Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong sự phát triển của các ngành công nghiệp hiện đại, ngành Cơ khí đóng vai trò là ngành công nghiệp cơ sở với nhiệm vụ thiết kế, chế tạo máy móc và thiết bị kỹ thuật phục vụ cho các lĩnh vực sản xuất khác. Để đáp ứng yêu cầu thực tiễn sản xuất, người kỹ sư cơ khí cần nắm vững kiến thức chuyên môn, kết hợp lý thuyết và kỹ năng giải quyết các bài toán công nghệ chế tạo cụ thể.
Đề tài đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy của tác giả Đoàn Đình Vũ, do thầy Nguyễn Mai Anh hướng dẫn tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội (thực hiện vào tháng 8 năm 2015), tập trung vào nhiệm vụ thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết "Càng gạt bánh răng" và thiết kế trang bị công nghệ (đồ gá) phục vụ gia công.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm các nội dung chính:
- Phân tích chức năng làm việc, điều kiện làm việc và tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết càng gạt bánh răng.
- Xác định dạng sản xuất dựa trên sản lượng hàng năm và trọng lượng của chi tiết.
- Chọn phương pháp chế tạo phôi và xác định lượng dư gia công.
- Lập tiến trình công nghệ gia công hợp lý, phân chia các nguyên công và các bước công nghệ.
- Thiết kế chi tiết từng nguyên công: chọn chuẩn định vị, chọn máy, chọn dụng cụ cắt, xác định lượng dư, tính toán chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản.
- Tính toán lượng dư gia công bằng phương pháp phân tích cho một nguyên công phay mặt phẳng.
- Tính toán chế độ cắt chi tiết theo công thức giải tích cho bước khoan.
- Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoét lỗ: xác định sơ đồ định vị, tính toán lực kẹp yêu cầu và thiết kế các chi tiết định vị, kẹp chặt.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Chi tiết càng gạt bánh răng dùng trong máy công cụ, có nhiệm vụ truyền lực gạt bánh răng nhằm thay đổi tỉ số truyền trong hộp tốc độ.
- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế quy trình công nghệ gia công cơ khí trong điều kiện sản xuất hàng loạt lớn tại xí nghiệp cơ khí; thiết kế đồ gá cơ khí chuyên dùng theo các tiêu chuẩn kỹ thuật chế tạo máy.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống lý thuyết chuyên ngành chế tạo máy kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn, sổ tay công nghệ và giáo trình chuyên môn:
- Khung lý thuyết và tiêu chuẩn: Giáo trình Công nghệ Chế tạo máy, Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy (tập 1, 2, 3), Thiết kế Đồ án Công nghệ Chế tạo máy, giáo trình Chi tiết máy, Nguyên lý máy, Đồ gá và Dụng cụ cắt.
- Phương pháp nghiên cứu và tính toán:
- Phương pháp phân tích kết cấu cơ khí: Phân tích các bề mặt làm việc, độ chính xác kích thước, hình dáng hình học, vị trí tương quan và độ nhám bề mặt (Ra, Rz).
- Phương pháp giải tích kết hợp tra bảng: Xác định chế độ cắt ($t, s, v, n$), lực cắt ($P_c, M_x$), công suất cắt ($N_c$) và thời gian gia công ($T_0$).
- Phương pháp phân tích lượng dư: Áp dụng phương pháp tính toán giải tích lượng dư nhỏ nhất dựa trên công thức giải tích của Kovan:
$$Z_{b\min} = R_{za} + T_a + \rho_a + \epsilon_b$$
- Phương pháp xác định sai số gá đặt và lực kẹp: Tính toán sai số chuẩn, sai số kẹp, sai số gá đặt tổng hợp và cân bằng mô men ma sát với mô men cắt nhằm đảm bảo chi tiết không bị xoay, lật hoặc biến dạng khi gia công.
