Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy với đề tài "Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bạc" được thực hiện bởi sinh viên Huỳnh Tấn Lộc (Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang) dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Văn Tường. Trong ngành cơ khí chế tạo, chi tiết dạng bạc (ống lót) là một trong những chi tiết máy điển hình, làm việc trong điều kiện chịu tải trọng ma sát và yêu cầu cao về độ đồng tâm, độ bóng bề mặt và cấp chính xác kích thước. Việc thiết kế một quy trình công nghệ hợp lý có ý nghĩa quyết định đến việc đảm bảo chất lượng làm việc của chi tiết, nâng cao năng suất, tiết kiệm nguyên vật liệu và hạ giá thành chế tạo sản phẩm trong sản xuất công nghiệp.
Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được triển khai qua 8 nội dung chính:
- Xác định dạng sản xuất dựa trên sản lượng hằng năm và khối lượng chi tiết.
- Phân tích kết cấu chi tiết gia công và đánh giá tính công nghệ.
- Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi tối ưu.
- Xây dựng tiến trình công nghệ gia công các bề mặt.
- Thiết kế chi tiết từng nguyên công (chọn chuẩn, máy, dao, đồ gá, chế độ cắt sơ bộ).
- Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian (phương pháp giải tích và tra bảng).
- Xác định chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản.
- Lập phiếu tổng hợp nguyên công.
Đối tượng nghiên cứu là chi tiết bạc (ống lót) chế tạo từ vật liệu thép C35 với sản lượng ban đầu được giao là 2500 sản phẩm/năm. Đồ án được thực hiện trong khoảng thời gian từ ngày 09/09/2024 đến ngày 12/01/2025. Kết quả hồ sơ thiết kế bao gồm tập thuyết minh kỹ thuật cùng 05 bản vẽ khổ A3 (01 bản vẽ chi tiết gia công, 01 bản vẽ phôi và 03 bản vẽ nguyên công).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lý thuyết chuẩn tắc trong công nghệ chế tạo máy, bao gồm nguyên lý định vị 6 điểm khi gá đặt chi tiết, lý thuyết tính toán lượng dư gia công cơ khí theo phương pháp phân tích giải tích của Kovan, và phương pháp tính toán chế độ cắt thực nghiệm kết hợp kiểm nghiệm công suất máy cắt gọt.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa mô hình hóa hình học 3D, tính toán kỹ thuật giải tích và tra cứu tiêu chuẩn công nghệ cơ khí:
- Phương pháp mô hình hóa 3D: Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric 8.0) để tạo hình chi tiết, trích xuất hình dáng hình học, thể tích vật thể và khối lượng chính xác của chi tiết từ thông số vật liệu gán thực tế.
- Phương pháp tính toán giải tích: Áp dụng công thức giải tích để tính toán sản lượng cơ khí thực tế theo kế hoạch ($N = N_0 \cdot m \cdot (1 + \frac{\alpha+\beta}{100})$), tính toán lượng dư giới hạn nhỏ nhất $2Z_{min} = 2(Rz_{i-1} + T_{i-1} + \sqrt{\rho_{i-1}^2 + \varepsilon_i^2})$, tính toán vận tốc cắt và thời gian gia công cơ bản ($T_0$).
- Phương pháp tra bảng và chuẩn hóa: Sử dụng hệ thống sổ tay công nghệ chế tạo máy để xác định dung sai, cấp chính xác, chọn máy công cụ (1K62, 6H12, 2A135, 2A435), dao cắt, lượng chạy dao và các hệ số điều chỉnh chế độ cắt.
