Tài liệu Các quá trình gia công

  • Số trang: 151 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 177 |
  • Lượt tải: 0
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

các quá trình gia công
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI GIẢNG HỌC PHẦN CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG Theo chƣơng trình 150 TC Sử dụng cho năm học: 2010-2011 Số tín chỉ: 03 (Lƣu hành nội bộ) Biên soạn: ThS. Văn Ngọc Hồng ThS. Bùi Ngọc Trân ThS. Vũ Đình Trung PGS.TS. Nguyễn Phú Hoa ThS. Trần Anh Đức KS. Hoàng Quang Tròn ThS. Nguyễn Thanh Tú THÁI NGUYÊN 2010 MỤC LỤC Chƣơng I:NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ ............... 1 1.1. Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi........ 1 1.2. Quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quá trình công nghệ ........................ 2 1.3. Dạng sản xuất ..................................................................................................... 3 1.4. Chất lƣợng bề mặt chi tiết máy ........................................................................ 4 1.5. Độ chính xác gia công cơ khí ............................................................................ 6 1.6. Tiêu chuẩ n hoá trong ngành cơ khí ................................................................ 9 Chƣơng II: VẬT LIỆU KIM LOẠI DÙNG TRONG CƠ KHÍ .................................................................................................................................... 1 1 2.1. Tính chất chung của kim loại và hợp kim .................................................................................................................................... 1 1 2.2. Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại .................................................................................................................................... 1 4 2.3. Khái niệm cơ bản về hợp kim .................................................................................................................................... 1 6 2.4. Hệ hợp kim sắt – cácbon .................................................................................................................................... 1 8 2.5. Hợp kim cứng .................................................................................................................................... 2 2 2.6. Kim loại màu và hợp kim của chúng .................................................................................................................................... 2 3 2.7. Vật liệu phi kim loại .................................................................................................................................... 2 6 Chƣơng III : XỬ LÝ NHIỆT KIM LOẠI .................................................................................................................................... 3 5 3.1. Nhiệt luyện thép .................................................................................................................................... 3 5 3.2. Hóa nhiệt luyện .................................................................................................................................... 3 6 Chƣơng IV:SẢN XUẤT ĐÚC .................................................................................................................................... 3 8 4.1. Thực chất, đặc điểm, công dụng của sản xuất đúc. .................................................................................................................................... 3 8 4.2. Phân loại các phƣơng pháp đúc. .................................................................................................................................... 3 8 4.3. Khái quát về cấu tạo của một khuôn đúc. .................................................................................................................................... 3 9 4.4. Sơ đồ các quá trình của sản xuất đúc. .................................................................................................................................... 4 0 4.5. Công nghệ đúc trong khuôn cát .................................................................................................................................... 4 0 4.6. Nấu chảy và rót hợp kim đúc .................................................................................................................................... 4 8 4.7. Làm nguội vật đúc, dỡ khuôn, làm sạch vật đúc. .................................................................................................................................... 5 0 4.8. Các phƣơng pháp đúc đặc biệt .................................................................................................................................... 