TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT GIA CÔNG
Phân tích đặc điểm, điều kiện làm việc và phân loại chi tiết gia công
1.1 Đặc điểm và tính năng của chi tiết.
Chi tiết dạng trục là một thành phần phổ biến trong ngành chế tạo máy, với bề mặt gia công là bề mặt ngoài hình tròn xoay Bề mặt này được thiết kế để lắp ghép với các chi tiết khác trong quá trình hoạt động.
Chi tiết dạng trục thường được sử dụng để truyền momen xoắn thông qua cơ cấu truyền động giữa các bánh răng, bánh vít, và trục vít Trong quá trình hoạt động, trục có thể bị biến dạng do tải trọng và điều kiện làm việc, do đó cần gia công chính xác để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật như độ cứng xoắn, độ cứng uốn và độ đồng tâm Bề mặt làm việc của trục cũng cần được gia công tỉ mỉ để đảm bảo các cơ tính đạt tiêu chuẩn.
Trục răng là một thành phần thiết yếu trong hộp giảm tốc lò trộn, có nhiệm vụ nhận và truyền động.
Chức năng nhận chuyển động là bộ phận tiếp nhận truyền động từ động cơ thông qua bộ truyền đai hoặc xích Bộ phận này được lắp trên đầu trục có đường kính Φ70, cố định theo phương tiếp tuyến bằng then với kích thước rông 20mm và chiều dài 95mm.
Chức năng truyền chuyển động của bộ phận này được thực hiện thông qua hệ thống răng có modul 3,5 và tổng số răng Z = 24, giúp truyền động hiệu quả từ phần răng đến trục bị động qua bánh răng bị động của bộ truyền.
1.2 Điều kiện làm việc của chi tiêt Đây là chi tiết dạng trục có Lmax = 1211mm, Dmax ,84mm và Dmin = 70mm. Đây là trục có tỷ số L/D>10mm do đó được xếp vào loại truc dài.
Với chức năng chủ yếu nói trên, trục răng Z24 được làm việc trong các điều kiện sau: + Hai đầu trục Φ70 0.03 0.01lắp bộ truyền đai (hoặc xích)
+ hai cổ trục Φ 80 0.03 0.01 lắp vòng bi, chính là vị trí được nằm lên hai gối đỡ của thân hộp tốc độ
Trong quá trình làm việc, trục phải chịu mô men uốn do lực hướng kính và mô men xoắn do lực tiếp tuyến Kết cấu của bộ truyền trong hộp, đặc biệt là truyền động bánh răng nghiêng, khiến lực dọc trục có ảnh hưởng đáng kể Phần răng Z24 với modul = 3,5 luôn chịu ứng suất tiếp xúc, dẫn đến mòn răng, và ứng suất uốn, có thể gây gãy răng.
Trục chế tạo cần có độ cứng vững và đồng tâm cao Gia công răng liền trục không chỉ tăng cường độ cứng vững mà còn tiết kiệm nguyên công và giảm giá thành sản phẩm Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là khi bề mặt răng bị hư hỏng như tróc rỗ, gãy, hay mòn, toàn bộ trục sẽ phải được thay thế.
1.3 Tra và lập bảng thành phần hoá học, cơ tính của vật liệu sử dụng chế tạo chi tiết
- Vật liệu để chế tạo trục răng là thép 40X Có thành phần hoá học như sau:
%C %Cr %Mn %Si %Ni %Bo
Phân tích yêu cầu kỹ thuật chọn ra phương pháp gia công tinh lần cuối và biện pháp công nghệ gia công chi tiết
2.1 Phân tích các yêu cầu kĩ thuật về độ chính xác bản thân của chi tiết
2.1.1 Đặc điểm của trục răng.
- Trục răng có đường kính lớn nhất để phay răng và sau đó trục được hạ bậc Đường kính được gia công chính xác dùng để lắp ổ lên trục
- Hai đầu trục có hai lỗ tâm dùng để gia công chi tiết
Độ đồng tâm giữa các cổ trục và phần có răng là yêu cầu rất quan trọng Để đảm bảo điều này, trong quá trình gia công, cần sử dụng chuẩn tinh thống nhất với hai lỗ tâm ở hai đầu trục.
- Các bề mặt trên trục có khả năng gia công được bằng các dao thông thường.
- Trong quá trình gia công ta phải dùng chuẩn định vị là hai lỗ tâm.
2.1.2 Khi chế tạo chi tiết dạng trục cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
Bề mặt trục có rãnh then (L= 90mm) được gia công với độ nhẵn Ra khoảng 1,6 μm, nhằm đảm bảo lắp bánh răng và truyền mô men xoắn qua mối ghép bằng then.
