Hướng dẫn Đồ án công nghệ chế tạo máy - Chương 1: Hướng dẫn chung khi thiết kế đổ án công nghệ chế tạo máy - Nguyễn Quang Tuyến

CHƯƠNG 1
HƯỚNG DẪN CHUNG KHI THIẾT KẾ Đổ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ
TẠO MÁY
NỘI DUNG CỦA Đổ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY:
Đổ án Công nghệ Chế tạo máy của ngành Khai thác và sửa chữa thiết bị cơ khí với mục tiêu là thiết kế quy trình công nghệ, thiết kế đổ gá chuyên dùng trên máy công cụ vạn năng gổm các nội dung cơ bản sau:
Đổ án Công nghệ Chế tạo máy gổm 2 phần: phần thuyết minh và phần bản vẽ.
_ Phần thuyết minh bao gổm các nội dung sau:
+ Tờ bìa.
+ Nhiệm vụ thiết kế có ghi rõ nội dung cần thực hiện và chữ ký của giáo viên huớng dẫn.
+ Bảng mục lục theo mẫu.
+ Phần thuyết minh và tính toán bao gổm tính toán kỹ thuật, kinh tế cho phép khẳng định phuơng án công nghệ đã chọn và thiết kế Đổ gá là tối uu _ Phần bản vẽ bao gổm:
+ Bản vẽ chi tiết, bản vẽ phôi (hoặc bản vẽ chi tiết lổng phôi) đuợc thực hiện trên khổ giấy AI hoặc Ao.
+ Bản vẽ các nguyên công có mô tả sơ đổ gá đặt chi tiết trên khổ giấy Ao.
+ Bản vẽ lắp đổ gá của một nguyên công cơ bản trên khổ Ao hoặc AI.
TRÌNH T< TH<C HIỆN CÁC CÔNG VIỆC CỦA Đổ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY:
Đổ án Công nghệ Chế tạo máy đuợc thực hiện theo trình tự sau:
_ Nghiên cứu kỹ bản vẽ chi tiết, kiểm tra điều kiện kỹ thuật của bản vẽ chi tiết, phân tích và hoàn thiện tính công nghệ và kết cấu của chi tiết.
_ Tìm hiểu kết cấu của cụm máy có chi tiết cần gia công, phân tích chức năng làm việc của chi tiết trong cụm máy.
_ Thiết kế sơ bộ tiến trình công nghệ gia công, xác định định mức thời gian cơ bản cho các nguyên công theo cách tính gần đúng.
_ Phân tích dạng sản xuất để chọn phương án gia công thích hợp.
_ Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.
_ Lập phương án công nghệ gia công chi tiết theo trình tự sau đây:
+ Dựa vào đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, phân tích chọn các bề mặt để làm chuẩn định vị để gá đặt khi gia công.
+ Xác định phương pháp và thứ tự các bước công nghệ gia công các bề mặt của chi tiết.
+ Xác định trình tự của các nguyên công.
+ Lập tiến trình công nghệ gia công với đầy đủ các nguyên công chính và phụ.
_ Tính lượng dư gia công cho một bề mặt quan trọng nào đó. Với các bề mặt còn lại, lượng dư được xác định bằng phương pháp tra bảng.
_ Thiết lập bản vẽ phôi.
_ Thiết kế nguyên công theo trình tự sau:
+ Chọn máy, dụng cụ cắt, dụng cụ đo cho tất cả các nguyên công.
+ Tính toán chế độ cắt, thời gian cơ bản của các nguyên công.
+ Xác định chế độ cắt cho tất cả các nguyên công còn lại (bằng phương pháp tra bảng).
+ Xác định số lượng thiết bị cần thiết cho tất cả các nguyên công.
+ Xác định thời gian cơ bản, bậc thợ cho tất cả các nguyên công.
+ Hiệu chỉnh lại chế độ cắt của các nguyên công trong quá trình gia công.
+ Lập phiếu nguyên công cho tất cả các nguyên công chính và phụ với đầy đủ các số liệu về máy, dụng cụ cắt, dụng cụ đo, chế độ cắt.
_ Lập sơ đổ gá đặt cho một nguyên công chuẩn bị thiết kế đổ gá do giáo viên hướng dẫn chỉ định.
_ Tính toán kinh tế kỹ thuật cho phương án công nghệ.
