Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành cơ khí chế tạo, việc cải tiến và nâng cao chất lượng sản phẩm phụ thuộc trực tiếp vào việc xây dựng quy trình công nghệ gia công hợp lý và hiệu quả. Một quy trình công nghệ tối ưu không chỉ đảm bảo độ chính xác kích thước, độ nhám bề mặt và tính công nghệ của kết cấu theo yêu cầu thiết kế mà còn giúp giảm thiểu thời gian gia công cơ bản, nâng cao năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm trên thị trường.

Khóa luận / Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy thực hiện nhiệm vụ thiết kế quy trình công nghệ gia công cơ và trang bị công nghệ cho chi tiết Cần nối (chi tiết dạng càng).

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác lập gồm:

  1. Xác định sản lượng chế tạo và dạng sản xuất cơ khí đặc trưng.
  2. Phân tích kết cấu, điều kiện làm việc, yêu cầu kỹ thuật và tính công nghệ của chi tiết cần nối.
  3. Lựa chọn dạng phôi, phương pháp tạo phôi và tra cứu lượng dư gia công cơ cho các bề mặt phôi.
  4. Thiết lập tiến trình công nghệ gia công, phân tích các phương án định vị, kẹp chặt và lựa chọn chuẩn công nghệ.
  5. Lựa chọn máy công cụ, dụng cụ cắt gọt và trang thiết bị đo kiểm.
  6. Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian bằng phương pháp phân tích giải tích và phương pháp tra bảng.
  7. Tính toán chế độ cắt (chiều sâu cắt, bước tiến dao, tốc độ cắt, số vòng quay) và thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công.
  8. Tính toán động lực học và thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoét - doa lỗ $\varnothing 32$, tính toán sai số chế tạo cho phép của đồ gá.

Đối tượng nghiên cứu là chi tiết Cần nối làm từ vật liệu gang xám GX 21-40. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa với sản lượng kế hoạch $10.000$ sản phẩm/năm và phạm vi thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoét - doa lỗ làm việc $\varnothing 32$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công thức chuyên ngành

Đồ án áp dụng hệ thống cơ sở lý thuyết chuẩn mực của chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy:

  • Công thức xác định sản lượng chi tiết gia công hàng năm: $$N = N_0 \cdot m \cdot \left(1 + \frac{\alpha + \beta}{100}\right)$$ Trong đó: $N_0$ là số sản phẩm theo kế hoạch, $m$ là số chi tiết trong một sản phẩm, $\alpha$ là phần trăm chi tiết dự trữ ($10%$), $\beta$ là phần trăm phế phẩm ($3%$).
  • Nguyên tắc chọn chuẩn công nghệ: Lựa chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất nhằm đảm bảo mối tương quan vị trí giữa các bề mặt không gia công và bề mặt gia công, hạn chế sai số tích lũy.
  • Phương pháp phân tích lượng dư gia công (theo Kovan): Lượng dư trung gian nhỏ nhất được tính theo biểu thức: $$Z_{min} = R_{z(i-1)} + T_{i-1} + \rho_{i-1} + \varepsilon_i$$ Trong đó: $R_z$ là chiều cao nhấp nhô tế vi, $T$ là chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt, $\rho$ là sai lệch không gian vị trí, $\varepsilon$ là sai số gá đặt.
  • Phương pháp xác định chế độ cắt thực nghiệm: $$v = \frac{C_v}{T^m \cdot t^x \cdot S^y} \cdot K_v$$
  • Phương pháp tính toán lực kẹp và sai số gá đặt đồ gá: Tính lực kẹp $W$ dựa trên phương trình cân bằng chống xoay chi tiết dưới tác dụng của mômen cắt $M_x$ và lực chiều trục $P_0$, kết hợp hệ số an toàn $K = K_0 \cdot K_1 \cdot K_2 \cdot K_3 \cdot K_4 \cdot K_5 \cdot K_6$. Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá $[\varepsilon_{ct}]$ qua chuỗi quan hệ: $$[\varepsilon_{gđ}] = \sqrt{\varepsilon_c^2 + \varepsilon_k^2 + \varepsilon_{đg}^2} = \sqrt{\varepsilon_c^2 + \varepsilon_k^2 + \varepsilon_{ct}^2 + \varepsilon_m^2 + \varepsilon_{đc}^2}$$

