Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành cơ khí chế tạo máy, chi tiết dạng gối đỡ là một trong những bộ phận cơ bản, đóng vai trò nâng đỡ trục và chịu tải trọng trong nhiều cụm máy công nghiệp. Đề tài "Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ" được thực hiện dưới dạng đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy tại Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang. Mục tiêu cốt lõi của đề tài là xây dựng một quy trình công nghệ gia công cơ khí hoàn chỉnh, hợp lý về mặt kỹ thuật và tối ưu về mặt kinh tế nhằm gia công chi tiết gối đỡ đạt đầy đủ các chỉ tiêu chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước theo bản vẽ thiết kế.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể theo các nội dung kỹ thuật ban đầu:

  1. Xác định dạng sản xuất dựa trên sản lượng kế hoạch và khối lượng chi tiết.
  2. Phân tích chức năng, yêu cầu kỹ thuật và tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết gia công.
  3. Lựa chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi thích hợp.
  4. Lập tiến trình công nghệ gia công các bề mặt.
  5. Thiết kế chi tiết các nguyên công (chọn máy, đồ gá, dụng cụ cắt, dung dịch trơn nguội và dụng cụ kiểm tra).
  6. Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian cho bề mặt lỗ chính bằng phương pháp giải tích.
  7. Xác định chế độ cắt và thời gian gia công cơ bản.
  8. Lập phiếu tổng hợp nguyên công và hoàn thiện hệ thống bản vẽ (01 bản vẽ chi tiết gia công A3, 01 bản vẽ phôi A3, 03 bản vẽ nguyên công A3).

Đối tượng nghiên cứu là chi tiết gối đỡ được chế tạo từ vật liệu gang xám GX15–32 với sản lượng theo kế hoạch $N_0 = 2500$ sản phẩm/năm. Phạm vi thực hiện đồ án diễn ra từ ngày 15/01/2024 đến ngày 28/05/2024 tại Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Văn Tường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế công nghệ

Nghiên cứu ứng dụng các nguyên lý cơ bản của công nghệ chế tạo máy, lý thuyết cắt gọt kim loại, cùng hệ thống sổ tay tra cứu tiêu chuẩn ngành cơ khí:

  • Khung lý thuyết và tiêu chuẩn tra cứu: Áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật về dung sai lắp ghép, cấp chính xác bề mặt (IT), độ nhám bề mặt ($Ra$, $Rz$), tiêu chuẩn vật liệu kim loại gang xám GX15-32, các công thức giải tích tính toán sai lệch không gian, sai số gá đặt và lượng dư gia công trung gian.
  • Phương pháp mô hình hóa và tính toán khối lượng: Ứng dụng phần mềm CAD 3D (PTC Creo Parametric) để dựng hình học không gian 3 chiều của chi tiết qua các lệnh tạo hình (Extrude), gán thuộc tính vật liệu gang xám GX15-32 và sử dụng module Mass Properties để xác định chính xác thể tích và khối lượng của chi tiết.
  • Phương pháp phân tích công nghệ và so sánh phương án: Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp tạo phôi (rèn, cán, dập, đúc) và các công nghệ đúc (khuôn cát, khuôn kim loại, ly tâm, áp lực); phân tích nguyên tắc chọn chuẩn định vị (chuẩn thô, chuẩn tinh, định vị 6 bậc tự do bằng phiến tỳ, chốt trụ và chốt trám).
  • Phương pháp tính toán giải tích lượng dư: Sử dụng phương pháp phân tích của Giáo sư V.M. Kovan để xác định trị số lượng dư nhỏ nhất qua từng bước công nghệ đối với bề mặt lỗ trụ $\varnothing 80\text{H}7$.
  • Nguồn dữ liệu: Bản vẽ thiết kế chi tiết gối đỡ, các bảng tra cứu sổ tay công nghệ chế tạo máy, thông số kỹ thuật chuẩn của máy công cụ (máy phay 6H12, máy khoan cần 2A55, máy tiện 1K62, máy mài trong 35250) và thông số hình học của các loại dao cắt hợp kim cứng T15K6, thép gió T18, đá mài Corun điện 15A.