5 1 4.9. Khuyết tật vật đúc và các phƣơng pháp kiểm tra, sửa chữa. .................................................................................................................................... 5 7 Chƣơng V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC .................................................................................................................................... 6 1 5.1. Nguyên lý gia công kim loại bằng áp lực .................................................................................................................................... 6 1 5.2. Biến dạng của kim loại .................................................................................................................................... 6 2 5.3. Nung nóng kim loại .................................................................................................................................... 6 4 5.4. Cán, kéo, ép kim loại .................................................................................................................................... 6 6 5.5. Rèn tự do .................................................................................................................................... 7 1 5.6. Dập thể tích .................................................................................................................................... 7 8 5.7. Dập tấm .................................................................................................................................... 7 9 Chƣơng VI: HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI .................................................................................................................................... 8 2 6.1. Giới thiệu chung .................................................................................................................................... 8 2 6.2. Hàn điện hồ quang tay .................................................................................................................................... 8 4 6.3. Hàn hồ quang tự động .................................................................................................................................... 9 6 6.4. Hàn điện tiếp xúc .................................................................................................................................... 1 01 6.5. Hàn khí .................................................................................................................................... 1 04 6.6. Công nghệ hàn khí .................................................................................................................................... 1 09 6.7. Hàn vảy ............................................................................................................... 6.8. Kiểm tra chất lƣợng hàn ................................................................................... Chƣơng VII: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG CẮT GỌT .................................................................................................................................... 1 17 7.1. Nhƣ̃ng hiể u biế t chung về qúa trin ̀ h cắ t kim loa ̣i .................................................................................................................................... 1 17 7.2. Máy công cụ............................................................................... ........................ 123 Chƣơng VIII:CÔNG NGHỆ LẮP RÁP CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ .................................................................................................................................... 1 27 8.1. Khái niệm về sản phẩm cơ khí và các mối lắp ghép .................................................................................................................................... 1 27 8.2. Các loại mối lắp và độ chính xác lắp ráp .................................................................................................................................... 1 27 8.3. Các hình thức tổ chức lắp ráp .................................................................................................................................... 1 29 8.4. Lắp một số mối lắp điển hình .................................................................................................................................... 1 30 Chƣơng IX: CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT .................................................................................................................................... 1 32 8.1. Gia công kim loa ̣i bằ ng tia lƣ̉a điêṇ .................................................................................................................................... 