CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM và ĐỊNH NGHĨA cơ bản QTSX

LỜI NÓI ĐẦUCông nghệ chế tạo máy là một môn học thuộc chương trình đào tạo hệ Đại học các chuyên ngành Xe máy, Tăng thiết giáp, Vũ khí, Đạn của Trường Sĩ quan kỹ thuật quân sự, Đại học T

TỔNG CỤC KỸ THUẬT

TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

TP HỒ CHÍ MINH - 2011

Tác giả mong bạn đọc góp ý kiến phê bình (Quyết định ban hành số………ngày……tháng…….năm 2011)

TÁC GIẢ:

Chủ biên: Thượng tá, Thạc sĩ, Nguyễn Thanh Toàn

Tham gia biên soạn: Thượng úy, Thạc sĩ, Huỳnh Đức Thuận

MỤC LỤC

Mục lục 3

Lời nói đầu 7

Phần 1 Những vấn đề cơ sở của công nghệ chế tạo máy 9

Chương 1 Khái niệm và định nghĩa cơ bản của quá trình sản xuất 9

1.1 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ 9

1.2 Thành phần sản xuất của nhà máy 10

1.3 Các thành phần của quá trình công nghệ 11

1.4 Sản lượng và sản lượng hàng năm 14

1.5 Dạng sản xuất 15

1.6 Nhịp sản xuất 16

1.7 Xác định dạng sản xuất 17

1.8 Tập trung và phân tán nguyên công 17

Chương 2 Chất lượng bề mặt gia công 19

2.1 Khái niệm 19

2.2 Tính chất hình học lớp bề mặt 20

2.3 Tính chất cơ lý lớp bề mặt 24

2.4 Ảnh hưởng độ nhám bề mặt tới chất lượng chi tiết 25

2.5 Ảnh hưởng của biến cứng bề mặt tới chất lượng chi tiết máy 26

2.6 Ảnh hưởng của ứng suất dư bề mặt tới chất lượng chi tiết máy 26

2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công 26

2.8 Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt 30

2.9 Phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt 34

Chương 3 Độ chính xác gia công 36

3.1 Khái niệm 36

3.2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công 38

3.3 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công 40

3.4 Các phương pháp xác định độ chính xác gia công 63

3.5 Điều chỉnh máy 66

3.6 Điều khiển độ chính xác gia công 70

Chương 4 Lượng dư gia công 73

4.1 Khái niệm và định nghĩa 73

4.2 Phân loại lượng dư gia công 74

4.3 Phương pháp xác định lượng dư 76

4.4 Trình tự tính lượng dư 80

4.5 Ví dụ tính lượng dư 81

Chương 5 Phương pháp tạo phôi và chuẩn bị phôi 89

5.1 Nguyên tắc chung 89

5.2 Vật liệu phôi 90

5.3 Phân loại phôi 100

5.4 Gia công chuẩn bị phôi 103

Chương 6 Chuẩn và gá đặt chi tiết 112

6.1 Định nghĩa và phân loại 112

6.2 Quá trình gá đặt chi tiết gia công 116

6.3 Nguyên tắc 6 điểm định vị chi tiết 116

6.4 Nguyên tắc chọn chuẩn 120

6.5 Cách tính sai số gá đặt 122

Chương 7 Phương pháp thiết kế qui trình công nghệ 131

7.1 Ý nghĩa của việc thiết kế qui trình công nghệ 131

7.2 Các tài liệu cần thiết để thiết kế qui trình công nghệ 132

7.3 Trình tự thiết kế qui trình công nghệ 132

7.4 Một số bưóc thiết kế qui trình công nghệ cơ bản 133

Phần 2 Các phương pháp gia công cơ khí 148

Chương 8 Gia công mặt phẳng 148

8.1 Khái niệm và các yêu cầu kỹ thuật khi gia công mặt phẳng 148

8.2 Các phương pháp gia công mặt phẳng 148

8.3 Kiểm tra mặt phẳng 164

Chương 9 Các phương pháp gia công mặt trụ ngoài 165

9.1 Khái niệm và các yêu cầu kỹ thuật 165

9.2 Các phương pháp gia công mặt trụ ngoài 166

9.3 Kiểm tra trục 179

Chương 10 Các phương pháp gia công lỗ 181

10.1 Khái niệm, phân loại và các yêu cầu kỹ thuật 181

10.2 Các phương pháp gia công lỗ 181

10.3 Kiểm tra lỗ 195

Chương 11 Các phương pháp gia công rãnh then, then hoa, ren 197

11.1 Gia công rãnh then trên trục 197

11.2 Gia công rãnh then trong lỗ 198

11.3 Gia công then hoa 199

11.4 Mài rãnh then hoa 200

11.5 Kiểm tra then, then hoa 202

Chương 12 Các phương pháp gia công ren 203

12.1 Gia công ren trên máy tiện 203

12.2 Phay ren 206

12.3 Kiểm tra ren 209

Chương 13 Gia công bề mặt định hình 211

13.1 Gia công bằng phương pháp chép hình 211

13.2 Gia công bằng phương pháp bao hình 214

Chương 14 Các phương pháp gia công răng 215

14.1 Khái niệm, phân loại và các yêu cầu kỹ thuật 215

14.2 Các phương pháp gia công bánh răng trụ 217

14.3 Các phương pháp gia công bánh vít 228

Chương 15 Một số phương pháp gia công đặc biệt 231

15.1 Gia công bằng tia lửa điện (Electric Discharge Machining - EDM) 232

15.2 Gia công bằng chùm tia điện tử (Electric Bim Machining - EBM)….238 15.3 Gia công bằng chùm tia laser (Laser Beam Machining - LBM)…… 239

