Đồ án: Thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc - Đại học Nha Trang

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu công nghệ chế tạo máy đề tài thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc tập thuyết minh, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá

• Tác giả: Nguyễn Quang Trường
• Người hướng dẫn: Pgs. Nguyễn Văn Tường
• Trường học: Trường Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
• Đề tài: Thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Nha Trang

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
• 1.1. MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT
• 1.2. SẢN LƯỢNG CHI TIẾT CHẾ TẠO TRONG MỘT NĂM
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
• 2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT
• 2.2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO
• 2.3. ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU
• 3. CHƯƠNG 3: CHỌN DẠNG PHÔI VÀ CHẾ TẠO PHÔI
• 3.1. CHỌN DẠNG PHÔI
• 3.2. CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
• 3.3. BẢN VẼ PHOI SƠ BỘ
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH GIA CÔNG
• 4.1. TRÌNH TỰ GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT
• 4.2. LẬP TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn tập đồ án công nghệ chế tạo máy gia công bạc

Đồ án công nghệ chế tạo máy là một học phần cốt lõi, tổng hợp kiến thức chuyên ngành để giải quyết một bài toán kỹ thuật thực tế. Trong đó, đề tài thiết kế quy trình công nghệ gia công bạc là một dạng bài tập kinh điển, giúp sinh viên vận dụng lý thuyết vào thực tiễn sản xuất. Chi tiết 'Bạc' là một chi tiết máy dạng tròn xoay, có chức năng chính là làm ổ trượt, lót trục, hoặc dẫn hướng, đòi hỏi độ chính xác cao về kích thước và chất lượng bề mặt. Việc hoàn thành một thuyết minh đồ án chế tạo máy hoàn chỉnh cho chi tiết này yêu cầu một quy trình phân tích bài bản, từ việc nghiên cứu bản vẽ chi tiết bạc, xác định yêu cầu kỹ thuật, cho đến việc thiết kế từng nguyên công cụ thể. Mục tiêu của đồ án không chỉ là tạo ra một sản phẩm đạt chuẩn mà còn phải tối ưu hóa về mặt kinh tế và kỹ thuật, đảm bảo tính khả thi trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa. Bài viết này sẽ hệ thống hóa toàn bộ các bước cần thiết, cung cấp một lộ trình chi tiết để thực hiện thành công đồ án gia công bạc, từ khâu phân tích ban đầu đến lập phiếu tổng hợp nguyên công cuối cùng.

1.1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật và tính công nghệ của bạc

Phân tích chi tiết gia công là bước khởi đầu, quyết định toàn bộ định hướng của đồ án. Dựa trên bản vẽ chi tiết bạc, các yêu cầu kỹ thuật cốt lõi phải được xác định rõ ràng. Đối với chi tiết bạc làm từ vật liệu thép 40X, các yêu cầu quan trọng bao gồm: độ nhám bề mặt (Ra = 3,2 μm cho lỗ chính), dung sai lắp ghép (lỗ ∅20 đạt cấp chính xác IT7), và các yêu cầu về độ cứng sau nhiệt luyện. Tính công nghệ của kết cấu được đánh giá dựa trên khả năng chế tạo dễ dàng và hiệu quả. Chi tiết bạc trong đồ án có tỷ lệ L/D = 1,55, nằm trong khoảng cho phép (0,5-3,5), đảm bảo độ cứng vững khi gia công. Bề dày thành bạc là 6mm, đủ để tránh biến dạng. Các mép vát được thiết kế hợp lý, thuận tiện cho việc lắp ghép. Nhìn chung, kết cấu chi tiết có tính công nghệ cao, không cần thay đổi thiết kế, cho phép gá đặt dễ dàng và gia công thuận lợi bằng các phương pháp truyền thống như tiện, khoan, doa.

1.2. Xác định dạng sản xuất và vai trò trong gia công bạc

Dạng sản xuất là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi, trang thiết bị và mức độ tự động hóa. Với số liệu ban đầu là 1000 sản phẩm/năm, sản lượng thực tế sau khi tính toán phế phẩm (4%) và dự trữ (15%) là 1196 chiếc/năm. Dựa vào khối lượng chi tiết (0,246 kg) và sản lượng hàng năm, theo tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1], dạng sản xuất được xác định là hàng loạt vừa. Dạng sản xuất này cho phép đầu tư vào các loại đồ gá gia công chuyên dụng ở một mức độ nhất định để tăng năng suất nhưng vẫn chủ yếu sử dụng các thiết bị vạn năng như máy tiện vạn năng và máy khoan đứng. Việc xác định đúng dạng sản xuất giúp đưa ra các quyết định kinh tế-kỹ thuật hợp lý, cân bằng giữa chi phí đầu tư và hiệu quả sản xuất, là nền tảng để xây dựng một quy trình công nghệ gia công tối ưu.

