Xác định trình tự gia công hợp lý Khi thiết kế QTCN gia công chi tiết máy phải chú ý xác định hợp lý tiến trìnhcông nghệ ứng với các bề mặt của chi tiết, sao cho chu kỳ gia công hoàn chỉ
Ý nghĩa của công việc chuẩn bị sản xuất
Bất cứ một sản phẩm nào trước khi đưa vào sản xuất đều phải qua giai đoạn chuẩn bị sản xuất Một trong những công việc chính của công tác chuẩn bị sản xuất là thiết kế quy trình công nghệ gia công cơ.
Thiết kế quy trình công nghệ gia công cơ là lập nên những văn kiện, tài liệu để phục vụ và hướng dẫn cho việc gia công các chi tiết trên máy, bao gồm cả việc thiết kế những trang bị cần thiết Mục đích là nhằm hướng dẫn công nghệ, lập các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, kế hoạch sản xuất và điều hành sản xuất
Mức độ phức tạp của quy trình công nghệ gia phụ thuộc vào dạng sản xuất.
Trong sản xuất loạt nhỏ, đơn chiếc quy trình công nghệ chỉ bao gồm trình tự các nguyên công với một số thông số cần thiết như chỉ rõ máy, dao, thời gian gia công, bậc thợ Còn sản xuất loạt lớn, hàng khối thì quy trình rất quy mô, tỷ mỷ, bao gồm nhiều tài liệu khác nhau. Để một quy trình công nghệ thiết kế ra được tốt thì phải có các điều kiện sau:
- Phải đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Phương pháp gia công phải kinh tế nhất.
- Áp dụng được những thành tựu mới nhất trong khoa học kỹ thuật.
- Phải thích hợp với điều kiện cụ thể của nhà máy, khả năng và lực lượng cán bộ, công nhân, thiết bị
- Phải tranh thủ sử dụng các sáng kiến kinh nghiệm hợp lý hóa sản xuất.
- Ứng dụng những hình thức tổ chức sản xuất tiên tiến.
Có hai trường hợp lập quy trình công nghệ , một là khi thiết kế một nhà máy mới, hai là trong những điều kiện của một nhà máy đang hoạt động.
- Lập quy trình công nghệ theo đồ án được dùng khi thiết kế những nhà máy mới, phân xưởng mới.
Lúc đầu ta thiết kế một quy trình công nghệ theo các tài liệu ban đầu của vật phẩm chế tạo trong nhà máy đã cho Sau đó tính phụ tải của máy, đồng thời trên cơ sở quy trình đã thiết kế ta phải định trước việc phân nhóm loạt thiết bị này theo từng phân xưởng riêng và bố trí chúng Trường hợp này, điều kiện để lựa chọn trang thiết bị rộng rãi hơn, quy trình công nghệ phải linh hoạt để có thể sửa đổi theo yêu cầu.
- Lập quy trình công nghệ theo điều kiện sản xuất đang tồn tại được dùng khi phân xưởng, nhà máy đã có phải chế tạo những sản phẩm mới.
Khi lập quy trình công nghệ theo cách này thì quy trình công nghệ chịu những hạn chế chặt chẽ hơn về thiết bị, diện tích, tải trọng máy, kế hoạch sản xuất nhưng lại được thừa kế những kinh nghiệm sản xuất.
Phương pháp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết máy
1.2.1 Những tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình công nghệ
Muốn thiết kế một quy trình công nghệ tốt, tước hết chúng ta phải có các tài liệu ban đầu sau:
- Bản vẽ chế tạo của chi tiết với đầy đủ:
+ Mặt cắt, hình chiếu diễn tả rõ ràng.
+ Ghi đầy đủ kích thước, dung sai và các điều kiện kỹ thuật khác.
+ Ghi rõ những chỗ cần gia công đặc biệt (ví dụ: gia công khi lắp).
+ Ghi rõ vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, độ cứng yêu cầu.
- Sản lượng chi tiết kể cả thành phần dự trữ.
- Hình vẽ bộ phận của sản phẩm trong đó có chi tiết gia công.
- Những tài liệu về thiết bị: thuyết minh máy, các tiêu chuẩn dao, đồ gá
Ngoài ra, còn cần có các tài liệu, sổ tay khác như: tiêu chuẩn xác định lượng dư, dung sai, vật liệu, sổ tay về đồ gá, tiêu chuẩn về chế độ cắt, định mức kinh tế - kỹ thuật
1.2.2 Trình tự thiết kế một quy trình công nghệ
Thiết kế quy trình công nghệ nên theo trình tự như sau:
- Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, kiểm tra lại tính công nghệ của nó.
- Phân loại chi tiết, sắp đặt vào các nhóm.
- Xác định dạng sản xuất.
- Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.
- Xác định chuẩn và chọn cách định vị, kẹp chặt cho mỗi nguyên công.
- Lập thứ tự các nguyên công.
- Chọn máy cho mỗi nguyên công.
- Tính lượng dư giữa các nguyên công và dung sai nguyên công.
