắn chắc, mài mòn cao mặt tầng hẹp thì khoan xoay cầu lại ít có hiệu quả và không đáp ứng được nhu cầu. d, Khoan đập xoay. Máy khoan đập xoay có kết cấu gọn nhẹ nên linh họat có tốc độ khoan cao, coa thể khoan trên mọi địa hình gồm đập đỉnh và đập đáy. Các máy khoan đập đỉnh chia ra làm 3 loại theo đường kính lỗ khoan loại nhỏ có ặ45 á ặ65 mm, loại trung bình có ặ65 á ặ105 mm loại nặng có ặ³ 105 mm loại thủy lực có năng suất cao hơn loại khí nén 2 lần và giá thành khoan cùng cấp cũng cao hơn 2 á 3 lần. - Phạm vi sử dụng các phương pháp khoan theo tài liệu nước ngoài, việc lựa chọn phương pháp khoan phụ thuộc chủ yếu vào quy mô đường kính mũi khoan và điều kiện đất đá ở các khu vực có chỉ ra phạm vi sử dụng phương pháp khoan như sau: Khoan đập đỉnh : ặ25 á ặ251 mm khoan trong đất đá trung bình và rất cứng Khoan đập đáy : ặ89á 251 mm khoan trong đất đá trung bình đên cứng Khoan xoay cầu: ặ251 á ặ 380 mm khoan trong đất đá cứng đến rất cứng Khoan xoắn : ặ76 á ặ 250 mm khoan trong đá cứng trung bình trở xuống Các loại máy khoan xoay cầu đường kính nhỏ hơn 200 mm chỉ khoan được đá cứng trung bình có f 14, tuy nhiên năng súât khoan giảm đi 2 lần chính vì vậy mũi khoan rất hay bị hỏng hiện nay chủ yếu dùng máy khoan xoay cầu của Nga đường kính ặ190 á ặ 250 mm. 3. Các điều kiện và phạm vi áp dụng thiết bị công nghệ khoan hợp lý cho các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh 3.1. Phân tích điều kiện khi áp dụng thiết bị khoan vào các mỏ Trên các mỏ lộ thiên lớn phương pháp khoan xoay thường chiếm ưu thế nhưng ở các mỏ vừa khoan đập đáy thường được sử dụng nhiều. Một xu hướng khác trên thế giới là xu hướng đấu thầu khoan Muốn chọn được loại máy khoan phù hợp lý , trước tiên phải có đường kính mũi khoan hợp lý và chọn phương pháp khoan hợp lý . 3.2 Xác định đường kính mũi khoan hợp lý ( dlk) dlk phụ thuộc vào nhiều sản lượng mỏ yêu cầu hệ số f và dung tích của gầu máy xúc sử dụng. dlk càng lớn tương ứng với sản lượng càng cao khi khoan với cùng loại thiết bị . 3.2.1. Theo chiều cao (Ht) Nói chung Ht có quan hệ lệ thuận với dlk. Đối với điều kiện khai thác các mỏ lộ thiên Quảng Ninh thì Ht dao động trong khoảng 8 á 16 m, với giá trị này sau khi nghiên cứu và đánh giá nên chọn đường kính khoan từ 50 á 200 mm là phù hợp 3.2.2. Theo cỡ hạt nổ mìn và dung tích gầu máy xúc. Đối với điều kiện khai thác các mỏ lộ thiên Quảng Ninh có thể lựa chọn dlk theo dung tích gầu máy xúc (E) do hãng TảMOCK đề nghị . Tại các mỏ lớn dùng máy xúc gầu 4,6 á 5 m3 nên chọn dlk = 89 á 200 mm. Tại các mỏ nhỏ dùng máy xúc thủy lực gầu ngược có gầu 1á 2 m3 thì nên chọn đường kính mũi khoan dlk = 25á 102 mm 3.2.3 Các tính chất cơ lý đá nứt nẻ Các tính chất cơ lý đá có ảnh hưởng nhiều đến việc lựa chọn phương pháp khoan với điều kiện các mỏ than vùng Quảng Ninh không thể dùng phương pháp khoan xoắn. phương pháp khoan xoay cầu áp dụng với đường kính ³ 200 mm: khi gặp đá rất cứng như ở mỏ Cao Sơn, Đèo Nai phải dùng dlk³ 250 mm. 3.2.4.Theo sản lượng mỏ Như vậy với sản lượng các mỏ, lộ vỉa từ 0,2á 0.6 tr m3/năm thì dlk hợp lý nằm trong khoảng từ 67 á 110 mm. Đối với các mỏ lớn, tùy thuộc vào dung tích gầu máy xúc sử dụng nên chọn dlk³ 115 mm khoảng từ 115 á 225 mm Đất đá trong khu vực Quảng Ninh có độ cứng khác nhau, cấu trúc không đồng đều và có mài mòn cao, do đó cần sử dụng loại máy khoan thủy lực đập đáy và đập đỉnh dễ tăng sản lượng khoan và hỗ trợ cho máy khoan xoay cầu. 3.2.5 Tính giá thành khoan Khoan xoay có lợi thế về chi phí trong khoan đá mềm và cứng trung bình khi khoan đá cứng và rất cứng thì khoan đập đáy có chi phí thấp hơn với cùng đường kính lỗ khoan. Khi dlk³ 228 mm thì khoan xoay trở nên tăng sức cạnh tranh do chi phí 1 mét khoan thấp hơn của đầu đập đáy với dlk< 228 mm thì ưu thế thuộc về khoan đập đáy 3. 3 Các loại mũi khoan thường dùng hiện nay Các loại mũi khoan thường dùng hiện nay chủ yếu là các loại mũi khoan của Nga mũi khoan của Trung Quốc, mũi khoan Nhật Bản, Thụy Điển Với sản lượng bóc đất đá ngày càng tăng cao. Vì vậy các thiết bị khoan rất chóng bị hỏng nhất là mũi khoan. Các mũi khoan này thường bị hỏng do mòn các hạt hợp kim thường bị vỡ do làm việc cường độ liên tục. Mũi khoan mỏ ở nước ta thường phải nhập khẩu giá thành đắt. Do đó chi phí khoan nổ mìn tăng dẫn đến giá thành sản phẩm tăng không thể cạnh tranh trên thị trường vì sản phẩm đắt không bán được. Trong thời gian qua sau khi nghiên cứu tìm hiểu ba loại mũi khoan của Nga, mũi khoan Sanwith của Thụy Điển và của Trung Quốc nhận thấy rằng mũi khoan của Trung Quốc và mũi khoan sanwith hay hỏng do bị kẹt, bù lại đầu mũi khoan Trung Quốc và Thụy Điển bền chất lượng khoan tốt hơn đầu mũi khoan của Nga tuy nhiên việc tháo lắp không thuận lợi dễ bị kẹt. Còn máy của Nga bền khoẻ năng suất khoan cao, mũi khoan dễ tháo lắp. Tuy nhiên đầu mũi khoan chóng bị hỏng do các hạt hợp kim dễ bị hỏng các hạt bố trí thưa không phù hợp với điều kiện khoan đất đá ở các mỏ Việt Nam. Căn cứ vào tình hình sản xuất mũi khoan ở nước ta. Với khuôn khổ luận án sau khi nghiên cứu em nhận thấy rằng với điều kiện kỹ thuật hiện có ở nước ta mà thực tế ở viện cơ khí năng lượng và mỏ hiện nay ta có thể sản xuất được các mũi khoan đập xoay để phục vụ cho ngành khai