- Độ không song song giữa các bề mặt then và tâm là 0,05 mm/100 mm chiều dài sai lệch của rãnh then theo chiều dài không quá 0,01mm
Bề mặt Ф70 (Lmm) cần có độ chính xác cao, độ bền và độ cứng để lắp ghép ổ lăn, yêu cầu gia công đạt độ nhẵn bóng Ra≈ 1,6 μm Điều này đảm bảo các ngõng trục Ф70, Ф80 có dung sai độ đồng tâm phù hợp với đường kính vòng chia.
- Bề mặt trục Ф42 không dùng lắp ghép nhưng vẫn phải gia công đạt độ nhẵn bóng Rz≈ 40μm để tăng độ bền mỏi của chi tiết.
2.2 Định ra phương pháp gia công tinh lần cuối.
Dựa vào điều kiện làm việc và yêu cầu về độ chính xác của từng bề mặt ta chọn phương pháp gia công lần cuối như sau:
- Bề mặt Ф80, Rz ≈ 40μm dùng phương pháp gia công tiện thô.
- Bề mặt Ф70, Ra≈ 1,6 μm dùng phương pháp gia công là tiện tinh
- Rãnh then dùng phương pháp gia công là phay
- Việc gia công răng liền trục Ф91,84 ta chọn phương pháp phay lăn răng
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết gia công
Tính công nghệ trong kết cấu có ý nghĩa rất quan trọng :
- Ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
- Ảnh hưởng đến khối lượng gia công và năng suất lao động
- Ảnh hưởng đến tiêu hao nguyên vật liệu
- Cuối cùng là ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm
Qua bản vẽ trục răng ta thấy:
Chi tiết dạng trục có chiều dài tối đa Lmax = 1211mm, đường kính tối đa Dmax = 84mm và đường kính tối thiểu Dmin = 70mm Với tỷ số L/D lớn hơn 10mm, trong quá trình gia công, cần áp dụng các biện pháp tăng cứng vững để tránh biến dạng và chống võng cho trục.
- Phần răng cấp chính xác 7 nên khi gia công răng không quá khó khăn về dao (dao tiêu chuẩn)
- Các bề mặt trục có khả năng gia công được bằng các dao thông thường
- Kết cấu trục thoả mãn đường kính các bậc trục giảm dần về 2 phía thuận lợi cho việc gia công
- Các bề mặt gia công đều thuận lợi cho việc ăn dao, thoát dao dễ dàng
Sau khi hoàn thành các nguyên công gia công, cần tiến hành nhiệt luyện chi tiết để đạt được độ cứng và độ bền cơ học cần thiết, đảm bảo đáp ứng yêu cầu làm việc Cuối cùng, thực hiện nguyên công mài để đạt độ chính xác theo yêu cầu.
Kết luận: Phân tích cho thấy rằng kết cấu trục hiện tại là hợp lý và có thể được gia công hoàn toàn bằng các phương pháp cơ khí thông thường, phù hợp với trang thiết bị và điều kiện sẵn có tại phân xưởng nhà máy cơ khí.
Dạng sản xuất
4.1 Ý nghĩa của xác định DSX Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ và đề ra phương án tổ chức sản xuất để tạo ra sản phẩm đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Trong điều kiện hiện nay việc xác định dạng sản xuất chủ yếu dựa vào sản lượng và khối lượng của chi tiết gia công Các yếu tốđặc trưng của dạng sản xuất là:
- Tính ổn định của sản phẩm
- Tính lặp lại của quá trình sản xuất
Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất được phân chia thành ba dạng dựa trên sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm.
+ Sản xuất đơn chiếc ( Đặc điểm: sản lượng hàng năm ít)
+ Sản xuất hàng loạt ( Đặc điểm: sản lượng không quá ít chế tạo thành từng loạt theo chu kỳ)
+ Sản xuất hàng khối (có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hoá cao, trang thiết bị dụng cụ chuyên dùng)
Mỗi loại hình sản xuất đều có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Việc xác định loại hình sản xuất là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến quyết định đầu tư về trang thiết bị, máy móc, nhân lực và mặt bằng sản xuất.
Với dạng sản xuất loạt lớn cho phép vốn đầu tư vào trang thiết bị máy móc hiện đại, chuyên dùng, tổ chức sản xuất theo dây truyền.
Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, việc đầu tư vào trang thiết bị máy móc mới không cần thiết; thay vào đó, nên tận dụng các thiết bị hiện có Từ đó, có thể xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết hợp lý để đạt được hiệu quả kinh tế cao.