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

  • Mô hình hóa hình học: Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để dựng mô hình 3D, xác định chính xác thể tích và khối lượng của chi tiết.
  • Phương pháp tính toán giải tích kết hợp tra bảng: Tính toán các thông số công nghệ (lượng dư, chế độ cắt, lực kẹp đồ gá) dựa trên công thức giải tích và đối chiếu bảng tra tiêu chuẩn từ sổ tay chuyên ngành.
  • Phương pháp so sánh phương án: Đánh giá ưu nhược điểm giữa các phương án phân tán/tập trung nguyên công, các phương án tạo phôi và sơ đồ định vị để chọn phương án tối ưu.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu tính toán được trích xuất từ Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (Tập 1, Tập 2), Sách hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy và các tài liệu tham khảo kỹ thuật cơ khí tiêu chuẩn.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Xác định dạng sản xuất

  • Sản lượng chế tạo hàng năm: Với $N_0 = 10.000$ chiếc/năm, $m = 1$, $\alpha = 10%$, $\beta = 3%$, sản lượng thực tế cần chế tạo là: $$N = 10.000 \cdot 1 \cdot \left(1 + \frac{10 + 3}{100}\right) = 11.300\text{ (chiếc/năm)}$$
  • Khối lượng chi tiết: Thể tích tính trên Inventor đạt $V = 0,065\text{ dm}^3$. Khối lượng riêng gang xám là $\gamma = 7,8\text{ kg/dm}^3$. Khối lượng chi tiết: $$m = 0,065 \times 7,8 = 0,507\text{ kg}$$
  • Dạng sản xuất: Tra Bảng 2.1 với $N = 11.300$ và $m = 0,507\text{ kg}$, đề tài xác định dạng sản xuất là loạt vừa. Đặc trưng công nghệ là quy trình có tính ổn định, lặp lại, sử dụng máy vạn năng kết hợp đồ gá chuyên dùng.

Chương 2: Phân tích chi tiết gia công

  • Công dụng: Cần nối thuộc họ chi tiết dạng càng, là bộ phận liên kết giữa trục điều khiển và các bánh răng di trượt nhằm thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ.
  • Điều kiện làm việc: Chi tiết chịu mômen xoắn nhỏ khi gạt, thường xuyên không chịu tải lớn, không bị mài mòn mạnh, làm việc trong điều kiện nhiệt độ không cao nhưng có va đập nhẹ.
  • Yêu cầu kỹ thuật: Bán kính góc lượn đúc $R = 3 \div 5\text{ mm}$; kích thước không ghi dung sai theo cấp chính xác IT14, H14, h14; phôi đúc phải được ủ hoặc thường hóa để khử ứng suất dư và biến cứng; độ nhám các bề mặt không gia công đạt $R_z = 80\ \mu\text{m}$.
  • Vật liệu chế tạo: Gang xám GX 21-40 có nền kim loại perlit-ferit với tấm grafit nhỏ mịn. Các chỉ tiêu cơ lý gồm:
    • Giới hạn bền uốn: $210\text{ N/mm}^2$.
    • Độ giãn dài: $0,5%$.
    • Giới hạn bền kéo: $400\text{ N/mm}^2$.
    • Độ cứng: $170 \div 241\text{ HB}$ (chọn tính toán $\text{HB} = 190$).
  • Tính công nghệ và kiểm tra: Kết cấu thuận lợi cho việc gia công đồng thời, các mặt đầu lỗ nằm trên hai mặt phẳng song song. Đề xuất kiểm tra kích thước bằng thước cặp, panme; kiểm tra độ nhám bằng mẫu chuẩn; kiểm tra độ song song, vuông góc bằng đồng hồ so kết hợp khối V.