thác khoáng sản ở nước ta hiện nay nhằm giảm chi phí nhập khẩu tiết kiệm chi phí ngoại tệ dẫn đến giảm chi phí giá thành mũi khoan dẫn đến hạ giá thành sản phẩm tăng khả năng cạnh tranh. Để có mũi khoan phù hợp tận dụng các máy móc hiện có thì nhiệm vụ đặt ra là với các loại mũi khoan đập xoay của Nga, Thụy Điển, Trung Quốc. Với ưu điểm của 3 loại mũi khoan này. Từ đó ta thiết kế được một dạng mũi khoan tối ưu để sử dụng trong nước. Chương II Tính toán thiết kế mũi khoan đập xoay I. Nguyên lý làm việc của mũi khoan Mũi khoan đập xoay là chi tiết tương đối phức tạp, đối với loại mũi khoan này các phần của mũi khoan đều gia công rất phức tạp thường phải gia công trên máy chuyên dùng và đồ gá chuyên dùng. Mũi khoan đập xoay sử dụng để khoan đá dùng trong công nghiệp khai thác mỏ. Mũi khoan làm theo nguyên lý đập xoay dưới tác dụng của một lực mũi khoan đi xuống đập mạnh vào đất đá cùng lúc đó với tác dụng của một mô men xoay mũi khoan xoay tròn làm cho đất đá bị rạn nứt và bị phá vỡ . Do điều kiện làm việc với môi trường phức tạp độ cứng đất đá thay đổi. Làm việc với tải trọng nặng và thay đổi nên yêu cầu kỹ thuật của mũi khoan có độ cứng sau nhiệt luyện :(58 á 60) HRC, kiểm tra trên 100% sản phẩm. Bề mặt làm việc của chi tiết là mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng BK8. II. Chọn vật liệu gia công Mác thép : 20XH3A Tính chất cơ học vật liệu .... thành phần hóa học C Cr Cn P S 0,2% 1% 3% <0,025% <0,025% III. Thiết kế mũi khoan Dựa vào các mũi khoan đập xoay hiện đang sử dụng tại các mỏ ở Việt Nam như : 1- Mũi khoan đập xoay kiểu Trung Quốc 2- Mũi khoan đập xoay kiểu Nga 3- Mũi khoan đập xoay Sanwith Thụy Điển Ta thiết kế được mũi khoan với những ưu điểm phù hợp với điều kiện chất tại các vùng mỏ ở Viẹt Nam. 4- Mũi khoan đập xoay thiết kế Xem các hình vẽ: Chương III Thiết kế quy trình công nghệ I. Quy trình công nghệ Nguyên tắc chung khi thiết kế nguyên công là đảm bảo được năng suất và độ chính xác yêu cầu. Năng suất và độ chính xác phụ thuộc vào chế độ cắt, lượng dư, số bước công nghệ vv... Vì vậy, khi thiết kế nguyên công phải dựa vào dạng sản xuất, phương pháp phân tán nguyên công để chọn sơ đồ nguyên công hợp lý. Quy trình công nghệ gồm 15 nguyên công Nguyên công I: Cưa phôi Nguyên công II: Ren phôi Nguyên công III: ủ phôi Nguyên công IV: Tiện đầu nhỏ Nguyên công V: Tiện đầu to Nguyên công VI: Phay 8 rãnh tháo lắp mũi khoan Nguyên công VII: Phay 4 rãnh 16 mm tháo lắp mũi khoan Nguyên công VIII: Phay các rãnh thoát đá, thoát khí Nguyên công IX: phay 3 rãnh thoát khí Nguyên công X: Khoan 3 lỗ thóat khí Nguyên công XI: Khoan 16 lỗ ặ11,4 Nguyên công XII: Nhiệt luyện Nguyên công XIII: Khoét doa lỗ ặ11,68 Nguyên công XIV: ép các hạt hợp kim BK8 Nguyên công XV: Tổng kiểm tra II. Sơ đồ các nguyên công: Nguyên côngI: cưa phôi Thiết bị :Máy cưa cần 8721 Dụng cụ cắt : lưỡi cưa P18 B = 4 Dụng cụ đo : thước lá thước cặp 1/10 Đỡ giá : khối V kẹp của máy cưa Bậc thợ : 3/7 Yêu cầu kỹ thuật. phôI không bị rỉ rỗ bề mặt độ cong vênh trên chiều dàI 170 ≤ 0,2 chế độ cắt Cưa 8721 P18 15 40 4 Bước Máy Dao V(m/p) S(mm/p) t(mm) Nguyên công II : rèn có khuôn Thiết bị:Máy búa 400 Dụng cụ cắt : Chày,cối Dụng cụ đo : Thước lá, thước cặp 1/10 Bậc thợ :4/7 Yêu cầu kỹ thuật PhôI không bị chảy ướt. độ lõm trên bề mặt phôI ≤ 1mm Độ không đồng tâm ỉ52 và ỉ100 ≤ 1mm Nguyên công III : ủ phôi Mục đích : khử ứng suất dư và giảm độ cứng bề mặt đo nguyen công rèn sinh ra Yêu cầu kỹ thuật PhôI sau khi ủ đạt độ cứng 180 – 220 HB + Làm sạch bề mặt. Nguyên công VI : tiện đầu nhỏ Cặp phôI trên mâm cặp 3 chấu, kẹp chặt định vị bôn bậc tự do Bước 1 : tiên xén mặt đầu : bằng dao tiện mặt đầu gắn mảnh kẹp kim cứng T15Kz,đặt kích thước 173mm. Bước 2 : tiện đường kính ngoàI ỉ52 dàI 120 lượn cong r 20 bằng dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng T15K6. Bước 3 : khoan lỗ tâm mũi tâm,thép gió P18 Bước 4 : khoan lỗ ỉ20 mũi khoan ruột gà thép góc P18 Khoan lỗ 1K62 P18 125 0,3 0,15 Khoan tâm 1K62 P18 224 0,3 0,15 Tiện ngoài 1K62 T15K6 750 0,7 3 xén mặt 1K62 T15K6 250 1 3 Bước Máy Dao N(v/p) S(mm/v) T(mm) Nguyên công V : tiên đầu to Cặp phôI trên mâm cặp 3 chấu, kẹp chặt, định vị bốn bậc tự do Bước 1 : Xén mặt đầu, vát 30o Bước 2 : Tiện ngoàI ỉ100 góc nghiêng 5o Dao T15K6 Bước 3 : Khoan lỗ tâm Bậc thợ : 4/7 Dụng cụ đo : Thước lá, thước cặp 1/10 Chế độ cắt Khoan lỗ tâm 1K62 P18 224 0,3 0,15 Tiện ngoài 1K62 T15K6 750 0,7 3 xén mặt 1K62 T15K6 250 1 3 Bước Máy Dao N(v/p) S(mm/v) T(mm) Nguyên công VI : phay 8 rãnh thao lắp mũi khoan Gá trên đồ gá phân độ được kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định vị tâm một đầu chống tâm . Dao phay đĩa thép gió D = 75mm ; d = 22 ; P18 ; B = 16 Phay rãnh 6H82 P18 0,68 120 4,5 Bước Máy Dao S(mm/vg) n(vg/p) t(mm) Nguyên công VII : phay 4 rãnh 16mm tháo lắp mũi khoan Gá trên đồ gá phân độ chuyên dùng của đồ gá phay. Dao phay đĩa thép 3 mặt D = 58mm ; d = 22mm ; P18 ; B = 16 Sau khi phay song 1 ranh phân độ phay tiếp các độ còn lại. Phay rãnh 6H82 P18 2,8 120 4,5 Bước Máy Dao S(mm/vg) n(vg/p) t(mm) Nguyên công VIII: phay các rãnh thoát đá Gá chi tiết lên bàn phân độ đồ gá chuyên dùng máy phay. Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu Dao phay đĩa, D = 75, d = 22, P18, B = 10mm Phat rãnh nhỏ 6H82 P18 95 0,08 4,5 Phay rãnh to 6H82 P18 95 0,08 7,5 Bước Máy Dao n(v/p) S(mm/v) t(mm) Nguyên công IX : phay 3 rãnh thoát khí Máy phay đứng 6h82 Dao phay ngón ỉ 10 P18 chế độ cắt Gá trên đồ gá chuyên dùng đồ gá được đặt lên mâm quay phân độ Chi tiết được kẹp chặt nhờ 3 bulông M12 Phay 6h82 P18 105 5 Bước Máy Dao n(v/p) t(mm) Nguyên công X : khoan 3 lỗ thoát khí Gá chi tiết lên đồ gá chuyên dùng. Đồ gá chuyên dùng được gá lên bàn quay phân độ. Mũi khoan ruột gà ỉ 10 , P18 Khoan 2A135 P18 750 0,19 5 Bước Máy Dao N(v/p) S(mm/v) t(mm) Nguyên công XI : khoan 16 lỗ ỉ11,4 khoan trên máy doa toạ độ : Dao P18 ỉ11,4 có bộ điều khiển PLC khoan sâu 8mm. Đồ gá chuyên dùng kẹp trên bàn quay phân độ Khoan 2A135 P18 105 5 Bước Máy Dao N(v/p) t(mm) Nguyên công XII : nhiệt luyện Yêu cầu trước khi nhiệt luyện chi tiết dược thấm than với độ dầy lớp thấm đạt 1,5 – 2mm. thấm than để tăng cơ tính bề mặt Yêu cầu nhiệt luyện : đật độ cứng 58 – 60 HRC Sau nhiệt luyện, các bề mặt chi tiết không bị rạn nứt biến dạng - làm sạch bề mặt Nguyên công XIII : khoét doa lỗ ỉ11,68 Sử dụng doa toạ độ có bộ điều khiển PLC Gá trên đồ gá chuyên dùng, đồ gá được lắp đặt trên bàn quay, phân độ Doa khoét thép gá P18 có ỉ11,68 Doa doa gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 ỉ11,68 Doa T15K6 42 0,8 0,5 Khoét P18 46 0,5 0,9 Bước Máy dao n(v/ph) S(mm/v) t(mm) Nguyên công XIV : ép các hạt hợp kim ép các hạt hợp kim cứng lên đầu mũi khoan sử dụng máy ép thuỷ lực 40 tấn . Do tính chất và môi trường làm việc của mũi khoan đá là chỉ tải nặng và va đập mạnh, làm việc với số vòng quay cao nên ta sử dụng mối ghép chặt. Nguyên công XV : tổng kiểm tra Kiểm tra độ cứng trên máy tiện Độ đảo của tâm hạt nhỏ hơn 0,01mm/100 Độ đảo của đầu nhỏ so với đầu to < 0,01mm Kiểm tra độ cứng HRC = 58 ữ 62 III.Tính toán chế độ công nghệ cho một số nguyên công Tính lượng dư gia công Tính toán luợng dư khi gia công lỗ ặ11,68 Quy trình công nghệ chia làm hai nguyên công Nguyên công 1: khoan Nguyên công 2 : khoét doa Bước 1: Khoét Bước 2: doa Chi tiết được định vị bằng mặt phẳng đáy và mặt trụ ngoài Tra bảng 10 ta có giá trị Rz và Ti Rz= 150(mm), Ti= 200(mm) Theo công thức sai lệch không gian tổng cộng rph= (1) Giá trị cong vênh rc được tính theo cả hai phương hướng kính va hướng trục rc= Vì khoan lỗ đặc nên không có độ cong vênh rc mà ta chỉ tính độ cong vênh trên chiều dài khaon Dk: Độ cong vênh giới hạn của phôi trên 1 mm chiều dài r = = = 22,6 (mm) Sai lệch giá trị rcm được tính theo công thức rcm= = = 70,7(mm) ở đây rb là dung sai kích thước b,c của phôi Như vậy sai lệch không gian tổng cộng là Thay vào công thức (1) rphôi == 74(mm) Sai lệch không gian sau khi khoan là rk=0,06rphôi= 0,06.74 = 5(mm) Sai số gá đặt khi khoan được xác định như sau: eđg= Sai số chuẩn trong trường hợp này khi chi tiết bị xoay khi định vị bằng trục gá do có khe hở ở giữa trục gá và mặt trụ ngoài của chi tiết ec= 20mm Sai số kẹp chặt ek được xác định theo bảng 24 và ek= 70 mm vậy sai số kẹp Vậy sai số gá đặt egđ= =72 Sai số gá đặt ở nguyen công khoét là egđ= 0,06.egđ= 4,5 Xác định lượng dư gia công nhỏ nhất theo công thức : 2Zmin = 2( Rzi-1+Ti-1+ Lượng dư nhỏ nhất khi khoan là 2Zmin =2( 150 + 200 + )= 906 (mm) lượng dư nhỏ nhất khi khoét 2Zmin= 2( 40 + 60 + ) = 106 (mm) Lượng dư nhỏ nhất khi doa là 2Zmin= 2( 5 + 10 + ) =15,15 (mm) Ta có đường kính lỗ sau khi doa : d1 = 11,6815 – 0,03 = 11,6515 (mm) Đường kính lỗ sau khi khoét : d2= 11,6515 – 0,212 = 11,4395 (mm) Đường kính lỗ sau khi khoan d3= 11,4395 – 2 . 0,906 = 9,63 (mm) Sau khi doa : dmin = 11,6815 – 0,0015 = 11,68 (mm); dmax= 11,6815 (mm) Sau khi khoét : dmax= 11,4395 (mm) ; dmin= 11,435- 0,04= 11,3795( mm) Sau khi khoan : dmax= 9,63 (mm) cột dư giới hạn Zmin được giới hạn bằng hiệu giữa hai kích thước lớn nhất của hai bước công nghệ kề sau. Zmã hiệu giữa hai kich thước nhỏ nhất của hai bước công nghệ kề nhau . sau khi doa : 2Zmin =11,6815 – 11,5395 = 0,140 (mm) 2Zmin = 11,68 – 0,1 = 11,58 (mm) sau khi khoét: 2Zmin = 11,6815 – 11,4395 = 0,242 (mm) 2Zmin=11,6815 – 0,05 = 11,60 (mm) Bước Rz (mm) Ti (mm) r (mm) e (mm) Zmt (mm) dt (mm) d (mm) dmin (mm) dmã (mm) 2Z mm 2Z mm Phôi 150 200 350 Khoan 60 60 120 9,63 9,75 Khoét 20 25 45 11,3 11,4 242 300 Doa 5 10 15 11,6 8 11,6 815 140 158 II . tíng chế độ cắt. nguyên công I : cưa phôi . tra bảng 5.43, sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có : + lượng chạy dao : Sz = 0,08 mm / răng + tốc độ cắt : V = 18 m /phút vậy tốc độ căt theo tinh toán là: n1 = = 71 vòng /phut *nguyên công II : rèn thiết bị : máy búa 400 dụng cụ cắt : chày , cối yêu cầu : độ lõm trên bề mặt Ê 1 mm độ không đồng tâm f52 và f100 Ê 1 nguyên công III . ủ phôi để giảm độ nhám bề mặt , khử ưng suất dư do nguyên công rèn để lại. nguyên công IV : nguyên công này chia làm bôn bước công nghệ. + bướ 1 : tiẹn mặt đầu . chiều sâu cắt : t = 3mm lượng chạy dao : S = 0,9 mm/vòng vậy theo công thức tính vận tốc cắt : v = T = 60, - tuổi bền . tra bảng ta có Cv = 47 ; m = 0,2 ; y = 0,8 ; Kv – hệ số kể đến ảnh hưởng của chất lượng vật liệu gia công đến tốc độ cắt Kv = Kmv . Knv . Kuv . Kjv . Kj1v . Klv . Kqv . Kov Tra bảng ta có : Kmv = 75/73 Knv : hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái của bề mặt phôi đến tốc độ cắt. Knv =1 Kuv : hệ số kể đến ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắ đến tôc độ cắt. Kuv = 1,4 Kjv : hệ số kể đến ảnh hưởng của thông số dao. Kjv = 1 Các hệ số còn lại : Kj1v, Klv , Kqv : chỉ xét vơi dao. Kov : hể số xét đến ảnh hưởng của dạng gia công , Kov = 1,24 ị v = . 