SPKT cơ sở công nghệ chế tạo máy nguyễn trọng đào, 173 trang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2004 LỜI NÓI ĐẦU Khối kiến thức thuộc nhóm công nghệ chế tạo máy phân chia thành hai giáo trình chính, là: - CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY môn học sở cho tất ngành khí như: CKM, KCN, TKM, CKT, CKĐ, CTĐ, CĐT… Nội dung cung cấp kiến thức nguyên lý tạo hình bề mặt, chuyển động cắt gọt, nguyên lý cắt gọt kim loại, dụng cụ cắt với phương pháp cắt gọt Để chế tạo chi tiết máy (đối tượng nghiên cứu Công nghệ chế tạo máy) đạt chất lượng cao cần phải nắm vững kiến thức nguyên lý cắt gọt, chất lượng bề mặt độ xác gia công chi tiết máy, khái niệm chuẩn công nghệ cách chọn chuẩn trình công nghệ, hiểu biết dụng cụ cắt gọt phương pháp gia công cắt gọt – CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY môn học chuyên ngành cho ngành CKM Nội dung giáo trình gồm phần như: Thiết kế trình công nghệ, thiết kế đồ gá, công nghệ gia công chi tiết điển hình, công nghệ lắp ráp sản phẩm khí Phần giúp cho sinh viên chuyên ngành sâu vào lãnh vực thiết kế quI trình công nghệ trang thiết bị công nghệ đồ gá để định vị kẹp chặt phôi, chi tiết dao cắt máy công cụ Ngoài ra, cung cấp số kiến thức công nghệ lắp ráp chi tiết máy thành sản phẩm khí Để hoàn thành tập giáo trình cố gắng tác giả có góp ý đồng nghiệp cho phù hợp với mục tiêu đào tạo trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Ngoài giáo trình ra, trình học tập sinh viên tham khảo giáo trình Công nghệ Chế tạo máy trường Đại học Bách khoa TP HCM Đại học Bách khoa Hà nội Các tác giả mong đóng góp tận tình thầy cô đồng nghiệp sinh viên TP.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2003 CÁC TÁC GIẢ CHƯƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Khái niệm trình hình thành sản phẩm khí 1.1.1 Khái niệm sản phẩm khí Trong trình sản xuất kinh doanh dịch vụ mặt hàng khí, sản phẩm khí chi tiết kim loại túy cụm máy lắp ghép từ chi tiết kim loại phi kim loại hay máy hoàn chỉnh để đáp ứng nhu cầu sử dụng Ví dụ: Nhà máy sản xuất phụ tùng máy nổ, sản phẩm khí Piston, xéc măng, truyền v.v… hay nhà máy sản xuất ổ bi sản phẩm khí ổ bi lắp ghép từ chi tiết kim loại vòng bi, viên bi v.v… Còn phận phi kim loại vòng cách chế tạo từ nhựa v.v… Sản phẩm khí máy móc thiết bị hoàn chỉnh Ví dụ: Nhà máy sản xuất máy công cụ (máy tiện, máy phay v.v…) Cũng sản phẩm khác, sản phẩm khí sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu mà xã hội thị trường yêu cầu 1.1.2 Mô hình hình thành sản phẩm khí Quá trình hình thành sản phẩm khí nhận thức rõ qua việc phân tích mối quan hệ mô tả đây: CT NC - PT SP XH - TT T - TH SX CBSX & TCSX Ghi chuù: SP: Sản phẩm XH – TT: Xã hội – Thị trường T – TH: Tiếp thị NC – PH: Nghiên cứu – Phát triển CT: Chế thử CBSX TCSX: Chuẩn bị sản xuất tổ chức sản xuất SX: Sản xuất Tiếp thị: phận quan trọng, đầu mối giao tế cung cầu, có nhiệm vụ: - Chào bán hàng - Nắm bắt thị hiếu khách hàng sản phẩm công ty, xí nghiệp sản xuất -3- - Dự báo nhu cầu phát triển số lượng, chất lượng yêu cầu khác - Kích thích tạo nhu cầu đáng mới, qua tạo thị trường Ở vấn đề cần quan tâm nhu cầu có sẳn mà phải qua quảng cáo, dùng thử Hiện để chiếm