Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành cơ khí chế tạo máy giữ vai trò trọng tâm nhằm nâng cao năng lực sản xuất công nghiệp và cung ứng trang thiết bị cho các ngành kinh tế. Môn học Đồ án Công nghệ chế tạo máy là học phần thực hành tổng hợp, yêu cầu vận dụng lý thuyết chế tạo máy vào việc giải quyết bài toán công nghệ cụ thể: tối ưu hóa chi phí gia công, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và nâng cao chất lượng sản phẩm chi tiết máy.

Đề tài tập trung nghiên cứu đối tượng chi tiết "Gối đỡ" (còn gọi là "Giá đỡ") — một chi tiết dạng hộp điển hình trong cơ khí có nhiệm vụ đỡ trục quay, định vị ổ trượt hoặc ổ lăn, truyền tải trọng vận hành xuống thân hoặc bệ máy. Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định trong văn bản bao gồm:

  1. Phân tích kết cấu, điều kiện làm việc và các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gối đỡ.
  2. Tính toán khối lượng chi tiết thông qua phần mềm mô hình hóa và xác định sản lượng, quy mô dạng sản xuất hàng năm.
  3. Lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết và phương pháp tạo phôi thích hợp với dạng sản xuất.
  4. Xây dựng, so sánh và lựa chọn phương án quy trình công nghệ gia công cơ; xác định hệ thống chuẩn định vị và trình tự 7 nguyên công.
  5. Tính toán các thông số chế độ cắt (chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $S$, tốc độ cắt $V$, số vòng quay $n$, lực cắt $P_z$, mômen xoắn $M_x$, công suất cắt $N_e$) cho từng nguyên công và kiểm nghiệm điều kiện làm việc của thiết bị.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, với mốc thời gian hoàn thành vào tháng 8 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án sử dụng các hệ thống lý thuyết, tiêu chuẩn và sổ tay chuyên ngành cơ khí chế tạo máy:

  • Khung lý thuyết và tiêu chuẩn tra cứu: Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập 1, tập 2 và tập 3 (STCNCTM) của các tác giả Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt; lý thuyết xác định dạng sản xuất, nguyên lý chọn chuẩn định vị công nghệ và công thức giải tích tính toán chế độ cắt gọt kim loại.
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp mô hình hóa hình học 3D: Ứng dụng phần mềm Siemens NX để thiết kế hình học chi tiết, gán đặc tính khối lượng riêng của vật liệu gang xám ($7100 \div 7300 \text{ kg/m}^3$) để tính toán chính xác thể tích và khối lượng phôi.
    • Phương pháp tính toán sản lượng công nghệ: Xác định sản lượng danh định hàng năm $N$ theo công thức tính đến hệ số dự phòng phế phẩm đúc ($\alpha$) và phế phẩm gia công cơ ($\beta$).
    • Phương pháp phân tích - so sánh chuỗi công nghệ: Thiết lập bảng đối chiếu giữa hai phương án phân chia nguyên công, đánh giá sai số gá đặt và tính khả thi của chuẩn tinh thống nhất.
    • Phương pháp giải tích kỹ thuật: Tra bảng các hệ số thực nghiệm ($C_v, C_p, m, x, y, u, q, p$) để xác định chế độ cắt, lực cắt và công suất cắt cho từng bước công nghệ phay, khoét, doa, khoan.
  • Nguồn dữ liệu: Bản vẽ chi tiết gối đỡ, dữ liệu bảng tra chế độ gia công cắt gọt và bảng thông số kỹ thuật máy phay đứng 6H81 từ Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Phân tích chi tiết gia công

Chương I trình bày toàn diện về kết cấu, điều kiện vận hành, các thông số kỹ thuật chuẩn xác, quy mô sản xuất và phương án tạo phôi cho chi tiết gối đỡ:

