Cơ khí chế tạo máy - Chương 9; Công nghệ gia công các chi tiết điển hình

trục vít bánh vít ăn khớp. Chế độ chạy dao được thực hiện theo phương tiếp tuyến với bánh vít gia công. Về kết cấu dao, gồm có hai phần: phần đầu hình côn để tránh hiện tượng lực cắt răng đột ngột, góc côn thương bằng 10 đến 150; phần thân là hình trụ để cắt tinh. Phương pháp này có năng suất thấp hơn nhưng có ưu điểm là dễ điều chỉnh khoảng cách tâm, độ bóng bề mặt cao, không có hiện tượng cắt lẹm. *Phương pháp tiến dao phối hợp - Để khắc phục nhược điểm của hai phương pháp trên, ban đầu khi cắt thô, người ta tiến dao hướng kính để đạt được năng suất cao. Khi đạt được khoảng cách tâm của cặp trục vít - bánh vít ăn khớp, người ta bắt đầu tiến dao tiếp tuyến để sửa đúng bề mặt. Trong trường hợp này, dao không cần vát côn. b. Gia công bánh vít bằng dao bay - Phương pháp này được sử dụng trong trường hợp không có dao phay lăn chuyên dùng hoặc trục vít qúa nhỏ cũng không thể dùng dao phay lăn chuyên dùng được . Trong trường hợp này, người ta sử dụng một lưỡi dao lắp trên trục dao, lưỡi dao này có các thông số hình học và được lắp trên trục dao sao cho giống với mặt cắt theo phương pháp tuyến với đường răng của dao phay làm trục vít. - Khi cắt theo phương pháp này, trục dao được điều chỉnh sao cho tâm của nó trùng với mặt phẳng trung bình và có thể tiến dao theo phương hướng kính hoặc tiếp tuyến. Để nâng cao năng suất, tăng độ bóng bề mặt răng, người ta có thể lắp nhiều dao bên một trục dao, dao cắt trước là dao cắt thô, dao cuối cùng là dao cắt tinh. Các dao này phải được lắp sao cho nằm cùng trên một đường xoắn của trục vít ăn khớp với bánh vít.  6. Gia công tinh bánh vít - Gia công tinh bánh vít thường sử dụng phương pháp cà răng. Dao cà có dạng TV và trên bề mặt răng có các rãnh nhỏ để tạo thành lưỡi cắt. Có hai cách cà: +Cà tự do: giữa dao và chi tiết không có xích truyền động cưỡng bức. Chi tiết quay tự do theo chế độ của dao, khi đó độ chính xác cuả chi tiết gia công chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác của dao. + Cà cưỡng bức: giữa dao và chi tiết có tính liên hệ bằng một xích truyền động cưỡng bức của máy. Khi đó, độ chính xác của bánh vít phụ thuộc vào độ chính xác của xích truyền động. Ngoài ra để gia công tinh bánh vít, người ta còn dùng phương pháp mài khôn bánh vít. Trong trường hợp này, dụng cụ là đá mài dạng trục vít. Khi gia công nó sẽ ăn khớp với bánh vít tương tự như khi cà. Phương pháp này cho năng suất và độ chính xác cao hơn. CHƯƠNG 11 – CÔNG NGHỆ LẮP RÁP 11.1. Khái niệm về công nghệ lắp ráp 11.1.1.Vị trí của công nghệ lắp ráp -     Một sản phẩm cơ khí thường gồm nhiều chi tiết hợp thành. Sau quá trình gia công cơ, các chi tiết được lắp ráp với nhau tạo thành sản phẩm cơ khí hoàn chỉnh. Nếu quá trình gia công cơ khí là giai đoạn chủ yếu của qúa trình sản xuất thì  quá trình lắp ráp là giai đoạn cuối của quy trình sản xuất ấy. Quá trình lắp ráp lá quá trình lao động kỹ thuật phức tạp, nó có liên quan chặt chẽ tới quá trình gia công cơ và quá trình thiết kế sản phẩm. -     Khối lượng lao động lắp ráp thường chiếm từ 10-15% khối lượng gia công cơ trong sản xuất loạt lớn hàng khối, 20-35% trong sản xuất hàng loạt, 30-45% trong sản xuất đơn chiếc. -     Mặt khác, khối lượng lao động lắp ráp cũng có liên quan chặt chẽ với quá trình thiết kế