Thiết kế và triển khai quy trình công nghệ

Hệ thống công nghệ gia công chi tiết gối đỡ được thiết kế dựa trên nguyên tắc đảm bảo chất lượng kỹ thuật với chi phí gia công tại mỗi nguyên công là thấp nhất:

Yếu tố công nghệ Giải pháp và thông số kỹ thuật lựa chọn
Vật liệu gia công Gang xám GX15-32 ($D = 7200\text{ kg/m}^3$, độ cứng $170 \div 229\text{ HB}$, $\sigma_b = 150\text{ N/mm}^2$)
Phương pháp tạo phôi Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy (cấp chính xác II, dung sai IT15–IT16, $Rz = 80\ \mu\text{m}$)
Chuẩn định vị chính Mặt đáy (khống chế 3 bậc tự do bằng phiến tỳ) kết hợp 2 lỗ định vị $\varnothing 13$ (khống chế 3 bậc tự do bằng chốt trụ và chốt trám)
Thiết bị công nghệ Máy phay đứng 6H12 ($7\text{ kW}$), Máy khoan cần 2A55 ($4,5\text{ kW}$), Máy tiện 1K62 ($10\text{ kW}$), Máy mài trong 35250 ($5\text{ kW}$)
Vật liệu dụng cụ cắt Hợp kim cứng T15K6 (phay), Thép gió T18 (khoan, khoét, doa, tiện), Đá mài Corun điện 15A hạt M8
Dung dịch trơn nguội Êmunxi (nguyên công phay), Dầu khoáng (nguyên công khoan-khoét-doa), Nước Xôđa (nguyên công mài)

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Xác định dạng sản xuất

Nội dung chương tập trung vào việc mô hình hóa hình học và tính toán quy mô sản lượng hàng năm nhằm lựa chọn hình thức tổ chức sản xuất phù hợp:

  • Mô hình hóa chi tiết: Tác giả sử dụng phần mềm PTC Creo Parametric qua 4 bước: (1) Phác thảo 2D biên dạng hình chữ nhật và 2 lỗ đáy; (2) Sử dụng lệnh Extrude tạo bề dày khối đế; (3) Phác thảo biên dạng cung tròn thứ hai; (4) Sử dụng lệnh Extrude để tạo bề dày hoàn chỉnh cho chi tiết gối đỡ.
  • Xác định khối lượng: Gán vật liệu gang xám GX15–32 với khối lượng riêng $D = 7,20\text{ g/cm}^3 = 7200\text{ kg/m}^3$. Thể tích chi tiết đo được trên phần mềm là $V = 6,5507 \times 10^{-5}\text{ m}^3$, từ đó xác định khối lượng chi tiết $m = D \times V = 0,47\text{ kg}$.
  • Tính toán sản lượng: Sản lượng hàng năm của nhà máy được xác định theo công thức: $$N = N_0 \cdot m \cdot \left(1 + \frac{\alpha + \beta}{100}\right)$$ Trong đó: $N_0 = 2500$ chiếc/năm; $m = 1$ (số lượng chi tiết trong một sản phẩm); phần trăm dự trữ phụ tùng $\alpha = 15%$; phần trăm phế phẩm $\beta = 4%$. Kết quả tính ra sản lượng thực tế là $N = 2990$ chiếc/năm.
  • Kết luận dạng sản xuất: Dựa vào bảng tra cứu tương quan giữa sản lượng ($2990$ chiếc/năm) và khối lượng chi tiết ($0,47\text{ kg}$), dạng sản xuất được xác định là hàng loạt vừa.

