Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyên công cơ bản

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong thời kỳ thế giới đang chuyển đổi số, công nghệ đang được hầu hết giới trẻ nói riêng hay loài người nói chung quan tâm và theo đuổi Thế nhưng chúng ta không thể quên đi tầm quan trọng của ngành công nghiệp nói chung hay ngành cơ khí nói riêng Kỹ thuật cơ khí là ngành ứng dụng các nguyên lý vật lý để tạo ra các loại máy móc, thiết bị, vật dụng hữu ích phục vụ cho đời sống và sản xuất như: ô tô, máy bay, robot các hệ thống gia nhiệt và làm lạnh, thiết bị sản xuất, đồ dùng gia đình, vũ khí… Với sự phát triển của cuộc sống hiện đại, khi yêu cầu tăng năng suất lao động ngày càng cao, đòi hỏi máy móc, thiết bị phải gọn nhẹ, linh động và thông minh thì vai trò của nhóm ngành cơ khí theo đó càng trở nên quan trọng hơn Trong số các sản phẩm cơ khí, chúng ta không thể không kể đến sản phẩm mặt bích bởi lợi ích và tính thực dụng của nó trong thực tế Bài tập của em ngày hôm nay sẽ trình bày hiểu biết của em về sản phẩm mặt bích này Trong quá trình tìm hiểu và trình bày, bài tập của em chắc chắn sẽ còn những sai sót, hy vọng sẽ được thầy góp ý để em hoàn thiện bài tập tốt hơn Cảm ơn thầy trong suốt quá trình giảng dạy và hỗ trợ em làm bài tập Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Lời nói đầu trang 1 I Giới thiệu chung về sản phẩm II Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc tính cơ bản của vật liệu bao gồm: Thành phần hóa học, cơ tính, lý tính, hóa tính… III Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyên công cơ bản IV Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt V Kết luận I Giới thiệu chung sản phẩm 1 Mặt bích - Mặt bích là sản phẩm cơ khí có dạng dẹt , hình tròn hoặc vuông hoặc oval đục lỗ, nhằm mục đích kết nối các bộ phần (thường là các đường ống công nghiệp) nhờ liên kết bulong - Mặt bích có thể được làm từ các chất liệu như: thép, inox, đồng, nhựa… - Mặt bích được sử dụng để kết nối đường ống với các thiết bị trong hệ thống truyền tải nước, chất lỏng, khí, khí gas,… 2 Cấu tạo, bản vẽ kĩ thuật - Mặt bích thường đi theo cặp, bao gồm cả các bulong, ốc vít giúp liên kết 2 đường ống bằng 2 mặt bích - Dưới đây là bản vẽ cơ bản của 1 số loại mặt bích phổ thông 3 Ưu điểm của mặt bích - Hỗ trợ việc lắp đặt, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng - Đơn giản hóa hệ thống ống dẫn, linh hoạt hơn - Tính linh hoạt cao nên giúp việc điều chỉnh, kiểm tra dễ dàng - Có tính bền cao, tiết kiệm thời gian, chi phí lắp đặt - Phù hợp với tất cả các trường hợp khó dùng phương pháp hàn (dễ cháy nổ, không gian hẹp,…) 4 Phân loại a Dựa theo chất liệu thì mặt bích chia làm một số loại như: mặt bích thép, mặt bích inox, mặt bích nhựa,… b Dựa theo chức năng sử dụng, vị trí sử dụng, mặt bích có thể được phân loại thành một số loại sau đây: - Mặt bích rỗng: dùng để lắp đường ống, kết nối đường ống với đường ống khác hoặc các chi tiết - Mặt bích đặc: dùng để bịt kín đường ống, ngăn dòng chất không đi qua mặt bích - Mặt bích hàn cổ: có cổ, cổ được hàn với đầu ống hoặc phụ kiện bằng phương pháp hàn vát mép - Mặt bích bọc đúc: được gắn kết với đường ống bằng duy nhất 1 mối ghép hàn ở phía đường được sử dụng cho ống dẫn nhỏ, lực lớn - Mặt bích hàn trượt: gắn kết với