Nguồn dữ liệu và tài liệu kỹ thuật được trích xuất từ các giáo trình và sổ tay chuyên ngành gồm: Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 & 2 (Nguyễn Đắc Lộc et al., 2007), Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy (Đặng Văn Nghìn, Lê Trung Thực, 2010; Nguyễn Đắc Lộc, Lưu Văn Nhang, 2006), Chế độ cắt gia công cơ khí (Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình, 2002), Sổ tay Dụng cụ cắt và dụng cụ phụ (Trần Văn Địch, 2007) và tài liệu tra cứu cơ tính vật liệu cơ khí.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Xác định dạng sản xuất
Chương này thực hiện mô hình hóa chi tiết trên phần mềm Creo Parametric qua 5 bước dựng hình: tạo biên dạng 2D Sketch, dùng lệnh Revolve tạo hình khối trụ và khoét lỗ, dùng lệnh Hole tạo lỗ bậc, dùng lệnh Mirror tạo lỗ đối xứng và tạo rãnh bằng Sketch 2D. Vật liệu được gán cho chi tiết là thép cacbon trung bình C35 có khối lượng riêng $D = 7,85\text{ g/cm}^3 = 7850\text{ kg/m}^3$. Thể tích chi tiết xác định qua module Mass Properties là $V = 6,8951 \times 10^{-5}\text{ m}^3$, từ đó tính ra khối lượng chi tiết $m = 0,54\text{ kg}$.
Sản lượng cơ khí hàng năm được tính với số sản phẩm kế hoạch $N_0 = 2630\text{ chiếc/năm}$, số chi tiết trong một sản phẩm $m = 1$, hệ số dự trù phụ tùng $\alpha = 15%$, và hệ số phế phẩm $\beta = 4%$:
$$N = 2630 \times 1 \times \left(1 + \frac{15 + 4}{100}\right) = 2990\text{ chiếc/năm}$$
Căn cứ vào khối lượng $m = 0,54\text{ kg}$ và sản lượng $N = 2990\text{ chiếc/năm}$, đồ án xác định hình thức tổ chức sản xuất của chi tiết là dạng sản xuất hàng loạt vừa.
Chương 2. Phân tích chi tiết gia công
Chương này phân tích các bề mặt gia công, vật liệu chế tạo và tính công nghệ kết cấu của chi tiết bạc. Các thông số yêu cầu kỹ thuật của chi tiết bao gồm:
- Bề mặt trụ ngoài $\varnothing 40\text{ mm}$: Cấp chính xác IT14, độ nhám bề mặt $Ra = 12,5\ \mu\text{m}$.
- Bề mặt trụ ngoài $\varnothing 50\text{ mm}$: Không gia công cắt gọt, giữ nguyên trạng thái phôi.
- Bề mặt lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$: Cấp chính xác IT8, độ nhám bề mặt $Ra = 0,8\ \mu\text{m}$.
- Bề mặt lỗ $\varnothing 8\text{ mm}$: Cấp chính xác IT8, độ nhám bề mặt $Ra = 0,8\ \mu\text{m}$.
- Bề mặt lỗ $\varnothing 12\text{ mm}$ (mặt 8, 9): Cấp chính xác IT12, độ nhám bề mặt $Ra = 2,5\ \mu\text{m}$.
- Bề mặt rãnh $6H9\text{ mm}$: Cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt $Ra = 6,3\ \mu\text{m}$.
| Chỉ tiêu thành phần / Cơ tính |
Giá trị thép C35 |
Đơn vị đo |
| Hàm lượng Carbon (C) |
0,33 ÷ 0,60 |
% |
| Hàm lượng Silic (Si) |
0,15 ÷ 0,35 |
% |
| Hàm lượng Mangan (Mn) |
0,30 ÷ 0,60 |
% |
| Hàm lượng Photpho (P) max |
0,030 |
% |
| Hàm lượng Lưu huỳnh (S) max |
0,035 |
% |
| Độ bền kéo đứt ($\sigma_b$) |
$\ge 540$ |
$\text{N/mm}^2$ |
| Giới hạn chảy ($\sigma_{ch}$) |
$\ge 335$ |
$\text{N/mm}^2$ |
| Độ giãn dài tương đối ($\delta$) |
$\ge 23$ |
% |
Về tính công nghệ kết cấu, chi tiết bạc có tỷ lệ chiều dài trên đường kính $L/D = 58/50 = 1,16$ (nằm trong dải hợp lý $0,5 \div 3,5$), kết cấu dạng trụ đối xứng, lỗ thông suốt thuận lợi cho việc thoát phoi và đảm bảo độ cứng vững khi gia công cắt gọt.