sản phẩm , viêc lắp ráp phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật do bản thiết kế đề ra, đảm bảo yêu cầu của các mối ghép, yêu cầu về độ chính xác về truyền động. Vì vậy, nếu thiết kế hợp lý thì khối lượng lao động lắp ráp sẽ giảm. Nói chung, công nghệ lắp ráp là khâu cơ bản, trong những trường hợp đó nó quyết định tới chất lượng sản phẩm Ví dụ: Mối ghép có độ dôi, nếu công nghệ lắp ráp hoàn thiện thì mối ghép chất lượng tốt, độ kín khít cao. 11.1.2. Nhiệm vụ của công nghệ lắp ráp * Nhiệm vụ: - Nhiệm vụ của công nghệ lắp ráp là căn cứ vào những điều kiện kỹ thuật của bản vẽ lắp sản phẩm mà thiết kế qui trình công nghệ lắp ráp hợp lý. * Yêu cầu Công nghệ lắp ráp cần thoả mãn 2 yêu cầu sau: - Đảm bảo tính năng kỹ thuật theo yêu cầu nghiệm thu sản phẩm. - Nâng cao năng suất lắp ráp, hạ giá thành sản phẩm. * Để đạt được các yêu cầu trên, cần phải giải quyết các vấn đề sau: - Nghiên cứu kỹ yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, nắm vững nguyên lý hình thành chuỗi kích thước lắp ráp, lựa chọn phương pháp lắp ráp hợp lý. - Cần thực hiện qui trình công nghệ lắp ráp theo trình tự hợp lý. - Nắm vững công nghệ lắp ráp, sử dụng hợp lý các trang bị, đồ gá, dụng cụ kiểm,... để giảm sức lao động và nâng cao năng suất, chất lượng lắp ráp. 11.2. Các phương pháp lắp ráp 1. Phân loại các mối lắp a. Mối lắp cố định - Là mối lắp mà vị trí tương đối giữa các chi tiết trong quá trình làm việc không thay đổi. - Trong mối lắp cố định chia 2 loại: + Mối lắp cố định tháo được, ví dụ: bu lông, ốc vít, chêm chốt,... + Mối lắp không tháo được, ví dụ: hàn, định tán, dán,.. b. Mối lắp di động - Là mối lắp mà các chi tiết lắp ghép có khả năng chuyển động tương đối với nhau, mối lắp di động cũng chia làm 2 loại: + Mối lắp di động tháo được, ví dụ: mối ghép giữa trục và bạc, xi lanh và pít tông,.. + Mối lắp di động không tháo được, ví dụ: vòng bi cầu Sơ đồ phân loại mối lắp 2. Khái niệm về độ chính xác lắp ráp. -        Trong quá trình lắp, cũng có khả năng xuất hiện những sai lệch về vị trí của các chi tiết lắp, của các cụm lắp làm cho sản phẩm không đảm bảo tính năng kỹ thuật mà bản vẽ thiết kế đã đề ra. Có thể có các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ chính xác lắp ráp sau: + Do độ chính xác gia công các chi tiết máy không đảm bảo. + Do ứng suất xuất hiện trong quá trình lắp gây lên sự dịch chuyển vị trí giữa các chi tiết. + Do thực hiện quá trình lắp và kiểm tra không chính xác. * Để đảm bảo độ chính xác lắp ráp, phải đạt được 3 yêu cầu sau: - Phải đảm bảo tính chất của từng mối lắp theo yêu cầu của thiết kế. - Phải đảm bảo mối quan hệ giữa các khâu trong chuỗi kích thước lắp ráp để đạt được tính năng và độ ổn định của máy. - Cần tìm cách giảm khe hở ban đầu của các mối lắp. Với các mối lắp có yêu cầu cao, nên chọn phương pháp lắp điều chỉnh để có thể hiệu chỉnh vị trí khi chi tiết mòn trong quá trình làm việc. 3. Các phương pháp lắp ráp. a. Phương pháp lắp lẫn hoàn toàn * Nếu lấy một chi tiết bất kỳ lắp vào vị trí của nó trong sản phẩm mà không cần phải sửa chữa hoặc điều chỉnh mà vẫn đảm bảo mọi yêu cầu theo thiết kế thì gọi là lắp lẫn hoàn toàn. * Ưu điểm: - Đơn giản, cho năng suất lắp ráp cao, không đòi hỏi công nhân có trình độ cao, có thể xây dựng định mức nhanh chóng và chính xác. - Dễ cơ khí hoá và tự động hoá. - Rất thuận