15.4 Gia công điện hóa (Eletro Chemical Machining - ECM)……… ….241

Chương 16 Gia công trên máy NC, CNC 252

16.1 Các khái niệm cơ bản về điều khiển số 252

16.2 Máy điều khiển số 261

16.3 Dụng cụ dùng cho máy gia công NC, CNC 264

16.4 Lập trình gia công 265

Phần 3 Qui trình công nghệ điển hình 280

Chương 17 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng hộp 281

17.1 Đặc điểm cấu tạo 281

17.2 Yêu cầu kỹ thuật 281

17.3 Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi 281

17.4 Tính công nghệ trong kết cấu 283

17.5 Quy trình công nghệ gia công chi tiết hộp 283

17.6 Biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính 285

17.7 Kiểm tra chi tiết dạng hộp 290

Chương 18 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng 294

18.1 Đặc điểm, yêu cầu kỹ thuật 294

18.2 Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi 294

18.3 Tính công nghệ trong kết cấu 295

18.4 Quy trình công nghệ gia công chi tiết càng 295

18.5 Biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính 296

18.6 Kiểm tra 299

Chương 19 Quy trình công nghệ chệ tạo chi tiết trục 301

19.1 Đặc điểm cấu tạo, yêu cầu kỹ thuật 301

19.2 Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi 302

19.3 Tính công nghệ trong kết cấu 302

19.4 Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục 303

19.5 Biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính 304

19.6 Kiểm tra 308

Chương 20 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng bạc 310

20.1 Đặc điểm cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật 310

20.2 Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi 311

20.3 Tính công nghệ trong kết cấu 312

20.4 Quy trình công nghệ gia công chi tiết bạc 312

20.5 Biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính 313

20.6 Kiểm tra 315

Chương 21 Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng 316

21.1.Phân loại bánh răng 316

21.2 Độ chính xác 316

21.3 Vật liệu chế tạo bánh răng 316

21.4 Phôi bánh răng 317

21.5 Nhiệt luyện bánh răng 317

21.6 Yêu cầu kỹ thuật 317

21.7 Tính công nghệ trong kết cấu 317

21.8 Chuẩn định vị 318

21.9 Quy trình công nghệ trước khi cắt răng 318

21.10 Các phương pháp gia công răng 319

Chương 22 Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí 320

22.1 Khái niệm về công nghệ lắp ráp 320

22.2 Các phương pháp lắp ráp 321

22.3 Các hình thức tổ chức lắp ráp 329

22.4 Thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 332

Tài liệu tham khảo 335

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một môn học thuộc chương trình đào tạo hệ Đại học các chuyên ngành Xe máy, Tăng thiết giáp, Vũ khí, Đạn của Trường Sĩ quan kỹ thuật quân sự, Đại học Trần Đại Nghĩa Để đáp ứng kịp thời tài liệu

tham khảo và giảng dạy chúng tôi tổ chức biên soạn bài giảng “Công nghệ chế

