Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài "Thiết kế quy trình công nghệ cho chi tiết dạng càng" được thực hiện trong khuôn khổ đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy tại Khoa Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Đối tượng nghiên cứu cụ thể là chi tiết Đòn quay gạt số – một chi tiết cơ khí điển hình thuộc họ chi tiết dạng càng, có chức năng làm cầu nối truyền lực, biến đổi chuyển động (giữa chuyển động thẳng của piston và chuyển động quay của trục khuỷu) hoặc dùng để gạt bánh răng thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ máy công cụ và động cơ.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đề tài được quy định cụ thể theo các nội dung sau:

  1. Phân tích chi tiết gia công: Đánh giá chức năng làm việc, phân tích các yêu cầu kỹ thuật, tính công nghệ trong kết cấu và xác định dạng sản xuất dựa trên sản lượng hàng năm cùng khối lượng chi tiết.
  2. Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi: Lựa chọn phương pháp tạo phôi thích hợp, tính toán lượng dư gia công bằng phương pháp giải tích và tra bảng cho các bề mặt.
  3. Thiết kế tiến trình công nghệ gia công cơ khí: Xác định đường lối công nghệ, chọn phương pháp gia công, lập trình tự các nguyên công (từ 6 đến 9 nguyên công), chọn máy cắt, dụng cụ cắt, trang bị công nghệ, chế độ cắt ($v, s, t$) và xác định thời gian gia công cho từng nguyên công.
  4. Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho 1 nguyên công: Xác định sơ đồ định vị, cơ cấu kẹp chặt, tính toán lực kẹp và vẽ kết cấu đồ gá.
  5. Tính toán giá thành công nghệ: Hạch toán các khoản mục chi phí chế tạo chi tiết ở nguyên công được thiết kế đồ gá.
  6. Lập bộ bản vẽ kỹ thuật: Bao gồm bản vẽ chi tiết lồng phôi (A1/A0), bản vẽ sơ đồ nguyên công (A0), bản vẽ kết cấu đồ gá 2D và 3D (A0) tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 7283 và TCVN 0008.

Phạm vi nghiên cứu được xác lập với các thông số đầu vào: sản lượng kế hoạch $N_1 = 6.789$ sản phẩm/năm, sản lượng chi tiết tính toán thực tế $N = 7.467$ chi tiết/năm; thiết bị gia công sử dụng hệ thống máy cắt gọt kim loại truyền thống; thời gian thực hiện đồ án từ ngày 15/09/2021 đến ngày 22/12/2021 theo quy định số 815/QĐ-ĐHCN của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng cơ sở lý thuyết công nghệ chế tạo máy, nguyên lý cắt gọt kim loại và kỹ thuật thiết kế đồ gá cơ khí dựa trên các tài liệu chuyên ngành: Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (Tập 1, Tập 2, Tập 3), Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy, cùng các tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam (TCVN).

Các phương pháp nghiên cứu và tính toán kỹ thuật được tác giả sử dụng gồm:

  • Phương pháp tính toán giải tích lượng dư gia công: Xác định lượng dư tối thiểu dựa trên các yếu tố thành phần gồm chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt ($R_z$), chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt ($T_a$), sai lệch vị trí không gian tổng cộng ($\rho$) và sai số gá đặt ($\varepsilon_{gd}$) theo công thức: $$Z_{i\min} = R_{z,i-1} + T_{a,i-1} + \rho_{i-1} + \varepsilon_i$$
  • Phương pháp tra bảng thực nghiệm: Tra cứu thông số máy gia công, vật liệu và thông số hình học của dao cắt (thép gió P18, hợp kim cứng BK8), các hệ số điều chỉnh chế độ cắt, chu kỳ bền dụng cụ cắt, lực cắt và công suất cắt từ các sổ tay công nghệ.
  • Phương pháp cơ học và giải tích lực kẹp đồ gá: Phân tích sơ đồ định vị 6 bậc tự do, tính toán mômen xoắn cắt và lực cắt dọc trục để xác định lực kẹp chặt cần thiết chống trượt và xoay phôi.
  • Phương pháp hạch toán kinh tế công nghệ: Phân tích cấu trúc giá thành chế tạo chi tiết tại nguyên công thiết kế đồ gá bao gồm chi phí tiền lương thợ, chi phí điện năng tiêu thụ, chi phí dụng cụ cắt, khấu hao máy, chi phí sửa chữa bảo dưỡng và chi phí sử dụng đồ gá.
  • Công cụ hỗ trợ: Sử dụng phần mềm thiết kế 3D Autodesk Inventor để trích xuất thể tích hình học, phục vụ việc tính toán khối lượng chi tiết với khối lượng riêng của thép C45 là $\gamma = 7,852\text{ kg/dm}^3$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Phân tích chi tiết gia công và xác định dạng sản xuất