- Nguồn dữ liệu: Bản vẽ chi tiết càng gạt bánh răng, sản lượng hàng năm được giao $N_0 = 5550$ chiếc/năm, vật liệu chế tạo là thép C45.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Phân tích chi tiết gia công
Tác giả tiến hành khảo sát chức năng, kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết càng gạt bánh răng. Chi tiết có chức năng đẩy bánh răng di trượt dọc trục để thay đổi tỉ số truyền trong các máy công cụ. Các bề mặt làm việc quan trọng gồm:
- Mặt đầu của càng: Tiếp xúc trực tiếp với vành bánh răng khi gạt, yêu cầu độ nhẵn bóng Rz20 (cấp nhẵn bóng 5).
- Mặt trụ trong lỗ càng gạt: Lắp ghép với trục gạt, kích thước danh nghĩa $\Phi 16$, miền dung sai $+0,027$ (cấp chính xác H8), độ nhám bề mặt Ra 2,5 (cấp nhẵn bóng 6).
- Lỗ chốt: Giữ chốt chống di chuyển dọc trục của càng gạt.
Thành phần hóa học của vật liệu thép C45 được xác định cụ thể trong văn bản:
| Thành phần hóa học |
Tỷ lệ (%) |
| Cacbon (C) |
0,45 |
| Silic (Si) |
0,30 |
| Mangan (Mn) |
0,70 |
| Photpho (P) |
0,045 |
| Lưu huỳnh (S) |
0,045 |
| Niken (Ni) |
0,30 |
| Crom (Cr) |
0,30 |
Đánh giá tính công nghệ: Mặt đầu của càng có chiều dày mỏng (12 mm), dễ bị biến dạng trong quá trình cắt gọt và làm việc, do đó kết cấu cần bố trí thêm gân tăng cứng. Lỗ $\Phi 16$ cần được vát mép để khử bavia và thuận lợi cho việc lắp ghép.
Xác định dạng sản xuất:
- Sản lượng hàng năm tính cả phế phẩm và hao hụt:
$$N = N_0 \cdot (1 + 11%) = 5550 \cdot 1,11 = 6160\text{ (chiếc/năm)}$$
- Thể tích chi tiết: $V = V_1 + V_2 + V_3 + V_4 = 82025,655\text{ mm}^3 = 0,082\text{ dm}^3$ (trong đó $V_1 = 25170,38\text{ mm}^3$, $V_4 = 14375\text{ mm}^3$).
- Trọng lượng chi tiết: $Q_1 = V \cdot \gamma_{\text{thép}} = 0,082 \cdot 7,852 = 0,644\text{ kg}$.
- Tra bảng phân loại: Với $Q_1 = 0,644\text{ kg} < 4\text{ kg}$ và $N = 6160\text{ chiếc/năm}$, dạng sản xuất được xác định là Sản xuất hàng loạt lớn.
- Phương pháp chế tạo phôi: Chọn phôi đúc trong khuôn cát do phôi thép đúc thích hợp với chi tiết dạng càng có hình dáng phức tạp, sản xuất hàng loạt lớn.