4.2 Xác định dạng sản xuất
Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải xác định được sản lượng cơ khí và khối lượng của chi tiết gia công
Sản lượng cơ khí được xác định theo công thức :
N1 : Sản lượng cơ khí chi tiết cần chế tạo trong một năm
N : Sản lượng kế hoạch trong năm chi tiết cần chế tạo
N = 18000 chi tiết/năm α : Hệ số % dự trữ đề phòng cho hư hỏng ( α = 3 - 6%).
Chọn α = 4% β : Hệ số % dự trữ đề phòng mất mát, bảo quản ( β = 5 - 7%)
Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức: Q = γ.V (kg) γ : Trọng lượng riêng của vật liệu ( Thép 40X có γ = 7,852 kg/dm3
V : Thể tích của chi tiết (dm3): V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7
Theo bảng 2 trong nghiên cứu của Gs Trần Văn Địch, sản xuất hàng khối có đặc điểm nổi bật là sản lượng lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hóa cao và sử dụng trang thiết bị chuyên dụng.
CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
5.1 Cơ sở việc lựa chọn phôi
Phôi được xác định dựa trên kết cấu chi tiết, loại vật liệu, điều kiện và hình thức sản xuất của từng nhà máy Việc chọn phôi đồng nghĩa với việc xác định phương pháp chế tạo, từ đó quyết định lượng dư, kích thước và dung sai của phôi.
Việc lựa chọn phương pháp tạo phôi hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết Kích thước phôi cần có đủ lượng dư cho quá trình gia công, và hình dáng phôi càng giống với chi tiết thì càng giảm được lượng dư gia công Điều này không chỉ giúp giảm số lần chạy dao mà còn tiết kiệm thời gian gia công, tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm.
Việc tạo phôi phù hợp với việc chế tạo chi tiết trước hết phải căn cứ vào các yêu cầu sau:
- Vật liệu và cơ tính mà chi tiết gia công đòi hỏi
- Hình dáng kết cấu và kích thước của chi tiết gia công
- Dạng sản xuất cụ thể
- Khả năng đạt độ chính xác gia công, chọn phôi hợp lý
Cơ sở sản xuất cần đáp ứng các điều kiện cụ thể khi gia công trục răng từ vật liệu thép 40X, nổi bật với cơ tính tốt và độ bền cao Đối với loại sản phẩm lớn, có nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau, bao gồm cán, rèn, dập, và có thể sử dụng phương pháp đúc.
Dựa vào các đặc điểm kết cấu, hình dáng, kích thước, yêu cầu kỹ thuật, độ bóng, độ đồng tâm, độ vuông góc và khả năng làm việc của chi tiết, chúng ta xác định rằng chi tiết làm việc chịu tải và mô men xoắn Đồng thời, dựa trên ưu nhược điểm của từng phương pháp, phương pháp chế tạo phôi hợp lý nhất là sử dụng phôi dập.
5.2 Phương pháp chế tạo phôi
Phôi thép thanh hay dùng để chế tạo chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, trục, xilanh, pittong, bánh răng có đường kính nhỏ…
Cán là quá trình gia công kim loại, trong đó phôi được biến dạng giữa hai trục quay ngược chiều, với khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi Phương pháp này giúp giảm chiều cao của phôi, đồng thời tăng chiều dài và chiều rộng của nó.
- Nâng cao chất lượng của phôi.
- Năng suất đạt được rất cao (do tính liên tục)
- Chỉ cán được những sản phẩm không phức tạp lắm (chủ yếu là những thép thương phẩm)
Đúc là một phương pháp sản xuất phôi, trong đó kim loại hoặc hợp kim được nấu chảy và sau đó được rót vào một khuôn rỗng đã được tạo hình sẵn theo yêu cầu.
- Sản phẩm đúc có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu.
- Có thể đúc được những sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến rất lớn.
- Sản phẩm đúc có thể đạt được độ chính xác, độ nhẵn khá cao với những phương pháp đúc đặc biệt.
- Tạo ra trên vật đúc các lớp vật liệu có cơ tính khác nhau.
- Có thể cơ khí hoá, tự động hoá, năng suất cao.
- Chưa tiết kiệm được kim loại do hệ thống rót, do sai hỏng.
- Tỉ lệ phế phẩm còn cao vì khuyết tật đúc khá nhiều.
- Kiểm tra khuyết tật khó khăn.
Phôi rèn tự do là một kỹ thuật gia công áp lực, trong đó quá trình biến dạng diễn ra tự do theo nhiều hướng mà không bị giới hạn bởi bề mặt nào khác, ngoại trừ bề mặt tiếp xúc trực tiếp với dụng cụ gia công.
Phương pháp gia công này nổi bật với tính linh hoạt cao và phạm vi gia công rộng, cho phép gia công các vật thể có trọng lượng từ vài gam đến hàng trăm tấn Đặc biệt, phương pháp này có khả năng gia công những vật lớn hơn so với phương pháp dập thể tích.