Chương 3. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
Tác giả so sánh ba phương án tạo phôi: phôi đúc (thép C35 khó đúc, tính chảy loãng kém, dễ sinh rỗ khí và nứt co), phôi rèn tự do (lượng dư lớn, phân bố không đều, dễ tạo ứng suất dư) và phôi dập. Phôi dập được lựa chọn nhờ ưu điểm nâng cao cơ tính kim loại, hình dáng phôi gần sát chi tiết thật và giảm thiểu lượng dư gia công.
Tiếp tục so sánh giữa dập nguội và dập nóng, tác giả chọn phương pháp dập nóng trong khuôn dập kín vì thép C35 có độ dày thành lớn ($> 20\text{ mm}$), dập nóng ở nhiệt độ cao tránh biến cứng kim loại, đảm bảo độ chính xác và giảm thiểu ba via.
Các thông số phôi dập xác định được:
- Nhóm mác thép: Nhóm M1 ($C < 0,45%$).
- Cấp chính xác phôi dập: Cấp II, độ nhám bề mặt phôi $Rz = 20\ \mu\text{m}$.
- Mức độ phức tạp của phôi: $C = \frac{G_f}{G_b} = \frac{0,54}{1,1} = 0,49$ (thuộc cấp phức tạp C2 trong dải $0,32 \div 0,63$).
- Lượng dư sơ bộ cho kích thước $\le 50\text{ mm}$ là $1,8\text{ mm}$, dung sai $+1,7/-0,9\text{ mm}$. Lượng dư cho kích thước $50 \div 120\text{ mm}$ là $1,9\text{ mm}$, dung sai $+1,9/-1,0\text{ mm}$. Góc thoát khuôn dập chọn $5^\circ$.
Chương 4. Lập quy trình gia công
Tiến trình gia công cơ khí được xây dựng qua bảng tuần tự các bước và phân chia thành 9 nguyên công nhằm đảm bảo độ chính xác hình học và hạ giá thành sản phẩm:
| STT Nguyên công |
Tên nguyên công |
Bề mặt gia công |
Bề mặt định vị |
Loại máy công nghệ |
| Nguyên công 1 |
Chuẩn bị phôi (làm sạch, cắt bavia) |
Toàn bộ |
— |
Thủ công / Thiết bị phụ trợ |
| Nguyên công 2 |
Tiện thô mặt đầu (5) và mặt trụ (4) |
Mặt 4, 5 |
Mặt trụ ngoài 6 |
Máy tiện 1K62 |
| Nguyên công 3 |
Tiện thô mặt đầu (1); Khoan, Khoét, Doa thô, Doa bán tinh, Doa tinh lỗ (2) |
Mặt 1, 2 |
Mặt trụ 4, mặt đầu 5 |
Máy tiện 1K62 |
| Nguyên công 4 |
Phay thô rãnh (3) |
Mặt 3 |
Mặt trụ 4, mặt đầu 5 |
Máy phay đứng 6H12 |
| Nguyên công 5 |
Khoan, Khoét thô, Doa thô, Doa bán tinh, Doa tinh lỗ $\varnothing 8$ (7) |
Mặt 7 |
Mặt đầu 1, mặt trụ 4 |
Máy khoan đứng 2A135 |
| Nguyên công 6 |
Doa thô, Doa bán tinh lỗ $\varnothing 12$ (8) |
Mặt 8 |
Mặt đầu 1, mặt trụ 4 |
Máy doa 2A435 |
| Nguyên công 7 |
Doa thô, Doa bán tinh lỗ $\varnothing 12$ (9) |
Mặt 9 |
Mặt đầu 1, mặt trụ 4 |
Máy doa 2A435 |
| Nguyên công 8 |
Phay bán tinh rãnh (3) |
Mặt 3 |
Mặt đầu 1, mặt trụ 4 |
Máy phay đứng 6H12 |
| Nguyên công 9 |
Phay tinh rãnh (3) và tổng kiểm tra |
Mặt 3 |
Mặt đầu 1, mặt trụ 4 |
Máy phay đứng 6H12 |
Chương 5. Thiết kế nguyên công
Chương 5 thiết lập chi tiết sơ đồ gá đặt, bậc tự do khống chế, chủng loại máy, dụng cụ cắt và dụng cụ đo kiểm cho từng nguyên công:
- Nguyên công 2 (Tiện thô mặt 4, 5): Gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, chuẩn định vị mặt trụ ngoài (6) khống chế 4 bậc tự do. Sử dụng máy tiện 1K62 (công suất $10\text{ kW}$), dao tiện ngoài và dao tiện mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng BK6 ($\gamma = 12^\circ \div 16^\circ$, $\alpha = 10^\circ$, $\varphi = 45^\circ$, chu kỳ bền $T = 40\text{ phút}$), dung dịch làm nguội Emunxi loãng, kiểm tra bằng thước cặp $0-150 \times 0,02\text{ mm}$.
