Chương 1 Những khái niệm cơ bản Mục tiêu - Phân biệt được quá trình sản xuất và quá trình công nghệ. - Xác định đúng dạng sản xuất. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập.1 Giới thiệu chung Ngành Chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cần thiết để các ngành này phát triển mạnh hơn. Vì vậy, việc phát triển KH - KT trong lĩnh vực Công nghệ chế tạo máy có ý nghĩa hàng đầu nhằm thiết kế, hoàn thiện và vận dụng các phương pháp chế tạo, tổ chức và điều khiển quá trình sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Công nghệ chế tạo máy là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhất định trong điềukiện quy mô sản xuất cụ thể. Một mặt Công nghệ chế tạo máy là lý thuyết phục vụ cho công việc chuẩn bị sản xuất và tổ chức sản xuất có hiệu quả nhất. Mặt khác, nó là môn học nghiên cứu các quá trình hình thành các bề mặt chi tiết và lắp ráp chúng thành sản phẩm. Công nghệ chế tạo máy là một môn học liên hệ chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn sản xuất.
Nó được tổng kết từ thực tế sản xuất trải qua nhiều lần kiểm nghiệm để không ngừng nâng cao trình độ kỹ thuật, rồi được đem ứng dụng vào sản xuất để giải quyết những vấn đề thực tế phức tạp hơn, khó khăn hơn. Vì thế, phương pháp nghiên cứu Công nghệ chế tạo máy phải luôn liên hệ chặt chẽ với điều kiện sản xuất thực tế. Ngày nay, khuynh hướng tất yếu của Chế tạo máy là tự động hóa và điều khiển quá trình thông qua việc điện tử hóa và sử dụng máy tính từ khâu chuẩn bị sản xuất tới khi sản phẩm ra xưởng. Đối tượng nghiên cứu của Công nghệ chế tạo máy là chi tiết gia công khi nhìn theo khía cạnh hình thành các bề mặt của chúng và quan hệ lắp ghép chúng lại thành sản phẩm hoàn chỉnh.
Để làm công nghệ được tốt cần có sự hiểu biếtsâu rộng về các môn khoa học cơ sở như: Sức bền vật liệu, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Máy công cụ, 7 Nguyên lý cắt, Dụng cụ cắt v. Các môn học Tính toán và thiết kế đồ gá, Thiết kế nhà máy cơ khí, Tự động hóa quá trình công nghệ sẽ hỗ trợ tốt cho môn học Công nghệ chế tạo máy và là những vấn đề có quan hệ khăng khít với môn học này. Môn học Công nghệ chế tạo máy không những giúp cho người học nắm vững các phương pháp gia công các chi tiết có hình dáng, độ chính xác, vật liệu khác nhau và công nghệ lắp ráp chúng thành sản phẩm, mà còn giúp cho người học khả năng phân tích so sánh ưu, khuyết điểm của từng phương pháp để chọn ra phương pháp gia công thích hợp nhất, biết chọn quá trình công nghệ hoàn thiện nhất, vận dụng được kỹ thuật mới và những biện pháp tổ chức sản xuất tối ưu để nâng cao năng suất lao động. “ Mục đích cuối cùng của Công nghệ chế tạo máy là nhằm đạt được: chất lượng sản phẩm, năng suất lao động và hiệu quả kinh tế cao ”.2 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ 1.
Quá trình sản xuất Nói một cách tổng quát quá trình sản xuất là quá trình tác động của con người vào của cải vật chất của thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con người. Nói hẹp hơn, trong một nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên vật liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm của nhà máy. Nó có thể gồm nhiều quá trình chính và quá trình phụ. Các quá trình chính như : quá trình tạo phôi (đúc, rèn, dập… ), quá trình gia công cơ khí, quá trình nhiệt luyện, quá trình lắp ráp, quá trình kiểm tra… các quá trình phụ như : quá trình vận chuyển, sửa chữa thiết bị, sơn lót, bao bì đóng gói… 1.
Quá trình công nghệ Là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi trạng thái và tính chất của đối tượng sản xuất. Đối với sản xuất cơ khí, sự thay đổi trạng thái và tính chất bao gồm: - Thay đổi trạng thái hình học (kích thước, hình dáng, vị trí tương quan giữa các bộ phận của chi tiết.) - Thay đổi tính chất (tính chất cơ lý như độ cứng, độ bền, ứng suất dư.) Quá trình công nghệ bao gồm: - Quá trình công nghệ tạo phôi: hình thành kích thước của phôi từ vật liệu bằng các phương pháp như đúc, hàn, gia công áp lực. 8 - Quá trình công nghệ gia công cơ: làm thay đổi trạng thái hình học và cơ lý tính lớp bề mặt. - Quá trình công nghệ nhiệt luyện: làm thay đổi tính chất cơ lý của vật liệu chi tiết cụ thể tăng độ cứng, độ bền.
