Bài giảng Công nghệ chế tạo máy - Nguyễn Ngọc Kiên

ề mặt trên phưương diện hình học nhưưng nó lại tác động thông qua lực cắt và rung động c. Ảnh hưởng do rung động của HTCN Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 60 2.3.2. ảnh hưởng đến độ biến cứng bề mặt Các yếu tố hình học V, t, S thay đổi ⇒thay đổi HRC, ε HRC ↑P cắt và BDD ⇒ mức độ biến cứng ↑ +kéo dài thời gian tác dụng ⇒ ↑ ε HRC Tiện S, r ↑ ⇒mức độ biến cứng ↑ γ ↑ từ âm sang dương ⇒ mức độ biến cứng, ε HRC ↓ Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 61 b. Yếu tố biến dạng dẻo V ↑ ⇒ ↓thời gian t/d lực và θ 0 C ⇒ ↓ ε HRC S ↑ ⇒mức độ biến cứng có thể ↑hay ↓ (∈ θ 0 C ) c. Rung động của HTCN ít bị ảnh hưởng Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 62 2.3.3. ảnh hưởng đến ứng suất dư Phụ thuộc nhiều yếu tố: BD đàn hồi, BDD, biến đổi θ 0 C, chuyển pha V ↑ hay S ↑ ⇒ σ dư ↑hay ↓ (∈ θ0C , BDD ) S ↑ ⇒ ε dư ↑ γ ↓→âm lớn (γ<0) ⇒ (σ dư ) nén ⇒ có lợi Dùng DCC có lưỡi xác định (tiện) ⇒ (σ dư ) nén với VL giòn, (σ dư ) kéo với VL dẻo Dùng DCC có lưỡi không xác định (mài) ⇒ (σ dư ) kéo Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 63 2.4 Phương pháp đảm bảo chất lượng BMGC Chuẩn bị HTCN tốt Dùng PP gia công tinh thích hợp Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 64 2.5 Các phương pháp kiểm tra chất lượng PP xác định độ nhám So sánh bằng mắt thường (với căn mẫu) Dùng kính hiển vi Máy đo profin Thiết bị chuyên dùng đo độ sóng, sai số hình dáng Dùng máy đo độ cứng : xác định HRC và ε HRC PP tia rongen: xác định σ dư Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 65 Chương 3: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 66 3.1 Khái niệm, Định nghĩa 3.2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công 3.3 Các nguyên nhân sinh sai số 3.4 Các phương pháp xác định ĐCXGC Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 67 Đ/N: ĐCXGC là mức độ giống nhau của chi tiết thực về hình học và tính chất cơ lý lớp bề mặt so với chi tiết thiết kế trên bản vẽ 3.1 Khái niệm, Định nghĩa Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 68 “Độ chính xác gia công là một yếu tố rất quan trọng trong gia công cơ khí, nó phản ánh trình độ gia công của một nền sản xuất cơ khí” Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 69 Độ chính xác gia công là chỉ tiêu khó đạt nhất và gây tốn kém nhất kể cả trong quá trình xác lập cũng như trong quá trình chế tạo Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 70 Độ chính xác gia công Độ chính xác của một chi tiết Độ chính xác của loạt chi tiết Sai lệch kích thước Sai lệch bề mặt Tổng sai số Sai số kích thước Sai số vị trí (Độ không song song, độ không vuông góc) Sai số hệ thống (Thay đổi, không đổi) Sai số hình dáng (Độ tròn, độ trụ ) Độ sóng Tính chất cơ lý Độ nhám bề mặt Sai số ngẫu nhiên Các dạng sai số: - Sai số trong từng chi tiết - Sai số trong loạt sản phẩm Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 71 Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống cố định Do lý thuyết của phương pháp cắt Chế tạo máy, dao, đồ gá Biến dạng của chi tiết gia công Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống thay đổi Mòn dụng cụ cắt Biến dạng nhiệt của máy, dao, đồ gá Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 72 Các nguyên nhân sinh ra sai số ngẫu nhiên Tính chất VL không đều Lượng dư gia công không đều Vị trí phôi thay đổi (sai số gá đặt) Thay đổi của ứng suất dư Dao gá nhiều lần Thay đổi nhiều máy để gia công 1 chi tiết Dao động nhiệt của chê độ cắt gọt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 73 3.2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công a. Cắt thử từng kích thước riêng biệt Gá đặt chi tiết Đưa dao vào hớt 1 lớp mỏng Dừng máy đo kích thước Điều chỉnh du xích đạt kích thước yêu cầu Cho dao an hết phần cắt và đạt kích thứoc Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 74 Ưu điểm Đạt ĐCX về KT nhờ rà gá Loại trừ ảnh hưởng mòn dao Tận dụng phôi ĐCX kém Không cần đồ gá phức tạp Nhược điểm ĐCX phụ thuộc bề dày nhỏ nhất lớp phoi hớt đi Công nhân phải tập trung ⇒ mỏi mệt Năng suất thấp (cắt nhiều lần) Trình độ bậc thợ cao Giá thành sản phẩm cao Dùng SX đơn chiếc, loạt nhỏ, sửa chữa, chế thử. Trong SX hàng loạt lớn, khối (mài) vẫn dùng. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 75 b. Tự động đạt kích thước Ưu điểm Đảm bảo ĐCXGC, giảm phế phẩm ĐCX ít phụ thuộc tay nghề người thợ Cắt 1 lần đạt được KT yêu cầu Nâng cao hiệu quả kinh tế Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 76 Nhược điểm Chi phí thiết kế, chế tạo đồ gá lớn Mất nhiều thời gian điều chỉnh máy, dao Phôi chế tạo chính xác Kích thước điều chỉnh bị thay đổi (mòn dao) ⇒ điều chỉnh lại dao Dùng SX hàng loạt, hàng khối Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 77 3.3 Các nguyên nhân sinh sai số 3.3.1. Biến dạng đàn hồi của HTCN Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 78 (P y ) (P x ) (P z ) Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 79 Dưới tác dụng của lực cắt Chi tiết biến dạng Dao biến dạng Đồ gá biến dạng Máy biến dạng Δ: lượng chuyển vị giữa dao và chi tiết Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 80 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 81 R tăng lên (R+ ΔR) Z << R nên và lực Py ảnh hưởng nhiều nhất gọi là độ cứng vững của HTCN Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 82 Độ cứng vững của HTCN: “khả năng chống lại biến dạng của nó khi có ngoại lực tác dụng” Nguyên lý cộng tác dụng: ,y=y m + y d + y đg + y ct HTCN càng nhiều thành phần thì càng kém cứng vững Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 83 α α 1 A A 1 N o ⇒ Sơ đồ chuyển vị của máy khi tăng và giảm lực ω Σ : độ mềm dẻo của hệ thống. Độ mềm dẻo của hệ thống là khả năng biến dạng đàn hồi của nó dưới tác dụng của ngoại lực. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 84 a. ảnh hưởng độ cứng vững HTCN Sai số do chuyển vị 2 mũi tâm Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 85 Sai số do biến dạng chi tiết Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 86 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 87 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 88 Sai số do biến dạng của dao và ụ gá dao b. ảnh hưởng do mòn dao Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 89 C. ảnh hưởng sai số của phôi Do sai số hình dạng hình học của phôi ⇒ thay đổi chiều sâu cắt ⇒ P y thay đổi. Nếu gọi ΔJ Σ không đổi và gọi sai số của phôi là Δ ph = Δ ph /Δ ct -hệ số độ chính xác K = Δ ct /Δ ph là hệ số giảm sai (hệ số in dập) Thông thường, với ε > 1 và K < 1 thì tăng số bước công nghệ sẽ giảm sai số gia công. Nhưng số bước công nghệ không thể tăng vô hạn mà nó phải tăng phù hợp với phương pháp gia công . Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 90 Vậy khi có P tác dụng ⇒HTCN bị biến dạng đàn hồi ⇒gây sai số GC, để ↓BD: Thiết lập kết cấu vững chắc, thay đổi các kích thước thành phần ↓ số khâu trong HTCN ⇒ ↓đọ mềm dẻo của HT Nâng cao chất lượng chế tạo chi tiết Nâng cao chất lượng lắp ráp ⇒ loại trừ khe hở Chế độ sử dụng hợp lý Kiểm tra định kỳ J HT Không dùng dao quá mòn Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 91 3.3.2 ảnh hưởng ĐCX, tình trạng mòn của máy, dao, đồ gá a. Sai số của máy Độ đảo trục chính hướng trục Độ đảo lỗ côn trục chính Độ đảo mặt đầu trục chính Độ đảo, các sai số chế tạo: sống trượt, bàn máy Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 92 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 93 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 94 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 95 b. Sai số đồ gá Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 96 C. Sai số mòn dụng cụ cắt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 97 Khắc phục sai số hình học do máy, dao, đồ gá: Sửa chữa định kỳ, thêm cơ cấu hiệu chỉnh Giảm sai số chế tạo chi tiết, đồ gá Giảm số lần gá đặt Nâng cao ĐCX chế tạo dao Chọn chế độ cắt hợp lý (giảm mòn dao) Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 98 3.3.3. Biến dạng nhiệt của HTCN a. Sai số do biến dạng nhiệt của máy Chênh lệch nhiệt ⇒biến dạng không đều ⇒máy ↓ĐCX làm việc ⇒ ↓ ĐCXGC Khắc phục Kết cấu máy đảm bảo tỏa nhiệt tốt Bố trí các bộ phận nóng đều ⇒tản nhiệt đều Chi tiết máy có tiết diện đủ lớn ⇒tản nhiệt Bố trí đặt máy hợp lý ⇒không bị nung nóng: nắng, hơi nóng Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 99 b. Biến dạng nhiệt dụng cụ cắt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 100 Trường phân bố nhiệt khi tiện Chi tiết thu được sau khi tiện c. Biến dạng nhiệt của chi tiết 80% truyền vào phoi 10% vào chi tiết 10% vào dao Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 101 3.3.4. Rung động trong qúa trình cắt Rung động cưỡng bức (force vibration) Tự rung (self excite vibration) Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 102 Nguyên nhân gây ra rung động cưỡng bức: - Các chi tiết quay nhanh trong hệ thống công nghệ không cân bằng. - Có sai số của các chi tiết truyền động trong máy. - Lượng dư gia công không đều, bề mặt gia công không liên tục. - Các mặt tiếp xúc có khe hở. - Rung động của máy xung quanh. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 103 Để giảm rung động cưỡng bức có các biện pháp - Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ. - Giảm lực kích thích từ bên ngoài. - Các chi tiết truyền động cần có độ chính xác cao. - Các chi tiết quay tròn phải được cân bằng. - Cố gắng tránh cắt không liên tục. - Khi cắt chi tiết yêu cầu độ chính xác cao cần phải có cơ cấu giảm rung. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 104 Rung động tự rung: bản thân quá trình cắt gây ra, xuất hiện khi cắt. Biện pháp giảm tự rung - Tránh hớt lớp phoi quá rộng và quá mỏng. - Chọn chế độ cắt hợp lý sao cho không tồn tại lẹo dao . - Thay đổi hình dáng hình học của dao để giảm lực cắt theo phương có rung động. - Dùng dung dịch trơn lạnh để giảm bớt mòn dao. - Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ. - Sử dụng các cơ cấu giảm rung nhằm tiêu hao năng lượng tạo rung trong quá trình cắt. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 105 3.3.5 Chọn chuẩn và gá đặt chi tiết Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 106 Khi g¸ ®Æt chi tiÕt sinh ra sai sè, sai sè g¸ ®Æt bao gåm : Sai sè chuÈn ε C . Sai sè kÑp chÆt ε K . Sai sè ®å g¸ ε ®g . Sai sè chuÈn vµ g¸ ®Æt sÏ ®­îc tr×nh bµy chi tiÕt trong ch­¬ng “ ChuÈn ” Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 107 3.3.6 Phương pháp đo và dụng cụ đo Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 108 3.4. Các phương pháp xác định ĐCXGC 1. Phương pháp thống kê kinh nghiệm Phương pháp đơn giản nhất Căn cứ ĐCX bình quân kinh tế Thiết bị gia công hoàn chỉnh Thiết bị đạt yêu cầu chất lượng Bậc thợ trung bình Chế độ cắt tiêu chuẩn Cách tiến hành: cho GC trên 1 loại máy, 1chế độ, bậc thợ tiêu chuẩn⇒ xem ĐCX đạt được, làm nhiều lần ⇒thống kê kết quả Độ chính xác PP không cao ⇒ dùng tham khảo Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 109 2. Phương pháp thống kê xác suất Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 110 Đạt ĐCX cao Dùng trong SX hàng loạt lớn và hàng khối Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 111 3. Phương pháp tính toán phân tích Tính toán phân tích nguyên nhân sinh ra sai số, tính các sai số ⇒tổng hợp sai số ⇒sai số tổng hợp Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 112 3.5 Điều chỉnh máy Xác định vị trí tương quan giữa dao và bề mặt GC nhằm giảm các sai số GC ⇒đạt yêu cầu kỹ thuật 1. Điều chỉnh tĩnh Điều chỉnh dao theo kích thước xác định trước khi cắt Cho ĐCX không cao (ko tính đến các tác động bên ngoài trong quá trình gia công) Biến dạng đàn hồi HTCN Mòn dao ĐCX phôi Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 113 2. Điều chỉnh động Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 114 Chương 4: CHUẨN Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 115 4.1 Định nghĩa, phân loại 4.1.1 Định nghĩa Trong quá trình gia công, chi tiết có một số các bề mặt Bề mặt dùng định vị Bề mặt kẹp chặt Bề mặt gia công Bề mặt không gia công Bề mặt dùng kiểm tra Một bề mặt có thể đảm nhiệm một hay một vài chức năng trên Để xác định vị trí tương qua giữa các bề mặt Chuẩn Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 116 Đ/N: “Là tập hợp các bề mặt, các đường, các điểm mà căn cứ vào đó người ta xác định được vị trí tương đối giữa các bề mặt, các đường, các điểm của bản thân chi tiết đó hay của chi tiết khác trong cùng một sản phẩm” Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 