tạo máy”.

Đây là tài liệu dùng cho các chuyên ngành cơ khí không chuyên về chế tạo máy Môn học có tính chất tổng hợp từ các môn học cơ sở ngành cơ khí như: Vẽ

kỹ thuật, Sức bền vật liệu, Công nghệ kim loại, Dung sai đo lường Do đó, để học, nghiên cứu và đọc tài liệu này cần phải có kiến thức của các môn học trên Bài giảng được biên soạn gồm 3 phần, 22 chương:

Phần 1 Những vấn đề cơ sở của công nghệ chế tạo máy

- Chương 1 Khái niệm và định nghĩa cơ bản của quá trình sản xuất;

- Chương 2 Chất lượng bề mặt gia công;

- Chương 3 Độ chính xác gia công;

- Chương 4 Lượng dư gia công;

- Chương 5 Phương pháp tạo phôi và chuẩn bị phôi;

- Chương 6 Chuẩn và gá đặt chi tiết;

- Chương 7 Phương pháp thiết kế qui trình công nghệ;

Phần 2 Các phương pháp gia công cơ khí

- Chương 8 Gia công mặt phẳng;

- Chương 9 Các phương pháp gia công mặt trụ ngoài

- Chương 10 Các phương pháp gia công lỗ

- Chương 11 Các phương pháp gia công rãnh then, then hoa

- Chương 12 Các phương pháp gia công ren

- Chương 13 Gia công bề mặt định hình

- Chương 14 Các phương pháp gia công răng

- Chương 15 Một số phương pháp gia công đặc biệt

- Chương 16 Gia công trên máy NC, CNC

Phần 3 Qui trình công nghệ điển hình

- Chương 17 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng hộp

- Chương 18 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng

- Chương 19 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết trục

- Chương 20 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng bạc

- Chương 21 Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng

- Chương 22 Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí

Biên soạn bài giảng, chúng tôi cố gắng bám sát chương trình chung của Bộ

Giáo dục – đào tạo, chương trình đào tạo Đại học của Nhà trường, tham khảo giáo trình của các trường Đại học khác, cập nhật các kiến thức mới về công nghệ chế tạo máy Mục tiêu của chúng tôi là biên soạn nội dung bài giảng có thể dùng để tham khảo cho việc thiết kế qui trình công nghệ gia công một chi tiết đơn giản và hoàn thành được đồ án môn học

Tuy nhiên, do đặc thù của môn học là có quan hệ mật thiết với một số môn học khác, gắn liền với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nên học viên, sinh viên cần phải tham khảo thêm một số tài liệu khác, nhất là hệ thống sổ tay tra cứu công nghệ chế tạo máy trong việc hoàn thành tốt nội dung môn học

Được giao nhiệm vụ biên soạn tài liệu, mặc dù chúng tôi rất cố gắng, nỗ lực nhưng do khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Mong bạn đọc đóng góp ý kiến để chúng tôi từng bước hoàn chỉnh nâng cao chất lượng của tài liệu

TÁC GIẢ

Phần 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ SỞ CỦA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Chương 1 KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT



Quá trình sản xuất, nhất là trong lĩnh vực cơ khí là quá trình phức tạp qua nhiều giai đoạn khác nhau trước khi hình thành sản phẩm Trước hết, chúng ta tìm hiểu một số khái niệm cơ bản trong sản xuất nói chung và trong ngành cơ

khí nói riêng

1.1 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ

1.1.1 Quá trình sản xuất

Một cách tổng quát, quá trình sản xuất là quá trình con người tác động vào tài nguyên thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con người

Như vậy, ta thấy khái niệm này rất rộng, có thể bao gồm nhiều giai đoạn và với từng ngành thì tính chất cũng khác nhau Ví dụ, để có một sản phẩm cơ khí thì phải qua các giai đoạn: Khai thác quặng, luyện kim, gia công cơ khí, gia công nhiệt, lắp ráp, thử nghiệm v.v

Riêng trong một nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm có giá trị sử dụng nhất định, bao gồm các quá trình chính như: Chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt, kiểm tra, lắp ráp và các quá trình phụ như: vận chuyển, chế tạo dụng cụ, sửa chữa máy, bảo quản trong kho, chạy thử, điều chỉnh, sơn lót, bao bì, đóng gói v.v Tất cả các quá trình trên được tổ chức thực hiện một cách đồng bộ nhịp nhàng để cho quá trình sản xuất được liên tục

Mỗi quá trình sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến năng suất, chất lượng của sản phẩm Quá trình sản xuất có ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng, năng suất của quá trình sản xuất là những quá trình có tác động làm thay đổi về trạng thái, tính

chất của đối tượng sản xuất, đó chính là các quá trình công nghệ.

1.1.2 Quá trình công nghệ

Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay

đổi trạng thái và tính chất của đối tượng sản xuất Thay đổi tính chất và trạng thái bao gồm: Thay đổi hình dạng, thay đổi kích thước, thay đổi tính chất cơ lý hóa của vật liệu và thay đổi vị trí tương quan giữa các bộ phận của chi tiết

Quá trình công nghệ gia công cơ là quá trình cắt gọt phôi để làm thay đổi

kích thước và hình dáng của nó

Quá trình công nghệ nhiệt luyện là quá trình thay đổi tính chất vật lý và hóa

học của vật liệu chi tiết

Quá trình công nghệ lắp ráp là quá trình tạo thành những quan hệ tương

quan giữa các chi tiết thông qua các loại liên kết mối lắp ghép

Ngoài ra còn có các quá trình công nghệ như chế tạo phôi, qúa trình đúc, quá trình gia công áp lực, v.v…

Quá trình công nghệ hợp lý là quá trình công nghệ thỏa mãn được các yêu cầu của chi tiết như độ chính xác gia công, độ nhám bề mặt, vị trí tương quan giữa các bề mặt, độ chính xác về hình dáng hình học…

Quá trình công nghệ được thực hiện tại các chỗ làm việc.

1.1.3 Chỗ làm việc

Chỗ làm việc là một phần của xưởng sản xuất được dùng để thực hiện công

việc bằng một hoặc một nhóm công nhân Tại đây được bố trí các loại dụng cụ,

đồ gá, máy cắt gọt, thiết bị nâng hạ, giá đỡ phôi, chi tiết hoặc đơn vị lắp ráp

1.2 Thành phần sản xuất của nhà máy

Các nhà máy chế tạo máy bao gồm các đơn vị sản xuất riêng biệt được gọi

là các phân xưởng sản xuất và các bộ phận khác

Thành phần của phân xưởng được xác định bằng sản lượng của sản phẩm, đặc tính của qui trình công nghệ, yêu cầu đối với chất lượng sản phẩm và các yếu tố sản xuất khác, mức độ chuyên môn hóa sản xuất và sự hợp tác của nhà máy chế tạo máy với nhiều nhà máy, xí nghiệp khác có liên quan

Chuyên môn hóa đòi hỏi phải tập trung sản xuất một khối lượng lớn hàng hóa với số ít chủng loại sản phẩm trong từng nhà máy

Sự hợp tác đòi hỏi những sự cung cấp như:

- Cung cấp phôi (phôi đúc, phôi rèn, phôi dập…)

