Hướng dẫn Đồ án công nghệ chế tạo máy - Chương 3: Hướng dẫn tính lượng dư gia công - Nguyễn Quang Tuyến

CHƯƠNG 3
HƯỚNG DẪN TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG
KHÁI NIỆM CHUNG VỂ LƯỢNG DƯ GIA CÔNG:
Do các đổ án công nghệ thường được cho theo dạng sản xuất hàng loạt và hàng khối, nên phần lớn các nguyên công của quá trình công nghệ đều được thực hiện trên các máy đã được điều chỉnh sẵn bằng phương pháp tự động đạt kích thước. Do vậy, lượng dư gia công sẽ được xác định bằng phương pháp tính toán phân tích.
Học sinh được giao nhiệm vụ tính lượng dư cho một bề mặt điển hình nào đó. Lượng dư của các mặt còn lại sẽ được xác định theo phương pháp tra bảng. Cả hai phương pháp xác định lượng dư chỉ có thể thực hiện được sau khi đã xác định chính xác trình tự công nghệ gia công các bề mặt.
Lượng dư gia công cơ được hiểu là lớp vật liệu cần có để khắc phục các sai số xuất hiện trong quá trình tạo phôi và gia công cơ, đảm bảo cho sản phẩm có được các thông số chất lượng yêu cầu. Lớp vật liệu này sẽ được hớt bỏ trong quá trình gia công.
Thông thường để đạt độ chính xác yêu cầu, một bề mặt phải được gia công qua nhiều bước công nghệ nối tiếp nhau. Do đó lượng dư cũng được phân thành lượng dư gia công trung gian và lượng dư gia công tổng cộng.
Để xác định lượng dư trung gian, trước hết cần xác định lượng dư gia công tối thiểu. Lượng dư gia công tối thiểu có thể được xác định bằng phương pháp tính toán phân tích hoặc tra bảng.
XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG CƠ BANG TÍNH TOÁN VẢ PHÂN TÍCH:
Bản chất của phương pháp gia công tự động đạt kích thước:
Phương pháp này dựa trên lý thuyết biến dạng đàn hổi của hệ thống công nghệ dưới tác động của tải trọng thay đổi. Sơ đổ nguyên lý xác định lượng dư gia công cho trên hình 3.1.
Khi gia công bằng phương pháp tự động đạt kích thước, dụng cụ cắt
được điều chỉnh sẵn trên máy còn vị trí của phôi được xác định nhờ đổ gá. Do kích thước phôi có dao động trong giới hạn dung sai ỗph nên giá trị thực của lượng dư cũng sẽ dao động. Những phôi có kích thước lớn nhất amax thì sau khi gia công sẽ có kích thước lớn nhất bmax, còn những phôi có kích thước lớn nhất amin thì sau khi gia công sẽ có kích thước nhỏ nhất bmin.
Hình 3.1 so đổ nguyên lý xác định lượng dư gia công co
Theo hình 3.1 ta có:
min
bmin
và
max
Hình 3.1 được hình thành với giả thiết:
'max • Zmin k ymax • ymin k dph • dct
amax
bmax
bmax
Trong đó:
amax _ kích thước lớn nhất của phôi. amin _ kích thước nhỏ nhất của phôi.
bmax _ kích thước lớn nhất của chi tiết.
bmin _ kích thước nhỏ nhất của chi tiết.
Zmax _ Lượng dư gia công lớn nhất.
Zmin _ Lượng dư gia công nhỏ nhất.
ymax , ymin _ biến dạng đàn hổi lớn nhất và nhỏ nhất của phôi theo phưong ngược với phưong tác động của lực cắt.
ỗph , ỗct _ Dung sai của phôi và của chi tiết.
Nếu dụng cụ cắt được điều chỉnh sẵn đến kích thước CH, thì khi gia công, phôi có kích thước amax sẽ được cắt với lượng dư lớn nhất Zmax và biếndạng đàn hổi lớn nhất ymax. Còn khi gia công phôi có kích thước amin, lượng dư gia công và biến dạng đàn hổi sẽ có giá trị nhỏ nhất Zmin và ymin tương ứng.
Do đó ta có các quan hệ sau đây:
min - amin
bmin	amin	(CH | ymin.
	 O
'max	amax
bmax	amax
_ (CH + ymax'
%hay amax - amin + dph
và
bmax - bmin + bct vào ta có:
'max	(amin | dph.
