Bài giảng công nghệ chế tạo máy 2

Công Nghệ Chế Tạo Máy Chương 1: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT MÁY 1.1 Ý nghĩa công việc chuẩn bị sản xuất Bất sản phẩm trước đưa vào sản xuất phải qua giai đoạn chuẩn bị sản xuất Một cơng việc cơng tác chuẩn bị sản xuất thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng Thiết kế quy trình cơng nghệ gia công lập nên văn kiện, tài liệu để phục vụ hướng dẫn cho việc gia công chi tiết máy, bao gồm việc thiết kế trang bị cần thiết Mục đích nhằm hướng dẫn công nghệ, lập tiêu kinh tế kỹ thuật, kế hoạch sản xuất điều hành sản xuất Mức độ phức tạp quy trình cơng nghệ gia phụ thuộc vào dạng sản xuất Trong sản xuất loạt nhỏ, đơn quy trình cơng nghệ bao gồm trình tự ngun cơng với số thơng số cần thiết rõ máy, dao, thời gian gia cơng, bậc thợ Cịn sản xuất loạt lớn, hàng khối quy trình quy mơ, tỷ mỷ, bao gồm nhiều tài liệu khác Để quy trình cơng nghệ thiết kế tốt phải có điều kiện sau: - Phải đảm bảo chất lượng sản phẩm - Phương pháp gia công phải kinh tế - Áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật - Phải thích hợp với điều kiện cụ thể nhà máy, khả lực lượng cán bộ, công nhân, thiết bị - Phải tranh thủ sử dụng sáng kiến kinh nghiệm hợp lý hóa sản xuất - Ứng dụng hình thức tổ chức sản xuất tiên tiến Có hai trường hợp lập quy trình cơng nghệ, thiết kế nhà máy mới, hai điều kiện nhà máy hoạt động - Lập quy trình cơng nghệ theo đồ án dùng thiết kế nhà máy mới, phân xưởng Lúc đầu ta thiết kế quy trình cơng nghệ theo tài liệu ban đầu vật phẩm chế tạo nhà máy cho Sau tính phụ tải máy, đồng thời sở quy trình thiết kế ta phải định trước việc phân nhóm loạt thiết bị theo phân xưởng riêng bố trí chúng Trường hợp này, điều kiện để lựa chọn trang thiết bị rộng rãi hơn, quy trình cơng nghệ phải linh hoạt để sửa đổi theo u cầu - Lập quy trình cơng nghệ theo điều kiện sản xuất tồn dùng phân xưởng, nhà máy có phải chế tạo sản phẩm Công Nghệ Chế Tạo Máy Khi lập quy trình cơng nghệ theo cách quy trình cơng nghệ chịu hạn chế chặt chẽ thiết bị, diện tích, tải trọng máy, kế hoạch sản xuất lại thừa kế kinh nghiệm sản xuất 1.2 Phương pháp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết máy 1.2.1 Những tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình cơng nghệ Muốn thiết kế quy trình cơng nghệ tốt, tước hết phải có tài liệu ban đầu sau: - Bản vẽ chế tạo chi tiết với đầy đủ: + Mặt cắt, hình chiếu diễn tả rõ ràng + Ghi đầy đủ kích thước, dung sai điều kiện kỹ thuật khác + Ghi rõ chỗ cần gia cơng đặc biệt (ví dụ: gia cơng lắp) + Ghi rõ vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, độ cứng yêu cầu - Sản lượng chi tiết kể thành phần dự trữ - Hình vẽ phận sản phẩm có chi tiết gia công - Những tài liệu thiết bị: thuyết minh máy, tiêu chuẩn dao, đồ gá Ngoài ra, cịn cần có tài liệu, sổ tay khác như: tiêu chuẩn xác định lượng dư, dung sai, vật liệu, sổ tay đồ gá, tiêu chuẩn chế độ cắt, định mức kinh tế - kỹ thuật 1.2.2 Trình tự thiết kế quy trình cơng nghệ Thiết kế quy trình cơng nghệ nên theo trình tự