- Cung cấp thiết bị năng lượng cho nhà máy (năng lượng điện, gas, hơi, nước…)

- Cung cấp linh kiện, vật tư (ốc, vít, sơn )

- Trong sản xuất lớn có rất nhiều sự hợp tác giữa các nhà máy chuyên môn hóa cao để được cung cấp các bộ phận sản phẩm dùng cho sản phẩm được chế tạo tại nhà máy mình

Một số ví dụ:

- Nhà máy chế tạo ô tô và xe máy đã đặt hàng các động cơ, giảm xóc từ các nhà máy khác Một số loại xe máy như Honda sản xuất tại Việt Nam rất nhiều chi tiết được sản xuất tại các nhà máy của Việt Nam

- Nhà máy sản xuất cửa cuốn đặt động cơ điện, bánh răng, xích tải, ốc vít… tại các nhà máy khác

Thông thường thành phần của một nhà máy chế tạo máy có thể được chia ra các nhóm sau đây:

- Các phân xưởng chuẩn bị phôi (phân xưởng đúc thép, phân xưởng đúc gang, phân xưởng rèn, dập v.v )

- Các phân xưởng gia công (phân xưởng gia công cơ, phân xưởng nhiệt luyện, phân xưởng dập nguội, phân xưởng mạ, phân xưởng lắp ráp, phân xưởng sơn v.v )

- Các phân xưởng phụ (phân xưởng dụng cụ, phân xưởng sửa chữa cơ khí, phân xưởng sửa chữa điện, phân xưởng chế tạo khuôn mẩu, phân xưởng thí nghiệm, phân xưởng chế thử v.v )

- Các kho chứa (kho chứa vật liệu, kho chứa dụng cụ, kho chứa khuôn mẩu, kho chứa nhiên liệu, kho chứa sản phẩm v.v )

- Các trạm cung cấp năng lượng (trạm cung cấp điện, trạm cung cấp nhiệt, trạm cung cấp hơi ép khí nén, trạm cung cấp nước v.v…)

- Các bộ phận vận chuyển (đội xe, đội nâng chuyển )

- Các bộ phận phụ trách vệ sinh- kỹ thuật (thiết bị sưởi ấm, thiết bị thông gió, hút bụi, thiết bị đường ống cấp nước…)

- Các bộ phận chung của nhà máy (phòng thí nghiệm trung tâm, phòng thí nghiệm công nghệ, phòng thí nghiệm đo lường, trạm xá, nhà ăn…)

1.3 Các thành phần của quá trình công nghệ

1.3.1 Nguyên công

Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ, được hoàn thành một

cách liên tục tại một chỗ làm việc do một hay một nhóm công nhân thực hiện.

Như vậy, nguyên công được đặc trưng bởi 3 điều kiện cơ bản, đó là:

- Hoàn thành một nội dung công việc nào đó

- Tính liên tục trên đối tượng sản xuất

- Vị trí làm việc là tại một chỗ

Trong quá trình thực hiện quy trình công nghệ nếu chúng ta thay đổi 1 trong 3 điều kiện trên thì ta đã

chuyển sang một nguyên công

khác

Ví dụ: Tiện chi tiết trục

hình 1.1:

Nếu ta tiện đầu (1) rồi trở

đầu để tiện đầu (2) (hoặc

ngược lại) thì vẫn thuộc một

nguyên công vì vẫn đảm bảo

tính chất liên tục và vị trí làm

việc Nhưng nếu tiện đầu (1)

cho cả loạt xong rồi mới trở

lại tiện đầu (2) cũng cho cả loạt đó thì thành hai nguyên công vì đã không đảm bảo được tính liên tục, có sự gián đoạn khi tiện các bề mặt khác nhau trên chi tiết Hoặc tiện đầu (1) ở máy này, đầu (2) tiện ở máy khác thì rõ ràng đã hai nguyên công vì vị trí làm việc đã thay đổi

Hình 1.1 Minh họa về nguyên công