Chương 3: Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi

  • Chọn dạng phôi: Vật liệu gang xám có độ dẻo thấp, giòn, không gia công áp lực (rèn, dập) được nhưng có nhiệt độ chảy thấp và độ chảy loãng cao nên chọn phương pháp đúc.
  • So sánh các phương pháp đúc: Đồ án phân tích 6 phương pháp đúc: khuôn cát mẫu gỗ, khuôn cát mẫu kim loại làm khuôn bằng máy, khuôn kim loại, đúc áp lực, đúc khuôn vỏ mỏng và đúc liên tục.
  • Kết luận tạo phôi: Chọn phương pháp Đúc trong khuôn cát mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, cấp chính xác phôi đạt cấp II, dung sai kích thước IT15 $\rightarrow$ IT16, độ nhám $R_z = 80\ \mu\text{m}$.
  • Thông số lượng dư phôi đúc: Dung sai kích thước đúc tra theo IT14. Lượng dư gia công cơ cho các bề mặt bên trên, bên dưới và bên cạnh đều là $2,5\text{ mm}$ (kích thước danh nghĩa $< 50\text{ mm}$). Chế độ nhiệt luyện: tôi $830 \div 900^\circ\text{C}$ (giữ nhiệt $1 \div 3\text{ h}$), ram $200 \div 400^\circ\text{C}$ (giữ nhiệt $0,5 \div 1\text{ h}$).

Chương 4: Chọn tiến trình gia công

  • Phương pháp gia công các bề mặt:
    • Mặt 1, 4, 7, 9: Gia công bằng phương pháp phay dùng dao phay mặt đầu (năng suất cao, làm việc êm hơn dao phay trụ).
    • Lỗ $\varnothing 32$ (mặt 5): Chọn phương án khoét - doa (đối với phôi đúc có lỗ sẵn).
    • Rãnh 14, 18: Sử dụng dao phay đĩa cắt rãnh và dao phay ngón.
  • Chuẩn công nghệ: Chuẩn thô là mặt trụ ngoài $\varnothing 48$ và mặt phẳng 1 (khống chế 5 bậc tự do); chuẩn tinh thống nhất là mặt phẳng đáy 4 và lỗ $\varnothing 32$.
  • Dụng cụ kiểm tra và làm nguội: Dùng thước cặp Mitutoyo 530-312 (phạm vi $0 \div 150\text{ mm}$, độ chia $0,02\text{ mm}$), calip giới hạn cho lỗ; dung dịch làm nguội gồm tưới khan, dung dịch emunxi và dầu khoáng.

Chương 5: Chọn dụng cụ cắt - Chọn máy

  • Dụng cụ cắt:
    • Phay thô và tinh mặt đầu: Dao phay mặt đầu $D = 100\text{ mm}$, số răng $Z = 10$.
    • Gia công lỗ $\varnothing 32$: Mũi khoan ruột gà đuôi côn ngắn $\varnothing 15\text{ mm}$ và $\varnothing 28\text{ mm}$; dao khoét đuôi côn lắp mảnh $D = 30\text{ mm}$; dao doa liền khối chuôi côn $D = 32\text{ mm}$.
    • Phay rãnh: Dao phay đĩa cắt rãnh $D = 100\text{ mm}$, $d = 22\text{ mm}$, bề rộng $B = 3\text{ mm}$, số răng $Z = 40$.
    • Gia công lỗ bu lông $\varnothing 12$: Mũi khoan đuôi côn ngắn $\varnothing 12\text{ mm}$.
  • Thiết bị gia công:
    • Máy phay ngang 6H82: Công suất động cơ chính $7\text{ kW}$, kích thước bàn máy $1250 \times 320\text{ mm}$, 18 cấp tốc độ trục chính ($30 \div 1500\text{ v/ph}$).
    • Máy phay đứng 6H12: Kích thước bàn máy $2305 \times 1950\text{ mm}$, công suất chạy dao $2,2\text{ kW}$, 18 cấp tốc độ ($65 \div 1800\text{ v/ph}$).
    • Máy khoan cần 2H55: Công suất động cơ chính $4\text{ kW}$, 21 cấp tốc độ trục chính ($20 \div 2000\text{ v/ph}$), 12 cấp bước tiến ($0,056 \div 2,5\text{ mm/vòng}$).

