Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống sản xuất công nghiệp cơ khí, quy trình công nghệ chế tạo máy đóng vai trò trung tâm nhằm tạo ra các chi tiết và cụm chi tiết máy đảm bảo độ chính xác làm việc, tính công nghệ trong kết cấu và hiệu quả kinh tế. Đề tài "Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy" do sinh viên Phạm Văn Du thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô Phùng Xuân Lan tại Trường Cơ khí – Đại học Bách khoa Hà Nội (học kỳ 20232, hoàn thành tháng 3/2024) tập trung giải quyết bài toán thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ dạng hộp.

Chi tiết gối đỡ có chức năng chính là đỡ trục của máy, xác định vị trí tương đối của trục trong không gian để thực hiện nhiệm vụ động học, đồng thời đảm nhận vai trò của một ổ trượt. Bề mặt làm việc chính của chi tiết là lỗ trụ $\varnothing 25$ (hoặc ren $M27 \times 2$). Trong quá trình vận hành, tải trọng tác dụng lên ổ và gối đỡ có giá trị ổn định, nhiệt độ làm việc không cao; tuy nhiên, do làm việc theo bộ nên chi tiết đòi hỏi khả năng lắp lẫn cao, độ cứng vững tốt, chịu mài mòn và đảm bảo điều kiện bôi trơn.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Phân tích chức năng, điều kiện làm việc và tính công nghệ kết cấu của chi tiết gối đỡ.
  2. Xác định dạng sản xuất dựa trên sản lượng hàng năm và khối lượng chi tiết.
  3. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi, xác định cấp chính xác và dung sai phôi.
  4. Lập tiến trình công nghệ gia công và xác định đường lối công nghệ phù hợp.
  5. Tính toán lượng dư gia công bằng phương pháp phân tích giải tích cho bề mặt làm việc chính lỗ $\varnothing 25$ và tra bảng lượng dư cho các bề mặt còn lại.
  6. Tính toán, tra cứu chế độ cắt, lực cắt, công suất cắt và thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công.
  7. Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoan, doa 2 lỗ $\varnothing 12$.
  8. Tính toán giá thành công nghệ cho 2 nguyên công điển hình.
  9. Thiết kế nguyên công gia công trên máy công cụ điều khiển số (CNC) cho bước khoan, doa lỗ $\varnothing 12$.

Đối tượng nghiên cứu là chi tiết gối đỡ dạng hộp chế tạo từ vật liệu thép CT3. Quy mô sản xuất được xác định là $10.000$ sản phẩm/năm, tính toán dự phòng đạt $10.900$ chi tiết/năm, tương ứng dạng sản xuất hàng loạt lớn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được triển khai dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết công nghệ chế tạo máy và các tài liệu tra cứu tiêu chuẩn ngành:

  • Bộ giáo trình và tài liệu tra cứu tiêu chuẩn: Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy (Tập 1, 2, 3) do GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc chủ biên; sách Hướng dẫn thiết kế Đồ án Công nghệ Chế tạo máy.
  • Khung tính toán vật liệu và thông số kết cấu: Tiêu chuẩn cơ tính và thành phần hóa học của thép CT3 (giới hạn chảy $\sigma_{ch} \ge 225 \text{ N/mm}^2$, giới hạn bền kéo $\sigma_b \ge 375 \text{ N/mm}^2$, độ giãn dài tương đối $\delta \ge 22%$, khối lượng riêng $\gamma = 7,85 \text{ kg/dm}^3$; thành phần $\text{C} < 2,5%$, $\text{Si}: 0,12% - 0,3%$, $\text{Mn}: 0,4% - 0,6%$, $\text{P} \le 0,04%$, $\text{S} \le 0,05%$).