1 32 8.2 Gia công kim loa ̣i bằ ng cơ - điêṇ hoá (ECMM) .................................................................................................................................... 1 33 8.3 Phƣơng pháp tạo mẫu nhanh .................................................................................................................................... 1 34 8.4 Luyện kim bột .................................................................................................................................... 1 39 Chƣơng I Những khái niệm cơ bản về sản xuất cơ khí *. Nội dung của chƣơng: Trình bày các khái niệm dùng trong sản xuất cơ khí: sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi. Khái niệm về quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quá trình công nghệ. Khái niệm về dạng sản xuất. Khái niệm về chất lƣợng bề mặt chi tiết máy. Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí. Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí. Khái niệm về lƣợng dƣ. Tiêu chuẩn hóa trong ngành cơ khí. *. Yêu cầu đối với sinh viên: Nắm đƣợc các khái niệm, trình bày đƣợc các khái niệm và vận dụng các khái niệm ở mức độ lấy ví dụ: - Những khãi niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi. - Khái niệm về quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quá trình công nghệ. - Khái niệm về dạng sản xuất. - Khái niệm về chất lƣợng bề mặt chi tiết máy. - Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí. - Khái niệm về lƣợng dƣ. - Tiêu chuẩn hóa trong ngành cơ khí. 1.1 Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi 1.1.1 Sản phẩm Trong sản xuất cơ khí sản phẩm là danh từ quy ƣớc chỉ vật phẩm đƣợc tạo ra ở công đoạn cuối cùng của một cơ sở sản xuất (nhƣ tổ sản xuất, phân xƣởng, nhà máy v.v…), nhƣ vậy sản phẩm không nhất thiết phải là máy móc hoàn chỉnh mà có thể là cụm máy hoặc chi tiết máy. Ví dụ: nhà máy sản xuất máy công cụ thì sản phẩm là máy công cụ hoàn chỉnh, nhà máy sản xuất vòng bi thì sản phẩm là vòng bi, nhà máy sản xuất bu lông, đai ốc sản phẩm là bu lông, đai ốc. 1.1.2 Chi tiết máy Chi tiết máy là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của máy, đặc trƣng của chi tiết máy là không thể tách ra đƣợc và đạt mọi yêu cầu kỹ thuật mà trong quá trình làm việc nó cần. Ví dụ: bu lông, đai ốc, bánh răng, trục giữa xe đạp, đệm vênh, v.v… Ngƣời ta phân loại chi tiết máy thành hai nhóm: chi tiết máy có công dụng dùng chung ví dụ nhƣ bu lông, bánh răng, đệm vênh v.v… là các chi tiết dùng chung đƣợc trong nhiều máy khác nhau; Loại thứ hai là chi tiết máy có công dụng riêng nó chỉ đƣợc dùng trong một số máy nhất định ví dụ nhƣ piston, trục khuỷu, cam v.v… chỉ có trong động cơ nổ. 1.1.3 Cơ cấu máy Cơ cấu máy là một tổ hợp gồm hai hay nhiều chi tiết máy để thực hiện một nhiệm vụ xác định. Ví dụ: cơ cấu bánh răng di trƣợt dùng thay đổi tỷ số truyền giƣã hai trục (hình …), cơ cấu pit tông – thanh truyền biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay v.v… 1.1.4 Bộ phận máy Bộ phận máy là một tổ hợp các chi tiết liên kết với nhau một cách hoàn chỉnh theo một nguyên lý xác định (di động hay cố định) để thực hiện một nhiệm vụ đã định trƣớc. Ví dụ: hộp tốc độ là một bộ phận máy đƣợc tổ hợp từ các chi tiết máy nhƣ vỏ hộp, trục, vòng bi, bánh răng, tay gạt thay đổi tốc độ v.v… Nhiệm vụ của hộp tốc độ thay đổi tốc độ đầu vào thành tốc độ đầu ra phù hợp với yêu cầu sử dụng. 1.1.5 Phôi Phôi là danh từ kỹ thuật có tính chất quy ƣớc chỉ vật phẩm đƣợc tạo ra của một quá trình sản xuất này đƣợc chuyển sang một quá trình sản xuất khác. Phôi là đối tƣợng của quá trình gia công cơ khí. Ví dụ: thép cán là sản phẩm của sản xuất cán nhƣng là phôi của quá trình gia công cắt gọt gia công các chi tiết hoặc là phôi của công nghệ rèn dập v.v… Trong sản xuất cơ khí sử dụng các loại phôi: đúc, cán, hàn, gia công áp lực (rèn, dập), v.v… 1.2 Quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quá trình công nghệ 1.2.1 Quá trình thiết kế Quá trình thiết kế là quá trình lao động trí tuệ của ngƣời cán bộ kỹ thuật để sáng tạo ra các sản phẩm mới. Sản phẩm của quá trình thiết kế đƣợc thể hiện trên các bản vẽ kèm theo thuyết minh tính toán. Sản phẩm của quá trình thiết kế rất đa dạng từ một chi tiết đơn lẻ đến các máy móc hoàn chỉnh phức tạp, một dây chuyền công nghệ v.v… Thiết kế đƣợc coi là bƣớc quan trọng nhất để biến ý tƣởng thành hiện thực. 1.2.2 Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất nói chung là quá trình con ngƣời thông qua sức lao động tác dụng vào tài nguyên thiên nhiên biến nó thành sản phẩm có ích cho xã hội. Ví dụ nhƣ khai thác quặng để chế tạo vật liệu kim loại là quá trình sản xuất vật liệu kim loại. Quá trình sản xuất trong sản xuất cơ khí là quá trình tập hợp mọi hoạt động có ích trực tiếp làm thay đổi hình dạng, tính chất của phôi liệu, bán thành phẩm thành sản phẩm hoàn thiện trong các