Đồ án công nghệ chế tạo máy: Quy trình gia công chi tiết dạng càng

Hướng dẫn chi tiết quy trình chuẩn bị bản đi bảo vệ đồ án, khóa luận tốt nghiệp. Tổng hợp cấu trúc, lưu ý quan trọng và kinh nghiệm bảo vệ thành công.

• Tác giả: Lương Thế Nguyên
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Huỳnh Đức
• Trường học: Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp
• Chuyên ngành: Công nghệ cơ khí
• Đề tài: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng càng
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về bản đi bảo vệ trong đồ án công nghệ chế tạo máy

Bản đi bảo vệ là tài liệu quan trọng trong đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, đóng vai trò tổng hợp kết quả nghiên cứu và thiết kế quy trình gia công chi tiết. Đây là sản phẩm cuối cùng sinh viên trình bày trước hội đồng giám khảo để đánh giá năng lực chuyên môn. Bản đi bảo vệ bao gồm thuyết minh chi tiết, bản vẽ kỹ thuật, sơ đồ nguyên công và đồ gá, thể hiện toàn bộ quá trình phân tích, tính toán và thiết kế công nghệ. Tài liệu này không chỉ chứng minh khả năng ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn mà còn thể hiện kỹ năng trình bày khoa học và hệ thống. Theo yêu cầu của Bộ Công Thương, bản đi bảo vệ phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và hình thức trình bày theo quy định ngành.

1.1. Nội dung chính của bản đi bảo vệ

Bản đi bảo vệ bao gồm 9 chương chính theo yêu cầu của Bộ Công Thương, từ phân tích chức năng chi tiết đến thiết kế đồ gá. Chương 1 trình bày chức năng làm việc và phân tích công nghệ trong kết cấu chi tiết. Chương 2 xác định dạng sản xuất, lựa chọn phương pháp tạo phôi phù hợp với sản lượng 5000 chi tiết/năm. Chương 3-5 tập trung vào thiết kế quy trình công nghệ gia công, bao gồm sơ đồ gá đặt, lựa chọn máy và dụng cụ cắt. Chương 6-8 tính toán chế độ cắt, lượng dư gia công và thời gian cơ bản cho từng nguyên công. Chương 9 hoàn thiện với thiết kế đồ gá chuyên dụng, đảm bảo độ chính xác và năng suất.

1.2. Vai trò của bản đi bảo vệ trong đào tạo kỹ sư

Bản đi bảo vệ là minh chứng quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí, đánh giá khả năng vận dụng kiến thức chuyên ngành vào giải quyết vấn đề thực tiễn. Quá trình thực hiện đồ án giúp sinh viên nắm vững quy trình công nghệ chế tạo máy, từ phân tích chi tiết đến tối ưu hóa sản xuất. Đây cũng là cơ hội để sinh viên rèn luyện kỹ năng nghiên cứu, tính toán kỹ thuật và trình bày khoa học. Theo khảo sát tại Trường Đại học Kinh tế-Kỹ thuật Công nghiệp, 85% sinh viên đánh giá đồ án có vai trò quyết định trong việc củng cố kiến thức chuyên ngành. Bản đi bảo vệ không chỉ là bài tập cuối khóa mà còn là bước đệm quan trọng cho sinh viên khi bước vào môi trường công nghiệp.

II. Phân tích các vấn đề thường gặp khi thiết kế bản đi bảo vệ

Thiết kế bản đi bảo vệ gặp nhiều thách thức do yêu cầu khắt khe về kỹ thuật và hình thức. Một trong những vấn đề phổ biến là sai sót trong tính toán chế độ cắt, dẫn đến lãng phí nguyên vật liệu hoặc hỏng hóc dụng cụ. Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc lựa chọn phương pháp tạo phôi phù hợp với sản lượng và vật liệu, đặc biệt với chi tiết dạng càng có độ phức tạp cao. Sai lệch trong xác định chuẩn định vị cũng gây ra sai số gia công, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, việc trình bày thuyết minh thiếu logic hoặc bản vẽ không đúng tiêu chuẩn cũng khiến hồ sơ bị đánh giá thấp. Theo thống kê từ Khoa Cơ khí, 60% đồ án bị phản hồi do thiếu sót trong tính toán hoặc trình bày không khoa học.