1 . 1,4 . 1,24 = 33,9 m /ph ị tốc độ cắt : n1 = = 207 vóng / phút chọn nm = 250 vòng / phút. ị Vtt = lực cắt : Pz = Cpz . Py = Px = Tra bảng ta có : Cpz = 300 ; xz = 1,0 ; yz = 0,75 ; nz = 0,15 Cpy =243 ; xy = 0,9 ; yy = 0,6 ; nz = 0,3 Cpx = 339 ; Kx =1,0 ; yx = 0,5 ; nx = - 0,4 Kp = Km p . Kj p . Kgp . Kl p . Knp Kmp = = ( 0,9730 )np = ( 0,9730 )0,75 = 0,98 = Kmpz ( 0,7930 )1,75 = 0,964 = Kmpy ( 0,9730 )1 = 0,9730 = Kmpx tra bảng : Kj p Kg p Kl p Px 1,0 1,0 1,0 Py 1,0 1,0 1,0 Pz 1,0 1,0 1,0 Vậy ta có : Pz = 300 . 61,0. 0,40,75. ( 31,8)0,15. 0,98 . 1 .1 .1 = 528 ( kg ) Py = 243 . 60.9. 0,40,6. ( 31,8 )0,30. 0,964 .1 .1.1 = 287 (kg ) Px = 339 . 61,0. 0,40,5. ( 31,8 )0,4. 0,973 .1 .1 .1 = 313 (kg) ị công suất cắt : Nc = ( kw) ịmômen xoắn. Mx = = 153,12 ( kgm ) Nc < Nmh Bước 2 : khoan lỗ tâm . chiều sâu cắt : t = 1.5 mm lượng chạy dao : S = 0,1 mm/vòng Nt = = 2,74 (kg) Nl = 2,74 < Nm .h tốc độ cắt khi khoan : n1 = 103 . V/p.D = 1373 vòng /phút vận tốc cắt V = 13,2 m/p chọn theo máy ta có : nm = 250 vòng/phút bước 3 : tiện ngoài . dao T15K6 chế độ cắt : t = 0,5 . ( 58 – 52 ) = 3 S = 0,4 V = Tra bảng ta có : Cv = 292 ; xv = 0,15 ; yv = 0,3 ; m = 0,18 ; t =45, . Kv = Knv . Kmv . Kuv . Kj v . Kj 1v . Kl v . Kqv . Kov = 75 .1,4 .1 .1 . 1 . 1 . 1,24/73 = 1,78 Ut = Nt = Ta chọn : nm = 750 vòng/phút Vtt = (m/phút) Nhưng trên thực tế thì chỉ cắt với vận tốc khoảng 30 á 40 m/phút Lực cắt : Pz = Cpz . Py =Cpy . Py =Cpx . Tra bảng ta có : Cpz = 300 ; xz = 1 ; yz = 0,75 ; nz = 0,15 Cpy = 243 ; xy = 0,9 ; yy = 0,6 ; ny =- 0,3 Cpx = 339 ; xx = 1 ; yx = 0,5 ; nx = - 0,4 Trong đó : Kp = . Kmp . Kj p . Kl p . Kpz = 0,98 . 1 . 1 . 1 . 1 Kpy = 0,964 . 1 . 1 . 1 . 1 Kpx = 0,973 . 1 . 1 . 1 . 1 Suy ra : Pz = 300 . 11 . 0,4 . 0,75 . 227 – 0,15 . 0,98 = 65,5 ( kg ) Py = 243 . 10,9 . 0,4 . 0,6 . 227 – 0,3 . 0,964 = 26 ( kg ) Px = 339 . 11 . 0,5 . 227 – 0,4 . 0,973 = 23,8 ( kg ) Công suất cắt : Ne = = 2,4 ( kw ) Ne < Nm . h chấp nhận được . Bước 4 : khoan lỗ f20 ; l = 120 mm Dao : thép gió P18 Chế độ cắt : V = T = 0,5 . D = 0,5 . 20 = 10 mm S = 0,2 mm/vòng Tra bảng ta có Cv = 7,0 ; zv = 0,4 ; xv = 0 ; yv = 0,7 M = 0,2 . T = 15, Kv = Kmv . Knv . Klv . Kuv = 1,2 . 1,0 . 1,0 . 0,3 = 0,36 Vt = = 11,1 m/phút Nt = = 176,6 ( vòng/phút ) Chọn nm = 195 (vòng/phút) + lực cắt : M = Cm . Po = Tra bảng ta có : Cm = 0,037 ; Zm = 2,0 ; ym = 0,7 Cp = 130 ; Zp = 0,1 ; yp = 0,7 Kmm = Kmp = 1 M = 0,37 . 202 . 0,20,7. 1 = 4,79 Po = 130 . 200,5. 0,20,7. 1 = 188 Công suất cắt : Nt = = 0,985 ( kw) Nt @ 1 kw < Nm . h nguyên công V : tiện đầu to. Bước 1 : xén mặt đầu Chọn dao : T15K6 Chế độ cắt : t = 3 mm V = ( m / ph ) S = 0,4 Tra bảng ta có : Cv = 47 ; yv = 0,8 ; T = 60 ; m =0,2 Kv = Knv . Kmv . Krv . Kj v . Kj 1v . Kqv . Kov Knv là hệ số xét đến ảnh hưởng cua chất lượng vật liệu gia công đến tốc độ cắt Kmv = Krv là hệ số xét đến ảnh hưởng của trạng thái bề mặt đến tốc độ cắt . Krv = 1 Kuv la hệ số kể đến ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt đến tốc độ cắt. Kj v hệ số có xét đến ảnh hưởng của thông số dao. Các hệ số còn lại chỉ xét vơi dao cắt vật liệu bằng thép gió. Kov hệ số xét đến ảnh hưởng của dạng gia công. ị vt = = 32 ( m /ph ) nt == 244 (vòng / phút) chọn : nm = 280 vòng /phút ị vtt = = 32,5 ( m /phút ) lực cắt : tra bảng ta có : Cpz = 300 ; xz = 1 ; yz = 0,5 ; nz = - 0,15 Cpy = 243 ; xy = 0,9 ; yy = 0,6 ; ny = - 0,3 Cpx = 339 ; xx = 1 ; yx = 0,5 nx = -0,1 Kp= Kmp.Kjp.Kgp.Krp Tra bảng : X22, X33, [6] Tra bảng: X25 Kj p Kg p K Px 1,0 1,0 1,0 Py 1,0 1,0 1,0 Pz 1,0 1,0 1,0 Công suất cắt : Nhận xét : Chấp nhận được. Bước 2: Tiện ngoài. Dao : T15K6. Chế độ cắt : t = 0,5.( 106 – 100) = 3 mm S = 0,4 tra bảng Tra bảng X9[6] ta có : v= 292 , xv = 0,15 , yv=0,3 , m= 0,18 . T= 45 Chọn : Lực cắt : Tra bảng : X21[6] ta có. = 300 ; =1 ; =0,75 ; = 0,15 = 300 ; =1 ; =0,75 ; = 0,15 = 300 ; =1 ; =0,75 ; = 0,15 Vậy : Công suất cắt : *Nguyên công VI : Chiều sâu cắt t = 4,5 mm Lượng chạy dao Sz = 0,05 mm/răng. Ddao = 75mm ; Z= 18 răng ; B = 16mm . Vận tốc cắt theo bảng và 5.164 ta có vb = 39 m/ph. Vậy: Tra bảng ta có : K1= 0,9 ; K2 = 0,75 ; K3 = 1 Vậy tốc độ cắt theo tính toán : Chọn theo máy : nm = 120 v/ph. Vận tốc cắt thực tế là : Lượng chạy dao phút : Lực cắt : Trong đó : Z là số răng dao phay. và các số mũ tra bảng ta có : =68,2 ; x = 0,86 ; y = 0,72 ; n = 1 ; q = 0,86 ; w = 0 ; =1 Thay các số liệu trên vào công thức ta có : Mômen xoắn : Công suất cắt : Chấp nhận được. *Nguyên công VII: phay 8 rãnh tháo lắp mũ khoan Chiều sâu cắt t = 4,5 mm Lượng chạy dao Sz= 0,05 mm/răng Ddao=75 mm; Z = 18 răng; B = 18 mm mà Tra bảng 53-9 ta có Cv= 68,5; x = 0,3; y = 0,2; u = 0,1; q = 0,25; p = 0,1; m = 0,2; T = 120’ Kv= KMv. Kuv. Knv Tra theo bảng 5.5 ta có: Kv=0,85.1.0,8 = 0,68 Thay vào công thức trên: Vậy tốc độ cắt theo tính toán nt= Chọn theo máy: nm= 120(vg/ph) Vậy tốc độ cắt thự tế là: Lượng