Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong ngành cơ khí chế tạo máy, chi tiết dạng càng (như càng gạt, tay gạt, giá điều chỉnh) là nhóm chi tiết cơ bản nhưng đòi hỏi độ chính xác cao về vị trí tương quan giữa các bề mặt làm việc, đặc biệt là độ song song và độ vuông góc giữa các tâm lỗ và mặt chuẩn định vị. Đồ án "Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Giá điều chỉnh" do sinh viên Hồ Ty Gen (MSSV: 1811991) và Lê Xuân Hiếu (MSSV: 1812170) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Lê Quang tại Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM (hoàn thành ngày 18/12/2021).
Chi tiết Giá điều chỉnh đóng vai trò là khâu trung gian liên kết bánh răng chủ động và bánh răng bị động thông qua các bánh răng thay thế di trượt dọc theo rãnh dẫn hướng. Cơ cấu này cho phép thay đổi khoảng cách trục truyền động, qua đó điều chỉnh tỉ số truyền và thay đổi số vòng quay của trục chính trong các hệ thống máy móc cơ khí.
Vấn đề kỹ thuật đặt ra là thiết lập một tiến trình công nghệ gia công cơ khí hoàn chỉnh, tối ưu về mặt kinh tế – kỹ thuật, phù hợp với năng lực công nghệ và điều kiện sản xuất thực tế tại Việt Nam.
Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đồ án bao gồm 10 nội dung:
- Phân tích chức năng làm việc, đặc điểm kết cấu và các chỉ tiêu kỹ thuật của chi tiết Giá điều chỉnh.
- Tính toán sản lượng chế tạo hàng năm và xác định hình thức tổ chức sản xuất.
- Phân tích, lựa chọn dạng phôi, vật liệu và phương pháp chế tạo phôi đúc tối ưu.
- Lựa chọn hệ thống chuẩn gia công (chuẩn thô, chuẩn tinh) và vạch tiến trình công nghệ gia công các bề mặt.
- Thiết kế chi tiết các bước công nghệ cho từng nguyên công (chọn máy, đồ gá, dao cắt, dung dịch bôi trơn nguội và dụng cụ đo kiểm).
- Tính toán lượng dư gia công bằng phương pháp phân tích giải tích cho bề mặt chuẩn và tra bảng tiêu chuẩn cho các bề mặt còn lại.
- Xác định chế độ cắt bằng phương pháp tính toán giải tích và tra bảng định mức công nghệ.
- Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công gia công cơ bản (tính lực cắt, mô-men xoắn, lực kẹp cần thiết và sai số chế tạo cho phép của đồ gá).
- Phân tích, tính toán các khoản mục chi phí kinh tế hình thành giá thành chi tiết.
- Tổng hợp và thiết lập bộ phiếu nguyên công hoàn chỉnh.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Chi tiết cơ khí Giá điều chỉnh, vật liệu gang xám GX 15-32, khối lượng danh nghĩa $1,7505 \text{ kg}$.
- Phạm vi nghiên cứu: Quy trình gia công cắt gọt kim loại cơ khí trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa ($12.360$ chi tiết/năm), áp dụng các thiết bị gia công vạn năng kết hợp máy phay CNC.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống lý thuyết nền tảng của chuyên ngành Kỹ thuật Chế tạo máy và Công nghệ Cơ khí:
- Lý thuyết định vị và chọn chuẩn: Nguyên lý định vị 6 bậc tự do trong không gian (nguyên tắc phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do, chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do, chốt trám khống chế 1 bậc tự do); nguyên tắc chọn chuẩn thô không gia công và chuẩn tinh thống nhất trùng với chuẩn thiết kế để triệt tiêu sai số chọn chuẩn.
- Lý thuyết đúc và vật liệu kim loại: Cơ tính và tổ chức tế vi của gang xám GX 15-32 (cacbon ở dạng graphit tấm phân bố trên nền kim loại peclit hoặc pherit-peclit); nguyên lý thiết kế hệ thống rót, mặt phân khuôn, hệ thống bù ngót và thoát khí khi đúc trong khuôn cát mẫu kim loại.
- Lý thuyết cắt gọt kim loại và tính toán công nghệ: Công thức tính lượng dư gia công theo phương pháp phân tích của GS.TS. Trần Văn Địch; mô hình giải tích xác định vận tốc cắt ($V$), mô-men xoắn ($M_x$), lực cắt ($P_z$), công suất cắt ($N_e$) và thời gian gia công cơ bản ($T_M$).
