Giáo trình Công nghệ chế tạo máy (Nghề: Cắt gọt kim loại - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Công nghệ chế tạo máy (Nghề: Cắt gọt kim loại - Trình độ: Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu giúp sinh viên khái quát được những vấn đề cơ bản về gia công cơ khí; trình bày được các khái niệm về nguyên công, lần gá, bước, độ chính xác, chuẩn, gá đặt; nêu được các kiến thức cơ bản về công nghệ gia công trên máy CNC và một số công nghệ gia công tiên tiến khác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Công nghệ chế tạo máy (Nghề: Cắt gọt kim loại - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI GIỚI THIỆU Công nghệ chế tạo máy là một trong những môn học chuyên ngành của nghề Cắt gọt kim loại được biên soạn dựa theo chương trình đào tạo chất lượng cao đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cắt gọt kim loại hệ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có ví dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 30 giờ gồm có: Chương 1 MH19-01: Những định nghĩa và khái niệm cơ bản Chương 2 MH19-02: Gá đặt chi tiết gia công Chương 3 MH19-03: Độ chính xác gia công Chương 4 MH19-04: Phôi và lượng dư gia công Chương 5 MH19-05: Quy trình công nghệ gia công các chi tiết điển hình Chương 6 MH19-06: Công nghệ gia công trên máy CNC và các phương pháp gia công tiên tiến Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô và bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ điều chỉnh hoàn thiện hơn. Xin chân thành cám ơn! Cần Thơ, ngày …. Tháng….năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Huỳnh Chí Linh 2
MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ............................................................................................ 1 LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 2 MỤC LỤC ....................................................................................................................... 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC ...................................................................................... 6 CHƯƠNG 1. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN .............................. 8 1. Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ.................................................................. 8 1.1. Quá trình sản xuất .................................................................................................... 8 1.2. Quá trình công nghệ ................................................................................................. 8 2. Các thành phần của quy trình công nghệ .................................................................... 8 3. Các dạng sản xuất...................................................................................................... 11 4. Xác định dạng sản xuất ............................................................................................. 12 5. Các nguyên tắc lập quy trình công nghệ ................................................................... 12 5.1. Xác định trình tự gia công hợp lý .......................................................................... 12 5.2. Thiết kế nguyên công ............................................................................................. 12 6. Các bước thiết kế quy trình công nghệ ..................................................................... 12 CHƯƠNG 2: GÁ ĐẶT CHI TIẾT GIA CÔNG ........................................................... 15 1. Chuẩn và các loại chuẩn ............................................................................................ 15 1.1. Đinh nghĩa .............................................................................................................. 15 1.2. Phân loại chuẩn ...................................................................................................... 15 2. Gá đặt chi tiết gia công.............................................................................................. 17 2.1. Khái niệm ............................................................................................................... 17 2.2. Phương pháp gá đặt chi tiết gia công ..................................................................... 18 3. Cách tính sai số gá đặt ............................................................................................... 19 3.1. Sai số kẹp chặt ........................................................................................................ 19 3.2. Sai số đồ gá ............................................................................................................ 