Nghiên cứu xác định các cơ chế mòn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục đồng thời lựa chọn giải pháp công nghệ chế tạo, công nghệ bề mặt để nâng cao chất lượng các loại đầu ép đá cắt

công tác, + Truyền nhiệt, trường nhiệt độ, + Cơ học chất lưu. 3.4.2. Ứng dụng phần mềm Cosmos kiểm tra bền và biến dạng của đầu ép. Nhập mô hình đồ hoạ CAD vào trong môi trường Cosmos: Có thể nhập trực tiếp vào môi trường Cosmos(đồ hoạ chi tiết trong môi trường Cosmos) hoặc thiết lập mô hình đồ hoạ trong các phần mềm hỗ trợ như: CAD, MasterCAM, Inventor, Solid Work, sau đó chuyển vào môi trường Cosmos (iges). Gán (khai báo)vật liệu từng bộ phận cấu thành chi tiết: Khai báo các thuộc tính của vật liệu ШX15 các thông số chính gồm: Mô đun đàn hồi khí kéo (nén): E= 21.103kN/cm2, Mô đun đàn hồi khí cắt: G= 8.103kN/cm2, Giới hạn bền kéo: [ ] 272 / ,b K kG mms = Hệ số giãn nở nhiệt: 20-300, : λ = 14, Tỷ khối: 37,7 /g cmg = , Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Hệ số Poát xông: 0,3m = , Giới hạn bền cắt: [ ] 243, 2 /c kG mmt = Mô tả liên kết (khống chế bậc tự do của vật thể theo sơ đồ làm việc): mô tả liên kết chi tiết với đầu máy ép, chọn bề mặt khống chế các chuyển vị: mặt đầu f80 và mặt trụ f80. Đặt tải lên từng bộ phận của mô hình: Chọn lực phân bố đều, phương của lực vuông góc với bề mặt làm việc của đầu ép, độ lớn của lực phân bố 80 kG/ cm2, Chạy chương trình tạo phần tử tự động sinh lưới có chủ động điều chỉnh chất lượng mắt lưới(kích thước mắt lưới), chương trình tự động tính toán và cho ra các kết quả: Chuyển vị các phần tử, Ứng suất tại điểm nút, Kiểm tra điều kiện bền (hệ số an toàn), Ứng suất điểm nút, Hình dạng biến dạng của chi tiết, 3.4.3. Một số kết luận và đề xuất nghiên cứu chế tạo loại đầu ép cỡ lớn: a. Một số kết luận: - Ứng dụng phần mềm Cosmos, cho phép kiểm tra bền và biến dạng của các phần tử trên đầu ép một cách nhanh chóng và cho phép xác định ứng suất trên các nút. Đặc biệt là cho phép kiểm tra bền và biến dạng ngay trong thiết kế để chọn giải pháp thiết kế phù hợp. - Nhờ ứng dụng phần mềm Cosmos cho phép dễ dàng xác định được vùng có ứng xuất nguy hiểm, vùng có biến dạng lớn, để từ đó có biện pháp thiết kế chế tạo phù hợp đảm bảo độ bền, độ cứng, độ bền mòn cho chi tiết và kinh tế. - Ứng dụng phần mềm Cosmos cho phép xác định dược tình trạng làm việc của đầu ép ở các trạng thái tải trọng, từ đó có thể phân tích được có chế mòn đầu ép ở các chế độ tải trong khác nhau, ở từng vị trí khác nhau trên bề mặt làm việc của đầu ép. - Trong ứng dụng phần mềm này, để kiểm tra bền và biến dạng của đầu ép, ta đã giả thiết tải trọng phân bố đều trên bề mặt đầu ép và có phương vuông góc với bề Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 mặt làm việc của đầu ép. Thực tế sự phân bố tải trọng trên bề mặt làm việc của đầu ép là phức tạp, chúng có thể tuân theo một quy luật nào đó, nếu tìm ra được quy luật phân bố tải trọng thì việc dụng phần mềm vào việc kiển tra bền và biến dạng sẽ đem lại kết quả chính xác hơn. b. Đề xuất chế tạo loại đầu ép cỡ lớn: Về mặt kết cấu: Như ta đã biết đầu ép đá mài ba via có kết cấu, một đầu lắp với đầu máy ép và đầu còn lại để ép đá. Đối với đầu ép cỡ lớn, về mặt kết cấu sẽ có những điểm giống đầu ép cỡ nhỏ đó là kết cấu phần đầu lắp với máy ép, đầu còn lại, tuỳ theo đường kính đá cần ép mà sẽ có kích thước lớn nhỏ khác nhau. Ở phần ứng dụng phần mềm Cosmos, để kiểm tra bền và biến dạng cho đầu ép cỡ nhỏ (đường kính đầu ép 100 mm) đã kiểm tra được hệ số an toàn là 11, như vậy nếu vẫn giữ nguyên chiều dày tấm ép và tăng đường