chạy dao phút: Sp= Z.Sz.nz= 18.0,05.120 = 108(mm/ph) Lực cắt Pz= Trong đó: Z- là số răng dao phay Cp và các số mũ tra bảng ta có: Cp= 68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0; Kp=1 Thay các số liệu trên vào công thức ta có: Mô men xoắn: Công suất cắt: Nc= Ne chấp nhận được. * Nguyên công VIII: phay 4 rãnh lắp mũi khoan Chiều sâu cắt t = 7,5 mm Lượng chạy dao Sz= 0,1 mm/răng Ddao= 90 mm; Z = 20 răng; B = 16 mm Mà Tra bảng 53-9 ta có: Cv= 68,5; x = 0,3; y = 0,2; u = 0,1; q = 0,25; p = 0,1; m = 0,2; T = 120’ Kv= KMv.Kuv.Knv Tra bảng 5.5 ta co: Kv= 0,85.1.0,8 = 0,68 Thay vào công thức trên: Vậy tốc độ cắt theo tính toán nt= Chọn theo máy: nm= 95(vg/ph) Vậy tốc độ cắt thự tế là: Lượng chạy dao phút: Sp= Z.Sz.nz= 20.0,1.95 = 190(mm/ph) Lực cắt Pz= Trong đó: Z- là số răng dao phay Cp và các số mũ tra bảng ta có: Cp= 68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0; Kp=1 Thay các số liệu trên vào công thức ta có: Mô men xoắn: Công suất cắt: Nc= Ne chấp nhận được. Bước2: Phay 3 rãnh nhỏ Chiều sâu cắt: t = 4,5 mm Lượng chạy dao: Sz= 0,12 mm/răng Chiều rộng rãnh: B’= 15 mm Ddao= 75 mm; Z = 12 răng; B = 10 mm Mà Tra bảng 53-9 ta có: Cv= 68,5; x = 0,3; y = 0,2; u = 0,1; q = 0,25; p = 0,1; m = 0,2; T = 120’ Kv= KMv.Kuv.Knv Tra bảng 5.5 ta co: Kv= 0,85.1.0,8 = 0,68 Thay vào công thức trên: Vậy tốc độ cắt theo tính toán nt= Chọn theo máy: nm= 120(vg/ph) Vậy tốc độ cắt thự tế là: Lượng chạy dao phút: Sp= Z.Sz.nz= 20.0,12.120 = 172(mm/ph) Lực cắt Pz= Trong đó: Z- là số răng dao phay Cp và các số mũ tra bảng ta có: Cp= 68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0; Kp=1 Thay các số liệu trên vào công thức ta có: Mô men xoắn: Công suất cắt: Nc= Ne chấp nhận được. * Nguyên công IX: phay 3 rãnh thoát khí, thoát đá - Sử dụng máy phay đứng 6H82 Chiều sâu cắt: t = 10 mm Lượng chạy dao: Sz= 0,03 mm/răng Chiều rộng rãnh: B’= 15 mm Ddao= 10 mm; Z = 5 răng; B = 10 mm Mà Tra bảng 53-9 ta có: Cv= 145; x = 0,24; y = 0,26; u = 0,1; q = 0,44; p = 0,13; m = 0,37; T = 60’ Kv= KMv.Kuv.Knv Tra bảng 5.5 ta co: Kv= 0,85.1.0,8 = 0,68 Thay vào công thức trên: Vậy tốc độ cắt theo tính toán nt= Chọn theo máy: nm= 1450(vg/ph) Vậy tốc độ cắt thự tế là: Lượng chạy dao phút: Sp= Z.Sz.nz= 20.0,12.120 = 172(mm/ph) Lực cắt Pz= Trong đó: Z- là số răng dao phay Cp và các số mũ tra bảng ta có: Cp= 68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0; Kp=1 Thay các số liệu trên vào công thức ta có: Mô men xoắn: Công suất cắt: Nc= Ne chấp nhận được. *Nguyên công X : thoát 3lỗ khí . chiều sâu cắt t = = = 5 ( mm ) lượng chạy dao : S = 0,2 ( mm/vòng ) tốc độ cắt : v = trong đó T = 25’ tra bảng 5.28 ta có : Cv = 7 q = 0,4 y = 0,7 m = 0,2 Kv = 0,86 Thay vào công thức trên ta có : V = = 24,5 ( m/phút ) Nt = = 780 ( vòng/phút ) Chọn nm = 780 (vòng/phút) Vậy vận tốc cắt thực tế là : vt = 23,56 = vậy mô men xoắn Mx theo công thức : Mx = 10.CM.Dq.Sy.Kd trong đó theo bảng 5.32 sổ tay công nghệ chế tạo máy : ta có : CM = 0,0345 Q = 0,2 Y = 0,8 Kp = 0,86 Thay vào công thức ta có: Mx = 10.0,0345.100,2.0,20,8.0,86 = 0,129 ( Nm ) *lực chiếu trục po . theo công thức : Po= 10.Cp.Dq.Sy.Kp = 68.10.101.0,2 = 1895 ( N ) = 189,5 (kg ) *công suất cắt : Ne = = 0,009 ( kw ) Ne < < Nm.h *Nguyên công XI : khoan 16 lỗ ặ11,4 Chiều sâu cắt t = Lượng chạy dao S = 0,2 ( mm/vòng ) Tốc độ cắt : V= Trong đó T = 25’ Tra bảng 5.28 ta có : Cv= 7 ; q = 0,4 ; y = 0,7 ; m = 0,2 ; Kv = 0,86 Thay vào công thức trên ta có : V = = 30 ( m/phút ) Nt = = 837 ( vòng/phút ) Chọn nm = 800 vòng/phút Vận tốc thực tế : Vt = = 28,6 ( m/phút ) Mô men xoắn MX theo công thức ta có : MX = 10.CM.Dq.Sy.Kp Trong đó theo bảng 5.32 sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có: CM = 0,0345 q =0,2 y = 0,8 Kp = 0,86 Thay vào công thức ta có . MX = 10.0,0345.11,40,2.0,20,8.0,86 = 0,133 (Nm) Lực chiếu trục Po theo công thức là : Po = 10.Cp . Dq.Sy.Kp = 68.10.101.0,2 = 1360 (N) = 136 (kg) Công suất cắt : Ne = = 0,012 (kw) Ne << Nm.h *Nguyên công XII : Nhiệt luyện : Thấm than. Thấm than với chiều sâu thấm 1- 2 mm. * Nguyên công XIII : Khoét doa ặ 11,68 . D = 11,68 Bước 1 : Khoét. Theo bảng 5 -26 : S = 0,5 (mm/vòng) Theo công thức : Theo bảng ta có : q = 0,3 x = 0,2 y = 0,5 m = 0,3 T = 30 = 0,86 Từ đó : Chọn Vậy Mômen xoắn . Theo bảng 5-32 sổ tay công nghệ chế tạo máy. Cm = 0,09 q = 1 x = 0,9 y = 0,8 = 0,86 Thay vao ta có : Lực chiều trục theo công thức: Theo bảng 5-32 sổ tay công nghệ chế tạo máy. x = 1,2 y = 0,65 q = 1,0 Công suất cắt Ne. Theo công thức : Hợp lý Bước 2: Doa lỗ ặ 11,68 Doa D = 11,68 , z = 8 Lượng chạy dao theo bảng 5 – 116 sổ tay công nghệ chế tạo máy S = 0,8 mm/vòng. Theo công thức : Theo bảng 5 -29. Thay vào ta có: Chọn Mômen xoắn : Theo bảng 5 -23 ta có : Công suất cắt : *Nguyên công XIV : ép các hạt hợp kim. Sử dụng máy ép thuỷ lực 40 tấn , dùng mối ghép chặt , chịu va đập mạnh lực thay đổi . * Nguyên công XV : kiểm tra. Kiểm tra độ cứng đạt từ 58 – 62 HRC độ đảo giữa mặt đầu to và tâm chi tiết nhỏ hơn 0,2 mm/100. Xác định thời gian nguyên công ở đây ta chỉ xác định thời gian cho các nguyên công gia công cơ . Nguyên công IV tiên đầu nhỏ : Bước 1: Tiện đầu nhỏ. Ta có : L = D/2 = 26 Bước 2 : Tiện đầu nhỏ. Bước 3: Tiện lỗ ặ20. *Nguyên công V: Tiện