Báo cáo bài tập môn thực tập kỹ thuật cơ khí

Định nghĩa và phân loại chuẩn - Định nghĩa: Chuẩn là tập hợp những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào đó để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt, đường hoặc điể

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN THỰC TẬP KỸ THUẬT CƠ KHÍ

GVHD: Trương Quốc Thanh SVTH: Nhóm 9

CHƯƠNG 5: CHUẨN

5.1 Định nghĩa và phân loại chuẩn

- Định nghĩa: Chuẩn là tập hợp những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn

cứ vào đó để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bảnthân chi tiết đó hay chi tiết khác,

- Phân loại:

Chuẩn bào gồm chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ

 Chuẩn thiết kế: được hình thành khi lập chuỗi kích thước trong quá trình thiết kế

 Chuẩn lắp ráp: xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt, đường, điểm trong quátrình lắp ráp các chi tiết

 Chuẩn kiểm tra: căn cứ để khiểm tra các kích thước,vị trí tương quan giữa các yếu

tố hình học của chi tiết máy

5.2 Quá trình gá đặt chi tiết gia công

- Khái niệm

 Quá trình định vị chi tiết: sự xác định vị trí tương quan của chi tiết so với dụng cụ

cắt trước khi gia công

 Quá trình kẹp chặt chi tiết: cố định vị trí chi tiết để chống lại các tác động củangoại lực

- Phương pháp gá đặt chi tiết gia công

 Phương pháp gá rà: sử dụng bàn máy hoặc mũi rà, đồng hồ so, hệ thống quang học

để xác định vị trí của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ cắt

 Phương pháp tự động đạt kích thước: xác định vị trí tương quan giữa chi tiết, máy

và dụng cụ cắt thông qua cơ cấu định vị của đồ gá

5.3 Nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết

- Chi tiết gia công có 6 bậc tự do : tịnh tiến theo Ox,Oy,Oz và xoay quanh Ox,Oy,Oz

- Nếu 1 bậc tự do được khống chế quá 1 lần thì được gọi là siêu định vị Trong quá trìnhđịnh vị chi tiết không cho phép xảy ra trường hợp này.

Với L là kích thước cần đạt được khi gia công thì ta có:

Nếu gọi lượng biến động của L là ΔLL thì ta có:

+ Phương pháp cực đại và cực tiểu:

+ Phương pháp xác suất:

k i=1 đến1,5, khi phân bố theoGaus thì K=1

5.5 Những điểm cần tuân thủ khi chọn chuẩn

- 5 điểm khi chọn chuẩn thô:

 Nếu chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làmchuẩn thô Vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và không gia công sẽ nhỏnhất

 Nếu có 1 số bề mặt không gia công, thì chọn bề mặt không gia công yêu cầu về độchính xác về vị trí tương quan là cao nhất làm chuẩn thô.\

 Trong các bề mặt gia công chọn bề mặt có lương dư nhỏ và đều làm chuẩn thô

 Chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối phẳng không có babvia, đậu hơi, đậu ngót

 Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong cả quá trình gia công

- 5 điểm khi chọn chuẩn tinh:

 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính Sai số về vị trí tương quan giữa các

bề mặt gia công và không gia công sẽ nhỏ nhất

 Chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai số chuẩn bằng 0

 Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực kẹp, cắt, mặtchuẩn phải đủ điều kiện định vị

 Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện khi sử dụng

 Chọn chuẩn thống nhất (1 lần gá có thể dùng cùng 1 chuẩn) để sai số chuẩn là nhỏnhất

5.6 xác định chuẩn trên máy điều khiển số CNC

- Điểm zero và các điểm liên quan:

 Điểm zero của máy M : điểm cố định trên bàn máy, do nhà chế tạo quy định vàkhông được thay đổi Nó là cơ sở để xac định các điểm khác

 Điểm gốc R: điểm nằm trong vùng làm việc của máy, được xác định chính xacnhờ các cữ hành trình.

 Điểm zero của chi tiết W : gốc để xác định các kích thước trên chi tiết gia công

- Tọa độ tuyệt đối và tọa độ theo gia cố:

 Tọa độ tuyệt đối: mỗi điểm nằm trong vùng làm việc của dụng cụ cắt có thể đượctính từ gốc tọa độ ( Điểm W)

 Tọa độ theo gia cố: Tọa độ điểm A được tính từ điểm B biết trước

 Tọa độ độc cự: tọa độ một điểm có thể biểu diễn nhờ khoảng cách PR và góc PAtinh từ điểm biết trước P ( hình 5.37b)

CHƯƠNG 16: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

16.1 Khái niệm về điển hình hóa quá trình công nghệ trong chế tạo máy

- Thực chất của quá trình công nghệ điển hình: dấu hiệu phân loại là hình dáng, kíchthước, vật liệu, cách gia công nhiệt của chi tiết gia công

- Loại > Nhóm > Nhóm con > Kiểu

- Thực chất của quá trình công nghệ nhóm: phân chia theo trang thiết bị được sử dụng đểgia công

CHƯƠNG 16:

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

16.2 Công nghệ chế tạo các chi tiết dạng hộp

- Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết dạng hộp: hình dạng phức tạp với khổi rỗng

có thành vách xung quanh, trên thành vách có nhiều gân và có phần lồi lõm khác nhau.Trên hộp có hệ thống lỗ và được chia ra làm 2 loại:

 Lỗ chính xác để lắp ghép bới các ổ đỡ trục được gọi là lỗ chính

 Lỗ không chính xác dùng để kẹp chặt các chi tiết khác gọi là lỗ chính

- Yêu cầu kỹ thuật:

 Độ phẳng và độ không song song của các bề mặt chính cần đảm bảo trong khoảng0,05 đển 0,1 mm

 Các lỗ chính trên hộp có độ chính xac cấp 6 đển 8 và độ nhám bề mặt từ 2,5 đển0,63 µm

 Dung sai khoảng cách tâm giữa các lỗ phụ thuộc vào chức năng của nó

 Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ đồng trục bằng ½ dung sai đường kính lỗnhỏ nhất.