2.1. Lỗi thường gặp trong tính toán công nghệ

Sai sót phổ biến nhất là tính toán chế độ cắt không chính xác, dẫn đến hao phí dụng cụ hoặc năng suất thấp. Nhiều sinh viên áp dụng công thức không phù hợp với vật liệu hoặc điều kiện gia công cụ thể. Ví dụ, việc lựa chọn tốc độ cắt quá cao gây mòn dụng cụ nhanh chóng, trong khi tốc độ quá thấp làm giảm năng suất. Bên cạnh đó, sai lệch trong tính lượng dư gia công khiến chi tiết không đạt độ chính xác yêu cầu. Theo Sổ tay công nghệ chế tạo máy, sai số trong tính toán có thể lên tới 15-20%, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.2. Khó khăn trong thiết kế đồ gá

Thiết kế đồ gá chuyên dụng đòi hỏi kiến thức sâu rộng về cơ khí và khả năng sáng tạo. Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc xác định lực kẹp phù hợp, dẫn đến chi tiết bị biến dạng hoặc không ổn định trong quá trình gia công. Việc lựa chọn cơ cấu kẹp chặt không hiệu quả cũng gây ra rung động, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Ngoài ra, thiếu kinh nghiệm trong bố trí các chi tiết của đồ gá khiến quá trình thao tác trở nên phức tạp, giảm năng suất. Theo khảo sát tại trường, 40% đồ án bị đánh giá thấp do thiết kế đồ gá không tối ưu, gây khó khăn trong quá trình sản xuất.

III. Phương pháp xây dựng bản đi bảo vệ đạt chuẩn

Để xây dựng bản đi bảo vệ đạt chuẩn, sinh viên cần tuân thủ quy trình khoa học và tham khảo tài liệu chuyên ngành. Bước đầu tiên là phân tích chi tiết gia công, xác định chức năng và yêu cầu kỹ thuật. Tiếp theo, lựa chọn phương pháp tạo phôi dựa trên sản lượng và vật liệu, ưu tiên phương pháp dập cho chi tiết dạng càng. Sau đó, thiết kế quy trình công nghệ gia công theo nguyên tắc phân tán nguyên công, đảm bảo năng suất cao. Tính toán chế độ cắt phải dựa trên sổ tay công nghệ, điều chỉnh phù hợp với điều kiện thực tế. Cuối cùng, thiết kế đồ gá chuyên dụng với lực kẹp phù hợp và bố trí hợp lý. Theo hướng dẫn của Ths. Lê Huỳnh Đức, sinh viên nên tham khảo các đồ án mẫu để tránh sai sót không đáng có.

3.1. Quy trình phân tích chi tiết gia công

Phân tích chi tiết gia công bắt đầu bằng việc đọc bản vẽ kỹ thuật, xác định kích thước, dung sai và vật liệu. Sinh viên cần đánh giá độ phức tạp của chi tiết, từ đó lựa chọn phương pháp gia công phù hợp. Ví dụ, với chi tiết dạng càng có độ cứng vững thấp, cần chú trọng đến lực kẹp và chuẩn định vị. Theo tiêu chuẩn ISO 1101, dung sai kích thước phải được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo khả năng lắp ráp. Ngoài ra, phân tích công nghệ trong kết cấu chi tiết giúp xác định các bề mặt gia công quan trọng, từ đó xây dựng quy trình công nghệ hợp lý.

3.2. Kỹ thuật trình bày thuyết minh và bản vẽ

Thuyết minh phải được trình bày theo cấu trúc logic, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh cụ thể của quy trình công nghệ. Bản vẽ kỹ thuật cần tuân thủ tiêu chuẩn vẽ kỹ thuật, đảm bảo đầy đủ thông tin về kích thước, dung sai và vật liệu. Sơ đồ nguyên công nên thể hiện rõ ràng các bước gia công, từ chuẩn bị phôi đến hoàn thiện chi tiết. Đồ gá phải được vẽ theo đúng tỷ lệ, kèm theo thuyết minh về chức năng và yêu cầu kỹ thuật. Theo hướng dẫn của Bộ Công Thương, thuyết minh nên sử dụng ngôn ngữ khoa học, tránh diễn đạt mơ hồ hoặc thiếu chính xác.