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và tính toán:
- Phương pháp mô hình hóa 3D: Sử dụng phần mềm SolidWorks để dựng hình học không gian, xác định thể tích, khối lượng chi tiết và mô phỏng hướng phân khuôn đúc.
- Phương pháp phân tích - so sánh phương án: Xây dựng và so sánh 2 phương án tiến trình công nghệ để lựa chọn phương án tối ưu về sơ đồ gá đặt và thứ tự gia công.
- Phương pháp giải tích kết hợp tra bảng: Tính lượng dư cho lỗ $\varnothing 44\text{ mm}$ và chế độ cắt cho lỗ $\varnothing 66\text{ mm}$ bằng công thức giải tích; áp dụng phương pháp tra bảng định mức công nghệ cho các bề mặt còn lại.
Nguồn dữ liệu và tài liệu sử dụng:
- Sổ tay Công nghệ Chế tạo Máy (Tập 1, Tập 2) và Sổ tay Thiết kế Đồ án Công nghệ Chế tạo Máy.
- Tiêu chuẩn dung sai và lắp ghép TCVN, bảng tra cơ tính vật liệu cơ khí.
- Catalogue kỹ thuật dụng cụ cắt hãng Seco Tools (mũi khoan Seco SD203A, dao phay mặt R220.53, dao phay ngón 553160R050Z3).
- Thông số kỹ thuật của thiết bị công nghiệp: Máy phay đứng vạn năng X52G, máy phay ngang X6140, máy phay CNC VMC-850, mâm cặp Vertex VMJ và dụng cụ đo Mitutoyo.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Đặc điểm, chức năng, yêu cầu kỹ thuật của chi tiết
Chương này phân tích kết cấu hình học và chức năng làm việc của chi tiết Giá điều chỉnh dạng càng đối xứng. Chi tiết có 1 lỗ cơ bản $\varnothing 44\text{ mm}$ (mặt 5), 1 rãnh trượt then R15 (mặt 12), 3 lỗ tâm song song ($\varnothing 44, \varnothing 9, \varnothing 9$) và 1 lỗ vuông góc $\varnothing 15\text{ mm}$ (mặt 16). Vật liệu gang xám GX 15-32 có cơ tính: độ cứng $HB = 190$, giới hạn bền kéo $\sigma_k = 150 \text{ N/mm}^2$, giới hạn bền nén $\sigma_n = 500 \text{ N/mm}^2$, giới hạn bền uốn $\sigma_u = 300 \text{ N/mm}^2$.
| Bề mặt chi tiết |
Dạng bề mặt |
Cấp chính xác |
Độ nhám |
Yêu cầu vị trí tương quan và dung sai |
| Mặt 9, 3 |
Mặt phẳng |
IT10 - IT12 |
$R_a = 12,5,\mu\text{m}$ |
Song song với nhau, mặt 9 làm chuẩn chính |
| Mặt 9, 11, 13 |
Mặt phẳng |
IT11 |
$R_a = 12,5,\mu\text{m}$ |
Độ song song $\le 0,1\text{ mm}$ trên chiều dài $22 \pm 0,1\text{ mm}$ |
| Lỗ 4, 5 ($\varnothing 66, \varnothing 44$) |
Lỗ trụ |
IT8 |
$R_a = 6,3,\mu\text{m}$ |
Tâm lỗ vuông góc với mặt 9 $\le 0,1\text{ mm} / 70 \pm 0,1\text{ mm}$ |
| Lỗ 7, 10 ($\varnothing 9$) |
Lỗ định vị |
IT8 |
$R_a = 6,3,\mu\text{m}$ |
Dùng làm chuẩn tinh phụ khống chế xoay và tịnh tiến |
| Mặt 14, 15 |
Mặt phẳng bậc |
IT11 |
$R_a = 12,5,\mu\text{m}$ |
Vuông góc với mặt 9 $\le 0,1\text{ mm}$ trên dài $20 \pm 0,1\text{ mm}$ |
| Lỗ 16 ($\varnothing 15$) |
Lỗ trụ ngang |
IT8 |
$R_a = 6,3,\mu\text{m}$ |
Tâm song song mặt 9 $\le 0,1\text{ mm}$ trên dài $75 \pm 0,1\text{ mm}$ |
| Rãnh 12 |
Rãnh cung R15 |
IT8 |
$R_a = 6,3,\mu\text{m}$ |
Rộng $18^{+0,1}\text{ mm}$, khoảng cách tâm $35^{+0,1}\text{ mm}$ |
Chương 2: Xác định dạng sản xuất
Sản lượng chế tạo hàng năm được tính theo công thức: $N = N_0 \cdot m \cdot (1 + \frac{\alpha + \beta}{100})$, với sản lượng kế hoạch $N_0 = 10.000\text{ chiếc/năm}$, số lượng chi tiết trong một sản phẩm $m = 1$, tỉ lệ dự trữ phụ tùng $\alpha = 20%$, tỉ lệ phế phẩm đúc $\beta = 3%$. Kết quả tính toán đạt $N = 12.360\text{ chiếc/năm}$. Căn cứ vào khối lượng chi tiết $M = 1,7505\text{ kg}$ và sản lượng $N$, dạng sản xuất được xác định là sản xuất hàng loạt vừa.