(a 	b ) — Z
ặ	amin	min	^min
(bmin + ỗct) - [(amin - bmin) + (dph • dct)]
ta có: Zmax - Zmin + dph • dct
Trên cơ sở của lượng dư gia công tối thiểu Zmin người ta xác định được lượng dư gia công danh nghĩa của các bề mặt.
Lượng dư gia công tối thiểu zijnin
Hình 3.2 Các thành phần cấu thành của lượng dư gia công tối thiểu
Để gia công một bề mặt đạt chất lượng yêu cầu, cần thực hiện qua một số bước công nghệ nhất định. Lượng dư gia công tối thiểu của các bước công nghệ Zimin phải có giá trị đảm bảo loại bỏ được các sai số do bước công nghệ sát trước để lại và sai số xuất hiện trên bước công nghệ đang thực hiện. Sơ đổ mô tả các thành phần của lượng dư tối thiểu như trên hình 3.2 Trong đó:
Rzi.i _ Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại.
Ta,M _ Chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hư hỏng do bước công nghệ sát trước để lai.
pi - 1 _ Sai lệch về vị trí tương quan và sai số không gian tổng cộng do bước công nghệ sát trước để lai.
egdi _ Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện.
Như vậy lượng dư gia công tối thiểu khi gia công các bề mặt đối diện theo tuần tự được xác định theo các công thức sau:
”i.min = Uz.i-1 + Ta.i-1+ pi - 1 + ei
Còn khi gia công các mặt phẳng đối diện bằng phương pháp gia công song song ta có:
2”i.min = 2(Uz.i-1 + Ta.i-1+ pi - 1 + £i)
Với các bề mặt tròn xoay ngoài và trong:
2”i.min = 2(R‘.i-1 + Ta.i-1 + 7(p 1-1 +e2 • •
Sai số không gian tổng cộng p được xác định như một tổng véc tơ của sai số thành phần:
p = P1+ p?
Sai số gá đặt egd là một đai lượng vectơ của sai số định vị và sai sô kẹp chặt:
e gd = edv + ek
Nếu các vectơ trùng phương ta có:
p = p1 + p2 và egd = edv + ek
Nếu các vectơ ngược chiều nhau ta có:
p = p1 - p2 và egd = edv - ek
Trong những trường hợp không xác định phương và chiều của các vectơ sai số thành phần, sai số tổng cộng có thể xác định theo quy luật bình phương xác suất:
p = v/p? +p2 và egd = dv+ ek
Lượng du gia công cực đại:
Như đã dẫn giải trên hình 3.1, lượng dư gia công cực đại có giá trị:
Zi.max = Zi.min + di-1 • di hoặc
2 Zi.max Zi.min | dDi-1 dDi
Trong đó:
Ỗ^1 và ỖD^1 _ dung sai kích thước ở bước công nghệ sát trước.
ỗi và ỗDi _ dung sai của kích thước ở bước công nghệ hiện hành.
Lượng dư gia công danh nghĩa:
Với các mặt ngoài: Zi.dn = ai-idn - ai.dn = Zi.min + Di-1 + Di
Với các mặt trong: Zi.dn = Zi.min + Ti-1 - Ti = ai-1dn - ai.dn
Trong đó:
Dm và Di _ Sai lệch dưới của kích thước tương ứng trên bước công nghệ sát trước và bước công nghệ hiện hành.
TM và Ti _ Sai lệch trên của kích thước tương ứng trên bước công nghệ sát trước và bước công nghệ hiện hành.
Lượng dư danh nghĩa cần thiết để xác định kích thước danh nghĩa mà theo chúng, người ta tiến hành chế tạo các trang bị công nghệ như khuôn dập, mẫu, đổ gá x
Trình tự tính lượng dư gia công và kích thước giới hạn:
a) Trình tự tính lượng dư gia công và các kích thước giới hạn theo các bước công nghệ cho mặt ngoài.
Sử dụng bản vẽ chi tiết và tiến trình công nghệ gia công cơ, thống kê các bề mặt cần gia công của phôi. Ghi vào bảng tính toán các bước công nghệ gia công cho từng bề mặt theo trình tự tiến hành bắt đầu từ phôi tho cho tới bướcc công nghệ cuối cùng.
Ghi giá trị của Rz; T; p; £gđ và ỗ vào bảng.
Tính lượng dư gia công tối thiểu Zmin cho tất cả các bước công nghệ.
Ghi vào cột kích thước tính toán của bước công nghệ cuối cùng giá trị bé nhất của kích thước theo bản vẽ.
Kích thước tính toán của bước công nghệ liền sát bước công nghệ cuối cùng được xác định bằng cách cộng thêm vào kích thước giới hạn nhỏ nhất theo bản vẽ giá trị của lượng dư Zmin.