Chương 6: Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

Tính toán chi tiết lượng dư gia công phân tích cho mặt phẳng số 4 (chiều dài $150\text{ mm}$, gang GX 21-40):

  • Thông số phôi đúc: $R_{z0} + h_0 = 400\ \mu\text{m}$, độ cong vênh $\Delta_{cv} = 1,5\ \mu\text{m/mm}$, độ không vuông góc $\Delta_x = 5\ \mu\text{m/mm} \rightarrow \rho_0 = \sqrt{\Delta_{cv}^2 + \Delta_x^2} = 251\ \mu\text{m}$, sai số gá đặt $\varepsilon_0 = 0$.
  • Lượng dư phay thô: $R_{z1} + h_1 = 100\ \mu\text{m}$, độ không vuông góc $\rho_1 = 0,2 \cdot \Delta_x = 16\ \mu\text{m}$, sai số đồ gá $\varepsilon_1 = 39\ \mu\text{m}$. $$Z_{thô\ min} = 400 + 251 + 0 = 651\ \mu\text{m}$$
  • Lượng dư phay tinh: $R_{z2} + h_2 = 55\ \mu\text{m}$, $\rho_2 = 0,15 \cdot \Delta_x = 12\ \mu\text{m}$, $\varepsilon_2 = 0$. $$Z_{tinh\ min} = 100 + 16 = 116\ \mu\text{m}$$
  • Tổng lượng dư và kích thước giới hạn: Kích thước danh nghĩa chi tiết $D = 45\text{ mm}$, tổng lượng dư danh nghĩa $Z_0 = 2,31\text{ mm}$, kích thước phôi danh nghĩa $D_0 = 47,31\text{ mm}$. Kiểm tra cân bằng dung sai đạt $\sum ld_{max} - \sum ld_{min} = 2,68 - 1,6 = 1,08\text{ mm}$, bằng hiệu dung sai $\delta_{phôi} - \delta_{ct} = 1,24 - 0,16 = 1,08\text{ mm}$.

Chương 7: Xác định chế độ cắt và thời gian gia công

Xác định các thông số cắt gọt và thời gian gia công cơ bản ($T_o$) cho các bước công nghệ:

  • Khoan lỗ $\varnothing 15$: $S = 0,37\text{ mm/v}$, $n = 621\text{ v/ph}$, chiều sâu cắt $t = 7,5\text{ mm}$, chiều dài gia công $L = 45\text{ mm}$, $T = 45\text{ phút}$.
  • Khoan mở rộng $\varnothing 28$: $S = 0,54\text{ mm/v}$, $n = 374\text{ v/ph}$, $T = 50\text{ phút}$.
  • Khoét lỗ $\varnothing 30$: $S = 0,9\text{ mm/v}$, $n = 289\text{ v/ph}$, $T = 40\text{ phút}$.
  • Doa lỗ $\varnothing 32$: $S = 2,08\text{ mm/v}$, $n = 102\text{ v/ph}$, $T = 80\text{ phút}$.
  • Phay thô mặt đầu: $S_z = 0,18\text{ mm/răng}$, $n = 150\text{ v/ph}$, vận tốc cắt thực tế $v = 47,1\text{ m/ph}$, chiều dài $L = 144\text{ mm}$.
  • Phay tinh mặt đầu: $S_z = 0,05\text{ mm/răng}$, $n = 235\text{ v/ph}$, $v = 73,79\text{ m/ph}$.
  • Phay cắt rãnh: $S_z = 0,02\text{ mm/răng}$, $n = 190\text{ v/ph}$, $v = 59,66\text{ m/ph}$.
  • Khoan lỗ $\varnothing 13$: $S = 0,39\text{ mm/v}$, $n = 650\text{ v/ph}$, $v = 26,5\text{ m/ph}$, $L = 22\text{ mm}$.