Chương 3: Phân tích chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
Đồ án lựa chọn phôi đúc từ gang xám GX 15-32 do tính đúc tốt, độ chảy loãng cao và khả năng giảm chấn rung động. Với dạng sản xuất hàng loạt vừa, phương pháp chế tạo phôi là đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy, đạt cấp chính xác đúc cấp II (kích thước đạt IT15–IT16, độ nhám bề mặt thô $R_z = 80,\mu\text{m}$). Mặt phân khuôn phẳng được chọn qua mặt đối xứng $A-A$ của chi tiết nhằm rút mẫu dễ dàng; bố trí hệ thống đậu ngót tại vùng tập trung kim loại lớn nhất và đậu hơi ở vị trí cao nhất của lòng khuôn.
Chương 4: Chọn tiến trình gia công các bề mặt
Tác giả thiết lập nguyên tắc chọn chuẩn: Chuẩn thô là mặt phẳng 2 để phân bố đều lượng dư cho các bề mặt gia công tiếp theo; chuẩn tinh chính là mặt phẳng đáy 9 kết hợp 2 lỗ tinh công nghệ $\varnothing 9\text{ mm}$ (mặt 7, 10). Tác giả so sánh 2 phương án công nghệ và lựa chọn Phương án 1 gồm 9 nguyên công nhằm tối ưu hóa độ cứng vững khi gá đặt và năng suất gia công.
| Nguyên công |
Bề mặt gia công |
Bề mặt định vị |
Thiết bị gia công |
| NC 1 |
Phay mặt đầu thô 9 |
Mặt 1, 2 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 2 |
Phay thô mặt 1, 8 |
Mặt 9, 17 |
Máy phay ngang X6140 |
| NC 3 |
Khoan – Khoét thô – Doa bán tinh 2 lỗ 7, 10 ($\varnothing 9$) |
Mặt 9, 17 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 4 |
Phay mặt đầu thô 3 |
Mặt 9 và lỗ 7, 10 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 5 |
Khoét thô, khoét tinh lỗ bậc 4 ($\varnothing 66$) và lỗ 5 ($\varnothing 44$) |
Mặt 9 và lỗ 7, 10 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 6 |
Phay thô mặt 14, 15 |
Mặt 9 và lỗ 7, 10 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 7 |
Khoan – Khoét thô – Doa bán tinh lỗ 16 ($\varnothing 15$) |
Mặt 9 và lỗ 7, 10 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 8 |
Phay thô mặt 11, 13 |
Mặt 9 và lỗ 7, 10 |
Máy phay đứng X52G |
| NC 9 |
Phay thô và phay tinh rãnh trượt 12 |
Mặt 9 và lỗ 7, 10 |
Máy phay CNC VMC-850 |
Chương 5: Thiết kế các bước nguyên công
Chương 5 cụ thể hóa từng bước công nghệ cho 9 nguyên công:
- NC 1: Gá đặt trên mâm cặp 3 chấu đứng Vertex VMJ; sử dụng dao phay mặt hợp kim Seco R220.53-0100-12-12A ($\varnothing 100\text{ mm}$, $Z=12$ răng); gia công phay thô mặt 9 không dùng dung dịch tưới nguội (gia công khan).
- NC 2: Định vị mặt 9 trên phiến tỳ, kẹp chặt bằng khối V; dùng dao phay đĩa ba mặt răng thép gió ($D=125\text{ mm}, B=28\text{ mm}, d=32\text{ mm}, Z=22$) trên máy X6140.
