Bài giảng Công nghệ chế tạo máy 1

Khi lắp ráp bước được xem là một quá trình nối ghép các chi tiết lại với nhau để đạt độ chính xác cần thiết hoặc các quá trình khác nhau như cạo sửa then để lắp nó vào vị trí, lắp một [r]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG

-  -

TRƯƠNG QUANG DŨNG (B)

Bài Giảng

(Dùng cho b ậc CĐ - Ngành CNKT cơ khí)

L ỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, chế tạo máy là một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực công, nông nghiệp Các cán bộ kỹ thuật trong ngành chế tạo máy được đào tạo phải có

kiến thức kỹ thuật cơ bản đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất cũng như chế tạo, lắp ráp, sữa chữa …

Với mục đích đó, tài liệu này cung cấp một lượng kiến thức có hệ thống, cụ thể, dễ

áp dụng giúp cho người đọc nhanh chóng lựa chọn các nội dung về lý thuyết cơ bản nhất trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi gia công cơ khí, nguyên nhân gây sai số trong quá trình gia công, đồ gá gia công cơ Đồng thời giới thiệu các phương pháp gia công thông dụng để chế tạo ra các dạng bề mặt đạt yêu cầu khác nhau về chất lượng gia công Tài liệu dùng cho SV ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí trong việc học tập môn công nghệ chế tạo máy và cũng là tài liệu tham khảo cho SV các ngành học liên quan

Trong quá trình biên soạn tuy đã cố gắng, nhưng cũng không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc và đồng nghiệp Các ý kiến đóng góp xin gởi về truongquangdungb@gmail.com ; Bộ môn Cơ khí – Khoa

Kỹ thuật công nghệ, trường Đại học Phạm Văn Đồng

MỤC LỤC

Ch ng 1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA C BẢN 1 1.1 Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận, cơ cấu máy và phôi 1 1.2 Quá trình sản xuất, quá trình công nghệ 2 1.3 Các thành phần của quá trình công nghệ gia công cơ 3 1.4 Các dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản xuất 7

Ch ng 2 CHẤT L ỢNG SẢN PHẨM 12

Ch ng 3 GÁ ĐẶT CHI TIẾT TRÊN MÁY CẮT KIM LOẠI 52 3.1 Quá trình gá đặt chi tiết gia công 52

4.3 Kẹp chặt và các cơ cấu kẹp chặt 82

5.1 Chọn phôi và các phương pháp gia công chuẩn bị 103

5.3 Gia công mặt trụ ngoài 121

5.6 Gia công rãnh then và then hoa 145

CH NG 1. CÁC KHÁ I NI M VĨ Đ NH NGHƾA C B N

Mục đích:

Nhằm trang bị cho SV những kiến thức cơ bản và hiểu sâu sắc về quá trình sản xuất, quá trình công nghệ, các thành phần của quá trình công nghệ, các dạng sản xuất; các kiến thức về sản phẩm và phôi Qua đó giúp cho các em biết được các hình thức tổ chức sản xuất

1.1 Khái ni m về s n phẩm, chi tiết máy, bộ ph n, c cấu máy vƠ phôi

1.1 1 S n phẩm

Sản phẩm là một danh từ quy ước để chỉ một vật phẩm được chế tạo ra giai đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất, tại một cơ s sản xuất Sản phẩm có thể

là máy móc thiết bị hoàn chỉnh, sử dụng được ngay nhưng cũng có thể là bộ phận, cụm máy hay chi tiết…dùng để lắp ráp hay thay thế

Ví dụ 1:

+ Nhà máy sản xuất xe đạp, xe máy, ô tô có sản phẩm là xe đạp, xe máy, ô tô + Nhà máy sản xuất ổ bi thì sản phẩm lại là các ổ bi

1.1.2 Chi tiết máy

Chi tiết máy là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật, không thể tháo r i được để cấu tạo nên máy