_ Thiết kế Đổ gá để gia công hoặc Đổ gá kiểm tra theo các nội dung sau đây:
+ Phân tích chuẩn và định vị, chọn phương án và sơ đổ gá đặt phù hợp.
+ Xác định cơ cấu định vị và kẹp chặt phôi.
+ Xác định điểm đặt của lực kẹp và chọn cơ cấu sinh lực.
+ Tính kực kẹp chặt, chọn cơ cấu kẹp chặt phù hợp.
+ Tính sai số chế tạo Đổ gá.
+ Xác định các yêu cầu kỹ thuật của Đổ gá.
+ Lập bảng kê chi tiết, khung tên Đổ gá theo mẫu.
_ Hoàn thiện thuyết minh.
_ Xây dựng các bản vẽ (bản vẽ lổng phôi, bản vẽ sơ đổ nguyên công và bản vẽ lắp của Đổ gá) theo các số liệu tính toán và đã chọn trong thuyết minh.
_ Bảo vệ đổ án.
Khi bảo vệ học sinh phải trình bày được nội dung các công việc đã thực hiện và trả lời trực tiếp (bằng miệng) các câu hỏi đặt ra với các vấn đề có liên quan đến đổ án.
Phần bản vẽ chỉ được phép thực hiện khi đã thiết kế được quy trình công nghệ, tính toán xong các thông số của nguyên công, xác định chính xác các loại thiết bị, Đổ gá, dụng cụ phụ yêu cầu. Vậy thuyết minh của đổ án phải được bắt đầu thực hiện ngay từ lúc đầu sau khi nhận được nhiệm vụ thíêt kế theo trình tự đã được hướng dẫn trên. Các tính toán phải được thực hiện đúng, có chú thích tài liệu tham khảo.
Thuyết minh phải gọn, rõ ràng. Không cho phép thực hiện bản vẽ trước khi có các tính toán cụ thể.
HI. PHÂN TÍCH CHỨC NẢNG NHIỆM vụ CỦA CHI TIÊT:
Học sinh phải nghiên cứu kỹ chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc của chi tiết, xác định đúng yêu cầu kỹ thuật để tìm phương pháp chế tạo chi tiết.
Quá trình thiết kế công nghệ, học sinh phải tìm hiểu kỹ về kết cấu của chi tiết, điều kiện làm việc của chi tiết trong cụm máy, nghiên cứu kỹ bản vẽ lắp cụm máy, tiến hành mô tả chức năng làm việc của chi tiết trong cụm máy, nhiệm vụ của các bề mặt chính ảnh hưởng đến độ chính xác và vị trí tương quan, độ chính xác và độ nhám bề mặt của chi tiết với chất lượng làm việc của cụm máy. Trong một số trường hợp, học sinh được giao thiết kế công nghệ cho các chi tiết không rõ chức năng làm việc. Gặp trường hợp này, học sinh phải vận dụng kiến thức đã học, phân tích chức năng và nhiệm vụ của các bề mặt đưa chi tiết về các nhóm chi tiết thông dụng, dạng bạc, dạng trục, dạng càng hay hộp máy. Sau đó quyết định thông số kỹ thuật co bản của chi tiết như dung sai của các kích thước quan trọng, độ nhám, độ cứng cần thiết của các bề mặt làm việc cùng các yêu cầu kỹ thuật đặc biệt khác.
Việc phân tích này sẽ cho phép đánh giá và xác định chính xác bề mặt nào, kích thước nào có ảnh hưởng lớn nhất tới tính năng và chất lượng chế tạo chi tiết đó. Các bề mặt nào, kích thước nào không có yêu cầu kỹ thuật cao ít ảnh hưởng tới chất lượng làm việc và chế tạo chi tiết.
IV. PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA KÊT CAU CHI TIÊT:
Mục đích của quá trình phân tích tính công nghệ:
Quá trình thiết kế công nghệ trong điều kiện sản xuất cụ thể, bất kỳ một sản phẩm cần chế tạo nào cũng phải được phân tích tính công nghệ thật kỹ lưỡng. Quá trình phân tích đó cho phép phát hiện các sai sót của kết cấu trong bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật của nó. Từ đó đề xuất cải tiến hoàn thiện tính công nghệ, kết cấu đáp ứng điều kiện kỹ thuật và kinh tế của sản phẩm. Quá trình này được thực hiện theo hai nội dung sau:
_ Kiểm tra bản vẽ.