- NC 3: Gia công 2 lỗ $\varnothing 9\text{ mm}$ qua 3 bước: Khoan mũi Seco $\varnothing 8\text{ mm}$ (SD203A-03125), khoét chuôi trụ thép gió $\varnothing 8,8\text{ mm}$, doa tinh bằng dao doa thép gió $\varnothing 9\text{ mm}$; kiểm tra bằng calip trụ và thước cặp Mitutoyo 500-196-30.
- NC 4: Định vị mặt 9 (phiến tỳ khống chế 3 bậc), lỗ 10 (chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc), lỗ 7 (chốt trám khống chế 1 bậc); phay thô mặt 3 bằng dao phay mặt Seco $\varnothing 100\text{ mm}$.
- NC 5: Khoét thô và khoét tinh liên tiếp hai đoạn lỗ bậc 4 ($\varnothing 66\text{ mm}$) và 5 ($\varnothing 44\text{ mm}$) trên cùng một lần gá đặt chuẩn tinh thống nhất.
- NC 6 & NC 8: Phay các mặt bậc 14, 15 và 11, 13 sử dụng dao phay đĩa ba mặt răng thép gió tương ứng ($D=80\text{ mm}, B=12\text{ mm}$ và $D=125\text{ mm}, B=10\text{ mm}$).
- NC 7: Gia công lỗ ngang $\varnothing 15\text{ mm}$ (mặt 16) bằng mũi khoan Seco $\varnothing 14\text{ mm}$, khoét $\varnothing 14,8\text{ mm}$ và doa $\varnothing 15\text{ mm}$.
- NC 9: Phay rãnh cung trượt 12 trên máy phay CNC VMC-850 (công suất $7,5\text{ kW}$, tốc độ cực đại $8000\text{ rpm}$); bước phay thô dùng dao ngón Seco 553160R050Z3 $\varnothing 16\text{ mm}$, bước phay tinh dùng dao phay ngón chuyên dụng $\varnothing 18\text{ mm}$.
Chương 6: Tính lượng dư gia công
Tác giả thực hiện tính toán lượng dư bằng phương pháp phân tích giải tích cho mặt trụ trong của lỗ cơ bản 5 ($\varnothing 44^{+0,03}\text{ mm}$).
- Với phôi đúc cấp II, tổng chiều sâu nhấp nhô và lớp hư hỏng bề mặt $R_z + T = 500,\mu\text{m}$.
- Sai lệch không gian phôi đúc: $\rho_0 = \sqrt{\rho_{cv}^2 + \rho_{vt}^2} = \sqrt{207,5^2 + 155^2} = 259,\mu\text{m}$ (với kích thước lớn nhất $L = 207,5\text{ mm}$, chiều dài danh nghĩa lỗ $l = 31\text{ mm}$).
- Sai số không gian còn lại sau khoét thô $\rho_1 = 15,54,\mu\text{m}$, sau khoét tinh $\rho_2 = 0,777,\mu\text{m}$; sai số gá đặt $\varepsilon_{gđ} = 0$.
- Lượng dư bé nhất cho bước khoét thô: $2Z_{1\min} = 2 \cdot (R_{z0} + T_0 + \rho_0) = 2 \cdot (500 + 259) = 1518,\mu\text{m} = 1,518\text{ mm}$.
- Lượng dư bé nhất cho bước khoét tinh: $2Z_{2\min} = 2 \cdot (R_{z1} + T_1 + \rho_1) = 2 \cdot (80 + 0 + 15,54) \approx 191,\mu\text{m} = 0,191\text{ mm}$.
- Tổng lượng dư danh nghĩa: $Z_{\min0} = 1,709\text{ mm}$, $Z_{\max0} = 2,679\text{ mm}$, kiểm tra sai lệch khớp hoàn toàn với dung sai phôi ($\delta_0 - \delta_1 = 0,97\text{ mm}$).
Đối với các bề mặt phẳng 9 và 3, lượng dư được xác định bằng phương pháp tra bảng đạt $Z = 3,6\text{ mm}$ (kích thước phôi tương ứng $57,2\text{ mm}$ và $53,6\text{ mm}$).