Chương 2. Phân tích chi tiết gia công

Chương này đi sâu vào việc đánh giá các điều kiện kỹ thuật, cơ tính vật liệu và tính công nghệ của kết cấu:

  • Yêu cầu kỹ thuật các bề mặt:
    • 4 lỗ $\varnothing 9\text{H}9\text{ mm}$: cấp chính xác IT9, độ nhám $Ra = 3,2\ \mu\text{m}$.
    • Lỗ trụ tâm $\varnothing 80\text{H}7\text{ mm}$: cấp chính xác IT7, độ nhám $Ra = 1,6\ \mu\text{m}$.
    • 2 lỗ $\varnothing 13\text{H}9\text{ mm}$: cấp chính xác IT9, độ nhám $Ra = 3,2\ \mu\text{m}$.
    • Mặt đáy kích thước $15\text{ mm}$: cấp chính xác IT12, độ nhám $Ra = 3,2\ \mu\text{m}$.
    • Hai bề mặt bên kích thước $120\text{ mm}$: cấp chính xác IT12, độ nhám $Ra = 3,2\ \mu\text{m}$.
  • Vật liệu và cơ tính GX15-32:
Chỉ tiêu thành phần / Cơ tính Giá trị kỹ thuật
Thành phần hóa học C: $2,8 \div 3,5%$; Mn: $0,5 \div 1%$; Si: $1,5 \div 3%$; S: $0,08 \div 0,12%$; P: $\le 0,3%$
Giới hạn bền kéo ($\sigma_b$) $150\text{ N/mm}^2$
Giới hạn bền uốn / nén Bền uốn: $320\text{ N/mm}^2$; Bền nén: $600\text{ N/mm}^2$
Giới hạn chảy / Độ giãn dài Giới hạn chảy $\ge 300\text{ MPa}$; Độ giãn dài $\delta \approx 0,5%$ (độ giãn dài tương đối $\ge 19%$)
Độ cứng bề mặt $170 \div 229\text{ HB}$
  • Đánh giá tính công nghệ trong kết cấu: Kết cấu gối đỡ có các góc lượn sắc cạnh được đề xuất bán kính $R0,4\text{ mm}$ hình thành tự nhiên theo bán kính mũi dao nhằm giảm tập trung ứng suất; bề mặt ngoài cung tròn $R60$ (kích thước $39\text{ mm}$) đúc đạt yêu cầu nên không cần gia công cắt gọt; các lỗ đều là lỗ thông suốt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát phoi và tiến - lùi dao. Kết luận chi tiết không cần sửa đổi kết cấu.

Chương 3. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

  • Phân tích dạng phôi: Loại bỏ phôi rèn và phôi dập vì gang xám GX15-32 có tính dẻo rất thấp và chịu va đập kém; loại bỏ phôi cán vì tạo phôi khối đặc sẽ phát sinh lượng dư cắt gọt lỗ $\varnothing 80$ rất lớn. Phương án phôi đúc được lựa chọn nhờ hình dáng hình học gần với chi tiết, tiết kiệm kim loại và phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa.
  • Phương pháp đúc: Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy được chọn do chi phí trang thiết bị hợp lý, chất lượng phôi đạt cấp chính xác II, dung sai kích thước IT15–IT16, độ nhám $Rz = 80\ \mu\text{m}$, tránh được hiện tượng biến trắng gang như khi đúc trong khuôn kim loại.
  • Xác định lượng dư và kích thước phôi sơ bộ: Các lỗ $\varnothing 9$ và $\varnothing 13$ có đường kính nhỏ hơn $30\text{ mm}$ nên đúc đặc không đặt lõi. Lượng dư và dung sai phôi đúc cấp II:
    • Kích thước $200\text{ mm}$: lượng dư 2 mặt $3\text{ mm}$, dung sai $\pm 1\text{ mm} \rightarrow$ kích thước phôi $206 \pm 1\text{ mm}$.
    • Kích thước $100\text{ mm}$: lượng dư 2 mặt $3\text{ mm}$, dung sai $\pm 0,8\text{ mm} \rightarrow$ kích thước phôi $106 \pm 0,8\text{ mm}$.
    • Kích thước $15\text{ mm}$: lượng dư mặt trên $4\text{ mm}$, mặt dưới $3\text{ mm}$, dung sai $\pm 0,5\text{ mm} \rightarrow$ kích thước phôi $22 \pm 0,5\text{ mm}$.
    • Kích thước $39\text{ mm}$: lượng dư 2 bên $3\text{ mm}$, dung sai $\pm 0,5\text{ mm} \rightarrow$ kích thước phôi $45 \pm 0,5\text{ mm}$.

