3.3.1 Phương pháp thống kê - kinh nghiệm.
- Phương pháp thống kê kinh nghiệm được sử dụng phổ biến trong sản xuất. Theo phương pháp này thì lượng dư gia công được xác định bằng tổng giá trị lượng dư theo kinh nghiệm. Nhược điểm của phương pháp này là không tính đến điều kiện gia công cụ thể, cho nên lượng dư gia công thường lớn hơn giá trị cần thiết.Giá trị lượng dư của bước ( hay nguyên công) được cho trong sổ tay công nghệ chế tạo máy.
3.3.2 Phương pháp tính toán - phân tích.
- Phương pháp này dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo thành lượng dư do giáo sư Kovan đề xuất.
Hình 3-3 .- Phôi có kích thước nhỏ nhất và lớn nhất
- Ymax , Ymin - biến dạng lớn nhất và nhỏ nhất; - CH - Kích thước điều chỉnh.
Khi gia công loạt chi tiết trên máy được điều chỉnh sẵn, vì kích thước của phôi dao động trong phạm vi dung sai, nghĩa là amin đến amax cho nên kích thước của chi tiết đạt được là bmin và bmax. Lượng dư gia công tương ứng là Zbmin và Zbmax (hình 3-3).
Trong trường hợp này ta có:
Zbmin= amin – bmin Zbmax = amax - bmax
Zbmax = amin + ôa - b min- ốb Hoặc :
Zbmax= Zbmin + ốa -ốb
Đối với trường hợp gia công mặt tròn ngoài đối xứng có các công thức sau: 2Zbmin= Damin - Dbmin
2Zbmax= Damax - Damin
Khi gia công mặt tròn trong đối xứng (hìng 3.4) ta có: 2Zbmin= Dbmax- Damax
2Zbmax= Dbmin - Damin
Hình 3-4. Phôi có kích thước nhỏ nhất và lớn nhất. Ymax , Ymin - biến dạng lớn nhất và nhỏ nhất;
Ch - kích thước điều chỉnh.
Lượng dư trung gian là lượng dư gia công ứng với từng bước công nghệ, phải đảm bảo loại trừ được các sai số ở bước công nghệ sát trước và sai số gá đặt ở nguyên công đang thực hiện. Như vậy lượng dư trung gian nhỏ nhất (hình 3-4) bao gồm các yếu tố sau đây:
Rza - chiều cao nhấp nhô do nguyên công (hay bước) sát trước để lại. Ta - chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do nguyên công (hay bước) sát trước để lại.
Pa - sai lệch về vị trí không gian do nguyên công (hay bước) sát trước để lại. Sai lệnh này là độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song của chi tiết.
Sb - sai số gá đặt do nguyên công (hay bước) đang thực hiện tạo nên. Hình 4-3. Lượng dư nhỏ nhất khi gia công mặt ngoài.
Như vậy lượng dư nhỏ nhất Zbmin được xác định như sau: Khi gia công mặt phẳng ngoài không đối xứng
Khi gia công mặt phẳng trong không đối xứng Zbmin= bmin - amin (Rza + Ta) + Pa + Sb Khi gia công mặt phẳng ngoài đối xứng:
2Zbmin = amin - bmin = 2[ (Rza + Ta) + Pa + Sb] Khi gia công mặt phẳng trong đối xứng:
2Zbmin = bmin - amin = 2[ (Rza + Ta) + Pa + Sb] Khi gia công mặt tròn ngoài đối xứng:
2Zbmin = damin - dbmin = 2[ (Rza + Ta) + I Pa + Sb|]
Khi gia công mặt tròn trong đối xứng ta cũng dùng công thức để xác định Tuy nhiên, tuỳ từng điều kiện gia công cụ thể mà một số yếu tố tạo thành lượng dư trong các công thức không tồn tại, do đó các công thức trên được trut gọn hơn nhiều. Xét các trường hợp sau đây:
Sau nguyên công đầu tiên đối với các gang và kim loại màu thì Ta = 0, bởi vì gang và kim loại màu có độ hạt lớn nên ít bị biến dạng dẻo, do đó lớp hư hỏng bề mặt do biến dạng dẻo gây ra không đáng kể.