Chương 7: Xác định chế độ cắt
Chương này tính toán giải tích chế độ cắt cho nguyên công khoét lỗ $\varnothing 66\text{ mm}$ (dao P6M5, phôi gang xám):
- Khoét thô lỗ $\varnothing 66$: Chiều sâu cắt $t = 3,25\text{ mm}$, bước tiến dao $S = 1\text{ mm/vòng}$, hệ số $C_v = 18,8$, $K_v = 0,7$. Số vòng quay tính toán được quy chuẩn theo máy $n = 100\text{ vòng/phút}$, vận tốc cắt thực tế $V = 20,57\text{ m/phút}$, mô-men xoắn cắt $M_x = 1,37\text{ Nm}$, thời gian cắt cơ bản $T_M = 0,317\text{ phút}$.
- Khoét tinh lỗ $\varnothing 66$: Chiều sâu cắt $t = 0,25\text{ mm}$, bước tiến dao $S = 0,6\text{ mm/vòng}$, số vòng quay máy chọn $n = 140\text{ vòng/phút}$, vận tốc cắt thực tế $V = 29\text{ m/phút}$. Công suất cắt tiêu hao hoàn toàn nhỏ hơn công suất định mức động cơ máy ($7,5\text{ kW}$).
Chế độ cắt cho các nguyên công khoan, khoét, doa và phay còn lại được xác lập bằng phương pháp tra bảng sổ tay công nghệ.
Chương 8: Thiết kế đồ gá
Đồ án thiết kế kết cấu đồ gá chuyên dùng cho nguyên công gia công:
- Xác định sơ đồ định vị chuẩn tinh thống nhất gồm 1 phiến tỳ phẳng định vị mặt 9 (3 bậc tự do), 1 chốt trụ ngắn định vị lỗ 10 (2 bậc tự do) và 1 chốt trám định vị lỗ 7 (1 bậc tự do).
- Tính toán mô-men cắt $M_x$, lực cắt tiếp tuyến $P_z$ tác dụng lên chi tiết khi phay/khoét.
- Thiết lập phương trình cân bằng lực và tính giá trị lực kẹp cần thiết ($W_{ct}$) để đảm bảo phôi không bị dịch chuyển, xoay hoặc rung động trong quá trình cắt gọt.
- Tính toán sai số chế tạo cho phép của đồ gá $[\varepsilon_{ct}]$ dựa trên dung sai kích thước và sai số gá đặt cho phép.
Chương 9: Tính toán kinh tế của quy trình công nghệ
Tác giả xây dựng bảng hạch toán chi phí kinh tế cho quy trình công nghệ gia công chi tiết Giá điều chỉnh, bao gồm 6 khoản mục:
- Chi phí vật liệu và giá thành phôi đúc.
- Chi phí tiền lương trực tiếp của công nhân vận hành máy.
- Chi phí tiêu hao điện năng của các động cơ máy công cụ.
- Chi phí hao mòn và sử dụng dụng cụ cắt gọt.
- Chi phí khấu hao, bảo dưỡng và sửa chữa máy công tác.
- Chi phí chế tạo và sử dụng đồ gá chuyên dùng.
Tổng hợp các thành phần chi phí để xác định giá thành công nghệ của một đơn vị sản phẩm.
Chương 10: Lập phiếu nguyên công
Chương cuối cùng tổng hợp toàn bộ các thông số thiết kế thành bộ phiếu nguyên công (phiếu tiến trình công nghệ), bao gồm đầy đủ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị - kẹp chặt, đường đi dao, kích thước công nghệ đạt được, bậc thợ, ký hiệu máy, dụng cụ cắt, chế độ cắt ($t, s, v, n$) và định mức thời gian gia công cho từng bước của 9 nguyên công.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật định lượng và giải pháp công nghệ cụ thể:
- Xác lập hoàn chỉnh quy trình công nghệ gia công chi tiết Giá điều chỉnh gồm 9 nguyên công với thứ tự nguyên công hợp lý, xử lý triệt để bài toán gia công hệ thống lỗ song song, lỗ vuông góc và rãnh trượt cong.
- Lựa chọn giải pháp chuẩn tinh thống nhất (mặt phẳng 9 kết hợp 2 lỗ định vị $\varnothing 9\text{ mm}$ mặt 7, 10 bằng 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt trám), giúp loại bỏ sai số chọn chuẩn cho hầu hết các nguyên công từ NC 4 đến NC 9.