 Độ vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trên hộp lấy trong khoảng 0,01 đến 0,05

 Cần loại trừ việc có nhiều cỡ kích thước lỗ và nhiều cỡ kích thước ren

 Các lỗ ren kẹp chặt, các lỗ xỏ bulong dùng để kẹp chặt là các lỗ tiêu chuẩn

- Vật liệu và phôi để chế tạo các chi tiết dạng hộp

 Phôi đúc của các chi tiết dạng hộp thường được thực hiện từ gang xám với chiềudầy từ 3 đến 4mm cho các vật liệu nhỏ; 6 đến 8mm cho trung binh và 15 đên20mm cho lớn

 Phôi hàn được hàn lại thành hộp từ các tấm thép Loại phôi này được sản xuất đơnchiếc và loạt nhỏ

 Phôi dập được dùng với các chi tiết hộp nhỏ có hình thù không phức tạp và sảnxuất hàng loạt

- Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng hộp

 Chuẩn định vị để gia công chi tiết dạng hộp: cần căn cứ vào kết cấu cụ ẻ của hộpnhư rãnh, sống trượt, mang cá, thậm chí cả lỗ chính xác của hộp để dùng làm mặtchuẩn thực hiện định vị chi tiết khi gia công

- Trình tự gia công các bề mặt chủ yếu dạng hộp:

 Gia công mặt phẳng chuẩn và các lỗ chuẩn phụ dùng làm chuẩn tinh thống nhấtcho gia công

 Dùng mặt phẳng và hai lỗ vuông gốc với mặt phẳng đó làm chuẩn tinh thống nhất

để gia công lần lượt các bề mặt còn lại

- Biện pháp thực hiện các nguyên công chính

 Gia công mặt chuần:

 Gia công mặt phẳng chuẩn: có thể dùng máy phay hoặc bào vạn năng để giacông

 gia công hai lỗ chuẩn: dùng máy nhiều trục chuyên dùng để gia công các lỗtrục cùng một lúc Cần khoan, khoét, doa trong một lần gá

 Gia công các bề mặt ngoài của hộp:

 Bằng phương pháp bào , phay , tiện, mài hoặc chuốt tùy thuộc dạng sảnxuất, điều kiện cũng như kết cấu

 Gia công các lỗ lắp ghép của hộp: Thực hiện trên máy doa ngang vạn năng vàcũng có thể thực hiện trên máy tổ hợp nhiều trục chính

 Gia công các lỗ kẹp chặt: với sản lượng ít các lỗ được gia công trên máy khoanđứng hoặc máy khoan gần Đối với sản xuất hàng loạt vừa các lỗ kẹp chặt cầnđược gia công trên máy khoan có lắp đầu rơvonve, trên đó có lắp nhiều dụng cụgia công khác nhau theo thứ tự gia công

- Kiểm tra hộp: kiểm tra kích thước bản thân, sai số hình dáng của các lỗ, độ phẳng, độđồng tâm, độ vuông góc, độ song song,

16.3 Công nghệ chế tạo các chi tiết dạng trục

- Là chi tiết phổ biến trong chế tạo máy, có bề mặt cơ bản phải gia công là mặt tròn xoayngoài

- Có thể phân loại theo kết cấu hoặc theo kích thước

- Độ tin cậy, độ bền lâu và điều kiện làm việc của trục cần phải đáp ứng được những yêucầu kỹ thuật chế tạo chi tiết dạng trục

- Vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết dạng trục cơ bản từ thép cacbon kết cấu như C35,C40, C45 đối với trục thường, thép hợp kim kết cấu như thép crom, crom-niken cho cáctrục chịu tải trọng lớn

- Chuẩn định vị khi gia công chi tiết trục:

 Chuẩn thống nhất khi gia công các chi tiết dạng trục là 2 lỗ tâm côn ở 2 đầu trục

 Chuẩn để gua công là mặt ngoài phối hợp với lỗ tâm

 Chuẩn gia công trục được chọn là mặt ngoài của trục

 Đối với các trục rỗng, khi gia công tinh mặt ngoài chi tiết được định vị bằng mặttrong của lỗ đã hia công để đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt trong và mặt ngoài

- Trình tự các nguyên công để gia công chi tiết bề mặt dạng trục:

 Gia công tạo chuẩn

 Gia công cơ trước nhiệt luyện

 Nhiệt luyện

 Nắn thẳng và sửa sau nhiệt luyện để khắc phục biến dạng

 Gia công tinh sau nhiệt luyênh

 Tổng kiểm tra

- Biện pháp thực hiện các nguyên công chính

 Khỏa mặt đầu và khoan hai lỗ tâm: phay phẳng 2 mặt đầu của trục sau đó lấy daochống tấm khoan 2 lỗ trên 2 bề mặt

