Chương 1. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT Để tiến hành mô hình hóa 3D chi tiết bạc ta sử dụng các phần mềm có hỗ trợ tính vẽ 3D tiêu biểu như phần mềm SolidWorks, Autocad 3D, Autodesk Inventor. Ở đồ án này dùng phần mềm SolidWorks để mô hình hóa 3D chi tiết bạc.1 Mô hình 3D chi tiết bạc sau khi được dựng bằng phầm mềm SolidWorks Các bước thực hiện mô hình hóa 3D chi tiết trên phần mềm SolidWorks: Bước 1: Ta mở SolidWork và chọn mặt phẳng ( FRONT PLANE ), sau đó ta chọn lệnh Sketch và vẽ phác thảo biên dạng 2D của chi tiết như Hình 1.2 Biên dạng ban đầu của chi tiết Bước 2: Sử dụng lệnh Revolved Boss/Base và chọn tâm xoay là đường tâm của chi tiết để tiến hành dựng mô hình 3D.3 Mô hình 3D sau khi sử dụng lệnh Revolved Boss/Base Bước 3: Ta chọn mặt Right Plane và dùng lệnh Sketch vẽ biên dạng của bốn rãnh Hình 1.4 Chi tiết sau khi vẽ biên dạng bốn hình chữ nhật Bước 4: Sau khi vẽ xong ta dùng lệnh Extruded Cut tạo bốn rãnh và dùng lệnh Fillet để tạo đường cong cho rãnh với bán kính 50mm được mô tả qua Hình 1.5 Chi tiết sau khi dùng lệnh Extruded Cut Hình 1.6 Chi tiết sau khi dùng lệnh Fillet 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHI TIẾT Phần mềm SOLIDWORK hiện ra kết quả tính khối lượng và thể tích của CT như Hình 1.8 dưới đây: Vật liệu chế tạo chi tiết là thép C35, khối lượng riêng là 7850 kg/m3. Sử dụng chức năng Mass Properties của phần mềm để tiến hành phần tích khối lượng của chi tiết.
Để xác định khối lượng riêng của vật liệu dùng để chế tạo cho CT, ta chọn EVALUATE trên thanh công cụ của phần mềm và tiếp tục chọn MASS PROPERTIES , khi đó xuất hiện hộp thoại MAS PROPERIES như hình 1.7 Hộp thoại Mass Properties xuất hiện ban đầu Hình 1.8 Hộp thoại Mass/Section Property Options đã nhập các thông số Sau khi thực hiện nhập các thông số vật liệu thì ta thu được khối lượng của chi tiết nắp xuyên là 1,54 kg.9 Khối lượng và thể tích của chi tiết được tính trên phần mềm SolidWorks 1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Xác định dạng sản xuất là công việc quan trọng vì nó quyết định đế công nghệ ứng dụng sau này. Để xác định được dạng hình sản xuất trước tiên ta phải xác định được sản lượng năm của chi tiết gia công (N) và khối lượng phôi (Q). N được xác định theo công thức: α β N = N0.1] 100 100 Trong đó: + N0: số sản phẩm sản xuất trong một năm theo kế hoạch ( N 0 = 3000) + α: phần trăm phế phẩm (α = 10 ÷ 20%, lấy α = 15%) + β: số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ lấy ( β = 3÷5%, lấy β = 4%) + m: số thi tiết trong sản phẩm (m = 1) Thay vào phương trình ta có: 15 4 N = 3000.(1+ )(1+ ) = 3588 (chi tiết/năm) 100 100 Vậy số lượng chi tiết sản xuất trong một năm N = 3588 (chi tiết/năm) Dựa vào số lượng chi tiết N = 3588 chi tiết/năm và khối lượng chi tiết m = 1,54kg, ta chọn dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt vừa [1, trang 25, bảng 2. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT Chi tiết bạc (Hình 2.1 Bản vẽ chế tạo chi tiết bạc Dựa vào bản vẽ chế tạo, ta thấy được chi tiết có các yêu cầu kỹ thuật là: - Bề mặt trụ kích thước 48mm, cấp chính xác IT7, độ nhám Ra= 3,2 µm - Bề mặt lỗ Ø90, cấp chính xác IT9, độ nhám Ra= 6,3 µm - Bề mặt Ø120, cấp chính xác IT9, độ nhám Ra = 6,3 µm - Bề mặt rãnh then kích thước 10 H 9- 0036 cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt Ra = 3,2 µm - Bề mặt rãnh then kích thước 5- 08 cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt Ra = 6,3 µm - Bề mặt trụ Ø96, cấp chính xác IT7, độ nhám Ra= 3,2 µm (hình 2.2 Bề mặt trụ Ø96 2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO Vật liệu dùng để chế tạo chi tiết gia công là thép C35 có thành phần hóa học và cơ tính như ở bảng 2.2 bên dưới: Bảng 2.