- Áp dụng phương pháp phân tích giải tích để tính toán chính xác lượng dư trung gian gia công lỗ $\varnothing 44^{+0,03}\text{ mm}$ ($2Z_{1\min} = 1,518\text{ mm}$ cho bước khoét thô và $2Z_{2\min} = 0,191\text{ mm}$ cho bước khoét tinh), chứng minh tính đúng đắn qua phép thử cân bằng dung sai ($\Delta = 0,97\text{ mm}$).
- Tính toán kiểm nghiệm chế độ cắt và công suất cắt cho nguyên công khoét lỗ lớn $\varnothing 66\text{ mm}$ ($n=100\text{ v/p}, V=20,57\text{ m/phút}, M_x=1,37\text{ Nm}$ khi khoét thô), đảm bảo an toàn tuyệt đối so với công suất trục chính máy X52G ($7,5\text{ kW}$).
- Đề xuất ứng dụng kết hợp giữa máy công cụ vạn năng truyền thống (máy phay X52G, máy phay ngang X6140) cho các nguyên công phay/khoan/khoét/doa cơ bản và máy phay CNC VMC-850 cho nguyên công phay rãnh biên dạng 12 nhằm đảm bảo dung sai $18^{+0,1}\text{ mm}$ và khoảng cách tâm $35^{+0,1}\text{ mm}$.
Đóng góp của đồ án:
- Xây dựng một tài liệu thiết kế công nghệ hoàn chỉnh từ khâu tính toán phôi đúc, vạch tiến trình, tính toán chế độ cắt giải tích đến thiết kế đồ gá và tính giá thành cho một chi tiết dạng càng phức tạp.
- Cung cấp phương án kết hợp hợp lý giữa các bước gia công cơ khí truyền thống và gia công điều khiển số CNC, phù hợp với năng lực thiết bị thực tế tại các xưởng cơ khí chế tạo máy vừa và nhỏ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Phần lớn tiến trình gia công (8/9 nguyên công) được phân bố trên các máy công cụ vạn năng đơn lẻ, dẫn đến số lần gá đặt và chuyển đổi vị trí gia công nhiều, làm tăng tổng thời gian phụ và thời gian vận chuyển phôi giữa các nguyên công.
- Phương pháp tính toán lượng dư và chế độ cắt bằng giải tích chỉ được thực hiện chi tiết trên một số bề mặt đại diện (mặt lỗ 5 và lỗ 4), các bề mặt còn lại chủ yếu dựa trên tra bảng định mức kinh nghiệm.
Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:
- Tối ưu hóa quy trình công nghệ bằng cách gom các nguyên công phay mặt đầu và gia công hệ lỗ vào trung tâm gia công CNC nhiều trục (3 trục hoặc 4 trục) nhằm giảm số lần gá đặt, nâng cao độ chính xác vị trí tương quan và rút ngắn chu kỳ sản xuất.
- Ứng dụng phần mềm CAD/CAM/CAE chuyên dụng để mô phỏng động học quá trình cắt gọt, tối ưu hóa quỹ đạo chạy dao khi phay rãnh cong 12 và kiểm tra ứng suất nhiệt, biến dạng của phôi trong quá trình kẹp chặt.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với:
- Sinh viên chuyên ngành Cơ khí, Kỹ thuật Chế tạo máy, Cơ điện tử: Dùng làm mẫu tham khảo chuẩn mực trong quá trình thực hiện Đồ án Môn học Công nghệ Chế tạo Máy hoặc Đồ án Tốt nghiệp kỹ sư về thiết kế quy trình công nghệ và thiết kế đồ gá.
- Kỹ sư công nghệ tại các cơ sở chế tạo máy: Tham khảo các bảng thông số kết cấu định vị (phiến tỳ, chốt trụ, chốt trám), phương pháp phân chia lượng dư, lựa chọn mã dao cắt Seco thực tế và định mức chế độ cắt khi gia công chi tiết gang xám dạng càng.
Các nội dung nổi bật đáng tham khảo:
- Bảng phân tích lựa chọn phương pháp gia công kết thúc và trung gian cho 16 bề mặt gia công (Chương 4).
- Toàn bộ các bước tính toán lượng dư phân tích theo sai số không gian cong vênh và độ xiên lỗ (Chương 6).
- Sơ đồ nguyên lý kết cấu đồ gá và phương pháp tính lực kẹp chống xoay trên chuẩn tinh thống nhất (Chương 8).