Chương 8: Tính toán và thiết kế đồ gá

  • Nhiệm vụ: Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoét - doa lỗ $\varnothing 32$.
  • Sơ đồ nguyên lý: Định vị mặt đáy bằng phiến tỳ (khống chế 3 bậc tự do), định vị mặt trụ ngoài bằng khối V ngắn (khống chế 2 bậc tự do). Kẹp chặt bằng cơ cấu ren vít hai bên tác động vào mặt số 7.
  • Tính toán động lực học: Lực cắt lớn nhất xuất hiện ở bước khoét thô với mômen xoắn $M_x = 25,11\text{ Nm}$ và lực chiều trục $P_0 = 13828,9\text{ N}$. Hệ số an toàn tổng hợp: $$K = K_0 \cdot K_1 \cdot K_2 \cdot K_3 \cdot K_4 \cdot K_5 \cdot K_6 = 1,5 \times 1,3 \times 1,2 \times 1,2 \times 1,3 \times 1 \times 1 = 3,65$$ Lực kẹp tính toán chống xoay $W = 13300,8\text{ N}$. Lực kẹp cần thiết có xét đến trợ lực của lực dọc trục: $$W_{ct} = W - \frac{P_0}{2} = 13300,8 - \frac{13828,9}{2} = 6386,4\text{ N}$$
  • Tính sai số gá đặt và sai số chế tạo đồ gá:
    • Sai số mòn đồ gá: $\varepsilon_m = \beta \sqrt{N} = 0,18 \sqrt{10.000} = 18\ \mu\text{m}$.
    • Sai số điều chỉnh: $\varepsilon_{đc} = 10\ \mu\text{m}$.
    • Sai số chuẩn: $\varepsilon_c = 28\ \mu\text{m}$.
    • Sai số kẹp chặt: $\varepsilon_k = 0$ (do phương lực kẹp vuông góc với phương kích thước thực hiện).
    • Sai số gá đặt cho phép: $[\varepsilon_{gđ}] = 60\ \mu\text{m}$.
    • Sai số chế tạo đồ gá cho phép: $$[\varepsilon_{ct}] = \sqrt{[\varepsilon_{gđ}]^2 - \varepsilon_m^2 - \varepsilon_{đc}^2 - \varepsilon_c^2} = \sqrt{60^2 - 18^2 - 10^2 - 28^2} = 50\ \mu\text{m}$$
  • Yêu cầu kỹ thuật đồ gá: Độ không song song giữa mặt định vị và mặt đáy $\le 0,05\text{ mm}$; độ không vuông góc giữa tâm chốt định vị và đáy $\le 0,05\text{ mm}$; độ không song song giữa tâm khối V và đáy $\le 0,05\text{ mm}$.

Thiết kế và triển khai

Bảng tổng hợp tiến trình công nghệ gia công chi tiết

Thứ tự nguyên công Tên nguyên công Bề mặt gia công Phương pháp gia công Máy công cụ Dao cắt Chuẩn định vị
NC 1 Phay mặt phẳng đáy Mặt 4, 7, 9 Phay thô & tinh Máy phay đứng 6H12 Dao phay mặt đầu $D=100\text{ mm}$ ($Z=10$) Mặt trụ ngoài $\varnothing 48$ + Mặt 1
NC 2 Gia công lỗ trụ chính Lỗ 5 ($\varnothing 32$) Khoét thô/tinh, Doa thô/tinh Máy phay/khoan đứng Dao khoét $D=30$, Dao doa $D=32$ Mặt phẳng đáy 4 + Mặt trụ 11
NC 3 Phay mặt đầu đối diện Mặt 1 Phay thô & tinh Máy phay đứng 6H12 Dao phay mặt đầu $D=100\text{ mm}$ ($Z=10$) Mặt đáy 4 + Lỗ $\varnothing 32$ (lỗ 5)
NC 4 Phay rãnh làm việc Rãnh 14, 18 Phay rãnh Máy phay đứng 6H12 Dao phay đĩa cắt rãnh $D=100$, $B=3$ Lỗ $\varnothing 32$ + Mặt phẳng chuẩn
NC 5 Khoan lỗ bắt bu lông Lỗ bu lông 12, 13 Khoan Máy khoan 2H55 Mũi khoan ruột gà $\varnothing 12$, $\varnothing 13$ Lỗ $\varnothing 32$ + Mặt rãnh 18

Kết cấu và cơ chế hoạt động của đồ gá khoét - doa

Đồ gá được thiết kế chuyên dùng phục vụ nguyên công khoét và doa lỗ $\varnothing 32$:

  • Cơ cấu định vị: Thân đồ gá mang phiến tỳ phẳng tiếp xúc với mặt phẳng đã gia công tinh (mặt 4), khống chế 3 bậc tự do ($T_z, Q_x, Q_y$); khối V ngắn tiếp xúc mặt trụ ngoài khống chế 2 bậc tự do chuyển vị ($T_x, T_y$).
  • Cơ cấu kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu kẹp liên động dạng ren vít tác động lực ép $W$ trực tiếp lên bề mặt số 7, ép chặt phôi tỳ sát vào mặt định vị.
  • Chỉ tiêu chính xác: Đồ gá đạt độ chính xác chế tạo $[\varepsilon_{ct}] = 50\ \mu\text{m}$, dung sai độ vuông góc và song song giữa các bề mặt làm việc so với mặt đáy đồ gá không vượt quá $0,05\text{ mm}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập đầy đủ quy trình công nghệ 8 chương cho chi tiết Cần nối bằng gang GX 21-40, sản lượng $11.300$ chi tiết/năm thuộc dạng sản xuất loạt vừa.
  • Hoàn thiện bảng kích thước trung gian, dung sai và lượng dư cho từng bước công nghệ với tổng lượng dư danh nghĩa mặt phẳng 4 là $2,31\text{ mm}$.
  • Xác định hệ thống chế độ cắt chuẩn xác: tốc độ cắt phay thô $47,1\text{ m/ph}$, phay tinh $73,79\text{ m/ph}$, khoét $S = 0,9\text{ mm/v}$, doa $S = 2,08\text{ mm/v}$.
  • Thiết kế hoàn chỉnh kết cấu đồ gá khoét - doa lỗ $\varnothing 32$ với lực siết cần thiết $W_{ct} = 6386,4\text{ N}$ và sai số chế tạo đồ gá cho phép đạt $50\ \mu\text{m}$.

Giải pháp kỹ thuật đề xuất

  • Áp dụng phương án đúc phôi trong khuôn cát mẫu kim loại làm khuôn bằng máy để đảm bảo độ chính xác cấp II, tiết kiệm vật liệu phôi và giảm khối lượng bóc gọt kim loại.
  • Sử dụng kết hợp phiến tỳ phẳng và khối V ngắn làm chuẩn tinh thống nhất cho toàn bộ các nguyên công quan trọng phía sau, triệt tiêu sai số tích lũy gá đặt.

Đóng góp về mặt học thuật và thực hành

  • Cung cấp một bộ hồ sơ tính toán công nghệ hoàn chỉnh từ khâu phân tích sản lượng, tính toán lượng dư giải tích đến thiết kế đồ gá chuyên dùng theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật chế tạo máy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Đồ án được thực hiện trong phạm vi môn học thực hành thiết kế đầu tay nên việc tra cứu bảng số liệu chế độ cắt và hệ số hiệu chỉnh chủ yếu dựa trên các bảng tra kinh nghiệm truyền thống trong sổ tay công nghệ.
  • Chưa thực hiện mô phỏng số kiểm nghiệm độ bền tĩnh và độ biến dạng đàn hồi của chi tiết dưới tác dụng của lực kẹp bằng các phần mềm CAE/FEA chuyên sâu.

Hạn chế dựa trên phạm vi và hướng mở

  • Nghiên cứu có thể mở rộng phát triển chương trình gia công trên các trung tâm phay CNC nhiều trục nhằm tích hợp các nguyên công phay mặt đầu, phay rãnh và khoét - doa lỗ trong một lần gá đặt duy nhất.
  • Ứng dụng công nghệ đúc áp lực hoặc đúc mẫu chảy nếu quy mô sản lượng được nâng lên cấp độ sản xuất hàng khối lớn.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này là nguồn tham khảo trực tiếp và hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Cơ kỹ thuật, Công nghệ Chế tạo máy: Sử dụng làm tài liệu tham khảo mẫu trong quá trình thực hiện Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy và Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành chế tạo cơ khí.
  • Kỹ sư công nghệ tại các xưởng cơ khí: Tham khảo phương pháp tính toán lượng dư giải tích Kovan, quy trình chọn chuẩn gia công chi tiết dạng càng và phương pháp tính lực kẹp bu lông ren vít cho đồ gá chuyên dùng.
  • Nội dung giá trị nhất: Phương pháp tính toán giải tích lượng dư gia công (Chương 6) và quy trình tính toán lực kẹp cùng chuỗi sai số gá đặt đồ gá (Chương 8).