  • Chức năng và điều kiện làm việc: Chi tiết gối đỡ dạng hộp có chức năng chính là đỡ và định vị trục quay thông qua ổ lăn hoặc ổ trượt lắp trong lỗ chính $\varnothing 40\text{ mm}$, đồng thời cố định toàn bộ cụm trục - ổ lăn vào bệ máy thông qua hệ thống 4 bu-lông tại mặt đế. Các bề mặt gia công cơ bản gồm: mặt đáy A, lỗ chính $\varnothing 40\text{ mm}$, 4 lỗ bắt bu-lông $\varnothing 16\text{ mm}$ và mặt lắp ghép B. Chi tiết làm việc trong các cụm truyền động, cụm băng tải, quạt công nghiệp và máy công cụ, đòi hỏi độ cứng vững cao để chịu tải trọng tĩnh và tải biến đổi.
  • Yêu cầu kỹ thuật bề mặt và vị trí tương quan:
    • Lỗ chính $\varnothing 40\text{ mm}$: Kích thước dung sai $\varnothing 40^{+0.025}_{0}\text{ mm}$, cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt $R_z = 1.6,\mu\text{m}$, $R_a = 0.32,\mu\text{m}$, độ tròn 0.1, độ đồng tâm đảm bảo trục quay không bị lệch tâm gây rung lắc.
    • 4 lỗ bắt bu-lông $\varnothing 16\text{ mm}$: Kích thước dung sai $\varnothing 16^{+0.018}_{0}\text{ mm}$, cấp chính xác IT9, khoảng cách giữa các lỗ là $100 \pm 0.1\text{ mm}$ theo cả chiều dài và chiều rộng.
    • Khoảng cách từ tâm lỗ $\varnothing 40\text{ mm}$ đến mặt phẳng đáy A: $100 \pm 0.05\text{ mm}$.
    • Độ không vuông góc của hai mặt bên $\varnothing 80\text{ mm}$ so với mặt đáy A là 0.1.
    • Độ không song song giữa đường tâm trục $\varnothing 80\text{ mm}$ so với mặt đáy A là 0.05.
    • Mặt phẳng đáy A: Đạt cấp chính xác IT7, độ không phẳng 0.05, độ nhám bề mặt cấp 8 ($R_a = 0.63,\mu\text{m}$).
    • Các bề mặt không gia công: Đạt cấp chính xác thô với $R_z = 20,\mu\text{m}$, $R_a = 5,\mu\text{m}$.
  • Xác định dạng sản xuất:
    • Dùng phần mềm NX xác định khối lượng chi tiết: $m = 7.6694\text{ kg}$.
    • Sản lượng đặt hàng hàng năm: $N_1 = 20000$ chiếc/năm; số chi tiết trong một sản phẩm: $m = 1$.
    • Tỷ lệ phế phẩm đúc: $\alpha = 4%$; tỷ lệ phế phẩm gia công cơ: $\beta = 6%$.
    • Sản lượng chi tiết cần chế tạo hàng năm: $$N = N_1 \cdot \left(1 + \frac{\alpha + \beta}{100}\right) = 20000 \cdot (1 + 0.04 + 0.06) = 22000\text{ (chiếc/năm)}$$
    • Đối chiếu bảng phân cấp dạng sản xuất (với khối lượng chi tiết $4 \div 200\text{ kg}$ và $N > 5000\text{ chiếc/năm}$), quy mô sản xuất thuộc Dạng sản xuất hàng khối.
  • Chọn vật liệu chế tạo: Chi tiết sử dụng vật liệu gang xám GX15-60 do khả năng giảm rung tốt, độ chảy loãng cao khi đúc chi tiết có gân - hốc phức tạp, dễ gia công cắt gọt, phoi vụn ngắn, giá thành thấp. Cơ tính của GX15-60:
    • Giới hạn bền kéo: $\sigma_b \ge 150\text{ N/mm}^2$
    • Giới hạn bền uốn: $\sigma_u \ge 320\text{ N/mm}^2$
    • Giới hạn bền nén: $\sigma_n \ge 600\text{ N/mm}^2$
    • Độ dẻo: $\delta \approx 0.5%$
    • Độ cứng thiết kế: $\text{HB} = 170 \div 229$ (chọn tính toán $\text{HB} \approx 190$)
    • Tổ chức tế vi: Dạng graphite tấm nhỏ, nền peclit + ferit.
  • Lựa chọn phương pháp tạo phôi: Phôi đúc là phương án tối ưu cho kết cấu hình hộp có chân đế và gân tăng cứng. Báo cáo thực hiện so sánh kỹ thuật giữa hai công nghệ đúc:
Tiêu chí so sánh Đúc áp lực cao Đúc áp lực thấp
Nguyên lý Kim loại lỏng được ép vào khuôn kim loại kín dưới áp suất rất cao bằng xy lanh thủy lực. Kim loại lỏng được đẩy từ nồi nấu lên khuôn thông qua ống dẫn nhờ áp suất thấp bằng khí nén.
Đặc điểm điền đầy Tốc độ điền đầy nhanh, tạo thành mỏng, mép sắc nét, hình dạng phức tạp. Tốc độ điền đầy chậm hơn, phù hợp chi tiết thành dày, kích thước trung bình - lớn.
Độ chính xác & Bề mặt Đạt cấp chính xác IT8, bề mặt nhẵn bóng ít lỗ khí ($R_a = 1.25,\mu\text{m}$), giảm thời gian gia công cắt gọt. Bề mặt khá tốt, ít rỗ khí, độ kín khít cao nhưng độ chính xác hình học chưa cao bằng đúc áp lực cao.
Năng suất & Chu kỳ Chu kỳ đúc ngắn (tính bằng giây - phút), năng suất rất cao, thích hợp sản xuất hàng khối. Chu kỳ đúc dài hơn, năng suất trung bình, thích hợp sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ.
Lựa chọn áp dụng Được lựa chọn (phù hợp sản xuất hàng khối 22.000 chiếc/năm, chi tiết dạng hộp mỏng có gân). Không chọn do năng suất không đáp ứng được yêu cầu sản lượng lớn.
  • Kích thước phôi đúc danh nghĩa mặt đáy: $147 \pm 0.2\text{ mm}$, lượng dư gia công cắt gọt là $1.95\text{ mm}$ để đạt kích thước danh nghĩa $145.05\text{ mm}$.