V í dụ 2: Bánh răng, trục, vít, lốp…

1.1.3 B ộ ph n máy (cụm máy)

Bộ phận máy là hai hay nhiều chi tiết máy được liên kết với nhau theo những nguyên lý và quy luật nhất định Nhưng tự nó chưa thể hoạt động độc lập được mà phải lắp ghép hay liên kết vào thành một sản phẩm hoàn chỉnh để hoạt động

Ví dụ 3: Xích, líp, moay ơ…có quy luật làm việc riêng nhưng phải lắp vào xe

đạp mới hoạt động được

1.1.4 C cấu máy

Cơ cấu máy là một tổ hợp gồm hai hay nhiều chi tiết máy để thực hiện một nhiệm vụ xác định

Ví dụ 4: cơ cấu bánh răng di trượt, dùng để thay đổi tỉ số truyền giữa hai

trục

Một cơ cấu máy có thể là một bộ phận máy, nhưng các chi tiết máy trong một cơ cấu có thể nằm trong các cụm khác nhau

1.1.5 Phôi

Phôi hoặc bán thành phẩm là danh từ kỹ thuật để chỉ vật phẩm được tạo ra từ một quá trình sản xuất này chuyển sang một quá trình sản xuất khác

Ví dụ 5: Quá trình đúc, là quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn, sau khi kim

loại đông đặc trong khuôn ta nhận được một vật đúc kim loại có hình dáng, kích thước theo yêu cầu Những vật đúc này có thể là:

- Sản phẩm của quá trình đúc

- Chi tiết đúc nếu không cần gia công cắt gọt nữa, có thể sử dụng được ngay

- Phôi đúc nếu vật đúc phải qua gia công cắt gọt như tiện, phay, bào

1.2 Quá trình s n xuất, quá trình công ngh

1.2.1 Quá tr ình s n xuất

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

Định nghĩa này rất rộng, có thể bao gồm nhiều giai đoạn 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 v.v

Nếu nói hẹp hơn 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

Sự ảnh hư ng của các quá trình nêu trên đến năng suất, chất lượng của quá trình sản xuất có mức độ khác nhau ảnh hư ng 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 2.2 Quá trình công ngh

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 hàm; 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, như qúa trình đúc, quá trình gia công áp lực, vv…

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

1.3 Các thƠnh phần của quá trình công ngh

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 đối với một

đối tượng sản xuất không đổi

đây, nguyên công được đặc trưng b i 3 điều kiện cơ bản, đó là hoàn thành

và tính liên tục trên đối tượng sản xuất và vị trí làm việc 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 6: Tiện trục có hình như sau:

Nếu ta tiện đầu A rồi tr đầu để tiện đầu B (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 A cho cả loạt xong rồi mới tr lại tiện đầu B 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 A máy này, đầu B tiện máy khác thì rõ ràng đã hai nguyên công vì vị trí làm việc đã thay đổi

Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ để hạch toán và tổ chức sản xuất Việc chọn số lượng nguyên công sẽ ảnh hư ng lớn đến chất lượng và giá thành sản phẩm, việc phân chia quá trình công nghệ ra thành các nguyên công có ý nghĩa kỹ thuật và kinh tế

Ý nghƿa kỹ thu t: Mỗi một phương pháp cắt gọt có một khả năng công nghệ

nhất định (khả năng về tạo hình bề mặt cũng như chất lượng đạt được) Vì vậy, xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật và dạng bề mặt cần tạo hình mà ta phải chọn phương pháp gia công tương ứng hay nói cách khác chọn nguyên công phù hợp

Ta không thể thực hiện được việc tiện các cổ trục và phay rãnh then cùng một chỗ làm việc Tiện các cổ trục được thực hiện trên máy tiện, phay rãnh then thực hiện trên máy phay