Phương pháp nghiên cứu và tính toán kỹ thuật bao gồm:

  • Mô hình hóa hình học 3D: Sử dụng phần mềm SolidWorks để dựng hình và trích xuất thể tích chi tiết ($V = 416,18 \text{ cm}^3$), từ đó xác định khối lượng chi tiết $Q = 3,267 \text{ kg}$.
  • Phương pháp phân tích giải tích xác định lượng dư gia công: Áp dụng công thức giải tích tính sai lệch không gian phôi $\rho_{ph} = \sqrt{\rho_{cv}^2 + \rho_{lk}^2}$, sai số gá đặt $\varepsilon_{gđ} = \sqrt{\varepsilon_c^2 + \varepsilon_{kc}^2}$ và lượng dư nhỏ nhất $2Z_{min}$ qua các bước công nghệ khoét, doa thô, doa tinh.
  • Phương pháp tra cứu và tính toán kiểm nghiệm chế độ cắt: Xác định chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $s$, vận tốc cắt $v$, số vòng quay trục chính $n$, mô men xoắn $M_x$, lực chiều trục $P_0$ và công suất cắt hiệu dụng $N_e$ so với công suất động cơ máy $N_m$.
  • Phương pháp thiết kế cơ cấu định vị và kẹp chặt đồ gá: Nguyên lý định vị 6 bậc tự do, tính lực kẹp cần thiết theo mô men và lực cắt, xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá.
  • Phương pháp lập trình gia công CNC: Thiết lập tọa độ, chọn dao, tra thông số cắt và biên soạn cấu trúc chương trình gia công chu trình khoan, doa.

Thiết kế và triển khai quy trình công nghệ

Tác giả xác định đường lối công nghệ là phân tán nguyên công, sử dụng các máy công cụ vạn năng thông dụng (máy phay đứng 6H12, máy phay ngang 6H82, máy khoan đứng 2H135, máy khoan cần 2H53) kết hợp đồ gá chuyên dùng nhằm đáp ứng nhịp sản xuất hàng loạt lớn. Chuẩn tinh thống nhất được chọn là mặt phẳng đáy A kết hợp với hai lỗ định vị $\varnothing 12$.

STT nguyên công Tên nguyên công Thiết bị gia công Dụng cụ cắt Chuẩn định vị
Nguyên công 1 Phay thô, tinh mặt đáy A Máy phay đứng 6H12 ($7 \text{ kW}$) Dao phay mặt đầu BK6 ($D=100 \text{ mm}, Z=8$) 1 phiến tỳ, 1 chốt tỳ chỏm cầu, 1 chốt côn cứng định vị lỗ $\varnothing 25$
Nguyên công 2 Phay 2 bậc $\varnothing 20$ mặt đầu lỗ lắp bu lông Máy phay đứng 6H12 ($7 \text{ kW}$) Dao phay mặt đầu BK6 ($D=100 \text{ mm}, Z=8$) 2 phiến tỳ, 2 chốt tỳ chỏm cầu
Nguyên công 3 Khoan, doa 2 lỗ $\varnothing 12$ Máy khoan đứng 2H135 ($4 \text{ kW}$) Mũi khoan ruột gà BK8 ($D=11,8 \text{ mm}$), dao doa P6M5 Mặt đáy F (1 chốt tỳ chỏm cầu), lỗ $\varnothing 25$ (1 chốt côn cứng, 1 chốt côn tùy động)
Nguyên công 4 Phay thô mặt trước, mặt sau Máy phay ngang 6H82 ($7 \text{ kW}$) Dao phay mặt đầu BK6 ($D=100 \text{ mm}, Z=8$) Mặt đáy A (2 phiến tỳ), 2 lỗ $\varnothing 12$ (1 chốt trụ ngắn, 1 chốt trám)
Nguyên công 5 Phay 2 mặt lỗ $\varnothing 12$ Máy phay ngang 6H82 ($7 \text{ kW}$) Dao phay mặt đầu BK6 ($D=100 \text{ mm}, Z=8$) Mặt đáy A (2 phiến tỳ), 2 lỗ $\varnothing 12$ (1 chốt trụ ngắn, 1 chốt trám)
Nguyên công 6 Khoét, doa mặt làm việc chính $\varnothing 25$ Máy khoan đứng 2H135 ($4 \text{ kW}$) Mũi khoét, dao doa chuôi côn BK8/P6M5 Mặt đáy A (2 phiến tỳ), 2 lỗ $\varnothing 12$ (1 chốt trụ ngắn, 1 chốt trám)
Nguyên công 7 Khoan lỗ $\varnothing 12$ phía trên Máy khoan cần 2H53 ($2,8 \text{ kW}$) Mũi khoan ruột gà P6M5 ($D=11,8 \text{ mm}$) Mặt đáy A (2 phiến tỳ), 2 lỗ $\varnothing 12$ (1 chốt trụ ngắn, 1 chốt trám)
Nguyên công 8 Phay rãnh $3 \text{ mm}$ Máy phay đứng 6H12 / 6H82 Dao phay đĩa / mặt đầu Mặt đáy A (2 phiến tỳ), 2 lỗ $\varnothing 12$ (1 chốt trụ ngắn, 1 chốt trám)
Nguyên công 9 Kiểm tra độ không song song tâm lỗ $\varnothing 25$ và mặt A Bàn rà, đồng hồ so, trục gá kiểm nghiệm Dụng cụ đo kiểm chuyên dùng Mặt phẳng đáy A