 Tiện thô và bán tinh mặt trụ ngoài của trục (đối với trục dài thì phải gia công cổ đỡluynet trước để đỡ chống cong trục): được thực hiện bằng các loại máy tiện

 Gia công mặt lệch tâm trên trục:

 Phương pháp thứ nhất: gá lệch cổ chính để đưa tâm cổ biên về tâm quaycủa máy

 Phương pháo thứ hau: dùng truch khuỷu mẫu điều khiển dao cắt cổ biên

 Phương pháp thứ ba: dùng bàn dao quay với tâm quay trùng với tâm trụclệch tâm

 Gia công mặt định hình trên chi tiết trục: gia công rãnh cam, rãnh then, thenhoa,

 Mài thô và tinh mặt trụ ngoài trên trục: bề mặt được màu đạt chính xác cao hơncấp 8 và đạt độ nhẵn bóng bề mặt cấp 7, được gia công bằng máy mài

 Kiểm tra trục: cần kiểm tra kích thước đường kính, chiều dài các bậc trục, hìnhdáng hình học, độ nhẵn bóng bề mặt, và độ chính xác tương quan giữa các bề mặtcủa trục

16.4 Công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng

- Càng là loại chi tiết không tòn, có hình thanh dẹt, thường có một hoặc một số lỗ cơ bảncần được gia công chính xác cao Thường được dùng để làm cầu nối giữa các chi tiết đểbiến đổi chuyển động

- Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu khi chế tạo chi tiết dạng càng:

 Kích thước các lỗ cơ bản được gia công với độ chính xác cấp 7-9, các rãnh then vàmặt đầu với độ chính xác cấp 8-10

 Sai lệch về vị trí tương quan: sai lệch cho phép về khoảng cách giữa tâm các lỗ cơbản được cho theo điều kiện làm việc từng loại càng trong khoảng 0,1 - 0,2mm, độkhông song song và độ không vuông góc giữa đương tâm các lỗ cơ bản cho phéptrong khoảng 0,05 – 0,025 mm/100mm, độ không vuông góc giữa mặt đầu vàđường tâm lỗ cho phép trong khoảng 1 – 3 µm/1mm bán kính mặt dầu, độ khôngsong song của các mặt đầu lỗ cơ bản phải nằm trong giới hạn 0,5 – 2,5 µm/1 mmbán kính mặt dầu, độ nhám các lỗ cơ bản không được vượt quá Ra<2,5 µm cácmặt làm việc đạt độ cứng 50 -55 HRC

- Khi thiết kế chi tiết dạng càng nên chú ý tới các tính công nghệ trong kết cấu:

 Độ cứng vững phải đủ, không bị biến dạng khi gia công và khi làm việc trong các

cơ cấu máy

 Chiều dài của các lỗ cơ bản nên bằng nhau và các mặt đầu của càng năm trên haimặt ohawngr song song với nhay là tốt nhất

 Kết cấu của càng nên bố trí sao cho đối cứng qua một mặt phẳng nào đó

 Đối với những càng có các lỗ vuông góc với nhau thì kết cấu phải thuận lợi choviệc gia công lỗ nhỏ

 Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cung một lúc

 Hình dáng cnagf phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn hô và chuẩn tinh thống nhất

- Đối với các chi tiết dạng càng thường sẽ sử dụng vật liệu thép cacbon như C20, C35,C45 - Đối với các loại có độ bền cao thì sử dụng vật liệu thép hợp kimi như 40CrNi,40CrMoA, …

- Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng:

 Phân tích chuẩn định vị khi gia công chi tiết dạng càng

 Trình tự gia công các bề mặt chủ yếu của chi tiết càng

 Gia công mặt đầu càng

 Gia công các vấu tỳ

 Gia công thô và tinh các lỗ cơ bản

 Gia công các lỗ khác, lỗ có ren

 Căn bằng trọng lượng

 Kiểm tra càng

- Biện pháp thực hiện các nguyên công chính

 Gia công mặt đầu chi tiết càng: được thực hiện bằng nguyên công phay nếu lượng

dư gia công lớn hoặc máy bào, máy mài nếu lượng dư gia công nhỏ

 Gia công thô cà tinh các lỗ cơ bản của càng: nếu sản ít thì lỗ cơ bản được gia côngtrên máy khoan đứng, hoặc khoan cần bằng phương pháp lấy dấu, nếu sản lượngnhiều thì được gia công trên máy khoan cần hoặc khoan đứng bằng phương pháp

tự đựng đạt kích thước

 Kiểm tra càng: các yếu tố cần kiểm tra là đường kính lỗ cơ bản, bề dày các đầucàng, khoảng cách tâm giữa các lỗ cơ bản, độ song song giữa các lỗ, độ vuông gócgiữa các lỗ và mặt đầu càng

16.5 Gia công các chi tiết dạng bạc

- Đặc điểm: được dùng rộng rãi trong kết cấu cơ khí Chi tiết hình ống tròn, thành mỏng,mặt đầu có vai hoặc không có vai, mặt trong có thể là mặt trụ hoặc côn Mặt làm việcthường là mặt trong

- Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của chi tiết dạng bạc

 Đường kính mặt ngoài của bạc đạt chính xác cấp 7 – 10

 Đường kính lỗ đạt chính xác cấp 7, dôi khi là cấp 10 Đối với các lỗ bạc cần lắpghép cần đòi hỏi chính xác tới cấp 5

 Độ dày thành bạc cho phép sai lệch trong khoảng 0,03 – 0,15 mm

 Độ đồng tâm giữa mặt ngoài và mặt lỗ bạc tùy từng điều kiện làm việc mà quyđịnh củ thệ Thông thường độ không đồng tâm này không lớn hơn 0,15 mm

 ĐỘ không vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ bạc nằm tring khoảng 0,1 –0,2 mm/100mm bán kính Với loại bạc chịu tải tringj theo chiều trục thì độ khôngvương góc này là 0,02 – 0,03/10 mm bánh kính

 Độ nhám bề mặt thường đạt Rz=2,5 µm đối với bề mặt ngoài, Rz=2,5 – 0,63 µmđối với mặt lỗ, Rz=40 -10 µm đối với mặt đầu

- Vật liệu thường dùng để chế tạo chi tiết dạng bạc có thể là thép, đồng thau, đồng đổ,gang và các hợp kim đặc biệt khác

- Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết dạng bạc:

 Phân tích chuẩn định vị để gia công bạc: khi gia công bạc cần đảm bảo 2 điều kiện

kỹ thuật cơ bản là độ đồng tâm giữa mặt ngoài và mặt lỗ, độ vuông góc giữađường tâm lỗ và mặt đầu của bạc

 Trình tự gia công các bề mặt của bạc:

 Gia công các mặt chính của bạc: gia công mặt ngoài, mặt lỗ và mặt đầu

 Khoan các lỗ phụ

 Gia công các mặt định hình

 Nhiệt luyện

 Gia công tinh cho các lỗ và mặt ngoài

 Đánh bóng những bề mặt có yêu cầu độ bóng cao

 Kiểm tra: kiểm tra các yếu tố về kích thước bản thân như đường kính ngoài,đường kính lỗ, chiều dài bạc, chiều dày thành bạc, độ nhám bề mặt

DỊCH SÁCH

Tạo hình vật liệu, gia công và ma sát học

Diego Carou J Paulo Davim Biên tập

Những ghi chú cho giảng viên hướng dẫn chế tạo

cụ cần thiết, xem xét tất cả các giai đoạn liên quan đến quá trình chế tạo

Học sinh chia thành các nhóm thực hiện các hoạt động chính Mỗi nhóm sinh viên bắtđầu với một giai đoạn thiết kế khái niệm sáng tạo, nơi họ được đào tạo để cải thiện sảnphẩm hoặc các công cụ cần thiết Khi khái niệm được xác định, thiết kế chi tiết, lập kếhoạch sản xuất, lập trình sản xuất, phát triển và xác minh sản phẩm nguyên mẫu, và kiểmsoát chất lượng của sản phẩm cuối cùng được thực hiện Phương pháp này dựa trên pháttriển sản phẩm áp dụng Học tập dựa trên dự án (PBL) bằng cách sử dụng các công cụ cósẵn như nền tảng PLM như Catia V5 6 từ Dassault Systèmes hoặc NX từ công tySiemens Hơn nữa, các nhóm có thể sử dụng các nguồn lực sản xuất có sẵn trong xưởngsản xuất (lò đúc và dụng cụ, máy tạo mẫu, máy gia công CNC, robot công nghiệp, Máy

đo tọa độ (CMM), v.v.), tùy thuộc vào tình trạng sẵn có

2.Kiến thức nền:

Thông thường, phương pháp giảng dạy dựa trên một mô hình trong đó người hướng dẫntrình bày kiến thức trong lớp học và người học cố gắng đồng hóa nó theo cách tốt nhất cóthể, đó là phương pháp học thụ động Trong những thập kỷ gần đây, với những tiến bộtrong lý thuyết học tập, các phương pháp đã chuyển từ tập trung vào giảng dạy sang tậptrung vào học tập Theo nghĩa này, Phương pháp học tập tích cực được phát triển để tăngđộng lực của học sinh Thông qua việc phát triển các kỹ năng và khả năng, người học cóđược khả năng giải quyết vấn đề một cách có phương pháp và tự chủ (Konopka et al.,2015) Học tập dựa trên dự án (PBL) là một chiến lược học tập khuyến khích sinh viêngiải quyết các vấn đề thực tế được tổ chức theo nhóm làm việc Phương pháp này tập

trung vào học sinh cả với tư cách cá nhân và là thành viên của nhóm làm việc và coi việchọc là một quá trình giao tiếp.