Chương II: Xác định quy trình, công nghệ gia công chi tiết

Chương II tập trung phân tích chuẩn công nghệ, so sánh các phương án tiến trình và mô tả chi tiết sơ đồ định vị, kẹp chặt, thiết bị gia công cho 7 nguyên công:

  • Lựa chọn chuẩn định vị: Chuẩn tinh thống nhất được chọn là mặt đáy A và 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ vuông góc với mặt đáy. Chuẩn này đảm bảo tính thống nhất trong suốt quá trình gia công nhiều bề mặt, triệt tiêu sai số tích lũy, định vị đủ 6 bậc tự do (mặt phẳng đáy A khống chế 3 bậc tự do; một chốt trụ ngắn lắp vào một lỗ $\varnothing 16$ khống chế 2 bậc tự do; một chốt trám lắp vào một lỗ $\varnothing 16$ đối diện khống chế 1 bậc tự do).
  • So sánh và lựa chọn phương án công nghệ:
Nguyên công Phương án 1 (Phương án được chọn) Phương án 2
NC 1 Phay thô và phay tinh mặt đáy A. Phay thô và phay tinh mặt đáy A.
NC 2 Phay thô và phay tinh mặt phẳng C. Phay thô và phay tinh rãnh ở đáy.
NC 3 Khoét mở rộng và doa tinh 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ (dùng mặt C làm chuẩn). Gia công 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ (dùng mặt thô làm chuẩn).
NC 4 Phay thô và phay tinh hai mặt bên 80 (chuẩn: mặt A + 2 lỗ $\varnothing 16$). Phay hai mặt bên 80 (chuẩn: mặt A + 2 lỗ $\varnothing 16$).
NC 5 Khoét, doa tinh và vát mép lỗ chính $\varnothing 40\text{ mm}$. Khoét, doa tinh và vát mép lỗ chính $\varnothing 40\text{ mm}$.
NC 6 Phay mặt phẳng lỗ dẫn dầu. Phay mặt phẳng lỗ dẫn dầu.
NC 7 Khoan mở rộng và doa tinh lỗ dẫn dầu $\varnothing 6\text{ mm}$. Khoan mở rộng và doa tinh lỗ dẫn dầu $\varnothing 6\text{ mm}$.