- Có thể chế tạo được những chi tiết có hình dáng, kích thước, khối lượng rất khác nhau.
- Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng khả năng chịu tải trọng của vật liệu.
- Phôi có cơ tính đồng đều thích hợp với các chi tiết chịu tải lớn.
- Dụng cụ và thiết bị tương đối đơn giản cho nên vốn đầu tư ít và tính linh hoạt trong sản xuất cao.
- Nâng cao chất lượng kim loại đặc biệt là kim loại đúc.
- Độ bóng và độ chính xác đạt được không cao.
- Sự đồng đều trong cả một loạt sản phẩm là không cao.
- Lượng dư lớn, hệ số sử dụng vật liệu thấp.
- Hệ số sử dụng vật liệu thấp do đó hiệu quả kinh tế không cao.
- Năng suất thấp đặc biệt là khi rèn bằng tay.
- Hình dáng, chất lượng phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân.
Phương pháp gia công dập thể tích, hay còn gọi là rèn khuôn, là quá trình gia công áp lực mà trong đó phôi kim loại bị biến dạng và điền đầy vào khoang rỗng của lòng khuôn Sự biến dạng này được giới hạn trong lòng khuôn, và khi quá trình dập kết thúc, kim loại sẽ hoàn toàn lấp đầy lòng khuôn, tạo ra sản phẩm có hình dáng và kích thước giống hệt như lòng khuôn.
Vật dập mang lại độ bóng và độ chính xác vượt trội so với phương pháp rèn tự do Khi áp dụng các phương pháp đặc biệt, độ chính xác có thể đạt mức rất cao.
- Cơ tính của vật dập cao, đồng đều do giai đoạn nén khối gây ra.
Việc dập các chi tiết có hình dáng phức tạp giúp tiết kiệm kim loại nhờ vào hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với phương pháp rèn tự do Thao tác dập đơn giản và không yêu cầu tay nghề cao, điều này làm cho quy trình sản xuất trở nên hiệu quả hơn.
- Đạt năng suất lao động cao, dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
- Giá thành chế tạo khuôn thường lớn, thường áp dụng cho sản xuất loạt lớn hàng khối Khó dập các chi tiết kích thước dài và lớn
Kết luận: Sau khi phân tích các phương án và xem xét điều kiện sản xuất cũng như kích thước của chi tiết gia công, phôi thép thanh được lựa chọn là phương án phù hợp nhất Việc này không chỉ đảm bảo hiệu quả trong quá trình gia công mà còn tận dụng được vật liệu có sẵn trên thị trường, giúp tiết kiệm chi phí.
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Phân tích việc lựa chọn chuẩn định vị
1.1 Vấn đề chuẩn định vị khi gia công.
1.1.1 Những yêu cầu chung khi chọn chuẩn. Đối với các chi tiết dạng trục yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục là rất quan trọng, để đảm bảo được yêu cầu này khi gia công trục cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất.Việc phân tích lựa chuẩn định vị có ý nghĩa quan trọng, nó quyết định đến chất lượng chi tiết gia công Do vậy, việc chọn chuẩn phải thoả mãn hai yêu cầu sau:
+ Phân bố lượng dư trên toàn chi tiết trong suốt quá trình gia công đảm bảo độ đồng tâm giữa các cổ trục.
+ Năng suất cao, hạ giá thành sản phẩm.
1.1.2 Những lời khuyên chung khi chọn chuẩn
Khi lựa chọn chuẩn, cần tuân thủ nguyên tắc 6 điểm để kiểm soát hợp lý số bậc tự do cần thiết Trong một số trường hợp, cần tuyệt đối tránh tình trạng thiếu định vị hoặc siêu định vị.
Chọn chuẩn kẹp phù hợp để tránh biến dạng chi tiết gia công do lực cắt và lực kẹp quá lớn Đồng thời, lực kẹp cần được tối ưu hóa để giảm bớt sức lao động cho công nhân và đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc.
- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá phải đơn giản sử dụng thuận lợi nhất và thích hợp với từng loại hình sản xuất.
1 Những yêu cầu khi chọn chuẩn tinh:
- Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt cần gia công, chủ yếu nhằm đảm bảo độ chính xác kích thước.
- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau.
2 Các lời khuyên khi chọn chuẩn tinh.
Chọn chuẩn tinh chính là yếu tố quan trọng trong quá trình gia công lắp ghép, giúp đảm bảo tính thống nhất trong định vị chi tiết Việc sử dụng chuẩn tinh chính không chỉ nâng cao độ chính xác của các kích thước mà còn giảm thời gian gia công và loại bỏ sự cần thiết của chuẩn tinh phụ.