- Quá trình công nghệ lắp ráp: tạo ra một vị trí tương quan xác định giữa các chi tiết thông qua các mối lắp ghép giữa chúng để tạo thành sản phẩm hoàn thiện. - Quá trình công nghệ cho một đối tượng sản xuất (chi tiết) phải được xác định phù hợp với các yêu cầu về chất lượng và năng suất của đối tượng. Xác định quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì các văn kiện công nghệ đó gọi là quy trình công nghệ.3 Các dạng sản xuất 1. Sản lượng và sản lượng hàng năm Sản lượng là số máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn vị thời gian (năm, quý, tháng).
Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức: N N1.m1 100 Trong đó: N- số chi tiết được sản xuất trong một năm; N1- số sản phẩm ( số máy) được sản xuất trong một năm; m- số chi tiết trong một sản phẩm (số máy); - số chi tiết được chế tạo thêm để dự phòng ( = 57%) Nếu tính đến số % chi tiết phế phẩm (chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn) thì ta có công thức xác định N như sau: N N1.m1 100 Trong đó: = 36% Số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo theo một bản vẽ nhất định được gọi là xeri (loạt). Mỗi một loại máy mới ra đời đều đánh số xeri (số loạt) 1. Dạng sản xuất. Dạng sản xuất là khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lý đường lối, biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất để tạo ra sản phẩm đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là: 9 - Sản lượng. - Tính ổn định của sản phẩm. - Tính lặp lại của quá trình sản xuất. - Mức độ chuyên môn hoá trong sản xuất.
Tuỳ theo các yếu tố trên mà người ta chia thành 3 dạng sản xuất : - Sản xuất đơn chiếc. - Sản xuất hàng loạt. - Sản xuất hàng khối. Dạng sản xuất đơn chiếc Dạng sản xuất đơn chiếc có đặc điểm là: - Sản lượng hàng năm ít, thường từ một đến vài chục chiếc.
- Sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều. - Chu kỳ chế tạo không được xác định. Đối với dạng sản xuất này ta phải tổ chức kỹ thuật và công nghệ như sau: - Sử dụng các trang thiết bị, dụng cụ công nghệ vạn năng để đáp ứng tính đa dạng của sản phẩm. - Yêu cầu trình độ thợ cao, thực hiện được nhiều công việc khác nhau.
- Tài liệu hướng dẫn công nghệ chỉ là những nét cơ bản, thường là dưới dạng phiếu tiến trình công nghệ. Dạng sản xuất hàng loạt Dạng sản xuất hàng loạt có đặc điểm là: - Sản lượng hàng năm không quá ít. - Sản phẩm tương đối ổn định. - Chu kỳ chế tạo được xác định.
Tùy theo sản lượng và mức độ ổn định sản phẩm mà ta chia ra dạng sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa, loạt lớn. Sản xuất loạt nhỏ rất gần và giống với sản xuất đơn chiếc, còn sản xuất loạt lớn rất gần và giống sản xuất hàng khối. Dạng sản xuất hàng khối. Dạng sản xuất hàng khối có đặc điểm là: - Sản lượng hàng năm rất lớn.
- Sản phẩm rất ổn định. 10 - Trình độ chuyên môn hóa sản xuất cao. Đối với dạng sản xuất này ta phải tổ chức kỹ thuật và công nghệ như sau: - Trang thiết bị, dụng cụ công nghệ thường là chuyên dùng. - Quá trình công nghệ được thiết kế và tính toán chính xác, ghi thành các tài liệu công nghệ có nội dung cụ thể và tỉ mỉ.
- Trình độ thợ đứng máy không cần cao nhưng đòi hỏi phải có thợ điều chỉnh máy giỏi. - Tổ chức sản xuất theo dây chuyền. Dạng sản xuất hàng khối cho phép áp dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến, có điều kiện cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất, tạo điều kiện tổ chức các đường dây gia công chuyên môn hóa. Các máy ở dạng sản xuất này thường được bố trí theo theo thứ tự nguyên công của quá trình công nghệ.
Hiệu quả kinh tế khi chế tạo số lượng lớn sản phẩm được tính theo công thức: c n Sl Sk Ở đây: N – số đơn vị sản phẩm: C – chi phí cho việc thay đổi từ dạng sản xuất hàng loạt sang dạng sản xuất hàng khối Sl – giá thành của một đơn vị sản phẩm trong sản xuất hàng loạt; Sk - giá thành của một đơn vị sản phẩm trong sản xuất hàng khối. Điều kiện xác định hiệu quả của sản xuất hàng khối trước hết là sản lượng và mức độ chuyên môn hóa của nhà máy đối với từng loại sản phẩm cụ thể. Nhưng điều kiện thích hợp nhất của sản xuất hàng khối là chỉ chế tạo một loạt sản phẩm với một kết cấu duy nhất. Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật thì kết cấu của sản phẩm cũng cần được thay đổi để có chất lượng hoàn thiện hơn.
Trong những trường hợp như vậy quy trình công nghệ cũng cần được hiệu chỉnh lại. Nhịp sản xuất Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối thường sử dụng phương pháp sản xuất dây chuyền ( cả gia công lẫn lắp ráp). Theo phương pháp này thì các máy được bố trí theo thứ tự các nguyên công.