Khi chuẩn định vi trùng với bề mặt gia công (như mài vô tâm, doa tuỳ động, chuốt lỗ, mài nghiền) thì sai số chuẩn Sc = 0, nếu bỏ qua sai số do kẹp chặt và đồ gá gây ra thì sai số gá đặt Sb = 0.
Bước hay nguyên công lần cuối với mục đích tăng độ bóng bề mặt thì 2Zbmin = 2Rza hay Zbmin , Rza.
Bề mặt qua nhiệt luyện, sau đó qua mài, khi mài phải phải giữ lại lớp bề mặt đã xử lý nhiệt nên đại lượng Ta khi mài sau nhiệt luyện bằng 0.
Đối với các nguyên công (các bước) tiếp theo cần tính các giá trị của sai lệch không gian còn lại Pcòn lại (P1; P2; P3; P4...) theo gía trị của sai lệch không gian ban đầu (sai lệch không gian của phôi Pp) có tính đến hệ số giảm sai K.
Ví dụ: Sau gia công thô thì P1 - 0,06 Pp; sau gia công bán tinh thì P2 - 0,04 Pp; sau khi gia công siêu tinh thì P4 - 0,03pp độ lệch của khuôn dập; Pc - độ cong của đường tâm phôi ( phụ thuộc vào chiều dài phôi ).
ở đây : Ac - độ cong đơn vị (Mm/mm); L - chiều dai của phôi (mm). Trình tự tính lượng dư
Khi tính lượng dư theo phương pháp của Giáo sư Kovan cần tuân theo trình tự các bước sau đây:
Lập quy trình công nghệ và phương án gá đặt phôi. Xác định thứ tự từng bước công nghệ.
Xác định các giá trị Rza; Ta; Pa và Sb. Xác đinh Zbmin cho tất cả các bước .
Các bước tiếp theo để tính lượng dư mặt ngoài và mặt trong được thực hiện như
Mặt ngoài Mặt trong
- Ghi kích thước nhỏ nhất theo bản vẽ vào cột “kích thước tính toán”.
- Cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất với Zbmin ta được kích thước tính toán cho bước sát trước.
- Cộng lượng dư tính toán Zbmin với kích thước tính toán tương ứng ta được kích thước tính toán tiếp theo
- Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất bằng cách quy tròn kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai (lấy 2 số sau dấu phẩy). - Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng dung sai với kích thước giới hạn nhỏ nhất đã quy tròn. - Xác định Zbmax bằng hiệu hai kích thước giới hạn lớn nhất, Zbmin bằng hiệu hai kích thước giới hạn nhỏ nhất của bước sát trước và bước đang gia công.
- Ghi kích thước lớn nhất theo bản vẽ vào cột “kích thước tính toán”
- Trừ kích thước giới hạn lớn nhất đi lượng Zbmin ta được kích thước tính toán cho bước sát trước.
- Lấy kích thước tính toán trừ đi Zbmin ta có kích thước tính toán tiếp theo. - Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách quy tròn kíchthước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai (lấy 2 số sau dấu phẩy).
- Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất bằng cách lấy kích thước lớn nhất trừ đi dung sai.
- Xác định Zbmax bằng hiệu hai kích thước giới hạn nhỏ nhất, Zbmin bằng hiệu 2 kích thước giới hạn lớn nhất của bước sát trước và bước đang gia công.
Xác định lượng dư tổng cộng Zomax; Zomim bằng cách cộng các lượng dư trung gian.Kiểm tra phép tính: tìm hiệu số của lượng dư và của dung sai:
Zomax- Zomin = Ơp - Ơct
Ví dụ 1
Tính lượng dư để gia công mặt trụ ngoài 060+003+0,01 của trục răng. Phôi: phôi dập trên máy búa nằm ngang, độ chính xác đạt cấp 2. Khối lượng của phôi: 11,3 kg. Các bước công nghệ: tiện thô, tiện tinh, mài thô, mài tinh. Tiện và mài đều được thực hiện bằng chống tâm hai đầu (hình 3-5).