xí nghiệp hoặc nhà máy cơ khí. 1.2.3 Quá trình công nghệ Để thực hiện quá trình sản xuất trong nhà máy cơ khí đƣợc chia thành nhiều phân xƣởng và bộ phận theo trình tự công nghệ ví dụ nhƣ tạo phôi, gia công cắt gọt, nhiệt luyện, lắp ráp v.v… và mỗi nội dung thành phần có đặc điểm riêng của hình thức gia công đƣợc gọi là quá trình công nghệ. Một số khái niệm: - Tiến trình công nghệ: Trong sản xuất cơ khí quá trình công nghệ có tính chất sơ lƣợc do ngƣời công nhân tự vạch ra theo kinh nghiệm và kiến thức tích lũy. Ví dụ cùng tiện một chi tiết trục do kinh nghiệm và trình độ mỗi công nhân có thể thực hiện theo tiến trình khác nhau miễn là đạt đƣợc yêu cầu của bản vẽ. Trong gia công cơ khí tiến trình công nghệ chỉ áp dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. - Quy trình công nghệ: quá trình công nghệ sản xuất đƣợc xác định hợp lý nhất, có tính toán tỷ mỷ và có áp dụng các thành tựu tiên tiến của công nghệ trong điều kiện có đƣợc của xí nghiệp hoặc nhà máy, đƣợc ghi lại thành văn kiện thì văn kiện công nghệ này đƣợc gọi là quy trình công nghệ. Quy trình công nghệ chỉ áp dụng cho sản xuất hàng loạt, hàng khối. 1.2.4 Các thành phần của quá trình công nghệ Quá trình công nghệ chia thành các phần nhỏ vì lý do sau: - Lý do về kỹ thuật: xuất phát từ yêu cầu trình tự công nghệ tạo hình bề mặt và chất lƣợng bề mặt, cơ lý tính v.v… cần có trình tự và thiết bị phù hợp. - Lý do về kinh tế: mọi chi phí trong sản xuất đều đƣợc tính vào giá thành sản phẩm cho nên ở bƣớc thô không cần máy chính xác để gia công vì máy chính xác đắt tiền, ở bƣớc gia công tinh cần chính xác nên cần máy có độ chính xác và trình độ thợ tay nghề cao đƣơng nhiên chi phí lúc này phái cao hơn. Việc lựa chọn thiết bị công nghệ phụ thuộc vào trình độ thiết kế công nghệ của ngƣời thiết kế để có sản phẩm có giá thành kinh tế nhất. 1.2.4.1 Nguyên công Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ đƣợc hoàn thành tại một chỗ làm việc do một công nhân hoặc một nhóm công nhân cùng thực hiện. Đặc trƣng của nguyên công là tính liên tục của công việc và chỗ làm việc không thay đổi. Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ để hạch toán và tổ chức sản xuất. 1.2.4.2 Bước Bƣớc là một phần của nguyên công để tiến hành gia công một bề mặt hoặc tập hợp các bề mặt bằng một dao hoặc nhiều dao với chế độ cắt không thay đổi. Đặc trƣng của bƣớc là bề mặt gia công không thay đổi, dụng cụ cắt không thay đổi, chế độ gia công (s, v, t) không thay đổi. Khi một trong các yếu tố của đặc trƣng bị thay đổi sẽ chuyển sang bƣớc gia công khác. 1.2.4.3 Động tác Động tác là hành động của công nhân để thực hiện một công việc cụ thể khi gia công. Ví dụ: mở máy, tắt máy, kẹp chặt phôi, tháo sản phẩm v.v… Động tác là đơn vị nhỏ nhất của quá trình công nghệ. Động tác là cơ sở để định mức thời gian, xác định năng suất lao động và để thực hiện tự động hóa nguyên công, do đó việc phân chia động tác hết sức cần thiết, động tác hợp lý là yếu tố quan trọng để rút ngắn thời gian và tăng năng suất. 1.3 Dạng sản xuất Tùy theo quy mô của sản xuất sản phẩm và đặc trƣng về tổ chức sản xuất, công nghệ mà trong các xí nghiệp hoặc nhà máy cơ khí đƣợc chia thành ba dạng sản xuất sau: - Sản xuất đơn chiếc. - Sản xuất hàng loạt. - Sản xuất hàng khối. 1.3.1 Dạng sản xuất đơn chiếc Dạng sản xuất này có sản lƣợng hàng năm ít (từ vài chiếc đến vài chục chiếc), sản lƣợng không ổn định, chu kỳ chế tạo không đƣợc xác định. Trong sản xuất sử dụng máy vạn năng, bố trí máy trong phân xƣởng theo loại (máy tiện, máy phay, máy mài v.v…), tài liệu công nghệ có nội dung sơ lƣợc (tiến trình công nghệ), trình độ thợ cao và vạn năng. Dạng sản xuất đơn chiếc thƣờng gặp trong công nghệ sửa chữa, các phân xƣởng cơ điện, hoặc gia công các chi tiết lớn, chế thử. 1.3.2 Dạng sản xuất loạt Dạng sản xuất này sản lƣợng hàng năm không quá ít, chủng loại sản phẩm không nhiều và đƣợc chế tạo thành từng loạt có chu kỳ xác định. Tùy theo sản lƣợng và mức độ ổn định của sản phẩm mà ngƣời ta chia dạng sản xuất loạt ra dạng sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa, loạt lớn. Sản xuất loạt nhỏ gần gống với sản xuất đơn chiếc, còn sản xuất loạt lớn gần giống với sản xuất hàng khối Quá trình công nghệ trong dạng sản xuất loạt đƣợc chia thành các nguyên công riêng biệt, những nguyên công này đƣợc thực hiện trên các máy công cụ nhất định, trong đó mỗi máy chỉ thực hiện một số ít nguyên công nhất định. 1.3.3 Sản xuất hàng khối (sản xuất đồng loạt) Đây là dạng sản xuất trong đó vật phẩm đƣợc chế tạo với một số lƣợng rất lớn và liên tục trong một khoảng thời gian dài. Xí nghiệp sản xuất hàng khối có ít mặt hàng nhƣng sản lƣợng từng mặt hàng rất lớn. Thiết bị, dụng cụ thƣờng là chuyên dùng. Việc cơ khí hóa và tự động hóa trong sản xuất có điều kiện phát triển thuận lợi. Sản phẩm điển hình trong sản xuất hàng khối