đường ống bằng cả mặt ngoài và trong của mặt bích - Mặt bích ren: được gắn kết với đường ống bằng mối ghép ren, mặt bích là ren trong còn ống là ren ngoài 5 Ứng dụng và tính thực tiễn - Là thiết bị nối giữa vật tư – vật tư, vật tư – đường ống thông qua các lỗ bắt bulong xung quanh rìa thân mặt bích tạo thành hệ thống đường ống hoàn chỉnh trong các nhà máy, xí nghiệp, công trình lớn, công trình dân dụng - Các ngành cụ thể mà mặt bích được sử dụng phổ biến  Đường ống nước trong các nhà máy xí nghiệp  Hệ thống đường ống dẫn dầu, hóa chất trong ngành công nghiệp hóa dầu  Công nghiệp đóng tàu( hệ thống hơi, khí, nhiên liệu,…)  Hệ thống hơi chịu nhiệt, áp suất cao  Một số ngành khác( xây dựng dân dụng,…) II Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc tính cơ bản của vật liệu bao gồm: thành phần hóa học, cơ tính, lí tính, hóa tính,… Ngày nay, người ta dùng nhiều chất liệu để sản xuất mặt bích Gang xám cũng là một vật liệu phổ biến xuất hiện trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhất là các ngành kĩ thuật Gang xám xuất hiện nhiều xung quanh cuộc sống chúng ta bởi giá thành rẻ, tính đúc tốt và khả năng tắt âm cao,…và là nguyên liệu được sử dụng rất nhiều trong quá trình hàn hồ quang Gang xám là loại gang mà thành phần gồm toàn bộ Cacbon tồn tại dưới dạng graphit tự do Graphit này ở dạng tấm, phiến, chuỗi,… Bề mặt của gang xám ở mặt gãy có màu xám, đó là màu đặc trưng của ferit và graphit tự do Đây là một loại gang phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, đặc biệt là ngành kỹ thuật Do hình dạng và tính chất của graphit có độ bền cơ học kém nên gang xám có độ bền kéo, độ dẻo và độ dai thấp (độ bền 35 – 40 Kg/mm2, độ cứng 150 – 250 HB) Tuy nhiên, graphit lại có ưu điểm giúp tăng độ chịu mòn của gang xám, khiến phôi gang dễ vụn khi cắt gọt, khử rung động, làm giảm độ co khi đúc luyện Ứng dụng của gang xám: Do những đặc tính trên của gang xám nên người ta sử dụng rất nhiều trong ngành chế tạo máy, đúc các băng máy lớn, có độ phức tạp cao, các chi tiết không cần chịu độ uốn lớn, nhưng cần chịu lực nén tốt Có những thiết bị, vật liệu gang xám được sử dụng đến >70% tổng trọng lượng Các băng máy công cụ (tiện, phay, bào, ), thân máy của động cơ đốt trong… cũng được sản xuất từ gang xám III Lực chọn phương pháp chế tạo phù hợp và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyên công cơ bản Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau, tuỳ từng điều kiện cụ thể của từng dạng sản xuất và điều kiện sản xuất của từng nhà máy mà ta có phương pháp tạo phôi khác nhau Điều cần chú ý khi chọn phôi là phôi phải có hình dáng gần giống như chi tiết cần gia công, như vậy sẽ giảm được các bước công nghệ, nguyên công cần thiết và lượng dư gia công không cần thiết Từ đó sẽ giảm được chi phí ban đầu giảm giá thành sản phẩm sau này Có rất nhiều cách chế tạo phôi khác nhau như phôi thép thanh, phôi thép cán, phôi dập , phôi rèn tự do, phôi đúc 1 Xác định phôi a Phôi thép thanh Dùng để chế tạo các chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, xilanh, các loại trục, bánh răng có đường kính nhỏ … b Phôi dập Phôi dập thường dùng cho các chi tiết sau: Trục răng côn trục răng thẳng, các loại bánh răng khác các chi tiết dạng càng các trục chữ thâp, trục khủyu Các loại chi tiết này