Standridge (2000) đã phát triển và thực hiện một cách tiếp cận dựa trên trường hợp đểgiới thiệu mô phỏng sự kiện rời rạc cho sinh viên sản xuất đại học và sau đại học Họcsinh chỉ học các phương pháp mô phỏng cần thiết để hỗ trợ các nghiên cứu trường hợp.Các nghiên cứu điển hình được bắt nguồn từ các chủ đề quan tâm đến các kỹ sư turingthực hành Chúng bao gồm bốn mô-đun: tổ chức hệ thống cơ bản, chiến lược vận hành hệthống, xử lý vật liệu và quản lý chuỗi cung ứng Hướng dẫn khóa học dựa trên học tậptích cực Hướng dẫn và phòng thí nghiệm hỗ trợ sinh viên hiểu các phương pháp môphỏng Các khóa học được giảng dạy trong một phòng giảng dạy có sự hỗ trợ của máytính để sự kết hợp giữa học tập thụ động và chủ động có thể được điều chỉnh phù hợp vớitừng cách họp lớp (Lamancusa et al., 2008) Công trình của Jonassen (2015) về môitrường học tập giải quyết vấn đề và kiến tạo đã ảnh hưởng đến sự phát triển của các kỹthuật PBL, bao gồm cả ứng dụng của chúng trong giáo dục sản xuất Lorenzo-Yustos et

al (2010) trình bày sự phát triển sản phẩm hoàn chỉnh đã được thực hiện bởi các nhómsinh viên, để áp dụng thực tế các khái niệm thiết kế và sản xuất Việc sử dụng các côngnghệ bồi đắp đã cho phép các nguyên mẫu được sản xuất, có nghĩa là giai đoạn tiền sảnxuất đã đạt được Thông tin quan trọng để cải thiện đã thu được từ các cuộc khảo sát củasinh viên và sự tương ứng giữa sự cống hiến của sinh viên và các khoản tín dụng châu Âuđược chỉ định cho môn học là rất thỏa đáng Vila et al (2017) trình bày tầm nhìn tích hợp

có cấu trúc về các công cụ, chẳng hạn như Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và các ứngdụng hỗ trợ máy tính (Cax), hỗ trợ tạo nội dung kỹ thuật và quá trình học tập liên quan.PBL được đề xuất như một phương pháp học tập phù hợp để cung cấp trải nghiệm họctập tạo điều kiện phát triển các kỹ năng và năng lực của Công nghiệp 4.0 Sola-Guirado et

al (2022) đã nghiên cứu tính khả thi của đề xuất giảng dạy để quản lý các công cụ CAD /CAM / CAE bằng phương pháp PBL trong môi trường học tập từ xa Các khóa học đãđược thực hiện nhờ hoạt động của phần mềm nền tảng PLM bằng máy ảo Việc thựchành đã cho rất tốt

Hướng dẫn thực hành về học tập dựa trên dự án (PBL) được áp dụng

kết quả giảng dạy trong công việc của các năng lực liên quan đến lĩnh vực thiết kế và sảnxuất công nghiệp Fernandes et al (2020) mô tả từng bước phương pháp PBL được ápdụng, cũng như các mục tiêu và ràng buộc liên quan đến các công nghệ thiết kế, kỹ thuật

và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAD / CAE / CAM) được sử dụng trong cácnghiên cứu điển hình Họ cũng thiết kế quá trình đánh giá, cũng như kết quả định lượng

và kết quả thu được từ bảng câu hỏi được trả lời bởi các sinh viên vào cuối trải nghiệmPBL Angrisani et al (2020) đã thiết kế một khóa học dựa trên "bước vào học tập nhỏ"được tích hợp với FabLab học thuật, áp dụng các phương pháp học tập tích cực, Hợp tácdựa trên dự án và dựa trên kịch bản Hoạt động giáo dục dựa trên khái niệm nhà máy học

tập tập trung vào đổi mới quy trình và các doanh nghiệp nhỏ của cuộc cách mạng côngnghiệp lần thứ tư, sử dụng Internet of Things (IoT) và sản xuất bồi đắp Bahha et al.(2019) thiết kế các mô-đun học tập liên quan đến quy trình đúc và lắp ráp sản phẩm vàcác chủ đề phân tích dung sai Kết quả học tập của việc áp dụng phương pháp giảng dạydựa trên thiết kế được phản ánh thông qua việc hoàn thành thành công các hoạt động của

dự án, ngoài việc có được các kỹ năng học tập và giao tiếp suốt đời thông qua việc chuẩn

bị các bài giảng và thuyết trình vi mô Hơn nữa, sinh viên đã học cách sử dụng gói thiết

kế hỗ trợ máy tính (CAD) để thực hiện phân tích thiết kế và sản xuất tiên tiến Trongnhững năm gần đây, việc áp dụng PBL, sử dụng các công nghệ sản xuất bồi đắp trongchương trình giảng dạy kỹ thuật, đã bắt đầu mở rộng theo cấp số nhân vì nó cho phép họctập liên ngành, như được chứng minh bởi các nghiên cứu được công bố khác nhau(Angrisani et al., 2020; Ansaf & Jaksic, 2019; Ellis &; Graveson, 2022; Gatto và cộng sự,2015; Pereira và cộng sự, 2022; Prabhu và cộng sự, 2020; Stern và cộng sự, 2019) Trongtrường hợp cụ thể của Đại học Vigo, PBL đã được áp dụng trong kỹ thuật quy trình sảnxuất từ năm 2007 Tuy nhiên, công trình này dựa trên một cách tiếp cận mới để phát triểncác trường hợp thực tế của dụng cụ và các bộ phận thực tế để tối ưu hóa việc sử dụng tàinguyên phòng thí nghiệm, được áp dụng từ năm 2017

3 Mục tiêu học tập:

Nhìn chung, việc áp dụng PBL trong giảng dạy sản xuất đạt được các mục tiêu chungsau:

• Tăng đáng kể động lực của sinh viên

• Cải thiện sự sáng tạo trong việc tìm kiếm các vấn đề và giải pháp cho chúng

• Tăng cường sự tham gia của nhóm

• Tối ưu hóa việc học các công nghệ sản xuất ứng dụng Trong ví dụ được cung cấp bởinhóm được chọn, các mục tiêu cụ thể sau đây đã được đặt ra

Trong ví dụ được cung cấp bởi nhóm được chọn, các mục tiêu cụ thể sau đây đã được đặtra:

• Có được thiết kế sản phẩm được lựa chọn (piston động cơ 4 thì)

• Có được đào tạo lập kế hoạch quy trình của bộ phận / lắp ráp cuối cùng (bao gồm quytrình đúc, sản xuất bồi đắp và quy trình gia công)

• Kiến thức về công nghệ đúc, bao gồm thiết kế vật liệu và dụng cụ

• Thiết kế và chế tạo hoa văn, lõi, khuôn mẫu và hộp lõi, áp dụng sản xuất bồi đắp để sảnxuất hoa văn và hộp lõi

• Tăng khả năng thiết kế trong các nền tảng PLM có sẵn (Catia V5 và NX Siemens)

• Tăng khả năng lập trình CAM trong tiện và phay.

• Đào tạo xác minh và kiểm soát chất lượng

4.Nguồn lực và tổ chức:

Để thực hiện các thực hành PBL, cần có các tài nguyên sau:

• Phần mềm:

– Thiết kế miễn phí: Inkscape, trình chỉnh sửa đồ họa vector, openBoard

– Thiết kế chi tiết: nền tảng 3D tham số đa năng PLM PLM Catia V5-6 (DassaultSistemes©) (www.3ds.com) PLM Siemens NX (https://plm.sw.siemens.com)

– Máy thái cụ thể cho sản xuất bồi đắp: Idea Maker 4.2 (Raise 3D Tech nology Inc.)

• Thiết bị thí nghiệm:

– Xưởng đúc

– Máy in ép đùn vật liệu: Raise Pro 3D

– Máy tiện Pinacho thủ công

– Trung tâm gia công dọc với điều khiển CNC Fagor 8065

– Máy tiện có điều khiển Fagor 8030

– Dụng cụ và đồ đạc Việc tổ chức thực hành này sẽ là:

• Các buổi giới thiệu để dạy những điều cơ bản về quy trình thiết kế và sản xuất máy tính

và phương pháp PBL

• Tạo các nhóm gồm ba đến bốn sinh viên

• Hướng dẫn các hoạt động được lựa chọn bởi các nhóm của học sinh

• Thiết kế và phát triển các hoạt động trong phòng thí nghiệm máy tính

• Sự sẵn có của các nguồn lực có thể hạn chế sự phát triển của các hoạt động thực tế.Hướng dẫn thực hành về học tập dựa trên dự án (PBL) được áp dụng

Trong chương này, ngành học được chọn là các công nghệ sản xuất trong đó các tácphẩm tự do được phát triển, với các chủ đề rất khác nhau và xem xét các quy trình turingsản xuất khác nhau trong mỗi tác phẩm Đặc điểm đa dạng của các môn học và công nghệnày là trường hợp sáng tạo của việc áp dụng PBL vào chương trình giảng dạy của học

sinh Trường hợp cụ thể đã được chọn bao gồm các công nghệ thiết kế miễn phí, thiết kếCAD chi tiết, lập kế hoạch quy trình và sử dụng các công nghệ khác nhau trong quá trìnhsản xuất, chẳng hạn như sản xuất bồi đắp, quy trình đúc, lập trình CAM, tiện và quy trìnhphay và kiểm tra chất lượng Môn học bao gồm 6 ECTS (Hệ thống chuyển đổi tín chỉchâu Âu), tương ứng với 48 giờ giảng dạy trực tiếp, 60 giờ làm việc của sinh viên và 10giờ đánh giá Tuần đầu tiên được thiết lập như một tuần giới thiệu Các tuần tiếp theodiễn ra trực tiếp trong các phòng thí nghiệm và lớp học CADCAM Sự sắp xếp bao gồmcác buổi thực hành của các buổi thực hành 2 giờ, ba ngày một tuần, tổng cộng 48 giờhướng dẫn trực tiếp

5.Phát triển luân phiên:

Lưu đồ được trình bày trong Hình 1 giải thích phương pháp PBL cần tuân theo Ngườihướng dẫn sẽ giải thích biểu đồ này trong buổi học đầu tiên Có thể lưu ý rằng hàng đầutiên bao gồm các tiêu đề được sáng tác bằng cách sử dụng "Cái gì và như thế nào " cáccâu hỏi, nguồn lực công nghệ, mục tiêu và tài liệu khách quan Các cột bao gồm các bướckhác nhau của mỗi tiêu đề của hàng đầu tiên, cụ thể:

• Các câu hỏi Cái gì và Làm thế nào, các bước khác nhau bao gồm ý tưởng, thiết kế kháiniệm, thiết kế chi tiết, lập kế hoạch quy trình, lập trình, thực hiện các chương trình trongmáy CNC và kiểm soát chất lượng, bao gồm đo lường kiểm tra và xác minh chức năng