Thành phần hóa học của thép C35 [9] Hàm lượng của các nguyên tố (%) Phot- Lưu Crom Niken pho huỳnh Cacbon Silic Mangan Không lớn hơn 0,32-0,38 0,15-0,35 0,3-0,6 0,030 0,035 - - Bảng 2. Thành phần cơ tính của thép C35 [9] Độ bền kéo Độ dãn dài Giới hạn chảy Độ cứng đứt tương đối N/mm2 N/mm2 (%) HRB 510~570 305~390 22 88 max 2.3 ĐÁNH GIÁ TÍNH CÔNG NGHỆ Trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết bạc trong bản vẽ thiết kế đã nêu ở trên ta có thể gia công chi tiết bằng phương pháp cắt gọt cho chi tiết gia công: + Bề mặt trụ kích thước Ø120 được gia công trên máy tiện dễ dàng nhờ cấu tạo chi tiết tròn xoay, dễ dàng gá đặt và gia công. Bề mặt này cần được gia công trước để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau. + Lỗ Ø90 là loại lỗ thông có tỷ lệ L/D < 3 dễ dàng gia công bằng máy tiện, khi gia công dùng mặt đầu bên trái và bên phải làm mặt định vị, cần nhiều lần gia công tinh để đảm bảo độ chính xác 90H9.
+ Rãnh then kích thước 10H9 được gia công trên máy phay, việc gá đặt chi tiết sẽ gặp khó khăn khi phải khống chế bậc tự do để đảm bảo độ chính xác cho kích thước 5- 08. Nguyên công này đòi hỏi máy phải có độ cứng vững cao và độ chính xác cao. Góc bo R=0,5 mm giữa bề mặt kích thước 10H9 và bề mặt kích thước 5- 08 chỉ cần gia công thô để đạt cấp chính xác IT12 và độ nhám bề mặt. + Hai bề mặt trụ trong có kích thước Ø96 thuộc mặt vai trong nên dễ dàng gia công được trên máy tiện, sử dụng dao tiện lỗ trong.
Tuy nhiên khi tiện vì kích thước của các bề mặt lỗ này hơi nhỏ nên ta cần phải chế tạo loại dao tiện với kích thước nhỏ phù hợp với từng nguyên công để gia công các bề mặt này. Chi tiết có kết cấu khá đơn giản, chuẩn định vị được xác định dễ dàng. Chi tiết được chế tạo bằng thép C35 đảm bảo cho việc gá đặt và gia công chi tiết. CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.1 CHỌN DẠNG PHÔI Chi tiết bạc được làm từ thép C35, có hàm lượng Cacbon trong thép là 0,35% C có độ cứng cao, thích hợp làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập cao.