được dập trên máy dập nằm ngang hoặc nằm dứng Đối với chi tiết nhỏ đơn giản thì dập không có ba via còn nhưng chi tiết phưc tạp thì dập có ba via(lượng ba vai chiếm khoảng 0.5%-1%) trọng lượng của phôi c Phôi rèn tự do Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ người ta chọn phôi rèn tự do Ưu điểm của phôi rèn tự do trong sản xuất loạt nhỏ là giá thành của phôi hạ (không phải chế tạo khuôn) Phôi đúc được dùng cho tất cả các chi tiết như: các gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, các dạng càng phức tạp, các loại chữ thập Vật liệu dùng cho phôi đúc thường là gang, thép, đồng, nhôm và các kim loại khác 2 Phương pháp đúc a Phương pháp đúc áp lực Đúc được các chi tiết có kết cấu phức tạp,vật liệu phưc tạp,có thành mỏng,đúc được các lỗ nhỏ có kích thước khác nhau, có độ nhẵn bóng cao cơ tính vật liệu tốt ,năng xuất cao,nhưng khuôn tróng bị mòn do kim loai nóng bào mon khi đực dẫn dưới áp lực lớn b Phương pháp đúc li tâm Đúc được các vật tròn rỗng mà không cần lõi nên tiết kiệm đươc vật liệu và công làm lõi đúc Vật đúc có tổ chức kim loại nhỏ mịn chặt không tồn tại rỗ sỉ khi có độ ngót nhưng khuôn đúc cần có độ bền cao do phải làm việc ở nhiêt độ cao và lực ép của khim loại lớn, lỗ chính xác của lỗ thấp chất lượng bề mặt lỗ kém c Đúc khuôn kim loại Đúc được các vật phức tạp vật đúc có chất lượng tốt ,tuổi bền cao,độ bóng và độ chính xác hơn hẳn hai phương pháp trên ,tổ chức kim loại nhẵn mịn, năng xuất cao ,hạ giá thành sản phẩm d Đúc trong khuôn mẫu chảy Vật đúc có độ nhẵn bóng và độ chính xác cao đúc các vật đúc có hinh dạng phức tạp ,nhưng năng xuất thấp dùng để đúc các kim loại quý như :vàng, bạc,… e Đúc liên tục Thích hợp với các vật đúc dài ,đúc các tấm kim loại cho cán ,vật đúc không có độ co, rỗ sỉ, ít bị thiên tích Như vậy với những ưu điểm và dạng sản xuất em chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại là hợp lí nhất 3 Xác định phương pháp chế tạo phôi a Công nghệ đúc gang xám rất tốt vì: - Tính đúc của gang xám tương đối tốt, tính chảy loãng cao - Khối lượng riêng của gang xám cao g= 7kg/dm3, tính chay loãng tốt nên ít bị rỗ khí và lẫn tạp chất sau khi đúc - Độ co ngót của gang nhỏ nên hạn chế được hiện tượng lõm sau khi đúc b Phương pháp đúc trong khuôn kim loại có nhiều đặc điểm nổi trội hơn khuôn cát - Đúc trong khuôn kim loại cho ta sản phẩm đúc có độ chính xác về kích thước và độ bóng cao hơn nhiều trong khuôn cát (có thể đúc với độ chính xác cao với công nghệ cao) - Có khối lượng riêng cao nên tổ chức vật đúc tốt chất lượng bề mặt cao, tính lún hầu như không có - Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, linh động trong sản xuất cho năng suất tương đối cao - Bóng, thông khí tốt - Không hút nước và bền nên vật đúc ít rỗ khí, ít nứt và các khuyết tật khác - Giảm hao phí kim loại cho hệ thống rót ví không cần hệ thống rót lớn - Đơn giản hóa quá trình đổ khuôn và làm sạch vật đúc - Quá trình chế tạo khuôn vỏ mỏng dễ cơ khí hóa, tự động hóa  Hỗn hợp gồm: Bột cát thạch anh với 4-6% punvebakelit (là hỗn hợp của fenol và uretropin, dễ đông đặc, dễ nhào trộn với cát)  Trình tự đúc - Ghép mẫu vào tấm mẫu, dùng mdufnbawfng kim loại kẹp chặt trên tấm mẫu bằng thép hoặc gang xám, làm sạch mẫu rồi phun lên lớp các mẫu bằng dầu mazut - Nung nóng mẫu và tấm mẫu