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Chương này trình bày phân tích kết cấu hình học và điều kiện làm việc của gối đỡ. Chi tiết có tính công nghệ cao với các bề mặt phẳng và lỗ thông suốt, thuận lợi cho việc phay, khoan, khoét, doa. Vật liệu chi tiết là thép CT3. Bằng phần mềm SolidWorks, thể tích chi tiết được tính là $V = 416,18 \text{ cm}^3$, khối lượng $Q \approx 3,267 \text{ kg}$.

Sản lượng hàng năm xác định theo công thức $N = N_1 \cdot m \cdot (1 + \frac{\alpha+\beta}{100})$ với $N_1 = 10.000$ sản phẩm/năm, số chi tiết $m = 1$, hệ số dự phòng phế phẩm $\alpha = 4%$, hệ số hư hỏng vận chuyển $\beta = 5%$, cho kết quả $N = 10.900 \text{ chi tiết/năm}$. Đối chiếu bảng phân loại, dạng sản xuất là hàng loạt lớn ($5.000 - 50.000 \text{ chiếc/năm}$, khối lượng $< 4 \text{ kg}$). Tác giả so sánh các phương pháp đúc (khuôn cát mẫu gỗ, khuôn cát mẫu kim loại, khuôn kim loại, đúc ly tâm, đúc áp lực, khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục) và quyết định lựa chọn phương pháp đúc mẫu chảy, đạt cấp chính xác II (dung sai IT15 – IT16, độ nhám bề mặt $R_z = 80 \mu\text{m}$). Quy trình chuẩn bị phôi gồm làm sạch bề mặt bằng chổi sắt, làm sạch ba via bằng dũa và mài sơ bộ bề mặt chuẩn thô trên máy mài hai đá.

CHƯƠNG 2: LẬP THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG

Tác giả xác định đường lối công nghệ phân tán nguyên công và gia công trên các máy công cụ vạn năng có trang bị đồ gá chuyên dùng. Phôi sau khi đúc được ủ khử ứng suất dư và làm sạch. Quy trình công nghệ gồm 9 nguyên công: phay thô và tinh mặt phẳng đáy A; phay 2 bậc $\varnothing 20$; khoan và doa 2 lỗ $\varnothing 12$; phay thô mặt trước và mặt sau; phay 2 mặt lỗ $\varnothing 12$; khoét và doa lỗ chính $\varnothing 25$; khoan lỗ $\varnothing 12$ phía trên; phay rãnh $3 \text{ mm}$; kiểm tra độ không song song giữa tâm lỗ $\varnothing 25$ với mặt A (dung sai cho phép không vượt quá $0,05 \text{ mm}$).