Phần 2: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
Với dạng sản xuất hàng loạt lớn, tác giả chọn đường lối công nghệ phân tán nguyên công, sử dụng các máy vạn năng kết hợp đồ gá chuyên dùng, gia công tuần tự bằng phương pháp một dao một vị trí. Quy trình công nghệ gồm 10 nguyên công chính:
| Số NC |
Tên nguyên công |
Thiết bị gia công |
Cấp chính xác (CCX) |
Độ nhẵn bóng |
| NC 1 |
Phay mặt đầu E |
Máy phay đứng 6H10 |
10 - 12 |
Rz 20 - Rz 50 |
| NC 2 |
Phay mặt đầu thứ hai |
Máy phay đứng 6H10 |
12 |
Rz 50 |
| NC 3 |
Phay mặt đầu thứ ba (mặt D) |
Máy phay đứng 6H10 |
10 - 12 |
Rz 20 - Rz 50 |
| NC 4 |
Khoét thô, khoét tinh lỗ $\Phi 60$ (hoặc $\Phi 42$) |
Máy khoan đứng 216A |
10 - 11 |
Rz 20 - Rz 40 |
| NC 5 |
Khoan, khoét, doa lỗ $\Phi 25$ thứ nhất |
Máy khoan đứng 2H135 |
7 - 12 |
Rz 50 / Ra 3,2 |
| NC 6 |
Khoan, khoét, doa lỗ $\Phi 25$ thứ hai (phay mặt A) |
Máy khoan 2H135 / Phay 7A420 |
7 - 12 |
Rz 20 / Ra 3,2 |
| NC 7 |
Gia công rãnh / mặt phẳng chuyển tiếp |
Máy xọc / phay chuyên dụng |
10 - 12 |
Rz 20 |
| NC 8 |
Kiểm tra tay biên / chi tiết càng |
Bàn máp, đồng hồ so |
- |
- |
| NC 9 |
Kiểm tra độ không song song tâm 2 lỗ $\Phi 16$ |
Đồ gá kiểm tra, 2 đồng hồ so |
- |
- |
| NC 10 |
Cắt đứt chi tiết |
Máy phay ngang 6H82 |
12 |
Rz 50 |
Chi tiết các nguyên công tiêu biểu:
- Nguyên công 1 & 2 (Phay mặt đầu): Sử dụng máy phay đứng 6H10 (công suất $N = 3\text{ kW}$, kích thước bàn máy $200 \times 800\text{ mm}$, dải tốc độ trục chính $50 - 2240\text{ v/ph}$, 12 cấp chạy dao). Định vị chi tiết bằng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do ở mặt đáy, kẹp chặt bằng 2 khối V. Dụng cụ cắt là dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng BK6 ($D = 100\text{ mm}, B = 50\text{ mm}, d = 32\text{ mm}, z = 8$ răng). Phay thô cắt sâu $t = 2,5\text{ mm}, s_m = 750\text{ mm/ph}, n = 475\text{ v/ph}$; phay tinh cắt sâu $t = 0,5\text{ mm}, s_m = 750\text{ mm/ph}, n = 950\text{ v/ph}$.
- Nguyên công 4 (Khoét lỗ): Thực hiện trên máy khoan đứng 216A ($N = 13\text{ kW}$, hiệu suất $\eta = 0,75$, bước tiến vô cấp $0 - 500\text{ mm/v}$, dải vòng quay $92 - 2364\text{ v/ph}$). Sơ đồ gá đặt: phiến tỳ định vị mặt đầu hạn chế 3 bậc tự do, 1 chốt trụ và 1 chốt trám vào 2 lỗ đã gia công hạn chế 3 bậc tự do; kẹp chặt bằng đòn kẹp vuông góc mặt định vị. Chia 2 bước: Khoét thô ($t = 1,5\text{ mm}, s = 1,8\text{ mm/v}, n = 92\text{ v/ph}$) và khoét tinh ($t = 0,5\text{ mm}, s = 2,2\text{ mm/v}, n = 92\text{ v/ph}$).
- Nguyên công 5 & 6 (Khoan, khoét, doa lỗ $\Phi 25$): Thực hiện trên máy khoan đứng 2H135. Định vị mặt đầu bằng phiến tỳ (3 bậc), chốt côn tự lựa vào lỗ thô (2 bậc) và khối V tỳ mặt ngoài (1 bậc). Dụng cụ gồm mũi khoan ruột gà thép gió $\Phi 24$, mũi khoét $\Phi 24,8$, mũi doa $\Phi 25$.
- Khoan $\Phi 24$: $t = 12\text{ mm}, s = 0,28\text{ mm/v}, n = 482\text{ v/ph}$, đạt CCX 12, Rz 50.
- Khoét $\Phi 24,8$: $t = 0,4\text{ mm}, s = 1,05\text{ mm/v}, n = 338\text{ v/ph}$, đạt CCX 10, Rz 32.
- Doa $\Phi 25$: $t = 0,1\text{ mm}, s = 2,2\text{ mm/v}, n = 122\text{ v/ph}$, đạt CCX 7, Ra 3,2.