20 3.3. Sai số chuẩn............................................................................................................ 20 4. Nguyên tắc chọn chuẩn gia công .............................................................................. 24 4.1. Chọn chuẩn thô ...................................................................................................... 24 4.2. Chọn chuẩn tinh ..................................................................................................... 26 5. Hướng dẫn thực hiện bài tập ..................................................................................... 26 CHƯƠNG 3: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG ............................................................... 29 1. Khái niệm .................................................................................................................. 29 2. Các phương pháp đạt độ chính xác gia công ............................................................ 30 2.1. Phương pháp cắt thử từng kích thước riêng biệt .................................................... 30 2.2. Phương pháp tự động đạt kích thước ..................................................................... 30 3. Các nguyên nhân sinh ra sai số ................................................................................. 31 CHƯƠNG 4: PHÔI VÀ LƯỢNG DƯ GIA CÔNG ..................................................... 34 1. Nguyên tắc chọn phôi................................................................................................ 34 2. Các loại phôi ............................................................................................................. 34 2.1. Phôi đúc .................................................................................................................. 34 2.2. Phôi rèn .................................................................................................................. 35 2.3. Phôi dập .................................................................................................................. 35 2.4. Phôi cán .................................................................................................................. 35 3. Lượng dư gia công .................................................................................................... 35 3.1. Khái niệm và định nghĩa ........................................................................................ 35 3.2. Các phương pháp xác định lượng dư gia công ...................................................... 37 3
BÀI 5. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH ............................................................................................................................ 44 1. Phân loại các dạng chi tiết điển hình ........................................................................ 44 2. Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng trục....................................................... 44 2.1. Đặc điểm ................................................................................................................ 44 2.2. Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................................... 45 2.3. Vật liệu và phôi dùng để chế tạo chi tiết dạng trục ............................................... 45 2.4. Nguyên tắc chọn chuẩn định vị để gia công chi tiết trục....................................... 45 2.5. Thứ tự các nguyên công gia công trục................................................................... 46 3. Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng càng ..................................................... 46 3.1. Đặc điểm ................................................................................................................ 46 3.2. Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................................... 47 3.3. Vật liệu và phôi để chế tạo chi tiết dạng càng ....................................................... 47 3.4. Nguyên tắc chọn chuẩn định vị để gia công chi tiết càng ..................................... 47 3.5. Thứ tự các nguyên công gia công càng ................................................................. 48 4. Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng hộp ....................................................... 48 4.1. Đặc điểm ................................................................................................................ 48 4.2. Những yêu cầu chủ yếu khi chế tạo chi tiết dạng hộp ........................................... 49 4.3. Vật liệu và phôi chế tạo chi tiết dạng hộp ............................................................. 