Chương này tập trung đánh giá kết cấu, điều kiện làm việc và phân loại quy mô sản xuất của chi tiết Đòn quay gạt số:

  • Đặc điểm kết cấu và bề mặt làm việc: Chi tiết có kết cấu dạng càng với các bề mặt làm việc chính là mặt trong của các lỗ $\phi 10$, $\phi 12$, $\phi 14$ và các mặt đầu. Các lỗ có đường tâm song song hoặc vuông góc với mặt đầu. Kết cấu dạng càng hở tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát dao và lựa chọn chuẩn công nghệ thống nhất.
  • Yêu cầu kỹ thuật chính:
    • Vật liệu chế tạo: Thép C45, độ cứng đạt 160 – 180 HB.
    • Độ nhám bề mặt mặt đầu các lỗ $\phi 10$, $\phi 12$ và M10: $R_z \le 40,\mu\text{m}$.
    • Độ nhám bề mặt trong các lỗ $\phi 10$, $\phi 12$: $R_a \le 1,25,\mu\text{m}$ (tương ứng cấp chính xác cấp 7).
    • Dung sai vị trí: Độ không song song giữa các đường tâm lỗ $< 0,05\text{ mm}$; độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và mặt đầu $< 0,05\text{ mm}$.
    • Các góc lượn không ghi trên bản vẽ có bán kính R2 – R5; các mép lỗ được vát mép.
  • Xác định dạng sản xuất:
    • Sản lượng hàng năm được tính toán theo công thức: $$N = N_1 \cdot m \cdot \left(1 + \frac{\alpha + \beta}{100}\right) = 6789 \cdot 1 \cdot \left(1 + \frac{4 + 6}{100}\right) = 7467\text{ (chi tiết/năm)}$$ (với $N_1 = 6789$ sản phẩm/năm; $m = 1$; tỷ lệ phế phẩm đúc $\alpha = 4%$; tỷ lệ dự trữ $\beta = 6%$).
    • Khối lượng chi tiết được tính từ thể tích trích xuất trên phần mềm Autodesk Inventor và trọng lượng riêng thép C45 ($\gamma = 7,852\text{ kg/dm}^3$), cho kết quả khối lượng $Q < 4\text{ kg}$.
    • Đối chiếu sản lượng 7.467 chi tiết/năm và khối lượng chi tiết vào bảng phân hạng sản xuất, đề tài xác định hình thức tổ chức sản xuất là Hàng loạt lớn.

Chương 2: Xác định phương hướng chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

Chương này trình bày việc lựa chọn phương pháp tạo phôi và xác định lượng dư gia công:

  • Lựa chọn phương pháp tạo phôi: So sánh các phương pháp phôi thép thanh, phôi dập, rèn tự do và đúc (đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc mẫu chảy). Đề tài kết luận chọn phương pháp phôi đúc (đúc trong khuôn kim loại/khuôn cát mẫu kim loại) để đảm bảo hình dáng hình học gần với chi tiết thực, tiết kiệm kim loại và phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn.
  • Tính toán lượng dư gia công mặt đáy (Kích thước $30^{-0,05}\text{ mm}$, $R_z = 40,\mu\text{m}$):
    • Các thông số sai lệch ban đầu: Chiều cao nhấp nhô và lớp hư hỏng phôi đúc $R_z + T_a = 400,\mu\text{m}$; độ cong vênh $\rho_{cv} = 180,\mu\text{m}$; độ không song song $\rho_{sph} = 540,\mu\text{m} \rightarrow$ Tổng sai lệch không gian $\rho = 720,\mu\text{m}$.
    • Sai số gá đặt khi chuẩn định vị trùng gốc kích thước: $\varepsilon_c = 0$, sai số kẹp chặt $\varepsilon_k = 70,\mu\text{m} \rightarrow \varepsilon_{gd} = 70,\mu\text{m}$.
    • Lượng dư phay thô nhỏ nhất: $Z_{\text{thô}\min} = 400 + 720 + 70 = 1190,\mu\text{m} = 1,19\text{ mm}$.
    • Lượng dư phay tinh: $Z_{\min} = 0,223\text{ mm}$, $Z_{\max} = 0,363\text{ mm}$.
    • Lượng dư tổng cộng: $Z_{o\min} = 1,39\text{ mm}$, $Z_{o\max} = 2,36\text{ mm}$.
Bước công nghệ $R_z$ ($\mu\text{m}$) $T_a$ ($\mu\text{m}$) $\rho$ ($\mu\text{m}$) $\varepsilon_{gd}$ ($\mu\text{m}$) Kích thước tính toán (mm) Dung sai ($\mu\text{m}$) Kích thước giới hạn (mm) Lượng dư giới hạn $Z_{\min} - Z_{\max}$ ($\mu\text{m}$)
Phôi đúc 400 - 720 - 31,363 1000 31,363 – 32,363 -
Phay thô 40 20 43,2 70 30,173 180 30,173 – 30,353 1190 – 2000
Phay tinh - - - 70 30,000 50 29,950 – 30,000 223 – 363
  • Tra lượng dư các bề mặt còn lại:
    • Phay các mặt đầu: Lượng dư tổng cộng $Z_b = 1\text{ mm} \div 3\text{ mm}$, dung sai $+0,3\text{ mm}$.
    • Khoan, khoét, doa lỗ $\phi 12$: Khoan $Z_{b1} = 5,4\text{ mm}$ ($d = 10,8\text{ mm}$); Khoét $Z_{b2} = 0,55\text{ mm}$ ($D = 11,9\text{ mm}$); Doa $Z_{b3} = 0,05\text{ mm}$ ($D = 12\text{ mm}$).
    • Khoan, khoét, doa lỗ $\phi 10$: Khoan $Z_{b1} = 4,0\text{ mm}$ ($d = 8\text{ mm}$); Khoét $Z_{b2} = 0,75\text{ mm}$ ($D = 9,5\text{ mm}$); Doa $Z_{b3} = 0,25\text{ mm}$ ($D = 10\text{ mm}$).
    • Khoan taro ren M10: Khoan mồi đường kính $d = 9,7\text{ mm}$, lượng dư $Z_{b1} = 4,85\text{ mm}$.

Chương 3: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết

Chương này xây dựng toàn bộ tiến trình công nghệ gồm 9 nguyên công theo nguyên tắc phân tán nguyên công cho sản xuất hàng loạt lớn:

  • Đường lối công nghệ: Phân chia quy trình thành các nguyên công đơn giản, mỗi máy thực hiện một nguyên công chuyên biệt kết hợp đồ gá chuyên dùng nhằm đạt năng suất cao và đảm bảo độ chính xác.
  • Tiến trình 9 nguyên công:
    1. Nguyên công 1: Tạo phôi đúc (đúc trong khuôn cát/khuôn kim loại).
    2. Nguyên công 2: Phay mặt đáy A thứ nhất của lỗ $\phi 12$ trên máy phay đứng vạn năng 6H82, dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng BK8 ($D = 100\text{ mm}, B = 39\text{ mm}, d = 32\text{ mm}, Z = 10\text{ răng}$). Định vị mặt đáy bằng phiến tỳ (3 bậc tự do), chốt trụ và khối V.
    3. Nguyên công 3: Phay mặt đáy B lỗ $\phi 12$ trên máy phay nằm ngang 6H82 sử dụng 2 dao phay mặt đầu thép gió ($D_1 = 62\text{ mm}, D_2 = 80\text{ mm}, Z = 8$). Định vị mặt phẳng đáy đã gia công (3 bậc), khối V ngắn (2 bậc), chốt tỳ (1 bậc).
    4. Nguyên công 4: Phay hai mặt đáy tiếp theo trên máy phay nằm ngang 6H82 (chế độ gá đặt tương tự nguyên công 3).
    5. Nguyên công 5: Khoan, khoét, doa và vát mép lỗ $\phi 12$ (hoặc $\phi 14$) trên máy khoan đứng 2H135 (công suất $N_m = 2,2\text{ kW}$). Dụng cụ gồm mũi khoan ruột gà P18 ($D = 10,8\text{ mm}$), dao khoét gắn hợp kim ($D = 11,9\text{ mm}$), dao doa liền khối ($d = 12\text{ mm}$) và mũi vát mép ($D = 16\text{ mm}$).
    6. Nguyên công 6: Khoan, khoét, doa và vát mép lỗ $\phi 10$ trên máy khoan đứng 2H125/2A125. Dụng cụ gồm mũi khoan ruột gà thép gió ($d = 8\text{ mm}$), dao khoét P18 ($D = 9,5\text{ mm}$), dao doa liền khối ($d = 10\text{ mm}$) và mũi vát mép ($D = 14\text{ mm}$).
    7. Nguyên công 7: Phay hai mặt đầu còn lại trên máy phay đứng vạn năng 6H82, dao phay mặt đầu hợp kim cứng BK8 ($D = 100\text{ mm}$).
    8. Nguyên công 8: Khoan, vát mép và taro ren M10 trên máy khoan cần 2H125. Dụng cụ gồm mũi khoan ruột gà BK8 ($d = 9,7\text{ mm}$), mũi vát mép ($D = 14\text{ mm}$), dao taro thép gió P18 ren M10 bước ren $p = 0,2\text{ mm}$.
    9. Nguyên công 9: Kiểm tra độ không song song giữa các đường tâm lỗ và độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ bằng đồng hồ so và đồ gá kiểm tra chuyên dùng.
Nguyên công / Bước Máy gia công Dụng cụ cắt Chiều sâu cắt $t$ (mm) Lượng chạy dao $s$ Tốc độ cắt $v$ (m/ph) Vòng quay trục chính $n$ (v/ph)
NC 2: Phay thô đáy A 6H82 Dao mặt đầu BK8 $D=100$ 1,50 $0,20\text{ mm/răng}$ 141,30 450
NC 2: Phay tinh đáy A 6H82 Dao mặt đầu BK8 $D=100$ 0,50 $0,10\text{ mm/răng}$ 157,00 500
NC 4: Phay thô 2 mặt đáy 6H82 2 dao trụ xoắn $D=62, 80$ 1,50 $0,20\text{ mm/răng}$ 138,16 550
NC 4: Phay tinh 2 mặt đáy 6H82 2 dao trụ xoắn $D=62, 80$ 0,50 $0,10\text{ mm/răng}$ 163,28 650
NC 5: Khoan lỗ $\phi 10,8$ 2H135 Mũi khoan ruột gà P18 5,40 $0,17\text{ mm/vòng}$ 33,91 995
NC 5: Khoét lỗ $\phi 11,9$ 2H135 Dao khoét hợp kim cứng 0,55 $0,45\text{ mm/vòng}$ 20,55 550
NC 5: Doa lỗ $\phi 12$ 2H135 Dao doa đuôi côn $d=12$ 0,05 $0,17\text{ mm/vòng}$ 6,50 173
NC 6: Khoan lỗ $\phi 8$ 2H125 Mũi khoan ruột gà $d=8$ 4,00 $0,22\text{ mm/vòng}$ 43,39 1500
NC 6: Khoét lỗ $\phi 9,5$ 2H125 Dao khoét $D=9,5$ 0,75 $0,45\text{ mm/vòng}$ 21,98 700
NC 6: Doa lỗ $\phi 10$ 2H125 Dao doa $d=10$ 0,25 $0,17\text{ mm/vòng}$ 6,00 190
NC 8: Khoan lỗ $\phi 9,7$ 2H125 Mũi khoan BK8 $d=9,7$ 4,85 $0,20\text{ mm/vòng}$ 30,46 1000
NC 8: Vát mép lỗ M10 2H125 Dao khoét vát mép $D=14$ 1,00 $0,20\text{ mm/vòng}$ 15,39 350
NC 8: Taro ren M10 2H125 Mũi taro P18 ren M10 - $0,80\text{ mm/vòng}$ 18,84 600
  • Tính toán động lực học cắt và công suất (Nguyên công 8 - bước khoan lỗ $\phi 9,7$):
    • Mômen xoắn cắt: $M_x = 8,96\text{ Nm}$.
    • Lực cắt dọc trục: $P_0 = 2137,9\text{ N}$.
    • Công suất cắt: $N_c = \frac{M_x \cdot n}{9750} = \frac{8,96 \cdot 1000}{9750} = 0,92\text{ kW} < N_{\text{máy}} = 2,2\text{ kW}$ (đáp ứng điều kiện an toàn công suất).
  • Xác định thời gian nguyên công: Thời gian từng chiếc được xác lập theo công thức $T_{tc} = T_0 + T_P + T_{pv} + T_{tn}$ (với $T_P = 9% T_0$, thời gian phục vụ kỹ thuật $T_{pvkt} = 8% T_0$, thời gian phục vụ tổ chức $T_{pvtc} = 3% T_0$). Thời gian cơ bản $T_0$ tại Nguyên công 2 đạt 1,46 phút; Nguyên công 3 đạt 1,12 phút.