- Nguyên công 9 (Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ): Đặt trục kiểm vào lỗ $\Phi 16$, trục kiểm còn lại lắp cố định trên đồ gá kiểm. Quay chi tiết quanh trục kiểm cố định đến khi chạm cữ tỳ. Hiệu số giá trị đo trên từng cặp 2 đồng hồ so theo hai phương đứng và ngang phản ánh độ không song song của hai tâm lỗ.
- Nguyên công 10 (Cắt đứt chi tiết): Thực hiện trên máy phay ngang 6H82 ($N = 7\text{ kW}$, kích thước bàn máy $320 \times 1250\text{ mm}$). Dùng dao phay đĩa cắt đứt bằng thép gió kiểu I ($D = 80\text{ mm}, b = 4\text{ mm}, d = 22\text{ mm}, z = 40$ răng). Chế độ cắt: $t = 12\text{ mm}, s_m = 150\text{ mm/ph}, n = 190\text{ v/ph}$, đạt CCX 12, Rz 50.
Phần 3: Tính toán lượng dư cho nguyên công gia công mặt phẳng
Tác giả thực hiện tính toán lượng dư bằng phương pháp phân tích cho nguyên công phay mặt phẳng của chi tiết thép C45 có độ cứng HB = 160, yêu cầu độ nhẵn bóng Rz = 2,5 $\mu\text{m}$. Quy trình gia công gồm hai bước: Phay thô và phay tinh.
Các thành phần sai lệch không gian và sai số gá đặt được xác định:
- Sai lệch không gian của phôi: Chiều dài chi tiết $l = 140\text{ mm}$, độ vênh đơn vị $k = 0,7$, tính được sai lệch không gian của phôi $\rho_{\text{phôi}} = 98\ \mu\text{m}$; sai lệch không gian còn lại sau gia công thô $\rho_{\text{còn lại}} = 4,9\ \mu\text{m}$.
- Sai số gá đặt:
- Sai số kẹp chặt: $\epsilon_k = 120\ \mu\text{m}$ (tra bảng với thân đồ gá gang xám GX15-32).
- Sai số chuẩn: $\epsilon_c = L \cdot \tan\alpha_{\text{gđ}} = 46\ \mu\text{m}$ (với $\alpha_{\max} = 0,047\text{ mm}, h = 283\ \mu\text{m}, \tan\alpha_{\text{gđ}} = 0,00016$).
- Sai số gá đặt tổng hợp: $\epsilon_{\text{gđ}} = \sqrt{\epsilon_c^2 + \epsilon_k^2} = \sqrt{46^2 + 120^2} = 128,5\ \mu\text{m}$.
- Sai số kẹp sau phay tinh: $\epsilon_k = 120\ \mu\text{m}$.
Bảng tổng hợp tính toán lượng dư và dung sai qua các bước:
| Bước công nghệ |
$R_z\ (\mu\text{m})$ |
$T_a\ (\mu\text{m})$ |
$\rho\ (\mu\text{m})$ |
$\epsilon\ (\mu\text{m})$ |
$Z_{b\min}\ (\mu\text{m})$ |
Kích thước tính toán (mm) |
Dung sai $\delta\ (\mu\text{m})$ |
Kích thước giới hạn nhỏ nhất (mm) |
Kích thước giới hạn lớn nhất (mm) |
$Z_{\min}\ (\mu\text{m})$ |
$Z_{\max}\ (\mu\text{m})$ |
| Phôi đúc |
250 |
350 |
98 |
- |
- |
45,04 |
400 |
45,946 |
46,346 |
- |
- |
| Phay thô |
50 |
- |
4,9 |
128,5 |
826 |
45,94 |
50 |
45,120 |
45,170 |
826 |
1176 |
| Phay tinh |
20 |
- |
25,7 |
80 |
120 |
45,04 |
20 |
45,000 |
45,040 |
120 |
130 |
Lượng dư tổng cộng: $Z_{0\min} = 120 + 826 = 946\ \mu\text{m}$; $Z_{0\max} = 130 + 1176 = 1306\ \mu\text{m}$.