đầu to. Bước 1: Xén mặt đầu . Bước 2: Tiện ngoài. L1 = + ( 0,5 á 2 ) mm L2 = ( 1 á 3 ) mm Thay vào ta có : To = = 0,35 ( phút ) nguyên công X : khoan 3 lỗ thoát khí. To = = 0,32 (phút) *nguyên công XI : khoan 16 lỗ ặ11,4 To = (phút) L1 = (0,5 á 2 ) mm To = = 0,11 (phút) = 1,8 (phút) *nguyên công XII : nhiệt luyện *nguyên công XIII : khoét , doa lỗ. Bước 1 : khoét. Tương tự ta có To = = 0,9 (phút) Bước 2 : doa. To = = 0,65 (phút) Tổng số thời gian gia công chính : ồTo = 12,5 (phút) vậy tổng số thời gian gia công một chi tiết sẽ là : Tct = To + Tp + Tpv + Tnt Trong đó : Ttc : là thời gian gia công từng sản phẩm To : là thời gian gia công cơ bản Tp : la thời gian phụ = 10% To Tpv : là thời gian phục vụ = 11% To Tnt : là thời gian nghỉ ngơI của công nhân = 5%To Ttc = 12,5 + 0,125 + 0,14 + 0,075 = 13,2 (phút) IV . tính toán và thiết kế đồ gá đồ gá là một bộ phận trong qui trình công nghệ gia công chi tiết độ chính xác của chi tiết gia công phụ thuộc khá lớn vào đồ gá và để tăng năng suất gia công thì đồ gá đóng vai trò hết sức quan trọng. Trong quá trình nghiên cưu qui trình công nghệ gia công mũi khoan đá. TôI nhận thấy rằng có một đồ gá điển hình dùng cho nhiều nguyên công đó là đồ gá lắp trên bàn quay phân độ để gia công các rãnh thoát khí. Các lỗ gắn mảnh hợp kim cứng. chính vì vậy khi tính toán thiết kế qui trình công ngệ ta phảI nghiên cứu tính toán thiết kế đồ gá chuyên dùng này trong đồ gá này chi tiết được định vị mặt đáy đầu nhỏ và mặt trụ ngoài. để kẹp chặt chi tiết ta sử dụng bulông để kẹp. tính lực kẹp cho nghyên công khoan lỗ ặ11. để gia công ta sử dụng mũi khoan ruột gà thép gió đường kính d = 11 gia công trên máy khoan đứng 2A135 co : số cấp tốc độ 12 phạm vi tốc độ 30 á 1500 vòng/phút công suất cắt N = 7 kw. tính lực kẹp cân thiết phân tích lực ta thấy Pz có lợi , chiều của Pz đI xuống có tác dụng kẹp chặt chi tiết. Vì vậy ta chỉ xét đến mô men vì mô men làm chi tiết bị quay và vì tâm khoan không trùng tâm chi tiết nên có khả năng chi tiết bị lật. Ta có phương trình cân bằng mô men : W.f.1 ³ k.Mx. Theo tính toán ở nguyên công X ta có Mx = 189,5 (kg) Tra bảng ta có f = 0,1 W = = 77,4 (kg) K:hệ số an toàn K = 1,5 D = =75 Chon bulông M12 III: mô phỏng quá trình cắt của mũi khoan bằng máy tính 3.1.1 giới thiệu về quá trình mô phỏng : mô phỏng la một trong những phương pháp nhiên cưu mới. Nó fựa vào sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin ngày nay và nhưng qui luật hoạt động đã được nghiên cứu. Có thể nêu một vàI đặc điểm chung của mô phỏng : *khá đơn giản và rễ thực hiện do không yêu cầu về tay nghề hay máy móc gia công. chủ yếu các yếu tố chỉ dùng để tham khảo. *tạo ra các kết quả có tính thuyết phục nhờ hình ảnh cụ thể đơn giản và tương đối chính xác mà không cần phảI thực nghiệm. Và các quá trình mô phỏng phảI được tìm hiểu theo những qui luật trên thực tế. *Các kết quả tạo ra đôI khi có thể là những hiệu ứng đặc biệt giúp cho người nghiên cứu nhận ra các sai sót trong mô hình lý thuyết của mình hay có thể thấy các quy luật khác mà ta chưa nhận biết được . *Tạo ra các đoạn phim trên màn hình, thể hiện được quá trình tạo hình bề mặt của chi tiết. *Mọi tính toán đều do máy tính đảm nhận nên giảm hẳn các thao tác tính toán của người thiết kế. Mọi kết quả đều được thể hiện không những chỉ định tính mà còn cả đinh lượng. *Một trong những ứng dụng quan trọng của mô phỏng là tạo ra được các kịch bản theo một ý đồ trước để có thể hình thành nên các hệ chuyên gia trong điều khiển tự động,đặc biệt là các ngành công nghiệp được tự động hoá ở mức cao như sản xuất ôtô , máy bay, đồ điện tử,….nó giúp cho người thiết kế tránh được những sai sót do ảnh hưởng của điều kiện khách qua nư không gian bố trí thực tế ,các khối lượng và dung động trong phân xưởng khi tiến hành sản xuất… Có thể coi mô phỏng như một ứng dụng của công nghệ thông tin trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo cơ khí. Một qua trình mô phỏng sẽ bao gồm nhiều yếu tố cùng tham gia. Tuy nhiên có thể chia thành hai yếu tố cơ bản : *Các đối tượng (vật thể) tham gia vào quá trình.Các vật thể bao giờ cũng được mô hình hoá vàd đưa vào máy tính rất cụ thể, tức là có thể thấy được hình dạng hay bản chất của nó trên máy tính. *Các quy luật mà các đối tượng (vật thể) trên chịu ảnh hưởng.Chính những quy luật này mới tạo ra các kết quả mà quá trình mô phỏng cần đưa ra.Các quy luật này cũng phảI được mô hình hoá và đưa ra máy tính, Thông thường thì nó không thể hiện một cách trực tiếpngay trên máy tính mà chỉ thể hiện gián tiếp thông qua quá trình tính toán,diễn biến mô phỏng và các kết quả của quá trình mô phỏng. 