Bai Giảng Công Nghệ chế tạo máy BKHN

bài giảng công nghệ chế tạo máy×bài giảng công nghệ chế tạo×bài tập công nghệ chế tạo máy×bài giảng công nghệ chế tạo máy 2×các bài tập công nghệ chế tạo máy×slide bài giảng công nghệ chế tạo máybài giảng công nghệ chế tạo máy×bài giảng công nghệ chế tạo×bài tập công nghệ chế tạo máy×bài giảng công nghệ chế tạo máy 2×các bài tập công nghệ chế tạo máy×slide bài giảng công nghệ chế tạo máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY-VIỆN CƠ KHÍ

CÔNG NGHỆ CHẾ

TẠO MÁY

TS Nguyễn Ngọc Kiên

NỘI DUNG

Nội dung

CHƯƠNG 1 : CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CHƯƠNG 2 : CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 3 : ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG

CHƯƠNG 4 : CHUẨN

CHƯƠNG 5 : LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

CHƯƠNG 6 : CHUẨN BỊ PHÔI

CHƯƠNG 7 : TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU

PHÁP GIA CÔNG

CHƯƠNG 9 : CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIÊN TIẾN

CHƯƠNG 1

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY?

Là môn học nghiên cứu quá trinh hinh thành các bề

mặt của chi tiết máy (CTM) theo các yêu cầu kỹ thuật cũng nh các phơng pháp lắp ráp các CTM lại với nhau thành một cơ cấu hay bộ phận máy để thực hiện một hoạt động nào đó.

Gồm cỏc quỏ trỡnh sau:

 1- Hỡnh thành cỏc bề mặt CTM (Gia cụng)

 2- Lắp rỏp cỏc CTM

Tµi liÖu phôc vô cho häc tËp

1- C«ng nghÖ ChÕ t¹o m¸y 1, 2 Nhµ xuÊt b¶n KHKT- Do bé m«n CNCTM- ĐHBK biªn so¹n

2- M¸y c«ng cô

3- Dông cô c¾t kim lo¹i

4- Nguyªn lý c¾t kim lo¹i

5- Kim lo¹i häc vµ NhiÖt luyÖn

6- Dung sai vµ L¾p ghÐp

7- Đå g¸ gia c«ng c¬

8- Sæ tay C«ng nghÖ CTM

1.1 Mở đầu

Mục đích cuối cùng của Công nghệ chế tạo máy nhằm đạt được:

- Chất lượng sản phẩm,

- Năng suất lao động

- Hiệu quả kinh tế cao.

1.2 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ

1.2.1 Quá trình sản xuất

Quá trình con người tác động vào tài nguyên thiênnhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

ThiÕt kÕ nguyªn lý ChÕ thö (s¶n xuÊt thö) Nhu cÇu x· héi-ý tưëng

KiÓm nghiÖm Hoµn thiÖn thiÕt kÕ

Quá trinh thiết kế

Kỹ s thiết kế

Nguyên lý làm việc –Hoạt động

Thiết kế kết cấu dạng nguyên lý (Bản vẽ: Drawing)

Thiết kế cụ thể (Bản vẽ) Công cụ thiết kế

CÔNG CỤ HỖ TRỢ THIẾT KẾ

Tr ưíc ®©y: Thưíc, Com-pa, thưíc tÝnh, m¸y tÝnh vµ

c¸c dông cô kh¸c: bµn, gi¸ vÏ v.v

HiÖn nay: Sö dông m¸y tÝnh (PC), m¸y in vµ c¸c phÇn mÒm tin häc:

1 CAD (Computer Aided Design)

2 CAE (Computer Aided Engineering)

Gia công (Machining) Lắp ráp (Assembly) Kiểm tra (test)

Kiểm tra mức độ giống giữa chi tiết trên thiết kế và sản phẩm đ ược chế tạo

QUÁ TRèNH SẢN XUẤT

Xét trong phạm vi nhà máy:

• Quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm của nhà máy.