49 4.4. Nguyên tắc chọn chuẩn định vị để gia công chi tiết hộp ....................................... 49 4.5. Trình tự gia công các bề mặt chủ yếu của hộp ...................................................... 50 5. Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng bạc ....................................................... 50 5.1. Đặc điểm ................................................................................................................ 50 5.2. Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................................... 50 5.3. Vật liệu và phôi để chế tạo chi tiết dạng bạc ......................................................... 51 5.4. Nguyên tắc chọn chuẩn định vị để gia công chi tiết dạng bạc .............................. 51 5.5. Trình tự gia công các bề mặt ................................................................................. 52 6. Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng .................................................................... 52 6.1. Phân loại bánh răng ............................................................................................... 52 6.2. Độ chính xác của bánh răng .................................................................................. 53 6.3. Vật liệu và phôi chế tạo bánh răng ........................................................................ 53 6.4. Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................................... 53 6.5. Chuẩn định vị gia công bánh răng ......................................................................... 53 6.6. Quy trình công nghệ trước khi cắt răng ................................................................. 54 6.7. Các phương pháp gia công bánh răng ................................................................... 54 7. Hướng dẫn thực hiện bài tập ..................................................................................... 58 BÀI 6. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIÊN TIẾN ............................................................................................... 60 1. Công nghệ gia công trên máy CNC .......................................................................... 60 1.1. Quy trình công nghệ và phương pháp thực hiện nguyên công trên máy CNC ..... 60 1.2. Phân loại nguyên công trên máy CNC .................................................................. 61 2. Gia công bằng xung điện (EDM - Electrical Discharge Machining) ....................... 62 2.1. Bề mặt chi tiết gia công bằng EDM ...................................................................... 63 2.2. Điện cực và các phương pháp gia công điện cực .................................................. 63 2.3. Độ chính xác gia công ........................................................................................... 64 2.4. Dung dịch điện môi ............................................................................................... 64 2.5. Ưu nhược điểm và ứng dụng của EDM ................................................................. 64 2.6. Các ứng dụng ......................................................................................................... 65 4
3. Cắt dây EDM hành trình ........................................................................................... 65 4. Gia công bằng laze (LBM – Laser Beam Machining) .............................................. 67 4.1. Khái quát về công nghệ gia công bằng laze ........................................................... 67 4.2. Đặc điểm của quá trình cắt bằng laze .................................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 73 5
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: công nghệ chế tạo máy Mã môn học: MH19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học - Vị trí: Môn học Công nghệ chế tạo máy được bố trí sau khi sinh viên đã học xong các môn học như vẽ kỹ thuật, dung sai, vật liệu cơ khí, nguội cơ bản, tiện cơ bản, phay cơ bản,... - Tính chất: Là môn lý thuyết chuyên môn nghề thuộc các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò của môn học: Công nghệ chế tạo máy trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về phương pháp lập phương án công nghệ gia công các dạng chi tiết khác nhau, lựa chọn công nghệ và áp dụng các biện pháp công nghệ phù hợp trên các máy gia công kim loại. Môn học này đóng vai trò trang bị kiến thức nền tảng để sinh viên vận dụng vào học thực hành và thực tế sản xuất. Mục tiêu của môn học: Sau khi học xong môn học này, người học có năng lực: Kiến thức: - Khái quát được những vấn đề cơ bản về gia công cơ khí. - Trình bày được các khái niệm về nguyên công, lần gá, bước, độ chính xác, chuẩn, gá đặt. - Khái quát được các kiến thức cơ bản về công nghệ gia công trên máy CNC và một số công nghệ gia công tiên tiến khác. Kỹ năng: - Chọn phôi, chọn chuẩn và xác định lượng dư gia công hợp lý. - Thiết kế được tiến trình hoặc qui trình công nghệ gia công cơ đối với một số chi tiết điển hình. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. Nội dung của môn học: Thời gian (giờ) Thực hành, Số Tên chương mục Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo luận, tra bài tập 1 Chương 1: Những định nghĩa và khái 4 4 0 0 niệm cơ bản 1. Quá trình sản xuất và quá trình công 0,5 0 0 nghệ 2. Các thành phần của quy trình công 1 nghệ 3. Các dạng sản xuất 1 4. Xác định dạng sản xuất 0,5 5. Nguyên tắc lập quy trình công nghệ 0,5 6. Các bước thiết kế quy trình công nghệ 0,5 2 Chương 2. Gá đặt chi tiết gia công 6 5 1 0 1. Chuẩn và các loại chuẩn 1 1 0 6
2. Gá đặt chi tiết gia công 0,5 3. Cách tính sai số gá đặt 2 4. Nguyên tắc chọn chuẩn gia công 1 5. Hướng dẫn thực hiện bài tập 0,5 3 Chương 3. Độ chính xác gia công 3 2 0 1 1. Khái niệm 0,5 0 1 2. Các phương pháp đạt độ chính xác gia 0,5 công 3. Các nguyên nhân sinh ra sai số 1 4 Chương 4. Phôi và lượng dư gia công 4 4 0 0 1. Nguyên tắc chọn phôi 0,5 2. Các loại phôi 0,5 3. Lượng dư gia công 3 5 Chương 5. Thiết kế quy trình công 8 7 1 0 nghệ gia công các chi tiết điển hình 1. Phân loại các chi tiết điển hình 0,5 1 2. Quy trình công nghệ gia công chi tiết 1,5 dạng trục 3. Quy trình công nghệ gia công chi tiết 1 dạng càng 4. Quy trình công nghệ gia công chi tiết 1 dạng hộp 5. Quy trình công nghệ gia công chi tiết 1 dạng bạc 6. Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng 1 7. Hướng dẫn thực hiện bài tập 1 6 Chương 6. Công nghệ gia công trên 5 4 0 1 máy CNC và các phương pháp gia công tiên tiến 1. Công nghệ gia công trên máy CNC 1 0 1 2. Gia công bằng xung điện (EDM – 1 Electrical Discharge Machining) 3. Cắt dây EDM hành trình 1 4. Gia công bằng laze (LBM – Laser 1 Beam Machining) Cộng 30 26 2 2 7
CHƯƠNG 1. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Mã chương MH19-01 Giới thiệu: Công nghệ chế tạo máy là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhất định trong điều kiện quy mô sản xuất cụ thể. Một mặt công nghệ chế tạo máy lý thuyết phục vụ cho công việc chuẩn bị công nghệ có hiệu quả nhất. Mặt khác nó nghiên cứu các quá trình hình thành các bề mặt chi tiết và lắp ráp chúng thành sản phẩm. Mục tiêu: - Phân biệt được quá trình sản xuất và quá trình công nghệ. - Xác định đúng dạng sản xuất. - Trình bày được các thành phần của quy trình công nghệ vài các bước cơ bản thiết kế quy trình công nghệ. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. Nội dung chính: 1. Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ 1.1. Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất là quá trình con người tác động vào tài nguyên thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con người. Quá trình sản xuất bao gồm mọi giai đoạn từ tài nguyên biến thành sản phẩm, ví dụ như quặng sắt được khai thác tại mỏ, chuyển đến nhà máy luyện kim, nấu chảy thành phôi kim loại, phôi đó được đưa đến các nhà máy cơ khí qua quá trình gia công cơ, nhiệt tạo thành các chi tiết. Các chi tiết qua quá trình kiểm tra lắp ráp tạo thành sản phẩm và phục vụ một lợi ích nhất định. Theo nghĩa hẹp, quá trình sản xuất của một nhà máy cơ khí là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích của con người để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành các sản phẩm của nhà máy. Quá trình tổng hợp đó bao gồm: chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt, hóa, kiểm tra, lắp ráp và hàng loạt quá trình phụ khác như chế tạo dụng cụ, chế tạo đồ gá, vận chuyển, chạy thử, điều chỉnh, sơn, bao bì, đóng gói, bảo quản,... 1.2. Quá trình công nghệ Quá trình công nghê là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi hình dáng, kích thước, tính chất lí hóa của bản thân chi tiết và vị trí tương quan giữa các chi tiết trong sản phẩm. Quá trình công nghệ gia công cơ làm thay đổi kích thước và hình dáng của chi tiết gia công. Quá trình công nghệ nhiệt luyện làm thay đổi tính chất vật lí và hóa học của vật liệu chi tiết. Quá trình công nghệ lắp ghép tạo thành những quan hệ tương quan giữa các chi tiết thông qua mối ghép. Xác định quá trình công nghệ hợp lí rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì các văn kiện công nghệ đó được coi là quy trình công nghệ. 2. Các thành phần của quy trình công nghệ Quy trình công nghệ được chia thành: nguyên công, gá, vị trí, bước, đường chuyển dao, động tác. 8