- Chọn dụng cụ cắt và dụng cụ đo lường.
- Chọn đồ gá, nếu cần thì thiết kế đồ gá.
- Xác định chế độ cắt.
- Định mức thời gian và năng suất, tính toán kinh tế, so sánh phương án.
- Ghi vào phiếu công nghệ, vẽ các sơ đồ nguyên công.
Một số bước cơ bản khi thiết kế quy trình công nghệ
1.3.1 Tính công nghệ trong kết cấu
Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại ít nhất, khối lượng gia công và lắp ráp ít nhất, giá thành chế tạo thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản xuất nhất định.
Khi nghiên cứu nâng cao tính công nghệ của kết cấu cơ khí, ta phải dựa vào một số cơ sở sau đây:
- Tính công nghệ của kết cấu phụ thuộc rất nhiều vào quy mô sản xuất, tính chất hàng loạt của sản phẩm Vì quy mô sản xuất và tính hàng loạt quyết định rất nhiều mức độ hợp lý của việc sử dụng phương pháp công nghệ này hay phương pháp công nghệ khác trong việc chế tạo sản phẩm Việc ứng dụng vào thực tế một phương hướng công nghệ nào đó đòi hỏi phải tiến hành hàng loạt công việc và chi phí để trang bị máy móc, đồ gá, dụng cụ Do đó, khi thiết kế phải lưu ý đến tính công nghệ của kết cấu.
- Tính công nghệ của kết cấu cần phải được nghiên cứu đối với toàn bộ sản phẩm Nếu chỉ tách riêng từng chi tiết riêng lẻ ra để nghiên cứu tính công nghệ thì có thể dẫn đến sự thay đổi rất nhiều, có khi xét toàn bộ sản phẩm thì tính công nghệ trong kết cấu lại kém đi.
- Nghiên cứu tính công nghệ của kết cấu phải được đặt ra và giải quyết triệt để trong từng giai đoạn của quá trình sản xuất Vì quá trình sản xuất một mặt hàng rất phức tạp nên phải được xem xét từng bước về kết cấu để tìm cách giải quyết hợp lý các vấn đề nhằm đưa lại hiệu quả kinh tế lớn nhất.
- Nghiên cứu tính công nghệ của kết cấu phải tính đến đặc điểm của nơi sẽ sản xuất ra sản phẩm ấy.
Những điểm trên nói lên tính tương đối về tính công nghệ của kết cấu trong gia công và lắp ráp Một kết cấu có tính công nghệ cao ở xí nghiệp này nhưng chưa hẳn là cao ở xí nghiệp khác. Để đánh giá được tính công nghệ cao hay thấp thì chỉ tiêu bao trùm nhất và có thể dùng trong mọi trường hợp là giá thành chế tạo sản phẩm.
Trong thực tế , thường dùng hai chỉ tiêu chính là khối lượng lao động và khối lượng vật liệu tiêu tốn để chế tạo ra sản phẩm
* Đối với quá trình gia công cắt gọt , tính công nghệ của kết cấu chi tiết máy được xét trên cơ sở các yêu cầu cụ thể như sau:
- Giảm lượng vật liệu cắt gọt bằng cách thiết kế phôi và các bề mặt gia công hợp lý, xác định chính xác lượng dư gia công, giới hạn khối lượng cắt gọt chỉ ở những bề mặt quan trọng.
- Giảm quãng đường chạy dao khi cắt.
- Đơn giản hóa kết cấu, đảm bảo gia công kinh tế (tách chi tiết phức tạp thành các chi tiết đơn giản, dễ gia công, gá được nhiều chi tiết khi gia công).
- Tạo điều kiện sử dụng dụng cụ tiêu chuẩn, thống nhất.
- Đảm bảo dụng cụ cắt làm việc thuận tiện, không bị va đập khi cắt.
- Đảm bảo chi tiết đủ cứng vững, tạo điều kiện cắt gọt với chế độ cắt lớn.
- Góp phần giảm phí tổn điều chỉnh thiết bị, trang bị công nghệ, giảm số lần gá đặt chi tiết khi gia công.
- Phân biệt rõ ràng giữa bề mặt gia công và bề mặt không gia công.
Sau đây là một số thí dụ về phân tích tính công nghệ của chi tiết máy :
- Bảo đảm độ cứng vững cần thiết khi gia công
*Hình a chi tiết kém cứng vững khi gia công lỗ.
*Hình b thêm gân trợ lực để tăng cứng vững khi gia công
- Bảo đảm kết cấu đơn giảm dễ gia công:
*Hình a kết cấu phức tạp khó gia công
*Hình b k ết cấu gồm hai chi tiết dễ gia công
*Hình c mặt cầu trong khó gia công
*Hình d kết cấu gồm hai chi tiết gia công mặt cầu dễ hơn
- Tiết kiêm vật liệu chế tạo
*Hình a kết cấu tốn nhiều vật liệu
*Hình b kết cấu gồm hai chi tiết ít tốn vật liệu
- Tạo điều kiện nâng cao năng suất gia công
1.3.2 Xác định lượng dư gia công, chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
1.3.2.1 Khái niệm về lượng dư gia công
Lượng dư gia công cơ là lớp kim loại được lấy đi trong quá trình gia công cơ khí Lượng dư được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu qủa kinh tế của quá trình công nghệ vì:
- Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để gia công nhiều, tốn năng lượng, dụng cụ cắt, vận chuyển nặng dẫn đến giá thành tăng.