II. Bí quyết chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi gia công bạc

Việc chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi ảnh hưởng trực tiếp đến lượng dư gia công, chi phí vật liệu và hiệu suất của toàn bộ quy trình. Đối với chi tiết bạc bằng thép 40X trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa, cần phân tích kỹ lưỡng các phương án như phôi đúc, phôi rèn, phôi dập và phôi cán thanh. Phôi đúc có thể tạo hình gần giống chi tiết nhưng thép 40X có tính đúc không cao, dễ gây khuyết tật. Phôi rèn tự do cho cơ tính tốt nhưng năng suất thấp, không phù hợp sản xuất hàng loạt. Phôi dập cho chất lượng bề mặt và cơ tính tốt, phù hợp sản xuất hàng loạt nhưng chi phí chế tạo khuôn cao. Cuối cùng, phôi cán thanh là phương án được lựa chọn nhờ các ưu điểm vượt trội: giá thành rẻ, dễ tìm mua trên thị trường, chủ động được nguồn cung. Mặc dù cơ tính của phôi thanh không cao bằng phôi dập, nhược điểm này có thể được khắc phục bằng quá trình nhiệt luyện sau các nguyên công gia công thô. Việc lập bản vẽ lồng phôi từ phôi thanh cũng đơn giản, giúp tối ưu hóa việc cắt phôi và giảm thiểu phế liệu.

2.1. So sánh các phương pháp chế tạo phôi Đúc Rèn Dập

Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi tối ưu đòi hỏi sự so sánh cẩn thận. Phôi đúc có ưu điểm là tạo hình gần với chi tiết, giúp tiết kiệm vật liệu. Tuy nhiên, vật liệu thép 40X có tính chảy loãng thấp và độ co lớn, dẫn đến nguy cơ cao về các khuyết tật như rỗ khí, rỗ co, ảnh hưởng đến chất lượng. Phôi rèn tự do cải thiện cơ tính vật liệu do tổ chức kim loại mịn chặt, nhưng năng suất rất thấp và đòi hỏi tay nghề cao, chỉ phù hợp với sản xuất đơn chiếc. Phôi dập là phương án lý tưởng cho sản xuất hàng loạt lớn, cho phôi có độ chính xác cao và cơ tính tốt. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cho khuôn dập là rất lớn, không kinh tế với sản lượng 1000 sản phẩm/năm.

2.2. Lựa chọn phôi cán thanh cho gia công bạc thép 40X

Sau khi phân tích, phôi cán thanh được xác định là lựa chọn hợp lý nhất cho đồ án này. Ưu điểm chính của phôi cán thanh là tính kinh tế và sự linh hoạt. Phôi có sẵn trên thị trường với nhiều kích thước tiêu chuẩn, giá thành rẻ, giúp giảm chi phí vật liệu đầu vào. Việc chuẩn bị phôi đơn giản, chỉ cần cắt theo chiều dài yêu cầu. Mặc dù lượng dư gia công lớn hơn so với phôi dập và cơ tính ban đầu không cao, nhưng với sản xuất hàng loạt vừa, thời gian gia công thêm và chi phí cho nhiệt luyện sau đó vẫn chấp nhận được. Quyết định này cân bằng được yếu tố kinh tế và kỹ thuật, phù hợp với quy mô sản xuất của đề bài.

2.3. Thiết kế bản vẽ phôi và xác định lượng dư gia công

Từ việc chọn phôi cán thanh, bước tiếp theo là thiết kế bản vẽ phôi sơ bộ. Dựa vào đường kính lớn nhất của chi tiết là Ø40 mm, phôi thanh tiêu chuẩn được chọn có đường kính Ø44 mm. Theo tài liệu [1, trang 35, bảng 2.5], dung sai cho phép của phôi được xác định. Lượng dư gia công được tính toán cho các bề mặt để đảm bảo loại bỏ hết lớp bề mặt xấu của phôi và đạt được kích thước, độ chính xác yêu cầu sau các nguyên công. Việc tính toán lượng dư hợp lý là rất quan trọng: lượng dư quá nhỏ có thể không đủ để cắt hết sai lệch của phôi, trong khi lượng dư quá lớn sẽ gây lãng phí vật liệu, tốn thời gian gia công và làm mòn nhanh dao tiện.