sau: - Nghiên cứu vẽ chi tiết, kiểm tra lại tính cơng nghệ - Phân loại chi tiết, đặt vào nhóm - Xác định dạng sản xuất - Chọn phôi phương pháp chế tạo phôi - Xác định chuẩn chọn cách định vị, kẹp chặt cho nguyên công - Lập thứ tự nguyên công - Chọn máy cho nguyên công - Tính lượng dư ngun cơng dung sai nguyên công - Chọn dụng cụ cắt dụng cụ đo lường - Chọn đồ gá, cần thiết kế đồ gá - Xác định chế độ cắt Công Nghệ Chế Tạo Máy - Định bậc thợ - Định mức thời gian suất, tính toán kinh tế, so sánh phương án - Ghi vào phiếu công nghệ, vẽ sơ đồ nguyên công 1.3 Một số bước thiết kế quy trình cơng nghệ 1.3.1 Tính cơng nghệ kết cấu Tính cơng nghệ kết cấu tính chất quan trọng sản phẩm chi tiết khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại nhất, khối lượng gia cơng lắp ráp nhất, giá thành chế tạo thấp điều kiện quy mô sản xuất định Khi nghiên cứu nâng cao tính cơng nghệ kết cấu khí, ta phải dựa vào số sở sau đây: - Tính cơng nghệ kết cấu phụ thuộc nhiều vào quy mơ sản xuất, tính chất hàng loạt sản phẩm Vì quy mơ sản xuất tính hàng loạt định nhiều mức độ hợp lý việc sử dụng phương pháp công nghệ hay phương pháp công nghệ khác việc chế tạo sản phẩm Việc ứng dụng vào thực tế phương hướng công nghệ địi hỏi phải tiến hành hàng loạt cơng việc chi phí để trang bị máy móc, đồ gá, dụng cụ Do đó, thiết kế phải lưu ý đến tính cơng nghệ kết cấu - Tính công nghệ kết cấu cần phải nghiên cứu toàn sản phẩm Nếu tách riêng chi tiết riêng lẻ để nghiên cứu tính cơng nghệ dẫn đến thay đổi nhiều, có xét tồn sản phẩm tính cơng nghệ kết cấu lại - Nghiên cứu tính cơng nghệ kết cấu phải đặt giải triệt để giai đoạn trình sản xuất Vì trình sản xuất mặt hàng phức tạp nên phải xem xét bước kết cấu để tìm cách giải hợp lý vấn đề nhằm đưa lại hiệu kinh tế lớn - Nghiên cứu tính cơng nghệ kết cấu phải tính đến đặc điểm nơi sản xuất sản phẩm Những điểm nói lên tính tương đối tính cơng nghệ kết cấu gia công lắp ráp Một kết cấu có tính cơng nghệ cao xí nghiệp chưa cao xí nghiệp khác Để đánh giá tính cơng nghệ cao hay thấp tiêu bao trùm dùng trường hợp giá thành chế tạo sản phẩm Trong thực tế, thường dùng hai tiêu khối lượng lao động khối lượng vật liệu tiêu tốn để chế tạo sản phẩm * Đối với q trình gia cơng cắt gọt, tính cơng nghệ kết cấu chi tiết máy xét sở yêu cầu cụ thể sau: Công Nghệ Chế Tạo Máy - Giảm lượng vật liệu cắt gọt cách thiết kế phôi bề mặt gia cơng hợp lý, xác định xác lượng dư gia công, giới hạn khối lượng cắt gọt bề mặt quan trọng - Giảm quãng đường chạy dao cắt - Đơn giản hóa kết cấu, đảm bảo gia công kinh tế (tách chi tiết phức tạp thành chi tiết đơn giản, dễ gia công, gá nhiều chi tiết gia công) - Tạo điều kiện sử dụng dụng cụ tiêu chuẩn, thống - Đảm bảo dụng cụ cắt làm việc thuận tiện, không bị va đập cắt - Đảm bảo chi tiết đủ cứng vững, tạo điều kiện cắt gọt với chế độ cắt lớn - Góp phần giảm phí tổn điều chỉnh thiết bị, trang bị công nghệ, giảm số lần gá đặt chi tiết gia công - Phân biệt rõ ràng bề mặt gia công bề mặt không gia công Sau số thí dụ phân tích tính cơng nghệ chi