tiện trong quá trình sửa chữa và sẵn có chi tiết thay thế. *Nhược điểm: - Giả sử trong chuỗi lắp ráp có n khâu và các khâu có dung sai bằng nhau TAi Do đó dung sai của khâu khép kín là: TAS= Þ TAi= Như vậy ở phương pháp này độ chính xác chế tạo của các khâu thành phần trong chuỗi kích thước lắp ráp phụ thuộc vào dung sai của khâu khép kín và số khâu thành phần có trong chuỗi. Nếu dung sai của khâu khép kín nhỏ hoặc số khâu thành phần trong chuỗi nhiều thị dung sai của các khâu thành phần sẽ nhỏ. Việc chế tạo gặp nhiều khó khăn. * Phạm vi áp dụng: - Phương pháp lắp ráp này thường được sử dụng trong sản xuất loạt lớn hàng khối b. Phương pháp lắp lẫn không hoàn toàn. * Thực chất của phương pháp này là cho phép mở rộng dung sai của các khâu thành phần trong chuỗi kích thước lắp ráp để dễ chế tạo. Trong quá trình lắp ráp vẫn phải đảm bảo các yêu cầu thiết kế đã đề ra. - Giả sử chuỗi kích thước lắp ráp gồm 3 khâu: A1+A2- AS=0 Giả sử TA1=TA2: Þ TAS=2TA1 Giả sử miền phân bố kích thước trùng với miền dung sai Þ Dung sai khâu khép kín bằng tổng dung sai hai bên. -        Mở rộng miền dung sai khâu thành phần. Giả sử mở rộng ra hai phía gấp đôi  Þ Dung sai khâu khép kín tăng, xuất hiện phế phẩm nhưng có tỉ lệ rất nhỏ. * Nhược: Như vậy ở phương pháp này người ta phải chấp nhận một tỷ lệ phế phẩm nhất định. Tỉ lệ này phụ thuộc rất nhiều vào dạng đường cong phân bố. * Phạm vi áp dụng: Phương pháp này có thể áp dụng cho các sản phẩm có độ chính xác cao và số khâu thành phần nhiều. c. Phương pháp chọn lắp. * Trong nhiều trường hợp, khi dung sai yêu cầu của khâu khép kín quá cao, đòi hỏi dung sai các khâu thành phàn quá bé, việc chế tạo gặp nhiều khó khăn. Để chế tạo dễ dàng hơn, người ta mở rộng miền dung sai của các khâu thành phần. Còn để đảm bảo độ chính xác lắp ráp của khâu khép kín, người ta chọn các chi tiết có kích thước phù hợp lắp với nhau. * Có 2 phương pháp chọn lắp: - Chọn lắp thường bước: ở phương pháp này, người ta đo kích thước của một chi tiết rồi căn cứ vào yêu cầu của mối lắp để xác định kích thước cần lắp với nó, sau đó chọn các chi tiết lắp có kích thước đã xác định ở trên. Nhược điểm của phương pháp này là mất nhiều thời gian, -Chọn lắp theo nhóm: Theo phương pháp này, loạt chi tiết sau khi chế tạo với miền dung sai đã được mở rộng, trước khi lắp, người ta đo kích thước của chúng. Tuỳ theo yêu cầu của mối lắp, phân các chi tiết đó thành từng nhóm nhỏ. Lượng dao động kích thước trong từng nhóm phù hợp với yêu cầu của mối lắp. Khi lắp ráp người ta lắp các chi tiết trong các nhóm tương ứng với nhau. Ví dụ: Cần đảm bảo khe hở nhỏ nhất Smin=5mm, khe hở lớn nhất Smax=15mm trong mối ghép hình trụ trơn có kích thước danh nghĩa f30. Sử dụng phương pháp chọn lắp. Mở rộng miền dung sai trục và dung sai lỗ gấp 5 lần, sau đó người ta chế tạo kích thước trục và kích thước lỗ theo dung sai đã được mở rộng. Sau khi chế tạo, phân thành 3 nhóm trục và 3 nhóm lỗ. Rồi tiến hành lắp các nhóm trục và lỗ tương ứng: 1-1’,2-2’,3-3’. - Nhược điểm: + Phương pháp này đòi hỏi phải đo và phân nhóm trước khi lắp. Vì vậy nếu số khâu thành phần trong chuỗi nhiều thì việc phân nhóm sẽ rất phức tạp. + Theo phương pháp này, chỉ có các chi tiết trong các nhóm tương ứng mới lắp được với nhau.Vì vậy, số lượng các chi tiết trong các nhóm đó phải bằng nhau. Để đạt được điều này