Đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy - Xác định dạng sản xuất chi tiết tại ĐH Bách Khoa TPHCM

Tìm hiểu cách xác định dạng sản xuất trong đồ án chuyên ngành kỹ thuật chế tạo chương 1. Hướng dẫn chi tiết phương pháp lựa chọn dạng sản xuất phù hợp cho dự

• Tác giả: Nguyễn Thanh Hoàng
• Người hướng dẫn: Trần Vũ An
• Trường học: Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật chế tạo máy
• Đề tài: Xác định dạng sản xuất
• Loại tài liệu: Đồ án chuyên ngành
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về xác định dạng sản xuất đồ án kỹ thuật chế tạo

Xác định dạng sản xuất là bước quan trọng đầu tiên trong quy trình thiết kế đồ án chuyên ngành kỹ thuật chế tạo. Dạng sản xuất phản ánh khối lượng sản phẩm được sản xuất trong một khoảng thời gian nhất định, quyết định toàn bộ phương pháp tổ chức sản xuất, trang thiết bị và quy trình công nghệ. Có ba dạng sản xuất chính: sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt (ít, vừa, lớn) và sản xuất hàng khối. Mỗi dạng sản xuất đòi hỏi cách tiếp cận khác nhau về thiết kế quy trình, lựa chọn thiết bị và đánh giá hiệu quả kinh tế. Việc xác định chính xác dạng sản xuất giúp tối ưu hóa chi phí, nâng cao năng suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật.

1.1. Khái niệm và phân loại dạng sản xuất

Dạng sản xuất được định nghĩa dựa trên khối lượng sản phẩm và sự lặp lại của quy trình sản xuất. Sản xuất đơn chiếc có khối lượng nhỏ, sản phẩm đa dạng, không lặp lại. Sản xuất hàng loạt sản xuất theo lô, khối lượng trung bình, có thể lặp lại. Sản xuất hàng khối sản xuất liên tục, khối lượng lớn, sản phẩm ổn định. Mỗi loại hình sản xuất có đặc trưng riêng về trang thiết bị, dụng cụ, trình độ công nhân và phương pháp tổ chức sản xuất. Việc phân loại chính xác giúp lựa chọn phương pháp gia công phù hợp và đánh giá hiệu quả kinh tế.

1.2. Vai trò trong đồ án chuyên ngành kỹ thuật chế tạo

Trong đồ án chuyên ngành, xác định dạng sản xuất là cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ hợp lý. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi, thiết bị gia công, dụng cụ cắt và chế độ cắt. Dạng sản xuất quyết định khối lượng sản xuất, từ đó ảnh hưởng đến chi phí nguyên vật liệu, thời gian gia công và giá thành sản phẩm. Việc xác định sai dạng sản xuất có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên, tăng chi phí sản xuất hoặc không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.

II. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến dạng sản xuất

Dạng sản xuất không được xác định một cách ngẫu nhiên mà dựa trên phân tích tổng hợp nhiều yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Các yếu tố chính bao gồm khối lượng sản xuất hàng năm, độ phức tạp của sản phẩm, yêu cầu kỹ thuật, nguồn lực sẵn có và chiến lược kinh doanh của doanh nghiệp. Khối lượng sản xuất càng lớn, dạng sản xuất càng hướng đến sản xuất hàng loạt hoặc hàng khối. Độ phức tạp của sản phẩm đòi hỏi trang thiết bị chuyên dụng, ảnh hưởng đến lựa chọn dạng sản xuất. Yêu cầu kỹ thuật cao có thể yêu cầu sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất hàng loạt nhỏ. Nguồn lực sẵn có của doanh nghiệp cũng là yếu tố quyết định.

2.1. Ảnh hưởng của khối lượng sản xuất

Khối lượng sản xuất hàng năm là yếu tố quyết định trực tiếp đến dạng sản xuất. Sản xuất đơn chiếc thường có khối lượng dưới 10 sản phẩm/năm, sản xuất hàng loạt nhỏ từ 10 đến 100 sản phẩm/năm, sản xuất hàng loạt vừa từ 100 đến 5000 sản phẩm/năm, sản xuất hàng loạt lớn từ 5000 đến 100000 sản phẩm/năm, sản xuất hàng khối trên 100000 sản phẩm/năm. Khối lượng sản xuất càng lớn, càng có lợi thế trong việc đầu tư trang thiết bị chuyên dụng, tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí sản xuất.