_ Nghiên cứu tỷ mỷ bản vẽ đã cho, hiểu được bản vẽ, nắm chắc điều kiện kỹ thuật, hiểu được đầy đủ hình dáng cấu tạo của chi tiết. Bản vẽ phải cho đủ kích thước và dung sai, vị trí tưong quan, độ nhám yêu cầu, sai số hình dáng cho phép của các bề mặt so với yêu cầu, nắm được về vật liệu của chi tiết, nhiệt luyện chi tiết.... Giai đoạn này cho phép hoàn thiện chi tiết, tránh sai sót trước khi đưa vào gia công chế tạo.
_ Phân tích tính công nghệ của kết cấu.
Giai đoạn này cho phép nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình công nghệ thiết kế, tăng tuổi thọ đáp ứng đuợc các đòi hỏi của sản phẩm hiện đại.
Toàn bộ quá trình phân tích có mục đích làm giảm khối luợng gia công và tiêu hao vật liệu, sử dụng các phuơng pháp gia công có năng suất cao, giảm giá thành chế tạo sản phẩm.
Trình tự chung khi phân tích tính công nghệ của kết cấu chi tiết.
_ Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết trong cụm máy, sản luợng sản xuất trong năm, xem có khả năng đơn giản hoá kết cấu không, khả năng thay bằng kết cấu hàn và lắp ghép không, khả năng thay thế vật liệu đang sử dụng bằng các vật liệu rẻ tiền khác không, có dễ chế tạo không...
_ Xác định khả năng có thể sử dụng các phuơng pháp gia công đạt năng suất cao không.
_ Quan điểm về tính công nghệ của chi tiết: khả năng đạt độ chính xác, độ nhẵn bề mặt, năng suất gia công, thay thế, sửa chữa và hiệu chỉnh dễ dàng không. Xác định các bề mặt mà dụng cụ cắt khó tiếp cận khi gia công không.
_ Xác định khả năng sử dụng chuẩn công nghệ, chuẩn đo, chuẩn thống nhất để đạt đuợc độ chính xác và dung sai các kích thuớc gia công, quyết định các nguyên công phụ, nguyên công trung gian cần đua thêm vào quy trình để đảm bảo chắc chắn độ chính xác, độ nhám bề mặt và dung sai theo yêu cầu. Xác định mối quan hệ giữa các sai lệch giới hạn của các kích thuớc, độ nhám và sai lệch vị trí tuơng quan của các bề mặt cho trên bản vẽ với các sai số hình học của máy.
_ Xác định khả năng đo để kiểm tra các kích thuớc trên bản vẽ bằng phuơng pháp đo trực tiếp.
_ Xác định các bề mặt có thể đuợc sử dụng để làm chuẩn định vị, có thể đua thêm các chuẩn phụ nữa không để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật chi tiết đòi hỏi.
_ Phân tích khả năng ứng dụng các phuơng pháp tạo phôi đơn giản và tiên tiến cho phép đạt chỉ tiêu kinh tế cao.
_ Chi tiết có cần gia công nhiệt luyện không. Xác định xem vật liệu đuợc chọn có phù hợp với yêu cầu gia công nhiệt không.
_ Để quá trình xác định tính công nghệ đuợc thực hiện dễ dàng nên đua chi tiết về các nhóm chi tiết điển hình để dễ phân tích.
Hướng dẫn phân tích tính công nghệ của kết cấu cho các nhóm chi tiết điển hình:
_ Huớng dẫn phân tích tính công nghệ của kết cấu cho nhóm chi tiết dạng trục:
+ Kết cấu có cho phép tiến dao thông suốt hay không.
+ Kích thuớc đuờng kính có giảm dần về hai phía đầu trục hay không.
+ Có thể giảm đuợc đuờng kính hoặc loại bỏ hoàn toàn các mặt bích, gờ chặn đuợc không, ảnh huởng tới hệ số sử dụng vật liệu thế nào.
+ Có thể thay các rãnh then kín bằng các rãnh then hở hay không?
+ Hình dáng và kích thuớc của các rãnh huớng tâm có thuận lợi để gia công bằng máy chép hình thuỷ lực hay không?