lónh thị trøng nhiều công ty không ngừng phát triển mạnh quảng cáo – tiếp thị, đặc biệt công ty liên doanh, sản phẩm truyền thống Nghiên cứu – Phát triển: khâu quan trọng có sức mạnh khoa học – công nghệ đủ hoàn thành công việc: - Nghiên cứu cải tiến sản phẩm sản xuất - Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thị trường yêu cầu - Nghiên cứu công nghệ ứng dụng vào lónh vực sản xuất xí nghiệp Bộ phận nghiên cứu – phát triển gắn liền với khâu tiếp thị chế thử để từ cải tiến không ngừng sản phẩm mặt: chất lượng mẫu mã để ngày chiếm lónh thị trường nước xuất Ở hãng công ty lớùn, tỷ lệ đầu tư cho phận nghiên cứu – phát triển lớn, đầu tư lực lượng kỹ thuật, trang thiết bị v.v… Chính từ phận này, thành tựu công nghệ nghiên cứu ứng dụng, góp phần phát triển hãng góp phần phát triển khoa học – công nghệ cho giai đoạn phát triển xã hội Chế thử: Bất công ty, xí nghiệp sản xuất muốn phát triển cải tiến mặt hàng phải có phận chế thử Bộ phận mục đích kiểm nghiệm mặt nguyên lý, kết cấu chất lượng làm việc thiết bị Từ thực tế làm việc thiết bị chế thử tiến hành thay đổi mặt nguyên lý, kết cấu, vật liệu v.v… để thỏa mãn điều kiện tối ưu Bộ phận chế thử cần thiết trang bị đầy đủ máy móc phương tiện kiểm tra, đánh giá chất lượng Cán kỹ thuật công nhân phải có kiến thức thực tế tay nghề cao Có đủ lực để thực nhanh chóng sản phẩm phận nghiên cứu phát triển yêu cầu Chuẩn bị sản xuất tổ chức sản xuất: Đây công đoạn quan trọng trình sản xuất sản phẩm Chuẩn bị sản xuất bao gồm: chuẩn bị thiết kế chuẩn bị công nghệ - Chuẩn bị thiết kế: Công việc thường thuộc phận NC – PT Căn vào yêu cầu sử dụng, thiết kế nguyên lý thiết bị, từ nguyên lý thiết kế kế cấu thực sau đưa phận chế thử kiểm nghiệm kết cấu sửa đổi hoàn chỉnh đưa sang chuẩn bị sản xuất - Chuẩn bị công nghệ:Nhà công nghệ chế tạo vào kết cấu thiết kế để chuẩn bị tài liệu công nghệ hướng dẫn trình sản xuất tổ chức sản xuất Giai đoạn chuẩn bị công nghệ cần phải tiến hành nhanh chóng, ngày nhờ trang bị kỹ thuật đại sử dụng thiết bị vi tính với phần mềm mạnh giúp cho nhà -4- công nghệ hoàn thành nhanh chóng công việc với thời gian cần thiết để nhanh chóng đưa vào sản xuất hàng loạt Có sản phẩm không bị lạc hậu chiếm lỉnh thị trường nhờ khả độc quyền mặt hàng Từ vẽ thiết kế kết cấu đến lúc sản phẩm cụ thể trình phức tạp, chịu tác động nhiều yếu tố khách quan chủ quan làm cho sản phẩn khí sau chế tạo có sai lệch so với thiết kế kết cấu Như chuẩn bị công nghệ chế tạo cần ý khống chế sai lệch phạm vi cho phép Công nghệ chế tạo máy lónh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế tổ chức thực trình chế tạo sản phẩm khí đạt chi tiêu kinh tế kỹ thuật định 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 Mặt khác nghiên cứu trình hình thành bề mặt chi tiết lắp ráp chúng thành sản phẩm 1.2 Quá trình sản xuất trình công nghệ 1.2.1 Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất trình người tác động vào tài nguyên thiên nhiên để biến thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích người Quá trình sản xuất nhà máy khí tập hợp hoạt động có ích để biến nguyên vật liệu hay bán thành phẩm thành sản phẩm Ví dụ, sản phẩm khí phải qua khai thác quặng, luyện kim, chế