- Chế tạo phôi

- Gia công cắt gọt cơ khí

- Gia công nhiệt

- Kiểm tra

- Lắp ráp, vận chuyển, chế tạo dụng cụ, sửa đóng gói

Qúa trình công nghệ:

- Xác định hợp lý

- Ghi thành văn bản, văn kiện

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

Nguyên công: là đơn vị cơ bản của quá trình công

nghệ được dùng để hạch toán và tổ chức sản xuất.Việc phân chia nó chỉ là tương đối, tuỳ thuộc vàođiều kiện cụ thể nhưng nó có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật Một quy trình công nghệ có thể gồm nhiềunguyên công

1.3.2 Bước

Một phần nguyên công được thực hiện:

- Một dao hay một nhóm dao

- Gia công 1 hay 1 nhóm bề mặt

- Cùng 1 chế độ cắt (S, V, t)

1.3.3 Đường chuyển dao

Một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu cócùng chế độ cắt

1.3.4 Gá

Một phần của nguyên công hoàn thành trong 1 lần

gá đặt chi tiết

1.3.5 Vị trí

Một phần nguyên công được xác định bởi môt bởimột vị trí tương quan giữa chi tiết so với máy haydao

1.3.6 Động tác

Một hành động của công nhân để điều chỉnh máyhay lắp ráp

Nguyên công là đơn vị cơ bản nhất trong QTCN 

hoạch toán, tổ chức sản xuất

 Ý nghĩa kỹ thuật: phân chia các nguyên công đểđảm bảo yêu cầu kỹ thuật

 Ý nghĩa kinh tế: sản lượng cụ thể và điều kiệnsản xuất  phân tán nguyên công hay tập trungnguyên công

Động tác là đơn vị nhỏ nhất trong QTSX  nghiêncứu năng suất lao động, định mức thời gian, tự độnghóa nguyên công

1.4 Các dạng sản xuất, hình thức tổ chức sản xuất

Nhu cầu xã hội  nhà máy SX số lượng sản phẩm

 kế hoạch SX của nhà máy

Số lượng sản phẩm và Khối lượng sản phẩm 

Xác định dạng sản xuất

 Qui mô sản xuất

 Định hướng hợp lý đường lối, biện pháp CN, tổ chức SX

Yếu tố đặc trưng dạng sản xuất

 Sản lượng hàng năm

 Tính ổn định sản phẩm

 Tính lặp lại của chu kỳ sản xuât

 Mức độ chuyên môn hóa

1.4.1 Dạng Sản Xuất Đơn Chiếc

Sản lượng hàng năm ít: 1 hay vài chục SP/năm

SP không ổn định (nhiều chủng loại)

Chu kỳ chế tạo không xác định (thất thường)

Nên dùng hình thức tổ chức kỹ thuật và công nghệ:

• Dùng thiết bị vạn năng  đáp ứng tính đadạng của SP

• Người thợ tay nghề cao làm nhiều việckhác nhau

• Tài liệu sơ lược dạng phiếu công nghệ

1.4.2 Dạng sản xuất hàng loạt

Sản lượng không quá ít

SP tương đối ổn định

Có chu kỳ lặp lại thường SX theo loạt

Tùy theo sản lượng và mức độ ổn định chia: loạtnhỏ (gần giống với sx đơn chiếc), loạt vừa, loạt lớn(gần giống sx hàng khối)

1.4.3 Dạng sản xuất hàng khối

Sản lượng rất lớn

Sản phẩm ổn định

Trình độ chuyên môn hóa cao

Nên dùng hình thức tổ chức kỹ thuật và công nghệ:

• Thiết bị dụng cụ thường chuyên dùng

• Quá trình CN thiết kế, tính toán chính xác, ghi thành tài liệu CN cụ thể, tỉ mỉ

• Trình độ thợ đứng máy ko cao nhưng yêu cầu thợ điều chỉnh máy giỏi

Hµng lo¹t nhá

Hµng lo¹t võa

Hµng lo¹t lín

<5 55-100 100-300 300-1000

<10 10-200 200-500 500-5.000

<100 100-500 500-5.000 5.000-50.000

1.5 Quan hệ đường lối, biện pháp CN và qui mô SX

Đường lối tập trung nguyên công:

Thích hợp qui mô sx vừa, nhỏ

Đường lối phân tán nguyên công

Thich hợp qui mô sx loạt lớn, hàng khối

Dây truyền FMS & CIM

Ngày nay do sự phát triển công nghệ điện,điện tử, tin học máy NC, CNC, dây truyềnFMS, CIM  tập trung nguyên công mang lạihiệu quả cao

CHƯƠNG 2

CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI

TIẾT MÁY

NỘI DUNG

2.1 Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt

2.2 Ảnh hưởng của CLBM đến khả năng làm việc của CTM

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến CLBM

2.4 Phương pháp đảm bảo CLBM

Chất lượng sản phẩm:

 Chất lượng chế tạo các chi tiết

 Chất lượng lắp ráp chi tiết thành SP

Chất lượng chế tạo chi tiết máy đặc trưng:

 Độ chính xác kích thước: dung sai

 ĐCX hình dạng hình học bề mặt: độ không tròn, không phẳng, không trụ, côn…

 ĐCX vị trí tương quan: độ không vuông góc, không đồng tâm, không song song…

Nghiên cứu sâu chất lượng bề mặt

 Trạng thái, tính chât cơ lý

 Phản ứng của lớp BM với môi trường làm việc

CLBM phụ thuộc PP gia công điều kiện GC (chủ yếu PPGC tinh lần cuối)

2.1.1 Tính chất hình học

2.1.1.1 Độ nhấp nhô tế vi, độ sóng: Rz, Ra , Sz

Độ nhấp nhô tế vi

Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám được chia thành

Độ sóng

Chu kỳ không bằng phẳng bề mặt CTM quan sáttrong phạm vi lớn hơn độ nhám (1 10mm)

2.1.2 Tính chất cơ lý

Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt

 tcắt  biến dạng nhiệt không đều dư, dư

 tcắt  chuyển pha  thay đổi thể tích riêng dư, dư

2.2 Ảnh hưởng CLBM đến khả năng làm việc CTM

2.2.1 Ảnh hưởng tính chống mòn

a Độ nhấp nhô tế vi

Rz càng giảm  tăng tính chông mài mòn

Lớp biến cứng

Tăng tính chống mài mòn

Giảm tác động cơ học (cầy xới bề mặt)

ứng suất dư

2.2.2 ảnh hưởng đến tính chống mỏi

Độ nhám bề mặt

Chịu tải trọng đổi dấu, có

chu kỳ đáy nhấp nhô tập

 Biến dạng  xô lệch mạng ferrit

nhiều hơn peclit  thế năng ko đều

 phân cực(anot la ferrit)  trở

thành phần tử an mòn, gạp chất an



2.2.4 ảnh hưởng đến độ chính xác mối ghép

Phụ thuộc nhiều vào CLBM

Độ bền mối ghép, độ ổn định mối lắp, trường dung sai 

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt

2.3.1 ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt

a Các yếu tố hình học của dụng cụ cắt

Khi cắt dao nhọn r =0

Khi căt dao tròn r0

S tg

r

b Các yếu tố mang tính biến dạng dẻo

Cắt Vthấp BDD ít, tcắt thấp Rz thấp

V=15 20 (m/ph) BDD, tcắt tăng  Fms >ms(nội

ma sát) hình thành lẹo dao (, ) Pcắt

BD ko đều  Rz

Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t

 Chiều sâu cắt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt trên phưương diện hình học nhưưng nó lại tác động thông qua lực cắt và rung động

c Ảnh hưởng do rung động của HTCN

2.3.2 ảnh hưởng đến độ biến cứng bề mặt

a Các yếu tố hình học

•  Pcắt và BDD  mức độ biến cứng  +kéo dài thời gian tác dụng   HRC

• Tiện S, r   mức độ biến cứng 

•   từ âm sang dương  mức độ biến cứng, HRC

b Yếu tố biến dạng dẻo

V    thời gian t/d lực và  0 C   HRC

c Rung động của HTCN

ít bị ảnh hưởng

2.3.3 ảnh hưởng đến ứng suât dư

Phụ thuộc nhiều yếu tố: BD đàn hồi, BDD, biến đổi  0 C, chuyển pha

 V  hay S   dư  hay  (   0C , BDD)

 S   dư 

   âm lớn (  <0)  (dư) nén  có lợi

 Dùng DCC có lưỡi xác định (tiện…)  (dư)nén với

VL giòn, (dư) kéo với VL dẻo

 Dùng DCC có lưỡi không xác định (mài)  (dư) kéo

2.4 Phương pháp đảm bảo chất lượng BMGC

Chuẩn bị HTCN tốt

Dùng PP gia công tinh thích hợp

2.5 Các phương pháp kiểm tra chất lượng

PP xác định độ nhám

So sánh bằng mắt thường (với căn mẫu)

Dùng kính hiển vi

Máy đo profin

Thiết bị chuyên dùng đo độ sóng, sai số hình dáng

Dùng máy đo độ cứng : xác định HRC và HRC

PP tia rongen: xác định dư

Chương 3: ĐỘ CHÍNH

XÁC GIA CÔNG

3.1 Khái niệm, Định nghĩa

3.2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công

3.3 Các nguyên nhân sinh sai số

3.4 Các phương pháp xác định ĐCXGC

Đ/N: ĐCXGC là mức độ giống nhau của chi tiết

thực về hình học và tính chất cơ lý lớp bề mặt so với chi tiết thiết kế trên bản vẽ

3.1 Khái niệm, Định nghĩa

“Độ chính xác gia công là một yếu tố rất quan trọng trong gia công cơ khí,

nó phản ánh trình độ gia công của một nền sản xuất cơ khí”