Câu hỏi thường gặp

1. Chi tiết cần nối được làm bằng vật liệu gì và có các thông số khối lượng, cơ tính như thế nào?

Chi tiết cần nối được chế tạo từ gang xám GX 21-40 có thể tích $V = 0,065\text{ dm}^3$, khối lượng riêng $7,8\text{ kg/dm}^3$, khối lượng $m = 0,507\text{ kg}$. Cơ tính gồm giới hạn bền uốn $210\text{ N/mm}^2$, giới hạn bền kéo $400\text{ N/mm}^2$, độ giãn dài $0,5%$ và độ cứng $190\text{ HB}$.

2. Dạng sản xuất của chi tiết được xác định là gì và căn cứ vào đâu?

Dạng sản xuất được xác định là loạt vừa, căn cứ vào sản lượng chế tạo hàng năm $N = 11.300$ chiếc/năm (sản lượng kế hoạch $10.000$ chiếc/năm cộng $10%$ dự trữ và $3%$ phế phẩm) cùng khối lượng chi tiết $m = 0,507\text{ kg}$ khi tra Bảng 2.1 [3, tr.24].

3. Phương pháp đúc tạo phôi được lựa chọn là phương pháp nào và đạt cấp chính xác bao nhiêu?

Phương pháp được chọn là Đúc trong khuôn cát mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, phôi đạt cấp chính xác II, cấp dung sai IT15 $\rightarrow$ IT16, độ nhám bề mặt $R_z = 80\ \mu\text{m}$, lượng dư gia công cơ các mặt là $2,5\text{ mm}$.

4. Trong nguyên công khoét - doa lỗ $\varnothing 32$, mômen xoắn $M_x$, lực chiều trục $P_0$ và lực kẹp cần thiết $W_{ct}$ được tính là bao nhiêu?

Ở bước khoét thô (bước có lực cắt lớn nhất), mômen xoắn $M_x = 25,11\text{ Nm}$, lực chiều trục $P_0 = 13828,9\text{ N}$. Với hệ số an toàn $K = 3,65$, lực kẹp chống xoay tính toán $W = 13300,8\text{ N}$ và lực kẹp cần thiết có xét đến lực dọc trục là $W_{ct} = 6386,4\text{ N}$.

5. Sai số chế tạo cho phép của đồ gá $[\varepsilon_{ct}]$ là bao nhiêu và yêu cầu kỹ thuật chính gồm những gì?

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá là $[\varepsilon_{ct}] = 50\ \mu\text{m}$ (tính từ sai số gá đặt cho phép $[\varepsilon_{gđ}] = 60\ \mu\text{m}$, $\varepsilon_m = 18\ \mu\text{m}$, $\varepsilon_{đc} = 10\ \mu\text{m}$, $\varepsilon_c = 28\ \mu\text{m}$). Yêu cầu kỹ thuật: độ không song song giữa mặt định vị và đáy $\le 0,05\text{ mm}$, độ không vuông góc giữa chốt định vị và đáy $\le 0,05\text{ mm}$, độ không song song giữa tâm khối V và đáy $\le 0,05\text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh nhiệm vụ thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Cần nối bằng gang xám GX 21-40 trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa. Toàn bộ tiến trình công nghệ, chế độ cắt, lượng dư trung gian và thiết bị gia công trên các máy phay 6H12, 6H82, máy khoan 2H55 đã được tính toán đồng bộ và logic. Kết quả thiết kế đồ gá khoét - doa lỗ $\varnothing 32$ với cơ cấu định vị phiến tỳ - khối V và cơ cấu kẹp ren vít đảm bảo độ cứng vững, lực kẹp $6386,4\text{ N}$ và sai số chế tạo cho phép $50\ \mu\text{m}$, đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật theo yêu cầu.