Hình 3.5
Xác định lượng dư để gia công mặt trụ ngoài 060+0,03+0,01 được tiến hành theo trình tự sau đây:
- Lập bảng trên và ghi trình tự các bước công nghệ: tiện thô, tiện tinh, mài thô, mài tinh. Do chống tâm hai đầu nên sai số gá đặt Eb = 0.
- Tính sai lệch không gian Pp của phôi
Ở đây: Pk - độ lệch của khuôn dập (phôi trong khuôn bị lệch so với tâm danh nghĩa của phôi). Độ lệch này phụ thuộc vào khối lượng của phôi và Pk = 1mm;
Pc - độ cong của phôi thô (độ cong của đường tâm phôi):
Pc = Ac . L = 1.138 ~0,14mm (Ác - độ cong đơn vị, Ác = 1p.m/mm); L - chiều dài từ mặt đầu của phôi tới tâm đoạn cần gia công;
Pt - sai lệch do lấy tâm làm chuẩn:
( p = 3mm - dung sai của phôi). Như vậy, ta có
- Tính sai lệch còn lại sau các nguyên công. Sau tiện thô: P1 = 0,06 Pp = 0,06.1820 = 109p.m. Sau tiên tinh: P2 = 0,05 Pp = 0,05.1820 = 91p.m. Sau mài thô: P3 = 0,04 Pp = 0,04.1820 = 73p.m.
- Tính lượng dư nhỏ nhất: 2Zbmin = 2(Rza Ta +Pa)
Bảng 3.1. Tính lượng dư gia công
Bước công nghệ Các yêu tố Mm) Lượng dư tính toán 2Zbmin (|Im) Kích thước tính toán d(mm) Dung sai số Mm) Kích thước giới hạn (mm)
Lượng dư giới hạn (Mm) Rza Ta Sa
b
dmin dmax 2Zbmin 2Zbmax
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Phôi 150 250 1820 - - 65,376 3000 65,38 68,38 - - Tiện thô 50 50 109 0 2.2220 60,936 400 60,94 61,34 4400 7040 Mài thô 10 20 73 0 2.151 60,126 30 60,22 60,25 300 390 Mài tinh 5 15 - 0 2.103 60,01 20 60,01 60,03 210 220
Tiện thô: 2Zbmin = 2(150 + 250 + 1820)= 2.2220p.m. Tiện tinh: 2Zbmin = 2(50 + 50 + 109) = 2.209p.m. Mài thô: 2Zbmin = 2(30 + 30 + 91) = 2.151p.m. Mài tinh: 2Zbmin= 2(10 + 20 + 73) = 2.103 p.m.
Tính “kích thước tính toán” (cột sô" 7 bảng trên, cách ghi kích thước nhỏ nhất của chi tiết vào hàng cuốl cùng, còn các kích thước khác thì lấy kích thước đó cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất. Như vậy ta có:
Mài tinh: d4 = 60,01mm.
Mài thô: d3 = 60,01 + 2.103 = 60,216mm. Tiện tinh: d2 = 60,216 + 2.151 = 60,518mm. Tiện thô: d1 = 60,518 +2.209 = 65,936mm Phôi: dp = 60,936 + 2.2220 = 65,376mm
Tra dùng sai của các nguyên công theo sổ tay công nghệ chế tao máy và ghi kết quả vào cột số 8.
Tính kích thước giới hạn nhỏ nhất bàng cách làm tròn số kích thước tính toán và lấy hai chữ saủ dấủ phẩy (cột số 8).
Tính kích thước giới hạn lớn nhất ( cột số' 10) bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất với dung sai nguyên công. Như vây ta có:
Mài tinh: d4 = 60,01 +0,02 = 60,03mm. Mài thô: d3 = 60,22 + 0,03 = 60,25mm. Tiên tinh: d2 = 60,52 + 0,12 = 60,64mm. Tiên thô: di = 60,94 + 0,40 = 61,34mm. Phôi: dp = 65,38 + 3 = 68,38mm.