a. Nguyên công: Là một phần của quá trình công nghệ, được hoàn thành liên tục, tại một chỗ làm việc và do một hay một nhóm công nhân thực hiện để gia công một hoặc một số chi tiết cùng lúc (khi không có công nhân nào phục vụ thì đó là nguyên công được tự động hóa hoàn toàn). Nếu thay đổi một trong các điều kiện: tính liên tục, hoặc chỗ làm việc thì ta đã chuyển sang nguyên công khác. Hình 1.1 Ví dụ: Tiện một trục bậc như hình 1.1, có thể có 3 phương án gia công như sau: - Phương án 1: Tiện đầu A, C xong rồi trở đầu tiện B ngay, đó là một nguyên công. - Phương án 2: Tiện đầu A, C cho cả loạt, xong mới tiện đầu B cũng cho cả loạt trên máy đó, như vậy ta đã chia thành hai nguyên công vì tính liên tục không đảm bảo. - Phương án 3: Tiện đầu A, C trên máy số 1; tiện đầu B trên máy số 2. Như vậy cũng là hai nguyên công vì chỗ làm việc đã thay đổi mặc dù tính liên tục vẫn được đảm bảo. Ngoài ra, thực hiện nguyên công tiện xong, phay rãnh D ở một máy khác đó cũng là hai nguyên công. Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ để hoạch toán kinh tế và tổ chức sản xuất. Phân chia quá trình công nghệ ra thành các nguyên công có ý nghĩa kỹ thuật và kinh tế. * Ý nghĩa kỹ thuật: Tùy theo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà phải lựa chọn phương pháp gia công phù hợp. Ví dụ như không thể vừa phay hay vừa tiện vừa mài một chi tiết trên cùng một máy, nên phải chia thành nhiều nguyên công (khái niệm này đúng khi không có máy vạn năng tổ hợp). * Ý nghĩa kinh tế: Việc phân chia thành ít nguyên công (tập trung nguyên công) hay nhiều nguyên công (phân tán nguyên công) còn tùy thuộc vào điều kiện thiết bị và sản lượng sản xuất hàng năm. Hoặc tuỳ theo độ chính xác của máy mà có thể chia ra nguyên công thô, nguyên công tinh trên máy thô, máy tinh. b. Gá: Gá là một phần của nguyên công được hoàn thành trong một lần gá đặt chi tiết (một lần kẹp chặt). Một nguyên công có thể có một hay nhiều lần gá. Ví dụ: Trong hình 1.1 tiện đầu A, C rồi trở đầu tiện B là hai lần gá. c. Vị trí: Vị trí là một phần của nguyên công được xác định bởi vị trí tương quan giữa chi tiết gia công và máy hoặc giữa chi tiết gia công và đồ gá hay dụng cụ cắt. Một lần gá có thể có một hoặc nhiều vị trí. Ví dụ: Trên hình 1.2 Chi tiết được gá tại vị trí 1, khi bàn máy quay chi tiết sẽ chuyển sang vị trí 2 để khoan, vị trí 3 để khoét, vị trí 4 để doa rồi trở về vị trí 1 để tháo ra và lắp chi tiết mới. 9
d. Bước: Bước là một phần của nguyên công được đặc trưng bởi: - Gia công một bề mặt hoặc nhiều bề mặt cùng lúc; - Sử dụng một dao hoặc nhiều dao; - Cùng một chế độ cắt. Nếu thay đổi một trong các yếu tố trên thì sẽ chuyển sang bước khác. Ví dụ: gia công hai cổ trục 1, 2 (hình 1.3) theo hai phương án: + Gia công hai cổ trục 1, 2 đồng thời bằng hai dao trên một bàn xe dao, đó là một bước (hình 1.3a). + Gia công hai cổ trục 1, 2 bằng một dao (tiện lần lượt từng cổ trục) đó là hai bước (hình 1.3b). Hình 1.3. Bước gia công trục bậc e. Đường chuyển dao: Đường chuyển dao là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng một chế độ cắt và cùng một dao cắt. Một bước có thể có nhiều đường chuyển dao. Ví dụ: để gia công cổ trục 1 không thể cắt 1 lần vì lớp kim loại cần loại bỏ quá lớn, nên phải chia thành hai lần cắt hay nói cách khác là hai đường chuyển dao. Hình 1.4. Đường chuyển dao gia công trục bậc: 1, 2: cổ trục; a, b: hai lần chuyển dao g. Động tác: Là hành động của người công nhân để điều khiển máy khi thực hiện gia công hoặc lắp ráp. Ví dụ: bấm nút, quay ụ dao, xiết mâm cặp,... 10
3. Các dạng sản xuất Dạng sản xuất là khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lí đường lối, biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất để chế tạo ra sản phẩm đạt chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra 3 dạng sản xuất: đơn chiếc, hàng loạt, hàng khối. Dạng sản xuất đơn chiếc: Sản xuất đơn chiếc là sản xuất có số lượng sản phẩm hàng năm rất ít (thường từ một đến vài chục chiếc) sản phẩm không ổn định, không có chu kỳ sản xuất lại. Sản xuất đơn chiếc có các đặc điểm sau: - Các trang thiết bị, dụng cụ vạn năng. - Máy công cụ được bố trí theo loại. - Tài liệu công nghệ dưới dạng phiếu tiến trình công nghệ. - Trình độ thợ có tay nghề cao. - Năng suất lao động thấp, giá thành cao. - Dạng sản xuất đơn chiếc dùng cho các sản phẩm chế thử hoặc sửa chữa. Dạng sản xuất hàng loạt: Sản xuất hàng loạt là sản xuất có sản lượng sản phẩm hàng năm tương đối lớn, sản phẩm được chế tạo theo từng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm ổn định. Sản xuất hàng loạt có các đặc điểm sau: - Các máy công cụ được bố trí theo quy trình công nghệ. - Có quy trình công nghệ tỉ mỉ. - Sử dụng máy vạn năng, đồ gá chuyên dùng. - Công nhân có bậc thợ trung bình. Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất phổ biến nhất trong ngành công nghệ chế tạo máy. Tùy theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm chia thành: sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn. Sản xuất loạt nhỏ thường gần với sản xuất đơn chiếc. Sản xuất loạt lớn gần với sản xuất hàng khối. Dạng sản xuất hàng khối: Sản xuất hàng khối là sản xuất có sản lượng lớn, sản phẩm ổn định trong thời gian dài. Sản xuất hàng khối có các đặc điểm sau: - Thời gian thực hiện một nguyên công bằng nhịp sản xuất hoặc bội số của nhịp sản xuất. - Các máy được bố trí theo thứ tự quy trình công nghệ. - Trình độ chuyên môn hóa cao. - Trang thiết bị, dụng cụ chuyên dùng. - Trình độ thợ đứng máy thấp nhưng cần đội ngũ thợ điều chỉnh giỏi. Dạng sản xuất hàng khối cho phép ta áp dụng các phương pháp công nghệ sản xuất tiên tiến, tạo điều kiện cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất. Nhịp sản xuất Nhịp sản xuất là khoảng thời gian lặp lại chu kỳ gia công hoặc lắp ráp và được tính theo công thức: T tn  (phút/chiếc) N Trong đó: T: khoảng thời gian làm việc (phút) N: số đối tượng sản xuất ra trong khoảng thời gian T 11
4. Xác định dạng sản xuất Sản lượng là số sản phẩm được sản xuất ra trong một đơn vị thời gian (năm, quý, tháng). Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:   N  N1.m.(1  ).(1  ) 100 100 Trong đó: N1 : Số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch. m: Số lượng chi tiết trong một sản phẩm.  : Số chi tiết được chế tạo dự trữ (  =5  7)  : Số chi tiết phế phẩm (   3  6 ) Sau khi xác định sản lượng hàng năm của chi tiết gia công, dựa vào giá trị trọng lượng chi tiết và sản lượng để chọn dạng sản xuất phù hợp theo bảng 1. Bảng 1: Xác định dạng sản xuất Trọng lượng chi tiết Dạng sản xuất >200kg 4  200kg
- Lặp sơ đồ nguyên công và cách gá đặt. - Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi. - Chọn máy cho mỗi nguyên công. - Xác định lượng dư và dung sai cho các nguyên công để căn cứ vào đó xác định kích thước cần thiết của phôi. - Xác định dụng cụ cắt và các loại dụng cụ kiểm tra. - Xác định chế độ cắt. - Xác định các loại đồ gá. - Xác định thời gian. - Tính năng xuất đạt được. Những trọng tâm cần chú ý trong chương - Khái niệm quá trình sản xuất và quá trình công nghệ. - Khái niệm, đặc điểm của dạng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt, hàng khối. - Khái niệm nhịp sản xuất, xác định nhịp sản xuất. - Các bước xác định dạng sản xuất trong điều kiện sản xuất cụ thể. - Các nguyên tắc lập quy trình công nghệ. - Các bước cơ bản thiết kế quy trình công nghệ. Câu hỏi ôn tập chương 1 Câu 1: Quá trình công nghệ là gì? Hãy nêu các thành phần của quá trình công nghệ. Cho ví dụ minh họa. Câu 2. Có mấy dạng sản xuất? Hãy nêu đặc điểm, phạm vi ứng dụng của mỗi loại. Câu 3. Quy trình công nghệ là gì? Tại sao phải thiết kế quy trình công nghệ? Câu 4. Đặc điểm của các thành phần của quy trình công nghệ.  Thảo luận nhóm: Theo hướng dẫn của giáo viên, tổ chức chia nhóm 4 - 5 sinh viên. Các nhóm có nhiệm vụ tìm hiểu và giải quyết các công việc sau: - Xác định dạng sản xuất cho đơn hàng gia công 30000 chi tiết/năm cho chi tiết như hình vẽ, vật liệu thép chất lượng tốt C45 - Phân tích kết cấu chi tiết. - Các nhóm thảo luận lập phương án nguyên công để gia công chi tiết. Phân tích các thành phần của quy trình công nghệ trong phương án đó. - Các nhóm thực hiện bài tập độc lập, sáng tạo, trao đổi nhóm tạo các bước phù hợp, hiệu quả. Nếu thấy cần thiết có thể trao đổi với giáo viên ở một hay một số điểm nào đó. - Báo cáo kết quả sau khi hoàn thành. 13
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập chương 1 Nội dung: -Về kiến thức: + Phân biệt được quá trình sản xuất và quá trình công nghệ. + Xác định đúng dạng sản xuất. + Đặc điểm của các thành phần của quy trình công nghệ. + Các bước cơ bản thiết kế quy trình công nghệ. - Về kỹ năng: + Xác định đúng dạng sản xuất cho một đơn hàng cụ thể. + Lập các phương án tách nguyên công cho một số chi tiết cơ bản. -Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Nghiêm túc, tích cực trong học tập Phương pháp đánh giá: - Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. - Về kỹ năng: Đánh giá thông qua các bài tập cá nhân và bài tập nhóm. Người học có thể sử dụng phương pháp thuyết trình hoặc phân tích giải quyết vấn đề trước tập thể lớp. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá qua tác phong, thái độ học tập 14