- Nếu lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi do sai số in dập của phôi để lại, có thể xảy ra hiện tượng trượt giữa dao và chi tiết.
* Lượng dư trung gian được xác định bằng hiệu số kích thước do bước hay nguyên công sát trước (a) để lại và kích thước do bước hay nguyên công đang thực hiện (b) tạo nên, ký hiệu là Zb a b
Zb = a - b -Đối với mặt trong :
* Lượng dư tổng cộng là lớp kim loại cần phải hớt đi trong tất cả các bước hoặc nguyên công tức là trong suốt cả quá trình gia công trên bề mặt đó để biến từ phôi thô thành chi tiết hoàn thiện, ký hiệu Z0.
Lượng dư tổng cộng được xác định bằng hiệu số kích thước phôi thô và kích thước chi tiết đã chế tạo xong.
- Đối với mặt ngoài : Z0 = aph - act
- Đối với mặt trong : Z0 = act - aph
Như vậy, rõ ràng là lượng dư tổng cộng sẽ bằng tổng các lượng dư trung gian trong tất cả các bước của quá trình công nghệ: , n là số bước công nghệ.
* Lượng dư đối xứng , nó tồn tại khi gia công các bề mặt tròn xoay ngoài hoặc tròn xoay trong, hoặc khi gia công song song các bề mặt phẳng đối diện nhau.
- Đối với mặt ngoài : 2Zb = da –db
1.3.2.2 Phương pháp xác định lượng dư gia công hợp lý
Trong Chế tạo máy có hai phương pháp xác định lượng dư:
1.3.2.2.1.Phương pháp thống kê kinh nghiệm
Với phương pháp này lượng dư được xác định dựa trên tổng số lượng dư các bước gia công theo kinh nghiệm.
Lượng dư phôi đúc thường lấy theo kinh nghiệm mà không tính tới các bước gia công Trong các sổ tay thường cho loại lượng dư này.
Song theo phương pháp này thì ta xác định lượng dư gia công một cách máy móc, không dựa trên các bước gia công, không tính tới sơ đồ định vị, kẹp chặt, các điều kiện khác khi cắt nên lượng dư thường lớn hơn yêu cầu, dẫn đến không kinh tế.
1.3.2.2.2.Phương pháp tính toán phân tích
TIÊU CHUẨN HOÁ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
Khái niệm chung
Chuẩn bị công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí là cầu nối quan trọng giữa hai quá trình : thiết kế sản phẩm và chế tạo ra chúng , trong đó tiến hành những nội dung kỹ thuật tổng hợp nhằm đưa vào sử dụng trong sản xuất những quy trình công nghệ mới có hiệu quả nhất trên cơ sở những thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến.
Những phương hướng cơ bản của khâu chuẩn bị công nghệ trong ngành chế tạo máy hiện nay là :
- Nghiên cứu và áp dụng các biện pháp nhằm rút ngắn thời gian và giảm khối lượng lao động trong quá trình chuẩn bị sản suất và sản xuất, áp dụng nhanh chóng và có hiệu quả những tiến bộ khoa học kỹ thuật
- Thường xuyên bổ sung, cải tiến để hoàn thiện quá trình công nghệ cũ Thiết kế tối ưu quá trình công nghệ và trang thiết bị để chế tạo đối tượng mới Chú trọng nghiên cứu cải tiến kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất để đạt hiệu quả cao hơn trong sản xuất.
Biện pháp cơ bản để giảm bớt tiêu tốn trong khâu chuẩn bị công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí là thống nhất hoá, tiến đến tiêu chuẩn hoá quá trình công nghệ Các phương án cụ thể trong chuẩn hoá công nghệ cho sản xuất theo hướng tiêu chuẩn hoá công nghệ được áp dụng nhiều nước : công nghệ điển hình, công nghệ nhóm và công nghệ tổ hợp Công nghệ tổ hợp là phương án được xây dựng trên cơ sở kết hợp giữa công nghệ điển hình và công nghệ nhóm Hai phương pháp công nghệ điển hình và công nghệ nhóm có những đặc điểm riêng, cho phép kết hợp với nhau nhằm nâng cao tính linh hoạt cần thiết của quá trình công nghệ và nguyên công, tạo điều kiện nâng cao chất lượng của quá trình công nghệ theo chỉ tiêu kinh tế.