Đánh giá lựa chọn: Phương án 2 bỏ qua việc gia công mặt phẳng C, dẫn đến nguy cơ cong vênh khi kẹp chặt và không đảm bảo độ vuông góc giữa mặt C với 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$. Do đó, Phương án 1 được chọn làm quy trình công nghệ chính thức.

  • Nội dung công nghệ 7 nguyên công chi tiết:
    • Nguyên công 1 (Phay mặt phẳng đáy A): Định vị 6 bậc tự do bằng chốt tì đầu chỏm cầu trên các mặt thô 9, 10, 11; kẹp chặt bằng ren vít vào mặt 8. Sử dụng máy phay đứng 6H81 ($N = 4.5\text{ kW}$, 16 cấp tốc độ $n = 55 \div 1800\text{ vg/ph}$), dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim $D = 100\text{ mm}, B = 40\text{ mm}, d = 32\text{ mm}, Z = 10\text{ răng}$. Thao tác: Phay thô từ $147\text{ mm} \rightarrow 145.5\text{ mm}$ ($t = 1.5\text{ mm}$); Phay tinh từ $145.5\text{ mm} \rightarrow 145.05\text{ mm}$ ($t = 0.45\text{ mm} \approx 0.5\text{ mm}$) đạt độ phẳng 0.05 và độ nhám $R_a = 0.63,\mu\text{m}$.
    • Nguyên công 2 (Phay mặt phẳng C): Định vị mặt phẳng đáy A bằng phiến tì phẳng (3 bậc tự do) và các chốt tì mặt bên; kẹp chặt ren vít. Thiết bị: Máy phay đứng 6H81, dao phay mặt đầu $D = 100\text{ mm}, Z = 10$. Thao tác: Phay thô từ $34\text{ mm} \rightarrow 32.5\text{ mm}$; Phay tinh đạt kích thước $32.1\text{ mm}$, khoảng cách $70 \pm 0.1\text{ mm}$, độ nhám $R_a = 0.63,\mu\text{m}$.
    • Nguyên công 3 (Khoét và doa 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$): Định vị mặt C bằng chốt tì chỏm cầu (3 bậc tự do) và mặt bên; kẹp chặt ren vít. Thiết bị: Máy phay đứng 6H81, dao khoét gắn hợp kim cứng và dao doa chuôi côn $D = 5.5 \div 50\text{ mm}$. Thao tác: Khoét mở rộng từ $\varnothing 14\text{ mm} \rightarrow \varnothing 15\text{ mm}$ ($t = 1\text{ mm}$); Doa tinh từ $\varnothing 15\text{ mm} \rightarrow \varnothing 16^{+0.018}_{0}\text{ mm}$ ($t = 0.5\text{ mm}$), đạt độ nhám cấp 9 ($R_a = 0.32,\mu\text{m}$).
    • Nguyên công 4 (Phay hai mặt bên 80): Định vị mặt đáy A bằng phiến tì phẳng (3 bậc tự do), 1 chốt trụ ngắn vào lỗ $\varnothing 16$ (2 bậc tự do), 1 chốt trám vào lỗ $\varnothing 16$ (1 bậc tự do). Thiết bị: Máy phay đứng 6H81, dao phay đĩa ba mặt cắt răng gắn mảnh thép gió $D = 250\text{ mm}, B = 18\text{ mm}, d = 50\text{ mm}, Z = 20\text{ răng}$. Thao tác: Phay thô từ $122\text{ mm} \rightarrow 121\text{ mm}$ ($0.5\text{ mm}$ mỗi bên); Phay tinh từ $121\text{ mm} \rightarrow 120 \pm 0.1\text{ mm}$ ($0.5\text{ mm}$ mỗi bên), đạt $R_a = 0.63,\mu\text{m}$.
    • Nguyên công 5 (Khoét, doa và vát mép lỗ $\varnothing 40\text{ mm}$): Định vị bằng chuẩn tinh thống nhất (mặt A + chốt trụ ngắn + chốt trám vào 2 lỗ $\varnothing 16$), bổ sung chốt tì tăng cứng ở mặt bên đối diện. Thiết bị: Máy phay đứng 6H81, dao khoét và dao doa chuôi côn hợp kim. Thao tác: Khoét mở rộng từ $\varnothing 38\text{ mm} \rightarrow \varnothing 39\text{ mm}$ ($t = 0.5\text{ mm}$ bán kính); Doa tinh từ $\varnothing 39\text{ mm} \rightarrow \varnothing 40^{+0.025}_{0}\text{ mm}$, vát mép lỗ, đạt cấp chính xác IT9, $R_a = 0.32,\mu\text{m}$.
    • Nguyên công 6 (Phay mặt phẳng lỗ dẫn dầu): Định vị chuẩn tinh thống nhất (mặt A + chốt trụ + chốt trám). Thiết bị: Máy phay đứng 6H81, dao phay mặt đầu $D = 100\text{ mm}$. Thao tác: Phay thô từ $7\text{ mm} \rightarrow 5.5\text{ mm}$; Phay tinh từ $5.5\text{ mm} \rightarrow 5.1\text{ mm}$, đạt $R_a = 0.63,\mu\text{m}$.
    • Nguyên công 7 (Khoan mở rộng và doa lỗ dẫn dầu $\varnothing 6\text{ mm}$): Định vị chuẩn tinh thống nhất. Thiết bị: Máy phay đứng 6H81, mũi khoan ruột gà thép gió ($d = 0.5 \div 20\text{ mm}$) và dao doa tinh. Thao tác: Khoan mở rộng từ $\varnothing 4\text{ mm} \rightarrow \varnothing 5\text{ mm}$; Doa tinh từ $\varnothing 5\text{ mm} \rightarrow \varnothing 6^{0}_{-0.012}\text{ mm}$, đạt $R_a = 0.63,\mu\text{m}$.