III. Xây dựng quy trình công nghệ gia công bạc tối ưu nhất

Xây dựng quy trình công nghệ gia công là chương quan trọng nhất trong thuyết minh đồ án chế tạo máy. Nó là một bản kế hoạch chi tiết, sắp xếp thứ tự các nguyên công một cách logic để chế tạo chi tiết từ phôi ban đầu. Một quy trình tối ưu phải tuân thủ các nguyên tắc cơ bản: chọn mặt chuẩn định vị hợp lý, gia công thô trước gia công tinh, và thực hiện nhiệt luyện ở giai đoạn thích hợp. Đối với chi tiết bạc, trình tự gia công điển hình bắt đầu bằng nguyên công tiện thô các bề mặt ngoài và mặt đầu để tạo chuẩn tinh thống nhất. Tiếp theo là các nguyên công tạo lỗ như khoan, khoét, doa. Các nguyên công tinh như tiện tinh, nguyên công mài được thực hiện sau cùng để đạt độ chính xác và độ nhám bề mặt yêu cầu. Mỗi nguyên công đều phải được mô tả rõ ràng về sơ đồ gá đặt, máy móc, dụng cụ cắt và dụng cụ kiểm tra. Việc lựa chọn máy công cụ như máy tiện 1K62, máy mài tròn ngoài, hay máy khoan đứng 2A125 phải dựa trên khả năng công nghệ và sự phù hợp với từng bước gia công.

3.1. Thiết lập trình tự các nguyên công gia công chi tiết bạc

Trình tự các nguyên công được thiết lập dựa trên nguyên tắc gia công từ thô đến tinh và đảm bảo các bề mặt quan trọng được gia công ở các bước cuối. Quy trình gia công bạc được chia thành các nguyên công chính: 1) Chuẩn bị phôi. 2) Tiện thô mặt ngoài và mặt đầu lần 1. 3) Tiện thô mặt ngoài và mặt đầu lần 2 (đổi đầu kẹp). 4) Khoan, khoét thô, khoét tinh lỗ ∅20. 5) Khoan, khoét 2 lỗ ∅14. 6) Doa thô, doa tinh lỗ ∅20. 7) Tiện bán tinh mặt ngoài. 8) Tiện tinh mặt ngoài. 9) Nguyên công mài khôn lỗ ∅20. 10) Kiểm tra cuối cùng. Trình tự này đảm bảo các bề mặt làm chuẩn cho các nguyên công sau có độ chính xác cần thiết, đồng thời các bề mặt yêu cầu dung sai lắp ghép chặt chẽ được hoàn thiện sau cùng để tránh biến dạng.

3.2. Lựa chọn máy công cụ Máy tiện máy khoan máy mài

Lựa chọn thiết bị phù hợp là yếu tố quyết định năng suất và chất lượng. Cho các nguyên công tiện thô và tinh, máy tiện vạn năng 1K62 hoặc 1A62 được chọn vì công suất lớn, độ cứng vững cao và dải thông số công nghệ rộng. Đối với nguyên công khoan 2 lỗ ∅14, máy khoan đứng 2A125 là lựa chọn phù hợp nhờ sự linh hoạt và khả năng gia công lỗ chính xác. Nguyên công quyết định chất lượng cuối cùng của lỗ chính là mài khôn. Máy mài khôn đứng 3M82 được sử dụng để đạt được cấp chính xác IT7 và độ nhám bề mặt Ra = 3,2 μm. Việc lựa chọn máy móc dựa trên các thông số kỹ thuật chi tiết như công suất động cơ, dải tốc độ trục chính và lượng chạy dao, đảm bảo máy có đủ khả năng thực hiện nguyên công với chế độ cắt đã tính toán.