+ Độ cứng vững của trục có cho phép đạt độ chính xác cao hay không?
+ Tính công nghệ gia công có đơn giản và kinh tế không?
+ Trục có phải nhiệt luyện hay không, khả năng biến dạng sau nhiệt luyện thế nào?
+ Có cần lấy lỗ tâm làm chuẩn tinh phụ khi gia công hay không?
_ Huớng dẫn phân tích tính công nghệ của kết cấu nhóm chi tiết dạng hộp:
+ Kết cấu phải cho phép thoát dao dễ dàng.
+ Hệ lỗ trên hộp phải có khoảng cách tâm hợp lý, cho phép gia công đổng thời bằng máy nhiều trục chính. Hình dáng của lỗ cho phép gia công thông suốt từ một hoặc hai phía hay không?
+ Dụng cụ cắt có thể tiếp cận dễ dàng với các bề mặt gia công hay không?
+ Hộp máy có lỗ tịt không? Có thể thay lỗ này bằng lỗ thông đuợc không?
+ Trên hộp có lỗ nghiêng so với mặt đầu của lỗ hay không, có thể thay đổi kết cấu của chúng được không?
+ Chi tiết có đủ độ cứng vững hay không, kết cấu của chi tiết có hạn chế khả năng sử dụng chế độ cắt cao hay không?
+ Các mặt chuẩn của kết cấu có đủ diện tích hay không, nếu không đủ có cách nào có thể tạo thêm các chuẩn phụ không?
+ Phương pháp tạo phôi có dễ thực hiện không, các phần tử kết cấu có phù hợp không?
Ví dụ phân tích tính công nghệ của kết cấu chi tiết họ hộp:
Ví dụ 1:
Phôi được chế tạo từ gang dẻo GD 37 - 12 bằng phương pháp Đúc. Do vậy kết cấu và hình dáng của các mặt ngoài và mặt trong không gây khó khăn lớn khi tạo phôi. Tuy vậy quá trình Đúc vẫn phải thực hiện với các phần tử phụ như thao tạo lỗ trong, vành khuôn tạo túi và gân chịu lực. Đặc biệt, kết cấu này có tính công nghệ thấp vì phải tạo lỗ tiết diện vuông trên thân, chiều rộng 10 mm và có một đầu lỗ thông ra mặt gờ F. Có lẽ hình dáng và kích thước của lỗ này được xác định bởi nguyên lý cấu trúc hoặc chức năng đặc biệt nên rất khó thay đổi hoặc loại bỏ.
Với các mặt trong 0120 M7 (mặt A) và 0150 M7 (mặt Đ) cũng suy luận tương tự. Các bề mặt A và Đ phải được chế tạo với độ chính xác 0,04 mm. Phương pháp gia công duy nhất đáp ứng được yêu cầu trên là khoét tinh trên máy khoét bằng dao kim cương. Tuy vậy độ chính xác vị trí của các lỗ này có thể bị sai lệch so với bề mặt 0165 g6 (mặt E), vì chính bề mặt 0165 g6 sẽ được sử dụng làm chuẩn định vị để gia công các lỗ kể trên. Do vậy để đảm bảo độ vuông góc của mặt F với đường tâm mặt A và mặt Đ, phải có yêu cầu kỹ thuật thứ hai là dùng mặt ngoài ổ lăn sau khi ép làm chuẩn để gia công lại mặt F và E.
Chi tiết có mặt bậc 030 không có tính công nghệ cao vì không có không gian cho dụng cụ tiếp cận vùng gia công. Khi gai công phải dùng các bộ gá kéo dài, làm giảm độ cứng vững của dụng cụ. Mặt khác, đường kính ngoài của lỗ trùng với đường kính ngoài của chi tiết rất dễ gây ra các mép sắc nguy hiểm, dao làm việc không cân bằng. Các bề mặt và kết cấu còn lại có tính công nghệ phù hợp, cho phép sử dụng chế độ cắt cao, kết cấu dao đơn giản, mặt chuẩn trên các nguyên công đầu tiên ổn định. Các lỗ kẹp chặt có ren và trơn (không có ren) đều cho phép gia công bằng phương pháp gia công nhiều dao đổng thời. Các mặt tròn xoay có thể gia công trên các máy nhiều trục tiện lợi.