Ý nghƿa kinh tế: Khi thực hiện công việc, tùy thuộc mức độ phức tạp của hình

dạng bề mặt, tùy thuộc số lượng chi tiết cần gia công, độ chính xác, chất lượng bề mặt yêu cầu mà ta phân tán hoặc tập trung nguyên công nhằm mục đích đảm bảo sự cân bằng cho nhịp sản xuất, đạt hiệu qủa kinh tế nhất

Trên một máy, không nên gia công cả thô và tinh mà nên chia gia công thô và tinh trên hai máy Vì khi gia công thô cần máy có công suất lớn, năng suất cao,

Hình 1.1 Chi tiết trục

không cần chính xác cao để đạt hiệu quả kinh tế (lấy phần lớn lượng dư); khi gia công tinh thì cần máy có độ chính xác cao để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

1.3.2 Gá

Trước khi gia công, ta phải xác định vị trí tương quan giữa chi tiết so với máy, dụng cụ cắt và tác dụng lên chi tiết một lực để chống lại sự xê dịch do lực cắt và các yếu tố khác gây ra khi gia công nhằm đảm bảo chính xác vị trí tương quan đó Quá trình nay ta gọi là quá trình gá đặt chi tiết

Gá là một phần của nguyên công, được hoàn thành trong một lần gá đặt chi

tiết.Trong một nguyên công có thể có một hoặc nhiều lần gá, tốt nhất nên dùng số

lần gá ít nhất trong một nguyên công

Ví dụ 7: Để tiện các mặt trụ bậc A, B, C ta thực hiện 2 lần gá:

- Lần gá 1: Gá lên 2 mũi chống tâm và truyền mômen quay bằng tốc để gia công các bề mặt C và B

- Lần gá 2: Đổi đầu để gia công bề mặt A (vì mặt này chưa được gia công lần gá trước do phải lắp với tốc)

1.3.3 V trí

Vị trí là một phần của nguyên công, được xác định b i một vị trí tương quan

giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt Một lần gá có thể có một

hoặc nhiều vị trí

Ví dụ 8: Khi phay bánh răng bằng dao phay định hình, mỗi lần phay một răng,

hoặc khoan một lỗ trên chi tiết có nhiều lỗ được gọi là một vị trí (một lần gá có nhiều vị trí) Còn khi phay bánh răng bằng dao phay lăn răng, mỗi lần phay là một

vị trí (nhưng do tất cả các răng đều được gia công nên lần gá này có một vị trí)

Hình 1.2 Chi tiết trục

Khi thiết kế qui trình công nghệ cần lưu ý là giảm số lần gá đặt (trong khi vẫn giữ được vị trí cần thiết) b i vì mỗi một lần gá đặt sẽ gây ra sai số gia công

1.3.4 B ớc

Bước cũng là một phần của nguyên công khi thực hiện gia công một bề mặt (hoặc một tập hợp bề mặt) sử dụng một dụng cụ cắt (hoặc một bộ dụng cụ) với chế

độ làm việc của máy duy trì không đổi (v, s, t, không đổi)

Nếu thay đổi một trong các điều kiện như: bề mặt gia công hoặc chế độ cắt (tốc độ, lượng chạy dao hoặc chiều sâu cắt)thì ta đã chuyển sang bước khác

Bước có thể là bước đơn giản và bước phức tạp ví dụ , khi tiên một trục bâc gồm ba đoạn với đư ng kính khác nhau (bằng một dao) thì ta phải thực hiện ba bước đơn giản Còn khi tiện trục bậc đó đồng th i bằng nhiều dao thì ta có một bước phức tạp