CHƯƠNG 2: GÁ ĐẶT CHI TIẾT GIA CÔNG Mã chương MH19-02 Giới thiệu: Gá đặt chi tiết là một bước quan trọng trong quy trình công nghệ gia công chi tiết máy. Gá đặt hợp lý giúp cho quá trình gia công đơn giản hơn và giảm sai số. Một quy trình công nghệ tốt chỉ khi xác định được các phương án gá đặt hợp lý. Mục tiêu: - Phân biệt được quá trình định vị và quá trình kẹp chặt. - Phân biệt được các loại chuẩn. - Tính được các loại sai số chuẩn. - Trình bày được nguyên tắc chọn chuẩn thô và nguyên tắc chọn chuẩn tinh. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. Nội dung chính: 1. Chuẩn và các loại chuẩn 1.1. Đinh nghĩa Mỗi chi tiết khi được gia công cơ thường có các dạng bề mặt sau: Bề mặt gia công, bề mặt dùng để định vị, bề mặt dùng để kẹp chặt, bề mặt dùng để đo lường, bề mặt không gia công. Để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt của một chi tiết hay giữa các chi tiết khác nhau, người ta đưa ra khái niệm về chuẩn. Chuẩn là tập hợp bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào đó người ta xác định vị trí của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó hoặc của chi tiết khác. Cần chú ý rằng tập hợp của bề mặt, đường hoặc điểm có nghĩa là chuẩn đó có thể là một hoặc nhiều bề mặt, đường hoặc điểm. Vị trí tương quan của các bề mặt, đường hoặc điểm được xác định trong quá trình thiết kế, gia công cơ, lắp ráp hoặc đo lường. Việc xác định chuẩn ở một nguyên công gia công cơ chính là việc xác định vị trí tương quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt cần gia công của chi tiết để đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của nguyên công đó. 1.2. Phân loại chuẩn Do mục đích và yêu cầu sử dụng, chuẩn được phân chia thành nhiều loại theo sơ đồ: Chuẩn thiết kế: Chuẩn thiết kế là chuẩn được dùng trong thiết kế. Chuẩn thiết kế được hình thành khi lập các chuỗi kích thước trong quá trình thiết kế. Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hay chuẩn ảo (hình 2.1). 15
Hình 2.1. chuẩn thiết kế a. Chuẩn thực; b. Chuẩn ảo Trên hình 2.1a, chuẩn thực là bề mặt A dùng để xác định kích thước các bậc của trục. Chuẩn ảo là điểm O trên hình 2.1b là đỉnh nón của mặt lăn bánh răng côn dùng để xác định góc côn  . Chuẩn công nghệ: Chuẩn công nghệ được chia thành: Chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp, chuẩn kiểm tra. a. Chuẩn gia công: Dùng để xác định vị trí của những bề mặt, đường hoặc điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ. Chuẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn thực (hình 2.2). Hình 2.2. chuẩn gia công Khi gia công theo phương pháp tự động đạt kích thước, chi tiết gia công được gá trên đồ gá thì mặt A của chi tiết làm nhiệm vụ tỳ và định vị (hình 2.2a). Nếu rà gá từng chi tiết theo đường vạch dấu B thì mặt A chỉ làm nhiệm vụ tỳ, còn chuẩn định vị là đường vạch dấu B (hình 2.2b). Chuẩn gia công còn chia thành chuẩn thô và chuẩn tinh. Hình 2.3. chuẩn tinh chính và chuẩn tinh phụ * Chuẩn thô là những bề mặt dùng làm chuẩn nhưng chưa được gia công. Trong hầu hết các trường hợp thì chuẩn thô là những bề mặt chưa qua gia công. Tuy vậy, có một số trường hợp chuẩn thô được tính cho các bề mặt đã qua gia công sơ bộ. 16
Ví dụ trong sản xuất máy hạng nặng, phôi được chuyển đến phân xưởng cơ khí từ phân xưởng chế tạo phôi, đã được qua gia công sơ bộ tại phân xưởng tạo phôi với mục đích phát hiện ra phế phẩm ở ngay phân xưởng tạo phôi nhằm giảm chi phí vận chuyển. * Chuẩn tinh là những bề mặt dùng làm chuẩn đã qua gia công. Nếu chuẩn tinh được dùng trong cả quá trình gia công và quá trình lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh chính, còn những chuẩn tinh chỉ dùng trong quá trình gia công gọi là chuẩn tinh phụ. Ví dụ: Khi gia công bánh răng người ta thường dùng mặt lỗ A để định vị, mặt lỗ này sau đó sẽ được dùng đề lắp ghép với trục. Vậy lỗ A được gọi là chuẩn tinh chính (hình 2.3a). Các chi tiết trục thường có 2 lỗ tâm ở hai đầu. Hai lỗ tâm này được dùng làm chuẩn để gia công trục, nhưng về sau sẽ không tham gia vào lắp ghép. Vậy đây là chuẩn tinh phụ (hình 2.3b). b. Chuẩn lắp ráp: Chuẩn lắp ráp là chuẩn dùng để xác định vị trí tương quan của các chi tiết khác nhau ở một bộ phận máy trong quá trình lắp ráp. Chuẩn lắp ráp có thể trùng với mặt tỳ lắp ráp và có thể không trùng. c. Chuẩn kiểm tra: Chuẩn kiểm tra (hay chuẩn đo lường) là chuẩn căn cứ vào đó để tiến hành đo hay kiểm tra kích thước về vị trí giữa các yếu tố hình học của chi tiết máy. Ví dụ: Kiểm tra độ đồng tâm của các bậc trên một trục, người ta thường dùng hai lỗ tâm của trục làm chuẩn, chuẩn này được gọi là chuẩn kiểm tra. Chú ý: Trong thực tế, chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ (chuẩn gia công, chuẩn kiểm tra, chuẩn lắp ráp) có thể trùng hoặc không trùng nhau. Do vậy, trong quá trình thiết kế, việc chọn chuẩn thiết kế trùng với chuẩn công nghệ là tối ưu vì lúc đó mới sử dụng được toàn bộ miền dung sai; nếu không thỏa mãn điều kiện trên thì ta chỉ sử dụng được một phần của trường dung sai. Ví dụ: Khi gia công piston, yêu cầu phải đảm bảo kích thước H1 để đảm bảo tỉ số nén cho động cơ. Chuẩn thiết kế là mặt M. Ta phải chọn chuẩn gia công là mặt M, lúc đó mới sử dụng được hết dung sai của H1; còn nếu chọn chuẩn gia công là N thì phải gia công H2 để đạt được H1 thông qua kích thước H. Như vậy H1 sẽ là khâu khép kín, dung sai của nó sẽ là tổng các dung sai thành phần của H và H2. Vì thế gia công H2 sẽ rất khó để đảm bảo dung sai của H1. 