- Nguyên công 3 (Tiện thô mặt 1, gia công lỗ $\varnothing 16$ mặt 2): Định vị mặt 4 và 5 khống chế 5 bậc tự do trên mâm cặp 3 chấu. Máy tiện 1K62. Dụng cụ gồm dao tiện BK6, dao khoan ruột gà thép gió P9 ($d = 12\text{ mm}$, $2\varphi = 118^\circ$), dao khoét chuôi liền thép gió P18 ($D = 13\text{ mm}$, $\varphi = 60^\circ$), dao doa răng chấp thép gió P9 ($D = 15\text{ mm}$, $\varphi = 10^\circ$).
- Nguyên công 4, 8, 9 (Phay rãnh then 6H9): Gá đặt trên khối V ngắn và chốt tỳ khống chế 5 bậc tự do trên bàn máy phay đứng 6H12 (công suất $7\text{ kW}$). Sử dụng dao phay ngón hợp kim cứng T15K6 ($D = 6\text{ mm}$, số răng $Z = 5$, $\gamma = 15^\circ$, $\alpha = 15^\circ$, chu kỳ bền $T = 130\text{ phút}$).
- Nguyên công 5 (Gia công lỗ $\varnothing 8$ mặt 7): Định vị mặt 1 và 4 khống chế 6 bậc tự do bằng chốt tỳ và khối V dài trên máy khoan đứng 2A135 (công suất $6\text{ kW}$). Dụng cụ gồm mũi khoan ruột gà P9 ($d = 5\text{ mm}$), dao khoét P18 ($D = 7\text{ mm}$) và dao doa hợp kim P9 ($D = 7\text{ mm}$).
- Nguyên công 6 và 7 (Doa lỗ bậc $\varnothing 12$ mặt 8 và 9): Định vị mặt 1 và 4 khống chế 6 bậc tự do trên máy doa 2A435 (công suất $1,5\text{ kW}$). Sử dụng dao doa máy liền khối thép gió ($D = 11\text{ mm}$, $\varphi = 15^\circ$, $T = 5\text{ phút}$).
Chương 6. Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian
Tác giả thực hiện tính toán lượng dư bằng phương pháp phân tích giải tích cho bề mặt rãnh $6H9\text{ mm}$ (IT9, $Ra = 6,3\ \mu\text{m}$) qua hai bước phay thô và phay tinh:
- Các yếu tố sai lệch: Phôi dập có $Rz_0 = 80\ \mu\text{m}$, $T_0 = 200\ \mu\text{m}$. Sai lệch độ lệch khuôn $\rho_{lk} = 0,4\text{ mm}$, sai lệch tâm chày đột $\rho_{lth} = 1,5\text{ mm} \rightarrow \rho_0 = \sqrt{0,4^2 + 1,5^2} = 1,55\text{ mm} = 1550\ \mu\text{m}$. Sai số kẹp chặt $\varepsilon_1 = 260\ \mu\text{m}$.
- Lượng dư bước phay thô: $2Z_{min1} = 2(50 + 50 + \sqrt{1550^2 + 260^2}) = 3343\ \mu\text{m}$.
- Lượng dư bước phay tinh: $2Z_{min2} = 2(10 + 15 + \sqrt{93^2 + 15^2}) = 238\ \mu\text{m}$.
- Kích thước trung gian: Kích thước danh nghĩa sau phay tinh $D_{max2} = 6,03\text{ mm}$; sau phay thô $D_{max1} = 5,792\text{ mm}$; kích thước lỗ phôi dập $D_{max0} = 2,449\text{ mm}$.