Chi tiết chế tạo có kích thước nhỏ và chi tiết có dạng tròn xoay, dạng sản xuất của chi tiết là dạng sản xuất hàng loạt vừa. Sau đây là một số các đặc tính quan trọng của các dạng phôi thường dùng để chế tạo chi tiết bạc: 3.1 Phôi dập Phôi dập thường được dùng để chế tạo các chi tiết dạng càng, dạng trục, dạng tấm, các loại bánh răng,… Các chi tiết này được dập trên máy búa nằm ngang, máy dập thẳng đứng hoặc máy ép. Phương pháp này dễ dàng tạo hình cho các chi tiết tròn xoay như chi tiết bạc. Mặc hạn chế là phương pháp này là chi phí đầu tư dùng để chế tạo khuôn dập lớn, độ chính xác của phôi phụ thuộc vào quá trình chế tạo khuôn, chỉ phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối.
Vì vậy phương pháp này không phù hợp cho chi tiết bạc.2 Phôi đúc Phôi đúc dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao và đáp ứng linh hoạt trong quá trình sản xuất. Nhưng vẫn còn trở ngại về việc tổn hao kim loại do đậu hơi đậu ngót và khuyết tật vật đúc. Phôi đúc thường dùng cho những chi tiết đơn giản. Thép C35 có tính đúc tương đối tốt đối với các chi tiết có kích thước nhỏ như chi tiết bánh răng vì các yếu tố về tính chảy loãng, hệ số điền đầy khuôn không ảnh hưởng lớn đến quá trình đúc.3 Phôi thanh Phôi thanh có giá thành rẻ và được bán phổ biến trên thị trường.
Tuy nhiên, ta không thể dùng phôi thanh để sản xuất chi tiết bích bạc vì chi tiết có hình dạng rỗng với nhiều tiết diện khác nhau nên khi dùng phôi thanh sẽ gây hao phí kim loại vì lượng dư sau khi gia công lớn sẽ dẫn đến thời gian gia công lâu hơn, năng suất thấp và không phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm chi tiết bạc.4 Phôi rèn Khi rèn chi tiết sẽ có độ bền cơ tính cao, khả năng chịu lực tốt nhưng đối với thép C35 khi sử dụng phương pháp rèn thì sẽ bị biến cứng dẫn đến năng suất thấp vì phải tốn nhiều thời gian để gia công hoàn thiện chi tiết hơn nên không phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm, chỉ phù hợp với dạng sản xuất vừa và nhỏ. Đồng thời, độ chính xác của phôi rèn cũng không cao và khó rèn được những chi tiết có hình dáng, kích thước phức tạp nên không thể dùng phôi dập để chế tạo phôi cho chi tiết bạc. Kết luận Từ những phân tích ưu nhược điểm các phương pháp trên, chi tiết bích dạng bạc có kích thước không quá lớn, hình dạng và kết cấu chi tiết tương đối đơn giản vật liệu sử dụng cho chi tiết là thép C35 có độ cứng vững cao, dạng sản xuất hàng loạt vừa với sản lượng khoảng 3588 chi tiết/năm nên ta chọn phương pháp đúc vì nó phù hợp nhất với các đặc điểm cấu tạo, yêu cầu kỹ thuật, dạng sản xuất của chi tiết nhất so với các loại phôi còn lại.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI Sau khi đã chọn được dạng phôi, ta tiến hành chọn phương pháp chế tạo phôi. Ở dạng phôi đúc, ta có các phương pháp sau: 3.1 Đúc trong khuôn cát Đúc trong khuôn cát có chi phí đầu tư ban đầu thấp, đúc được nhiều loại vật liệu, tùy thuộc vào dạng sản xuất của chi tiết mà ta có thể chọn phương án làm khuôn cát bằng tay hoặc làm khuôn bằng máy, đối với dạng sản xuất hàng loạt của sản phẩm chi tiết bạc thì sử dụng phương án làm khuôn cát bằng máy là tối ưu nhất.
Dựa vào những yếu tố kể trên, ta có thể dùng phương pháp đúc này để đúc phôi chi tiết bạc.2 Đúc trong khuôn kim loại Đúc trong khuôn kim loại sẽ tạo ra phôi độ chính xác cao, lượng dư thấp tiết kiệm được vật liệu.