3.3. Sơ đồ gá đặt và định vị phôi trong quá trình gia công

Định vị và kẹp chặt là nền tảng để đảm bảo độ chính xác gia công. Sơ đồ gá đặt cho mỗi nguyên công phải được thiết kế cẩn thận. Ở các nguyên công tiện ban đầu, phôi được gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, sử dụng mặt trụ ngoài và mặt đầu làm chuẩn thô. Sau khi đã có các bề mặt gia công đạt độ chính xác nhất định, chúng sẽ được dùng làm chuẩn tinh cho các nguyên công tiếp theo. Ví dụ, sau khi tiện và doa tinh lỗ ∅20, bề mặt lỗ này sẽ được dùng làm chuẩn định vị trên trục gá để gia công tinh các bề mặt ngoài. Điều này đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt lỗ và các mặt trụ ngoài. Đối với nguyên công khoan 2 lỗ ∅14, chi tiết được gá trên một đồ gá gia công chuyên dụng có chốt trụ định vị vào lỗ tâm, đảm bảo vị trí tương quan chính xác.

IV. Phương pháp thiết kế nguyên công và tính chế độ cắt chi tiết

Thiết kế nguyên công là việc đi sâu vào từng bước trong quy trình công nghệ, xác định rõ các yếu tố kỹ thuật để thực hiện gia công. Mỗi nguyên công phải được mô tả chi tiết, bao gồm: sơ đồ gá đặt, các bước thực hiện, máy móc sử dụng, đồ gá gia công, và dụng cụ cắt gọt. Ví dụ, trong nguyên công tiện, cần chọn đúng loại dao tiện (tiện mặt đầu, tiện ngoài), vật liệu dao (hợp kim cứng T15K6), và các thông số hình học của dao. Bước quan trọng tiếp theo là tính toán thời gian gia công và chế độ cắt. Chế độ cắt bao gồm ba yếu tố chính: chiều sâu cắt (t), lượng chạy dao (s), và tốc độ cắt (v). Việc lựa chọn các thông số này phải dựa trên sổ tay công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu dao, và công suất máy, nhằm đạt được năng suất cao nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng bề mặt và tuổi bền của dao. Đây là phần tính toán phức tạp, thể hiện rõ trình độ kỹ thuật của người thiết kế.

4.1. Chi tiết nguyên công tiện Tiện thô tiện bán tinh tiện tinh

Nguyên công tiện được chia thành nhiều bước với mục đích khác nhau. Tiện thô được thực hiện với chiều sâu cắt lớn và lượng chạy dao nhanh để bóc đi phần lớn lượng dư, không yêu cầu cao về độ chính xác. Dụng cụ cắt thường là dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng T15K6. Tiện bán tinh là bước trung gian, chuẩn bị cho tiện tinh, giúp giảm sai lệch còn lại từ gia công thô. Tiện tinh được thực hiện với chiều sâu cắt mỏng, lượng chạy dao nhỏ và tốc độ cắt cao để đạt được kích thước chính xác và độ nhám bề mặt yêu cầu. Việc phân chia các bước tiện giúp tối ưu hóa quá trình, vừa đảm bảo năng suất ở bước thô, vừa đạt chất lượng ở bước tinh.

4.2. Phân tích nguyên công khoan khoét và doa lỗ chính xác

Để gia công lỗ ∅20H7 đạt độ chính xác cao, cần một chuỗi các nguyên công liên tiếp. Bắt đầu bằng nguyên công khoan để tạo lỗ ban đầu bằng mũi khoan ruột gà. Do khoan có độ chính xác thấp, bước tiếp theo là khoét thô và khoét tinh để mở rộng và sửa thẳng tâm lỗ. Cuối cùng, nguyên công doa bằng mũi doa chuyên dụng được thực hiện để đạt cấp chính xác và độ nhám bề mặt gần với yêu cầu cuối cùng. Mỗi bước đều loại bỏ một lượng dư nhỏ, dần dần cải thiện chất lượng hình học của lỗ. Việc kết hợp Khoan - Khoét - Doa là phương pháp phổ biến và hiệu quả để gia công lỗ chính xác trên các máy vạn năng.

4.3. Tính toán chế độ cắt Tốc độ cắt lượng chạy dao tối ưu

Việc tính toán chế độ cắt được thực hiện cho từng bước của mỗi nguyên công. Đầu tiên, chiều sâu cắt (t) được xác định dựa trên lượng dư gia công. Tiếp theo, lượng chạy dao (s) được tra trong sổ tay công nghệ, phụ thuộc vào yêu cầu độ nhám và độ cứng vững của hệ thống công nghệ. Cuối cùng, tốc độ cắt (v) được tính toán dựa trên công thức hoặc tra bảng, có xét đến các hệ số điều chỉnh về vật liệu, độ cứng, tuổi bền dao. Từ tốc độ cắt tính toán, số vòng quay thực tế của trục chính máy sẽ được chọn sao cho gần nhất với giá trị tính toán và nằm trong dải thông số của máy. Việc tính toán chính xác giúp khai thác tối đa khả năng của máy và dao, đồng thời đảm bảo an toàn và chất lượng.