Khi lựa chọn chuẩn tinh, cần ưu tiên chọn loại có tính trùng chuẩn cao nhất Nếu chuẩn định vị trùng với chuẩn khởi xuất, sai số chuẩn sẽ ở mức tối thiểu Đặc biệt, khi chuẩn định vị trùng với cả chuẩn khởi xuất và chuẩn cơ sở, sai số chuẩn sẽ bằng không.
Chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt là rất quan trọng, vì nó giúp đơn giản hóa việc sử dụng đồ gá trong quá trình công nghệ Việc sử dụng một hệ chuẩn duy nhất không chỉ giảm thiểu số lượng đồ gá cần thiết mà còn tiết kiệm thời gian trong thiết kế và chế tạo đồ gá.
Việc tuân thủ các lời khuyên khi chọn chuẩn sẽ giảm thiểu số lượng đồ gá cần sử dụng trong quá trình gia công, đồng thời nâng cao độ chính xác gia công nhờ việc loại bỏ sai số tích lũy khi thay đổi chuẩn.
1.2.1 Căn cứ vào lời khuyên ta có các phương án chọn chuẩn như sau:
A Phương án 1: chuẩn tinh là hệ gồm 2 lỗ tâm Phương án này khống chế 5 bậc tự do đó là quay quanh oy, oz và tịnh tiến theo trục ox, oy, oz.
Lợi ích của việc chọn chuẩn tinh thống nhất là đảm bảo độ chính xác cao trong gia công Với hai lỗ tâm khống chế năm bậc tự do và một bậc tự do quay quanh trục không khống chế, phương án này cho phép gia công nhiều lần gá đặt và hầu hết các bề mặt trụ ngoài Điều này không chỉ đảm bảo kích thước và dung sai độ đồng tâm của các ngõng trục mà còn giúp quá trình gá đặt diễn ra nhanh chóng Hơn nữa, chuẩn tinh này còn hữu ích trong việc kiểm tra và sửa chữa sau này.
Chọn chuẩn tinh với hai lỗ tâm yêu cầu gia công chính xác, tuy nhiên, độ cứng vững thấp có thể dẫn đến mòn và biến dạng lỗ sau nhiều lần gá đặt, gây ra sai số Do đó, sau khi nhiệt luyện, cần phải sửa lại hai lỗ tâm để đảm bảo độ chính xác.
B Phương án 2: Chuẩn tinh mặt trụ ngoài và vai trục kết hợp với lỗ tâm
- Phương án này khống chế 5 bậc tự do đó là quay quanh oy, oz và tịnh tiến theo trục ox, oy, oz.
- Ưu điểm: độ cứng vững cao, gá đặt nhanh, gia công được nhiều bề mặt
Nhược điểm của quá trình gia công là độ chính xác bề mặt phụ thuộc vào đồ gá (mâm cặp) và nhám bề mặt Khi độ chính xác của phần mâm cặp giảm, lực kẹp lớn có thể ảnh hưởng đến biến dạng bề mặt của chi tiết gia công, gây khó khăn trong việc kiểm tra và sửa chữa.
C Phương án 3 : chuẩn tinh là hệ gồm 2 mặt trụ ngoài và vai trục
- Phương án này khống chế 5 bậc tự do đó là quay quanh oy, oz và tịnh tiến theo trục ox, oy, oz.
- Ưu điểm: Độ cứng vững cao vì vậy ta áp dụng cho nguyên công phay rãnh then.
- Nhược điểm: Các bề mặt gia công bị hạn chế Và phải chế tạo thêm đồ gá nên phương án này đắt tiền
Kết luận: Áp dụng phương án 2 cho các nguyên công gia công thô và bán tinh; phương án 3 cho nguyên công phay rãnh then và khoan tâm; và phương án 1 cho các nguyên công gia công tinh như tiện tinh mỏng và mài thô, tinh.
1 Những yêu cầu khi chọn chuẩn thô.
- Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công
- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và bề mặt không gia công.
- Chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đến quy trình công nghệ nó ảnh hưởng đến các nguyên công sau và độ chính xác của chi tiết gia công.
2 Những lời khuyên khi chọn chuẩn thô.
Theo một phương kích thước nhất định, nếu chi tiết gia công có bề mặt không gia công, nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô Điều này giúp giảm thiểu sự thay đổi vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công và bề mặt không gia công.
Theo một phương kích thước nhất định, khi trên chi tiết gia công có hai hoặc nhiều bề mặt không gia công, nên chọn bề mặt không gia công có mối quan hệ chính xác nhất với các bề mặt đã gia công để làm chuẩn thô.
+/ Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng không có ba via, hoặc quá gồ ghề.