Lần lượt xác định các bước tính toán của các bước sát trước bằng cách cộng thêm vào kích thước tính toán của bước liền sát ngay sau nó giá trị của lượng dư tính toán Zmin.
Ghi kích thước giưói hạn nhỏ nhất của tất cả các bước công nghệ bằng cách làm tròn các kích thước tính toán tương ứng theo hàng số có nghĩa của dung sai theo chiều tăng.
Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách công thêm dung sai của bước tương ứng với kích thước giới hạn bé nhất vừa quy tròn.
Ghi giá trị giới hạn của lượng dư gia công Zmax là hiệu của hai kích thước giói hạn lớn nhất và Zmin là hiệu của hai kích thước giới hạn nhỏ nhất của bước sát trước và bước đang thực hiện.
Xác định lượng dư gia công tổng cộng Zomax và Zomin bằng cách cộng tất cả các lượng dư gia công trung gian.
Kiểm tra độ chính xác của các tính toán vừa được thực hiện theo công thức sau đây:
'imax	^imin
d-1 - d
2Zimax	2Zimin _ dD-1	dDi
omax
omin
= Ỗph -
ỗct
2Z
omax
2Zomin _ dDph
- dDct
b) Trình tự tính lượng dư gia công và kích thước giới hạn theo các bước công nghệ cho mặt tròn trong.
Sử dụng bản vẽ chi tiết và tiến trình công nghệ gia công cơ, thống kê các bề mặt cần gia công của phôi. Ghi vào bảng tính toán các bước công nghệ gia công cho từng bề mặt theo trình tự tiến hành bắt đầu từ phôi thô cho tới các bước công nghệ
cuối cùng.
Ghi giá trị của Rz k T k p k £gd và ỗ vào bảng.
Tính lượng dư gia công tối thiểu Zmin cho tất cả các bước công nghệ.
Ghi vào cột kích thước tính toán của bước công nghệ cuối cùng giá trị lớn nhất của kích thước giới hạn theo bản vẽ.
kích thước tính toán của các bước công nghệ liền sát bước cuối cùng được xác định bằng cách lấy kích thước giới hạn lớn nhất theo bản vẽ trừ đi giá trị của lượng dư Zmin.
Lần lượt xác định kích thước tính toán của các bước sát truớcbằng cách lấy kích thước tính toán của bước liền sát ngay sau nó trừ đi giá trị của lượng dư tính toán Zmin.
Ghi kích thước giưói hạn lớn nhất của tất cả các bước công nghệ bằng cách làm tròn các kích thước tính toán tương ứng theo hàng số có nghĩa của dung sai theo chiều giảm.
8 Xác định kích thước giới hạn bé nhất bằng cách lấy kích thước giưới hạn lớn nhất vừa quy tròn trừ đi dung sai của bước tương ứng.
Ghi giá trị giới hạn của lượng dư gia công Zmax là hiệu của hai kích thước giới hạn bé nhất và Zmin là hiệu của hai kích thước giới hạn lớn nhất của bước sát trước và bước đang thực hiện.
Xác định lượng dư gia công tổng cộng Zomax và Zomin bằng cách cộng tất cả các lượng dư gia công trung gian.
Kiểm tra độ chính xác của các tính toán vừa được thực hiện theo công thức sau đây:
'imax	^imin
= d-1 - d
2Z
imax
2Zimin _ dDi-1	dDi
omax - omin
= dph - ỗct
2Zomax 2Zomin _ dDph dDct
IU. TRA LƯỢNG DƯ GIA CÔNG cơ:
Trên thực tế người ta không tính mà tra lượng dư gia công cơ theo các bảng xác lập bằng thực nghiệm
Theo công thức dơn giản sau:
Z = Z1 + z2 + z3	
Trong đó Z1, Z2, Z3	là lượng dư gia công cơ trong các nguyên công theo
thứ tự gia công.
z là lượng dư toàn phần cuả phôi
Các giá trị Zi được tra trong bảng ở phần phụ lục phụ thuộc vaò phương pháp gia công, yêu cầu kỹ thuật (độ nhám, độ chính xác sau khi ra công), vật liệu chế tạo, vật liệu dùng làm dao cắt v.v.
Trong trường hợp các nguyên công trung gian không xác định chính xác yêu cầu kỹ thuật thì người ta lấy theo cấp chính xác và độ nhám kinh tế cuả phương pháp gia công.
Với mỗi một nguyên công cần tính tới dung sai chế taọ cuả nguyên công đó