Quá trình công nghệ tiêu chuẩn là quá trình công nghệ mẫu mực đã được kiểm nghiệm tốt, có thể sử dụng thống nhất đối với đối tượng sản xuất tương ứng Xây dựng, phổ biến và áp dụng rộng rãi quá trình công nghệ tiêu chuẩn trong xí nghiệp chế tạo máy sẽ tạo điều kiện :
- Giải phóng cán bộ công nghệ khỏi những công việc tính toán
- Giảm số lượng các trang thiết bị trùng lặp.
- Đơn giản khâu tính toán định mức lao động và vật liệu.
- Giảm khối lượng thời gian bố trí sản xuất.
Tiền đề quan trọng nhất của tiêu chuẩn hoá quá trình công nghệ là thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá kết cấu của đối tượng sản xuất, bởi vì đối tượng sản xuất có kết cấu giống nhau sẽ có công nghệ chế tạo giống nhau, để tiêu chuẩn quá trình công nghệ cần phải tiến hành khảo sát, phân loại đối tượng sản xuất theo đặc điểm kết cấu và đặc điểm công nghệ của chúng.
Phân loại đối tượng sản xuất
Phân loại đối tượng gia công cho phép tập hợp một số rất lớn các chi tiết và nhóm máy trong cơ khí thành một số kiểu có hạn, bảo đảm khả năng chuyển từ quá trình công nghệ đơn chiếc thành quá trình công nghệ điển hình mang các dấu hiệu đặc trưng của từng kiểu.
Trong thực tế có nhiều hệ thống phân loại khác nhau về chi tiết cơ khí được nghiên cứu, tạo lập và sử dụng; mang tính cách riêng của từng cơ sở, từng ngành sản xuất Những hệ thống phân loại này theo các quan điểm :
- Phân loại theo đặc điểm kết cấu,
- Phân loại theo đặc điểm công nghệ,
- Phân loại theo đặc điểm kết cấu và công nghệ
Cơ sở để phân chia chi tiết gia công thành loại trong hệ thống phân loại theo các đặc điểm kết cấu và công nghệ chế tạo, trước hết phải là các đặc điểm kết cấu của chi tiết.
Các chi tiết thuộc cùng một loại có sự giống nhau về vật liệu, hình dáng hình học, độ chính xác, độ nhám bề mặt, kích thước phân bố trong phạm vi nhất định Loại là mức phân cấp rộng nhất của hệ thống phân loại chi tiết gia công Loại gồm các chi tiết giống nhau về hình dạng hình học và đặc điểm công nghệ đặc trưng nhất, chủ yếu giống nhau về chức năng làm việc và điều kiện kỹ thuật.
Mức phân cấp hẹp hơn là kiểu chi tiết Nghĩa là kiểu nằm trong phạm vi một loại chi tiết nhất định Kiểu là tập hợp các chi tiết cùng một loại nhưng có chung một trình tự và nội dung công nghệ Phần lớn các nguyên công ứng với chi tiết thuộc cùng một kiểu là giống nhau.
Năm 1965, hệ thống phân loại chi tiết cơ khí của Tiệp Khắc đã được chấp nhận là hệ thống dùng chung cho các nước thuộc khối Liên Xô và Đông Âu Theo hệ thống này, các chi tiết cơ khí được chia thành loại, cỡ, nhóm Theo hệ thống này, có 8 loại chi tiết;
Loại 1 : Chi tiết dạng trụ đặc
Loại 2 : Chi tiết dạng trụ có lỗ không thông trên đường trục
Loại 3 : Chi tiết dạng trụ có lỗ thông suốt trên đường trục
Loại 4 : Chi tiết dạng bánh răng đặc hoặc có lỗ không thông trên đường trục Loại 5 : Chi tiết dạng bánh răng đặc hoặc có lỗ thông trên đường trục
Loại 6 : Chi tiết dạng tấm
Loại 7 : Chi tiết dạng hộp
Loại 8 : Chi tiết dạng không gia công cơ
Mỗi loại lại chia thành 10 cỡ kích thước hay trọng lượng Cũng theo hệ thống này còn có 10 nhóm kết cấu khác nhau và 10 nhóm vật liệu khác nhau
Nhóm 0 : Thép thường Nhóm 5 Kim loại màu
Nhóm 1 : Thép chất lượng tốt Nhóm 6 Gang xám
Nhóm 2 : Thép hợp kim kết cấu Nhóm 7 Gang dẻo
Nhóm 3 : Thép lò xo, ổ lăn Nhóm 8 Á kim
Nhóm 4 : Thép khác Nhóm 9 Phi kim loại
Mỗi chi tiết có mã hiệu gồm 4 chữ số như sau :
Loại Cỡ Nhóm Vật liệu
Thí dụ : Một chi tiết có mã số 3372 sẽ có đặc điểm :
- Số 3 : Chỉ loại chi tiết trụ có lỗ trên đường trục.
- Số 3 : Chỉ cỡ chi tiết, kích thước đường kính từ 40 – 80 mm
- Số 7 : Chỉ nhóm chi tiết có lỗ ren trên đường trục.
- Số 2 : Chỉ vật liệu là thép hợp kim kết cấu.