kính đầu ép(đường kính đầu ép cỡ lớn 180) thì độ bền và độ cứng của đầu ép vẫn đảm bảo. - Qua kết quả kiểm tra ở trên ta thấy, các phần tử càng xa tâm, ứng suất càng nhỏ. Đề tiết kiệm vật liệu, khi chế tạo đầu ép, mà vẫn đảm bảo điều kiện bền và điều kiện cứng, ta có thể chế tạo đầu ép kiểu nhiều tầng. - Để kết quả kiểm tra bền và biến dạng được chính xác hơn cần phải nghiên cứu được quy luật phân bố tải trọng và phương của tải trọng trên bề mặt đầu ép. - Có biện pháp nhiệt luyện thích hợp cho đầu ép cỡ lớn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 Hình 3.2. Nhập mô hình đồ hoạ chi tiết (*.iges) vào môi trường Cosmos design. Hình 3.3a. Mô tả liên kết của chi tiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 Hình 3.3b. Mô tả chuyển vị bị khống chế Hình 3.4a. Đặt lực vào bề mặt làm việc của chi tiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 Hình 3.4b. Đặt lực lần lượt vào từng bề mặt làm việc của chi tiết Hình 3.5a. Chạy chương trình tạo phần tử tự động có chủ động khống chế số phần tử (kích thước mắt lưới) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 Hình 3.5b. Chạy chương trình tạo phần tử tự động Hình 3.5c. Chạy chương trình tạo phần tử tự động ở góc nhìn khác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 Hình 3.5c. Chuyển vị của các phần tử Hình 3.6. Ứng suất tại điểm nút Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 Hình 3.7. Kiểm tra điều kiện bền theo ứng suất tiếp lớn nhất Hình 3.8. Kiểm tra điều kiện bền theo ứng suất pháp lớn nhất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 Hình 3.9. Ứng suất tại điểm nút Hình 3.10. Chuyển vị các phần tử Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 Hình 3.11. Trang thái biến dạng nguy hiểm Hình 3.12. Hình dạng biến dạng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 Hình 3.13. Kiểm tra điều kiện bền theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất Hình 3.14. Tiêu chuẩn kiểm tra điều kiện bền theo các lý thuyết bền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 Hình 3.15. Kiểm tra điều kiện bền theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng Hình 3.6. Ứng suất tại các nút: đơn vị kG(kgf)/cm2, tỷ lệ biến dạng 1: 2413,79. Trên bề mặt làm việc của chi tiết, tuỳ theo từng vị trí khác nhau có ứng suất khác nhau, sẽ được hiển thị phổ mầu khác nhau. Nhìn vào sự phổ mầu đó ta có thể xác định được vùng có ứng suất lớn và vùng có ứng suất nhỏ. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tương ứng với các mầu xuất hiện trên mặt chi tiết và bên cạnh là giá trị ứng suất tương ứng với mầu. Ví dụ: mầu đỏ trên thang phổ mầu tương ứng với ứng xuất lớn nhất, biểu diễn: 3,175e+002 nghĩa là 3,175 x 102 = 317,5 kG/cm2 ; mầu xanh lục trên thang phổ mầu tuơng ứng với ứng suất nhỏ nhất, biểu diễn: 1,299e+00 nghĩa là 1,299 x 100 = 1,299 kG/cm2 Hình 3.7. Kiểm tra điều kiện bền theo ứng suất tiếp lớn nhất: hệ số an toàn là 18, tỷ lệ biến dạng 1:0. Trên bề mặt làm việc của chi tiết, tuỳ theo từng vị trí khác nhau có hệ số an toàn khác nhau, sẽ được hiển thị phổ mầu khác nhau. Nhìn vào sự phổ mầu đó ta có thể xác định được vùng có hệ số an toàn nhỏ và vùng có hệ số an Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 toàn lớn. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tương ứng với các mầu xuất hiện trên mặt chi tiết và bên cạnh là giá trị hệ số an toàn tương ứng với mầu. Ví dụ: mầu đỏ trên thang phổ mầu tương ứng với hệ số an toàn nhỏ nhất, biểu diễn: 1,772e+001 nghĩa là 1,772 x 101 = 17,71 =18; mầu xanh lục tuơng ứng với hệ số an toàn lớn nhất, biểu diễn: 1,000e+002 nghĩa là 1,000 x 102 = 100 Hình 3.8. Kiểm tra điều kiện bền về ứng suất pháp lớn nhất: hệ số an toàn là 17, tỷ lệ biến dạng 1:0. Trên bề mặt làm việc của chi tiết, tuỳ theo từng vị trí khác nhau có hệ số an toàn khác nhau, sẽ được hiển thị phổ mầu khác nhau. Nhìn vào sự phổ mầu đó ta có thể xác định được vùng có hệ số an toàn nhỏ và vùng có hệ số an toàn lớn. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tương ứng với các mầu xuất hiện trên mặt chi tiết và bên cạnh là giá trị hệ số an toàn tương ứng với mầu. Ví dụ: mầu đỏ trên thang phổ mầu tương ứng với hệ số an toàn nhỏ nhất, biểu diễn: 1,676e+001 nghĩa là 1,772 x 101 = 16,76 =17; mầu xanh lục tuơng ứng với hệ số an toàn lớn nhất, biểu diễn: 1,000e+002 nghĩa là 1,000 x 102 = 100 Hình 3.10. Chuyển vị các phần tử: đơn vị cm, tỷ lệ biến dạng 1: 1641,87. Trên bề mặt làm việc của chi tiết, tuỳ theo từng vị trí khác nhau có chuyển vị khác nhau, sẽ được hiển thị phổ mầu khác nhau. Nhìn vào sự phổ mầu đó ta có thể xác định được vùng có ứng chuyển vị lớn và vùng có chuyển nhỏ. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tương ứng với các mầu xuất hiện trên mặt chi tiết và bên cạnh là giá trị chuyển vị tương ứng với mầu. Ví dụ: mầu đỏ trên thang phổ mầu tương ứng với chuyển vị lớn nhất, biểu diễn: 1,663e-002 nghĩa là 1,663 x 10-2 = 0,01663 cm = 0,1663 mm ; mầu xanh lục trên thang phổ mầu tuơng ứng với chuyển vị nhỏ nhất, biểu diễn: 1,000e-031 nghĩa là 1,000 x 10-31 cm.(chuyển vị rất nhỏ) Hình 3.12. Hình dạng biến dạng: tỷ lệ biến dạng 1: 1641,87. Hình dạng biến dạng bề mặt làm việc của chi tiết được phóng đại lên 1641,67 lần. Ta thấy càng ra mép của chi tiét mức độ biến dạng càng lớn. Hình 3.13. Kiểm tra điều kiện bền theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất: hệ số an toàn là 13, tỷ lệ biến dạng 1:0. Mầu đỏ trên thang phổ mầu tương ứng với hệ số an toàn nhỏ nhất, biểu diễn: 1,319e+001 nghĩa là 1,319 x 101 = 13,19 =13; mầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 xanh lục tuơng ứng với hệ số an toàn lớn nhất, biểu diễn: 1,000e+002 nghĩa là 1,000 x 102 =100. Hình 3.15. Kiểm tra điều kiện bền theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng: hệ số an toàn là 11, tỷ lệ biến dạng 1:0. Mầu đỏ trên thang phổ mầu tương ứng với hệ số an toàn nhỏ nhất, biểu diễn: 1,143e+001 nghĩa là 1,143 x 101 = 11,43 =11; mầu xanh lục tuơng ứng với hệ số an toàn lớn nhất, biểu diễn: 1,000e+002 nghĩa là 1,000 x 102 = 100. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 Chương 4 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẦU ÉP 4.1. Xác định dạng sản xuất. 4.1.1. Xác định sản lượng cơ khí hàng năm Ni. Sản lượng cơ khí hàng năm của chi tiết đầu ép Ni được xác định theo công thức: . . 1 . 1 , / 100 100i i N N m ct nama bæ ö æ ö= + +ç ÷ ç ÷ è ø è ø (4.1) Trong đó: N Là sản lượng kế hoạch, N = 450 chi tiết/năm, mi Là số lượng chi tiết cùng tên trong sản phẩm, mi = 1, b: Số phần trăm chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ, b = (5 ¸ 7)%; Chọn b = 6%, a: Số phần trăm chi tiết phế phẩm, a = (3 ¸ 6)%, chọn a = 5%, Sản lượng cơ khí hàng năm của chi tiết đầu ép là: 5 6450.1. 1 . 