IV. Kết luận và ứng dụng của bản đi bảo vệ trong thực tế

Bản đi bảo vệ không chỉ là sản phẩm cuối cùng của đồ án môn học mà còn là nền tảng quan trọng cho sinh viên khi bước vào môi trường công nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sinh viên hoàn thành tốt bản đi bảo vệ có khả năng thích ứng nhanh với quy trình sản xuất thực tế. Tại các doanh nghiệp cơ khí, kỹ sư có kinh nghiệm xây dựng đồ án tương tự thường được đánh giá cao về khả năng giải quyết vấn đề. Bản đi bảo vệ cũng là tài liệu tham khảo quý giá cho các khóa sinh viên sau, giúp họ rút ngắn thời gian học tập và tránh sai sót. Theo khảo sát, 70% kỹ sư tốt nghiệp từ Trường Đại học Kinh tế-Kỹ thuật Công nghiệp khẳng định đồ án đã trang bị cho họ những kỹ năng cần thiết trong công việc. Ngoài ra, bản đi bảo vệ còn góp phần nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp cơ khí Việt Nam.

4.1. Đánh giá hiệu quả đào tạo từ bản đi bảo vệ

Bản đi bảo vệ phản ánh rõ rệt hiệu quả đào tạo của chương trình kỹ sư cơ khí. Theo nghiên cứu tại Khoa Cơ khí, sinh viên hoàn thành đồ án đạt tỷ lệ 90% kiến thức chuyên ngành, cao hơn 20% so với sinh viên chỉ học lý thuyết. Quá trình thực hiện đồ án giúp sinh viên nắm vững các nguyên lý cơ bản của công nghệ chế tạo máy, từ phân tích chi tiết đến tối ưu hóa sản xuất. Ngoài ra, kỹ năng trình bày khoa học và hệ thống cũng được cải thiện đáng kể. Theo phản hồi từ hội đồng giám khảo, những đồ án có bản đi bảo vệ hoàn chỉnh thường đạt điểm cao, chứng tỏ sinh viên đã đáp ứng đầy đủ yêu cầu của ngành.

4.2. Triển vọng ứng dụng trong công nghiệp

Bản đi bảo vệ là tài liệu tham khảo quý giá cho các doanh nghiệp cơ khí trong việc xây dựng quy trình công nghệ sản xuất. Tại các nhà máy sản xuất hàng loạt, kỹ sư có thể áp dụng các phương pháp thiết kế đồ án vào quy trình gia công thực tế, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, bản đi bảo vệ còn giúp các doanh nghiệp tuyển dụng nhân sự phù hợp, thông qua đánh giá năng lực chuyên môn của ứng viên. Theo thống kê từ Hiệp hội Cơ khí Việt Nam, 65% doanh nghiệp ưu tiên tuyển dụng kỹ sư có kinh nghiệm xây dựng đồ án công nghệ chế tạo máy. Điều này chứng tỏ tầm quan trọng của bản đi bảo vệ trong việc phát triển ngành công nghiệp cơ khí Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG I. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết - Chi tiết càng gạt là chi tiết thường gặp trong các máy công cụ nói riêng và máy cơ khí nói chung. Các chi tiết dạng càng thường dùng để truyền chuyển động từ quay sang chuyển động tịnh tiến, hay làm nhiệm vụ gạt các bánh răng trong hộp số khi cần thay đổi tỷ số truyền. - Càng là loại chi tiết có một hay hai lỗ cơ bản mà đường tâm của chúng có thể song song hay tạo với nhau một góc nào đó.

- Điều kiện làm việc của các chi tiết dạng càng đòi hỏi khá cao vì nó luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kì, luôn luôn chịu lực va đập tuần hoàn. Do tính chất thông dụng của chi tiết này nên tính chất làm việc của nó cũng có những vấn đề riêng khi gia công nó. - Chi tiết càng đòi hỏi những yêu cầu khá khắt khe như sự chính xác của các bề mặt cũng như là vị trí tương quan giữa chúng. Tuy vậy cũng có những bề mặt gia công mà không 9 yêu cầu cao về độ chính xác cung như là vị trí tương quan của chúng với các bề mặt khác cụ thể như là gia công mặt đầu trong nhiêm vu thiết kế được giao.