tiết máy : - Bảo đảm độ cứng vững cần thiết gia cơng *Hình a chi tiết cứng vững gia cơng lỗ *Hình b thêm gân trợ lực để tăng cứng vững gia công A A A A A Hình b Hình a A - Bảo đảm kết cấu đơn giảm dễ gia cơng: *Hình a kết cấu phức tạp khó gia cơng *Hình b kết cấu gồm hai chi tiết dễ gia cơng Hình a Hình b Hình c Hình.d *Hình c mặt cầu khó gia cơng Cơng Nghệ Chế Tạo Máy *Hình d kết cấu gồm hai chi tiết gia cơng mặt cầu dễ - Tiết kiêm vật liệu chế tạo *Hình a kết cấu tốn nhiều vật liệu *Hình b kết cấu gồm hai chi tiết tốn vật liệu Hình b Hình a - Tạo điều kiện nâng cao suất gia công 1.3.2 Xác định lượng dư gia công, chọn phôi phương pháp chế tạo phôi 1.3.2.1 Khái niệm lượng dư gia công Lượng dư gia công lớp kim loại lấy q trình gia cơng khí Lượng dư xác định hợp lý trị số dung sai góp phần bảo đảm hiệu qủa kinh tế q trình cơng nghệ vì: - Lượng dư q lớn tốn nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để gia công nhiều, tốn lượng, dụng cụ cắt, vận chuyển nặng dẫn đến giá thành tăng - Nếu lượng dư nhỏ không đủ để hớt sai lệch phôi sai số in dập phơi để lại, xảy tượng trượt dao chi tiết Zb * Lượng dư trung gian xác định hiệu số kích thước bước hay nguyên công sát trước (a) để lại kích thước bước hay ngun cơng thực (b) tạo nên, ký hiệu Zb Zb b a a Mặ t ngoà i b Mặ t b a - Đối với mặt ngoài: Zb = a - b -Đối với mặt trong: Zb = b - a * Lượng dư tổng cộng lớp kim loại cần phải hớt tất bước ngun cơng tức suốt q trình gia cơng bề mặt để biến từ Cơng Nghệ Chế Tạo Máy phôi thô thành chi tiết hoàn thiện, ký hiệu Z0 Lượng dư tổng cộng xác định hiệu số kích thước phơi thơ kích thước chi tiết chế tạo xong - Đối với mặt ngoài: Z0 = aph - act - Đối với mặt trong: Z0 = act - aph Như vậy, rõ ràng lượng dư tổng cộng tổng lượng dư trung gian tất bước q trình cơng nghệ: , n số bước cơng nghệ * Lượng dư đối xứng, tồn gia cơng bề mặt trịn xoay ngồi trịn xoay trong, gia cơng song song bề mặt phẳng đối diện - Đối với mặt ngoài: 2Zb = da –db - Đối với mặt trong: Zb db Zb da Zb da db b Maë t a Mặ t ngoà i Zb 2Zb = db –da 1.3.2.2 Phương pháp xác định lượng dư gia công hợp lý Trong Chế tạo máy có hai phương pháp xác định lượng dư: 1.3.2.2.1.Phương pháp thống kê kinh nghiệm Với phương pháp lượng dư xác định dựa tổng số lượng dư bước gia công theo kinh nghiệm Lượng dư phôi đúc thường lấy theo kinh nghiệm mà khơng tính tới bước gia cơng Trong sổ tay thường cho loại lượng dư Song theo phương pháp ta xác định lượng dư gia cơng cách máy móc, khơng dựa bước gia cơng, khơng tính tới sơ đồ định vị, kẹp chặt, điều kiện khác cắt nên lượng dư thường lớn yêu cầu, dẫn đến không kinh tế 1.3.2.2.2.Phương pháp tính tốn phân tích Phương pháp GS Kôvan đề xuất, dựa việc phân tích tổng hợp yếu tố tạo nên lớp kim loại cần phải hớt để có chi tiết hồn thiện Phương pháp tính lượng dư cho hai trường hợp: - Trường hợp dao điều chỉnh sẵn máy - Trường hợp gá đặt chi tiết theo kiểu rà gá Công Nghệ Chế Tạo Máy Các vấn đề trình bày sau chủ yếu thuộc trường hợp dao đươc điều chỉnh sẵn máy, áp dụng vào trường hợp