I. Nghiên cứu chi tiết gia công thân ụ động
Thân ụ động là một chi tiết quan trọng trong các hệ thống cơ khí hiện đại. Để thực hiện đồ án công nghệ chế tạo máy cho chi tiết này, cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng chức năng làm việc, điều kiện hoạt động và yêu cầu kỹ thuật. Chi tiết thân ụ động thường chịu tải trọng lớn, do đó tính công nghệ của kết cấu là hết sức quan trọng. Việc xác định vật liệu phôi, phương pháp tạo phôi và lượng dư gia công cho các bề mặt là những bước cơ bản. Yêu cầu kỹ thuật bao gồm các kích thước công sai, độ nhám bề mặt, độ cứng và các tiêu chuẩn chất lượng khác. Dạng sản xuất (sản xuất hàng khối) ảnh hưởng trực tiếp đến lựa chọn phương pháp gia công và thiết kế quy trình công nghệ. Cần tính toán chính xác khối lượng chi tiết để đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật.
1.1. Chức năng và yêu cầu kỹ thuật
Thân ụ động đóng vai trò truyền lực và chịu tải trong hệ thống cơ khí. Yêu cầu kỹ thuật bao gồm: kích thước công sai ISO, độ nhám bề mặt Ra, độ cứng vật liệu, và độ chính xác hình học. Chi tiết phải đạt tiêu chuẩn về độ song song, vuông góc của các bề mặt gia công. Các lỗ khoan và rãnh cần có kích thước chính xác để lắp ráp với các chi tiết khác.
1.2. Chọn phôi và phương pháp tạo phôi
Phôi cho chi tiết thân ụ động được chế tạo bằng phương pháp đúc cấp chính xác II hoặc锻造. Lượng dư gia công được tra từ bảng tiêu chuẩn dựa trên kích thước phôi và công sai. Kích thước phôi phải được xác định chính xác để đảm bảo có đủ lượng dư cho các bước gia công, đồng thời không lãng phí vật liệu.
II. Thiết kế quy trình công nghệ gia công
Thiết kế quy trình công nghệ là bước quan trọng nhất trong đồ án công nghệ chế tạo máy. Quy trình bao gồm lập tiến trình công nghệ với thứ tự gia công hợp lý, xác định phương pháp gá đặt cho từng bước, so sánh các phương án công nghệ và chọn phương án tối ưu. Đánh số các bề mặt gia công theo quy tắc từ bề mặt làm chuẩn (bề mặt đáy). Chọn phương pháp gia công phù hợp cho mỗi bề mặt: phay, khoan, khoét doa lỗ, taro. Việc sắp xếp thứ tự gia công ảnh hưởng đến độ chính xác và năng suất sản xuất. Cần tính toán chế độ cắt (tốc độ v, tìm s, thời gian t) cho từng nguyên công để đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế.
2.1. Đánh số bề mặt và chọn phương pháp gia công
Bề mặt đáy được chọn làm bề mặt chuẩn (bề mặt 1). Các bề mặt khác đánh số theo thứ tự gia công. Phương pháp gia công được lựa chọn dựa trên hình dạng bề mặt, công sai yêu cầu, và vật liệu. Phay mặt đáy, phay mặt trên, khoan lỗ φ17, phay rãnh 26mm, khoan lỗ M6 là các nguyên công chính.
2.2. So sánh và chọn phương án tối ưu
Nhiều phương án gia công được đề xuất để so sánh về năng suất, chi phí, độ chính xác và khả năng thực hiện. Phương án tối ưu được chọn dựa trên cân nhắc giữa hiệu quả kinh tế và yêu cầu kỹ thuật. Cần xem xét số lượng sản phẩm (hàng khối) và điều kiện máy móc sẵn có.
III. Tính toán lượng dư gia công và chế độ cắt
Tính toán lượng dư gia công là công việc kỹ thuật quan trọng để xác định kích thước phôi và từng bước gia công. Lượng dư được tính dựa trên công thức: RZi = RZi-1 + Ti-1 + Si, trong đó RZi là lượng dư ở bước i, Ti-1 là sai lệch vị trí không gian từ bước i-1, Si là sai số gá đặt. Chế độ cắt bao gồm ba yếu tố chính: vận tốc cắt (v), tìm sâu (s) và thời gian cắt (t). Những giá trị này được tra từ bảng tiêu chuẩn hoặc công thức dựa trên vật liệu, dụng cụ cắt và máy gia công. Tính toán chính xác chế độ cắt đảm bảo chất lượng bề mặt gia công, kéo dài tuổi thọ dụng cụ và tối ưu hóa năng suất. Thời gian gia công từng chiếc được tính từ: tgi = (L+y)/s/n, trong đó L là chiều dài gia công, y là phần chạy vào-ra, s là tìm sâu, n là số vòng quay.
3.1. Xác định lượng dư cho từng bước gia công
Lượng dư được xác định từ bảng tiêu chuẩn dựa trên kích thước bề mặt, độ nhám yêu cầu và phương pháp gia công. Sai lệch vị trí không gian (Ti-1) và sai số gá đặt (Si) phải được tính toán cẩn thận. Công thức: RZi = RZi-1 + Ti-1 + Si giúp xác định kích thước sau từng bước gia công.
3.2. Tra chế độ cắt và tính thời gian gia công
Chế độ cắt được tra từ bảng hoặc công thức theo vật liệu (thép, đúc, v.v.), loại dụng cụ cắt (phay, khoan, taro), và máy gia công. Thời gian gia công từng chiếc phụ thuộc vào chiều dài gia công, tìm sâu, số vòng quay spindle. Tối ưu hóa chế độ cắt giúp giảm thời gian sản xuất và chi phí lao động.
IV. Thiết kế và tính toán đồ gá
Đồ gá (công cụ chỉnh sửa, công cụ gá đặt) là một phần thiết yếu trong quy trình gia công chi tiết thân ụ động. Đồ gá đảm bảo chi tiết được gá đặt chính xác, tạo ra sai số gá đặt nhỏ và giảm thứ tự lặp lại công việc. Thiết kế đồ gá bao gồm: vẽ sơ đồ nguyên lý, thiết kế kết cấu chi tiết, tính lực kẹp cần thiết. Tính lực kẹp Q từ cơ cấu bánh lệch tâm: Q = F × i / μ, trong đó F là lực tác động, i là tỉ số truyền, μ là hệ số ma sát. Cần tính toán sai số chế tạo đồ gá và so sánh với công sai chi tiết để đảm bảo đồ gá đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Tính sức bền cho các chi tiết chịu lực (đỉnh kẹp, bánh cam) để đảm bảo an toàn và độ bền dài hạn.
4.1. Thiết kế cơ cấu gá đặt và kẹp
Sơ đồ nguyên lý cho đồ gá thể hiện vị trí đặt chi tiết, điểm kẹp, và hướng lực kẹp. Cơ cấu kẹp sử dụng bánh lệch tâm hoặc thanh kẹp để tạo lực kẹp. Thiết kế phải đảm bảo chi tiết không bị dịch chuyển khi gia công, lực kẹp không quá lớn gây hỏng chi tiết.
4.2. Tính sai số và sức bền đồ gá
Sai số chế tạo đồ gá bao gồm sai số kích thước chi tiết đồ gá và sai số lắp ráp. So sánh sai số đồ gá với công sai chi tiết để xác nhận đồ gá đáp ứng yêu cầu. Tính sức bền ứng suất cho các chi tiết chịu lực bằng công thức σ = F/A ≤ [σ].