- Mặt khác chi tiết càng thường là chi tiết được chế tạo hàng loạt nên viêc thiết kế chi tiết đảm bảo cơ tính công nghệ tốt và thiết kế đồ gá chuyên dùng là một việc làm hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm chế tạo ra. Phân tích công nghệ trong kết cấu của chi tiết - Phân tích kết cấu theo quan điểm công nghệ trong kết cấu của chi tiết. - Phần tử kết cấu càng - những yêu cầu kỹ thuật đã hợp lý với chức năng làm việc của đối tượng gia công.Bề mặt làm việc chủ yếu của tay biên là hai bề mặt trong của hai lỗ. Cụ thể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây: + Các bề mặt A và B yêu cầu độ bóng đạt được là RZ20 + Độ song song của hai tâm lỗ yêu cầu đạt được là 0,03mm trên 100mm chiều dài + Độ vuông góc các mặt đầu là 0,003mm trên 100mm chiều dài - Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình gia công chi tiết tay biên như sau: + Kết cấu của càng phải được đảm bảo khả năng cứng vững.

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất. + Kết cấu của càng nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó. Đối với càng gạt các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ. + Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất. Khả năng áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến. + Các phương pháp gia công bằng công nghệ tiên tiến đều không phù hợp với điều kiện kỹ thuật và điều kiện sản xuất. Gia công bằng phương pháp điều khiển số CNC không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta.

10 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT I. Xác định sản lượng chi tiết - Số chi tiết được sản xuất trong một năm là �+� N = �� .(1+ ) 100 Trong đó : - N là số chi tiết được sản xuất trong một năm - �� là số sản phẩm ( số máy ) được sản xuất trong một năm Theo yêu cầu của thiết kế thì �� =5000 ( chiếc/năm ) - �� là số chi tiết trong một sản phẩm ,trong đó �� =1 - �, � : hệ số phần trăm % dự phòng hư hỏng do chế tạo do vận chuyển , lắp ráp , bảo quản .Với điều kiện sản xuất hiện hành � =3% , � =5% Khi đó �+� 3+5 N = ��. Xác định khối lượng chi tiết - Khối lượng của chi tiết được xác định Q=V.Chi tiết thiết kế vật liệu là thép do đó � =7,852 (kg/��3 ) + V là thể tích của chi tiết 11 Vậy khối lượng của chi tiết là Q=0.32 kg - Ta có: + Khối lượng chi tiết Q=0,32kg + Số chi tiết được sản xuất trong một năm N= 5400 (chiếc/năm) -Theo bảng 2.2 (CNCTM) trang 9 ta chọn đường lối sản xuất hàng loạt lớn 12 CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI I. Cơ sở để xác định phương án chế tạo phôi - Với vật liệu chi tiết đã cho là thép 45 cùng với dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt lớn , có rất nhiều phương pháp chế tạo phôi được áp dụng: phôi đúc, phôi cán , phôi rèn và phôi dập 1.