Theo một phương kích thước nhất định, nếu tất cả các bề mặt trên chi tiết gia công đều cần được gia công, thì nên chọn mặt phôi tương ứng với bề mặt gia công có lượng dư đều và nhỏ nhất để làm chuẩn thô.
Tra lượng dư
Để đạt được hình dáng, kích thước và chất lượng theo yêu cầu kỹ thuật trong gia công, cần thực hiện qua nhiều nguyên công Mỗi nguyên công yêu cầu hớt đi một lượng kim loại nhất định, được gọi là lượng dư gia công.
Việc xác định lượng dư gia công hợp lý là yếu tố quan trọng giúp nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình công nghệ Phôi được định hợp lý chủ yếu phụ thuộc vào việc này.
Lượng dư quá lớn không chỉ lãng phí vật liệu mà còn tiêu hao sức lao động do phải gia công nhiều, tốn năng lượng điện và gây hao mòn dụng cụ cắt, từ đó làm tăng giá thành sản phẩm.
Lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để khắc phục các sai lệch của phôi thành chi tiết hoàn thiện, điều này có thể được giải thích thông qua hệ số in dập K (hệ số in dập)id.
ct là sai lệch của chi tiết
ph là sai lệch của phôi.
Sai lệch trong quá trình cắt gọt sẽ giảm dần qua từng nguyên công, do đó cần chia thành nhiều bước để loại bỏ lớp kim loại mang sai số do nguyên công trước để lại Lượng dư phải đủ để thực hiện các nguyên công cần thiết; nếu quá nhỏ, sẽ dẫn đến trượt giữa dao và chi tiết, gây mòn dao nhanh và bề mặt gia công không đạt yêu cầu Trong ngành chế tạo máy, lượng dư gia công thường được xác định theo hai phương pháp chính.
A Phương pháp thống kê kinh nghiệm
Phương pháp xác định lượng dư gia công rất phổ biến trong sản xuất, dựa trên tổng giá trị lượng dư từ các bước gia công theo kinh nghiệm.
Các giá trị kinh nghiệm này thường được tổng hợp thành bảng trong các sổ tay công nghệ chế tạo máy.
+ Nhược điểm của phường pháp này là không xét đến điều kiện gia công thế cho nên lượng dư gia công thường lớn hơn giá trị cần thiết.
B Phương pháp tính toán phân tích
Theo phương pháp này, lượng dư được xác định dựa trên việc phân tích sai số gia công trong từng trường hợp cụ thể, khi lựa chọn chuẩn và từ bề mặt gia công trên chi tiết, sau đó tổng hợp lại.
- Ưu điểm: Xác định được lượng dư gia công cho các bề mặt tương đối chính xác.
Phương pháp phân tích tính toán có nhiều ưu điểm, khắc phục được nhược điểm của phương pháp thống kê Vì lý do này, chúng ta quyết định lựa chọn phương pháp tính toán phân tích để xác định lượng dư gia công.
2.1 Tính lượng dư cho 2 mặt đầu
Gia công hai mặt đầu bằng phương pháp phay đồng thời sử dụng mặt trụ ngoài để chuẩn định vị, kiểm soát 4 bậc tự do, kết hợp với mặt đầu của bậc trụ để kiểm soát 1 bậc tự do.
Lượng dư tối thiểu cho hai mặt đầu:
Bề mặt gia công là bề mặt đối xứng nên ta áp dụng công thức:
+ Z bmin: Lượng dư tối thiểu cho một nguyên công
+ R : Chiều cao nhấp nhô do nguyên công (hay bước) sát trước để lại a
+ T : Chiều sâu lớp kim loại bị hư hỏng do nguyên công (hay bước) sát trước đểa lại.
Sai lệch về vị trí không gian do nguyên công (hay bước) sát trước để lại có thể bao gồm độ cong vênh, độ lệch tâm và độ không song song của chi tiết.
+ b : Sai số gá đặt của nguyên công (hay bước) đang thực hiện tạo nên.
Ta = 300 (μm) và Ra = 200 (μm) là thông số chất lượng bề mặt của một số loại phôi thông dụng, theo bảng 3.2 trong tài liệu "Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy" của GS.TS Vũ Đắc Lộc và Lưu Văn Nhang, xuất bản năm 2006.
c: Là sai số chuẩn , có c = 0
k : Là sai số kẹp chặt có k = 0
dg: Là sai số đồ gá.
dg: Sai số của đổ gá. kt dg
U dg: Độ mòn của đồ gá trong quá trình sử dụng
Hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt và điều kiện tiếp xúc giữa mặt chuẩn của chi tiết và bề mặt làm việc của đồ định vị.
N : Là số lần tiếp xúc của chi tiết gia công với đồ định vị.