đường cong phân bố của loạt kích thước trục và loạt kích thước lỗ phải đồng dạng với nhau. Điều  này thường khó đạt được do luật phân bố của các loạt chi tiết không hoàn toàn giống nhau. d. Phương pháp lắp sửa - Về bản chất, phương pháp này cũng là phương pháp lắp lẫn không hoàn toàn. Đối với những khâu khép kín có yêu cầu cao, để dễ chế tạo, người ta mở rộng dung sai của các khâu thành phần, sau đó để thoả mãn yêu cầu của khâu khép kín, người ta tiến hành sửa chữa một khâu nào đó, khâu đó gọi là khâu bồi thường. Ví dụ: Để đảm bảo độ đồng tâm giữa tâm ụ động với tâm trục chính của máy tiện theo phương thẳng đứng, người ta lựa chọn phương pháp lắp sửa. - Khi lựa chọn phương pháp lắp sửa, cần chú ý các vấn đề sau:  + Không chọn khâu bồi thường là khâu chung của chuỗi kích thước quan hệ.  + Xác định lượng dư cần cạo sửa của khâu bồi thường một cách hợp lý. e. Phương pháp lắp điều chỉnh - Về bản chất, phương pháp lắp điều chỉnh tương tự như phương pháp lắp sửa. Nghĩa là người ta mở rộng dung sai các khâu thành phần trong chuỗi lắp ráp để dễ chế tạo, còn để đạt được yêu cầu của khâu khép kín, người ta tiến hành điều chỉnh một khâu nào đó, khâu đó gọi là khâu điều chỉnh. - Các kết cấu điều chỉnh thông thường là các kết cấu ren vít, chêm, bề mặt lệch tâm hoặc các vòng đệm có chiều dày khác nhau. Nó cũng có thể là các chi tiết đàn hồi. -Ưu điểm của phương pháp này là đạt được độ chính xác cao của khâu khép kín, đồng thời có khả năng điều chỉnh vị trí của các chi tiết sau một quá trình sử dụng. 11.3. Các hình thức tổ chức lắp ráp * Việc chọn hình thức lắp ráp phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Dạng sản xuất. - Mức độ phức tạp của sản phẩm. - Độ chính xác của các chi tiết. - Tính chất của các mối lắp, phương pháp lắp ráp. - Trọng lượng của sản phẩm. * Căn cứ vào trạng thái và vị trí của đối tượng lắp ráp, người ta phân thành 2 hình thức tổ chức lắp ráp: 1. Lắp ráp cố định - Lắp ráp cố định là hình thức tổ chức lắp ráp mà mọi công việc được thực hiện tại một hay một số địa điểm xác định. Lắp ráp cố định có 2 hình thức: 1. Lắp ráp cố định tập trung - Là hình thức tổ chức lắp ráp mà đối tượng lắp được hoàn thành tại một vị trí nhất định do một hay một nhóm công nhân thực hiện. * Đặc điểm: -Đòi hỏi có mặt bằng diện tích lớn. - Công nhân cần có trình độ cao, có tính vạn năng cao. - Chu kỳ lắp ráp kéo dài nên năng suất thấp. * Phạm vi áp dụng - Thường sử dụng khi lắp ráp các máy hạng nặng. Nó cũng được áp dụng trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ. 2. Lắp ráp cố định phân tán. - Là hình thức tổ chức lắp ráp mà các bộ phận của sản phẩm được lắp ráp tại nhiều địa điểm, sau đó các bộ phận đó được lắp ráp thành sản phẩm hoàn chỉnh tại một địa điểm nhất định. - So với hình thức trên thì hình thức tổ chức lắp ráp này có năng suất cao hơn. thợ lắp ráp không đòi hỏi có tính vạn năng cao. Hình thức này phù hợp với các sản phẩm phức tạp, nó thường dùng trong các nhà máy cơ khí quy mô sản suất trung bình. 3. Lắp ráp di động - Ở hình thức này, đối tượng lắp được di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác phù hợp với quy trình lắp ráp. Ở mỗi vị trí lắp ráp, đối tượng được thực hiện 1 nguyên công lắp ráp nhất định. Theo tính chất di động của đối tượng lắp, người ta phân ra làm 2 loại: a. Lắp ráp di động tự do - Ở hình thức