R28 6lc-M6

R2

80 60 40

12

6 10

10 6

Các dạng sai số: - Sai số trong từng chi tiết

- Sai số trong loạt sản phẩm

Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống cố định

 Do lý thuyết của phương pháp cắt

 Chế tạo máy, dao, đồ gá

 Biến dạng của chi tiết gia công

Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống thay đổi

 Mòn dụng cụ cắt

 Biến dạng nhiệt của máy, dao, đồ gá

Các nguyên nhân sinh ra sai số ngẫu nhiên

 Tính chất VL không đều

 Lượng dư gia công không đều

 Vị trí phôi thay đổi (sai số gá đặt)

 Thay đổi của ứng suất dư

 Dao gá nhiều lần

 Thay đổi nhiều máy để gia công 1 chi tiết

 Dao động nhiệt của chê độ cắt gọt

3.2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công

a Cắt thử từng kích thước riêng biệt

•Gá đặt chi tiết

•Đưa dao vào hớt 1 lớp mỏng

•Dừng máy đo kích thước

 ĐCX phụ thuộc bề dày nhỏ nhất lớp phoi hớt đi

 Năng suất thấp (cắt nhiều lần)

 Trình độ bậc thợ cao

 Giá thành sản phẩm cao

Dùng SX đơn chiếc, loạt nhỏ, sửa chữa, chế thử Trong SX

b Tự động đạt kích thước

 Ưu điểm

• Đảm bảo ĐCXGC, giảm phế phẩm

• ĐCX ít phụ thuộc tay nghề người thợ

• Cắt 1 lần đạt được KT yêu cầu

Nhược điểm

 Chi phí thiết kế, chế tạo đồ gá lớn

 Mất nhiều thời gian điều chỉnh máy, dao

 Phôi chế tạo chính xác

chỉnh lại dao

Dùng SX hàng loạt, hàng khối

3.3 Các nguyên nhân sinh sai số

3.3.1 Biến dạng đàn hồi của HTCN

(Py) (P

x )

(Pz)

z y

• Độ cứng vững của HTCN: “khả năng chống lại biến dạng của nó

d m

i J J J J J

J

11

11

11

1

y

J



1 i

i

J

P y

A1

N o



i

y i

y 1

y y

J

P

J

P J

P J

1

J

1 J

1 J

a ảnh hưởng độ cứng vững HTCN

• Sai số do chuyển vị 2 mũi tâm

• Sai số do biến dạng chi tiết

• Sai số do biến dao của dao và ụ gá dao

b ảnh hưởng do mòn dao

C ảnh hưởng sai số của phôi

Do sai số hình dạng hình học của

phôi  thay đổi chiều sâu cắt  Py

thay đổi Nếu gọi  J không đổi và

gọi sai số của phôi là ph

 = ph/ ct-hệ số độ chính xác

K = ct/ ph là hệ số giảm sai (hệ số in dập)

Thông thường, với  > 1 và K < 1 thì tăng số bước công nghệ sẽ giảm sai số gia công Nhưng số bước công nghệ không thể tăng vô hạn mà nó phải tăng phù hợp với phương pháp gia công.

Vậy khi có P tác dụng  HTCN bị biến dạng đàn hồi  gây sai số GC, để  BD:

 Thiết lập kết cấu vững chắc, thay đổi các kích thước thành phần

 Nâng cao chất lượng chế tạo chi tiết

 Chế độ sử dụng hợp lý

 Không dùng dao quá mòn

3.3.2 ảnh hưởng ĐCX, tình trạng mòn của máy, dao, đồ gá

a Sai số của máy

b Sai số đồ gá

C Sai số mòn dụng cụ cắt

Khắc phục sai số hình học do máy, dao, đồ gá:

 Sửa chữa định kỳ, thêm cơ cấu hiệu chỉnh

 Giảm sai số chế tạo chi tiết, đồ gá

 Giảm số lần gá đặt

 Nâng cao ĐCX chế tạo dao

 Chọn chế độ cắt hợp lý (giảm mòn dao)

3.3.3 Biến dạng nhiệt của HTCN

a Sai số do biến dạng nhiệt của máy

Chênh lệch nhiệt  biến dạng không đều  máy  ĐCX làm việc   ĐCXGC

 Khắc phục

 Kết cấu máy đảm bảo tỏa nhiệt tốt

nóng…

b Biến dạng nhiệt dụng cụ cắt

Trường phân

bố nhiệt khi tiện

Chi tiết thu được sau khi tiện

c Biến dạng nhiệt của chi tiết

 80% truyền vào phoi

 10% vào chi tiết

 10% vào dao

4 Rung động trong qúa trình cắt

Rung động cưỡng bức (force vibration)

Tự rung (self excite vibration)

Nguyên nhân gây ra rung động cưỡng bức:

- Các chi tiết quay nhanh trong hệ thống công nghệ không cân bằng.