Chương 4: Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan khoét doa lỗ 10

Chương này thực hiện thiết kế chi tiết cơ cấu gá đặt chuyên dùng cho nguyên công gia công lỗ:

  • Phân tích sơ đồ định vị: Chi tiết được khống chế đủ 6 bậc tự do:
    • Mặt phẳng đáy tựa trên phiến tỳ phẳng khống chế 3 bậc tự do (1 chuyển động tịnh tiến dọc trục Z và 2 chuyển động quay quanh trục X, Y).
    • Định vị vào lỗ $\phi 12$ bằng một chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do (tịnh tiến theo X và Y).
    • Định vị chống xoay bằng một chốt trám hoặc khối V khống chế 1 bậc tự do quay quanh trục Z.
    • Bố trí thêm chốt tỳ phụ dạng ren vít có tay quay tiếp xúc dưới thân càng để tăng độ cứng vững, chống rung động và biến dạng trong quá trình khoan, khoét, doa.
  • Cơ cấu kẹp chặt và dẫn hướng:
    • Chi tiết được kẹp chặt từ trên xuống bằng đai ốc kết hợp vòng đệm chữ C (hoặc mỏ kẹp liên động), cho phép tháo lắp phôi nhanh.
    • Dẫn hướng dụng cụ cắt sử dụng cụm bạc dẫn hướng thay nhanh lắp trên phiến dẫn đồ gá, đảm bảo độ đồng tâm và triệt tiêu sai số lệch tâm khi lần lượt thay các mũi khoan, dao khoét và dao doa.
  • Tính toán lực kẹp: Căn cứ vào mômen xoắn cắt $M_x$ và lực dọc trục $P_0$ sinh ra khi khoan khoét, thiết lập phương trình cân bằng tĩnh học để xác định lực kẹp danh nghĩa $W$ cần thiết, nhân với hệ số an toàn $K$ ($K = K_0 \cdot K_1 \cdot K_2 \dots$).

Chương 5: Tính giá thành nguyên công

Chương này xây dựng bảng hạch toán giá thành chế tạo chi tiết trên nguyên công thiết kế đồ gá chuyên dùng:

  • Phân tích các thành phần chi phí cấu thành giá thành gia công cơ khí:
    • Chi phí tiền lương công nhân trực tiếp ($C_{tl}$).
    • Chi phí điện năng tiêu thụ của máy công cụ ($C_d$).
    • Chi phí tiêu hao dụng cụ cắt gọt ($C_{dc}$).
    • Chi phí khấu hao thiết bị máy gia công ($C_{khm}$).
    • Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa máy móc định kỳ ($C_{sc}$).
    • Chi phí hao mòn và sử dụng đồ gá chuyên dùng ($C_{dg}$).
  • Tổng hợp các khoản mục chi phí để xác định đơn giá gia công một chi tiết trên nguyên công, làm cơ sở đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của đồ án.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả kỹ thuật định lượng:
    • Thiết lập thành công tiến trình công nghệ 9 nguyên công chế tạo chi tiết Đòn quay gạt số từ phôi đúc thép C45, đảm bảo đạt độ nhám bề mặt $R_z \le 40,\mu\text{m}$ ở các mặt đầu và $R_a \le 1,25,\mu\text{m}$ ở các bề mặt lỗ.
    • Tính toán giải tích chi tiết lượng dư gia công mặt phẳng đáy với lượng dư phay thô $Z_{\text{thô}\min} = 1,19\text{ mm}$, phay tinh $Z_{\min} = 0,223\text{ mm}$, lượng dư tổng cộng $Z_o = 1,39 \div 2,36\text{ mm}$, kiểm tra sai số tính toán khớp đúng với dung sai đúc ($1000,\mu\text{m}$).
    • Tính toán và lựa chọn chế độ cắt hợp lý cho toàn bộ các bước phay, khoan, khoét, doa, taro; kiểm nghiệm công suất cắt lớn nhất (bước khoan $\phi 9,7$ với $N_c = 0,92\text{ kW}$) hoàn toàn nằm trong giới hạn công suất cho phép của máy công cụ ($N_m = 2,2\text{ kW}$).
    • Thiết kế hoàn chỉnh kết cấu đồ gá khoan - khoét - doa với sơ đồ định vị 6 bậc tự do, cơ cấu kẹp đai ốc bạc chữ C và bạc dẫn thay nhanh.
  • Giải pháp và đóng góp công nghệ:
    • Ứng dụng giải pháp phân tán nguyên công kết hợp đồ gá chuyên dùng, đáp ứng tính đồng nhịp của dây chuyền sản xuất hàng loạt lớn với quy mô 7.467 chi tiết/năm.
    • Đề xuất nguyên tắc chọn chuẩn tinh thống nhất (sử dụng mặt phẳng đáy và 2 lỗ tâm) xuyên suốt các nguyên công phay mặt đầu và taro ren, giúp hạn chế sai số tích lũy và đảm bảo độ không song song, không vuông góc trong phạm vi cho phép ($< 0,05\text{ mm}$).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Tiến trình công nghệ được xây dựng hoàn toàn trên hệ thống máy gia công cắt gọt vạn năng truyền thống (máy phay 6H82, máy khoan đứng 2H125, 2H135) dẫn đến số lượng nguyên công bị phân tán nhiều (9 nguyên công), đòi hỏi nhiều lần gá đặt và tăng chi phí đồ gá riêng biệt.
    • Phần tính toán giá thành kinh tế trong thuyết minh mới chỉ tập trung hạch toán tại một nguyên công đơn lẻ mà chưa tổng hợp toàn bộ chi phí cho tất cả các nguyên công trong chu trình chế tạo.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Nghiên cứu chuyển đổi quy trình công nghệ sang phương án tập trung nguyên công trên các trung tâm gia công CNC nhiều trục (phay - khoan tích hợp), giúp giảm số lần gá đặt và tăng năng suất.
    • Ứng dụng các cơ cấu kẹp chặt nhanh bằng khí nén hoặc thủy lực trên đồ gá chuyên dùng nhằm giảm thời gian phụ ($T_P$) trong chu kỳ gia công hàng loạt lớn.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành cho sinh viên, giảng viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy trong quá trình thực hiện đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy hoặc đồ án tốt nghiệp.

Tài liệu có giá trị ứng dụng cao ở các nội dung:

  • Quy trình chuẩn về phương pháp tính toán giải tích lượng dư gia công cơ khí kết hợp tra bảng thực nghiệm.
  • Phương pháp tra cứu và tính toán động lực học chế độ cắt ($v, n, s, P_0, M_x, N_c$) cho các nguyên công phay, khoan, khoét, doa, taro ren.
  • Hướng dẫn thiết kế đồ gá chuyên dùng cho chi tiết dạng càng với đầy đủ phân tích định vị 6 bậc tự do, kẹp chặt và dẫn hướng dụng cụ.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài xác định dạng sản xuất của chi tiết Đòn quay gạt số là gì và dựa trên cơ sở tính toán nào?
Dạng sản xuất được xác định là Hàng loạt lớn. Kết quả này dựa trên sản lượng chi tiết tính toán hàng năm đạt $N = 7.467$ chi tiết/năm (tính từ sản lượng kế hoạch $N_1 = 6.789$ sản phẩm/năm, số chi tiết trong một sản phẩm $m = 1$, tỷ lệ phế phẩm đúc $\alpha = 4%$, tỷ lệ dự trữ $\beta = 6%$) và khối lượng chi tiết $Q < 4\text{ kg}$ (thép C45, trọng lượng riêng $\gamma = 7,852\text{ kg/dm}^3$).