rà gá cần bổ sung mà thơi * Đối với mặt ngồi Khi gia cơng loạt phơi loại máy điều chỉnh sẵn, kích thước phơi dao động giới hạn dung sai nên lượng dư gia công dao động CH ymax Zbmax bmin amin ymax CH bmax amax Zbmax Ở phơi có kích thước nhỏ amin gia cơng xong có kích thước bmin, lượng dư gia cơng Zb min; cịn phơi có kích thước lớn a max gia cơng xong có kích thước bmax, lượng dư gia công Zb max Lượng dư thực gia công nằm khoảng Zb ÷ Zb max Giá trị lượng dư gia cơng loạt phôi máy điều chỉnh sẳn Ta thấy rằng, điều chỉnh dao theo kích thước C H để cắt loạt phơi gặp phơi có kích thước amin cắt lớp chiều sâu cắt nhỏ nhất, lực cắt nhỏ biến dạng nhỏ ymin, ta có lượng dư nhỏ Zb Kích thước hình thành sau cắt CH + ymin Ngược lại, gặp phơi có kích thước a max cắt lớp chiều sâu cắt lớn nhất, lực cắt lớn nhất, biến dạng lớn y max, ta có lượng dư lớn Zb max Kích thước hình thành sau cắt CH + ymax Vậy ta có: Zb = amin - (CH + ymin) = amin - bmin Zb max = amax - (CH + ymax) = amax - bmax Nếu thay trị số dung sai kích thước a, b δa, δb: amax = amin + δa bmax = bmin + δb ta có: Zb max = (amin + δa) - (bmin + δb) = amin - bmin + δa- δb Zb max = Zb + δa- δb Công Nghệ Chế Tạo Máy bmax Zb dn = and - bdn Bb Ba amax Lượng dư danh nghĩa (lượng chênh lệch hai kích thước danh nghĩa a dn, = (amin + Ha) - (bmin + Hb) bdn = amin - bmin + Ha - Hb Hb Ha adn amin bmin Zb dn = Zb + Ha - Hb Kích thước danh nghĩa kích thước giới hạn a b Ba Bb : Sai lệch kích thước a b Ha Hb : Sai lệch kích thước a b * Đối với bề mặt đối xứng Lượng dư bề mặt đối xứng xác định tương tự trên, ta có: - Mặt ngồi đối xứng: 2Zb = Da - Db 2Zb max = Da max - Db max = 2Zb + δ Da - δD b 2Zb dn = 2Zb + HD a - HD b Zbmin ymin Damax Dbmax Zbmax ymax Damin Dbmin - Mặt đối xứng: Kích thước phơi ban đầu lỗ CH : Kích thước điều chỉnh dụng cắt ymax, ymin : Trị số biến dạng 2Zb = Db max - Da max 2Zb max = Db - Da = 2Zb + δ Da - δD b 2Zb dn = 2Zb + BD a - BD b * Dung sai lượng dư : Là hiệu số lượng dư lớn nhỏ nhất: - Bề mặt không đối xứng: δz = Zb max - Zb = δa - δ b - Bề mặt đối xứng: δz = 2Zb max - 2Zb = δ Da - δD b Lấy tổng lượng dư trung gian ta lượng dư tổng cộng Z0 Công Nghệ Chế Tạo Máy 1.3.2.3 Các yếu tố tạo thành lượng dư trung gian Phần kim loại cần phải hớt qua bước hay nguyên công tức lượng dư trung gian, bao gồm yếu tố sau đây: Rz a - Chiều cao trung bình lớp nhấp nhơ bề mặt bước công nghệ sát trước để lại Ta - Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt bước công nghệ sát trước để lại ρa - Sai lệch vị trí khơng gian chi tiết bước cơng nghệ sát trước để lại (độ không song song, độ cong vênh, độ lệch tâm ) εa - Sai số gá đặt nguyên công thực gây Như : giá trị nhỏ lượng dư gia cơng bề mặt khơng đối xứng tính cho bước cơng nghệ thực xác định sau: Zb = Rza + Ta + ρa + εb Đối với bề mặt đối xứng, phương ρa εb khác nên ta phải tính theo phép cộng vectơ: Các yếu tố tạo thành lượng dư gia công Khi biết rõ phương ρa εb ta cộng hai vectơ theo cơng thức: Tuy nhiên, thực tế phương hai vectơ khó xác định Vì vậy, ta lấy trị số