2.2. Tác động của yêu cầu kỹ thuật sản phẩm

Yêu cầu kỹ thuật cao về độ chính xác, độ nhám bề mặt hoặc vật liệu đặc biệt có thể buộc doanh nghiệp phải lựa chọn sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất hàng loạt nhỏ. Các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao thường không phù hợp với sản xuất hàng loạt do chi phí thiết lập quy trình sản xuất cao. Ngược lại, các sản phẩm tiêu chuẩn, yêu cầu kỹ thuật thấp có thể sản xuất hàng loạt hoặc hàng khối để tối ưu hóa chi phí. Việc phân tích yêu cầu kỹ thuật giúp lựa chọn dạng sản xuất phù hợp, đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế.

III. Phương pháp xác định dạng sản xuất trong đồ án

Xác định dạng sản xuất trong đồ án chuyên ngành kỹ thuật chế tạo yêu cầu phương pháp luận khoa học và hệ thống. Bước đầu tiên là thu thập dữ liệu về khối lượng sản xuất, yêu cầu kỹ thuật và nguồn lực sẵn có. Sau đó, phân tích dữ liệu để xác định dạng sản xuất phù hợp. Có thể sử dụng phương pháp so sánh với các tiêu chuẩn ngành hoặc kinh nghiệm thực tế. Sau khi xác định dạng sản xuất, tiến hành xây dựng quy trình công nghệ phù hợp, lựa chọn thiết bị, dụng cụ và phương pháp gia công. Việc xác định dạng sản xuất cần được thực hiện sớm trong đồ án để đảm bảo tính thống nhất của toàn bộ quy trình.

3.1. Thu thập và phân tích dữ liệu sản xuất

Thu thập dữ liệu bao gồm khối lượng sản xuất hàng năm, yêu cầu kỹ thuật sản phẩm, nguồn lực sẵn có của doanh nghiệp và chiến lược kinh doanh. Phân tích dữ liệu để xác định dạng sản xuất phù hợp. Có thể sử dụng biểu đồ phân phối sản phẩm, phân tích chi phí sản xuất hoặc so sánh với các tiêu chuẩn ngành. Dữ liệu thu thập cần được cập nhật thường xuyên để đảm bảo tính chính xác. Phân tích dữ liệu giúp lựa chọn dạng sản xuất tối ưu, đảm bảo hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm.

3.2. Lựa chọn dạng sản xuất phù hợp

Sau khi phân tích dữ liệu, lựa chọn dạng sản xuất phù hợp dựa trên khối lượng sản xuất, yêu cầu kỹ thuật và nguồn lực sẵn có. Có thể sử dụng bảng so sánh các dạng sản xuất hoặc biểu đồ quyết định để lựa chọn dạng sản xuất tối ưu. Việc lựa chọn dạng sản xuất cần cân nhắc giữa hiệu quả kinh tế, chất lượng sản phẩm và khả năng thực hiện. Lựa chọn sai dạng sản xuất có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên, tăng chi phí sản xuất hoặc không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.

IV. Kết luận và ứng dụng dạng sản xuất trong thực tế

Xác định dạng sản xuất là bước quan trọng trong đồ án chuyên ngành kỹ thuật chế tạo, quyết định toàn bộ quy trình sản xuất. Việc xác định chính xác dạng sản xuất giúp tối ưu hóa chi phí, nâng cao năng suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trong thực tế sản xuất, dạng sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh doanh, khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp. Việc áp dụng khoa học và hệ thống trong xác định dạng sản xuất là yếu tố then chốt để thành công trong sản xuất công nghiệp.

4.1. Tầm quan trọng của xác định dạng sản xuất

Xác định dạng sản xuất là cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ hợp lý, lựa chọn thiết bị, dụng cụ và phương pháp gia công. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế, chất lượng sản phẩm và khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp. Việc xác định chính xác dạng sản xuất giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất, nâng cao năng suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật.