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

Chương này thực hiện tính toán giải tích lượng dư cho bề mặt làm việc chính lỗ $\varnothing 25^{+0,021}$ (kích thước phôi $\varnothing 23 \text{ mm}$, chiều dài lỗ $l = 46 \text{ mm}$):

  • Sai lệch không gian phôi đúc: Sai số cong vênh $\rho_{cv} = 36,65 \mu\text{m}$; sai số do lệch khuôn đúc $\rho_{lk} = \sqrt{(310/2)^2 + (600/2)^2} = 338 \mu\text{m}$; tổng sai lệch không gian phôi $\rho_{ph} = \sqrt{36,65^2 + 338^2} = 339,98 \mu\text{m}$.
  • Sai số không gian còn lại sau khoét là $\rho_{c1} = 1,7 \mu\text{m}$, sau doa thô là $\rho_{c2} = 1,7 \mu\text{m}$, sau doa tinh là $\rho_{c3} = 0,68 \mu\text{m}$.
  • Sai số gá đặt: Sai số định vị $\varepsilon_c = 9 \mu\text{m}$, sai số kẹp chặt $\varepsilon_{kc} = 140 \mu\text{m}$, suy ra sai số gá đặt khi khoét $\varepsilon_{gđ} = \sqrt{9^2 + 140^2} = 140,29 \mu\text{m}$; sai số gá đặt cho doa thô và tinh là $\varepsilon_{gđ2} = 7,01 \mu\text{m}$.
  • Lượng dư gia công tối thiểu xác định được: Khoét $2Z_{min1} = 1935,58 \mu\text{m} \approx 1936 \mu\text{m}$; doa thô $2Z_{min2} = 74,43 \mu\text{m} \approx 74 \mu\text{m}$; doa tinh $2Z_{min3} = 34,43 \mu\text{m} \approx 34 \mu\text{m}$. Tổng lượng dư danh nghĩa là $2Z_{0dn} = 2423 \mu\text{m}$, đường kính danh nghĩa phôi đúc là $D_{dn} = 22,577 \text{ mm}$.
  • Các bề mặt còn lại được tra bảng lượng dư: Phay thô mặt A ($2,0 \text{ mm}$), phay tinh mặt A ($1,0 \text{ mm}$), phay mặt đầu lỗ lắp bu lông $\varnothing 20$ ($1,5 \text{ mm}$), phay thô mặt trước và sau ($2,0 \text{ mm}$), phay rãnh $3 \text{ mm}$ ($3 \text{ mm}$), phay thô mặt bên lỗ $\varnothing 12$ ($2,0 \text{ mm}$).

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT

Tác giả tính toán và tra cứu đầy đủ chế độ cắt cho 8 nguyên công gia công cơ:

  • Nguyên công 1 (Phay mặt đáy trên máy 6H12): Phay thô ($t=1,5 \text{ mm}, s_p=750 \text{ mm/ph}, v=188,5 \text{ m/ph}, n=600 \text{ vg/ph}, N=5 \text{ kW}$); Phay tinh ($t=0,5 \text{ mm}, s_p=375 \text{ mm/ph}, v=235,6 \text{ m/ph}, n=750 \text{ vg/ph}, N=0,7 \text{ kW}$).
  • Nguyên công 2 (Phay 2 bậc $\varnothing 20$ trên máy 6H12): Phay thô ($t=0,6 \text{ mm}, s_p=600 \text{ mm/ph}, v=117,8 \text{ m/ph}, n=375 \text{ vg/ph}, N=0,8 \text{ kW}$); Phay tinh ($t=0,3 \text{ mm}, s_p=300 \text{ mm/ph}, v=188,5 \text{ m/ph}, n=600 \text{ vg/ph}, N=0,3 \text{ kW}$).
  • Nguyên công 3 (Khoan, doa 2 lỗ $\varnothing 12$ trên máy 2H135): Khoan ($t=5,9 \text{ mm}, s=0,56 \text{ mm/vg}, v=25,95 \text{ m/ph}, n=700 \text{ vg/ph}, N_e < 4 \text{ kW}$); Doa thô ($t=0,075 \text{ mm}, s=1,6 \text{ mm/vg}, v=18 \text{ m/ph}, n=480 \text{ vg/ph}$); Doa tinh ($t=0,025 \text{ mm}, s=1,12 \text{ mm/vg}, v=24,5 \text{ m/ph}, n=650 \text{ vg/ph}$).
  • Nguyên công 4 & 5 (Phay mặt bên và 2 mặt lỗ $\varnothing 12$ trên máy 6H82): $t=1 \text{ mm}, s_p=750 \text{ mm/ph}, v=149,2 \text{ m/ph}, n=475 \text{ vg/ph}, N=3,5 \text{ kW}$.
  • Nguyên công 6 (Khoét, doa lỗ $\varnothing 25$ trên máy 2H135): Khoét ($t=0,95 \text{ mm}, s=0,56 \text{ mm/vg}, v=74,3 \text{ m/ph}, n=950 \text{ vg/ph}$); Doa thô ($t=0,025 \text{ mm}, s=1,6 \text{ mm/vg}, v=18,81 \text{ m/ph}, n=240 \text{ vg/ph}$); Doa tinh ($t=0,025 \text{ mm}, s=1,12 \text{ mm/vg}, v=18,85 \text{ m/ph}, n=240 \text{ vg/ph}$).
  • Nguyên công 7 (Khoan lỗ $\varnothing 12$ trên máy khoan cần 2H53): $t=5,9 \text{ mm}, s=0,12 \text{ mm/vg}, v=31 \text{ m/ph}, n=800 \text{ vg/ph}$.
  • Nguyên công 8 (Phay rãnh $3 \text{ mm}$): $t=1 \text{ mm}, s_p=750 \text{ mm/ph}, v=149,2 \text{ m/ph}, n=475 \text{ vg/ph}, N=3,5 \text{ kW}$.

CHƯƠNG 5: TÍNH THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ BẢN

Xác định thời gian từng chiếc theo công thức $T_{tc} = T_{cb} + T_{ph} + T_{phv} + T_k + \frac{T_{cbkt}}{n_l}$, trong đó thời gian phụ $T_{ph} = 10% T_{cb}$, thời gian phục vụ kỹ thuật $T_{phkt} = 8% T_{cb}$, thời gian phục vụ tổ chức $T_{pvtc} = 3% T_{cb}$, thời gian nghỉ ngơi $T_k = 5% T_{cb}$, và thời gian chuẩn bị kết thúc cho một chi tiết $T_{cbkt} = 0$. Thời gian cơ bản tính theo công thức $T_{cb} = \frac{L + L_1 + L_2}{S_{ph}} \cdot i$ với $L_1 = \sqrt{t(D-d)} + (0,5 \div 30) \text{ mm}$ và $L_2 = 2 \div 5 \text{ mm}$.

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG 3: KHOAN, DOA LỖ ∅12

Tác giả thiết kế cơ cấu đồ gá khoan, doa 2 lỗ $\varnothing 12$. Sơ đồ gá đặt định vị 6 bậc tự do: mặt đáy F định vị 1 bậc tự do bằng 1 chốt tỳ đầu chỏm cầu; mặt trụ trong $\varnothing 25$ được định vị bằng 1 chốt côn cứng (khống chế 3 bậc tự do) và 1 chốt côn tùy động (khống chế 2 bậc tự do). Cơ cấu kẹp chặt sử dụng ren vít. Dẫn hướng dụng cụ cắt sử dụng bạc dẫn hướng chuyên dùng. Nội dung chương bao gồm tính lực kẹp cần thiết chống xoay và lật chi tiết, tính toán ren vít kẹp chặt, xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá và lập bảng điều kiện kỹ thuật đồ gá.

