Chương 1. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Đối với phần này, là nhằm giúp chúng ta xác định được hình thức tổ chức sản xuất nào hợp lí (đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, hàng loạt vừa, hàng loạt lớn, hay là hàng loạt khối) sau đó có thể cải thiện tính công nghệ của chi tiết, chọn phương án chế tạo phôi, chọn thiết bị gia công công nghệ hợp lý cho việc gia công chi tiết.1 MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT Sử dụng phần mềm CAD 3D (Creo Parametric) để mô hình hóa chi tiết gối đỡ gồm những bước sau đây: Bước 1: Vẽ biên dạng 2D hình chữ nhật và 2 lỗ của chi tiết. Biên dạng chi tiết gối đỡ trước khi mô hình hóa 3D. 4 Bước 2: Sử dụng lệnh Extrude để tạo bề dày chi tiết ở hình dáng 3D Hình 1.
Biên dạng sau khi được mô hình hóa 3D. Bước 3: Vẽ 2D biên dạng thứ 2 của chi tiết Hình 1. Chi tiết trước khi mô hình hóa 3D. 5 Bước 4: Dùng lệnh Extrude để tạo bề dày biên dạng thứ 2 của chi tiết.
Chi tiết được sử dụng lệnh Extrude. Chi tiết hoàn chỉnh.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA CHI TIẾT Chi tiết được làm từ vật liệu gang xám GX15–32. Mục đích của phần này là xác định thể tích và khối lượng của chi tiết, từ đó xác định hình thức tổ chức sản xuất và cải thiện tính công nghệ của sản phẩm. Dùng phần mềm PTC Creo với công cụ Mass Properties.
Chọn vật liệu là GX15–32. sau khi đã thêm trong Edit Materials. Cài đặt đơn vị chiều dài là millimeter, khối lượng là kilogram và thời gian là second. Bước 1: Vào Edit Materials chọn Create new solid material để thêm vật liệu gang xám GX15–32 và sau đó gán vật liệu cho chi tiết.
Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1. Thêm vật liệu GX15-32. 7 Bước 2: Gán vật liệu GX15-32 đã thêm và Set as Master. Kết quả chi tiết được hiển thị như hình 1.
Chọn vật liệu cho chi tiết. Bước 3: Chọn mục Analysis trên thanh công cụ Creo, sau đó chọn Mass Properties để tính khối lượng cho chi tiết. Kết quả như hình 1. Kết quả khối lượng tính toán.
Ta có khối lượng riêng của chi tiết gối đỡ là D = 7,20 g/cm3 = 7200 kg/m3, Theo tài liệu [1] Theo như bảng trên ta thấy thể tích V của gối đỡ là 6,5507. 8 Ta có khối lượng riêng và thể tích thì sẽ tìm được khối lượng của chi tiết Gối đỡ theo công thức: m = D.10-5 = 0,47 kg Trong đó: m, khối lượng (kg) D, khối lượng riêng (kg/m3) V, thể tích (m3) 1.3 XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT Xác định sản lượng hằng năm của chi tiết trong một năm của nhà máy theo công thức (2.1) Trong đó: N0 = 2500 là số sản phẩm sản xuất trong một năm theo kế hoạch. m = 1 là số chi tiết như nhau trong một sản phẩm. α là số phần tram dự trữ chi tiết cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng (α = 10÷20%), chọn α = 15%.
β là số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo (β= 3÷5%), chọn β = 4%. Thay các giá trị vào (1. Dựa vào khối lượng m = 0,47 kg và sản lượng của chi tiết sản xuất trong một năm là 2990 (chiếc/năm), ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa [1, trang 25, bảng 2. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT Dựa vào bản vẽ chi tiết, ta có các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là: 4 lỗ đường kính ∅ 9 H 9 mm cấp chính xác IT9, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm.