Chương 4. Lập quy trình gia công

Chương 4 thiết lập trình tự công nghệ qua 17 nguyên công nhằm gia công hoàn thiện 8 nhóm bề mặt:

STT NC Tên nguyên công Bề mặt gia công Bề mặt định vị Dạng máy
1 Chuẩn bị phôi (làm sạch bavia, bụi bẩn) Toàn bộ - Thủ công / thiết bị làm sạch
2 Phay thô Bề mặt 1 Bề mặt 6 Máy phay đứng 6H12
3 Phay thô Bề mặt 6 Bề mặt 1, 7 Máy phay đứng 6H12
4 Phay bán tinh Bề mặt 1 Bề mặt 6 Máy phay đứng 6H12
5 Khoan - Khoét thô - Doa thô - Doa bán tinh - Doa tinh Bề mặt 2 (2 lỗ $\varnothing 13$) Bề mặt 6, 7 Máy khoan cần 2A55
6 Phay thô Bề mặt 7 Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12
7 Phay thô Bề mặt 5 Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12
8 Phay thô Bề mặt 8 Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12
9 Tiện thô Bề mặt 4 (lỗ $\varnothing 80$) Bề mặt 1, 2 Máy tiện 1K62
10 Khoan - Khoét - Doa thô - Doa bán tinh - Doa tinh Bề mặt 3 (4 lỗ $\varnothing 9$) Bề mặt 1, 2 Máy khoan cần 2A55
11 Phay bán tinh Bề mặt 7 Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12
12 Phay bán tinh Bề mặt 5 Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12
13 Phay bán tinh Bề mặt 8 Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12
14 Tiện bán tinh Bề mặt 4 (lỗ $\varnothing 80$) Bề mặt 1, 2 Máy phay đứng 6H12 / Tiện
15 Tiện tinh Bề mặt 4 (lỗ $\varnothing 80$) Bề mặt 1, 2 Máy tiện 6H12 / Tiện
16 Mài tinh Bề mặt 4 (lỗ $\varnothing 80$) Bề mặt 1, 2 Máy mài trong 35250
17 Tổng kiểm tra Toàn bộ - Bàn kiểm tra

Chương 5. Thiết kế nguyên công

Tác giả thuyết minh chi tiết chế độ trang bị kỹ thuật cho từng nguyên công từ NC1 đến NC16:

  • Nguyên công phay mặt phẳng (NC2, NC3, NC4, NC6, NC7, NC8, NC11, NC12, NC13): Sử dụng máy phay đứng 6H12 (công suất $7\text{ kW}$, tốc độ trục chính $30 \div 1500\text{ v/ph}$, bước tiến bàn $30 \div 1500\text{ mm/ph}$). Dao cắt gồm dao phay ba mặt răng chắp hợp kim cứng T15K6 ($D=90\text{ mm}, B=16\text{ mm}, d=32\text{ mm}, Z=8$) và dao phay ngón T15K6 ($D=14\text{ mm}, Z=5$). Chu kỳ bền của dao $T=130\text{ phút}$, góc trước $\gamma = 15^\circ$, góc sau $\alpha = 15^\circ$. Dung dịch trơn nguội Êmunxi; kiểm tra bằng thước cặp $0-150 \times 0,02\text{ mm}$.
  • Nguyên công tạo lỗ (NC5 gia công 2 lỗ $\varnothing 13$, NC10 gia công 4 lỗ $\varnothing 9$): Sử dụng máy khoan cần 2A55 (công suất $4,5\text{ kW}$, côn Mooc số 5, tốc độ trục chính $30 \div 1700\text{ v/ph}$, bước tiến $0,05 \div 2,2\text{ mm/vòng}$). Dụng cụ cắt gồm mũi khoan ruột gà đuôi trụ xoắn bằng thép gió ($d=8,5\text{ mm}, L=145\text{ mm}, \Psi = 50^\circ$), dao khoét ruột gà ($\varphi = 60^\circ$) và dao doa máy liền khối ($D=9\text{ mm}, \varphi = 15^\circ$). Dung dịch tưới trơn nguội dùng dầu khoáng; dụng cụ kiểm tra dùng thước cặp, calip đo lỗ và panme đo trong $25-50\text{ mm}$.
  • Nguyên công tiện và mài lỗ chính $\varnothing 80\text{H}7$ (NC9, NC14, NC15, NC16):
    • Tiện thô (NC9): Dùng máy tiện 1K62 ($10\text{ kW}$), dao tiện lỗ thông suốt bằng thép gió T18 ($B \times H = 16 \times 16\text{ mm}, \varphi = 45^\circ, \gamma = 12^\circ, \alpha = 10^\circ, T = 30\text{ phút}$), dung dịch Emunxi loãng.
    • Tiện bán tinh và tiện tinh (NC14, NC15): Dùng dao tiện lỗ tinh thép gió T18 ($B \times H = 10 \times 16\text{ mm}, L = 125\text{ mm}$).
    • Mài tinh (NC16): Dùng máy mài trong 35250 (công suất $5\text{ kW}$, tốc độ trục chính đá mài $4500 \div 5000\text{ v/ph}$, số vòng quay phôi $80 \div 800\text{ v/ph}$). Dụng cụ cắt là đá mài trụ Corun điện thường 15A ($D=34\text{ mm}, d=6\text{ mm}, H=10\text{ mm}$, độ hạt M8, độ cứng M2). Dung dịch tưới nguội là nước Xôđa; kiểm tra bằng Calip trụ và Panme đo trong.

Chương 6. Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian

Chương 6 trình bày phương pháp giải tích để tính toán lượng dư cho bề mặt lỗ $\varnothing 80\text{H}7$ qua 10 bước tính toán:

  1. Xác định các thông số ban đầu: Phôi đúc có độ nhấp nhô $Rz_0 = 80\ \mu\text{m}$, chiều sâu lớp hư hỏng $T_0 = 200\ \mu\text{m}$. Các bước tiếp theo: Tiện thô ($Ra_1=50\ \mu\text{m}, T_1=50\ \mu\text{m}$), Tiện bán tinh ($Ra_2=30\ \mu\text{m}, T_2=35\ \mu\text{m}$), Tiện tinh ($Ra_3=3,2\ \mu\text{m}, T_3=25\ \mu\text{m}$), Mài tinh ($Ra_4=1,6\ \mu\text{m}, T_4=10\ \mu\text{m}$).
  2. Sai lệch không gian tổng cộng: Sai số đúc gồm độ lệch khuôn $\rho_{lk} = 0,4\text{ mm}$ và độ lệch tâm chày $\rho_{lth} = 1,5\text{ mm}$: $$\rho_0 = \sqrt{\rho_{lk}^2 + \rho_{lth}^2} = \sqrt{0,4^2 + 1,5^2} = 1,55\text{ mm} = 1550\ \mu\text{m}$$ Hệ số chính xác hóa các bước: tiện thô ($0,05$), tiện bán tinh ($0,05$), tiện tinh ($0,04$), mài tinh ($0,005$).
  3. Sai số gá đặt: $\varepsilon_1 = 500\ \mu\text{m}$; $\varepsilon_2 = 25\ \mu\text{m}$; $\varepsilon_3 = 25\ \mu\text{m}$; $\varepsilon_4 = 20\ \mu\text{m}$; $\varepsilon_5 = 2,5\ \mu\text{m}$.
  4. Tính lượng dư nhỏ nhất ($2Z_{\min}$):
    • Tiện thô: $2Z_{\min 1} = 2(Rz_0 + T_0 + \sqrt{\rho_0^2 + \varepsilon_1^2})$
    • Tiện bán tinh: $2Z_{\min 2} = 3458\ \mu\text{m}$
    • Tiện tinh: $2Z_{\min 3} = 362\ \mu\text{m}$
    • Mài tinh: $2Z_{\min 4} = 252\ \mu\text{m}$
  5. Kích thước giới hạn và dung sai trung gian: Dung sai các bước trung gian lần lượt là $TD_0 = 620\ \mu\text{m}$ (tiện thô), $TD_1 = 250\ \mu\text{m}$ (tiện bán tinh), $TD_2 = 62\ \mu\text{m}$ (tiện tinh), $TD_3 = 39\ \mu\text{m}$ (mài tinh). Kích thước lớn nhất danh nghĩa sau mài láng là $D_{\max} = 80,035\text{ mm}$.
  6. Tổng lượng dư và kiểm tra kết quả:
    • Lượng dư tổng cộng nhỏ nhất: $2Z_{0\min} = 4274\ \mu\text{m}$.
    • Lượng dư tổng cộng lớn nhất: $2Z_{0\max} = 4869\ \mu\text{m}$.
    • Phương trình kiểm tra cân bằng dung sai: $$2Z_{0\max} - 2Z_{0\min} = 4869 - 4274 = 595\ \mu\text{m}$$ $$T_{\text{tiện thô}} - T_{\text{lỗ}} = 620 - 25 = 595\ \mu\text{m}$$ Hai vế đồng nhất ($595\ \mu\text{m} = 595\ \mu\text{m}$), khẳng định toàn bộ các bước tính toán giải tích lượng dư là chính xác.