• Công nghệ và nguồn lực bao gồm hình thành nhóm và các kỹ thuật giải quyết vấn đềnhư động não, sơ đồ Ishikawa, v.v (Akay et al., 2008; Ubaidullah và cộng sự, 2021) Nềntảng PLM, phần mềm cán màng để sản xuất phụ gia, máy AM, máy gia công CNC vàthông thường, máy phun, tài nguyên đúc, thiết bị đo lường và CMM

• Cột thứ ba cho biết các mục tiêu của từng bước bao gồm các bản phác thảo ban đầu,định nghĩa số trong 3D, bản vẽ chi tiết, bảng quy trình, bảng chất lượng và các chươngtrình CAM để thực hiện Sau khi thiết lập các mục tiêu, các sinh viên có được các bộphận và cần phải áp dụng kiểm tra chất lượng Mục tiêu trong trường hợp này là báo cáokiểm tra chất lượng theo bảng chất lượng đã thiết kế trước đó

• Cột cuối cùng bao gồm các tài liệu cần đánh giá Cuối cùng, học sinh phải trình bàytác phẩm trước công chúng trong thời gian 10 phút, tối đa 5 phút để tranh luận(UVigoTV, 2023)

Chi tiết về bản thiết kế

Lên kế hoạch sản xuất

Chạy chương trình

Chế tạo

Kiểm tra và đánh giá chất lượng

Sáng tạo và đổi mới trong tư duy

Đo đạc dung sai về kích thước, dung sai về hình học

Độ nhám, biểu đồ nhiệt và những cách xử lí khácCác quá trình tuần tự và điều kiện hoạt động

Một nhóm ba sinh viên đã thực hiện trường hợp được chọn trong khóa học Tiêu đề là

"Thiết kế và chế tạo piston 2 thì" Hình 2 cho thấy phương pháp luận theo các buổi đầutiên của người hướng dẫn Mục tiêu của vụ án là thiết kế và sản xuất piston 2 thì trongAA6030 bằng quy trình đúc và gia công

6.1 Ý tưởng thiết kế:

Nhóm ba sinh viên đã dành khoảng 4 giờ để xác định thiết kế khái niệm của piston 2 thì,xác định cấu trúc và tính năng cụ thể của piston được sử dụng trong động cơ 2 thì Họ xácđịnh các đặc tính tiếp theo của piston 2 thì: • Phù hợp với xi lanh: piston được thiết kế đểvừa khít với xi lanh để tạo ra buồng đốt Nó tạo thành một con dấu chống lại thành xilanh để ngăn chặn bất kỳ rò rỉ khí nào trong quá trình đột quỵ điện Người hướng dẫn cầnxác định phạm vi kích thước tối đa để xử lý hậu kỳ Hình 3a cho thấy bản phác thảo banđầu

Hướng dẫn thực hành về học tập dựa trên dự án (PBL) được áp dụng

Ý tưởng thiết kế

Chi tiết về bản thiết kế

Lập kế hoạch cho quy trình

Hình 2 Phương pháp cụ thể của trường hợp được chọn

Hình 3 a Bản phác thảo ban đầu

b sửa đổi thân dưới

c tiếp tục sửa đổi bên trong xi lanh

Thân dưới piston: Thân dưới piston là phần của piston kéo dài xuống xi lanh Nó giúpdẫn hướng piston và duy trì sự liên kết trong xi lanh Thân piston có thể có côn hoặc hồ

sơ để giảm ma sát với thành xi lanh và cải thiện hiệu suất động cơ tổng thể Trong trườnghợp thực tế này, người hướng dẫn khuyên nên giảm kích thước thân dưới

và làm cho xi lanh nhẹ hơn ở bên trong Hình 3b cho thấy sự sửa đổi của thân dướipiston

Đầu xi lanh: thông thường, nó có hình dạng hơi lõm để thúc đẩy quá trình đốt cháy hiệuquả Thiết kế của núm vặn ảnh hưởng đến sự xoáy hoặc nhiễu loạn của hỗn hợp khôngkhí-nhiên liệu, tối ưu hóa quá trình đốt cháy Để đơn giản hóa quá trình sản xuất, các sinhviên xác định một mặt phẳng bề mặt là đầu • Rãnh vòng: các rãnh này giữ các vòngpiston, bịt kín buồng đốt và ngăn chặn sự thoát khí Họ xác định các rãnh hai vòng

• vấu chốt pittông: piston có vấu chốt hoặc vấu chốt cổ tay, là những khe hở ở hai bêncủa piston Những ông chủ này chứa chốt cổ tay hoặc chốt piston, kết nối piston vớithanh kết nối.

Hình 3c trình bày thiết kế khái niệm cuối cùng của piston Nền tảng web openboard đãđược sử dụng để tạo ra các bản phác thảo khác nhau

6.2 Thiết kế chi tiết

Thiết kế chi tiết của piston 2 thì bao gồm kích thước, dung sai và phụ kiện cụ thể, đặcđiểm và vật liệu được sử dụng trong cấu tạo của nó Nhóm sinh viên đã dành khoảng 16giờ để phát triển các hoạt động cần thiết Các quyết định chính ở giai đoạn này liên quanđến những điều sau đây:

• Vật liệu piston: vật liệu được khuyến nghị cho piston là hợp kim nhôm 6030 do tỷ lệnhẹ và sức mạnh trên trọng lượng của nó • Kích thước, dung sai và phụ kiện của các bộphận khác nhau