Phần 4: Tính toán chế độ cắt theo công thức giải tích
Tác giả lập bảng và tính toán chế độ cắt giải tích cho bước khoan lỗ $\Phi 16$ (mũi khoan $D = 14\text{ mm}$, vật liệu gang/thép có HB > 170):
- Chiều sâu cắt: $t = \frac{D}{2} = 7\text{ mm}$.
- Lượng chạy dao: Tra bảng $s = 0,47 - 0,54\text{ mm/v}$, chọn $s = 0,5\text{ mm/v}$.
- Tốc độ cắt tính toán:
$$v = \frac{C_v \cdot D^q}{T^m \cdot s^y} \cdot K_v$$
Với $C_v = 17,2; q = 0,25; y = 0,4; m = 0,125; K_v = K_{Mv} \cdot K_{lv} = 1 \cdot 1 = 1$, tính được tốc độ cắt thực tế $v = 36,3\text{ m/ph}$, số vòng quay trục chính $n = 482\text{ v/ph}$.
- Lực cắt dọc trục và mô men xoắn: Lực cắt $P_c = 5886\text{ N}$, mô men xoắn $M_x = 69,5\text{ N}\cdot\text{m}$.
- Công suất cắt hiệu dụng: $N_c = \frac{M_x \cdot n}{9750} = 3,43\text{ kW}$.
Phần 5: Tính toán kinh tế và thời gian gia công cơ bản
Thời gian gia công cơ bản ($T_0$) được xác lập cho từng nguyên công dựa trên chiều dài bề mặt gia công ($l$), chiều dài ăn dao ($l_1$), chiều dài thoát dao ($l_2$), lượng chạy dao phút ($s_m$) và số lần chạy dao ($i$):
- Nguyên công 1 (Phay thô + Phay tinh):
$$T_{0\text{ (thô)}} = T_{01} + T_{02} + T_{03} = 0,11 + 0,13 = 0,24\text{ (phút)}$$
- Nguyên công 3 (Khoét thô + Phay tinh): Chiều dài gia công $l = 12\text{ mm}$, $l_1 = 17\text{ mm}$ (khoét) và $l = 80\text{ mm}$ (phay tinh).
- Nguyên công 10 (Cắt đứt chi tiết): Chiều dài cắt $l = 10\text{ mm}$, $l_1 = 4\text{ mm}$, $l_2 = 6\text{ mm}$, tốc độ chạy dao phút $s_m = 150\text{ mm/ph}$.
Phần 6: Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoét lỗ
Đồ gá được thiết kế cho nguyên công khoét lỗ lớn trên máy khoan đứng, yêu cầu khống chế đủ 6 bậc tự do của chi tiết càng gạt:
- Cơ cấu định vị:
- Mặt phẳng đáy: Đã qua gia công tinh (chuẩn tinh), sử dụng 2 phiến tỳ phẳng hạn chế 3 bậc tự do. Phiến tỳ chế tạo từ thép 20Cr, thấm cacbon đạt độ cứng nhiệt luyện 60 HRC.
| Kiểu phiến tỳ |
B (mm) |
L (mm) |
H (mm) |
$l_1$ (mm) |
$l$ (mm) |
$d$ (mm) |
Vật liệu |
Số lỗ bắt vít |
Số lượng |
Độ cứng |
| Kiểu 1 |
16 |
60 |
10 |
30 |
15 |
6,6 |
20Cr |
2 |
4 |
60 HRC |
| Kiểu 2 |
16 |
100 |
35 |
- |
- |
- |
20Cr |
3 |
2 |
60 HRC |
- Mặt trụ trong bên phải: Đã qua gia công tinh, dùng 1 chốt trụ ngắn đường kính danh nghĩa $D = 16\text{ mm}, d = 10\text{ mm}$ để hạn chế 2 bậc tự do.
- Mặt trụ trong bên trái: Dùng 1 chốt trám hạn chế 1 bậc tự do chống xoay quanh tâm chốt trụ ngắn.