Xác định lượng dư giới hạn:
2Zbmx là hiêu các kích thước giới hạn lớn nhất. 2Zbmin là hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất. Như vậy ta có:
Mài tinh: 2Zbmax = 60,25 - 60,03 = 0,22mm = 220Mm. 2Zbmin = 60,22 - 60,01 = 0,21mm = 210 Mm. Mài thô: 2Zbmax = 60,64 - 60,25 = 0,39mm = 390.Mm.
2Zbmin = 60,52 - 60,22 = 0,30mm = 300.Mm. Tiện tinh: 2Zbmax = 61,34 - 60,64 = 0,70mm = 700.Mm.
2Zbmin = 60,94 - 60,52 = 0,42mm = 420.Mm. Tiện thô: 2Zbmax = 68,38 - 61,34 = 7,04mm = 7040.Mm.
2Zbmin = 65,38 - 60,94 = 4,44mm = 4440.Mm. Xác định lượng dư tổng cộng:
2Zomax = £ 2Zbmax = 220 + 390 + 700 + 7040 = 8350.Mm 2Zomin = £ 2Zbmin = 210 + 300 + 420 + 4440 = 5370.Mm. Kiểm tra phép tính.
Phép tính được thực hiện đúng khi: 2Z0max - 2Zomin= δp - δct Thay số liệu vào công thức trên ta có:
Ví dụ 2.
Tính lượng dư và các kích thước gia công đường kính 050A (050+0,027) của bánh răng trụ (hình 3-6).
Hình 3-6. Bánh răng trụ.
Phôi được chế tạo bằng phương pháp dập nóng trên máy ép. Độ chính xác của phôi: Cấp 2, khối lượng của phôi: 7 kg. Sản lượng hàng năm: 100.000 chi tiết. Tiến trình công nghệ gồm các nguyên công (các bước) sau đây: khoét khô, khoét tinh, doa thô, doa tinh.
Trình tự tính toán cũng được tiến hành tương tự như ví dụ 1:
Trước hết ghi trình tự gia công vào cột 1, các thông số Rza, Ta, Pa và 8b vào các cột 2, 3, 4, 5 (bảng 3- 6).
Tính sai lệch không gian của phôi Pp: Pp = P2k + P2Lt
ở đây: Pk - độ lệch của khuôn dập (phôi trong khuôn bị lệch so với tâm danh nghĩa của phôi). Độ lệch này phụ thuộc vào khối lượng của phôi và Pk = 0,9mm;
PLt - độ lệch tâm của phôi (PLt = 1,4mm). Như vậy,
Pp = \J0,92 + 1,42 = 1,66mm = 1660Mm Tính sai lệch không gian còn lại sau các nguyên công:
Sau khoét thô: Pi = 0,06 Pp = 0,06 . 1660 = 99,60 mm ~ 100 Mm Sau khoét tinh: P2 = 0,05 Sp = 0,05 . 99,6 = 4,980 mm ~ 5Mm Sau doa thô : P3 = 0,04 Sp = 0,04 . 99,6 = 3,984 mm ~ 4 Mm. Tính sai số gá đặt 8b
Sai số gá đặt 8b trong trường hợp này bằng sai số kẹp chặt, vì sai số chuẩn khi định vị chi tiết trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm bằng 0. Khi đó, theo “Sổ tay gia công”
8bl = 580 Mm.
Ở bước công nghệ (nguyên công) tiếp theo: khoét tinh, ta có:
8b2 = 0,06 8bi + 80 = 0,06 . 580 + 50 = 85 Mm Ở đây: S0 là sai số gá đặt bổ sung khi gia công trên máy có nhiều trục chính (do cơ cấu mang các trục chính quay). Đối với bước công nghệ (nguyên công) doa thô, sai số gá đặt Sb3 chỉ lấy bằng S 0, có nghĩa là Sb3 = 50 Mm .
Tính lượng dư nhỏ nhất:
Khoét thô: 2Zbmin = 2 ( Rza + Ta+ P2
a + S2b ) =
= 2 ( 150 +250 + 16602 + 5802 ) = 2.2160Mm. Khoét tinh: 2Z bmin = 2 (50 + 50 + V02 + 852 ) = 2.231 Mm.