– Piston và đầu xi lanh: tổng dung sai 0,05 mm và độ phẳng 0,1 mm

– Rãnh vòng: dung sai 0,1 mm, tâm ± 0,05 mm

– Thân dưới: giống như ở piston

– Vấu chốt piston: kích thước và dung sai của lỗ là Ø 10 H7 Sự liên kết trục của các lỗ

có dung sai hình học vuông góc với trục của hình trụ

– Phần bên trong: chức năng bao gồm làm sáng piston, tách các mặt phẳng, để đảm bảo

vị trí của thanh nối, và khe hở bên trong để đảm bảo tính đồng trục của trục ngoài và trụctrong

Định nghĩa số (ND) của piston 2 thì được tối ưu hóa thông qua PLM Catia v5-6 và đượcphân tích bằng thử nghiệm CAE để đáp ứng các mục tiêu hiệu suất cụ thể và yêu cầu độtin cậy Vì hoạt động này, dưới sự giám sát của người hướng dẫn, đã thu được một bản vẽchi tiết Hình 4 trình bày các chú thích dung sai 3D, được thực hiện với mô-đun Dung sai

&Chú thích Chức năng 3D của Catia v5-6

Hướng dẫn thực hành về học tập dựa trên dự án (PBL) được áp dụng

Hình 4 Chú thích dung sai 3D

6.3 Lập kế hoạch quy trình

Việc lập kế hoạch quy trình đúc pít-tông 2 thì bằng nhôm bao gồm một số bước để đảmbảo sản xuất piston chính xác và hiệu quả Các khía cạnh chính của hoạt động này để đúcmột piston nhôm bao gồm ba giai đoạn cơ bản, quá trình đúc, quá trình tiện thủ công vàquá trình tiện và phay CNC • Quá trình đúc

a.Thiết kế mẫu, lòng khuôn và lõi hộp Nó cũng là bắt buộc để thiết kế các nguồn cấp dữliệu và hệ thống phân phối đổ Thiết kế của mẫu phải bao gồm phụ cấp gia công, kíchthước co lại và góc tháo dỡ Hệ thống gating bao gồm các kênh và người chạy dẫn kimloại nóng chảy vào khuôn trong khi cho phép khí thoát ra

b.Tạo mẫu đúc: mô hình, hệ thống phân phối và hộp lõi được làm từ PLA bằng cách sửdụng vật liệu đùn Việc chuẩn bị khuôn bao gồm đối phó (khuôn trên), lực kéo (dưới) vàchuẩn bị cốt lõi

c.Các khuôn được làm bằng cát dựa trên hỗn hợp cát sét Các lõi được làm trong hộp lõivới cát lõi Cuối cùng, việc lắp ráp các bộ phận và lõi khác nhau phù hợp với khoang.Hình 5 cho thấy các thành phần của khuôn, hệ thống cấp liệu (cốc rót, sprue và sprue tốt,riser, runner, gates) và các khoang khuôn

d.Nung nóng kim loại: nhôm được nấu chảy trong lò, đảm bảo nó đạt đến nhiệt độ mongmuốn để đúc

a Chọn máy tiện Pinacho thủ công Nó phải xem xét các yếu tố như kích thước mâm cặpthủ công, tốc độ trục chính, công suất dụng cụ cắt và khả năng chứa bộ phận đúc mộtcách an toàn

b, Phân tích các hoạt động gia công cần thiết để đạt được phôi cho máy trong máy tiệnCNC Xác định cách tốt nhất để giữ chắc chắn bộ phận đúc trong các hoạt động tiện sauCNC Lựa chọn công cụ và điều kiện cắt Các thông số này bao gồm tốc độ cắt, tốc độnạp liệu và độ sâu cắt.

c Hệ thống nạp deburring và bộ nạp tiện để sử dụng để kẹp bộ phận trong máy CNCHình 6a cho thấy kết quả của quá trình đúc

Hình 6b trình bày quá trình mài giũa để loại bỏ hệ thống nạp và, trong Hình 6c, tiện thủcông để có được phôi CNC được trình bày

• Quá trình tiện CNC: piston yêu cầu các hoạt động tiện bổ sung để có được kích thướcbên ngoài và bên trong Đầu ra của quá trình này là tài liệu chứa pha (các máy khácnhau), pha phụ (thay đổi vật cố định), các hoạt động tuần tự, phác thảo hoạt động, công

cụ được sử dụng và điều kiện xử lý (tốc độ cắt, cấp liệu cho mỗi cây sáo, và vòng quay và

độ sâu trục) Ví dụ, bảng lập kế hoạch quy trình tiện CNC có thể được hiển thị trong Hình

7 Trong tài liệu này, việc đánh số các hoạt động tuần tự được chỉ định, xem xét các kẹp(được chỉ định là các pha phụ khác nhau) Hơn nữa, các hoạt động khác nhau, các công

cụ và hình học ISO của chúng, và cuối cùng, các điều kiện cắt cũng được trình bày

Hướng dẫn thực hành về học tập dựa trên dự án (PBL) được áp dụng

Hệ thống nạp nhiên liệu

Rãnh dẫn

Sự co rút

Tạo hình phôi CNC

Hình 6 Gia công thủ công quá trình đúc

a kết quả đúc, b Hệ thống cung cấp nhiên liệu mài c tiện phôi CNC