đến nhiệt độ 220-250oC - Lấy mẫu và tấm mẫu ra khỏi lò, quay đi 180o rồi kẹp chặt với thùng chứa hỗn hợp làm khuôn - Quay thùng chứa hỗn hợp làm khuôn cùng với mẫu và tấm mẫu 180o vật liệu làm khuôn sẽ đè lên mẫu và tấm mẫu - Nhờ mẫu và tấm mẫu nóng nên làm các phần tử fenol chảy ra và liên kết các hạt cát với nhau Giữ ở vị trí đó trong khoảng 12-20s ta sẽ được chiều dày thành khuôn khoảng 6- 8mm - Quay thùng chứa hôn hợp khuôn cùng với tấm mẫu về vị trí ban đầu - Lấy tấm mẫu cùng với lớp khuôn đem sấy ở nhiệt độ 350- 370oC trong 1-2 phút để làm chảy đều các phần tử punvebakelit còn sót lại làm kết dính hạt cát tăng độ bên cho khuôn - Tách khuôn vỏ mỏng khỏi mẫu và tấm mẫu  Làm 1 nửa khuôn còn lại cũng theo quy trình trên  Quá trình làm lõi cũng tương tự như quy trình làm khuôn nhưng làm trên máy thổi cát  Sau khi tiến hành lắp khuôn lõi và 2 nửa khuôn bằng cách dán hoặc kẹp, để tăng độ bền cho khuôn cát nhất là sau khi đúc chi tiết lớn, sau hki kẹp các mẫu khuon với nhau ta đem đặt khuôn vỏ mỏng vào hòm khuôn và làm khuôn cát bao bọc xung quanh hoặc kẹp thêm bằng 1 khung kim loại Cuối cùng đem rót kim loại vào khuôn, dỡ khuôn và thu nhận sản phẩm 4 Quy trình gia công a Xác định đường lối công nghệ Trong quá trình thực hiện sản xuất thì đường lối công nghệ có ý nghĩa quyết định đến sự đảm bảo về độ chính xác, khả năng làm việc, độ bóng bề mặt giá thành và chất lượng của sản phẩm Vì vậy tuỳ từng điều kiện sản xuất mà ta có rất nhiều cách thực hiện biện pháp công nghệ khác nhau nhằm đảm bảo năng xuất và độ chính xác theo yêu cầu Ta có thể thực hiện các bước công nghệ bằng cách tập trung nguyên công , phân tán nguyên công Do chi tiết được sản xuất theo kiểu hàng loạt lớn với độ chính xác và độ bóng tương đối cao ngoài ra còn để phù hợp với điều kiện sản xuất chủ yếu là gia công chi tiết trên máy vạn năng với đồ gá chuyên dùng nên ta chọn phương pháp phân tán nguyên công Để phù hợp với điều kiện sản xuất hàng loạt lớn tuỳ từng điều kiện của cơ sở sản xuất, vật liệu, phôi mà ta có thể sử dụng các máy vạn năng, chuyên dùng, tự động, bán tự động … cùng các đồ gá chuyên dùng để thực hiện quá trình công nghệ gia công sản phẩm Các bề mặt gia công: - Mặt làm việc (mặt lỗ) yêu cầu độ nhám Ra=1,25, khi độ nhám bề mặt này càng cao thì khả năng diễn ra bôi trơn ma sát ướt càng dễ Yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt CCX6 Yêu cầu này ta có thể thực hiện được nhưng cũng gặp khó khăn bởi với cùng một CCX thì việc gia công trục bao giờ cũng dễ hơn, hơn nữaviệc gia công đạt yêu cầu đó là không cần thiết bởi trong thực tế, kiểu lắp giữa bạc và trục thông thường là các kiểu lắp lỏng tiêu chuẩn: H7/e8 ; H7/f7 ….Như vậy, với đườn kính lỗ bạc chỉ cần gia công với CCX7 là đủ - Với mặt trụ (Ø18), yêu cầu CCX7 và độ nhám Ra=2,5 là hợp lý tuy vậy, nếu ta thực hiện gia công toàn bộ mặt ngoài với cùng yêu cầu đó thì rất khó và không cần thiết Do vậy ở đây ta có thể thực hiện hạ bậc mặt ngoài với các đường kính Ø26, Ø45, Ø66, Ø104 Khi hạ bậc mặt ngoài cần lưu ý đến biến dạng hướng kính bởi lúc này chiều dầy thành bạc đã giảm xuống - Các mặt còn lại không có vấn đề gì khó khăn khi gia công để đạt được độ bóng và độ chính xác - Việc gia công hai lỗ bắt bulong cũng gặp khó khăn bởi hai lỗ này là hai lỗ bậc nên phải gia