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH CHO 2 NGUYÊN CÔNG

Tính toán giá thành công nghệ cho 2 nguyên công: Nguyên công 3 (Khoan, doa lỗ $\varnothing 12$) và Nguyên công 6/7 (Khoét, doa lỗ $\varnothing 25$). Cấu trúc giá thành của mỗi nguyên công được phân tích chi tiết qua 7 khoản mục:

  1. Giá thành phôi.
  2. Chi phí trả lương công nhân.
  3. Giá thành điện năng tiêu thụ.
  4. Chi phí sử dụng và mài mòn dụng cụ cắt.
  5. Chi phí khấu hao máy công cụ.
  6. Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng máy.
  7. Chi phí sử dụng đồ gá chuyên dùng.

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CNC

Thiết kế nguyên công gia công trên máy công cụ CNC cho bước khoan và doa 2 lỗ $\varnothing 12$. Nội dung gồm: tra cứu và lựa chọn dao cắt chuyên dụng cho máy CNC; xác định chế độ cắt cho bước khoan và doa lỗ $\varnothing 12$; lựa chọn trung tâm gia công CNC phù hợp; lập trình biên soạn mã G-code điều khiển gia công lỗ $\varnothing 12$.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả cụ thể sau:

  • Thiết lập quy trình công nghệ 9 nguyên công hoàn chỉnh cho chi tiết gối đỡ dạng hộp, tối ưu hóa theo điều kiện sản xuất hàng loạt lớn ($10.900 \text{ chi tiết/năm}$).
  • Tính toán chính xác lượng dư gia công giải tích cho bề mặt làm việc chính $\varnothing 25^{+0,021}$ với sai lệch không gian phôi $\rho_{ph} = 339,98 \mu\text{m}$, sai số gá đặt $\varepsilon_{gđ} = 140,29 \mu\text{m}$, lượng dư khoét $1,936 \text{ mm}$, doa thô $0,074 \text{ mm}$ và doa tinh $0,034 \text{ mm}$.
  • Xác định hệ thống thông số chế độ cắt ($t, s, v, n, N_e$) và thời gian gia công $T_{cb}, T_{tc}$ cho toàn bộ các nguyên công phay, khoan, khoét, doa trên các máy vạn năng 6H12, 6H82, 2H135, 2H53.
  • Thiết kế kết cấu đồ gá hoàn chỉnh cho nguyên công khoan doa 2 lỗ $\varnothing 12$ sử dụng cơ cấu định vị chốt tỳ chỏm cầu kết hợp chốt côn cứng và chốt côn tùy động, kẹp chặt bằng ren vít và dẫn hướng bằng bạc dẫn.
  • Hoàn thành bảng phân tích 7 khoản mục giá thành cho 2 nguyên công then chốt và chương trình gia công CNC cho nguyên công khoan doa lỗ $\varnothing 12$.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án theo phạm vi trình bày trong văn bản:

  • Việc tính toán giải tích lượng dư mới chỉ tập trung thực hiện chi tiết cho bề mặt làm việc chính lỗ $\varnothing 25$, các bề mặt còn lại chủ yếu dựa trên phương pháp tra bảng tiêu chuẩn.
  • Phân tích giá thành công nghệ mới được tiến hành cho 2 nguyên công điển hình (nguyên công 3 và nguyên công khoét/doa) mà chưa tổng hợp toàn bộ chi phí cho toàn chuỗi 9 nguyên công.
  • Phần thiết kế CNC mới dừng lại ở việc lập trình gia công cho một nguyên công khoan doa lỗ $\varnothing 12$.