V. Quy trình kiểm tra chất lượng sản phẩm bạc sau gia công

Kiểm tra chất lượng là khâu cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng trong quy trình công nghệ gia công. Mục đích của nó là xác nhận xem sản phẩm hoàn thiện có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ hay không. Quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm bao gồm việc đo lường các thông số quan trọng như kích thước đường kính, chiều dài, dung sai lắp ghép, và độ nhám bề mặt. Các dụng cụ đo kiểm phổ biến được sử dụng bao gồm thước cặp (độ chính xác 0.02mm) cho các kích thước có dung sai rộng, panme (độ chính xác 0.01mm) cho các kích thước yêu cầu chính xác cao hơn, và calip giới hạn (calip trụ) để kiểm tra nhanh kích thước lỗ theo phương pháp đạt/không đạt. Việc kiểm tra phải được thực hiện sau mỗi nguyên công quan trọng và kiểm tra tổng thể sản phẩm cuối cùng trước khi nhập kho, đảm bảo chỉ những sản phẩm đạt chuẩn mới được đưa vào lắp ráp.

5.1. Các yêu cầu về dung sai lắp ghép và độ nhám bề mặt

Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi của chi tiết bạc là dung sai lắp ghép và độ nhám bề mặt. Lỗ chính ∅20H7 yêu cầu cấp chính xác IT7, là một cấp chính xác tương đối cao, đòi hỏi các phương pháp gia công tinh như doa hoặc mài. Độ nhám bề mặt Ra = 3,2 µm trên bề mặt này cũng là một yêu cầu quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc, hệ số ma sát và độ bền mòn của bạc. Các bề mặt khác có yêu cầu thấp hơn, ví dụ bề mặt ngoài ∅32 đạt cấp chính xác IT8. Việc kiểm soát chặt chẽ các thông số này trong suốt quá trình gia công là bắt buộc để đảm bảo chi tiết có thể lắp ghép và hoạt động đúng chức năng.

5.2. Sử dụng dụng cụ đo kiểm Thước cặp panme calip

Việc lựa chọn dụng cụ đo phụ thuộc vào độ chính xác của kích thước cần kiểm tra. Thước cặp được sử dụng để đo các kích thước ngoài và chiều dài có dung sai lớn (cấp IT12-IT14). Đối với các kích thước trụ ngoài yêu cầu cấp chính xác IT8-IT9, panme là dụng cụ đo phù hợp. Để kiểm tra nhanh và hiệu quả kích thước lỗ ∅20H7, calip trụ giới hạn (Go/No-Go gauge) là lựa chọn tối ưu. Đầu 'Go' phải lọt qua lỗ, và đầu 'No-Go' không được lọt qua. Phương pháp này đảm bảo kích thước lỗ nằm trong miền dung sai cho phép một cách nhanh chóng trong sản xuất hàng loạt. Ngoài ra, máy đo độ nhám cũng có thể được sử dụng để kiểm tra thông số Ra.

VI. Tổng kết đồ án gia công bạc và các hướng phát triển mới

Hoàn thành đồ án công nghệ chế tạo máy: gia công bạc là một thành tựu quan trọng, chứng tỏ khả năng vận dụng kiến thức tổng hợp để giải quyết một bài toán kỹ thuật hoàn chỉnh. Quy trình công nghệ gia công được thiết kế đã đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết bạc từ vật liệu thép 40X, đảm bảo tính khả thi trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa. Quá trình này đã hệ thống hóa các bước từ phân tích, chọn phôi, lập tiến trình, thiết kế nguyên công đến tính toán chế độ cắt. Tuy nhiên, quy trình dựa trên máy móc vạn năng vẫn còn những hạn chế về năng suất và độ chính xác đồng đều so với công nghệ hiện đại. Hướng phát triển trong tương lai cho việc gia công các chi tiết tương tự là ứng dụng máy móc CNC và tự động hóa, giúp tăng độ chính xác, giảm thời gian gá đặt và giảm sự phụ thuộc vào tay nghề của người vận hành, mở ra tiềm năng sản xuất hiệu quả hơn.