tạo phôi, gia công khí, gia công nhiệt hóa, kiểm tra, lắp ráp hành loạt trình phụ như: vận chuyển, chế tạo dụng cụ, bảo quản, sửa chữa thiết bị, chạy thử, điều chỉnh, sơn, bao bì đóng gói v.v… 1.2.2 Quá trình công nghệ Quá trình công nghệ phần trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi hình dáng kích thước, tính chất lý hóa thân chi tiết vị trí tương quan chi tiết sản phẩm Quá trình công nghệ gia công trình cắt gọt phôi để làm thay đổi hình dáng kích thước Quá trình công nghệ nhiệt luyện trình làm thay đổi tính chất lý hóa vật liệu chi tiết Quá trình công nghệ lắp ráp trình tạo thành quan hệ tương quan chi tiết thông qua loại liên kết mối lắp ghép Xác định trình công nghệ hợp lý ghi thành văn kiện công nghệ văn kiện công nghệ gọi quy trình công nghệ 1.2.3 Các thành phần qui trình công nghệ a) Nguyên công Là phần trình công nghệ, hoàn thành liên tục, chỗ làm việc hay nhóm công nhân thực -5- Nếu thay đổi điều kiện: tính liên tục, chỗ làm việc ta chuyển sang nguyên công khác Ví dụ: Tiện trục bậc hình 1.1, có phương án gia công sau: B - Phương án 1: Tiện đầu B xong trở đầu tiện C ngay, nguyên công l1 A l2 C D l3 - Phương án 2: Tiện đầu B cho Hình 1-1 Tiện trụïc bậc loạt, xong tiện đầu C cho loạt máy đó, ta chia thành nguyên công tính liên tục không bảo đảm - Phương án 3: Tiện đầu B máy số 1; tiện đầu C máy số 2; Như nguyên công chỗ làm việc thay đổi tính liên tục bảo đảm Còn thực nguyên công tiện xong, phay rãnh then A, D máy khác, nguyên công Nguyên công đơn vị trình công nghệ để hoạch toán kinh tế tổ chức sản xuất Phân chia trình công nghệ thành nguyên công có ý nghóa kỹ thuật kinh tế * Ý nghóa kỹ thuật chỗ vừa tiện vừa phay hay vừa tiện vừa mài chi tiết máy, nên phải chia thành nguyên công (khái niệm máy vạn tổ hợp) * Ý nghóa kinh tế chỗ việc phân chia thành hay nhiều nguyên công tùy thuộc điều kiện thiết bị sản lượng hàng năm Hoặc máy xác không nên làm công việc thô lẫn công việc tinh mà phải chia thành hai nguyên công thô tinh cho hai máy, máy gia công thô máy gia công xác (vì máy gia công xác đắt tiền máy gia công thô) b) Gá Là phần nguyên công hoàn thành lần gá đặt chi tiết (một lần kẹp chặt) Một nguyên công có hay nhiều lần gá Ví dụ: Tiện đầu trở đầu (hình 1.1) để tiện hai lần gá c) Vị trí Là phần nguyên công, xác định vị trí tương quan chi tiết gia công với máy dụng cụ cắt Cùng hình 1.1 dùng ụ phân độ để gá đặt chi tiết phay rãnh then, có hai có vị trí phay hai rãnh A, D Như lần gá có nhiều vị trí -6- d) Bước Là phần nguyên công đặc trưng : - Gia công bề mặt nhiều bề mặt lúc; - Sử dụng dao nhóm dao ghép; - Cùng chế độ cắt Thay đổi ba yếu tố ta chuyển qua bước khác Ví dụ : Trên hình 1.1, ta sử dụng phương án để gia công nguyên công tiện có hai bước khác thay đổi bề mặt gia công, nghóa tiện đầu B bước một, tiện đầu C bước hai e) Đường chuyển dao Là phần bước để hớt lớp kim loại, sử dụng dao chế độ cắt Ví dụ: Khi tiện đầu B trục, lượng dư lớn ta phải cắt hai lần với n, s, t nhau, hai đường chuyển dao bước Nếu lần cắt thứ hai ta sử dụng chế độ cắt khác hai bước hai đường chuyển dao f) Động tác Là hành động công nhân để điều khiển máy thực việc gia công hay lắp ráp Ví dụ: nhấn nút, quay ụ dao, xiết