Với hệ thống này khi sử dụng có những thuận lợi sau :
- Tìm nhanh chóng các bản vẽ của chi tiết cần gia công.
- Lưu trữ độc lập các hồ sơ,
- Tạo điều kiện chuyên môn hoá.
Công nghệ điển hình
Mục đích của điểm hình hoá quá trình công nghệ là xây dựng một quy trình công chung cho những đối tượng sản xuất có kết cấu giống nhau.
Cơ sở của công nghệ điển hình là dựa vào phân loại chi tiết, bộ phận máy về mặt kết cấu và công nghệ xác định hoặc lập nên các đối tượng đại diện có đầy đủ đặc trưng tiêu biểu của từng kiể như đã trình bày ở phần trên Nhờ vậy, mà quá trình gia công các chi tiết hoặc lắp ráp các bộ phận thuộc cùng một kiểu nhất định, được tiến hành theo những quy trình công nghệ điển hình đã được xây dựng từ trước.
Công nghệ điển hình còn tạo điều kiện tiêu chuẩn hoá nguyên công, hạn chế sự đa dạng về kết cấu và công nghệ của đối tượng trong cùng một kiểu, giảm bớt khối lượng công việc chuẩn bị sản xuất, thực hiện chuyên môn hoá sản xuất để tăng năng xuất chế tạo.
Những nội dung cần phải thực hiện khi áp dụng công nghệ điển hình thường bao gồm :
- Phân loại các chi tiết hay bộ phận của sản phẩm; nghĩa là phân chia các chi tiết, bộ phận thành các kiểu Trong một kiểu thì các đối tượng phải giống nhau hầu như hoàn toàn về kết cấu.
- Phân tích lựa chọn trong từng kiểu một đối tượng đại diện.
- Lập quy trình công nghệ điển hình cho từng kiểu đối tượng ứng với đối tượng điển hình đã chọn.
- Xác định trang thiết bị, dụng cụ, chế độ công nghệ cho từng kiểu, ứng với tiến trình công nghệ điển hình.
Quy rình công nghệ điển hình phải mang tính tiên tiến trong những điều kiện sản xuất nhất định và phải có khả năng cải tiến sau này.
Công nghệ điển hình có thể áp dụng theo hai mức độ khác nhau :
- Điển hình hoá toàn bộ quá trình công nghệ cho một kểu.
- Điển hình hoá từng nguyên công riêng biệt ứng với các đối tượng trong cùng một kiểu.
Hai mức độ trên đây liên hệ chặt chẽ với nhau, bổ sung cho nhau nhằm nâng cao tính chất hàng loạt trong sản xuất, đồng thời ổn định tính chất này để tạo tiền đề tạo lập dây chuyền sản xuất linh hoạt cho nhiều đối tượng cùng kiểu ở một vài nguyên công quan trọng lại có thể tập trung giải quyết tốt hơn về công nghệ. Đối với quá trình lắp rắp, sản phẩm trong một loại phải có sơ đồ lắp giống nhau để có thể lắp ráp với nhau cùng một tiến trình công nghệ lắp ráp và ở từng nguyên công lắp ráp có thể dùng chung trang thiết bị lắp ráp Nói chung ở đây đối tượng sản xuất chỉ khác nhau về mặt kết cấu
Chi tiết gia công trong nhóm công nghệ điển hình
Tóm lại, công nghệ điển hình tạo điều kiện hợp lý hoá quá trình chuẩn bị công nghệ, tạo tền đề tiêu chuẩn hoá nguyên công và quá trình công nghệ, là cơ sở để thiết kế và xây dựng các dây chuyền tự động sử dụng trong sản xuất.
TÓM TẮT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐIỂN HÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG
Thứ tự nguyên công Sơ đồ nguyên công Nội dung nguyên công Thiết bị Dụng cụ
1 Gia công lỗ Máy khoan đứng Dao khoét, dao doa
2 Chuốt then hoa Máy chuốt Dao chuốt
3 Tiện thô mặt ngoài và mặt đầu Máy tiện Dao tiện tiêu chuẩn
4 Tiện tinh mặt ngoài và mặt đầu Máy tiện Dao tiện tiêu chuẩn
6 Gia công răng Máy cắt răng côn răng thẳng
Dao cắt răng tiêu chuẩn
8 Khoa lỗ trên mặt trụ Máy khoanbàn Mũi khoan ruột gà
Công nghệ nhóm
Cơ sở của công nghệ nhóm là phâm nhóm đối tượng sản xuất theo sự giống nhau từng phần về kết cấu; thí dụ chi tiết hình 7.4 có cùng loại vật liệu, có các lỗ gia công giống nhau về kích thước và vị trí có thể được ghép thành một nhóm để gia công trên cùng một máy, đồ gá và dụng cụ, có nghĩa là chúng chung một nguyên công, gọi là nguyên công nhóm Như vậy, do việc ghép nhóm chi tiết chỉ giới hạn ở những bề mặt gia công giống nhau nên số lượng đối tượng được gia công ở một nguyên công sẽ tăng lên Điều đó cho phép áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến ở các nguyên công nhóm; thí dụ, dùng máy bán tự động hoặc tự động, qua đó nâng cao mức độ khai thác thiết bị chất lượng gia công không phụ thuộc vào người thợ.