6.1. Đánh giá ưu nhược điểm của quy trình công nghệ đã chọn

Ưu điểm lớn nhất của quy trình công nghệ được thiết kế là tính kinh tế và phù hợp với điều kiện sản xuất phổ thông tại Việt Nam. Việc sử dụng máy tiện vạn năng và các máy công cụ truyền thống giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu. Quy trình logic, phân chia rõ ràng các bước thô và tinh, đảm bảo đạt được các yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là năng suất không cao, phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công nhân, và khó đảm bảo sự đồng nhất chất lượng trên một lô sản phẩm lớn. Thời gian phụ cho việc gá đặt, điều chỉnh máy chiếm tỷ trọng lớn trong tổng thời gian gia công.

6.2. Triển vọng ứng dụng CNC và tự động hóa trong gia công bạc

Công nghệ CNC (Computer Numerical Control) mang lại một cuộc cách mạng trong lĩnh vực gia công cơ khí. Đối với chi tiết bạc, việc sử dụng máy tiện CNC có thể tích hợp nhiều nguyên công (tiện ngoài, tiện mặt đầu, khoan, doa) trong một lần gá đặt duy nhất. Điều này không chỉ tăng vọt năng suất mà còn cải thiện đáng kể độ chính xác, đặc biệt là độ đồng tâm giữa các bề mặt. Tự động hóa, thông qua việc sử dụng các hệ thống cấp phôi tự động và robot, có thể giảm thiểu sự can thiệp của con người, cho phép sản xuất liên tục 24/7. Mặc dù chi phí đầu tư cao, nhưng với sản lượng lớn hơn, việc ứng dụng CNC và tự động hóa trong gia công bạc là hướng đi tất yếu để nâng cao năng lực cạnh tranh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Xác định dạng sản xuất Chương 2: Phân tích chi tiết gia công Chương 3: Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo Chương 4: Xây dựng tiến trình gia công Chương 5: Thiết kế nguyên công Chương 6: Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian Chương 7: Xác định chế độ cắt và thời gian gia công Chương 8: Lập phiếu tổng hợp nguyên công Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự trợ giúp tận tình của Thầy PGS. Nguyễn Văn Tường đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này. Trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của Thầy, để em có thể hoàn thiện các nghiên cứu sau này. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric 8.0) để mô hình hóa chi tiết bạc gồm các bước chính sau: - Bước 1: Khởi động phần mền Creo Parametric 8.0, vào New chọn Part, chọn tiếp Solid, chọn use default template và chọn đơn vị.

- Bước 2: Vẽ biên dạng của chi tiết. Biên dạng chi tiết trước khi mô hình hóa 3D. - Bước 3: Sử dụng lệnh Revolve để chi tiết thành 3D. Chi tiết được mô hình hóa 3D sau khi sử dụng lệnh Revolve.

- Bước 4: Sử dụng lệnh Extrude để tạo 2 lổ trên Bạc. Tạo lỗ trên Bạc. -Bước 5: Sử dụng lệnh Chamfer để vác lổ bên ngoài Bạc. Vác thành bên ngoài thành Bạc.

Chi tiết hoàn chỉnh. Chi tiết hoàn chỉnh 1.2 SẢN LƯỢNG CHI TIẾT CHẾ TẠO TRONG MỘT NĂM Để thực hiện được điều này, trước hết ta cần xác định sản lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm của nhà máy theo công thức (2.1) 100 100 Trong đó: No = Là số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch, 1000 chiếc m = Số lượng chi tiết như nhau trong mọt sản phẩm, 1 chiếc α = Số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng; (α = 10÷ 20%), chọn α = 15% β = Số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trính chế tạo, ( β = 3÷ 5%), chọn β = 4% Thay các giá trị vào (1.(1 + ) = 1196 (Chiếc/năm) 100 100 Dựa vào khối lượng, sản lượng của chi tiết và tài liệu [1, trang 25, bảng 2.1] ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA CHI TIẾT Chi tiết được làm bằng vật liệu là thép 40X. Mục đích của phần này là xác định thể tích và khối lượng của chi tiết, từ đó xác định hình thức tổ chức sản xuất và cải thiện tính công nghệ của sản phẩm. Dùng phần mềm Creo Parametric với công cụ Mass Properties.