Chương III: Tính toán chế độ cắt

Chương III trình bày công thức giải tích tra cứu từ Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập 2 và tập 3, tính toán cụ thể cho từng bước gia công:

  • Công thức tính toán cơ bản:
    • Tốc độ cắt: $V = \frac{C_v \cdot D^q}{T^m \cdot t^x \cdot S_z^y \cdot B^u \cdot Z^p} \cdot k_v\text{ (m/ph hoặc mm/ph)}$
    • Tốc độ quay trục chính tính toán: $n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D}\text{ (vòng/phút)}$
    • Lực cắt tiếp tuyến khi phay: $P_z = \frac{10 \cdot C_p \cdot t^x \cdot S_z^y \cdot B^u \cdot Z}{D^q \cdot n^w} \cdot k_{MV}\text{ (N)}$
    • Mômen xoắn trên trục chính: $M_x = \frac{P_z \cdot D}{2 \cdot 100}\text{ (N.m)}$ hoặc $M_x = 10 \cdot C_M \cdot D^q \cdot S^y \cdot k_p \cdot t^x$
    • Công suất cắt hiệu dụng: $N_e = \frac{P_z \cdot V}{1020 \cdot 60}\text{ (kW)}$ hoặc $N_e = \frac{M_x \cdot n}{9750}\text{ (kW)}$
  • Bảng tổng hợp thông số chế độ cắt tính toán:
Nguyên công Bước công nghệ $t$ (mm) $S$ (mm/vg) hoặc $S_z$ $V$ (m/ph) $n$ tính toán (vg/ph) $P_z$ (N) $M_x$ (N.m) $N_e$ (kW)
NC 1: Phay mặt A Phay thô 1.5 $S_z = 0.2\text{ mm/răng}$ 135 430 954 477 2.5
Phay tinh 0.5 $S_z = 0.1\text{ mm/răng}$ 202 643 212 106 0.5
NC 2: Phay mặt C Phay thô 1.5 $S_z = 0.2\text{ mm/răng}$ 135 430 954 477 2.5
Phay tinh 0.5 $S_z = 0.1\text{ mm/răng}$ 202 643 212 106 0.5
NC 3: 4 lỗ $\varnothing 16$ Khoét thô 1.0 $S = 1.0\text{ mm/vg}$ 65 207 - - -
Doa tinh 0.5 $S = 2.6\text{ mm/vg}$ 16 60 - - -
NC 4: Hai mặt bên 80 Phay thô 0.5 $S_z = 0.34\text{ mm/răng}$ - - - - -