Theo kinh nghiệm, công nghệ nhóm chỉ nên áp dụng có giới hạn, thường là cho một vài nguyên công chính của các đối tượng gia công thuộc cùng một loại chi tiết. Nguyên công chính là nguyên công có khối lượng lao động tính theo thời gian gia công là nhiều nhất Bởi vì, nếu áp dụng công nghệ nhóm ở tất cả các nguyên công thì việc phân nhóm và quản lý từng nhóm theo từng nguyên công và theo từng đối tượng gia công cụ thể sẽ gặp khó khăn, phức tạp
So sánh với công nghệ điển hình, công nghệ nhóm có phạm vi đối tượng sản xuất rộng lớn, vì ở công nghệ nhóm các đối tượng được ghép thành nhóm chỉ cần có sự giống nhau từng phần về kết cấu, nghĩa là chỉ cần có dạng bề mặt giống nhau; còn ở công nghệ điển hình các đối tượng phải có sự giống nhau hầu như hoàn toàn về kết cấu, nghĩa là chỉ cần có các dạng bề mặt đặc trưng giống nhau, còn ở công nghệ điển hình các đối tượng phải có sự giống nhau hoàn toàn về kết cấu, nghĩa là ứng với kiểu hoặc cỡ. Để thực hiện gia công nhóm cần tiến hành các việc chủ yếu theo thứ tự sau đây :
- Phân nhóm chi tiết gia công,
- Lập quy trình công nghệ cho từng nhóm,
- Thiết kế các trang thiết bị công nghệ (đồ gá) nhóm.
2.4.1 Phân nhóm chi tiết gia công :
Phân nhóm chi tiết gia công là công việc quan trọng đầu tiên để chẩn bị triển khai áp dụng công nghệ nhóm Phân nhóm chi tiết hợp lý sẽ tập hợp được nhiều đặc trưng công nghệ cho mỗi nhóm, như vậy về cơ bản cũng đã xác định đúng giải pháp công nghệ, tạo tiền đề thuận lợi cho bước tiếp theo. Ở công nghệ nhóm, việc phân nhóm chi tiết gia công không chỉ dựa vào đặc điểm kết cấu và đặc điểm công nghệ của chúng, mà còn dựa vào đặc điểm của kiểu, loại thiết bị công nghệ nhằm bảo đảm quá trình gia công hợp lý Tóm lại, là phải phân nhóm chi tiết gia công trên các loại thiết bị công nghệ cụ thể.
Nhóm chi tiết gia công là đơn vị chính, là cơ sở để xây dựng quá trình công nghệ.
Các nhóm chi tiết gia công thuộc các khối 1, 2, 3 được giải thích như sau :
- Khối 1 : Các chi tiết gia công chỉ cần thực hiện công nghệ nhóm trong một hoặc hai nguyên công trên một hoặc hai máy cùng kiểu là đã hoàn chỉnh Thí dụ gia công trên hoặc hai máy tiện thường, trên một hoặc hai máy tiện Revolver Ở đây số chi tiết tập hợp trong một nhóm ít hơn khối 2 Tiến trình gia công cho khối 1 như sơ đồ sau đây :
- Khối 2 : Các chi tiết gia công trong một vài nguyên công, trên một hoặc vài máy có kiểu, loại khác nhau; còn ở nguyên công khác, chúng lại có thể ở vào các nhóm khác nhau, hoặc được gia công riêng biệt.
Các nhóm chi tiết thuộc khối này được gia công giống nhau ở một hoặc vài nguyên công nên số lượng chi tiết tập hợp trong một nhóm nhiều hơn khối1 Các chi tiết ở đây có thể khác nhau khác nhiều về kết cấu.
- Khối 3 : Các chi tiết có quá trình gia công chung trên máy có kiểu, loại khác nhau chứng tỏ chúng phải có kết cấu giống nhau Như vậy số loại chi tiết khác nhau trong nhóm giảm đi nhiều và trở thành cùng một kiểu chi tiết có quá trình gia công chung Đó là quá trình công nghệ điển hình.
Ghi chú : : Nguyên công chung (nguyên công nhóm)
O : Nguyên công riêng (nguyên công cá biệt)
1 ’ , 2 ’ , 3 ’ , 4 ’ , 5 ’ : Chi tiết sau khi gia công xong.
2.4.2 Lập quy trình công nghệ nhóm :
Quy trình công nghệ nhóm là quy trình công nghệ tích hợp với bất kỳ chi tiết nào trong nhóm, nhưng có thể thay đổi chút ít tuỳ theo đặc điểm riêng của từng chi tiết trong nhóm Thí dụ tăng hay giảm một, hai bước gia công nào đó, thêm hoặc bớt một vài dụng cụ nào đó.