4.2. Hướng dẫn áp dụng trong đồ án chuyên ngành

Trong đồ án chuyên ngành, việc xác định dạng sản xuất cần được thực hiện sớm và thống nhất với toàn bộ quy trình. Sinh viên cần thu thập dữ liệu sản xuất, phân tích yêu cầu kỹ thuật và lựa chọn dạng sản xuất phù hợp. Sau khi xác định dạng sản xuất, xây dựng quy trình công nghệ, lựa chọn thiết bị, dụng cụ và phương pháp gia công. Việc áp dụng khoa học và hệ thống giúp đảm bảo tính thống nhất và hiệu quả của đồ án.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1.Sản lượng chế tạo Theo [1, trang 24, công thức (2.1)] ta có: sản lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm của nhà máy theo công thức: ( 100α )(1+ 100β ) chiếc /năm N=N o .m 1+ Trong đó: - N0 = 10000 sản phẩm/năm: số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch - m = 1 chi tiết: số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm - α = 10 – 20 % số % chi tiết dùng làm phụ tùng, chọn α = 10% - β = 3-5% số % chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo, chọn β=5% Do đó, sản lượng chi tiết cần chế tạo trong 1 năm là: N=10000 × 1× 1+( 100 10 )(1+ 1005 )=11550 chiếc/năm 1.2 Khối lượng chi tiết - Theo đề bài cho, ta có khối lượng của chi tiết M = 896,75 (gram) 1.Dạng sản xuất và đặc trưng của nó Tra Bảng 2.1 (trang 25, [1]), ứng với M = 896,75 (gram) (nằm trong khoảng < 1 kg) và N = 11500 (chiếc/năm) ta xác định được dạng sản xuất của nhà máy là hàng loạt vừa. Đặc trưng của dạng sản xuất này là :  Sản lượng hàng năm không quá ít.  Sản phẩm chế tạo thành từng loạt, có chu kỳ ổn định.  Sản phẩm tương đối ổn định.

2 h  Sử dụng thiết bị chuyên dùng và máy vạn năng.  Máy móc được bố trí theo quy trình công nghệ. Tính năng công nghệ của chi tiết: Hình dạng và kết cấu của chi tiết hoàn toàn đảm bảo khả năng làm việc theo yêu cầu thiết kế. Với dạng sản xuất là hàng loạt vừa, kết cấu của chi tiết là hợp lý.

3 h CHƯƠNG 2 – PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 Công dụng của chi tiết - Là loại chi tiết có chức năng liên kết các trục theo phương song song và vuông góc , xác định vị trí tương đối giữa các trục trong không gian nhằn thực hiện nhiệm vụ động học nào đó.2 Điều kiện làm việc Điều kiện làm việc : - Chịu tải động - chịu va đập - chịu kéo và nén - chịu mài mòn.3 Các yêu cầu kỹ thuật - Về kích thước:  -Lỗ Φ 14+ 0.03 Những lỗ trên là những bề mặt làm việc của chi tiết, được lắp vào trục do đó yêu cầu cao về sự chính xác : Về kích thước: được chế tạo với cấp chính xác là IT8.(theo tài liệu [4] trang 177) * Theo tài liệu [4] bảng 8 phụ lục 2 trang 191 ta có : - Dung sai độ song song giữa tâm lỗ Φ 16 và tâm lỗΦ 14 là 0,1mm trên chiều dài 100mm đạt cấp chính xác là 10. - Dung sai độ vuông góc giữa tâm lỗ Φ 16 và mặt đáy là 0,1mm trên chiều dài 100mm đạt cấp chính xác là 10. 4 h - Dung sai độ vuông góc giữ tâm lỗ Φ 18 và tâm lỗ Φ 16 là 0,1mm trên chiều dài 100mm đạt cấp chính xác là 10. - Khoảng các giữ tâm lỗ Φ 16 và tâm lỗ Φ 14 là 56±0.1mm đạt cấp chính xác 11,tâm lỗ Φ 14 và tâm lỗ Φ 18 là 38±0.1mm đạt cấp chính xác 11 .Theo phụ lục 17 trang 154 tài liệu [1].

 Với các dung sai trên thì dung sai kích thước của 3 lỗ 3 lỗ Φ 14 , Φ 16 , Φ 18 là khắc khe nhất .6 trang 65 tài liệu [4] ta chỉ cần gia công lổ đạt cấp chính xác kích thước là 8 ,đạt độ nhám Ra=1,6 µm , các bề mặt thô chỉ cần đạt độ nhám Ra=12,5 µm cấp chính xác 12,và bề mặt không gia công đạt Rz=80 µm thì có thể đảm bảo được sai lệch hình dạng của chi tiết. - Các kích thước không ghi dung sai lấy theo Js12. - Bán kính góc lượn chi tiết đúc còn lại R3. * Phương pháp kiểm tra các yêu cầu kĩ thuật.