là ôtô, đồng hồ, các chi tiết kẹp chặt (bu lông, đai ốc) v.v… 1.4 Chất lƣợng bề mặt chi tiết máy Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng lớp bề mặt. Chất lƣợng bề mặt của chi tiết phụ thuộc vào phƣơng pháp gia công và điều kiện gia công cụ thể và nó là mục tiêu chủ yếu cần đạt đƣợc ở bƣớc gia công tinh các bề mặt của chi tiết máy. Chất lƣợng bề mặt chi tiết máy đƣợc thể hiện bằng các yếu tố đặc trƣng là độ nhẵn bề mặt và tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công. 1.4.1 Độ nhẵn bề mặt Độ nhẵn bề mặt là tập hợp những nhấp nhô có bƣớc tƣơng đối nhỏ trên bề mặt thực đƣợc xét trong phạm vi chiều dài chuẩn L (chiều dài đại diện cho bề mặt cần xét); Tùy từng cấp độ nhẵn mà chiều dài chuẩn có trị số cụ thể (tham khảo bảng1.1). Độ nhẵn bề mặt sau gia công đƣợc đánh giá bằng chiều cao nhấp nhô R z và sai lệch trung bình số học Ra của lớp bề mặt đƣợc gọi chung là nhám bề mặt. Hình 1.3 Chiều cao nhấp nhô Rz là trung bình cộng của năm khoảng cách từ điểm cao nhất đến đáy thấp nhất của prôfin đo đƣợc xét trong chiều dài chuẩn L. Rz  h1  h3  ...  h9   h2  h4 ...  h10  5 Ở đây: các hi là khoảng cách từ các đỉnh cao nhất và các đáy thấp nhất đến đƣờng song song với đƣờng trung bình (đo cho dễ) hình 1.3 - Sai lệch trung bình số học Ra là trị số trung bình các khoảng cách từ những điểm trên prôfin đo đƣợc đến đƣờng trung bình của nó xét trong chiều dài chuẩn L. Hình 1.3 L Ra  1 y dx Tính gần đúng: L 0 Ra  1 n  yi L i 1 Phân cấp và ký hiệu độ nhẵn và nhám bề mặt: Tiêu chuẩn nhà nƣớc Việt nam TCVN 2511 – 78 quy định 14 cấp nhẵn bóng tƣơng ứng với 14 cấp nhám bề mặt Ra , Rz tƣơng ứng (bảng 1.1) đƣợc ký hiệu từ cấp 1, 2, 3, … 14 Bảng 1.1 giá trị của các thông số độ nhám bề mặt theo TCVN 2511 - 78 Chất lƣợng bề mặt Thô Bán tinh Tinh Siêu tinh Cấp nhẵn bóng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ra (m) Rz (m) 320 160 80 40 20 2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04 Chiều dài chuẩn L (mm) 8 2,5 2,5 0,8 0,25 0,1 0,05 0,08 1.4.2 Tính chất cơ lý lớp bề mặt Lớp kim loại bề mặt chi tiết sau khi gia công cơ lý tính (độ cứng, trị số và dấu của ứng suất dƣ, cấu trúc tế vi lớp bề mặt) bị thay đổi lớp này cũng ảnh hƣởng tới tuổi thọ của chi tiết. Thay đổi tính chất lớp bề mặt kim loại của chi tiết sau gia công cơ xét từ ngoài vào trong nhƣ sau: hình 1.4a Hình 1.4 0 0 - Lớp thứ nhất (1) là lớp màng hấp thụ trên bề mặt có chiều dày 23 A (một A  10 8 cm ). Lớp này tạo thành rất nhanh khi tiếp xúc với không khí nhƣng cũng rất dễ mất đi khi đốt nóng. 0 - Lớp thứ hai (2) là lớp bị oxy hóa. Lớp này có chiều dày khoảng 4080 A . 0 - Lớp thứ ba (3) là lớp kim loại biến dạng có chiều dày khá lớn 50.00080.000 A , có độ cứng khá cao độ cứng tăng khi mức độ biến dạng của lớp tăng đồng thời các tính chất cơ lý khác cũng thay đổi và giảm dần theo chiều sâu. Lớp này đƣợc gọi là lớp cứng nguội và là kết quả của biến dạng dẻo kim loại. Sau lớp thứ ba (3) là lớp kim loại cơ bản của chi tiết trƣớc khi gia công (lớp 4). Hình 1.4b biểu thị sự thay đổi độ cứng của lớp bề mặt của chi tiết từ ngoài vào trong sau khi gia công cơ. Ngƣời ta tìm biện pháp gia công để tăng chiều sâu lớp cứng nguội nhằm tăng tuổi bền của chi tiết sau gia công cơ. 1.5. Độ chính xác gia công cơ khí 1.5.1 Khái niệm về lắp lẫn và dung sai 1.5.1.1. Khái niệm lắp lẫn Tính lắp lẫn của chi tiết hay bộ phận máy là khả năng thay thế cho nhau không cần lựa chọn và sửa chữa mà vẫn bảo đảm đƣợc các điều kiện kỹ thuật và kinh tế hợp lý. 1.5.1.2. Khái niệm về dung sai a. Mô ̣t số khái niê ̣m Trong gia công cơ khí không thể đa ̣t tuyê ̣t đố i mô ̣t kić h thƣớc nào đó mà phải chấ p nhâ ̣n mô ̣t sƣ̣ sai lê ̣ch do các yếu tố ngẫu nhiên để lại. Khoảng giới hạn cho phép sai lệch của kích thước đạt được khi gia công so với kích thước thiết kế được gọi là khoảng dung sai được ký hiê ̣u là  (đen ta). Đó là hiệu số của kích thƣớc lớn nhất và nhỏ nhất quy định khi gia công so với kích thƣớc danh nghĩa (thiết kế). Kích thƣớc danh nghĩa là kích thƣớc thiế t kế (đƣợc tiêu chuẩn hoá). Giá trị lớn nhất của kích thƣớc so với kích thƣớc danh nghĩa gọi là giới hạn Max của kích thƣớc. Giá trị nhỏ nhất của kích thƣớc so với kích thƣớc danh nghĩa gọi là giới hạn Min của kích thƣớc. Để đảm bảo yêu cầ u làm viê ̣c của chi tiế t kić h thƣớc của chi tiế t phải nằ m trong giới ha ̣n dung sai. Nhƣ vâ ̣y để chi tiế t có tính lắ p lẫn kích thƣớc chi tiết phải nằm trong pha ̣m vi dung.sai b. Sơ đồ phân bố dung sai của kić h thƣớc Sơ đồ thể hiê ̣n kích thƣớc và dung sai của kích thƣớc: Kích thƣớc lớn nhất D ma x Đƣờng tâm chi tiế t Kích thƣớc danh nghiã D0 Kích thƣớc nhỏ nhất Dmin EI (ei) ES (es)  (IT) Tƣ̀ sơ đồ ta thấ y: + Dung sai:  (IT) = Amax - Amin = + Bề mặt đối xứng: Dmax  Dmin 2 + Mặt không đối xứng: Hmax - Hmin + Kích thƣớc danh nghĩa Do :là kích thƣớc thiết kế (đƣơ ̣c