CHƯƠNG I. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu của chi tiết 1. Chức năng làm việc của chi tiết Hình 1.
Bản vẽ chi tiết giá đỡ Chi tiết ta cần thiết kế là chi tiết giá đỡ với chức năng chính là làm giá đỡ cho trục, ổ lăn hoặc các chi tiết có hình dạng tương tự khi làm việc. Giá đỡ được kẹp chặt xuống nền, bàn máy hoặc các chi tiết khác thông qua 2 lỗ ∅ 13 2 rãnh chữ U ∅ 13+/-0.05 có công dụng đỡ trục hoặc các chi tiết làm việc dạng trụ Phần thân được kết nối trực tiếp với phần đáy, ở dạng sản xuất đơn chiếc có thể gia công từng phần rồi hàn chúng lại để giảm chi phí, tuy nhiên từ dạng sản xuất hàng khối trở lên thì chi tiết này cần được làm nguyên khối để tối ưu giữa chi phí và năng suất Các rãnh chữ U, các lỗ ∅ 13 trên tấm đế cần đảm bảo dung sai và vị trí tương quan Các kích thước cần đảm bảo dung sai cho phép. Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 8 Do chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết nên có một số yêu cầu kỹ thuật như sau: - Bề mặt A gia công đạt kích thước 6±0.1mm và đạt độ nhám Rz = 25 µm. - Bề mặt B gia công đạt kích thước 6±0.1mm và đạt độ nhám Rz = 25 µm.
- Gia công hai lỗ ∅ 13 đạt khoảng cách 50±0.05 mm - Gia công hai lỗ ∅ 13 đạt dung sai ±0.02 mm và độ nhám Ra = 0. - Gia công từ tâm rãnh chữ U ∅ 13 tới đỉnh đạt kích thước 13±0. - Các góc lượn đạt R = 3 mm. - Các bề mặt còn lại yêu cầu gia công đạt độ nhám Rz = 25 µm.
- Độ không song song của bề mặt B so với bề mặt A là 0.01 mm trên chiều dài 10 mm. - Dung sai độ phẳng của bề mặt A và bề mặt B là 0. - Dung sai độ vuông góc của mặt C so với mặt A là 0. -Độ không đồng tâm giữa rãnh 13mm không quá 0,05mm.
- Độ lệch vị trí giữa 2 lỗ ∅13mm không quá 0. - Độ không song song giữa mặt A và mặt B không quá 0. - Vật liệu để gia công chi tiết là thép C45 với thành phần hóa học như sau: Bảng 1. Thành phần hóa học của thép C45 [1] C Si Mn S P Ni Cr 0,42-0,50% 0,15-0,35% 50-0,80% 0,025% 0,025% 0.3 % 0,20-0,40% - Có độ cứng 23HRC, độ bền kéo 670 Mpa 1.
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Chi tiết mà ta cần thiết kế có tính công nghệ tương đối cao, trọng lượng sản phẩm nhỏ, kích thước trung bình. Dung sai hợp lý, cụ thể như rãnh chữ U ∅ 13 là bề mặt làm việc nhiều nhất của chi tiết được để dung sai ±0.05 mm, biểu thị đặc tính của mối ghép trung gian đối với các chi tiết khác. Đối với 2 lỗ ∅ 13 dùng để ghép nối chi tiết với bàn máy 9 hoặc các chi tiết khác có dung sai ±0.02 mm, dung sai này là phù hợp vì nếu để quá lớn sẽ dẫn đến việc chi tiết không chắc chắn hoặc rung lắc khi chịu rung động khi làm việc. Khoảng cách giữa hai lỗ này là 50 ±0.05 mm, dung sai này tương đối nhỏ, tuy nhiên khi sử dụng sẽ kết hợp với dung sai lỗ nên trường hợp này là hợp lý.
Kết cấu các bề mặt đều cho phép thoát dao đơn giản, dễ dàng, không có hình thù quá phức tạp. Các lỗ trên chi tiết có khả năng gia công trên cùng một máy và một lần gá đặt Có khả năng sử dụng các phương pháp chế tạo phôi và gia công trên các máy hiện đại. Gia công tương đối thuận tiện và năng suất, lắp ráp thuận tiện vì nó ít mối lắp ghép, tính chất lắp lẫn cao, ngoài ra nó còn tiết kiệm được vật liệu. Xác định dạng sản xuất Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ và đề ra phương án tổ chức sản xuất để tạo ra sản phẩm đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Trong chế tạo máy, người ta phân biệt ba dạng sản xuất đó là sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt (hàng loạt lớn, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ) và sản xuất hàng khối. Muốn xác định được dạng sản xuất, trước hết ta phải xác định được sản lượng hàng năm của chi tiết gia công và khối lượng của chi tiết gia công. Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau: ( +) N=N1. Khối lượng của chi tiết được tính toán thông qua phần mềm NX 1980: Hình 1.
Các thông số của chi tiết thông qua phần mềm NX 1980 Khối lượng chi tiết được tính toán bằng phần mềm NX là 0,176 kg Vậy căn cứ vào sản lượng hàng năm của chi tiết N = 7700 chi tiết/năm và khối lượng chi tiết Q = 0,176 kg, tra bảng dưới đây ta xác định được đây là dạng sản xuất loạt lớn. Cách xác định dạng sản xuất [1] Q: Khối lượng của chi tiết Dạng sản xuất >200 kg 4÷200 kg <4 kg N: Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc) Đơn chiếc <5 <10 <100 Hàng loạt nhỏ 5÷100 10÷200 100÷500 Hàng loạt vừa 100÷300 200÷500 500÷5000 Hàng loạt lớn 300÷1000 500÷5000 5000÷50000 11 Hàng khối >1000 >5000 >50000 12 CHƯƠNG 2. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ THIẾT KẾ BẢN VẼ CHI TIẾT LỒNG PHÔI 2. Xác định phương pháp chế tạo phôi Vật liệu gia công chi tiết là thép C45.
Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện, dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể từng máy. Chọn phôi bao gồm chọn phương pháp chế tạo phôi, hình dạng, kích thước, dung sai của phôi. Trong các phương pháp chế tạo phôi để hình thành phôi ban đầu cho chi tiết dạng khối ta thấy có rất nhiều phương pháp, sau đây là một số phương pháp phổ biến nhất: 2. Phương pháp đúc Ưu điểm [2] - Có thể đúc được từ các loại vật liệu khác nhau.
- Đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trên một vật đúc. - Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa. - Giá thành chế tạo rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất cao. - Chế tạo được các loại vật đúc có hình dáng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hay không chế tạo được.
Nhược điểm [2] - Độ chính xác hình dạng kích thước và độ bóng bề mặt không cao, tốn kim loại. - Có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí, …) do đó tỷ lệ phế phẩm cao. - Kiểm tra khuyết tật bên trong phức tạp, đòi hỏi dùng thiết bị phức tạp đắt tiền. Phạm vi ứng dụng [2] - Phương pháp đúc trong khuôn mẫu chảy thường được sử dụng trong lĩnh vực kim hoàn, trang sức và một số lĩnh vực khác đòi hỏi sản phẩm có kích thước nhỏ và có độ chính xác cao.
13 - Phương pháp đúc trong khuôn mẫu chảy vẫn được sử dụng để chế tạo một số chi tiết khá lớn trong ngành cơ khí, hàng không và năng lượng. Phương pháp dập Ưu điểm [2] - Sản xuất những chi tiết lớn hình dáng bất kỳ. - Sản phẩm có chất lượng bề mặt cao, cơ tính cao, lượng dư gia công ít. - Phôi có hình dáng gần giống chi tiết.
- Hệ số sử dụng kim loại cao. - Thao tác đơn giản quy trình công nghệ ít. - Thuận tiện trong quá trình cơ khí hóa và tự động hóa. Nhược điểm [2] - Giá thành chế tạo khuôn cao vì vật liệu chế tạo khuôn bằng thép hợp kim.
- Lòng khuôn khó chế tạo, phải sử dụng máy chuyên dùng. - Phôi liệu phải rèn sơ bộ bằng tay. - Độ bền khuôn thấp. - Gây tiếng ồn khi gia công.
Phạm vi ứng dụng [2] - Phương pháp này sử dụng hầu hết cho các nhà sản xuất xe máy và ô tô. Vì tính kinh tế mà phương pháp này đem lại là rất lớn. - Thông thường các bộ phận làm từ vật rèn dập được sử dụng vào những vị trí chịu va đập mạnh, chịu ứng xuất cao như: trục bánh lái, trục bánh xe, tay dẫn hướng, đinh tán cầu, thanh truyền, trục khuỷu, … 2. Phương pháp rèn Ưu điểm: - Biến dạng kim loại ở thể rắn có khả năng khử được các khuyết tật như ổ khí, rổ co, tổ chức kim loại mịn chặt, cơ tính của sản phẩm nâng cao.
- Hệ số sử dụng kim loại trung bình. - Giá thành rẻ do không phải chế tạo khuôn dập 14 Nhược điểm: - Chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào thể lực và trình độ công nhân. - Các hợp kim sử dụng trong rèn hạn chế, không rèn được các kim loại giòn. Phạm vi ứng dụng: - Thường áp dụng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
=> Vậy ta chọn phương pháp đúc để chế tạo phôi nhằm nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm, vì nó đảm bảo được lượng dư, dung sai, và kích thước phôi như yêu cầu trong bản vẽ chi tiết mặt khác về mặt chi tiết điển hình ta thấy đây là chi tiết dạng hộp vật liệu hợp kim nhôm do đó ta nên dùng phương pháp đúc là hợp lý hơn cả. Đúc được thực hiện trong các loại khuôn cát, khuôn kim loại, khuôn mẫu chảy,… bảng 2. Bảng so sánh phương pháp đúc trong khuôn cát và đúc trong khuôn mẫu chảy - Tạo được vật đúc có hình - Đúc được chi tiết phức tạp, dáng phức tạp. - Thích hợp khi chế tạo các - Nhiều chi tiết đúc xong có 1.Khả năng tạo chi tiết lớn, có ruột phức tạp.
thể sử dụng ngay phôi - Độ chính xác thấp, độ - Độ chính xác và bề mặt bóng bề mặt kém, lượng dư hoàn thiện của vật đúc cao, gia công lớn. chất lượng và kích thước của 2.Chất lượng - Yêu cầu dung sai kích vật đúc ổn định. phôi thước lớn. - Không có mặt phân khuôn - Trọng lượng đúc vượt hơn nên không có sự sai lệch nhiều so với trọng lượng vật khuôn và khuyết tật do lắp cần đúc.
ráp khuôn gây ra - Tính chất cơ học của đúc kim loại cao. - Độ bền kéo trung bình và cường độ năng suất của hợp kim có thể tăng 25% và 20%, 15 và khả năng chống ăn mòn và độ cứng của hợp kim tốt. - Chi phí thấp. - Chi phí sản xuất khuôn cao.
- Chỉ sử dụng được một lần.