Chương 5 Nguyên tắc thiết kế quy trình công nghệ Mục tiêu Trìmh bày được ý nghĩa của việc thiết kế quy trình công nghệ. Phân tích và chọn phương án hợp lý, sử dụng dược các loại sổ tay công nghệ khi thiết kế. Xác định được các biện pháp nâng cao năng suất lao động và áp dụng khi xây dựng quy trình. Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập.1 Các thành phần của quá trình công nghệ 5.
Nguyên công Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ, được hoàn thành một cách liên tục tại một chỗ làm việc do một hay một nhóm công nhân thực hiện. Ở đây, nguyên công được đặc trưng bởi 3 điều kiện cơ bản, đó là hoàn thành và tính liên tục trên đối tượng sản xuất va vị trí làm việc. Trong quá trình thực hiện quy trình công nghệ nếu chúng ta thay đổi 1 trong 3 điều kiện trên thì ta đã chuyển sang một nguyên công khác. Ví dụ: Tiện trục có hình như sau: Nếu ta tiện đầu A rồi trở đầu để tiện đầu B (hoặc ngược lại) thì vẫn thuộc một nguyên công vì vẫn đảm bảo tính chất liên tục và vị trí làm việc.
Nhưng nếu tiện đầu A cho cả loạt xong rồi mới trở lại tiện đầu B cũng cho cả loạt đó thì thành hai nguyên công vì đã không đảm bảo được tính liên tục, có sự gián đoạn khi tiện các bề mặt khác nhau trên chi tiết. Hoặc tiện đầu A ở máy này, đầu B tiện ở máy khác thì rõ ràng đã hai nguyên công vì vị trí làm việc đã thay đổi. Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ. Việc chọn số lượng nguyên công sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng và giá thành sản phẩm, việc phân chia quá trình công nghệ ra thành các nguyên công có ý nghĩa kỹ thuật và kinh tế.2 Gá Trước khi gia công, ta phải xác định vị trí tương quan giữa chi tiết so với máy, dụng cụ cắt và tác dụng lên chi tiết một lực để chống lại sự xê dịch do lực cắt và các yếu tố khác gây ra khi gia công nhằm đảm bảo chính xác vị trí tương quan đó.
Quá trình nay ta gọi là quá trình gá đặt chi tiết. Gá là một phần của nguyên công, được hoàn thành trong một lần gá đặt chi tiết. Trong một nguyên công có thể có một hoặc nhiều lần gá. Ví dụ: Để tiện các mặt trụ bậc A, B, C ta thực hiện 2 lần gá: Lần gá 1: Gá lên 2 mũi chống tâm và truyền mômen quay bằng tốc để gia công các bề mặt C và B.
Lần gá 2: Đổi đầu để gia công bề mặt A (vì mặt này chưa được gia công ở lần gá trước do phải lắp với tốc).3 Vị Trí Vị trí là một phần của nguyên công, được xác định bởi một vị trí tương quan giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt. Một lần gá có thể có một hoặc nhiều vị trí. Ví dụ: Khi phay bánh răng bằng dao phay định hình, mỗi lần phay một răng, hoặc khoan một lỗ trên chi tiết có nhiều lỗ được gọi là một vị trí (một lần gá có nhiều vị trí). Còn khi phay bánh răng bằng dao phay lăn răng, mỗi lần phay là một vị trí (nhưng do tất cả các răng đều được gia công nên lần gá nay có một vị trí).
Khi thiết kế qui trình công nghệ cần lưu ý là giảm số lần gá đặt (trong khi vẩn giữ được vị trí cần thiết) bởi vì mỗi một lần gá đặt sẽ gây ra sai số gia công. Khi lắp ráp, đối tượng lắp cùng với đồ gá( ví dụ, đồ gá vệ tinh) trên băng tải xích có thể dịch chuyển tới vị trí mới để thực hiện nguyên công lắp ráp.4 Bước Bước cũng là một phần của nguyên công khi thực hiện gia công một bề mặt (hoặc một tập hợp bề mặt) sử dụng một dụng cụ cắt (hoặc một bộ dụng cụ) với chế độ công nghệ (v, s, t) không đổi. 78 Nếu thay đổi một trong các điều kiện như: bề mặt gia công hoặc chế độ cắt (tốc độ, lượng chạy dao hoặc chiều sâu cắt)thì ta đã chuyển sang bước khác. Bước có thể là bước đơn giản và bước phức tạp.
ví dụ , khi tiên một trục bâc gồm ba đoạn với đường kính khác nhau(bằng một dao) thì ta phải thực hiện ba bước đơn giản. Còn khi tiện trục bậc đó đồng thời bằng nhiều dao thì ta có một bước phức tạp. Khi lắp ráp bước được xem là một quá trình nối ghép các chi tiết lại với nhau để đạt độ chính xác cần thiết hoặc các quá trình khác nhau như cạo sửa then để lắp nó vào vị trí, lắp một vòng bi trên trục… Một nguyên công có thể có một hoặc nhiều bước. Ví dụ: Cũng là gia công hai đoạn trục nhưng nếu gia công đồng thời bằng hai dao là một bước; còn gia công bằng một dao trên từng đoạn trục là hai bước.