- Kiểm tra phương trình cân bằng sai lệch: $2Z_{0max} - 2Z_{0min} = 508 - 238 = 270\ \mu\text{m}$; hiệu số dung sai $T_{phay\ thô} - T_{rãnh} = 300 - 30 = 270\ \mu\text{m}$, kết quả tính toán hoàn toàn chính xác.
Đối với các bề mặt còn lại (mặt trụ $\varnothing 40\text{ mm}$ và rãnh $\varnothing 6H9\text{ mm}$), tác giả sử dụng phương pháp tra bảng:
- Bề mặt trụ ngoài $\varnothing 40\text{ mm}$: Lượng dư một phía $Z_0 = 1,1\text{ mm}$, dung sai phôi $+0,6/-0,4\text{ mm}$, kích thước phôi lớn nhất $D_{max} = 41,65\text{ mm}$, lượng dư tiện thô $Z_1 = 1,65\text{ mm}$, sau tiện thô đạt kích thước $40\text{ mm}$ (dung sai $0,43\text{ mm}$).
- Bề mặt rãnh $\varnothing 6H9\text{ mm}$: Lượng dư phôi $1,65\text{ mm}$, kích thước phôi lớn nhất $7,65\text{ mm}$, dung sai phay $T_1 = 0,3\text{ mm}$, sau phay đạt kích thước $6\text{ mm}$.
Chương 7. Xác định chế độ cắt và thời gian cơ bản
Chương này tính toán chế độ cắt tra bảng kết hợp kiểm nghiệm công suất máy cho các bước công nghệ tiện thô thuộc Nguyên công 2 và Nguyên công 3:
- Tiện thô mặt đầu (5) - Nguyên công 2: Chiều sâu cắt $t = 1,1\text{ mm}$; lượng chạy dao $S = 0,4\text{ mm/vòng}$; vận tốc cắt $V = 209\text{ m/phút}$; số vòng quay trục chính chọn theo máy $n = 2000\text{ vòng/phút}$; công suất cắt yêu cầu $N = 6,38\text{ kW} \le N_{máy} = 10\text{ kW}$; thời gian gia công cơ bản $T_0 = 0,01\text{ phút}$.
- Tiện thô mặt trụ ngoài (4) - Nguyên công 2: Chiều sâu cắt $t = 0,9\text{ mm}$; lượng chạy dao $S = 0,8\text{ mm/vòng}$; vận tốc cắt $V = 164\text{ m/phút}$; số vòng quay tính toán $n = 1197\text{ vòng/phút}$; công suất cắt $N = 7,7\text{ kW} \le 10\text{ kW}$; thời gian cơ bản $T_0 = 0,03\text{ phút}$.
- Tiện thô mặt đầu (1) - Nguyên công 3: Chiều sâu cắt $t = 1,1\text{ mm}$; lượng chạy dao $S = 0,4\text{ mm/vòng}$; vận tốc cắt $V = 209\text{ m/phút}$; số vòng quay chọn $n = 2000\text{ vòng/phút}$; công suất cắt $N = 7,7\text{ kW} \le 10\text{ kW}$; thời gian cơ bản $T_0 = 0,02\text{ phút}$.