2. Gá đặt chi tiết gia công 2.1. Khái niệm Gá đặt chi tiết trước khi gia công bao gồm hai quá trình: định vị chi tiết và kẹp chặt chi tiết. Quá trình định vị là quá trình xác định vị trí chính xác của chi tiết so với dụng cụ cắt trước khi gia công. 17
Quá trình kẹp chặt là quá trình cố định vị trí của chi tiết sau khi đã định vị để chống lại tác động của ngoại lực trong quá trình gia công chi tiết, làm cho chi tiết không rời khỏi vị trí đã được định vị. Cần chú ý rằng trong quá trình gá đặt, quá trình định vị bao giờ cũng xảy ra trước, sau đó mới bắt đầu quá trình kẹp chặt. Không bao giờ hai quá trình này xảy ra đồng thời hay ngược lại. Hình 2.4. Gá đặt chi tiết trên mâm cặp 3 chấu Ví dụ: quá trình gá đặt chi tiết trên mâm cặp 3 chấu (hình 2.4) được thực hiện như sau: người công nhân cầm chi tiết (1) đưa vào 3 chấu của mâm cặp và một đầu chi tiết chạm vào cữ (2), sau đó bắt đầu vặn cho 3 chấu tiến dần vào, đến khi cả 3 chấu đồng thời chạm vào mặt trụ của chi tiết thì quá trình định vị kết thúc và bắt đầu quá trình kẹp chặt, tiếp tục vặn cho đến khi 3 chấu k còn khả năng dịch chuyển thì quá trình kẹp chặt kết thúc. Gá đặt chi tiết hợp lí hay không là một trong những vấn đề cơ bản của thiết kế quy trình công nghệ. Chọn được phương án gá đặt hợp lí sẽ giảm thời gian phụ, đảm bảo độ cứng vững tốt để nâng cao chế độ cắt, giảm thời gian gia công cơ bản. 2.2. Phương pháp gá đặt chi tiết gia công - Phương pháp rà gá: Có hai trường hợp: rà trực tiếp trên máy và rà theo dấu đã vạch sẵn. Theo phương pháp rà gá công nhân dùng những dụng cụ như bàn rà, mũi rà, đồng hồ so hoặc hệ thống ống kính quang học để xác định vị trí của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ cắt. Ví dụ, khi gia công lỗ lệch tâm d2 trên chi tiết trụ có đường kính ngoài d (hình 2.5), chi tiết được gá trên mâm 4 chấu và phải tiến hành rà để cho tâm lỗ O2 trùng với đường tâm trục chính của máy. Hình 2.5. Rà khi gia công lỗ lệch tâm Hình 2.6. Kích thước điều chỉnh sẵn khi phay Phương pháp rà gá thường được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ hoặc trong những trường hợp phôi quá thô không thể sử dụng đồ gá. - Phương pháp tự động đạt kích thước: 18
Theo phương pháp này dụng cụ cắt có vị trí tương quan cố định so với vật gia công, vị trí này được đảm bảo cố định nhờ các cơ cấu định vị của đồ gá. Khi gia công theo phương pháp này máy và dao được điều chỉnh trước. Ví dụ: khi phay bằng dao phay đĩa 3 mặt cắt (hình 2.6) thì dao đã được điều chỉnh trước để đảm bảo kích thước a, b (dao đã có vị trí tương quan cố định so với phiến tỳ của đồ gá). 3. Cách tính sai số gá đặt Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công là sai số phát sinh trong quá trình gá đặt chi tiết và được tính bằng công thức:  gd   c2   kc   đg 2 2 Trong đó: c : sai số chuẩn (sai số do chọn chuẩn định vị không trùng với chuẩn đo lường) kc : sai số kẹp chặt (sai số do lực kẹp thay đổi gây ra) đg : sai số đồ gá 3.1. Sai số kẹp chặt Hình 2.16. Sai số kẹp chặt Sai số kẹp chặt là lượng chuyển vị của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước cần thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra. Khi lực kẹp thay đổi từ Wmin đến Wmax thì gốc kích thước của kích thước H cũng có lượng chuyển vị tương ứng Ymin, ymax. Do đó kích thước gia công sẽ biến động từ Hmin đến Hmax. Sai số kẹp chặt kc được tính bằng công thức: kc = ( ymax – ymin ) x cos  Trong đó: : góc hợp bởi phương kích thước thực hiện và phương chuyển vị của gốc kích thước. Ymin, ymax: lượng chuyển vị nhỏ nhất và lớn nhất của gốc kích thước khi lực kẹp thay đổi. Sự dịch chuyển của gốc kích thước là do tác dụng của lực kẹp làm biến dạng bề mặt định vị của chi tiết và các bề mặt của các bộ phận của đồ gá tiếp xúc với chi tiết. Bằng thực nghiệm, giáo sư A.P Xôcôlôpxki đã đưa ra công thức xác định lượng chuyển vị ( lượng biến dạng ) ở vị trí tiếp xúc giữa chi tiết và chốt tỳ theo phương trình thực nghiệm: y = C.qn Trong đó: C: hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc. Q: áp lực riêng trên bề mặt tiếp xúc. 19
n: chỉ số xác định bằng thực nghiệm ( n