Hướng phát triển tiếp theo được gợi mở:

  • Mở rộng tính toán giải tích lượng dư và tối ưu hóa chế độ cắt cho toàn bộ các bề mặt phẳng và rãnh của chi tiết.
  • Lập trình gia công hoàn chỉnh toàn bộ chi tiết trên trung tâm gia công phay CNC nhiều trục để so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật với phương án máy vạn năng kết hợp đồ gá.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy khi thực hiện đồ án môn học CNCTM hoặc đồ án tốt nghiệp về nhóm chi tiết dạng hộp, gối đỡ trục.
  • Kỹ sư công nghệ tại các xưởng cơ khí cần tài liệu hướng dẫn từng bước về phương pháp tính lượng dư giải tích lỗ tròn xoay, phương pháp tra bảng chế độ cắt và kết cấu đồ gá định vị bằng chốt côn.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất gồm: Chương 3 (phương pháp tính toán giải tích lượng dư chi tiết và bảng dung sai) và Chương 6 (kết cấu sơ đồ định vị 6 bậc tự do cho chi tiết dạng hộp bằng chốt côn và chốt tỳ chỏm cầu).

Câu hỏi thường gặp

Chi tiết gia công trong đồ án thuộc dạng chi tiết nào và chế tạo bằng vật liệu gì?
Chi tiết gia công là gối đỡ thuộc nhóm chi tiết dạng hộp, có bề mặt làm việc chính là lỗ trụ $\varnothing 25$ (hoặc ren $M27 \times 2$). Vật liệu sử dụng là thép CT3 có khối lượng riêng $\gamma = 7,85 \text{ g/cm}^3$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} \ge 225 \text{ N/mm}^2$ và giới hạn bền kéo $\sigma_b \ge 375 \text{ N/mm}^2$.

Sản lượng hàng năm và dạng sản xuất được xác định như thế nào?
Với sản lượng giao $N_1 = 10.000$ sản phẩm/năm, hệ số dự phòng $\alpha = 4%$ và $\beta = 5%$, sản lượng thực tế là $N = 10.900 \text{ chi tiết/năm}$. Kết hợp với khối lượng chi tiết tính qua SolidWorks là $Q \approx 3,267 \text{ kg}$ ($< 4 \text{ kg}$), dạng sản xuất được xác định là sản xuất hàng loạt lớn.

Phương pháp tạo phôi và cấp chính xác phôi được lựa chọn là gì?
Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc mẫu chảy, đạt cấp chính xác II, dung sai kích thước cấp IT15 – IT16 và độ nhám bề mặt $R_z = 80 \mu\text{m}$.

Sơ đồ định vị của đồ gá nguyên công 3 (Khoan, doa 2 lỗ ∅12) được bố trí ra sao?
Chi tiết được định vị đủ 6 bậc tự do: mặt đáy F định vị 1 bậc tự do bằng 1 chốt tỳ đầu chỏm cầu; mặt trụ trong $\varnothing 25$ định vị 5 bậc tự do còn lại thông qua 1 chốt côn cứng (khống chế 3 bậc tự do) và 1 chốt côn tùy động (khống chế 2 bậc tự do). Cơ cấu kẹp chặt sử dụng ren vít và có bạc dẫn hướng dụng cụ cắt.

Tổng lượng dư danh nghĩa và đường kính phôi đúc tính toán cho lỗ ∅25 là bao nhiêu?
Tổng lượng dư danh nghĩa là $2Z_{0dn} = 2423 \mu\text{m}$ ($2,423 \text{ mm}$), tương ứng đường kính danh nghĩa của phôi đúc là $D_{dn} = 22,577 \text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy của tác giả Phạm Văn Du đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ dạng hộp phục vụ sản xuất hàng loạt lớn ($10.900 \text{ chi tiết/năm}$). Các nội dung từ phân tích kết cấu, tính lượng dư giải tích cho lỗ chính $\varnothing 25$, xác định chế độ cắt cho 8 nguyên công trên máy vạn năng, thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoan doa 2 lỗ $\varnothing 12$, đến tính giá thành và lập trình CNC đều được thực hiện nhất quán theo các tiêu chuẩn kỹ thuật chế tạo máy hiện hành. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị cao về mặt phương pháp luận và dữ liệu tính toán kỹ thuật cho sinh viên và kỹ sư ngành cơ khí chế tạo máy.