- Sử dụng thước cặp và panme để kiểm tra dung sai. - Sử dụng máy dò profin để kiểm tra nhám bề mặt. - Sử dụng đồng hồ so kết hợp dùng khối V để kiểm tra độ song song và vuông góc. Vật liệu - Vật liệu chế tạo chi tiết là : GX 15-32.

Cơ tính của Gang xám GX 15-32: Số Giới hạn Độ Giới hạn Độ võng uốn Giới hạn Độ cứng Dạng hiệu bền kéo giãn bền uốn theo khoảng bền nén HB graphít gang σk dài δ (N/mm2) cách trục (N/mm2) (N/mm2) (%) 600 300 GX 150 0,5 320 8 2,5 600 163÷229 Tấm 15-32 thô 5 h  Giới hạn bền kéo: 150 N/mm2.  Giới hạn bền uốn: 320 N/mm2.  Độ rắn HB : 163-229  Hàm lượng các nguyên tố (%) : C (3,5), Si (2,2), Mn (0,6), P không quá 0,3, S không quá 0,15. 6 h CHƯƠNG 3 – CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO 3.1 Dạng phôi - Chi tiết dạng càng.

Vật liệu chế tạo là gang xám GX15-32, có tính đúc tốt, gia công cắt gọt dễ dàng, chế tạo đơn giản và được sử dụng rộng rãi. - Hình dạng phôi đúc có thể phức tạp, kích thước bất kỳ, sản lượng không hạn chế. Vì những lý do nêu trên ta thấy phôi đúc là thích hợp nhất trong trường hợp này.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi - Ứng với dạng sản xuất loạt vừa ta dùng phương pháp đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy (Đúc chính xác cấp II). Loại phôi này có cấp chính xác kích thước IT15-IT16, độ nhám Rz = 80 μm (trang 28, [1]).11 theo [2], ta có:lượng dư phía trên là 4 mm, lượng dư phía dưới là 3mm và mặt bên là 3,5mm.7 tài liệu [2] trang 177 ,góc nghiêng thoát khuôn là: 00° 45’, bán kính góc lượn là 3mm.3 Bản vẽ chế tạo phôi Từ kích thước trên bản vẽ chi tiết ta có kích thước cho bản vẽ phôi là: - Kích thước phôi = kích thước chi tiết + kích thước lượng dư.

- Các góc lượn lấy R = 3mm. - Góc nghiêng hình thành mặt ngoài của mẫu hoặc mặt trong của lõi xác định dựa vào Bảng 3-7 (trang 177, [1]). Ta nhận thấy góc nghiêng ứng với các bề mặt không lớn và thay đổi trong khoảng nhỏ. Để đơn giản ta lấy góc thoát khuôn bằng 00° 45’.

¿ 15 - Dung sai kích thước chi tiết đúc là ± (trang 28, [4]). - Lưu ý bố trí việc đặt đậu ngót thích hợp, tránh trường hợp thiếu hụt. - Bố trí đậu hơi ở vị trí cao, thích hợp tránh trường hợp còn không khí trong vật đúc. 7 h - Chọn vật liệu đúc thích hợp.

- Bố trí hệ thống rãnh hợp lý, cũng như phương pháp đổ kim loại thích hợp tránh để thiếu hụt, hay đông đặc kim loại quá sớm dẫn tới hư hỏng vật đúc. Mô hình đúc bằng khuôn cát 8 h CHƯƠNG 4 – CHỌN TIẾN TRÌNH GIA CÔNG 1.1 Chọn các phương pháp gia công các bề mặt của phôi Hình 4. Đánh số bề mặt gia công chi tiết. Đánh số bề mặt gia công chi tiết.