mâm cặp … 1.3 Hình thức tổ chức sản xuất dạng sản xuất 1.3.1 Các hình thức tổ chức sản xuất Tổ chức sản xuất theo dây chuyền: nguyên công hoàn thành địa điểm định có quan hệ với mặt thời gian không gian Ta gọi tuân thủ nhịp gia công T (phút) bước vận chuyển L (mét) Số lượng nguyên công phải tính toán thông qua nhịp sản xuất độ tin cậy nguyên công Phương pháp tổ chức sản xuất theo dây chuyền luôn mang lại hiệu kinh tế cao Tổ chức sản xuất không theo dây chuyền: Mỗi nguyên công thực cách độc lập, liên quan không gian thời gian với nguyên công khác Hiệu kinh tế phương pháp thấp Việc bố trí thiết bị thường theo nhóm máy: Tiện, phay, bào, mài … Phương pháp phù hợp với sản xuất nhỏ, sửa chữa, chế tạo phụ tùng thay v.v… 1.3.2 Dạng sản xuất Dạng sản xuất khái niệm cho ta hình dung qui mô sản xuất sản phẩm Nó giúp cho việc định hướng hợp lý cách tổ chức kỹ thuật – công nghệ tổ chức toàn trình sản xuất Các yếu tố đặc trưng cho dạng sản xuất là: - Sản lượng tính đơn vị sản phẩm trọng lượng; - Tính ổn định số lượng chủng loại sản phẩm; -7- - Tính lặp lại trình sản xuất; - Mức độ chuyên môn hóa sản xuất Sản lượng chi tiết cần chế tạo năm nhà máy tính sau: N = N m.(1 + đó: β ).(1 + α ) 100 100 N0 - Số sản phẩm năm theo kế hoạch; m – Số lượng chi tiết sản phẩm; β - Số phần trăm gối đầu kế hoạch (10 ÷ 20 %); α - Số phần trăm phế phẩm cho phép (≤ 3%) Tùy thuộc dạng đặc trưng nêu, người ta chia dạng sản xuất sau: a) Dạng sản xuất đơn Sản lượng ít, thường từ đến vài chục chiếc, chủng loại nhiều, tính lặp lại trước Đôùi với dạng sản xuất ta phải tổ chức kỹ thuật công nghệ sau: - Thiết bị vạn đáp ứng tính đa dạng sản phẩm Máy móc bố trí theo loại máy, thành phận sản xuất khác - Trình độ thợ đa thực nhiều công việc khác - Tài liệu hướng dẫn công nghệ nét bản, qui trình công nghệ thể dạng tiến trình b) Dạng sản xuất hàng loạt Sản lượng không ít, sản phẩm chế tạo loạt theo chu kỳ xác định có tính tương đối ổn định Tùy theo sản lượng mức độ ổn định sản phẩm mà ta chia loạt nhỏ, loạt vừa loạt lớn Dạng sản xuất loạt nhỏ gần với sản xuất đơn chiếc, sản xuất loạt lớn thường dùng nhiều thiết bị chuyên dùng, qui trình công nghệ thành lập cách tỉ mỉ c) Dạng sản xuất hàng khối Có sản lượng lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hóa sản xuất cao, trang thiết bị, dụng cụ, công nghệ thường chuyên dùng, qui trình công nghệ thiết kế tính toán xác ghi thành tài liệu công nghệ có nội dung chi tiết tỉ mỉ Việc bố trí thiết bị theo thứ tự nguyên công qui tình công nghệ tạo thành dây chuyền sản xuất Trình độ thợ đứng máy không cần cao phải có thợ điều chỉnh máy giỏi Dạng sản xuất hàng khối cho phép ta ứng dụng phương pháp công nghệ tiên tiến, tạo điều kiện khí hoá tự động hoá sản xuất -8- Khi sản xuất theo kiểu dây chuyền ta phải tính toán số lượng máy suất làm việc nguyên công cho trình sản xuất đảm bảo đồng tiến độ gia công, tuân theo nhịp sản xuất dây chuyền Nhịp sản xuất khoảng thời gian lặp lại chu kỳ gia công lắp ráp, khoảng thời gian đối tượng sản xuất hoàn thiện chuyển khỏi dây chuyền sản xuất tn = T / N t n : nhịp sản xuất dây chuyền T : khoảng thời gian làm việc (phút) N : số lượng sản phẩm hoàn thành thời gian T Để đảm bảo tính đồng