Doa thô: 2Z bmin = 2 ( 30 + 40 + + 502 ) = 2.120Mm. Doa tinh: 2Z bmin = 2 (5 + 10 + Ẩ2 + 02 ) = 2.19 Mm.
Tính “kích thước tínn toán” (cột 7) bằng cách ghi kích thước lớn nhất của chi tiêt vào bảng cuối cùng, còn các kích thước khác thì lấy kích thước trước đó trừ đi lượng dư tính toán nhỏ nhất. Như vậy, ta có:
Doa tinh: d4 = 50,027mm.
Doa thô: d3 = 50,027 - 0,038 = 49,989mm. Khoét tinh: d2 = 49,989 - 0,24 = 49,749 mm. Khoét thô: d = 49,749 - 0,462 = 49,287mm. Phôi: dp = 49,287 - 4,32 = 44,967mm. Tra dung sai của các nguyên công theo sổ tay công nghệ chê tạo máy và ghi kêt quả vào cột số 8.
Tính kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách làm tròn số kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai (số chữ số sau dấu phẩy bằng số chữ số của dung sai). Như vậy, kích thước giới hạn lớn nhất của nguyên công (bước) doa tinh là 50,027 ( cột số 10).
Tính kích thước giới hạn nhỏ nhất (cột số 9) bằng cách lấy kích thước giới hạn lớn nhất trừ đi dung sai nguyên công. Như vậy ta có:
Doa tinh: d4 = 50,027 - 0,027 = 50mm. Doa thô: d3 = 49,989 - 0,039 = 49,95mm. Khoét tinh: d2 = 49,75 - 0,17 = 49,58mm. Khoét khô: di = 49,3 - 0,3 = 49mm. Phôi: dp = 44,9 - 4,75 = 42,15mm. Tính lượng dư giới hạn:
2Zbmin là hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất giữa hai nguyên công. 2Zbmax là hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất giữa hai nguyên công. Như vậy ta có: Doa tinh: 2Zbmin = 50,027 - 49,989 = 0,038mm = 38 Mm. 2Zbmax = 50 - 49,95 = 0,05 = 50 Mm. Doa thô: 2Zbmin = 49,989 - 49,75 = 0,239mm = 239 Mm. 2zbmax = 49,95 - 49,58 = 0,37 = 370 Mm. Khoét tinh: 2Zbmin = 49,75 - 49,3 = 0,45mm = 450 Mm. 2zbmax = 49.58 - 49 = 0,58 = 580 Mm. Khoét khô: 2Zbmin = 49,3 - 44,9 = 4,4mm = 4400 Mm. 2Zbmax = 49 - 42,15 = 6,85 = 6850 Mm. Xác định lượng dư tổng cộng: 2Zomax = 2Zbmax = 50 + 370 + 580 + 6850 = 7850 Mm. 2Zomin = 2Zbmin= 38 + 239 + 450 + 4400 = 5127 Mm. Kiểm tra phép tính.
Để kiểm tra các phép tính có đúng hay không phải so sánh hiệu các lượng dư trung gian với hiệu các dung sai nguyên công. Phép tính được xem là đúng nếu thoả mãn đẳng thức sau đây:
2Zbmax=2Zbmin 2Z0max = 2Z0min
Bảng 3.2 là kết quả kiểm tra các phép tính.
Nguyên công (bước) So sánh các bước trung gian Hiệu các lượng dư
(Mm)
Hiệu các dung sai
Khoét thô 6850 - 4400 = 2450 2750 - 300 = 2450 Khoét tinh 580 - 450 = 130 300 - 170 = 130
Doa tinh 2 = 8 3 - 0 5 2 = 7 2 - 9 3 Kiểm tra tổng hợp 7850 - 5127 = 2723 2750 - 27 = 2723 Trên cơ sở các số liệu ở bảng 3-1xây dựng sơ đồ phân bố lượng dư và dung sai khi gia công lỗ 050 +0,027
Bảng 3.3. Tính lượng dư gia công
Các nguyên công Các yếu tố Mm) Lượng dư tính toán Zimin imin (m)