9 h - Dựa vào Phụ lục 11 (trang 143, [1]) ta lập được bảng các phương pháp có thể gia công ở bề mặt của phôi. Dựa theo phôi sau khi đúc ta có các phương pháp gia công cho chi tiết: Bảng 4. Các phương pháp có thể gia công bề mặt của phôi Bề Kích Dung Sai lệch vị trí Độ Cấp Phương án Cấp Độ mặt thước sai tương quan nhám chín có thể gia chính nhám (mm) (mm) và kích thước Ra h xác công xác đạt liên quan. (µm) IT đạt được Ra được (µm) Dung sai độ Thô song song giữa 10-11 6,3-12,5 -Khoan đường tâm lỗ 1 và đường tâm 13 +0.03 0,03 lỗ 3 là 1,6 8 Tinh Ø16 0 0,1mm.Khoảng -Doa tinh 7-8 1,6-3,2 cách tâm lổ 1 và lổ 3 là -Chuốt tinh 7-8 0,8-3,2 56±0,1 -Mài tinh 6 0,8-1,6 -Cắt dây 6 0,5 CNC Dung sai độ Thô song song giữa 10-11 6,3-12,5 -Khoan đường tâm lỗ 1 và đường tâm 15 +0.03 0,03 lỗ 3 là 0,1mm.

1,6 8 Tinh Ø14 0 Khoảng cách -Doa tinh 7-8 1,6-3,2 tâm lổ 1 và lổ 3 là 56±0,1 -Chuốt tinh 7-8 0,8-3,2 -Mài tinh 6 0,8-1,6 -Cắt dây 6 0,5 CNC -Phay thô 12-14 6,3-12,5 17,18 55 +0,15 0,3 12,5 12 −0,15 -Bào thô 12-14 12,5-25 10 h -Chuốt 8-9 6,3 +0,15 -Phay thô 12-14 6,3-12,5 2,5 30−0,15 , 0,3 12,5 12 +0,15 -Bào thô 12-14 12,5-25 42−0,15 -Chuốt 8-9 6,3 Dung sai độ Thô vuông góc giữa 10-11 6,3-12,5 +0.03 0,03 -Khoan Ø18 0 đường tâm lỗ 1 1,6 8 và đường tâm lỗ 14 là 0,1mm. Tinh 7 Khoảng cách -Doa tinh 7-8 1,6-3,2 tâm lổ 3 và lổ 14 là 38±0,1 -Chuốt tinh 7-8 0,8-3,2 -Mài tinh 6 0,8-1,6 -Cắt dây 6 0,5 CNC -Phay thô 12-14 6,3-12,5 8 +0,15 0,3 12,5 12 -Bào thô 12-14 12,5-25 55−0,15 -Chuốt 8-9 6,3 -Phay thô 12-14 6,3-12,5 10,11 +0,15 0,3 12,5 12 30−0,15 -Bào thô 12-14 12,5-25 -Chuốt 8-9 6,3 4.2 Chọn chuẩn công nghệ Đối với phôi có những bề mặt không gia công , chuẩn công nghệ cho nguyên công đầu tiên nên dùng là bề mặt không gia công để đảm bảo cho việc xê dịch giữa bề mặt gia công và không gia công là ít nhất. Theo hình dáng của phôi sau khi đúc ta chọn chuẩn thô là mặt 4. Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính ( chuẩn vừa dùng để gia công và vừa dùng để lắp ráp) 11 h Cố gắng chọn chuẩn sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt( Chuẩn khởi xuất ≡ Chuẩn chỉnh dao ≡ Chuẩn cơ sở ≡ Chuẩn định vị ≡ Chuẩn đo lường ) Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất( tức là nguyên công 1 lấy 1 mặt làm chuẩn tinh thì nguyên công 2 cũng lấy mặt đó làm chuẩn tinh).

Theo các nguyên tắc trên ta chọn chuẩn tinh là bề mặt 13 hoặc 15 tùy theo phương án gia công.3 Chọn trình tự gia công các bề mặt của phôi Đánh giá các phương pháp: - Gia công lỗ trên máy khoan là hình thức gia công lỗ cơ bản nhất từ trước tới nay, với ưu điển rẻ, đơn giản vận hành, tạo lỗ trên máy khoan vẫn tạo được hiệu quả kinh tế trong gia công cơ khí chính xác tuy chất lượng bề mặt thấp  Phù hợp gia công lổ thô trên chi tiết. - Phương thức gia công lỗ trên máy cắt dây : gia công lỗ trong gia công cơ khí chính xác bằng máy cắt dây đang được sử dụng tương đối nhiều Đối với máy cắt dây đồng gia công lổ độ chính xác cao, đường kính lỗ có thể cắt được rất linh hoạt với độ chính xác có thể đạt tới 0.005, độ bóng cao gần như mài, đối với những máy cắt dây hiện đại, độ bóng đạt được như mài, tuy nhiên giá thành cắt dây để tạo lỗ lại khá cao.