công bằng hai dao và hai bạc dẫn khác nhau b Lập thứ tự các nguyên công Để có thể gia công được sản phẩm đảm bảo được năng xuất cũng như độ chính xác ta phải có đường lối công nghệ đúng đắn Phân chia ra các nguyên công ( Các bước công nghệ ) sao cho phù hợp, như nguyên công nào được thực hiện trước, nguyên công nào sau sao cho việc chọn chuẩn thống nhất được các bề mặt trước từ đó làm cơ sở để gia công các bề mặt sau có độ chính xác cao hơn Chính vì lý do này ta chia quá trình gia công chi tiết ra các nguyên công như sau: - Nguyên công 1: Tiện mặt đầu A, tiện lỗ Ø45, Ø18, trụ Ø104 - Nguyên công 2: Đảo đầu, tiện mặt đầu, tiện trụ Ø26, Ø36, Ø30, Ø66 - Nguyên công 3: Tiện ren M36 - Nguyên công 4: Khoan 8 lỗ Ø9 Chương IV: Lựa chọn phương pháp xử lí nhiệt Xử lý nhiệt ( Nhiệt luyện ) là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi vị cấu trúc chất rắn , đôi khi tác động làm thay đổi thành phần hóa học , đặc tính của vật liệu Chủ yếu của ứng dụng nhiệt luyện là thuộc về ngành luyện kim Nhiệt luyện cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau , ví dụ như ngành sản xuất thủy tinh Quá trình nhiệt luyện bao gồm sự nung nóng hoặc làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể , hoặc xử lý nhiệt theo một thời gian biểu nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu , cũng như tạo ra sự cứng hay mềm khác nhau trên củng một vật liệu , ví dụ như tôi bề mặt , vật liệu chí cứng ở bề mặt ( chống mài mòn ) nhưng lại dẻo dai ở phần bên trong chịu va đập cũng như chịu uốn rất tốt ) Nhiệt luyện đòi hỏi một quy trình chặt chẽ và có kiểm soát thời gian và tốc độ trao đổi nhiệt trên vật liệu Nhiều quốc gia tiên tiến chưa công bố và bí mật một số công nghệ nhiệt luyện - yếu tố tạo ra một vật liệu có giá thành hạ nhưng tính năng sử dụng rất cao Ví dụ , với một chi tiết trục động cơ , người ta sử dụng vật liệu thép hợp kim thấp ( giá thành rẻ ) sau công đoạn nhiệt luyện ram , thâm vật liệu có bề mặt cứng chịu được bài mòn cao , nhưng thân trục lại chịu được chân động và chịu tốn khá lớn chi tiết được bán với giá rất cao Bản chất của nhiệt luyện kim loại là làm thay đổi tính chất thông qua biến đổi tổ chức của vật liệu Một quy trình nhiệt luyện bao gồm 3 giai đoạn : Nung , giữ nhiệt , làm nguội Khi nung , tổ chức vật liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ , tuỳ thời điểm nâng , hạ nhiệt với các tốc độ khác nhau mà nhiệt luyện với các phương pháp khác nhau sẽ cho ra tính chất vật liệu mong muốn Để làm thay đổi mạnh hơn nữa các tính chất của kim loại và hợp kim , người ta còn kết hợp đồng thời các tác dụng của biến đang deo và nhiệt luyện hay tác dụng hoá học và nhiệt luyện Như vậy Nhiệt luyện nói chung ) bao gồm ba loại : Nhiệt luyện đơn giản Cơ nhiệt luyện Hoả nhiệt luyện Một số phương pháp nhiệt luyện: - Tôi bề mặt: Thực hiện tôi trên bề mặt chi tiết hợp kim, thường sử dụng các lò tần số để chỉ nung phần mặt ngoài của chi tiết Sản phẩm mặt bích được tôi bề mặt để đảm bảo độ cứng bề mặt cao (để chống mài mòn) nhưng phần bên trong nó lại dẻo - Ram: Ram là quá trình nhiệt luyện gồm nung kim loại đã được tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển biến pha, đưa hợp kim về trạng thái cân bằng, do đó mà tổ chức không ổn định khi tôi sẽ được phân huỷ thành tổ chức ổn định hơn