3.1.2Mô hình solid và các khả năng ứng dụng: Cũng như đã nói qua về mô hình solid ở các mục trên ở mục này ta đI sâu hơn về mô hình solid. Mô hình biểu diễn một vật thể thực tế một cách tương đối hoàn chỉnh.Sự biểu diễn khối rắn sử dụng ý tưởng nền tảng là một đói tượng vật lý chia không gian Ơclit ba chiều,E3, thành hai miền-một miền nằm trong một miền nằm ngoàI nó-Được phân cách với nhau bởi biên dạng của đối tượng.Như chỉ ra trong hình vẽ. a)Mặt cong biên khép kín b)Mặt cong biên mở Hình III-15 Biên có thể là mặt cong khép kín hình a,biên có thể là mặt cong hở tại các vị trí khác nhau hình b. Tất cả các ý tưởng đều liên quan đến ý tưởng khép kín hình học,ngầm hiểu rằng khối rắn được thể hiện bằng tất cả các điểm trong không gian bên trong và được khép kín bằng các đường biên của chúng.KháI niệm khép kín không áp dụng cho mô hìmh không dây và mô hình bề mặt.Mô hình khối rắn là mô hình toán học của đối tượng trong thế giới thực mà các tính chất cần thoả mãn của nó là: Bị chặn:Mặt cong (hay đường) biên phảI giới hạn và chứa phần bên trong của khối rắn Tính ba chiều đồng nhất:Mô hình không có các cạnh và mặt cong thừa, sao cho miền bên trong luôn tiếp xúc với biên. Tính hữu hạn khối rắn phảI được hữu hạn về kích thước và có thể được biểu diễn bằng số lượng thông tin giới hạn. 3.1.3Cơ sở lý thuyết tạo mô hình mô phỏng: a.Lý thuyết tập hợp: Tập hợp được định nghĩa như là một bộ các đối tượng gọi là phần tử hay thành phần.Trong sự biểu diễn hình học,phần tử cơ sở của tập hợp là điểm. Hai tập hợp đặc biệt thường được biểu diễn như sau: Tập rỗngWchứa tât cả các phần tử của tất cả các tập hợp và tập hợp rỗng ặ. Tập hợp rỗng ặ không chứa các phần tử nào. Trong mô hình hoá khối rắn,tập W chứa tất cả các điểm trong không gian E3 B là tập hợp con của A nếu mọi phần tử của B đều là phần tử của A. Quan hệ này được biểu diễn bằng các ký hiệu è ,nghĩa là B è A biểu diễn B là tập con của A.Hai tập hợp được gọi là bằng nhau nếu chúng chứa chính xác các phần tử như nhau,ngườc lại hai tập hợp sẽ không bằng nhau. Các phép toán trên tập hợp phối tử các phần tử của chung để tạo ra tập hợp mới.Các phép toán này đơn giản nhưng hiệu quả,và chúng thươ2ngf được sử dụng trong các ứng dụng mô hình hoá bằng máy tính. Các phép toán tập hợp chính trong mô hình hoá khối rắn là phép cộng,phép giao và phép trừ.Một phương pháp thuận tiện để làm rõ các phép toán này là sử dụng sơ đồ Venn.Các sơ đồ này cung cấp kiểu thể hiện đồ hoạ cho các phép toán tập hợp.Các điểm E3 được định nghĩa không gian Ơclit sử dụng trong đồ hoạ máy tính và mô hình háo hình học có thể phân loại được bằng sơ đồ Venn thành các điểm nằm trong, nằm ngoàI hoặc nằm trên bhiên của các đối tượng hình học.Hình vẽ dưới đây Các sơ đồ Venn của các phép toán cộng ,giao,trừ Chỉ ra các sơ đồ phép cộng(ẩ),phép trừ (-) và phép giao (ầ).Hình chữ nhật biểu diễn tổng quát W,và mỗi đường tròn biểu diễn tập con của tập W. Trong lĩnh vực mô hình hoá học,các tập con có thể là các điểm trong không gian,mặt cong hoặc khối rắn.Miền được gạch trong sơ đồ Venn chỉ ra các kết quả của phép toán. Các phép toán tập hợp chính quy.Khi sử dụng các phép cộng ,phép giao ,phép trừ theo lý thuyết mô tả ở trên có thể xuất hiện các vấn đề liên quan đến sự khuyết thiếu tính khép kín hình học như hình () Các phép toán tập hợp chính quy tức là các phép Boole,đảm bảo sự hợp lý của các mô hình hình học,nghĩa là loại bỏ đựoc việc tạo ra các đối tượng không mong muốn. Các khối rắn hình học thường được biểu diễn bằng các tập hợp chính quy, để biểu diễn khối rắn không có các cạnh và các mặt cong thừa.Khi sử dụng các tập hợp chính quy này,sự khác biệt giữa các phép toán tập hợp lý thuyết và các tập hợp chính quy như sau: phép cộng (Unicon) : cả hai loại phép cộng lí thuyết và chính qui đảm bảo khối rắn mới cũng chính qui. phép trừ (Subtract) : đảm bảo khối rắn mới vẫn giữ lại tất cả các mặt cong, đường biên cần thiết. phép giao (Intersect) : lấy hay giữ lại các phần tử chung của hai phần tử trước đó. b. phép quét hình. Các khối rắn có chiều dày như nhau theo một hướng xác định va các khối rắn đối xứng trục có thể được tạo ra bằng phương pháp quét hình tịnh tiến hay quét hình tròn xoay. Phép quét hình đòi hỏi hai thành phần mặt cong được dịch chuyển và đường dẫn hướng quĩ đạo cho sự dịch chuyển. Trong các ứng dụng kĩ thuậ phép quéy hình được sử dụng để phát hiện sự va chạm giữa các phần tử chuyển động hoặc để mô phỏng mô tả và nghiên cứu các phương pháp gia công cắt gọt trong chế tạo cghi tiết máy. trong trường hợp đầu tiên, đối tương di chuyển xẽ va chạm với đối tượng cố định nếu khối quét hình được tạo ra từ sự chuyển động giao với đối tượng cố định. Trong các phương pháp gia công cắt gọt, khối quét hình tạo ra bởi sự chuyển động của dụng cụ cắt dọc theo dường cong dẫn định trước giao nhau của phôI vật liệu. 3.1.4 các phương pháp tạo chuyển động trong quá trình mô phỏng : xuất phát từ các chuyển động trong thực tế ở đây ta chỉ mô phỏng phưông pháp gia công của mũi khoan đập xoay. Các chuyển động của quá trình mô phỏng sử dụng các lệnh trong autocad chủ yếu như move, rotate, repeat, subtrac… quá trình dịch chuyển trong quá trình mô phỏng được lặp nhiều lần thành những chuyển động quay quanh trục và tịnh tiến dọc trục từ các chuyển động mô phỏng trên autocad ta có hai cách mô phỏng sau: cánh tạo chuyển động bằng cách tạo ra các file ảnh liên tiếp : như vậy sau khi đã thiết kế song mô hình dao và phôI trên nền autocad, ta lần lượt thực hiện các lệnh move, subtract, rotate3d tạo các mô hình thay đổi từ hình 1 đến n hình đến khi thực hiện hết quá trình gia công cắt gọt, sau mỗi bước tạo mô hình ta dùng lệnh MSLIDE ghi lại hình ảnh với các tên như hình vẽ 1 đến hình vẽ n (để che các nét khuất bằng lệnh HIDE hoặc SHADE) và sau đó ta gọi ảnh bằng lệnh VSLIDE. Các file ảnh tạo ra liên tiếp và khi chạy chương trình cũng sẽ đượ goi ra lần lượt theo từng bước của quá trình mô phỏng gia công cắt gọt như vậy các file ảnh được gọi ra rất nhanh như vậy ta sẽ có cảm giác như thực sự có những chuyển động. lưu đồ thuật toán c, Lập trình mô phỏng bằng ngôn ngữ lâp trnhf Autolisp: ;;; Hanoi 15/12/04 ;;;symulation program ;;;CT02_M ;;;(load “c:\\mophong.lsp”) or (tool+loadapp..