Kiểm nghiệm công suất máy: Công suất cắt lớn nhất tính toán tại bước phay thô là $N_e = 2.5\text{ kW}$, nhỏ hơn công suất định mức của động cơ chính máy phay đứng 6H81 ($N_{\text{máy}} = 4.5\text{ kW}$). Chế độ cắt hoàn toàn thỏa mãn điều kiện công suất máy và đảm bảo an toàn vận hành.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả tính toán kỹ thuật:
    • Xác định chính xác quy mô sản xuất hàng khối với sản lượng hàng năm đạt $22000\text{ chi tiết/năm}$ cho chi tiết gối đỡ gang xám GX15-60 khối lượng $7.6694\text{ kg}$.
    • Chứng minh tính ưu việt của phương pháp đúc áp lực cao so với đúc áp lực thấp đối với chi tiết dạng hộp mỏng có gân tăng cứng, đạt cấp chính xác phôi đúc IT8 và giảm thiểu tối đa lượng dư cắt gọt.
    • Xây dựng hoàn chỉnh tiến trình công nghệ 7 nguyên công trên máy phay đứng 6H81 với chuẩn tinh thống nhất là mặt phẳng đáy A kết hợp 2 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ (dùng 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt trám).
    • Tính toán chi tiết các thông số động học và động lực học cắt gọt, chứng minh công suất cắt $N_e = 2.5\text{ kW}$ nằm trong giới hạn an toàn của máy 6H81 ($4.5\text{ kW}$).
  • Giải pháp công nghệ đề xuất: Bổ sung nguyên công gia công mặt phẳng C làm mặt chuẩn phụ trước khi gia công 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ nhằm đảm bảo độ vuông góc, chống biến dạng cong vênh chi tiết khi kẹp chặt.
  • Đóng góp của đồ án: Thiết lập một phương án công nghệ có tính khả thi kỹ thuật cao, tận dụng triệt để năng lực của các dòng máy công cụ phổ dụng và dao cắt tiêu chuẩn, tối ưu hóa thời gian gia công nhờ phương pháp đúc chính xác.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Toàn bộ tiến trình 7 nguyên công được thiết kế dựa trên dòng máy phay vạn năng 6H81, chưa tích hợp trung tâm gia công CNC để gia công tập trung nhiều bề mặt trong một lần gá; chưa tính toán chi tiết lực kẹp cần thiết ($W$) và chưa thiết kế bản vẽ kết cấu chi tiết cho đồ gá chuyên dùng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Nghiên cứu thiết kế đồ gá chuyên dùng tích hợp cơ cấu kẹp chặt nhanh bằng khí nén hoặc thủy lực để đáp ứng năng suất cao của dạng sản xuất hàng khối.
    • Chuyển đổi tiến trình công nghệ sang trung tâm gia công CNC nhiều trục (phay - khoan - khoét - doa tích hợp) nhằm giảm thiểu thời gian gá đặt và nâng cao độ chính xác vị trí tương quan.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy đang thực hiện Đồ án Công nghệ chế tạo máy, Đồ án Tốt nghiệp hoặc các môn học về quy trình công nghệ gia công cơ khí.
  • Các kỹ sư công nghệ quan tâm đến phương pháp phân tích kỹ thuật, phương pháp lựa chọn chuẩn tinh thống nhất cho chi tiết dạng hộp/gối đỡ và quy trình tra cứu, tính toán chế độ cắt gọt theo sổ tay chuyên ngành.