Cài đặt đơn vị chiều dài là millimeter, khối lượng là Kilogram và thời gian là Second, chọn vật liệu là STEEL_MEDIUM_CARBON. Bước 1: Vào File chọn Prepare tiếp tục chọn Model Properties để gán đơn vị và vật liệu cho chi tiết. Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1. Gán đơn vị cho chi tiết.

Bước 2: Tại mục Material chọn Change sau đó chọn thư mục Standard-Materials- Granta-Design Properties, sau đó chọn thư mục Ferrous-Metals, chọn Steel-medium- carbon. Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1. Chọn vật liệu cho chi tiết. Bước 3: Chọn thẻ Analysis trên thanh công cụ Creo, sau đó chọn Mass Properties để tính khối lượng cho chi tiết.

Kết quả như hình 1. Kết quả khối lượng tính toán. -Thể tích chi tiết: V≈ 0,00003133 m3 -Khối lượng tính toán trên phần mềm Creo: m≈ 2,46kg -Khối lượng chi tiết tính toán: mct = V.γ γ là khối lượng riêng của riêng của vật liệu, γ = 7850 kg/m3 mct = V.7850 = 0,246 kg Dựa vào m=2,46kg và sản lượng chi tiết là 1000 đã tính toán ở trên [1, trang 25, bảng 2.1] xác định đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT Hình 2.

Bản vẽ chi tiết. Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có yêu cầu kỹ thuật của chi tiết: - Vật liệu chế tạo là thép 40X - Lỗ có kích thước ∅ 20 H 7 , độ nhám Ra = 3,2 μm , đạt cấp chính xác IT7. - 2 lỗ có kích thước ∅ 14 , độ nhám Ra = 6,3 μm , đạt cấp chính xác IT10. - Bề mặt kích thước ∅ 32, , độ nhám Ra = 3,2 μm , đạt cấp chính xác IT8.

- Mép vát 1mm x 45º, độ nhám bề mặt Ra= 6,3 µm, đạt cấp chính xác IT14 - Các kích thước không ghi sai lệch giới hạn có miền dung sai lỗ và trục là H14 và h14. - Các kích thước không thuộc dạng trên thì lấy dung sai đối xứng là ±IT14.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO Vật liệu chi tiết làm bằng thép 40X, đáp ứng các yêu cầu về cơ tính của chi tiết. Các thành phần hóa học của vật liệu được thể hiện ở bảng 2. Bảng thống kê thành phần hóa học thép 40X Mác thép C Si Mn P S Cr Cu Ni 40X 0.

Bảng các tính chất cơ học của vật liệu [9] Thông số Giá trị Đơn vị Khối lượng riêng 7820 kg/m3 Hệ số poisson 0,3 Độ giãn dài tương đối 10 % Độ cứng ≤ 207 HB Giới hạn bền 980 MPa Giới hạn chảy 785 MPa Nhiệt dung riêng 466 J/ kg ºC Độ dai va đập 47 J Mô-đun đàn hồi 214 GPa Mô-đun cắt 85 GPa 2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm về kết cấu cũng như những yêu cầu kĩ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công. Nó có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tính công nghệ, giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm. Tỉ số giữa chiều dài và đường kính ngoài lớn nhất của bạc phải nằm trong khoảng L 62 0,5 đến 3,5. Chi tiết có tỉ lệ = = 1,55 nên thảo mãn điều kiện về độ cứng vững.

D 40 Bề dày của thành bạc không quá mỏng 6 -10mm quá để tránh biến dạng khi gia công và nhiệt luyện cụ thể chi tiết dày 6 mm. Thành bên kính thước Ø32 vát góc 1x45º thuận lợi cho việc lắp ghép với lỗ. Mặt lỗ Ø20 yêu cầu độ nhám Ra=3,2 là hợp lý vì khi độ nhám bề mặt này tham gia vào quá trình làm việc. Yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt cấp chình xác IT7.

Để đạt độ yêu cầu cấp chính xác và độ nhám bằng cách tiến hành tiện thô xong sau đó tiện tinh và mài lỗ. Với mặt ngoài Ø40, yêu cầu cấp chính xác IT14 và độ nhám Ra=6,3 bề mặt này ta thực hiện gia công bằng cách tiến hành tiện thô xong sau đó tiện tinh bằng dao tiện ngoài. Mặt lỗ Ø20 yêu cầu độ nhám Ra=3,2 là hợp lý vì khi độ nhám bề mặt này tham gia vào quá trình làm việc. Yêu cầu cấp chính xác đường kính lỗ đạt cấp chình xác IT7.