tiêu chuẩ nhoá TCVN192-66). Với bề mặt đối xứng: + Sai lê ̣ch giới ha ̣n trên : + Sai lê ̣ch giới ha ̣n dƣới: Dmax  D0 2 D  D0 ei; EI  min 2 es; ES  c. Miền dung sai Trị số dung sai và sai lệch cơ bản của kích thƣớc đƣợc xác định bằng miền dung sai. Theo ISO và TCVN quy định miền dung sai của trục và lỗ nhƣ sau: Miền dung sai của lỗ đƣợc ký hiệu bằng chữ in hoa A, B, C, ... Z A, ZB, ZC. trong đó lỗ cơ sở có cấp chính xác H với EI (sai lệch giới hạn dƣới) = 0, cấp chính xác J s có sai lệch đối xứng (ES = EI). Sơ đồ miền dung sai của trục và lỗ: Miền dung sai của trục đƣợc ký hiệu bằng chữ thƣờng a, b, c, ... z a, zb, zc, trong đó trục cơ sở có cấp chính xác h với ei = 0 (dmax = do), cấp chính xác js có sai lệch đối xứng (es=ei). Chú ý: tƣơng ứng với một miền dung sai của lỗ có một miền dung sai trục trên cùng một kích thƣớc danh nghĩa, ví dụ: A – a, B – b, ... d. Cấp chính xác kích thƣớc Cấp chính xác kích thƣớc đƣợc xác định theo trị số từ nhỏ đến lớn theo khoảng dung sai IT (tính bằng m) tính cho kích thƣớc danh nghĩa. TCVN và ISO quy định 19 cấp chính xác cho kích thƣớc và đánh số theo thứ tự độ chính xác giảm dần: 01, 0, 1, 2, ... 16, 17 (cấp 01 cao nhất, cấp 17 thấp nhất). - Cấp 01  cấp1: các cấp siêu chính xác. - Cấp 2  cấp 5: các cấp chính xác cao, dùng cho các chi tiết chính xác, dụng cụ đo, ca líp. - Cấp 6  cấp 11: các cấp chính xác, áp dụng cho các mối lắp ghép. - Cấp 12  cấp 17: các cấp chính xác thấp có dung sai tự do. e. Cách ghi dung sai cho kích thƣớc Mỗi kích thƣớc đƣợc ghi gồm ba phần: kích thƣớc danh nghĩa, miền dung sai và cấp chính xác, ví dụ:  80H6, 60n7, ... Trên bản vẽ kỹ thuâ ̣t ghi kić h thƣớc kèm theo dung sai, dung sai đƣơ ̣c ghi ở da ̣ng chỉ số của kích thƣớc danh nghĩa, sai lê ̣ch trên ES; es đƣơ ̣c ghi phía trên, sai lê ̣ch dƣới ei; EI đƣơ ̣c ghi phía dƣới. 1.5.2 Độ chính xác gia công 1.5.2.1. Khái niệm về độ chính xác gia công. Độ chính xác gia công là mức độ đạt đƣợc khi gia công các chi tiết thực so với độ chính xác đƣơ ̣c thiế t kế đề ra. 1.5.2.2. Các yếu tố đánh giá độ chính xác gia công Đánh giá đô ̣ chính xác gia công bằ ng các bằ ng các yế u tố : a. Sai lê ̣ch về kić h thƣớc ( ): sai lê ̣ch kić h thƣớc càng lớn (miề n  càng lớn) đô ̣ chiń h xác càng kém. Ví dụ: b. Sai lê ̣ch về hình dáng + Tế vi: đô ̣ nhẵn bóng bề mă ̣t. + Hình dáng: Ô van, chu kỳ, méo, côn, tang trố ng, yên ngƣ̣a v.v... + Vị trí tƣơng quan : sai lê ̣ch vi ̣trí bề mă ̣t này với bề mă ̣t khác nhƣ đô ̣ //, đô ̣ vuông góc, đô ̣ đồ ng tâm v.v... c. Sai lê ̣ch cơ lý tính: Sai đô ̣ cƣ́ng, tổ chƣ́c kim tƣơng, kim loa ̣i nề n. Độ chính xác gia công là yếu tố quyết định chất lƣợng sản phẩm . 1.5.3. Các phƣơng pháp đo và dụng cụ đo Dụng cụ đo để kiể m tra và đánh giá đô ̣ chính xác gia công. 1.5.3.1. Các phương pháp đo a. Đo trƣ̣c tiế p Giá trị của đại lƣợng đo đƣợc xác định trực tiếp theo chỉ số của dụng cụ đo. Các phƣơng pháp đo trực tiếp: + Đo trƣ̣c tiế p tuyê ̣t đố i : đo trƣ̣c tiế p kích thƣớc cầ n đo , giá trị kích thƣớc nhận đƣợc trƣ̣c tiế p trên va ̣ch chỉ thi ̣của du ̣ng cu ̣ đo. + Đo trƣ̣c tiế p so sánh : Đo trƣ̣c tiế p kić h thƣớc cầ n đo khi đo xác đinh ̣ tri ̣số sai lê ̣ch kích thƣớc so với mẫu . Giá trị kích thƣớc bằng tổng kích thƣớc mẫu và sai lệch (tổ ng đâ ̣i số ). b. Đo gián tiế p Giá trị đại lƣợng đo đƣợc xác định gián tiếp qua kết quả đo trực tiếp các đại lƣợng có liên quan đế n đa ̣i lƣơ ̣ng. c. Đo phân tić h (đo tƣ̀ng phầ n). Các thông số của chi tiết đƣợc đo riêng rẽ không phụ thuộc vào nhau. 1.5.3.2 Các loại dụng cụ đo - Dụng cụ đo có khắc vạch: thƣớc lá, thƣớc mét, thƣớc dây. Độ chính xác đo thấp. - Dụng cụ đo có du xích : Thƣớc că ̣p, pan me. Độ chính xác đo đạt cao 1/10; 1/20; 1/50; 1/100 mm - Dụng cụ đo có mặt số: Đồng hồ so. - Căn mẫu: dùng xây dựng kích thƣớc chuẩn Khi sƣ̉ du ̣ng du ̣ng cu ̣ đo cầ n chú ý phƣơng pháp đo để đa ̣t đƣơ ̣c kế t quả chính xác . Thước lá, thước dây, thước gỗ Ca líp nút 1.6 Tiêu chuẩ n hoá trong ngành cơ khí 1.6..1 Mục đích của tiêu chuẩn hoá - Là chỗ dựa vững chắc để đƣa sản xuất tản mạn đến tập trung, có kế hoạch. - ổn định và phát triển sản xuất. - Đảm bảo chấ t lƣơ ̣ng, năng suấ t lao đô ̣ng và tiế t kiê ̣m. 1.6.2 Cơ sở để tiêu chuẩ n hoá a. Chấ t lƣơ ̣ng sản phẩ m + Ngƣời sƣ̉ du ̣ng cầ n chấ t lƣơ ̣ng sản phẩ m cao. + Ngƣời sản xuấ t cha ̣y theo số lƣơ ̣ng. Để hài hoà giƣ̃a ngƣời tiêu dùng và ngƣời sản xuấ t . Giải pháp chất lƣợn g tƣ̀ng sản phẩ m là hơ ̣p lý nhấ t, vƣ̀a chố ng làm ẩ u la ̣i bảo vê ̣ đƣơ ̣c quyề n lơ ̣i của ngƣời tiêu dùng . b. Thố ng nhấ t hoá Xã hội càng phát triển nhu cầu của con ngƣời càng nhiều do vậy xuất hiện rất nhiều chủng loại máy mó c thiế t bi ̣để phu ̣c vu ̣ cho sản xuấ t và nhu cầ u của con ngƣời . Tấ t cả nhƣ̃ng vấ n đề trên dẫn đế n nề n sản xuấ t phƣ́c ta ̣p . Viê ̣c thố ng nhấ t hoá làm cho kiể u loa ̣i mă ̣t hàng thố ng