Lỗ đường kính ∅ 80 H 7 mm cấp chính xác IT7, độ nhám bề mặt Ra= 1,6 μm. 2 lỗ có đường kính ∅ 13H9 mm cấp chính IT9, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm. Mặt đáy kích thước 15 mm cấp chính xác IT12, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm. Hai bề mặt kích thước 120 mm cấp chính xác IT12, độ nhám bề mặt Ra= 3,2 μm.
Bản vẽ chi tiết.2 VẬT LIỆU CHI TIẾT Vật liêu GX15-32 có thành phần hóa học và cơ tính như ở bảng 2. Bảng thống kê thành phần hóa học của vật liệu [10] C% Mn% Si% S% P% 2,8÷3,5 0,5÷1 1,5÷3 0,08÷0,12 ≤0,3 Bảng 2. Bảng các tính chất cơ học của vật liệu [11] Thông số Giá trị Đơn vị Giới hạn bền kéo 150 N/mm2 Độ giãn dài δ ≈ 0,5 % Giới hạn độ bền uốn 320 N/mm2 Giới hạn độ bền nén 600 N/mm2 Giới hạn chảy ≥ 300 MPa Độ giãn dài tương đối ≥ 19 % Độ cứng 170 ÷ 229 HB 2. Đánh giá tính công nghệ trong kết cấu.
Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm về kết cấu cũng như những yêu cầu kĩ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công. Nó có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tính công nghệ, giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm. Phần góc lượn góc nhọn sắc cạnh nên tạo bán kính R 0,4 mm khi chúng không vi phạm chức năng của chi tiết. Việc này giúp giảm ứng suất tập trung, thuận lợi cho gia công vì bản thân mũi dao luôn có một bán kính r.
Hai mặt bên kích thước 120 mm, độ chính xác gia công yêu cầu không quá cao, nên chỉ cần phay thô và phay bán tinh để đạt chất lượng bề mặt theo yêu cầu bản vẽ, yêu cầu cấp chính xác IT12 và độ nhám Ra 3,2 μm. Bề mặt ngoài kích thước 39 mm, bề mặt gia công có cung tròn bán kính R60, khi đúc tạo hình sẽ cho ra biên dạng nên ko cần gia công ở biên dạng này. Mặt đáy kích thước 15 mm, gia công bằng phương pháp phay thô và phay bán tinh, bề mặt phẳng dễ dàng gia công, dùng phiến tỳ và chốt tỳ để cố định chi tiết trên bàn máy, yêu cầu cấp chính xác IT12 và độ nhám Ra 3,2 μm, việc gia công khá thuận lợi. Lỗ Ø80H7 mm có cấp chính xác IT7 và độ nhám Ra 1,6 μm, nên cần nhiều nguyên công khác nhau để đạt yêu cầu cấp chính xác bằng tiện thô, tiện bán tinh, tiện tinh, mài tinh.
Phần công việc này trải qua nhiều nguyên công, lỗ thông đủ rộng nên việc thoát phoi và tiến, thoát dao dễ dàng. Khoét sẽ nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt, 11 dao khoét có nhiều mũi cắt hơn dao khoan do đó có độ cứng vững cao. Phần gia công thực hiện không quá khó nhưng tốn thời gian gia công. 4 lỗ Ø9H9 mm có cấp chính xác IT9 và độ nhám Ra 3,2 μm cần nhiều nguyên công khác nhau để đạt yêu cầu cấp chính xác bằng khoan, khoét, doa.
Phần công việc này trải qua nhiều nguyên công, lỗ thông nên việc thoát phoi dễ dàng, thuận lợi cho việc gia công. 2 lỗ Ø13H9 mm có cấp chính xác IT9 và độ nhám Ra 3,2 μm, gia công tạo lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa bán tinh và doa tinh, lỗ thông nên việc thoát phoi dễ dàng, thuận lợi khi gia công. Kết luận : Dựa trên đánh giá chi tiết, ta thấy chỉ có yếu tố góc lượn cần thêm bán kính cong R, tuy nhiên nó sẽ được tạo ra bởi mũi dao khi gia công vì mũi dao luôn tồn tại bán kính cong. Do đó, chi tiết của chúng ta không cần sửa đổi kết cấu và vẫn đáp ứng được yêu cầu độ chính xác gia công.
CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.1 CHỌN DẠNG PHÔI Để chọn dạng phôi ta cần căn cứ vào vật liệu, hình dạng, kích thước, dạng sản xuất của chi tiết, cần đi phân tích các ưu nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi ứng với chi tiết để từ đó xác định được dạng phôi hợp lý, tối ưu. Ưu điểm - Chi tiết gối đỡ có hình dáng đơn giản dễ tạo khuôn đúc, tính toán thiết kế dễ dàng, đảm bảo được hình dáng hình học của phôi gần với chi tiết, từ đó tiết kiệm được thời gian gia công, lượng dư, chi phí. - Dạng sản xuất hàng loạt vừa của gối đỡ nên dễ cơ khí hóa, tự động hóa nhờ vào việc chế tạo khuôn thuộc nhóm đúc đặc biệt, sử dụng nhiều lần sau khi tháo khuôn, cho năng suất cao, giá thành thấp phù hợp. - Công nghệ và trang bị đơn giản.
Nhược điểm - Vật liệu GX15-32 có giá thành khá cao mà phôi đúc có lượng dư lớn, tốn vật liệu đồng thời trong quá trình đúc cần bố trí đậu ngót, đậu hơi, rãnh dẫn làm hao hụt vật liệu và gây tốn thêm chi phí. - Tỷ lệ phế phẩm cao, chất lượng vật đúc khó ổn định. - Độ bóng bề mặt chưa cao, độ chính xác kích thước thấp, Chi tiết hộp đúc ra thường nguội không đều, gây ra biến dạng nhiệt và ứng suất dư.2 Phôi rèn Chi tiết gối đỡ được chế tạo từ gang xám GX15-32, có tính dẻo rất thấp, có giới hạn bền và kéo sợi thấp, không có tính bền chịu va đập nên không thể chế tạo phôi bằng phương pháp này.3 Phôi cán Với loại phôi này, khi gia công tạo phôi cho chi tiết hình dạng một khối đặc. Cho năng suất chế tạo phôi cao, phôi cán không đòi hỏi nhiều về thiết bị và công nghệ, đường kính và chiều dài chi tiết không lớn lắm phù hợp với sản xuất hàng loạt.
Với chi tiết gối đỡ có bề mặt lỗ lớn, khi tạo phôi bằng phương pháp này sẽ phải gia công tạo ra lỗ nên tốn rất nhiều thời gian và ra lượng dư kim loại lớn. Nên chi tiết gối đỡ không phù hợp để làm phôi cán được.4 Phôi dập Chi tiết gối đỡ được chế tạo từ gang xám GX15-32, có tính dẻo rất thấp, có giới hạn bền và kéo sợi thấp, không có tính bền chịu va đập nên không thể chế tạo phôi bằng phương pháp này. Kết luận: Qua việc phân tích các ưu và nhược điểm của các phương pháp chế tạo phôi, ta thấy phương pháp chế tạo phôi đúc đáp ứng được yêu cầu của chi tiết. Phương pháp này phù hợp với chi tiết gối đỡ vật liệu GX15-32, chi tiết có hình dáng, kích thước đơn giản, tạo phôi nhanh, độ chính xác hình dáng kích thước đảm bảo, chất lượng phôi tốt, ít tốn vật liệu, tạo tiền đề cho gia công phôi sau này ít tốn thời gian, công sức, đảm bảo các yếu tố kinh tế, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa.2 CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3.1 Đúc trong khuôn cát Chi tiết gối đỡ làm từ vật liệu GX15-32 rất thích hợp để đúc trong khuôn cát, chi tiết không yêu cầu cao về độ nhám bề mặt nên đúc trong khuốn cát đáp ứng được yêu cầu.