Câu hỏi thường gặp

1. Chi tiết gối đỡ được chế tạo bằng vật liệu gì và có những đặc tính cơ lý nổi bật nào?
Chi tiết được chế tạo bằng gang xám GX15-60 có tổ chức nền peclit + ferit với graphite tấm nhỏ. Các chỉ tiêu cơ lý gồm: giới hạn bền kéo $\sigma_b \ge 150\text{ N/mm}^2$, giới hạn bền uốn $\sigma_u \ge 320\text{ N/mm}^2$, giới hạn bền nén $\sigma_n \ge 600\text{ N/mm}^2$, độ dẻo $\delta \approx 0.5%$, độ cứng thiết kế $\text{HB} \approx 190$. Vật liệu này có ưu điểm hấp thụ rung động tốt, độ chảy loãng cao khi đúc và phoi vụn dễ thoát khi gia công.

2. Tại sao đồ án lựa chọn phương pháp tạo phôi là đúc áp lực cao thay vì đúc áp lực thấp?
Đúc áp lực cao cho chu kỳ đúc rất ngắn (tính bằng giây - phút), năng suất cao, đặc biệt phù hợp với quy mô sản xuất hàng khối ($22000\text{ chiếc/năm}$). Phương pháp này tạo được chi tiết có thành mỏng, gân tăng cứng sắc nét, độ chính xác kích thước đạt cấp IT8 và bề mặt nhẵn bóng ($R_a = 1.25,\mu\text{m}$), giúp giảm tối đa lượng dư và các bước gia công cơ không cần thiết.

3. Chuẩn tinh thống nhất được lựa chọn cho quy trình gia công gối đỡ là gì?
Chuẩn tinh thống nhất là mặt phẳng đáy A kết hợp 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ vuông góc với mặt đáy. Cơ cấu định vị sử dụng một phiến tì phẳng tì vào mặt A (khống chế 3 bậc tự do), một chốt trụ ngắn định vị vào một lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ (khống chế 2 bậc tự do) và một chốt trám định vị vào một lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ khác (khống chế 1 bậc tự do).

4. Vì sao nhóm tác giả chọn Phương án 1 thay vì Phương án 2 cho tiến trình công nghệ?
Phương án 1 có nguyên công 2 gia công mặt phẳng C làm chuẩn trước khi gia công 4 lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$ ở nguyên công 3. Điều này đảm bảo độ vuông góc giữa bề mặt C với các lỗ $\varnothing 16\text{ mm}$, hạn chế tối đa sai số gá đặt và hiện tượng cong vênh khi lắp ráp, trong khi Phương án 2 bỏ qua việc phay mặt C dẫn đến sai số hình học lớn.

5. Thiết bị máy và thông số kiểm tra công suất cắt cho nguyên công phay mặt đáy A được xác định như thế nào?
Nguyên công phay mặt đáy A sử dụng máy phay đứng 6H81 có công suất động cơ $4.5\text{ kW}$. Tại bước phay thô ($t = 1.5\text{ mm}$, $S_z = 0.2\text{ mm/răng}$, $V = 135\text{ m/ph}$), lực cắt tiếp tuyến $P_z = 954\text{ N}$, mômen xoắn $M_x = 477\text{ N.m}$ và công suất cắt tính toán là $N_e = 2.5\text{ kW}$. Do $2.5\text{ kW} < 4.5\text{ kW}$, chế độ cắt hoàn toàn thỏa mãn công suất máy.

Kết luận

Báo cáo Đồ án môn học "Thiết kế quy trình công nghệ gia công gối đỡ" đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán công nghệ từ phân tích kết cấu, lựa chọn phôi đúc áp lực cao vật liệu gang xám GX15-60 đến xác định quy mô sản xuất hàng khối 22.000 chiếc/năm. Đề tài xây dựng thành công tiến trình 7 nguyên công dựa trên hệ thống chuẩn tinh thống nhất mặt đáy A và 2 lỗ định vị $\varnothing 16\text{ mm}$, đảm bảo độ chính xác vị trí tương quan và dung sai lắp ghép chặt chẽ cho lỗ chính $\varnothing 40^{+0.025}_{0}\text{ mm}$. Các tính toán chế độ cắt trên máy phay đứng 6H81 đều đạt các yêu cầu về lực cắt, độ cứng vững và công suất định mức của thiết bị.