Thay vào biểu thức 2 ta được: b dg 26,9(m )
Thay vào biểu thức 1 ta có: 2Zbmin = 2 [(200+300) + 56 + 26,9] = 1170 ( m )
2.2 Tra dượng lư cho các bề mặt còn lại
Lượng dư của các bề mặt theo bảng (3-9 tài liệu 2) nhóm 3 trang 101 sổ tay CNCTM toàn tập ĐHBK 2000 mặt trụ.
THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG VI
Phân tích lựa chọn máy
3.1 Lựa chọn kiểu loại máy
- Nguyên công VI tiến hành tiện tiện tinh các bề mặt trụ nên ta sử dụng máy tiện TAKISAWA TAC- 560
+ Loại máy : Máy tiện NC
+ Nước sản xuất: Nhật Bản
+ Phân phối tại việt nam: công ty TNHH máy móc thiết bị Tuấn My
+ Địa chỉ: 900 Quốc Lộ 1A, KP 7, Bình Trị Đông A, Q Bình Tân, TP HCM
3.2.Thông số ký thuật cơ bản của máy.
Chiều dài tối đa của bàn máy mm 360
Chiều dài tối đa của bàn dao mm 190
Tốc dộ trục chính Vòng/phút 60-2000
( tùy vào lượng chạy dao và tốc độ trục chính)
(tùy vào lượng chạy dao và tốc độ trục chính)
Công suất động cơ kW 3,7/5,5 Điện năng tiêu thụ kW 5,28
- Khả năng công nghệ của máy:
Máy tiện TAC 560 cũng có khả năng công nghệ cơ bản:
- Ngoài những khả năng cơ bản trên máy tiện ra còn có các chức năng sau: 1: Tiện ren trong
2: Gia công được các bề mặt côn: đánh lệch ụ dộng, đánh lệch bàn dao trên, sử dụng thước chép hình cơ khí hoặc thủy lực, sử dụng dao tiện đình hình, kết hợp dịch chuyển Sd và Sn…
3: Sử dụng để đánh bóng
4: Có thể gia công các bề mặt không tròn xoay, bề mặt lệch tâm khi sử dụng thêm đồ gá.
5: Có thể gia công thêm rãnh then khi sử dụng thêm đồ gá
3.2 Phân tích lựa chọn đồ gá và dụng cụ đo
* Vị trí và vai trò của đồ gá
Đồ gá là thiết bị thiết yếu trong gia công chi tiết trên máy cắt kim loại, giúp giảm sức lao động và nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm.
Khi gia công sản phẩm, việc lựa chọn và thiết kế đồ gá phù hợp với đặc điểm, kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là rất quan trọng Sử dụng đồ gá hợp lý không chỉ đảm bảo độ chính xác gia công mà còn nâng cao năng suất, giảm sức lao động và thời gian phụ Điều này mở rộng khả năng công nghệ của máy, góp phần giảm giá thành chi tiết và nâng cao hiệu quả kinh tế.
Đồ gá thiết kế cần đáp ứng các tiêu chí cơ bản như tính tiện dụng, khả năng tác động nhanh, độ chính xác cao cho nguyên công, an toàn, kết cấu đơn giản, chi phí thấp, và dễ dàng trong việc sửa chữa, thay thế, điều chỉnh.
* Lựa chọn đồ gá: Mũi chống tâm
Mũi chống tâm là thiết bị quan trọng dùng để đỡ chi tiết khi gá trên ụ sau của máy Để tiện giữa các mũi chống tâm, chi tiết cần có lỗ tâm khoan ở cả hai đầu với góc thường là 60°, tạo mặt tựa cho phép chi tiết quay Tuy nhiên, trong các tình huống gia công nặng, góc 75° được sử dụng để đảm bảo hiệu quả.
Mũi chống tâm đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ đồng tâm, giúp phôi gia công được chuyển đổi giữa các quá trình gia công hoặc kiểm tra mà không làm giảm độ chính xác.
Mũi chống tâm hỗ trợ gia công phôi dài, giúp ngăn chặn lực cắt làm chệch hướng công việc, từ đó duy trì độ chính xác và đảm bảo an toàn trong quá trình gia công.
Mũi chống tâm máy tiện được ứng dụng rộng rãi trong các quy trình gia công với phôi trung tâm, không chỉ giới hạn ở máy tiện mà còn bao gồm các thiết bị như đầu phân chia, máy nghiền hình trụ, máy mài dao và các dụng cụ cắt khác.
Mũi chống tâm được chèn vào một lỗ phù hợp khoan bởi một mũi khoan tâm Các lỗ hình nón gần và ở bề mặt, và hình trụ, sâu hơn.
– Các bề mặt của mũi chống tâm được tôi cứng và mài bóng.