Khi có sự trùng bước (như tiện bằng 3 dao cho 3 bề mặt cùng một lúc), thời gian gia công chỉ cần tính cho một bề mặt gia công có chiều dài lớn nhất.5 Đường Chuyển Dao Đường chuyển dao là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng chế độ cắt và bằng cùng một dao. Mỗi bước có thể có một hoặc nhiều đường chuyển dao. Ví dụ: Để tiện ngoài một mặt trụ có thể dùng cùng một chế độ cắt, cùng một dao để hớt làm nhiều lần; mỗi lần là một đường chuyển dao.6 Động Tác Động tác là một hành động của công nhân để điều khiển máy thực hiện việc gia công hoặc lắp ráp. Ví dụ: Bấm nút, quay ụ dao, đẩy ụ động.
Động tác là đơn vị nhỏ nhất của quá trình công nghệ. Việc phân chia thành động tác rất cần thiết để định mức thời gian, nghiên cứu năng suất lao động và tự động hóa nguyên công.2 Phương pháp thiết kế quy trình công nghệ 5.1 Ý nghĩa của việc thiết kế quy trình công nghệ Ý nghĩa kỹ thuật: Mỗi một phương pháp cắt gọt có một khả năng công nghệ nhất định (khả năng về tạo hình bề mặt cũng như chất lượng đạt được). Vì vậy, xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật và dạng bề mặt cần tạo hình mà ta phải chọn phương pháp gia công tương ứng hay nói cách khác chọn nguyên công phù hợp. 79 Ví dụ: Ta không thể thực hiện được việc tiện các cổ trục và phay rãnh then ở cùng một chỗ làm việc.
Tiện các cổ trục được thực hiện trên máy tiện, phay rãnh then thực hiện trên máy phay. Ý nghĩa kinh tế: Khi thực hiện công việc, tùy thuộc mức độ phức tạp của hình dạng bề mặt, tùy thuộc số lượng chi tiết cần gia công, độ chính xác, chất lượng bề mặt yêu cầu mà ta phân tán hoặc tập trung nguyên công nhằm mục đích đảm bảo sự cân bằng cho nhịp sản xuất, đạt hiệu qủa kinh tế nhất. Ví dụ: Trên một máy, không nên gia công cả thô và tinh mà nên chia gia công thô và tinh trên hai máy. Vì khi gia công thô cần máy có công suất lớn, năng suất cao, không cần chính xác cao để đạt hiệu quả kinh tế (lấy phần lớn lượng dư); khi gia công tinh thì cần máy có độ chính xác cao để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.2 Các tài liệu cần thiết Muốn thiết kế một quy trình công nghệ tốt, tr−ớc hết chúng ta phải có các tài liệu ban đầu sau: Bản vẽ chế tạo của chi tiết với đầy đủ: - Mặt cắt, hình chiếu diễn tả rõ ràng.
- Ghi đầy đủ kích thước, dung sai và các điều kiện kỹ thuật khác. - Ghi rõ những chỗ cần gia công đặc biệt (ví dụ: gia công khi lắp). - Ghi rõ vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, độ cứng yêu cầu. Sản lượng chi tiết kể cả thành phần dự trữ.
- Hình vẽ bộ phận của sản phẩm trong đó có chi tiết gia công. - Những tài liệu về thiết bị: thuyết minh máy, các tiêu chuẩn dao, đồ gá. - Ngoài ra, còn cần có các tài liệu, sổ tay khác như: tiêu chuẩn xác định lượng dư, dung sai, vật liệu, sổ tay về đồ gá, tiêu chuẩn về chế độ cắt, định mức kinh tế - kỹ thuật.3 Trình tự thiết kế a. Các bước thực hiện - Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, kiểm tra lại tính công nghệ của nó.
- Phân loại chi tiết, sắp đặt vào các nhóm. - Xác định dạng sản xuất. - Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi. - Xác định chuẩn và chọn cách định vị, kẹp chặt cho mỗi nguyên công.
80 - Lập thứ tự các nguyên công. - Chọn máy cho mỗi nguyên công. - Tính lượng dư giữa các nguyên công và dung sai nguyên công. - Chọn dụng cụ cắt và dụng cụ đo lường.
- Chọn đồ gá, nếu cần thì thiết kế đồ gá. - Xác định chế độ cắt. - Định bậc thợ. - Định mức thời gian và năng suất, tính toán kinh tế, so sánh phương án.
- Ghi vào phiếu công nghệ, vẽ các sơ đồ nguyên công. So sánh phương án công nghệ Trong các dang sản xuất hàng loạt lớn và hàng khôi, quy trình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công. Theo nguyên tắc phân tán nguyên công thì quy trình công nghệ được chia ra thành các nguyên công đơn giản có thời gian như nhau (nhịp) hoặc bội số của nhịp. Ở đây mỗi máy thực hiện một nguyên công nhất định, đồ gá được sử dụng là đồ gá chuyên dùng.
Theo nguyên tắc tập trung nguyên công thì quy trình công nghệ được thực hiện trên một hoặc vài máy tự động, bán tự động. Dự vào hai nguyên tắc trên người ta phân loại phương án gia công theo sơ đồ sau: 81 Khi chọn phương án gia công phải chú ý tới dạng sản xuất. Trong sản xuất hàng khối thì nên chọn gia công nhiều vị trí, nhiều dao gia công song song, còn đối với sản xuất hàng loạt nên chọn phương án gia công cùng một vị trí, một dao và gia công tuần tự. Tuy nhiên trong trường hợp thực tế đối với một dạng sản xuất nhất định có thể kết hợp nhiều phương án gia công khác nhau.
Số lượng và tuần tự các bước công nghệ phụ thuộc vào dạng phôi và độ chính xác yêu cầu. Khi tập trung nguyên công ta phải xem xét kết cấu chi tiết, khả nang gá nhiều dao trên máy và độ cứng vững của chi tiết có cho phép hay không.