Thiết kế và triển khai quy trình công nghệ
Hệ thống công nghệ gia công chi tiết bạc được thiết kế dựa trên các máy công cụ vạn năng, đảm bảo tính linh hoạt và mức độ cơ khí hóa phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa:
| Hạng mục công nghệ |
Thiết bị / Dụng cụ được lựa chọn |
Thông số kỹ thuật chính |
| Máy tiện vạn năng |
Máy tiện 1K62 |
Công suất $10\text{ kW}$, chiều cao tâm $200\text{ mm}$, khoảng cách 2 tâm $1400\text{ mm}$, tốc độ trục chính $12,5 \div 2000\text{ v/ph}$ |
| Máy phay đứng |
Máy phay 6H12 |
Công suất $7\text{ kW}$, kích thước bàn $320 \times 1250\text{ mm}^2$, tốc độ trục chính $30 \div 1500\text{ v/ph}$, lực tiến cho phép $1500\text{ kG}$ |
| Máy khoan đứng |
Máy khoan 2A135 |
Công suất $6\text{ kW}$, đường kính khoan lớn nhất $35\text{ mm}$, côn Mooc số 4, lực tiến dao hướng trục $P_{max} = 1600\text{ kG}$ |
| Máy doa tọa độ |
Máy doa 2A435 |
Công suất $1,5\text{ kW}$, bàn máy $400 \times 560\text{ mm}$, tốc độ trục chính $45 \div 2000\text{ v/ph}$, độ lặp vị trí $0,003\text{ mm}$ |
| Vật liệu dụng cụ cắt |
Hợp kim cứng BK6, T15K6; Thép gió P9, P18 |
BK6 dùng cho tiện C35; T15K6 dùng cho phay rãnh; P9 và P18 dùng cho khoan, khoét, doa lỗ |
| Đồ gá và chuẩn định vị |
Mâm cặp 3 chấu tự định tâm, khối V, chốt tỳ |
Khống chế từ 4 đến 6 bậc tự do tùy theo yêu cầu của từng nguyên công |
Kiểm nghiệm động lực học và công suất cắt cho thấy toàn bộ công suất cắt tính toán ($6,38\text{ kW}$ và $7,7\text{ kW}$) đều nhỏ hơn công suất động cơ máy tiện 1K62 ($10\text{ kW}$), đảm bảo máy vận hành an toàn, không bị quá tải.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành trọn vẹn bộ hồ sơ thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết bạc với các kết quả cụ thể:
- Xác lập dạng sản xuất hàng loạt vừa với sản lượng tính toán $N = 2990\text{ chiếc/năm}$ và khối lượng chi tiết $m = 0,54\text{ kg}$ (trích xuất thông qua mô hình CAD 3D Creo Parametric 8.0).
- Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi dập nóng trong khuôn dập kín từ thép C35, xác định cấp chính xác phôi cấp II, độ phức tạp C2, dung sai và lượng dư ban đầu từ $1,8 \div 1,9\text{ mm}$.
- Xây dựng quy trình công nghệ hoàn chỉnh gồm 9 nguyên công, tối ưu hóa các bước gia công từ tiện, phay, khoan, khoét đến doa tinh, đáp ứng độ chính xác cao nhất đạt cấp IT8 và độ nhám bề mặt $Ra = 0,8\ \mu\text{m}$.
- Tính toán giải tích chi tiết lượng dư bề mặt rãnh $6H9\text{ mm}$ với lượng dư phay thô $2Z_{min1} = 3343\ \mu\text{m}$, phay tinh $2Z_{min2} = 238\ \mu\text{m}$, kiểm tra cân bằng sai lệch đạt $270\ \mu\text{m}$.
- Thiết lập chế độ cắt và thời gian cơ bản ($T_0$) cho các bước tiện thô chính, kiểm nghiệm đảm bảo an toàn công suất động cơ thiết bị.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Văn bản đồ án bộc lộ một số giới hạn kỹ thuật trong phạm vi thực hiện:
- Phương pháp tính toán lượng dư giải tích mới chỉ áp dụng cho một bề mặt rãnh then $6H9\text{ mm}$, các bề mặt trụ và lỗ còn lại chủ yếu sử dụng phương pháp tra bảng sơ bộ.
- Phần tính toán chế độ cắt chi tiết và kiểm nghiệm công suất mới dừng lại ở các bước tiện thô tại Nguyên công 2 và 3, chưa tính toán giải tích toàn diện cho các nguyên công phay, khoan, khoét và doa.
- Thuyết minh chưa bao gồm phần tính toán và thiết kế kết cấu chi tiết cho đồ gá chuyên dùng (lực kẹp chặt, sai số đồ gá).
Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể mở rộng bao gồm: thiết kế hoàn chỉnh đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoan/phay nhằm nâng cao năng suất; chuyển đổi quy trình công nghệ sang lập trình gia công trên máy công cụ điều khiển số CNC (tiện CNC, phay CNC 3 trục/4 trục).
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp và hữu ích cho sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy khi thực hiện đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy hoặc đồ án tốt nghiệp thiết kế quy trình công nghệ chi tiết dạng bạc/ống lót.