trung bình theo xác suất Như vậy, cơng thức tính lượng dư cho bề mặt đối xứng là: Các công thức cho ta cách tính lượng dư từ yếu tố hợp thành với trường hợp tổng quát Còn số trường hợp cụ thể, biểu thức tính lượng dư khơng cần đầy đủ yếu tố Ví dụ: - Sau ngun cơng thứ nhất, chi tiết làm gang kim loại màu khơng cịn Ta biểu thức tính lượng dư Sở dĩ vậy, lớp kim loại hỏng tạo nên biến dạng dẻo, mà kim loại có độ hạt to gang hay kim loại màu tượng khơng đáng kể Công Nghệ Chế Tạo Máy - Khi chuẩn định vị trùng với mặt gia công (như mài không tâm, doa tùy động, chuốt lỗ, mài nghiền) sai số chuẩn kích thước thực khơng, bỏ qua sai số kẹp chặt sai số đồ gá, lúc biểu thức tính khơng có εb - Đối với ngun cơng cuối nhằm nâng cao độ bóng bề mặt (như nghiền, mài siêu tinh) Ta, ρa, εb = 0, lúc biểu thức Rza - Các bề mặt qua nhiệt luyện, sau qua mài biểu thức tính lượng dư khơng có Ta mài phải giữ lại lớp bề mặt xử lý nhiệt Trình tự tính lượng dư trung gian kích thước giới hạn cho bước công nghệ Lập quy trình cơng nghệ phương án gá đặt phơi cho nguyên công Xác định bề mặt gia công thứ tự bước công nghệ cho bề mặt Xác định giá trị đại lượng Rza, Ta, ρa, εb Xác định trị số tính tốn Zb cho tất bước cơng nghệ Mặt ngồi Mặt Ghi kích thước tính tốn Ghi kích thước tính tốn của bước công nghệ cuối theo bước công nghệ cuối theo vẽ vẽ (kích thước giới hạn nhỏ nhất) (kích thước giới hạn lớn nhất) Xác định kích thước cho Xác định kích thước cho bước bước sát trước cách cộng Z b sát trước cách lấy kích thước giới với kích thước giới hạn nhỏ theo hạn lớn theo vẽ trừ Zb vẽ Xác định kích thước cho Xác định kích thước cho bước cơng nghệ cịn lại cách cộng bước cơng nghệ cịn lại cách lấy giá trị Zb tương ứng với kích thước kích thước tính tốn bước cơng nghệ tính tốn bước cơng nghệ tiếp theo trừ giá trị Zb tương ứng Ghi kích thước giới hạn nhỏ ứng với bước công nghệ sở quy trịn giá trị kích thước tính tốn theo hàng số có nghĩa dung sai bước cơng nghệ Ghi kích thước giới hạn nhỏ ứng với bước cơng nghệ sở quy trịn giá trị kích thước tính tốn theo hàng số có nghĩa dung sai bước công nghệ Xác định kích thước giới hạn lớn cho bước công nghệ cách cộng thêm dung sai bước cơng nghệ với kích thước giới hạn nhỏ quy trịn theo dung sai Xác định kích thước giới hạn nhỏ cho bước công nghệ cách trừ kích thước giới hạn lớn quy tròn theo dung sai, lượng dung sai bước 10 Xác định giá trị lượng dư 10 Xác định giá trị lượng dư 10 ... trang bị công nghệ tiêu chuẩn, trang bị công nghệ tổ hợp từ phận tiêu chuẩn hay trang bị công nghệ chuyên dùng 1.3.4.3 Xác định thông số công nghệ Thông số công nghệ trình cắt gọt chi tiết máy là:... giá trị thực máy, kết hợp với việc kiểm tra lại công suất suất gia công Để đảm bảo chất lượng gia công hiệu kinh tế, cần xác định giá trị tối ưu 14 Công Nghệ Chế Tạo Máy thông số cơng nghệ Nói chung,... nước : cơng nghệ điển hình, cơng nghệ nhóm cơng nghệ tổ hợp Công nghệ tổ hợp phương án xây dựng sở kết hợp công nghệ điển hình cơng nghệ nhóm Hai phương pháp cơng nghệ điển hình cơng nghệ nhóm