2. Lượng dư gia công mặt đáy được tính toán giải tích như thế nào?
Mặt đáy có kích thước $30^{-0,05}\text{ mm}$ được phân chia làm 2 bước: phay thô và phay tinh. Lượng dư phay thô tối thiểu tính toán giải tích là $Z_{\text{thô}\min} = 1,19\text{ mm}$ (tổng các thành phần $R_z + T_a = 400,\mu\text{m}$, sai lệch không gian $\rho = 720,\mu\text{m}$, sai số gá đặt $\varepsilon_{gd} = 70,\mu\text{m}$). Lượng dư phay tinh tính toán từ $0,223\text{ mm}$ đến $0,363\text{ mm}$, cho tổng lượng dư gia công mặt đáy $Z_o = 1,39 \div 2,36\text{ mm}$.

3. Quy trình công nghệ gia công chi tiết bao gồm những nguyên công nào?
Quy trình gồm 9 nguyên công: (1) Đúc tạo phôi; (2) Phay mặt đáy A của lỗ $\phi 12$; (3) Phay mặt đáy B lỗ $\phi 12$; (4) Phay hai mặt đáy tiếp theo; (5) Khoan, khoét, doa, vát mép lỗ $\phi 12$/$\phi 14$; (6) Khoan, khoét, doa, vát mép lỗ $\phi 10$; (7) Phay hai mặt đầu còn lại; (8) Khoan, vát mép, taro ren M10; (9) Kiểm tra độ không song song và độ không vuông góc.

4. Sơ đồ định vị 6 bậc tự do khi gia công lỗ trên đồ gá chuyên dùng được thiết kế ra sao?
Chi tiết được định vị bằng: mặt phẳng đáy tựa trên phiến tỳ phẳng khống chế 3 bậc tự do; 1 chốt trụ ngắn định vị vào lỗ tâm $\phi 12$ khống chế 2 bậc tự do; 1 chốt trám/khối V khống chế 1 bậc tự do chống xoay; kết hợp bố trí chốt tỳ phụ dạng ren vít có tay quay dưới thân càng để chống biến dạng khi cắt gọt.

5. Bước khoan mồi để taro ren M10 ở Nguyên công 8 có thông số chế độ cắt và động lực học như thế nào?
Bước khoan thực hiện trên máy khoan cần 2H125 ($N = 2,2\text{ kW}$) với mũi khoan BK8 đường kính $d = 9,7\text{ mm}$; chiều sâu cắt $t = 4,85\text{ mm}$; lượng chạy dao $s = 0,2\text{ mm/vòng}$; tốc độ cắt thực tế $v = 30,46\text{ m/ph}$; số vòng quay $n = 1000\text{ v/ph}$. Mômen xoắn cắt tính toán đạt $M_x = 8,96\text{ Nm}$, lực cắt dọc trục $P_0 = 2137,9\text{ N}$ và công suất cắt $N_c = 0,92\text{ kW}$.

Kết luận

Đồ án môn học của sinh viên Trần Văn Phú đã hoàn thành việc lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết Đòn quay gạt số với 9 nguyên công phù hợp quy mô sản xuất hàng loạt lớn 7.467 chi tiết/năm. Toàn bộ các thông số lượng dư, chế độ cắt và công suất thiết bị gia công truyền thống (6H82, 2H125, 2H135) được tính toán, kiểm nghiệm chặt chẽ theo phương pháp giải tích và tra bảng công nghệ. Đồ án cung cấp thiết kế đồ gá chuyên dùng hoàn chỉnh cho nguyên công gia công lỗ và phương pháp hạch toán kinh tế công nghệ theo quy định hiện hành.