Kết quả và đóng góp

  • Hệ thống hóa tiến trình công nghệ: Đề tài đã xây dựng thành công quy trình công nghệ gồm 17 nguyên công chặt chẽ, tối ưu hóa thứ tự gia công từ tạo chuẩn thô, gia công chuẩn tinh phụ (mặt đáy và 2 lỗ định vị), đến gia công các bề mặt còn lại và mài tinh bề mặt lỗ chính $\varnothing 80\text{H}7$.
  • Lựa chọn trang thiết bị và điều kiện cắt gọt đồng bộ: Toàn bộ máy móc (6H12, 2A55, 1K62, 35250), dao cụ (hợp kim T15K6, thép gió T18, đá mài Corun 15A), đồ gá (chốt trụ, chốt trám, phiến tỳ), dung dịch trơn nguội và dụng cụ đo lường đã được tính toán, lựa chọn đồng bộ với quy mô hàng loạt vừa ($2990$ sản phẩm/năm).
  • Tính toán giải tích chính xác: Cung cấp bảng tính lượng dư giải tích hoàn chỉnh cho bề mặt $\varnothing 80\text{H}7$ với độ tin cậy toán học cao, được kiểm chứng qua sự cân bằng dung sai ($595\ \mu\text{m}$).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thuyết minh tập trung tính toán giải tích lượng dư chi tiết cho một bề mặt quan trọng nhất là lỗ trụ $\varnothing 80\text{H}7$, trong khi các bề mặt phẳng và các lỗ nhỏ $\varnothing 9$, $\varnothing 13$ chủ yếu dựa trên phương pháp tra bảng sơ bộ; dữ liệu thuyết minh chưa trình bày chi tiết phần tính toán chế độ cắt giải tích cho toàn bộ các nguyên công phay/khoan.
  • Hướng mở rộng: Mở rộng tính toán chế độ cắt giải tích (vận tốc cắt $v$, lượng chạy dao $s$, lực cắt $P_z$, công suất cắt $N_c$) cho toàn bộ 16 nguyên công cắt gọt; thiết kế kết cấu chi tiết cơ cấu kẹp chặt bằng khí nén/thủy lực cho đồ gá chuyên dùng; lập trình gia công trên các máy CNC hiện đại.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy, Cơ điện tử khi thực hiện đồ án môn học Công nghệ Chế tạo máy hoặc đồ án tốt nghiệp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng hộp/gối đỡ. Các phần có giá trị tham khảo cao gồm: phương pháp ứng dụng Creo Parametric để xác định khối lượng chi tiết, tiến trình 17 nguyên công gia công gối đỡ và phương pháp tính toán 10 bước lượng dư giải tích.