nhấ t, hơ ̣p lý có cơ sở khoa ho ̣c. c. Tiế t kiê ̣m + Tiêu chuẩ n hoá ha ̣n chế các hao phí lao đô ̣ng, tƣ liê ̣u sản xuấ t. + Tƣ̀ tiêu chuẩ n hoá làm cho sản phẩ m có giá tri ̣sƣ̉ du ̣ng thić h đáng tiế t kiê ̣m đƣơ ̣c nguyên vâ ̣t liê ̣u, sƣ̉ du ̣ng đúng chƣ́c năng các nguyên vâ ̣t liê ̣u trong sản xuấ t tránh lañ g phí. d. Pháp lý Tiêu chuẩ n mang tiń h chấ t pháp lê ̣nh về thiế t kế trong sản xuấ t ,nó là cơ sở để thiết kế , hơ ̣p đồ ng, kiể m tra và xƣ̉ lý nhƣ̃ng trƣờng hơ ̣p sản xuấ t , chế ta ̣o không đúng quy cách chấ t lƣơ ̣ng. e. Giáo dục + Trong nhà trƣờng đƣơ ̣c đƣa vào giảng da ̣y để biế t và làm quen với công viê ̣c tiêu chuẩ n hoá. + Đối với cán bộ quản lý tiêu chuẩn hoá thúc đẩy tích cực tham gia vào xây dƣ̣ng chấ t lƣơng, tiêu chuẩ n và chấ p hành các tiêu chuẩ n . 1.6..3 Các cấp tiêu chuẩn hoá Mỗi nƣớc có tiêu chuẩ n riêng của nƣớc miǹ h. a. Tiêu chuẩ n cấ p nhà nƣớc Việt nam: Ký hiệu TCVN. áp dụng cho tất cả các ngành , các cơ quan, xí nghiệp trong phạm vi cả nƣớc. Tiêu chuẩ n quố c gia có ý nghiã chiń h tri ̣, kinh tế , kỹ thuật rất lớn. Tiêu chuẩ n cấ p nhà nƣớc là cấ p tiêu chuẩ n có hiê ̣u lƣ̣c cao nhấ t trong các tiêu chuẩ n (xét trong một quốc gia). Ví dụ: Viê ̣t nam: TCVN; Liên xô: GOCT; Đức: DIN; Nhâ ̣t: JIS; Mỹ: AST; (SAE, AISI). b. Tiêu chuẩ n ngành: ký hiệu TCN kèm theo số đặc trƣng cho ngành ở phía trƣớc (số này do bô ̣ khoa ho ̣c công nghê ̣ và môi trƣờng cấ p ). Tiêu chuẩ n ngành áp du ̣ng cho tƣ̀ng bô ̣ , tổ ng cu ̣c. c. Tiêu chuẩ n điạ phƣơng : ký hiệu TCV kề m theo số đă ̣c trƣng cho điạ phƣơng ghi phiá trƣớc. Tiêu chuẩ n điạ phƣơng áp du ̣ng cho các khu , tỉnh, thành phố trực thuộc trung ƣơng . Nó chỉ có hiệu lực trong từng địa phƣơng. d. Tiêu chuẩ n xí nghiê ̣p: Có hiệu lực trong từng xí nghiệp. e. Tiêu chuẩn quốc tế Ký hiệu: ISO (International Standardization Organization) *. Câu hỏi ôn tập chƣơng: Câu 1: Xây dựng sơ đồ và phân tích sơ đồ quá trình sản xuất cơ khí Câu2: Trình bày các khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi và lấy ví dụ cụ thể để phân tích cho từng khái niệm. Câu 3: Lấy ví dụ để phân tích: nguyên công, bƣớc, động tác trong quá trình công nghệ của sản xuất cơ khí. Câu 4: Các dạng sản xuất, các yếu tố đặc trƣng cho dạng sản xuất. Câu 5: Các yếu tố đánh giá chất lƣợng bề mặt chi tiết máy. Cách sử dụng các thông số Ra , Rz tại sao lại lựa chọn cách sử dụng Ra , Rz nhƣ vậy? Câu 6: Các thành phần của một kích thƣớc chi tiết trong chế tạo máy và cách ghi dung sai cho một kích thƣớc chi tiết. Lấy ví dụ minh họa cho từng trƣờng hợp và phân tích ví dụ. Câu 7: Mục đích của tiêu chuẩn hóa và cơ sở để tiêu chuẩn hóa. Các cấp tiêu chuẩn hóa. Lấy ví dụ phân tích. Chƣơng II Vật liệu kim loại dùng trong cơ khí *. Nội dung của chƣơng: Chƣơng gồm các nội dung cơ bản sau: - Tính chất chung của kim loại và hợp kim - Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại - Khái niệm cơ bản về hợp kim - Hệ hợp kim sắt - cácbon - Hợp kim cứng - Kim loại màu và hợp kim của chúng - Vật liệu phi kim loại *. Yêu cầu đối với sinh viên: Sinh viên cần nắm đƣợc: - Những tính chất chung của kim loại và hợp kim, cấu tạo của kim loại và hợp kim, quá trình kết tinh của kim loại. Giản đồ trạng thái của kim loại và hợp kim, tác dụng của giản đồ, cách xây dựng giản đồ kim loại nguyên chất, hợp kim. - Các tổ chức của hợp kim, cách phân loại và ký hiệu của thép, gang, thép hợp kim, hợp kim cứng. Đặc điểm của từng loại vật liệu. - Tính chất chung của kim loại màu và hợp kim của kim loại màu. - Các loại vật liệu phi kim loại, đặc điểm của từng loại vật liệu phi kim loại đƣợc kể đến trong giáo trình 2.1. Tính chất chung của kim loại và hợp kim Định nghĩa kim loai là vật thể sáng, có ánh kim, dẻo, có thể rèn đƣợc, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện, có hệ số nhiệt điện trở dƣơng. 2.1.1 Cơ tính (tính chất cơ học của vật liệu) Khái niệm: Là những đặc trƣng cơ học biểu thị khả năng của vật liệu khi chịu tác dụng của tải trọng. Các đại lƣợng đặc trƣng cho cơ tính của vật liệu: độ bền, độ cứng, độ dãn dài tƣơng đối, độ dai va chạm. 1. Độ bền là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Độ bền còn gọi là giới hạn bền, đƣợc ký hiệu bằng chữ  (xich ma). Tuỳ theo tính chất của ngoại lực khác nhau tác dụng mà ta có các loại độ bền khác nhau: Độ bền kéo (k), Độ bền nén (n), Độ bền uốn (u), Độ bền xoắn (x) … Sơ đồ mẫu đo độ bền kéo khi tác dụng ngoại lực P (N) lên thanh kim loại có diện tích tiết diện ngang F (mm2) hình 2.1. Hình 2.1 P (N/mm2). F Giới hạn mà tại đó lực P đạt đến giá trị làm cho thanh kim loại bị phá huỷ đƣợc gọi là giới hạn bền cho phép, đƣợc ký hiệu: [] . Vậy điều kiện bền là  < []. b. Độ cứng là khả năng của vật liệu chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại lực tác dụng thông qua vật nén. Cùng một giá trị lực nén biến dạng trên mấu