này, tại mỗi vị trí lắp thực hiện hoàn chỉnh một nguyên công lắp ráp, sau đó đối tượng láp mới được di chuyển đến vị trí tiếp theo ( thời gian mỗi nguyên công phụ thuộc vào công việc ở nguyên công đó) - Việc di chuyển  các đối tượng lắp được thực hiện bằng các phương tiện như xe đẩy, cầu trục,... b. Lắp ráp di động cưỡng bức. - Là hình thức tổ chức lắp ráp mà quá trình di động đối tượng được điều khiển thống nhất phù hợp với nhịp của chu kỳ lắp. Việc di chuyển các đối tượng lắp được thực hiện nhờ băng tải, xích tải, bàn quay,... Theo hình thức di động này người ta chia ra: + Lắp ráp di động cưỡng bức liên tục: Đối tượng lắp được di chuyển liên tục và công nhân thực hiện các thao tác lắp trong khi đối tượng đang di chuyển. Vì vậy, ở hình thức này cần phải xác định vận tốc di chuyển của đối tượng một cách hợp lý để có thể hoàn thành công việc lắp. + Lắp ráp di động cưỡng bức gián đoạn: Là phương pháp lắp ráp  mà đối tượng lắp dừng lại ở các vị trí lắp trong một khoảng thời gian xác định để công nhân thực hiện nguyên công lắp ráp, sau đó đối tượng tiếp tục di chuyển tới vị trí tiếp theo. Tổng thời gian dừng và thời gian di chuyển phù hợp với nhịp của chu kỳ lắp. c. Lắp ráp dây chuyền - Là hình thức lắp ráp trong đó sản phẩm lắp được thực hiện một cách kiên tục qua các vị trí lắp ráp trong một khoảng thời gian xác định. Trong lắp ráp dây chuyền, đối tượng lắp có thể di động cưỡng bức liên tục hay cưỡng bức gián đoạn. Để thực hiện lắp ráp dây chuyền cần đảm bảo các điều kiện sau: + Các chi tiết lắp ráp phải đảm bảo điều kiện lắp lẫn hoàn toàn. + Cần phân chia quá trình lắp ráp thành các nguyên công sao cho thời gian tại mỗi nguyên công bằng nhau hoặc là bội số của nhau để đảm bảo tính đồng bộ của dây chuyền lắp ráp, xác định số lượng công nhân có trình độ phù hợp, lựa chọn trang thiết bị, đồ gá,... - Ưu điểm lắp ráp dây chuyền: + Năng suất cao + Mặt bằng nhỏ gọn + Công nhân có trình độ chuyên môn hoá cao. 11.4. Thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 1. Khái niệm và định nghĩa - Quá trình công nghệ lắp ráp cũng chia thành các nguyên công, bước và động tác. a. Nguyên công lắp ráp - Nguyên công lắp ráp là một phần của quá trình lắp ráp được hoàn thành liên tục đối với một bộ phận hay sản phẩm tại một chỗ làm việc nhất định do một hay một nhóm công nhân thực hiện. b. Bước lắp ráp - Bước lắp ráp là một phần của nguyên công được quy định bởi sự không thay đổi vị trí của dụng cụ lắp. c. Động tác - Là thao tác của công nhân thực hiện công việc lắp ráp 2. Những tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình CN lắp ráp 1/ Bản vẽ lắp chung toàn bộ sản phẩm với đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật 2/ Bản kê đầy đủ các chi tiết 3/ Bản thuyết minh về đặc tính của sản phẩm. 4/ Các yêu cầu kỹ thuật khi nghiệm thu, các yêu cầu đặc biệt khi lắp. 5/ Sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm 6/ Điều kiện cụ thể về trang thiết bị lắp ráp 3. Trình tự thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 4. Lập sơ đồ lắp ráp 11.5. Công nghệ lắp ráp một số mối lắp điển hình 1. Lắp gulông 2. Lắp bulông đai ốc 3. Lắp có độ dôi bằng phương pháp nung nóng chi tiết bao 4. Lắp có độ dôi bằng phương pháp làm lạnh chi tiết bị bao. 5. Lắp chặt bằng ép nguội 6. Lắp chặt bằng đinh tán 7. Lắp ổ trượt liền 8. Lắp ổ trượt bổ đôi