+file+…) ;;;command: mp ;;;------------------------------change System Variable------------------------------ (defun CHAR() (setq olderr *error* *error* clerr) (setq scmde (gevtar “CMDECHO”)) (setq sblip (getvar “BLIPMODE”)) (setq sgrid (getvar “GRIDMODE”)) (setq shl (getvar “HIGHLIGHT”)) ;(command “osnap” “off”) (setvar “CMDECHO”0) (setvar “BLIPMODE”0) (setvar “GRIDMODE”0) (setvar “HIGHLIGHT”0) (command “viewres” “”20000) ;;;--------------------------restore old system Variable ------------------------------ (defun Resar () (setvar “BLIPMODE” sblip) (setvar “GRIDMODE” sgrid) (setvar “HIGHLIGHT” shl) (setvar “CMDECHO” scmde) (setq *error* olderr) ;(command “osnap” “on”) --------------------------------------Autodraw------------------------------------------ (defun autodraw(H/) (command “erase” “all” ””) (setq W(*3h)) (setq l(*4h)) (command “Box” “” “langth” 1w H) (setq o1(list (/ 12) (/ w 2)0)) ;(command “cicle” ‘(0 0 0) 10) ;(command “extrude” (ssget “l”) “” H “”) (setq phoi(ssget “x”)) (command “move” phoi’’ o1‘(0 0 0) ) (command “ucs” “x” 180) (setq in(-0 h 6)) (command “_sphere” (list 0 0 in) radiuscuting) ;(command “cone” (list 0 0 in) radiuscuting (*radiuscuting 1.5)) (setq chop (ssget “l”)) (command “ucs” “” “”) (command “cicle” (list 0 0 (-0 in)) radiuscuting) (setq flag(ssget “1”)) (setq hc(+ H 2 )) (command “extrude” flag “” hc “”) (setq than(ssget “1”)) (command “union” chop “”than””) (setq cuting(ssget “1”)) (command “zoom” “all”) ;;;------------------------------------------Move----------------------------------------- (defun AM (HR/) (setqj (*(-(-0 in) HR) 2 )) (repeat j (command “move” cuting”” ‘(0 0 0)’(0 0 -0.5) ;;;------------------------------------Rotate and Move-------------------------------- (defun RM (H R/) (repeat 20 (setq i (+ HR)) (repeat i (command “move” cuting”” ‘(0 0 0) ‘ (0 0 -0,05)) (repeat 10 (command “rotate” cuting “” ‘(0 0 0) 5)) ) (setq pt ‘(0 0 0)) (command “copy” cuting “” pt pt) (command “subtract” phoi”” “last” “”) (command “delay” 2000) (command “move” cuting”” pt ‘(0 0 10) (repeat6 (command “undo” “”) ) ) (setq pt1 (mapcar ‘+ (list 0 0 10))) (command “move” cuting “” ‘(0 0 0) pt1) ) ;;;==================================================================================== ;;;=================================main progam============================================ (defun C:mp () (command”vpoint”’(1 -1 1) (CHVAR) (initget 6) (setq height(getint”\n Cho chieu day phoi\:”)) (if (null hieght) (setq height 4) ) ;(initget 6) ;(setq radiuscuting(getreal”\ncho ban kinh dao\:”)) ;(if(null radiuscuting) (setq radiuscuting 2) ;) (autodraw height) (command”delay” 3000) (AM height radiuscuting) (RM height radiuscuting) (RESVAR) (command”osnap” “on” (command “plan” “”) ) ;;;= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =Close program= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = Chương V đánh giá kết luận 5.1 Qua đồ án này em có nhận sét sau việc nghiên cứu và sản xuất mũi khoan phục vụ cho nghành khai thác khoáng sản ở nước ta là rất cần thiết bởi vì nước ta là một nước giầu tàI nguyên khoáng sản với hàng năm sử dụng rất nhiều mũi khoan phục vụ cho việc pháđá khoan nổ mìn, trước đây mũi khoan đá thường phảI nhập khẩu giá thành đắt. Tuy nhiên trong thờigian gần đây đã có một số công ty trong nước sản xuất mũi khoan này nhưng chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ hiện nay trên thị trường. 5.2 Sau 3 tháng nghiên cứu và chế tạo thử dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy em đã hoàn thành bản luận án 4 chương. Chương I : Đánh giá chung tình hình sử dụng vẩn xuất Chương II: Tính toán thiết kế mũi khoan đập xoay Chương III: Lập quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan Chương IV: Lập trình mô phỏng quá trình hoạt động của mũi khoan Chương V: Kết luận Sau khi đánh giá kết quả tính toán và thiết kế em nhận thấy rằng mũi khoan được sản xuất trong nước co giá thành rẻ hơn mũi khoan nhập ngoại giảm được chi phí sản xuất mà chất lượng không thua kém gì mũi khoan của các nước trên thế giới. Mục lục ChươngI Giới thiệu tình hình sản xuất trong và ngoai nước Tình hình nghiên cứu chế tạo mũi khoan và thiết bị khoan, công nghệ khoan. Sơ đồ khai thác. Phương pháp khoan và quá trình hoạt động của mũi khoan. Các điều kiện và phạm vi áp dụng thiết bị khoan hợp lý cho các mỏ lộ thiên ở Quảng Ninh. Chưong II: tính toán thiết kế mũi khoan đập xoay. I .Nguyên lý làm việc của mũi khoan. II. Chọn vật liệu gia công. III. thiết kế mũi khoan. Chương III : Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo mũi khoan. I.Quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan. II.Sơ đồ nguyên công. III.Tính toán chế độ công nghệ cho một số nguyên công. IV.Tính và thiết kế đồ gá. Chương V: mô phỏng quá trình cắt của mũi khoan bằng máy tính. Chương VI:Đánh giá kết luận .