Để đạt độ yêu cầu cấp chính xác và độ nhám bằng cách tiến hành khoan khoét doa khôn lỗ. Với lỗ Ø14 có đường kính nhỏ, thông suốt, có yêu cầu về độ chính xác và độ nhám Ra = 6,3 µm nên ta khoan bằng mũi khoan tiêu chuẩn sau đó khoét để đạt được độ nhám và dung sai. * Kết luận: Với chi tiết này ta thấy kết cấu như vậy đã hợp lý đảm bảo được khả năng làm việc và thuận tiện cho việc tháo lắp trong quá trình lắp giáp định vị và gá đặt dễ dàng khi gia công các bề mặt trên chi tiết. Kết cấu như vậy là hợp lý không thay đổi gì thêm.

CHỌN DẠNG PHÔI VÀ CHẾ TẠO PHÔI 3.1 CHỌN DẠNG PHÔI Để chọn dạng phôi ta cần căn cứ vào vật liệu, hình dạng, kích thước, dạng sản xuất của chi tiết, cần đi phân tích các ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi ứng với chi tiết để từ đó xác định được dạng phôi hợp lý, tối ưu. Ưu điểm - Chi tiết khớp nối có hình dáng, kích thước, khối lượng nhỏ (< 10 kg), đơn giản dễ tạo khuôn đúc, tính toán thiết kế dễ dàng, đảm bảo được hình dáng hình học của phôi gần với chi tiết; từ đó tiết kiệm được thời gian gia công, lượng dư, chi phí. - Dạng sản xuất hàng loạt của khớp nối nên dễ cơ khí hóa, tự động hóa nhờ vào việc chế tạo khuôn thuộc nhóm đúc đặc biệt, sử dụng nhiều lần sau khi tháo khuôn, cho năng suất cao, giá thành thấp phù hợp. - Công nghệ và trang bị đơn giản.

Nhược điểm - Khớp nối làm bằng vật liệu thép 40X, thép có tính chảy loãng thấp, độ co lớn, hòa tan khí nhiều nên khó đúc, dễ tạo ra các khuyết tật rỗ khí, rỗ co, thiên tích,… nên tính đúc thấp, khó đúc hơn. - Thép 40X có giá thành khá cao mà phôi đúc có lượng dư lớn, tốn vật liệu đồng thời trong quá trình đúc cần bố trí đậu ngót, đậu hơi, rãnh dẫn làm hao hụt vật liệu và gây tốn them chi phí. - Khớp nối với dạng sản xuất hàng loạt nhưng phôi đúc thép có nhiều khuyết tật như rổ xỉ, rỗ khí, lõm co,…làm giảm cơ tính, ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc, không đủ đảm bảo các yêu cầu của chi tiết trong quá trình gia công; khả năng tạo ra lượng phế phẩm ngang với lượng thành phẩm, không có lợi với dạng sản xuất hàng loạt.2 Phôi rèn tự do a. Ưu điểm - Vật liệu thép 40X có tính dẻo tốt, dễ biến dạng nên dễ cho việc rèn.

- Hình dáng, kích thước của chi tiết khớp nối nhỏ gọn, đơn giản dễ dàng cho việc rèn. - Phôi rèn không cho lượng dư gia lớn sẽ đảm bảo được chất lượng bề mặt tốt hơn, gia công bán tinh, tinh dễ dàng hơn sau này, tiết kiệm thời gian và chất lượng dao gia công. Nhược điểm - Dạng sản xuất hàng loạt không phù hợp với rèn vì nó đòi hỏi trình độ tay nghề cao, phụ thuộc dụng cụ rèn, tốn công sức, năng suất thấp. Nó phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc hơn.

- Vật liệu chế tạo là thép 40X có giá thành khá cao, mà phương pháp rèn tự do làm kim loại bị biến dạng lớn, có những mép dư lớn, gây hao phí kim loại và chi phí vật liệu. - Khớp nối có dạng bạc và rỗng nên việc rèn khó khăn hơn, khó đảm bảo các yêu cầu về độ đồng tâm, độ song song, độ đảo,…. Dễ tồn động ứng suất dư sau gia công áp lực từ máy hay người do khó kiểm soát lực và biên dạng. - Sau rèn cơ tính của phôi cao hơn, do tổ chức kim loại mịn chặt.

Nên yêu cầu về chất lượng dao để gia công cơ sau cao hơn.