Chi tiết đại diện tổng hợp
Những nguyên tắc cần bảo đảm khi lập quy trình công nghệ nhóm :
- Thứ tự mỗi bước phải bảo đảm có thể gia công được bất kỳ chi tiết nào trong nhóm.
- Đồ gá, dụng cụ dùng ở các nguyên công nhóm phải bảo đảm gia công được bất kỳ chi tiết nào trong nhóm.
- Bảo đảm tổn hao điều chỉnh nguyên công là ít nhất khi thay đổi chi tiết gia công trong nhóm.
Trước hết dựa vào chi tiết đại diện, tổng hợp của nhóm chi tiết để lập quy trình công nghệ tổng quát Quy trình này bao gồm hầu hết các chi tiết cần thiết cho cả nhóm chi tiết
Quy trình công nghệ nhóm cần được xây dựng thành sơ đồ, theo thứ tự nguyên công Trong sơ đồ cần sắp xếp và bố trí dụng cụ gia công, bảo đảm đạt kích thược nhanh Phải thể hiện rõ thứ tự làm việc của dụng cụ theo thứ tự các bước công nghệ.
Phải tính thời gian công một chi tiết và cả loạt chi tiết, để xác định tải trọng của thiết bị công nghê.
2.4.3 Đồ gá gia công nhóm :
Kết cấu đồ gá gia công nhóm phải có bộ phận điều chỉnh để thích ứng với từng chi tiết trong nhóm và có bộ phận vạn năng dùng chung cho cả nhóm chi tiết Khi chuyển sang gia công một chi tiết khác của nhóm thì bộ phận vạn năng không thay đổi, còn bộ phận điều chỉnh có thể thay hoặc điều chỉnh theo kết cấu của chi tiết đó Kết cấu như vậy thường có ở đồ gá vạn năng điều chỉnh Sử dụng đồ gá này sẽ giảm bớt thời gian và phí tổn điều chỉnh
Tuỳ theo kết cấu của chi tiết gia công trong nhóm, việc điều chỉnh đồ gá gia công nhóm được thực hiện theo những cách sau đây :
- Dịch chuyển bộ phận gá đặt chi tiết gia công bằng cách dùng cơ cấu điều chỉnh (êtô, nâm cặp, ống kẹp đàn hồi ) thích ứng với hình dạng, kích thước chi tiết trong nhóm
- Thay thế vị trí bộ phận gá đặt chi tiết gia công cho phù hợp với từng chi tiết của nhóm.
- Thay đổi từng phần hoặc toàn bộ các bộ phận gá đặt chi tiết gia công, bộ phận dẫn hướng dao, nghĩa là sử dụng bộ phận thay thế nhanh như trục gá, ống kệp đàn hồi
- Vừa thay thế vừa dịch chuyển các bộ phận gá đặt chi tiết gia công hoặc bộ phận dẫn hướng dao, như sử dụng êtô có các má kẹp thay đổi nhanh, dùng phiến dẫn khoan di trượt hoặc xoay .
Công nghệ tổ hợp
Các phương pháp công nghệ điển hình và công nghệ nhóm, nếu xét riêng biệt,chúng có những ưu điểm và hạn chế nhất định Công nghệ điển hình có đối tượng là chi tiết gia công có kết cấu giống nhau ở mức cao, thường là những đối tượng gia công cùng kiểu, có khi cùng cỡ; như vậy quá trình công nghệ để gia công phải giống nhau.Nếu chỉ giới hạn trong một kiểu hoặc cỡ chi tiết thì phụ tải và hiệu suất sử dụng trang thiết bị, dụng cụ công nghệ thường thấp hơn, làm hạn chế hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ và dây chuyền sản xuất Công nghệ điển hình chỉ có thể áp dụng có hiệu quả tốt, nếu số lượng đối tượng gia công trong cùng một kiểu hoặc kiểu phải đủ nhiều, thường phải ứng với quy mô sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối, dây chuyền sản xuất thường kém linh hoạt.
Sản xuất theo dây chuyền trên cơ sở quá trình công nghệ tối ưu, linh hoạt và tự động hoá trong quy mô sản xuất phổ biến cho hàng loạt vừa và nhỏ Đặt ra vấn đề nghiên cứu công nghệ tổ hợp dựa trên việc kết hợp các phương pháp thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá kết cấu của đối tượng sản xuất, Tiêu chuẩn hoá kết cấu của đối tượng sản xuất, công nghệ điển hình và công nghệ nhóm nhằm khai thác tận dụng ưu điểm, hạn chế nhược điểm của từng phương pháp riêng biệt Để có thể sản xuất theo dây chuyền đạt hiệu quả kinh tế, kỹ thuật tốt ở quy mô sản xuất này, trước hết phải bảo đảm tính linh hoạt của quá trình công nghệ nguyên công và dây chuyền sản xuất Nghĩa là bảo đảm tính thích nghi nhanh của quá trình công nghệ, nguyên công và dây chuyền sản xuất khi đối tượng sản xuất thay đổi theo chu kỳ nhất định.