Nội dung đặc biệt có giá trị tham khảo ở các phần:
- Phương pháp ứng dụng phần mềm Creo Parametric để xác định thể tích, khối lượng và dạng sản xuất.
- Trình tự tính toán giải tích lượng dư gia công theo phương pháp Kovan (Chương 6) với đầy đủ các bước kiểm tra phương trình cân bằng dung sai.
- Quy trình chuẩn hóa việc lựa chọn thiết bị công nghệ, dao cắt, sơ đồ định vị và kiểm nghiệm công suất cắt gọt.
Câu hỏi thường gặp
1. Chi tiết bạc trong đồ án được chế tạo từ mác vật liệu gì và có các thông số cơ tính cơ bản nào?
Chi tiết được chế tạo từ thép cacbon trung bình C35 (hàm lượng C từ $0,33 \div 0,60%$), có độ bền kéo đứt $\sigma_b \ge 540\text{ N/mm}^2$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} \ge 335\text{ N/mm}^2$ và độ giãn dài tương đối $\delta \ge 23%$.
2. Dạng sản xuất của chi tiết được xác định là dạng gì và dựa trên cơ sở tính toán nào?
Dạng sản xuất được xác định là hàng loạt vừa. Cơ sở xác định dựa trên khối lượng chi tiết $m = 0,54\text{ kg}$ (tính từ thể tích $V = 6,8951 \times 10^{-5}\text{ m}^3$ trên Creo Parametric) và sản lượng thực tế hàng năm $N = 2990\text{ chiếc/năm}$ (tính với kế hoạch $N_0 = 2630$, $\alpha = 15%$, $\beta = 4%$).
3. Tại sao phương pháp tạo phôi dập nóng trong khuôn kín lại được lựa chọn thay vì phôi đúc hay rèn tự do?
Do thép C35 có tính chảy loãng kém và co ngót lớn nên khó đúc; rèn tự do cho lượng dư lớn và khó kiểm soát ứng suất dư. Phôi dập nóng khuôn kín đảm bảo cơ tính kim loại tốt, độ chính xác hình học cao, giảm đáng kể lượng dư gia công và ba via, phù hợp với quy mô sản xuất hàng loạt vừa.
4. Bề mặt nào trên chi tiết đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật và độ chính xác cao nhất?
Bề mặt lỗ trong $\varnothing 16\text{ mm}$ (mặt 2) và lỗ $\varnothing 8\text{ mm}$ (mặt 7) có yêu cầu kỹ thuật cao nhất với cấp chính xác đạt IT8 và độ nhám bề mặt $Ra = 0,8\ \mu\text{m}$, đòi hỏi chuỗi bước công nghệ tuần tự gồm: Khoan – Khoét thô – Doa thô – Doa bán tinh – Doa tinh.
5. Kết quả tính toán lượng dư giải tích cho bề mặt rãnh $6H9\text{ mm}$ đạt được những thông số nào?
Lượng dư phay thô tính được là $2Z_{min1} = 3343\ \mu\text{m}$, lượng dư phay tinh là $2Z_{min2} = 238\ \mu\text{m}$. Kích thước phôi ban đầu của rãnh là $2,449\text{ mm}$, sau phay thô đạt $5,792\text{ mm}$ và sau phay tinh đạt kích thước danh nghĩa $6,03\text{ mm}$.
Kết luận
Đồ án môn học của sinh viên Huỳnh Tấn Lộc đã xây dựng thành công quy trình công nghệ gia công chi tiết bạc bằng vật liệu thép C35 với quy mô sản xuất hàng loạt vừa ($2990\text{ chiếc/năm}$). Tiến trình công nghệ được thiết lập hợp lý qua 9 nguyên công trên các máy công cụ vạn năng (1K62, 6H12, 2A135, 2A435), bảo đảm đạt độ chính xác bề mặt khắt khe nhất là IT8 và $Ra = 0,8\ \mu\text{m}$. Các tính toán giải tích lượng dư bề mặt rãnh và kiểm nghiệm chế độ cắt tiện thô đều thỏa mãn đầy đủ các điều kiện kỹ thuật và độ an toàn công suất thiết bị.