- Có sai số của các chi tiết truyền động trong máy.

- Lượng dư gia công không đều, bề mặt gia công không liên tục.

- Các mặt tiếp xúc có khe hở.

- Rung động của máy xung quanh.

Để giảm rung động cưỡng bức có các biện pháp

- Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ.

- Giảm lực kích thích từ bên ngoài.

- Các chi tiết truyền động cần có độ chính xác cao.

- Các chi tiết quay tròn phải được cân bằng.

- Cố gắng tránh cắt không liên tục.

- Khi cắt chi tiết yêu cầu độ chính xác cao cần phải có

cơ cấu giảm rung.

Rung động tự rung: bản thân quá trình cắt gây ra, xuất hiện khi

cắt.

Biện pháp giảm tự rung

- Tránh hớt lớp phoi quá rộng và quá mỏng.

- Chọn chế độ cắt hợp lý sao cho không tồn tại lẹo dao.

- Thay đổi hình dáng hình học của dao để giảm lực cắt theo phương

có rung động.

- Dùng dung dịch trơn lạnh để giảm bớt mòn dao.

- Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ.

- Sử dụng các cơ cấu giảm rung nhằm tiêu hao năng lượng tạo rung

3.3.5 Chọn chuẩn và gá đặt chi tiết

Khi gá đặt chi tiết sinh ra sai số, sai số gá đặt bao gồm :

- Sai số chuẩn C

- Sai số kẹp chặt K

- Sai số đồ gá đg

2 dg

2 K

2 C dg

K C

gd            



Sai số chuẩn và gá đặt sẽ đợc trình bày chi

tiết trong chơng “Chuẩn”

3.3.6 Phương pháp đo và dụng cụ đo

3.4 Các phương pháp xác định ĐCXGC

1 Phương pháp thống kê kinh nghiệm

Phương pháp đơn giản nhất

Căn cứ ĐCX bình quân kinh tế

 Thiết bị gia công hoàn chỉnh

 Thiết bị đạt yêu cầu chất lượng

2 Phương pháp thống kê xác suất

2

Đạt ĐCX cao

Dùng trong SX hàng loạt lớn và hàng khối

3 Phương pháp tính toán phân tích

Tính toán phân tích nguyên nhân sinh ra sai số,

tính các sai số tổng hợp sai số sai số tổng hợp

3.5 Điều chỉnh máy

Xác định vị trí tương quan giữa dao và bề mặt GC nhằm giảm các sai số GC  đạt yêu cầu kỹ thuật

1 Điều chỉnh tĩnh

Điều chỉnh dao theo kích thước xác định trước khi cắt

Cho ĐCX không cao (ko tính đến các tác động bên ngoài trong quá trình gia công)

 Biến dạng đàn hồi HTCN

 Mòn dao

 ĐCX phôi…

2 Điều chỉnh động

Chương 4: CHUẨN

4.1 Định nghĩa, phân loại

Một bề mặt có thể đảm nhiệm một hay một vài chức năng trên

Để xác định vị trí tương qua giữa các bề mặt

“Là tập hợp các bề mặt, các đường, các điểm

mà căn cứ vào đó người ta xác định được vị trí tương đối giữa các bề mặt, các đường, các điểm của bản thân chi tiết đó hay của chi tiết khác trong cùng một sản phẩm”

4.1.2 Phân loại

Chuẩn

Thực

Chuẩn công nghệ Chuẩn thiết kế

Ảo Gia công Lắp ráp Kiểm tra

a Chuẩn thiết kế

“Chuẩn dùng trong quá trình thiết kế Được hình

thành khi lập chuỗi kích thước thiết kế ”

• Chuẩn thực

• Chuẩn ảo

b Chuẩn công nghệ

• Dùng trong quá trình gia công

• luôn luôn là chuẩn thực

Chuẩn gia công: chuẩn dùng trong quá trình gia công cơ

 Chuẩn thô

 Chuẩn tinh

• Tinh chính

• Tinh phụ

Chuẩn lắp ráp

 Chuẩn lắp ráp: Xác định vị trí tương quan của các chi tiết khác

nhau của một bộ phận máy trong quá trình lắp ráp.

Chuẩn lắp ráp có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ lắp ráp