- Cơ cấu kẹp chặt và tính toán lực kẹp:
- Sơ đồ kẹp: Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu đòn kẹp ren vít; phương lực kẹp vuông góc với mặt phẳng định vị, hướng từ trên xuống ép chặt chi tiết vào phiến tỳ, điểm đặt lực tại vị trí cứng vững của chi tiết.
- Tính toán lực kẹp chống mô men xoay: Khi cắt, dao tạo ra lực cắt dọc trục $P_c = 5886\text{ N}$ và mô men xoay $M_c$. Lực ma sát tạo ra bởi lực kẹp $W$ phải thắng mô men xoay $M_c$ theo điều kiện an toàn:
$$M_{ms} = W \cdot f \cdot R \ge K \cdot M_c$$
Trong đó:
- $f = 0,3$: Hệ số ma sát giữa bề mặt định vị và chi tiết.
- $R = 140\text{ mm}$: Khoảng cách từ tâm mũi khoan đến điểm kẹp.
- $K$: Hệ số an toàn tổng hợp, tính bằng tích các hệ số thành phần:
$$K = K_0 \cdot K_1 \cdot K_2 \cdot K_3 \cdot K_4 \cdot K_5 \cdot K_6$$
Với: $K_0 = 1,5$ (hệ số an toàn chung); $K_1 = 1,2$ (tính đến độ bóng thay đổi); $K_2 = 1,0$ (tính đến mòn dao); $K_3 = 1,2$ (gia công gián đoạn); $K_4 = 1,3$ (sai số cơ cấu kẹp); $K_5 = 1,0$ (kẹp bằng tay); $K_6 = 1,5$ (mô men làm xoay chi tiết).
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán và thiết kế kỹ thuật theo các thông số định lượng trong văn bản:
- Xác lập quy trình công nghệ 10 nguyên công hoàn chỉnh cho chi tiết càng gạt bánh răng với năng suất hàng năm $N = 6160$ chi tiết/năm, phù hợp dạng sản xuất hàng loạt lớn.
- Lựa chọn giải pháp tạo phôi đúc trong khuôn cát và bổ sung gân tăng cứng dày 20 mm, vát mép lỗ $\Phi 16$ nhằm nâng cao độ cứng vững và tính công nghệ của chi tiết.
- Tính toán chính xác lượng dư phay mặt phẳng bằng phương pháp phân tích, xác định lượng dư danh nghĩa nhỏ nhất $Z_{0\min} = 946\ \mu\text{m}$ và lớn nhất $Z_{0\max} = 1306\ \mu\text{m}$, giúp tiết kiệm vật liệu và giảm thời gian gia công.
- Thiết kế kết cấu đồ gá chuyên dùng cho nguyên công khoét lỗ đảm bảo nguyên tắc 6 điểm định vị (3 điểm phiến tỳ, 2 điểm chốt trụ, 1 điểm chốt trám), tính toán cơ cấu kẹp ren vít đảm bảo lực kẹp chống lại lực cắt $P_c = 5886\text{ N}$.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Do tác giả là sinh viên chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế tại xưởng sản xuất, một số thông số chế độ cắt và kết cấu đồ gá vẫn dựa trên điều kiện tra bảng lý thuyết, chưa được tối ưu hóa theo điều kiện máy móc thực tế của từng xưởng gia công.
- Chưa tiến hành phân tích độ mòn dao và tuổi bền dụng cụ cắt theo thời gian thực trong điều kiện sản xuất liên tục.
Hướng phát triển tiếp:
- Kiểm nghiệm thực tế quy trình công nghệ và đồ gá trên máy công cụ thực nghiệm tại xưởng cơ khí để hiệu chỉnh thông số cắt và thời gian phụ.
- Nghiên cứu ứng dụng đồ gá kẹp chặt bằng khí nén hoặc thủy lực thay thế cho cơ cấu kẹp ren vít bằng tay để rút ngắn thời gian phụ và tăng mức độ cơ khí hóa.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án này có giá trị tham khảo hữu ích đối với:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy khi làm đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy, đồ án Đồ gá hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơ khí.