Tính linh hoạt của dây chuyền sản xuất, trong thực tế đòi hỏi khi thiết kế, xây dựng dây chuyền sản xuất phải bảo đảm tính linh hoạt của toàn bộ quá trình công nghệ và tính linh hoạt của từng nguyên công Như vậy, tiền đề cơ bản nhất để boả đảm tính linh hoạt tốt của dây chuyền sản xuất chính là phải xác định hợp lý đối tượng sản xuất cho dây chuyền Để bảo đảm tính linh hoạt của toàn bộ quá trình gia công, phải xác định đối tượng sản xuất theo luận điển của công nghệ điển hình Mặt khác để bảo đảm tính linh hoạt của từng nguyên công, lại phải theo quan điểm của nhóm Ở phương pháp công nghệ tổ hợp, khi xác định đối tượng sản xuất, phải kết hợp các luận điểm của công nghệ điểm hình và công nghệ nhóm mà xuất phát điểm có thể là loại hoặc kiểu chi tiết.
Sơ đồ tổng quát về tiến trình công nghệ tổ hợp
: Nguyên công chung của quá trình công nghệ chung.
: nguyên công ứng với nhóm nhỏ.
A,B,C,D : Phôi A’,B’,C’,D’ : Chi tiết hoàn chỉnh
Khả năng thích nghi nhanh của quá trình công nghệ, nguyên công và dây chuyền gia công chủ yếu là do trang thiết bị, dụng cụ công nghệ quyết định với sự hỗ trợ tích cực của cơ cấu cấp phôi, cơ cấu thay dụng cụ, cơ cấu vận chuyển Để bảo đảm tính thích nhanh của trang thiết bị công nghệ, ứng với đối tượng gia công cụ thể,tuỳ theo mức độ và điều kiện sản xuất trong ngành chế tạo máy mà có thể nghiên cứu các phương án sau :
- Phương án tập trung nguyên công khi trình độ sản xuất phát triển : Sử dụng máy chương trình số (máy NC, máy CNC) hoặc trung tâm gia công điều khiển theo chương số
- Phương án phân tán nguyên công, sản xuất kém phát triển : Sử dụng máy vạ năng thông thường kết hợpp gá lắp linh hoạt (gá lắp điều chỉnh), hoặc máy chuyên dùng linh hoạt có kết cấu đơn giản
Những bước quan trọng trước hết cần phải thực hiện để có thể áp dụng công nghệ tổ hợp là :
- Phân loại và ghép nhóm đối tượng gia công trong từng chủng loại đối tượng gia công có trong chương trình sản xuất Từ chương trình sản xuất, trước hết xác định dạng chi tiết phổ biến, rồi chi tiết phổ biến trong dạng phổ biến, tiếp theo là xác định các thông số cơ bản phổ biến của đối tượng gia công trong loại chi tiết phổ biến (loại vật liệu phổ biến, số lượng chi tiết phổ biến, số lượng bề mặt gia công khác nhau phổ biến, các yêu cầu kỹ thuật phổ biến của bề mặt cơ bản Sau đó so sánh từng đối tượng trong loại phổ biến theo các thông số cơ bản phổ biến để xác định số kiểu chi tiết trong loại chi tiết phổ biến được gia công theo quy trình công nghệ tổ hợp.
- Xác định đối tượng đại diện (điển hình) : Xác định kiểu chi tiết đại diện trong số kiểu chi tiết được gia công theo công nghệ tổ hợp trên cơ sở độ phức tạp cao nhất về kết cấu công nghệ.
- Xác định số lượng quy đổi của từng kiểu chi tiết khác ra kiểu chi tiết điển hình bằng hệ số quy đổi Hệ số quy đổi (tính gần đúng) là số xét đến sự khác nhau về kết cấu và công nghệ giữa kiểu đang xét và kiểu điển hình Sau đó tính tổng số lượng quy đổi ra kiểu điển hình của tất cả các kiểu chi tiết được gia công tổ hợp.
- Xác định phương án tổ hợp tối ưu về công nghệ Thí dụ đối với chi tiết chính xác của động cơ diesel, bộ đôi chính xác cao, chi tiết dạng trụ, kiểu piston, xylinder, kim, đế với cỡ D12, D20, W50, C100.
Có thể có các phương án tổ hợp công nghệ như sau :
* Gia công tổ hợp các kiểu chi tiết piston, xylinder, kim, đế.
* Gia công tổ hợp các kiểu chi tiết trục (piston, kim)
* Gia công tổ hợp các kiểu chi tiết bạc (xylinder, đế)
* Gia công tổ hợp các kiểu chi tiết theo các cỡ (Kiểu piston, kiểu xylinder, kiểu kim, kiểu đế, gia công tổ hợp từng kiểu với nhiều cỡ).
- Thiết kế, xây dựng quá trình công nghệ, nguyên công và dây chuyền gia công theo phương án tối ưu về công nghệ, kể cả thiết kế đồ gá điều chỉnh cho từng nguyên công.