Câu hỏi thường gặp

1. Khối lượng chi tiết và sản lượng năm được tính toán như thế nào để chọn dạng sản xuất?
Khối lượng chi tiết gối đỡ được xác định qua công cụ Mass Properties của phần mềm PTC Creo Parametric với thể tích $V = 6,5507 \times 10^{-5}\text{ m}^3$ và khối lượng riêng gang xám $D = 7200\text{ kg/m}^3$, cho ra khối lượng $m = 0,47\text{ kg}$. Với sản lượng kế hoạch $2500$ chiếc/năm, tính thêm phụ tùng ($\alpha = 15%$) và phế phẩm ($\beta = 4%$), sản lượng thực tế là $2990$ chiếc/năm, tương ứng với dạng sản xuất hàng loạt vừa.

2. Vì sao tác giả lựa chọn phương pháp tạo phôi đúc trong khuôn cát làm khuôn bằng máy?
Phương pháp này được lựa chọn vì gang xám GX15-32 có tính dẻo kém không thể rèn hay dập, trong khi phôi cán gây lãng phí lượng dư lớn. Đúc khuôn cát làm khuôn bằng máy cho phôi đạt cấp chính xác II (dung sai IT15–IT16, độ nhám $Rz = 80\ \mu\text{m}$), đáp ứng tốt năng suất và chất lượng cho sản xuất hàng loạt vừa, đồng thời tránh được hiện tượng gang bị hóa trắng như khi đúc trong khuôn kim loại.

3. Chuẩn định vị thống nhất cho phần lớn các nguyên công gia công gối đỡ là gì?
Từ nguyên công 6 đến nguyên công 16, hệ thống sử dụng mặt đáy (đã phay phẳng ở NC2, NC4) để khống chế 3 bậc tự do thông qua phiến tỳ, kết hợp với 2 lỗ định vị $\varnothing 13$ (đã doa tinh ở NC5) để khống chế 3 bậc tự do còn lại bằng 1 chốt trụ tỳ và 1 chốt trám.

4. Bề mặt lỗ chính $\varnothing 80\text{H}7$ được gia công qua các bước công nghệ và thiết bị nào?
Lỗ $\varnothing 80\text{H}7$ trải qua 4 bước gia công: Tiện thô (NC9 trên máy tiện 1K62 bằng dao thép gió T18), Tiện bán tinh (NC14), Tiện tinh (NC15 đạt IT9, $Ra=3,2\ \mu\text{m}$) và Mài tinh (NC16 trên máy mài trong 35250 bằng đá mài Corun điện 15A hạt M8 đạt cấp chính xác IT7, độ nhám $Ra = 1,6\ \mu\text{m}$).

5. Kết quả kiểm tra tính đúng đắn của việc tính lượng dư gia công lỗ $\varnothing 80\text{H}7$ được thể hiện như thế nào?
Độ chính xác được kiểm tra qua phương trình cân bằng dung sai: hiệu số lượng dư tổng cộng lớn nhất và nhỏ nhất ($2Z_{0\max} - 2Z_{0\min} = 4869 - 4274 = 595\ \mu\text{m}$) bằng đúng hiệu số dung sai của bước đầu tiên và chi tiết hoàn thiện ($T_{\text{tiện thô}} - T_{\text{lỗ}} = 620 - 25 = 595\ \mu\text{m}$).

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ" của sinh viên Trần Văn Hoàng đã hoàn thành đầy đủ các nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật theo yêu cầu của Bộ môn Chế tạo máy, Trường Đại học Nha Trang. Nghiên cứu đã xác định chính xác quy mô sản xuất hàng loạt vừa ($2990$ sản phẩm/năm, khối lượng $0,47\text{ kg}$) và lựa chọn giải pháp phôi đúc trong khuôn cát mẫu kim loại tối ưu. Quy trình công nghệ gồm 17 nguyên công cùng bảng tính giải tích lượng dư cho bề mặt lỗ $\varnothing 80\text{H}7$ có cơ sở khoa học chặt chẽ, đảm bảo tính khả thi cao trong gia công cơ khí thực tế.