đo càng lớn thì độ cứng càng kém. Các phƣơng pháp đo độ cứng: - Độ cứng Brinen (đo theo phƣơng pháp Bri nen), ký hiệu HB Sơ đồ đo độ cứng Brinen nhƣ hình 2.2 Nội dung phƣơng pháp: dùng tải trọng P để ấn viên bi bằng thép đã tôi cứng có đƣờng kính D lên bề mặt vật muốn thử, viên bi làm mấu đo lún xuống một đoạn h với đƣờng kính d, vết lõm chỏm cầu có diện tích Hình 2.2 mặt lõm F (mm2). HB đƣợc tính theo công thức: Giá trị độ bền đƣợc tính theo công thức:   HB  P F P: tải trọng (kG) F: diện tích mặt cầu vết lõm (mm2) Đơn vị của độ cứng Brinen HB kà kG/mm2. Tuỳ theo chiều dày của mẫu thử mà chọn đƣờng kính viên bi thử D=10 mm, D=5mm, D=2,5mm. Tuỳ theo tính chất của vật liệu mà chọn tải trọng P cho thích hợp: Đối với thép và gang: P = 30D2 Đồng và hợp kim đồng: P = 10D2 Nhôm, babit và các hợp kim mềm khác; P = 2,5D2 Phạm vi sử dụng: Độ cứng HB dùng đo vật liệu có độ cứng thấp (< 450 kG/mm 2) nhƣ gang, thép chƣa tôi, đồng, nhôm V.v… - Độ cứng Rôcoen(đo theo phƣơng pháp Rocwell), ký hiệu HRA, HRB, HRC tƣơng ứng với 3 thang đo A,B,C: Nội dung phƣơng pháp: dùng tải trọng P ấn viên bi bằng thép tôi cứng có đƣờng kính 1/16” (1,587 mm) đối với thang đo B hoặc mũi hình côn bằng kim cƣơng có góc ở đỉnh 1200 (thang A hoặc C) lên bề mặt vật liệu thử. Bi thép thử những vật liệu ít cứng, mũi côn kim cƣơng dùng thử vật liệu có độ cứng cao nhƣ thép đã qua nhiệt luyện. Sơ đồ đo độ cứng Rocoen hình 2.3: Hình 2.3 Sơ đồ đo độ cứng Roc oel Độ cứng Rôcoen HRC dùng để đo độ cứng cao (> 450 kG/ mm2). - Độ cứng Víchke: Dùng mũi kim cƣơng hình chóp đáy vuông, góc giữa hai mặt đối diện 1360 ấn lên bề mặt mẫu thử với tải trọng P từ 5  120 kG (5; 10; 20; 30; 50; 100; 120) Sơ đồ đo độ cứng Vicke hình 2.4: HÌnh 2.4 Sơ đồ đo độ cứng Vic ke Độ cứng Vicke đƣợc ký hiệu HV (kG/mm2). HV  1,8544 P trong đó: d2 P: tải trọng (kG); d: đƣờng chéo của vết lõm. Phƣơng pháp đo độ cứng Vicke có thể đo cho cả vật liệu mềm và vật liệu có lớp bề mặt cứng mỏng sau khi đã thấm than, thấm nitơ, nhiệt luyện v.v… c. Độ dãn dài tƣơng đối (%) là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lƣợng dãn dài sau khi kéo l1 và chiều dài ban đầu l0 l l   1 0  100 % l0 l0, l1 độ dài trƣớc và sau khi kéo tính bằng mm Vật liệu có độ dãn dài tƣơng đối càng lớn thì cáng dẻo và ngƣợc lại. d. Độ dai va chạm (ak) là khả năng chịu tải trọng tác dụng đột ngột (tải trọng va đập) của vật liệu mà không bị phá huỷ. A ak  F A: công sinh ra khi va đập làm gẫy mẫu (J) F: diện tích tiết diện mẫu (mm2) Đơn vị của ak (J/mm2; kJ/m2) Sơ đồ đo ak hình 2.5: Hình 2.5 Sơ đồ đo độ dai va đập 2.1.2 Lý tính Là tính chất vật lý của kim loại thể hiện qua hiện tƣợng vật lý khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi. Lý tính của kim loại thể hiện qua: khối lƣợng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính dãn nở, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, từ tính. 2.1.3 Hoá tính Là tính chất hoá học của kim loại thể hiện qua khả năng chống lại tác dụng hoá học của môi trƣờng có hoạt tính khác nhau nhƣ tính chịu ăn mòn, chịu a xít, tính ổn định nhiệt v.v… 2.1.4 Tính công nghệ Khả năngcủa kim loại và hợp kim cho phép gia công nóng hay nguội dễ hay khó. Tính công nghệ gồm các tính sau: a. Tính đúc (tính công nghệ đúc của vật liệu) là khả năng của kim loại dễ hay khó đúc bao gồm tính chảy loãng, tính thiên tích, độ co, tính hoà tan khí. b. Tính rèn là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực để tạo thành hình dạng của chi tiết mà kim loại không bị phá huỷ. c. Tính hàn là khả năng của vật liệu có thể hàn đƣợc để tạo nên sự liên kết bền vững giữa các bộ phận chi tiết đƣợc nung nóng cục bộ đến trạng thái hàn để tạo thành mối hàn. d. Tính gia công cắt gọt là khả năng vật liệu gia công cắt gọt dễ hay khó nhƣ: cắt, cƣa, dũa, tiện, phay, bào, mài, khoan, doa v.v… e. Tính thấm tôi là chiều dày lớp kim loại đƣợc tôi cứng. Độ thấm tôi đặc trƣng cho khả năng hoá bền vật liệu bằng phƣơng pháp nhiệt luyện. 2.2. Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại 2.2.1 Cấu tạo của kim loại nguyên chất Kim loại có cấu tạo tinh thể. Ở trạng thái rắn các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một quy luật nhất định. Tuỳ thuộc vào kim loại và các điều kiện bên ngoài mỗi đơn tinh thể đặc trƣng cho kim loại đó có các nguyên tử sắp xếp theo trật tự riêng dƣới dạng hình học xác định. Các thông số cho một ô cơ bản cho một kiểu mạng: - Kích thƣớc chiều cạnh của ô: a, b, c. - Góc giữa các cạnh: α, β, γ. - Số nguyên tử có trong một ô cơ bản: n - Số nguyên tử trong diện tích S: ns ; nv - Số sắp xếp của mạng K là số nguyên tử cách đều gần nhất một nguyên tử bất kỳ. - Mật độ mặt: Ms M s  ns r 2 s 100 4  - Mật độ khối: Mv M v  nv 3 r 3  100 v Các kiểu mạng thƣờng gặp tƣơng ứng các ô cơ bản nhƣ: F E A a D B C c + Lập phƣơng diện tâm (hay lập phƣơng tâm diện)
- Xem thêm -