– Mũi chống tâm VLC có tốc độ quay cao
– Mũi chống tâm tốc độ cao VLC làm từ thép hợp kim SUJ2 độ cứng cao (60HRC±2), và chống mài mòn tốt.
– Đầu chống tâm máy tiện quay tốc độ cao VLC được cấu tạo từ ổ bi cầu đôi, ổ đũa và ổ bi đỡ chặn.
– Mũi chống tâm máy tiện tốc độ cao được sử dụng cho máy tiện và máy tiện CNC tốc độ cao với tải trọng nặng, chống thấm nước.
Tốc độ tối đa θ Câng nặng Kích thước Mã sản phẩm
Thước cặp là công cụ đo lường chính xác các kích thước như chiều dài, chiều rộng, chiều cao, chiều sâu và đường kính Thước cặp du xích 1/10 thường được sử dụng để kiểm tra các kích thước có độ chính xác thấp, trong khi thước cặp 120 và 150 thường được dùng để đo các kích thước với độ chính xác cao hơn Đối với những yêu cầu đo lường chính xác, thước cặp đồng hồ và thước cặp hiện số với độ chia tới 0,01 mm là lựa chọn lý tưởng.
Thước lá: có vạch chia đến 0,5 hoặc 1mm có độ chính xác thấp khoảng ±0,5mm.
3.3 Phân tích lựa chọn DCC
3.3.1 Lựa chọn vật liệu dụng cụ cắt
- Vật liệu phần cắt: mảnh TNGG160402 NGH (cacbit phủ các bua vonfram)
Chế tạo bằng thép 40X hoặc thép cácbon tốt C45(C50)
3.3.2 Lựa chọn kết cấu dụng cụ cắt a) Phân tích, lựa chọn thông số kết cấu và thông số hình học của phần cắt
Mảnh dao tiện TNGG160402 NHG
- Lượng chạy dao: 0,1- 0,45 (mm/vòng)
- Bán kính mũi dao: r =0,04 (mm)
- chuyên tiện ngoài và móc lỗ tinh các loại vật liệu Thép Carbon
- Có khả năng chịu được va đập ít b) Kết cấu của phần thân dụng cụ cắt.
* Cán dao tiện CNC MTJNR2020K16
- Dùng lắp mảnh chíp TN16
* Thông số đầu mã cán MTJNR:
- Ốc giữ mỏ kẹp: ML0625
3.3.3 Xác định chế độ cắt Đối với mỗi một hãng bán mảnh dao Khi ta lựa chọn, nhà sản xuất đều đưa ra lời khuyên để ta lựa chọn trong khoảng chế độ cắt ( bao gồm vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t và lượng chạy sao S ) là hợp lí nhất so với độ bền của dao và đạt được năng suất cao nhất Ở đây, máy ta lựa chọn đảm bảo được độ cứng vững, khả năng công nghệ Vì vậy, ta lựa chọn chế độ cắt như sau:
- Bước 1: Tiện tinh mặt trụ 70
+ Sử dụng dao gắn mảnh TNGG160404 NGH
Lượng chạy dao: S=0.144 (mm/vòng) Áp dụng công thức 1000.
( giáo trình nguyên lí cắt kim loại trường ĐHKTCN Thái Nguyên )
Trong đó: V: vận tốc cắt ( m/ph) n: Tốc độ quay của trục chính ( v/ph)
D: Đường kính phôi gia công tại điểm đang xét ( mm)
- Bước 2: Tiện tinh mặt trụ 80
+ Sử dụng dao gắn mảnh TNGG160404 NGH
Lượng chạy dao: S=0.144 (mm/vòng)
Tốc độ quay của trục chính nH0 (v/p)
- Bước 3: Tiện tinh mặt trụ 91,84
+ Sử dụng dao gắn mảnh TNGG160404 NGH
Lượng chạy dao: S=0.144 (mm/vòng)
Tốc độ quay của trục chính nB0 (v/p)
- Bước 4: Vát mép mặt trụ 70
+ Sử dụng dao gắn mảnh TNGG160404 NGH
Lượng chạy dao: S=0.144 (mm/vòng)
Tốc độ quay của trục chính nU0 (v/p)
- Bước 5: Vát mép mặt trụ 80
+ Sử dụng dao gắn mảnh TNGG160404 NGH
Lượng chạy dao: S=0.144 (mm/vòng)
Tốc độ quay của trục chính nH0 (v/p)
- Bước 6: Vát mép mặt trụ 91.84
+ Sử dụng dao gắn mảnh TNGG160404 NGH
Lượng chạy dao: S=0.144 (mm/vòng)
Tốc độ quay của trục chính nB0 (v/p)
3.4 Xây dựng bản vẽ kết cấu nguyên công