- Cán bộ kỹ thuật, kỹ sư công nghệ tại các nhà máy cơ khí cần tài liệu tham khảo về quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng càng, phương pháp phân tích lượng dư theo Kovan và phương pháp tính toán lực kẹp đồ gá.
- Phần nội dung đáng tham khảo nhất: Bảng tính toán lượng dư phân tích chi tiết (Phần 3) và các bước xác định hệ số an toàn $K$, tính toán lực kẹp đồ gá cho chi tiết dạng càng (Phần 6).
Câu hỏi thường gặp
1. Chi tiết gia công trong đồ án là gì và làm việc trong điều kiện như thế nào?
Chi tiết là càng gạt bánh răng dùng trong máy công cụ, có chức năng đẩy bánh răng để thay đổi tỉ số truyền. Trong quá trình làm việc, chi tiết chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ, các mặt đầu tiếp xúc với vành bánh răng, lỗ $\Phi 16$ lắp với trục gạt và có thêm lỗ chốt chống di chuyển dọc trục.
2. Dạng sản xuất của chi tiết được xác định là gì và dựa trên cơ sở nào?
Dạng sản xuất là hàng loạt lớn, được xác định dựa trên sản lượng hàng năm $N = 6160$ chi tiết/năm (sau khi cộng $11%$ phế phẩm và hao hụt từ $N_0 = 5550$) và trọng lượng chi tiết $Q_1 = 0,644\text{ kg}$ (thể tích $V = 0,082\text{ dm}^3$, vật liệu thép C45 có khối lượng riêng $\gamma = 7,852\text{ kg/dm}^3$).
3. Vì sao kết cấu của chi tiết cần bổ sung thêm phần gân tăng cứng?
Do mặt đầu làm việc của chi tiết mỏng (12 mm), trong quá trình gia công cắt gọt và khi làm việc chịu lực gạt có thể không đủ độ cứng vững, dẫn đến rung động hoặc biến dạng; vì vậy tác giả đã thiết kế bổ sung thêm phần gân để tăng độ cứng vững cho chi tiết.
4. Sơ đồ định vị 6 bậc tự do của đồ gá khoét lỗ (Phần 6) được bố trí như thế nào?
Sơ đồ định vị gồm:
- Mặt phẳng đáy (chuẩn tinh): Định vị bằng 2 phiến tỳ phẳng hạn chế 3 bậc tự do.
- Mặt trụ trong bên phải (lỗ đã gia công tinh): Định vị bằng 1 chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do.
- Mặt trụ trong bên trái: Định vị bằng 1 chốt trám hạn chế 1 bậc tự do chống xoay.
5. Sai số gá đặt tổng hợp khi phay mặt phẳng trong Phần 3 được tính bằng bao nhiêu?
Sai số gá đặt tổng hợp được tính bằng $\epsilon_{\text{gđ}} = \sqrt{\epsilon_c^2 + \epsilon_k^2} = \sqrt{46^2 + 120^2} = 128,5\ \mu\text{m}$ (trong đó sai số chuẩn $\epsilon_c = 46\ \mu\text{m}$ và sai số kẹp chặt $\epsilon_k = 120\ \mu\text{m}$).
Kết luận
Đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy của tác giả Đoàn Đình Vũ đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết càng gạt bánh răng và đồ gá chuyên dùng trong điều kiện sản xuất hàng loạt lớn. Bản thuyết minh trình bày đầy đủ cơ sở lý thuyết, các bảng tra cứu thông số kỹ thuật, chuỗi 10 nguyên công gia công cơ khí cùng các phép tính toán lượng dư, chế độ cắt và lực kẹp đồ gá chuẩn xác. Đây là tài liệu học thuật có cấu trúc mẫu mực, đáp ứng đầy đủ yêu cầu đào tạo kỹ sư cơ khí tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.