Câu hỏi thường gặp
1. Chi tiết Giá điều chỉnh làm bằng vật liệu gì và có các đặc tính cơ học nào?
Chi tiết được chế tạo từ gang xám GX 15-32, có tổ chức tế vi graphit dạng tấm trên nền pherit hoặc peclit-pherit, độ cứng đạt $HB = 190$, giới hạn bền kéo $\sigma_k = 150 \text{ N/mm}^2$, giới hạn bền nén $\sigma_n = 500 \text{ N/mm}^2$, giới hạn bền uốn $\sigma_u = 300 \text{ N/mm}^2$. Vật liệu này có ưu điểm chịu mài mòn, bền nén tốt, khả năng giảm chấn cao và dễ đúc tạo phôi.
2. Dạng sản xuất của chi tiết trong đồ án được xác định như thế nào?
Dạng sản xuất được xác định là sản xuất hàng loạt vừa. Kết luận này căn cứ trên sản lượng tính toán thực tế $N = 12.360\text{ chiếc/năm}$ (tính từ sản lượng kế hoạch $10.000\text{ chiếc/năm}$, dự phòng phụ tùng $20%$ và phế phẩm đúc $3%$) cùng khối lượng chi tiết thiết kế là $M = 1,7505\text{ kg}$.
3. Chuẩn thô và chuẩn tinh được tác giả lựa chọn như thế nào trong quy trình gia công?
Tác giả chọn mặt phẳng 2 làm chuẩn thô trong nguyên công đầu tiên để gia công mặt phẳng đáy 9. Sau đó, mặt phẳng đáy 9 được chọn làm chuẩn tinh chính (khống chế 3 bậc tự do) kết hợp với 2 lỗ định vị $\varnothing 9\text{ mm}$ (mặt 7 khống chế 1 bậc bằng chốt trám, mặt 10 khống chế 2 bậc bằng chốt trụ ngắn) tạo thành hệ thống chuẩn tinh thống nhất cho hầu hết các nguyên công còn lại.
4. Vì sao nguyên công gia công rãnh trượt 12 lại được bố trí trên máy phay CNC VMC-850?
Rãnh trượt 12 có biên dạng rãnh cung tròn R15 với yêu cầu chiều rộng $18^{+0,1}\text{ mm}$ và khoảng cách tâm giữa hai cung tròn $35^{+0,1}\text{ mm}$, độ nhám $R_a = 6,3,\mu\text{m}$. Việc sử dụng máy phay CNC VMC-850 (độ chính xác $\pm 0,016\text{ mm}$, tốc độ trục chính tối đa $8000\text{ rpm}$) kết hợp dao phay ngón Seco $\varnothing 16\text{ mm}$ và dao tinh $\varnothing 18\text{ mm}$ cho phép nội suy chuyển động chính xác, đảm bảo kích thước hình học và độ nhẵn bề mặt hơn so với gia công trên máy phay vạn năng.
5. Lượng dư gia công cho bề mặt lỗ cơ bản $\varnothing 44\text{ mm}$ được tính toán đạt kết quả bao nhiêu?
Lượng dư gia công cho lỗ $\varnothing 44\text{ mm}$ được xác định bằng phương pháp phân tích giải tích với hai bước công nghệ: khoét thô có lượng dư bé nhất $2Z_{1\min} = 1518,\mu\text{m}$ ($1,518\text{ mm}$) và khoét tinh có lượng dư bé nhất $2Z_{2\min} = 191,\mu\text{m}$ ($0,191\text{ mm}$), tổng lượng dư tính toán danh nghĩa bé nhất là $Z_{\min0} = 1,709\text{ mm}$ và lớn nhất là $Z_{\max0} = 2,679\text{ mm}$.
Kết luận
Đồ án "Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Giá điều chỉnh" đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng từ vật liệu gang xám GX 15-32 quy mô hàng loạt vừa. Thông qua 10 chương nội dung mạch lạc, đề tài đã xây dựng thành công tiến trình 9 nguyên công tối ưu, thiết lập hệ thống chuẩn tinh thống nhất chính xác và kiểm chứng đầy đủ các thông số lượng dư, chế độ cắt và kết cấu đồ gá chuyên dùng. Công trình thể hiện tính thực tiễn cao khi kết hợp hiệu quả giữa máy công cụ vạn năng truyền thống và máy phay CNC hiện đại, cung cấp nguồn tư liệu học thuật và kỹ thuật giá trị cho sinh viên và kỹ sư ngành Cơ khí chế tạo máy.