117 4.1.2 Phân loại Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Chuẩn Thực Chuẩn công nghệ Chuẩn thiết kế Ảo Gia công Lắp ráp Kiểm tra Tinh Thô Chính Phụ 118 a. Chuẩn thiết kế “Chuẩn dùng trong quá trình thiết kế. Được hình thành khi lập chuỗi kích thước thiết kế ” Chuẩn thực Chuẩn ảo Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 119 b. Chuẩn công nghệ Dùng trong quá trình gia công luôn luôn là chuẩn thực Chuẩn gia công: chuẩn dùng trong quá trình gia công cơ Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 120 Chuẩn thô Chuẩn tinh Tinh chính Tinh phụ Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 121 Chuẩn lắp ráp Chuẩn lắp ráp: X ác định vị trí tương quan của các chi tiết khác nhau của một bộ phận máy trong quá trình lắp ráp. Chuẩn lắp ráp có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ lắp ráp Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 122 Chuẩn đo lường : chuẩn dùng trong quá trình kiểm tra Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 123 4.2 Quá trình gá đặt chi tiết khi gia công Gá đặt gồm 2 quá trình Quá trình đinh vị Quá trình kẹp chặt Quá trình định vị bao giờ cũng diễn ra truớc, quá trình kẹp chặt tiếp bước theo sau Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 124 ĐÞnh vÞ chi tiÕt ®Ó phay G¸ ®Æt chi tiÕt trªn m©m cÆp 3 chÊu Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 125 Gá đặt hợp lý là vấn đề cơ bản của việc thiết kế qui trình công nghệ. Chọn phương án gá đặt hợp lý sẽ nâng cao độ chính xác gia công, giảm thời gian phụ, đảm bảo độ cứng vững, cải thiện chế độ cắt để giảm thời gian gia công cơ bản. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 126 4.3 Nguyên tắc 6 điểm khi định vị Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 127 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Điểm 1 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo OZ Điểm 2 khống chế bậc tự do quay theo OY Điểm 3 khống chế bậc tự do quay theo OX Điểm 4 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo OX Điểm 5 khống chế bậc tự do quay theo OZ Điểm 6 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo OY Sử dụng nguyên tắc 6 điểm để định vị chi tiết khi gia công 128 Chú ý: Một mặt phẳng bất kỳ có khả năng khống chế tối đa 3 bậc tự do Khi gia công chi tiết được định vị không cần thiết luôn đủ 6 bậc tự do, chỉ cần những bậc tự do cần thiết theo yêu cầu của NC Số bậc tự do khống chế không được qua 6. nếu 1 bậc nào đó được khống chế quá 1 lần gọi là siêu định vị Siêu định vị sẽ làm kênh, lệch, biến dạng chi tiết hay đồ gá⇒sai số gá đặt ⇒giảm ĐCXGC Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 129 4.4 Một số chi tiết dùng định vị Khối V ngắn khống chế 2 bậc tự do Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 130 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 131 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 132 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 133 4.5 Tính sai số gá đặt Sai số khi gá đặt chi tiết gia công 4.5.1 Sai số kẹp chặt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 134 4.5.2 Sai số do đồ gá Do đồ gá chế tạo không chính xác Do mòn đồ gá khi sử dụng Do điều chỉnh đồ gá khi lắp đặt trên máy Nói chung sai số đồ gá rất nhỏ có thể bỏ qua. Khi yêu cầu gia công ĐCX cao thì lấy (0,2÷0,3) sai số gia công Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 135 4.5.3 Sai số chuẩn Đ/N: “Sai số sinh ra khi chuẩn định vị không trùng gốc kích thước có trị số bằng lượng biến động của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước thực hiện” Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 136 Chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ có thể trùng nhau hoặc không trùng nhau. Nếu trùng nhau tức là thể hiện tốt quan điểm công nghệ của công tác thiết kế. Khi chế tạo thực hiện dễ dàng các kích thước đã cho khi thiết kế thì bản thiết kế có tính công nghệ cao. Về mặt công nghệ thì các kích thước ghi trong bản vẽ chế tạo là kích thước có hướng Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 137 Thực chất, kích thước cần đạt khi gia công là khâu khép kín của chuỗi kích thước công nghệ. Chuỗi đó hình thành trong một nguyên công hay một số nguyên công. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 138 Phương pháp tính sai số chuẩn a. Phương pháp cực đại - cực tiểu Lập chuỗi kích thước cần tính sai số chuẩn cho kích thước L L là khâu khép kín Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 139 L L ChuÈn ®Þnh vÞ MÆt gia c«ng Gèc kÝch th­íc Cã a kh©u Cã b kh©u ChuÈn ®Þnh vÞ MÆt gia c«ng Gèc kÝch th­íc Cã a kh©u Cã b kh©u Nguyên tắc lập chuỗi kích thước: “Bắt đầu từ bề mặt gia công tới bề chuẩn định vị tới gốc kích thước trở về mặt gia công” Phương pháp cho ĐCX không cao⇒dùng trong SX loạt nhỏ và đơn chiếc Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 140 b. Phương pháp xác suất K i : hệ số phụ thuộc qui luật phân bố kích thước L (K i =1÷1,5) Nếu phân bố Gauss thì k=1 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 141 4.6 Ví dụ về tính sai số chuẩn Chi tiết hình trụ có đường kính ngoài là D ±d được gá trên khối V dài như hình vẽ. Sử dụng dao phay ngón để gia công đạt các kích thước H 1 , H 2 và H 3 . Hãy tính sai số chuẩn của H 1 , H 2 , H 3 . S¬ ®å g¸ ®Æt khi gia c«ng chi tiÕt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 142 Tính sai số chuẩn cho kích thước H 1 Khi gia công H 1 , chuẩn định vị là I, gốc kích thước là A, do đó có sai số chuẩn. Lập chuỗi kích thước: a 1 -x 1 +x 2 -H 1 =0 🡪 H 1 =a 1 -x 1 +x 2 Trong đó a 1 là khâu điều chỉnh (khâu không đổi), x 1 và x 2 là các khâu thay đổi x 1 =D/2 sinα; x 2 =D/2 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 143 ¸p dông c«ng thøc: NhËn xÐt: Sai sè chuÈn cña H 1 b»ng 0 khi α=90 0 (2α=180 0 ) . Khi ®ã N sÏ trïng víi A, tøc lµ gèc kÝch th­íc trïng víi chuÈn ®Þnh vÞ . Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 144 4.7 Các nguyên tắc chọn chuẩn Chọn chuẩn phải đảm bảo Đảm bảo chất lượng chi tiết trong quá trình gia công Đảm bảo năng suất gia công 4.7.1 Nguyên tắc chọn chuẩn thô Đảm bảo Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia công Đảm bảo ĐCX cần thiết về vị trí tương quan giữa bề mặt không gia công và phải gia công n m Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 145 Nguyên tắc 1: nếu chi tiết có BM mặt không phải GC thì nên chọn BM đó làm chuẩn thô Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 146 Nguyên tắc 2: nếu CT có nhiều BM không phải GC thì nên chọn BM có yêu cầu vị trí tương qua cao nhất với BM phải GC làm chuẩn thô Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 147 Nguyên tắc 3: nếu các BM phải GC thì nên chọn BM có lượng dư nhỏ, đều làm chuẩn thô Nguyên tắc 4: BM chọn làm chuẩn thô nên tương đối bằng phẳng, không có đậu rót, đậu ngót, bavia, gồ ghề. Nguyên tắc 5: chuẩn thô nên dùng 1 lần trong cả quá trình công nghệ. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 148 4.7.2 Nguyên tắc chọn chuẩn tinh Nguyên tắc 1: cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính Nguyên tắc 2: cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai số chuẩn bằng 0 Nguyên tắc 3: chọn chuẩn để kết cấu đồ gá đơn giản, thuận tiện khi sử dụng Nguyên tắc 4: chọn chuẩn để chi tiết ít bị biến dạng do lực kẹp, lực cắt. Mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị Nguyên tắc 5: nên chọn chuẩn thống nhất Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 149 Chương 5: Lượng Dư Gia Công Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 150 Đạt chi tiết có hình dạng, chất lượng theo yêu cầu phải gia công phải có lớp kim loại bị hớt đi Lượng dư gia công: là lớp vật liệu cần có để hớt đi trong quá trình gia công. 5.1 Khái Niệm và Định Nghĩa Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 151 Lượng dư gia công quá lớn sẽ dẫn đến: Tốn vật liệu, hệ số sử dụng vật liệu giảm Tăng khối lượng lao động gia công Tốn năng lượng Hao mòn dụng cụ cắt Máy mòn nhanh Vận chuyển nặng Khó khăn gia công trên máy điều chỉnh sẵn (máy tự động) Tăng biến dạng đàn hồi HTCN Làm tăng giá thành sản phẩm Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 152 Lượng dư gia công quá nhỏ sẽ dẫn đến: Không đủ hớt đi sai lệch của phôi Xảy ra hiện tượng trượt dẻo làm dao mòn nhanh, chi tiết không bóng Tăng phế phẩm và giá thành Phải xác định lượng dư hợp lý, khoa học Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 153 5.2 Phân Loại Lượng Dư Gia Công 5.2.1 Lượng dư trung gian Là lớp vật liệu được hớt đi ở mỗi bước hay mỗi nguyên công. Là hiệu số kích thước do bước hay nguyên công sát trước để lại và bước hay nguyên công đang thực hiện tạo nên. Zb - Đối với mặt ngoài : Z b = a - b - Đối với mặt trong : Z b = b - a Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 154 5.2.2 Lượng dư tổng cộng Tổng các lượng dư của các bước hoặc nguyên công trên bề mặt đó để biến từ phôi thô thành chi tiết hoàn thiện, ký hiệu Zo. Lượng dư tổng cộng được xác định bằng hiệu số kích thước phôi thô và kích thước chi tiết đã chế tạo xong. - Đối với mặt ngoài : Z 0 = a ph - a ct - Đối với mặt trong : Z 0 = a ct - a ph Lượng dư tổng cộng bằng tổng các lượng dư trung gian trong tất cả các bước của quá trình công nghệ: Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 155 5.2.3 Lượng dư đối xứng Tồn tại khi gia công các bề mặt tròn xoay ngoài hoặc trong hay khi gia công các bề mặt phẳng đối xứng nhau Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 156 5.2.4 Lượng dư không đối xứng Tồn tại khi các bề mặt ga công không phụ thuộc lẫn nhau Z b1 =a 1 -b 1 Z b2 =a 2 -b 2 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 157 Lượng dư gia công một phía là trường hợp đặc biệt của lượng dư gia công không đối xứng khi có một bề mặt đối diện không được gia công Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 158 5.3 Phương pháp xác định lượng dư gia công 5.3.1 Phương pháp thống kê kinh nghiệm Lượng dư được xác định dựa trên tổng số lượng dư các bước gia công theo kinh nghiệm. Được sử dụng phổ biến trong sản xuất Nhược điểm là không tính đến điều kiện gia công cụ thể, nên lượng dư gia công thường lớn hơn giá trị cần thiết. Giá trị lượng dư được cho trong các sổ tay công nghệ chế tạo máy Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 159 5.3.2 Phương pháp tính toán phân tích PP do giáo sư Kovan đề xuất Khi gia công một loạt phôi cùng loại trên máy đã điều chỉnh sẵn, vì kích thước phôi dao động trong giới hạn dung sai nên lượng dư gia công cũng sẽ dao động. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 160 Vậy, giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công bề mặt không đối xứng tính cho bước công nghệ đang thực hiện được xác định như sau: Z bmin = a min -b min = (R za + T a ) + ρ a + ε b Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 161 R za - Chiều cao trung bình của lớp nhấp nhô bề mặt do bước hay nguyên công sát trước để lại. T a - Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước hay nguyên công sát trước để lại. ρ a - Sai lệch về vị trí không gian của chi tiết do bước hay nguyên công sát trước để lại (độ không song song, độ cong vênh, độ lệch tâm...). ε a - Sai số gá đặt do nguyên cônghay bước đang thực hiện tạo nên. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 162 Giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công bề mặt phẳng trong, ngoài đối xứng : Zbmin = bmin- amin=2((Rza + Ta) + ρa + εb ) Giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công bề mặt tròn trong, ngoài đối xứng 2 Zbmin =d min -d max = Vì phương của ρ a và ε b không trùng nhau và khó xác định nên dùng công thức Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 163 Sau nguyên công thứ nhất, các chi tiết làm bằng gang, kim loại màu thì không còn Ta ở trong biểu thức tính lượng dư nữa . vì lớp kim loại hỏng tạo nên là do biến dạng dẻo, đối với kim loại có độ hạt to như gang hay kim loại màu thì hiện tượng đó không đáng kể. Khi chuẩn định vị trùng với mặt gia công thì sai số chuẩn của kích thước thực hiện bằng 0, và nếu bỏ qua sai số do kẹp chặt và sai số đồ gá, lúc đó trong biểu thức tính không có ε b . Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 164 Đối với những nguyên công cuối nhằm nâng cao độ bóng bề mặt (như nghiền, mài siêu tinh) thì T a , ρ a , ε b =0, lúc đó trong biểu thức chỉ còn R za . Các bề mặt qua nhiệt luyện, sau đó qua mài thì trong biểu thức tính lượng dư sẽ không có T a vì khi mài phải giữ lại lớp bề mặt đã xử lý nhiệt. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 165 SGT 5.4 Trình tự tính lượng dư trung gian và kích thước giới hạn Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 166 Chương 6: TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 167 6.1 Khái Niệm Tính chất quan trọng của chi tiết máy hay sản phẩm được hiểu là hình dạng, kết cấu đảm bảo sản xuất là kinh tế nhất mà vẫn thực hiện đầy đủ chức năng của chi tiết. Tính công nghệ trong kết cấu dựa trên cơ sở Tính loạt sản phẩm, qui mô của sản xuất Nghiên cứu đồng bộ với toàn bộ sản phẩm Kết hợp giải quyết triệt để trong từng giai đoạn sản xuất (tạo phôi, gia công, lắp ráp) Đặc điểm nơi sản xuất, máy móc, con người Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 168 6.2 Yếu tố ảnh hưởng tới tính công nghệ trong kết cấu  Sự đơn giản và hợp lý của kết cấu Vật liệu và cách tạo phôi Độ chính xác, độ nhám Cách nghi kích thước và chọn dung sai Khối lượng lao động để sản xuất chi tiết, lắp ráp Mức độ tiêu chuẩn hoá, điển hình hoá và thống nhất hoá các chi tiết máy Dao cụ và dụng cụ cần thiết cho sản xuất Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 169 6.2.1 Sự đơn giản và hợp lý của kết cấu Loại trừ tất cả các thành phần thừa không cần thiết cho chức năng máy Chọn các yếu tố kết cấu được tạo hình dạng hình học đơn giản nhất (mặt phẳng, mặt trụ) có thể gia công trên các máy có động học đơn giản và dụng cụ tiêu chuẩn thông thường. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 170 Khi tính toán thiết kế muốn giảm trọng lượng chi tiết thường có các biện pháp sau: Tính toán chính xác, dùng hệ số an toàn vừa phải. Tránh những phần thừa không làm việc hoặc những chỗ chi tiết kém cứng vững thì dùng gờ vách mỏng để khắc phục chứ không đúc to cả cục. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 171 2.2 Chọn vật liệu ban đầu và phương pháp tạo phôi Vật liệu đảm bảo khối lượng gia công ít nhất trong các giai đoạn sản xuất. Khi chọn vật liệu phải xuất phát từ quan điểm kinh tế, cần áp dụng quan điểm tính chất cơ học của vật liệu. Các máy nên sử dụng số lượng chủng loại vật liêu khác nhau là ít nhất. Cố gắng sử dụng hệ số vật liệu tiến gần đến 1 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 172 6.2.3 Độ chính xác chế tạo và độ nhám bề mặt. Độ chính xác kích thước và hình dáng hình học, độ nhám bề phải hợp lý. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 173 6.2.4 Ghi kích thước và chọn dung sai Dung sai kích thước phải hợp lý Kích thước của chi tiết được xác định từ chuẩn gá đặt (chuẩn công nghệ ). Hệ thống ghi kích thước cho phép đo được trên máy Hệ thống nghi kích thước đảm bảo sự liên tục hợp lý gia công các bề mặt của chi tiết. mặt côn phải ghi cả hai kích thước: Đường kính và góc côn. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 174 Ghi kích thước để dễ đo và kiểm tra khi gia công Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 175 6.2.5 Tiêu chuẩn, điển hình, thống nhất hoá chi tiết Tiêu chuẩn hoá, điển hình hoá và thống nhất hoá cho phép nâng cao tính công nghệ. Sử dụng các bề mặt cơ bản sẽ nâng cao khả năng tiêu chuẩn hóa Sử dụng quy trình công nghệ điển hình. Hoặc công nghệ nhóm. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 176 6.2.6 Hình dáng hình học của chi tiết Hình dáng hình học và kích thước đảm bảo độ cứng vững đầy đủ Kết cấu đảm bảo để gia công tất cả các bề mặt tương quan cần tiến hành với một lần gá đặt Hình dạng hình học của chi tiết cần đơn giản, chi tiết được gia công dễ dàng. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 177 Phù hợp với hình dạng và kích thước của dụng cụ cắt tiêu chuẩn, sử dụng dao cắt có năng suất cao hơn. Dao phay đĩa cắt năng suất hơn Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 178 Bề mặt gia công và không gia công cần được phân biệt rõ ràng không hợp lý hợp lý Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 179 Tạo điều kiện ăn dao vào, thoát dao ra thuận lợi và bảo vệ dụng cụ khỏi bị gãy hợp lý không hợp lý Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 180 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 181 a. Không chính xác vì không thể doa trên suốt chiều dài lỗ tịt. b, c hợp lý vì có chỗ thoát dao. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 182 Tạo điều kiện gia công nhiều chi tiết cùng một lúc. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 183 Tạo điều kiện chạy dao Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 184 Tạo điều kiện lắp ráp được dễ dàng Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 185 Không được cho 2 mối lắp thực hiện trong cùng một lúc hoặc là mối ghép thấy được thì ghép trước còn mối ghép không thấy được thì ghép sau. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 186 6.3 Tính công nghệ trong kết cấu với quan điểm sản xuất trên máy CNC Nguyên tắc về tính công nghệ: Tận dụng khả năng công nghệ của máy CNC Tôn trọng nguyên tắc gá đặt dễ dàng vào đồ kẹp chặt tổ hợp Tôn trọng trang bị dụng cụ tiêu chuẩn của máy CNC Ghi kích thước hợp lý Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 187 6.4 Các chi tiêu đánh giá tính công nghệ trong kết cấu Chỉ tiêu về tiêu tốn vật liệu Chỉ tiêu về khối lượng lao động cho gia công và lắp ráp Chi tiêu về sự giảm chi phí sản xuất bằng các biện pháp kinh tế-công nghệ Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 188 Chương 7: Chọn phôi và PP gia công chuẩn bị phôi Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 189 7.1 Cơ sở kinh tế, kỹ thuật chọn phôi Chi phí phôi chiếm 20-50% gía thành sản phẩm Đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm Đảm bảo chi phí phôi nhỏ nhất góp phần giảm chi sản xuất Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 190 7.2 Chọn vật liệu, phương pháp chế tạo phôi Quan tâm cơ tính vật liệu, kích thước hình dáng, kết cấu của chi tiết Phải chọn phôi hợp lý không quá lớn thì hoặc quá nhỏ, đảm bảo hệ số sử dụng vật liệu là lớn nhất Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 191 Chi tiết chịu tải phức tạp kéo, nén, uốn, xoắn đồng thời cần chọn phôi đã qua gia công áp lực. Chi tiết trục có tiết diện ngang ít thay đổi nên chọn phôi thép cán. Chi tiết yêu cầu chịu tải trọng không phức tạp nên chọn phôi chế tạo bằng phương pháp đúc. Sản xuất đơn chiếc nên chọn phương pháp tạo phôi đơn giản như rèn tự do hay đúc trong khuôn cát để giảm chi phí. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 192 Sản xuất hàng loạt nên chọn các phương pháp tạo phôi chính xác như dập thể tích hay đúc trong khuôn kim loại, khuôn mẫu chảy Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 193 7.2 Vật liệu phôi 7.2.1 Vật liệu kim loại a 1 , Thép : có nhiều loại nhưng trong ngành CTM thường sử dụng: Thép cacbon: Nấu luyện đơn giản giá thành thấp. Cơ tính đảm bảo cho hầu hết các chi tiết máy yêu cầu. Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng tương đương thép hợp kim có cùng hàm lượng cácbon Tính công nghệ tôt: đúc, hàn, cắt gọt, gia công áp lực Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 194 Nhược điểm so với thép hợp kim: Độ bền, độ giai va đập, độ dẻo thấp Độ thấm tôi thấp Làm việc ở nhiệt độ cao (trên 300 độ C) thì độ bền, độ cứng giảm mạnh Khả năng chống mài mòn thấp do tồn tại ít hợp kim cacbit Khả năng chống ăn mòn trong điều kiện không khí thấp vì tạo oxit Thép cacbon sử dụng rộng dãi chế tạo chi tiết có yêu cầu cơ tính không cao. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 195 Theo công dụng chia ra: Thép cacbon thông dụng (thép chất lượng thường): CT31, CT33, CT34, CT61 (thép cacbon có σ b =610N/mm 2 ) thép này có cơ tính không cao chỉ dùng chế tạo các chi tiết làm việc chịu tải nhỏ Thép cacbon kết cấu là nhóm thép có chất lượng tốt hàm lượng S và P thấp (S<0,04%, P<0,035%): C10, C15, C20C85 thường dùng chế tạo các chi tiết chịu tải cao và phức tạp: trục, tay biên, bánh răng Thép cacbon dụng cụ có hàm lượng cacbon cao (0,7-1,3%) tạp chất ít: CD70, CD80CD130 có HB=187-217 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 196 Thép cacbon dụng cụ sau nhiệt luyện có độ cứng cao nhưng khả năng chịu nhiệt thấp nên dùng làm dụng cụ cắt tốc độ thấp: đục, dũa, taro Thép hợp kim: là thép cacbon có chứa các thành phần hợp kim Mn, Si, Ni, Cr, Ti, Mo, W..và tạp chất thấp. Có nhiều ưu điểm: Trạng thái chưa nhiệt luyện cơ tính giống thép cacbon. Sau nhiệt luyện thì độ bền cao nhưng độ dẻo, dai giảm Giữ được độ cứng lên đến 800 độ C. chống được oxy hóa ở 800-1000độ C do đó tăng khả năng chống mài mòn và ăn mòn Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 197 Tính công nghệ kém: khó đúc, khó hàn, khó cắt gọt Thường dùng chế tạo các chi tiết chịu tải lớn yêu cầu chống mài mòn cao: bánh răng, trục Thép hợp kim kết cấu chứa 0,1-0,85%C, hàm lượng hợp kim thấp: 15Cr, 20Crdùng chế tạo các chi tiết có yêu cầu độ bền, đô dai va đập, độ cứng bề mặt cao. vì cacbon ít nên thường thấm cacbon. Thép hợp kim dụng cụ có cacbon 0,7-1% sau nhiệt luyện đạt 60-62HRC dùng chế tạo khuôn đột, dập: 90CrSi, 100CrWMn Thép hợp kim đặc biệt là thép chứa các nguyên tố hợp kim phù hợp để cho thép có tính chất đặc biệt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 198 Thép ổ lăn OL4805-OL90 (OL100Cr2 (1%C+2%Cr) dùng để chế tạo ổ lăn, trục cán, taro, vòi phun bộ đôi bơm cao áp Thép không gỉ là họ thép hợp kim có Cr>12%. Không bị gỉ và tính chống ăn mòn rất tốt Thép hợp kim chịu nhiệt là thép có chứa Cr, Mo, W, Ni, V, Si. Thép có độ bền hóa học ở nhiệt độ cao, giữ được độ bền cơ học ở nhiệt cao Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 199 a2. Gang : hợp chất của Fe với cacbon với hàm lượng cao với một số nguyên tố, P, S, Si, Mn Gang trắng: khi làm nguội nhanh gang lỏng được gang trắng. Ngoài ra có thêm Cr, Mo, Ni làm tăng tính chịu nhiệt, mài mòn, va đập. Các bon tồn tại dạng Fe 3 C do đó gang cứng 450-650HB. Tính đúc kém, khó gia công. Dùng để chế tạo gang dẻo hay các chi tiết có yêu cầu tính chống mài mòn: bi nghiền, trục cán Gang xám: các bon tồn tại dưới dạng grafit tấm, 2,8-3,6% C; 1,2-2,8%Si và Mn, P, S được ký hiệu: GX15-32; GX21-40; GX24-44; GX 28-48 (độ bền kéo 24kg/cm2 và độ bền nén 48kg/cm2) Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 200 Gang xám biến trắng: khi làm nguội nhanh lớp bề mặt vật đúc gang xám (khuôn kim loại). Bề mặt là gang trắng bên trong lõi là gang xám. Dùng chế tạo các chi tiết chịu tải lớn, chịu mài mòn lớn: trục cán, bánh xe tàu hỏa, chi tiết cam Gang cầu: khi biến tính gang xám bằng Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm để tạo grafit ở dạng cầu sau đó biến tính lần 2 với FeSi, CaSi để chống biến trắng. GC40-10 (gang cầu có độ bền kéo> 400Kg/mm2 và độ dẻo >10%). Cơ tính kém thép nhưng tính đúc tốt, gia công dễ, rẻ thường dùng trục khuỷu, cam, bánh răng truyền lực.. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 201 Gang giun: từ gang xám lỏng sau biến tính lần 1 và lần 2 nhận được loại trung gian mà grafit ở dạng giun (trung gian giữa tấm và cầu). Thường dùng thay thế cho gang cầu chế tạo chi tiết chịu va đập, chịu nhiệt, mài mòn: nắp, block xilanh động cơ diezen, secmang guốc phanh tàu hỏa, khuôn đúc thép.. Gang dẻo: ủ gang trắng ở 760-1069độ C từ 60-120h grafit trong gang chuyển thành dạng cụm và thành gang dẻo. Gang dẻo có cơ tính đặc biệt là rất dẻo: GZ35-10 (độ bền kéo>350kg/mm2, độ dẻo>10%). Dùng chế tạo các chi tiết có khôi lượng nhỏ, thành mỏng, chịu va đập dùng trong công chế tạo máy kéo, ô tô, máy nông nghiệp, máy dệt. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 202 a3. Kim loại màu và hợp kim màu Đồng và hợp kim đồng: chủ yếu dùng ở dạng hợp kim đồng vì đồng nguyên chất cơ tính kém . La tông (đồng thau): hợp kim của đồng với Zn: bắt đầu ký hiệu bằng L: LCuZn40Pb2 (40%Zn+2%Pb+58%Cu) Brông: hợp kim đồng với Sn, Zn, Al, Pbbrong thiếc (Sn<13,5%) có cơ tính cao, chống ăn mòn và chịu mài mòn. Dùng làm bạc lót, bánh vít: BCuSn5Zn5Pb5 (5%Sn+5%Zn+5%Pb+85%Cu). Brong nhôm thì Al<9,4% chống ăn mòn, mài mòn trong không khí hay nước biển. Dùng chế tạo máy bơm, gối đỡ Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 203 Nhôm và hợp kim nhôm: Al nguyên chất (độ bền 60N/mm2, HB=25) nên chủ yếu dùng ở dạng hợp kim vì nhẹ, bền, cứng, chống mài mòn, chịu nhiệt. Thường dùng chế tạo piston, tay biên, vỏ hộp số xe máy Hợp kim nhôm biến dạng: chế tạo các chi tiết bằng PP gia công áp lực nóng hay nguội: Al-Mn: gia công biến dạng dùng làm các khung cửa Al-Mg: sử dụng trong công nghiệp ô tô, dệt, xây dựng Al-Cu, Al-Cu-Mg (đuara): chế tạo máy bay, ô tô, turbin Al-Mg-Si: chế tạo các chi tiết làm việc nhiệt độ<150 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 204 Hợp kim nhôm đúc: có tính đúc tốt nhưng tính dẻo thấp (ký hiệu