dây chuyền sản suất đảm bảo số lượng sản phẩm theo kế hoạch cần phải thỏa mãn điều kiện: Tnci = Kt n Trong : Tnc i : thời gian nguyên công thứ i qui trình công nghệ K : số nguyên Tùy thuộc K = 1, 2, mà ta cần chọn số máy cho không bị ứ đọng sản phẩm Sự phát triển kinh tế – xã hội vài thập kỷ gần xuất nhu cầu đòi hỏi phải có sản phẩm đa dạng, mẫu mã thay đổi, với số lượng nhỏ lớn theo nhu cầu lúc, nơi, đối tượng khách hàng Do đặc trưng tổ chức kỹ thuật – công nghệ vừa chứa đựng đặc trưng sản xuất đơn vừa bao gồm yếu tố sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Để đáp ứng yêu cầu nhiều kỹ thuật công nghệ ứng dụng Ví dụ gia công CNC (Computer numerical control), với loại thiết bị đáp ứng được: - Gia công với chất lượng suất cao sản phẩm ổn định - Có khả thay đổi hoạt động chức cách dễ dàng nhờ xử lý phần mềm chương trình - Quá trình chuẩn bị thực nhanh chóng nhờ sử dụng kỹ thuật tính toán đại Ngày nhờ ứng dụng thành tựu điện tử – tin học, xử lý điện toán kỹ thuật điều khiển tự động, công nghệ trình sản xuất thực máy điều khiển tự động nhờ máy tính điện tử, có khả lập trình đa dạng để thích nghi với sản phẩm Dạng sản xuất gọi sản xuất linh hoạt dạng sản xuất đặc trưng ngày phổ cập xã hội -9- CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI 2.1 Khái niệm chung Hiện có nhiều phương pháp để gia công kim loại: Đúc, rèn, cán, hàn song phương pháp tạo phôi sản phẩm thô sơ, thường độ xác độ bóng không cao Để nâng cao độ bóng độ xác chi tiết theo yêu cầu kỹ thuật phải tiến hành gia công cắt gọt kim loại Gia công kim loại cắt gọt (còn gọi gia công có phoi) tức bóc lớp “kim loại thừa” để tạo nên hình dáng chi tiết phù hợp với yêu cầu kỹ thuật chi tiết Hiện xuất nhiều phương pháp gia công phương pháp: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, mài phương pháp để cắt gọt kim loại Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt gọi hệ thống công nghệ, bao gồm: Máy –Đồ gá – Dao – Chi tiết Ví dụ hình 2.1: - Máy có nhiệm vụ cung cấp lượng cần thiết cho trình cắt gọt - Đồ gá có nhiệm vụ xác định giữ vị trí tương quan xác dao, máy chi tiết gia công suốt trình gia công chi tiết - Dao có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp “kim loại thừa” khỏi chi tiết nhờ lượng máy cung cấp thông qua chuyển động tương đối - Chi tiết gia công đối tượng trình cắt gọt Mọi kết trình cắt phản ảnh lên chi tiết gia công Mỗi phương pháp gia công dùng máy, dao chuyển động chúng khác nhau, nên tạo quỹ đạo chuyển động tương đối khác kết hình thành bề mặt chi tiết khác Máy Dao Gá Phôi Hình 2-1 Hệ thống M-G-D-P -10- ... Hình 2-1 Hệ thống M-G-D-P -1 0- 2.1.1 Các bề mặt thường gặp chi tiết máy Trong gia công khí, bề mặt chi tiết gia công thường gặp chia ba dạng chính: a) b) Hình 2.2 Các bề mặt thường gặp gia công. .. tính sau: Rmax = Cm2 max - Cm1 Rmin = Cm2 - Cm1 max Cm1 = Cm2 max - Rmax = 40,05 – 15,3 = 24,75 Cm1 max = Cm2 - Rmin = 39,95 − 15,1 =24,85 Kết quả: Cm1 = 25 -0 ,15 -0 ,25 -1 6 9- TÀI LIỆU THAM KHẢO Phùng... hai rãnh A, D Như lần gá có nhiều vị trí -6 - d) Bước Là phần nguyên công đặc trưng : - Gia công bề mặt nhiều bề mặt lúc; - Sử dụng dao nhóm dao ghép; - Cùng chế độ cắt Thay đổi ba yếu tố ta chuyển