Phôi đúc - Đúc là phương pháp tạo phôi mà trong đó quá trình sản xuất là nấu chảy kim loại ,hợp kim rồi rót vào một khoảng rỗng đã được tạo hình trước theo yêu cầu - Ưu điểm: + Sản phẩm đúc có thể 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 - Nhược điểm + Chưa tiết kiệm được kim loại do hệ thống rót do sai hỏng + Tỉ lệ phế phẩm còn cao vì khuyết tật đúc khác nhiều + Kiểm tra khuyết tật khó khăn 2. Phôi cán - Cán là phương pháp cho kim loại biến dạng giữa hai trục quay ngược chiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi ,kết quả là làm cho chiều cao của phôi giảm ,chiều dài và chiều rộng của phôi tăng 13 - Ưu điểm + Nâng cao chất lượng của phôi + Năng suất đạt được rất cao - Nhược điểm + Chỉ cán được những sản phẩm không phức tạp lắm 3. Phôi rèn - Rèn tự do là một phương pháp gia công bằng áp lực trong đó quá trình biến dạng tự do dần về các hướng mà không bị khống chế bởi một bề mặt nào khác ngoài bề mặt tiếp xúc trực tiếp với các dụng cụ gia công -Ưu điểm + Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao ,phạm vi gia công rộng ,có thể gia công được những vật lớn hơn so với dập thể tích + Có thể chế tạo được những chi tiết có hình dạng kích thước khác nhau + 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 sản xuất cao - Nhược điểm + Độ bóng và độ chính xác đạt đươc 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 14 4. Phôi dập - Phương pháp gia công bằng dập thể tích hay còn gọi là rèn khuôn khi gia công áp lực phôi sẽ bị biến dạng và điền đầy vào một khoảng rỗng được gọi là lòng khuôn .Kết thúc quá trình dập kim loại sẽ điền kín trong lòng khuôn và vật dập có hình dáng và kích thước giống hệt như lòng khuôn .Thường dùng cho các loại chi tiết như răng côn ,trục răng ,các loại bánh răng khác ,các chi tiết dạng càng ,trục chứ thập, trục khuỷu,.Dùng phôi dập vì chi tiết sẽ chịu được mômen tốt hơn ,càng gạt phải chịu uốn lớn do biến dạng chuyển động quay thành chuyển động thẳng - Ưu điểm + Vật dập có độ bóng và độ chính xác cao hơn phương pháp rèn tự do.

Khi áp dụng những phương pháp đặc biệt thì độ chính xác có thể đạt được rất cao. + Cơ tính của vật dập cao ,đồng đều do giai đoạn nén khối gây ra + Có thể dập được những chi tiết có hình dạng phức tập ,tiết diện được kim loại hóa do hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do ,thao tác đơn giản - Nhược điểm + Giá thành chế tạo khuôn thường lớn ,thường áp dụng cho sản xuất loạt lớn hàng khối => Như vậy với chi tiết càng gạt C3, vật liệu thép ,có hình dạng phức tạp ,yêu cầu cần phải chịu được momen tốt ,càng gạt phải chịu được uốn lớn do biến dạng chuyển động quay thành chuyển động thẳng nên chọn phương pháp tạo phôi là dập với độ bóng và độ chính xác cao. Chọn lượng dư gia công - Với chi tiết dạng càng có cân nặng 0,32kg và kích thước dài nhất là 153mm - Theo bảng 3.17 ta có lượng dư gia công của chi tiết là t = 2mm (từ 0,6 – 6,4 mm) 15 Bản vẽ lồng phôi 16 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT I. Lập quy trình gia công 1.

Xác định đường lối công nghệ - Trong dạng sản xuất hàng loạt lớn, quy trình công nghệ được xây dựng trên nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công. Theo nguyên tắc phân tán nguyên công thì quy trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có nhịp như nhau hoặc bội số của nhịp. Mỗi máy thực hiện 1 nguyên công nhất định, đồ gá được sử dụng là đồ gá chuyên dùng. - Theo nguyên tắc tập trung nguyên công thì quy trình công nghệ được thực hiện trên 1 hoặc vài máy tự động.

Do đây là dạng sản xuất hàng loạt lớn ta chọn phương án gia công 1 vị trí, 1 dao và gia công tuần tự. Chọn phương pháp gia công - Đối với sản xuất hàng loạt lớn, muốn chuyên môn hoá cao để có thể đạt được năng suất cao trong điều kiện sản suất ở Việt Nam thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong 1 nguyên công).Ở đây cần dùng các máy vạn năng kết hợp các đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng để dễ chế tạo. Lập trình công nghệ * Phân tích chuẩn định vị: - Khi định vị chi tiết càng gạt để gia công, phải đảm bảo được vị trí tương đối của các bề mặt với nhau, của các lỗ với nhau và độ vuông góc của các lỗ với mặt đầu của nó.Vì vậy chuẩn thô ban đầu được chọn là vành tròn ngoài của lỗ và 1 mặt đầu của phôi ,chọn chuẩn như vậy để gia công mặt đầu bên kia và gia công lỗ cơ bản.