Khi lắp ráp bước được xem là một quá trình nối ghép các chi tiết lại với nhau

để đạt độ chính xác cần thiết hoặc các quá trình khác nhau như cạo sửa then để lắp

nó vào vị trí, lắp một vòng bi trên trục…

Một nguyên công có thể có một hoặc nhiều bước

Ví dụ 9: Cũng là gia công hai đoạn trục nhưng nếu gia công đồng th i bằng

hai dao là một bước; còn gia công bằng một dao trên từng đoạn trục là hai bước

Khi có sự trùng bước (như tiện bằng 3 dao cho 3 bề mặt cùng một lúc), th i

gian gia công chỉ cần tính cho một bề mặt gia công có chiều dài lớn nhất

1.3.5 Đ ờng chuyển dao

Đư ng chuyển dao là một phần của một bước (hoặc một nguyên công) để hớt

đi một lớp vật liệu có cùng chế độ cắt và bằng cùng một dao

Mỗi bước có thể có một hoặc nhiều đư ng chuyển dao

Hình 1.3 Gia công chi tiết trục

Ví dụ 10: Để tiện ngoài một mặt trụ có thể dùng cùng một chế độ cắt, cùng

một dao để hớt làm nhiều lần; mỗi lần là một đư ng chuyển dao

1.3.6 Động tác

Động tác là một hành động của công nhân để điều khiển máy thực hiện việc

gia công hoặc lắp ráp

Ví dụ 11: Bấm nút, quay ụ dao, đẩy ụ động

Động tác là đơn vị nhỏ nhất của quá trình công nghệ

Việc phân chia thành động tác rất cần thiết để định mức th i gian, nghiên cứu năng suất lao động và tự động hóa nguyên công

1.4 Các d ng s n xuất vƠ các hình thức tổ chức s n xuất

1.4.1 Các d ng s n xuất

Sản lượng là số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn vị

th i gian (năm, quí, tháng)

Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:

N N m.(11 )

100

 

đây: N - số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1 - số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm

m - số chi tiết trong một sản phẩm (một máy)

 - Số chi tiết phế phẩm (  3 6%)

 - số chi tiết được chế tạo thêm để dự phòng (β=5÷7%) Qui trình công nghệ mà ta thiết kế phải đảm bảo được độ chính xác và chất lượng gia công, đồng th i phải đảm bảo tăng năng suất lao động và giảm giá thành Qui trình công nghệ này phải đảm bảo được sản lượng đặt ra Để đạt được các chỉ tiêu trên đây thì qui trình công nghệ phải được thiết kế thích hợp với dạng sản xuất Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà ta chia ra

ba dạng sản xuất sau:

1.4.1.1 Sản xuất đơn chiếc

Dạng sản xuất đơn chiếc là sản lượng hàng năm ít, thư ng từ một đến vài chục chiếc Sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều Chu kỳ chế tạo không được xác định

Dạng sản xuất đơn chiếc có những đặc điểm sau:

-Tại mỗi chỗ làm việc được gia công nhiều loại chi tiết khác nhau

- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo tiến trình công nghệ

- Sử dụng các thiết bị và dụng cụ vạn năng Thiết bị được bố trí theo từng loại và theo từng bộ phận sản xuất khác nhau

- Sử dụng các đồ gá vạn năng Đồ gá chuyên dùng chỉ được sử dụng để gia công những chi tiết thư ng xuyên được lặp lại

- Không thực hiện được việc lắp lẫn hoàn toàn, có nghĩa là phần lớn công việc lắp ráp điều được thực hiện bằng phương pháp cạo sửa

- Công nhân phải có trình độ tay nghề cao

- Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao

Sản xuất đơn chiếc thư ng được sử dụng trong công nghệ sửa chữa, chế thử…

1.4.1.2 Sản xuất hàng loạt

Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất hàng năm không quá ít, sản phẩm được chế tạo theo từng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn định

Sản xuất hàng loạt có những đặc điểm sau:

- Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặp lại ổn định

- Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo qui trình công nghệ

- Sử dụng các máy vạn năng và chuyên dùng

- Các máy được bố trí theo qui trình công nghệ

- Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng

- Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn

- Công nhân có trình độ trung bình

Ví dụ 12: dạng sản xuất hàng loạt có thể là chế tạo máy công cụ, chế tạo máy

công cụ…