chữ đúc là Đ): AlSi12Cu2Mg1Mn0,6Ni1Đ (12%Si, 2%Cu, 1%Mg, 0,6%Mn, 1%Ni) chế tạo các chi tiết chịu nhiệt 250-350 độ C b, Vật liệu phi kim b1, Vật liệu Polyme Phân loại: Polyme thiên nhiên: cao su, xenlulo Polyme tổng hợp: PVC, PE Polyme nhiệt dẻo: có khả năng chuyển từ rắn sang dẻo Polyme nhiệt rắn: không thể chảy dẻo sau khi rắn lần đầu Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 205 Công nghệ gia công vật liệu polyme: Đúc phun: dùng chủ yếu. Gia nhiệt tới trạng thái dẻo hay lỏng rồi phun vào khuôn Đúc ép: ít dùng thường gia công polyme nhiệt cứng Ngoài ra dùng các loại phôi trụ, tấm ứng dụng: được sử dụng rộng dãi trong sản xuất. Thay thế cho các chi tiết kim loại b2, Vật liệu Composit Đặc điểm: hệ gồm nhiều pha (tối thiểu 2 pha) phân cách nhau bằng ranh giới pha: pha nền và pha cốt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 206 Phân loại: composit cốt nền, cốt sợi, tấm, lớp, tổ ong... Tính chất, ứng dụng: Liên kết các phần tử cốt thành khối vật liệu thống nhất Bảo vệ cốt tránh các tác động cơ học, hóa học, môi trường Vật liệu composit nền polyme cốt sợi thủy tinh có độ bền cao, chống ăn mòn môi trường nước bẩn, axit dùng chế tạo các ống dẫn nước thải nhà máy hóa chất, bọc thiết bị chứa dung dịch tẩy sợi Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 207 Vật liệu composit nền polyme cốt SiO2 và sỏi có độ bền nén cao, hệ số giãn nở thấp, bền trong không khí, nước bẩn. Sử dụng chế tạo thân máy CNC, thân đồ gá, bàn máy, vỏ máy bơm Vật liệu composit polyme cốt Al dạng hạt cầu thêm sợi cacbon có độ bền ngang thép nhưng rất nhẹ. Chế tạo cánh tay robot. Vật liệu composit hạt thô nền kim loại thực chất là hợp kim cứng (WC, TiC, TaC). Dùng làm dụng cụ cắt Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 208 3. Các loại phôi a, Phôi chế tạo bằng phương pháp ĐÚC Ưu nhược điểm PP đúc Có thể đúc được tất các loại kim loại và hợp kim Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp Có thể đạt độ chính xác cao hay thấp tùy thuộc đầu tư công nghệ đúc Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất cao Nhược điểm là tốn kim loại vào hệ thống đậu rót hay đậu ngót, kiểm tra chất lượng phải có thiết bị hiện đại Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 209 Ý nghia-kinh tế kỹ thuật Đúc sử dụng để tạo phôi trong hầu hết các ngành công nghiệp Công nghệ đúc ngày càng được nghiên cứu theo hướng tạo phôi chính xác Các loại phôi đúc Đúc trong khuôn cát Đúc được các loại vật liệu kim loại khác nhau có khối lượng từ vài chục gam đến vài chục tấn Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp Tính chất sản xuất linh hoạt, thích hợp với các dạng sx Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 210 Đầu tư ban đầu thấp Dễ cơ khí hóa, tự động hóa Độ chính xác đúc không cao làm lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu thấp. Chất lượng phôi đúc thấp, hay rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, lõm co, chất lượng bề mặt thấp Đúc trong khuôn kim loại Độ chính xác về hình dạng và kích thước cao Tổ chức vật đúc mịn chặt, chất lượng bề mặt cao Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất cao Khối lượng vật đúc hạn chế, khó chế tạo vật đúc phức tạp, thành mỏng, bề mặt CT dễ bị biến cứng Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 211 b, Phôi chế tạo bằng GIA CÔNG ÁP LỰC: Cơ tính vật liệu được cải thiện Độ chính xác hình dạng, kích thước, chất lượng bề mặt phôi cao Rút ngắn được các bước của quá trình công nghệ Dễ cơ khí hóa, tự động hóa nên năng suất cao Khó chế tạo các chi tiết phức tạp Không dùng được với các kim loại có tính dẻo thấp: gang, hợp kim đồng Tính linh hoạt kém Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 212 Phôi từ thép cán Thép cán được sử dụng rộng dãi. Các tấm thép được tiêu chuẩn hóa. Chất lượng bề mặt cao, thành phần hóa học ổn định hơn phôi đúc Phôi cán các chi tiết có tiết diện ngang hình trụ, hình chữ nhật thường cắt từ phôi thép: trục, bánh răng, bộ đôi bơm cao áp Sử dụng phôi cắt từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp nên thường sử dụng trong sản xuất đơn chiếc hay sản xuất hàng loạt với điều kiện hình dạng, kt tiết diện ngang của phôi gần giống chi tiết Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 213 Phôi rèn tự do PP gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi rộng (gia công vật nhỏ từ vài gam đến hàng trăm tấn). Gia công được các vật lớn hơn bằng dập thể tích Biến tổ chức hạt thành tổ chức phức tạp do đó làm tăng khả năng chịu tải Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít Độ chính xác KT và hình dạng thấp do đó để lại lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu thấp Chất lượng không đều phụ thuộc tay nghề công nhân Năng suất thấp Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 214 Sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc, sủa chữa và chế tạo chi tiết lớn chịu tải trọng phức tạp Dập thể tích Độ chính xác KT, hình dạng, chất lượng bề mặt cao. kim loại bị BD ở ứng suất khối nên tính dẻo cao hơn. Hệ số sử dụng vật liệu cao Thiết bị cần có công suất lớn, không chế tạo được phôi lớn, chi phí chế tạo khuôn cao do đó chỉ hiệu quả khi số lượng chi tiết đủ lớn. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 215 Phôi dập tấm: Có độ cứng vững cao, độ chính xác, chất lượng bề mặt cao thường không phải gia công cơ hoặc gia công rất ít. Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, năng suất cao, phù hợp sản xuất hàng loạt và hàng khối. Sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô (60% khối lượng sản phẩm), công nghiệp chế tạo thiết bị điện (60-70%) Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 216 c. Phôi Hàn Chế tạo từ thép cán (thép tấm hoặc thép hình) được ghép bằng mối hàn. Phôi hàn tiết kiệm được 30-50% khối lượng vật liệu so với phôi đúc. Thường dùng trong sản xuất đơn chiếc Hàn tạo ứng suất nung nóng cục bộ tạo ứng suất dư lớn. Tổ chức kim loại vùng hàn bị thay đổi làm giảm khả năng chịu tải ứng suất dư vùng hàn dễ bị thay đổi khi gia công làm biến dạng chi tiết Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 217 4. Gia công chuẩn bị phôi Gia công chuẩn bị phôi gồm các công việc: Làm sạch phôi, nắn thẳng phôi, cắt phôi, gia công lỗ tâm, gia công phá a, cắt bavia, đậu rót, đậu ngót. Cắt bavia của phôi dập, đúc bằng búa, đục hay máy mài cầm tay. Tùy theo kích thước đậu rót, đậu ngót mà cắt bằng ngọn lửa hàn hay dùng búa tay b. Làm sạch phôi loại bỏ cát cháy dính vào phôi đúc, vẩy oxit bám bề mặt phôi dập. Thường làm thủ công bằng bàn chải sắt, đục, búa, máy mài cầm tay Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 218 sản xuất loạt lớn hàng khối dùng máy phun cát rửa nước, cho quay trong tang quay c. Cắt phôi Cắt bằng cưa tay: dùng cưa sắt và cắt bằng tay. Phương pháp này cho năng suất và độ chính xác thấp Tốn sức, mạch cưa khó thẳng. Phương pháp này không đòi hỏi nhiều trang thiết bị. Dùng trong sản xuất đơn chiếc. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 219 Cắt bằng cưa cần: Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 220 dùng rất phổ biến trong các nhà máy cơ khí vì nó dễ sử dụng Một công nhân có thể đứng được nhiều máy mạch cưa tương đối hẹp từ 1÷2,5 mm và dùng lưỡi cưa máy. Tốc độ cắt thấp, có hành trình chạy không, năng suất thấp Phương pháp này thích hợp với sản xuất nhỏ. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 221 Cắt bằng cưa đĩa: Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 222 Dùng lưỡi cưa hình đĩa có đường kính D = 275÷2000 (mm), dày B = 3 ÷15 mm thực hiện cắt phôi với nguyên lý: Phôi được kẹp chặt trên khối V, khi cắt dao quay liên tục với tốc độ n và tiến dao S. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 223 Để tăng năng suất ta ghép nhiều phôi trong 1 lần cắt. Biện pháp tiến S có hai cách: Tiến S không đổi: Với cách này dao càng tiến vào tâm phôi thì tiết diện cắt càng tăng nhưng sau đó từ tâm ra thì tiết diện lại giảm dần Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 224 Tiến S thay đổi: mục đích để phát huy hết công suất của máy, nghĩa là lúc đầu dao cắt với tiết diện nhỏ thì dao chạy nhanh và càng vào tâm chi tiết thì tiết diện lớn thì chạy dao chậm lại. Nhưng khi từ tâm ra tiết diện cắt giảm dao lại chạy nhanh lên. Theo cách cắt này thì công suất cắt = const. Yêu cầu phải có cơ cấu cắt chạy dao thay đổi bằng thuỷ lực. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 225 Cắt đứt bằng đĩa mài: Dụng cụ là đĩa phẳng dày 1,5 ÷ 3 mm. Đường kính D = 300 ÷ 1500 mm Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 226 Trên chu vi được tạo thành nhám để tăng ma sát, khi cho đĩa quay tròn và tiếp xúc với phôi sẽ sinh ra nhiệt lượng rất lớn làm kim loại phôi bị nóng chảy và bị cắt đứt đĩa ma sát được làm mát bằng cách cho ngâm một phần vào thùng dung dịch làm nguội. Phương pháp này thì vật liệu cắt có thể mềm hơn vật liệu gia công. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 227 Cắt đứt bằng tiện: chỉ thuận tiện cho phôi có đường kính không lớn thực hiện trên một lần gá với các bước tiện ngoài, năng suất thấp, miệng cắt lớn 3÷7 mm Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 228 Cắt trên máy chuyên dùng: Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 229 d, Ủ phôi Làm giảm độ cứng cho dễ gia công Khử ứng suất dư Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 230 e. Nắn phôi Là biện pháp cần thiết cho những phôi sau khi nhiệt luyện bị biến dạng, nắn thẳng phôi có tác dụng làm cho phôi hết cong Nắn bằng búa tay: Dùng mắt thường để nắn phôi, phát hiện chỗ nào cong thì dùng búa đập để hết cong. Đây là phương pháp thủ công nhất nhưng tiện dụng nhất nhưng cho năng suất và độ chính xác kém. Độ thẳng phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người thợ. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 231 Nắn bằng cách ép: Khi nắn thẳng, phôi được gá trên hai mũi tâm (hình a) và khối V (hình b) Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 232 Nắn bằng cách đưa chỗ cong vào đầu vít me sau đó quay tay quay vít me để vít me đi xuống tác dụng 1 lực vào chỗ cong làm phôi thẳng ra. Ngoài ra để nắn bằng cách này có thể nắn bằng máy tiện nhưng phương pháp này sử dụng đối với phôi nhỏ. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 233 Nắn trên máy chuyên dùng Gồm một thùng quay trong đó có đặt 3 con lăn số 1, 2, 3. Các con lăn có dạng hình hypeboloide tròn xoay Trục của chúng được đặt nghiêng 1 góc sao cho đường sinh của chúng là đường thẳng Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 234 Những cặp con lăn này từng cặp 1 được đặt chéo nhau vừa quay theo thùng lại vừa quay quanh tâm của chúng để nắn thẳng phôi và dẫn phôi đi. Thùng 7 quay được là nhờ bộ truyền bánh răng 6. Phôi 8 được đặt giữa các thùng và con lăn nhờ 2 xe 5 và 9 ở 2 đầu thùng. Khoảng cách giữa các con lăn điều chỉnh được tuỳ theo đường kính phôi Bằng cách này có thể nắn được đường kính từ 25÷125 mm. Tốc độ nắn từ 0,8÷1,6 mm/ph. Phương pháp này rất năng suất nhưng máy rất cồng kềnh tốn diện tích. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 235 Nắn trên máy cán ren phẳng: Thực hiện trên máy cán ren bằng bàn phẳng. Hai bàn phẳng thay cho 2 bàn cán ren, khi gia công cho bàn trên chạy tốc độ và phôi quay. Phương pháp này chỉ nắn đựơc phôi nhỏ và ngắn. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 236 f. Gia công phá Bóc đi lớp bề mặt ngoài quá xấu do nguyên công tạo phôi để lại (rỗ cát, rỗ xỉ) Giảm sai số in dập hình học cho nguyên công sau Được tiến hành ngay trong phân xưởng tạo phôi Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 237 g. Gia công lỗ tâm Lỗ tâm là chuẩn tinh phụ của chi tiết dạng trục được dùng trong cả quá trình gia công cơ, kiểm tra và phục hồi sửa chữa sau này Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 238 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 239 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 240 Sản xuất đơn chiếc gia công trên máy tiện (kết hợp khỏa mặt đầu) hoặc trên máy khoan cần. Trước khi khoan phải lấy dấu lỗ tâm. Nhược điểm: 2 lỗ tâm không đảm bảo đồng tâm do thực hiện ở 2 lần gá khác nhau và có sai số hình dạng do mài mũi khoan không chính xác. Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 241 Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối thực hiện trên máy chuyên dùng. Chi tiết được gá trên 2 khối V tự định tâm Kết hợp khỏa mặt đầu rồi khoan 2 lỗ tâm trên 1 lần gá Đảm bảo độ đồng tâm giữa 2 lỗ tâm Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 242 Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 243