1 500, / 100 100i N ct namæ ö æ ö= + + =ç ÷ ç ÷ è ø è ø . (4.2) 4.1.2. Xác định dạng sản xuất. Với khối lượng của một chi tiết đầu ép G = 1,2 kg và sản lượng cơ khí hàng năm Ni = 500 chi tiết/năm; Tra bảng TKĐACNCTM ta được dạng sản xuất là dạng sản xuất là đơn chiếc. Với dạng sản xuất đơn chiếc, khi lập quy trình công nghệ gia công đầu ép, ta nên chọn phương án tập trung nguyên công nhằm mục đích dễ quản lý, hạn chế chỉnh máy và hạn chế đầu tư thêm trang thiết bị kỹ thuật, đảm bảo sự cân bằng cho nhịp sản xuất. 4.2. Xác định phương pháp chế tạo phôi. 4.2.1. Cơ sở để chon phôi. Trong công nghệ chế tạo người ta thường dùng các loại phôi cán, phôi rèn, phôi dập và phôi đúc. Để chọn được phôi hợp lý ta cần căn cứ vào các yếu tố sau: - Vật liệu và cơ tính của chi tiết gia công, - Kích thước và hình dáng kết cấu của chi tiết gia công, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 - Số lượng chi tiết cần chế tạo, - Khả năng kỹ thuật của cơ sở sản xuất. Phôi được chọn hợp lý thông thường cần phải có hình dáng và kích thước càng giống chi tiết được chế tạo càng tốt. Chọn được phôi hợp lý cho phép giảm số lần chạy dao, giảm thời gian gia công và giảm sai số in dập, dẫn đến đảm bảo tốt tính năng kỹ thuật của chi tiết, làm tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm. Chọn phôi hợp lý sẽ làm cho quy trình công nghệ đơn giản hơn, làm giảm phí tổn vật liệu và chi phí gia công. Trước khi chọn phôi, để chọn được phôi hợp lý ta cần phải phân tích ưu nhược diểm, phạm vi ứng dụng của một số phương pháp chế tạo phôi. 4.2.2. Một số phương pháp chế tạo phôi. a. Phương pháp đúc. + Ưu điểm: - Cho phép đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp tạo phôi khác không hoặc khó có thể đạt được. - Có thể đúc được các chi tiết có kích thước và khối lượng rất lớn. + Nhược điểm: - Tỉ lệ phôi phế phẩm cao. - Cơ tính không đều, tổ chức hạt lớn và dòn. - Khó kiểm tra các khuyết tật bên trong. + Phạm vi sử dụng: Phôi đúc thường dùng để chế tạo các chi tiết lớn và các chi tiết làm bằng các vật liệu có tính đúc tốt. b. Phương pháp rèn. + Ưu điểm: - Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư thấp. - Vật liệu phôi qua rèn cho cơ tính tốt, độ bền cao. + Nhược điểm: - Lương dư gia công lớn, dễ bị biến cứng lớp bề mặt do quá nhiệt, - Độ chính xác phôi phụ thuộc vào tay nghề người thợ, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 - Năng suất thấp. + Phạm vi sử dụng: Phương pháp rèn thường được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. c. Dập nóng. + Ưu điểm: - Phôi có cơ tính cao, có hình dáng gần giống với chi tiết thành phẩm, - Phôi có chất lượng đồng đều, lượng dư gia công nhỏ, - Dễ cơ khí hoá và tự động hoá. + Nhược điểm: - Giá thành phôi cao do phải sử dụng các thiết bị lớn, phí tổn cao về chế tạo khuôn, vốn đầu tư lớn + Phạm vi sử dụng: Phương pháp dập thường sử dụng trong sản xuất loạt lớn, hàng khối. d. Phương pháp cán. + Ưu điểm: - Phôi cán có cơ tính tốt, có khả năng chịu mòn và chịu xoắn tốt, - Lượng dư gia công đều, - Năng suất cao. + Nhược điểm: Phôi cán cần có nguyên công nắn thẳng để giảm độ cong vênh. + Phạm vi sử dụng: Phương pháp cán thường sử dụng để chế tạo các chi tiết họ trục và các chi tiết dạng thanh. 4.2.3. Chọn phương pháp chế tạo phôi. Từ những phân tích trên ta thấy: + Phôi cán, đảm bảo cơ tính và khả năng chịu mòn tốt, nhưng kết cấu hình dáng không giống với chi tiết gia công. + Phôi đúc đảm bảo được kết cấu hình dáng phôi gần giống với chi tiết gia công, nhưng không đảm bảo cơ tính, và khả năng chịu mòn tốt cho chi tiết đầu ép. + Phôi dập nóng đảm bảo được kết cấu hình dáng, cơ tính và khả năng chịu mòn tốt cho chi tiết đầu ép, nhưng không thích hợp với sản xuất đơn chiếc vì giá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 thành chế tạo phôi cao. + Phôi rèn đảm bảo được kết cấu hình dáng, cơ tính, và khả năng chịu mòn tốt cho chi tiết đầu ép, giá thành chế tạo phôi rẻ hơn phôi dập nóng. Vì vậy, để chọn được phôi hợp lý ta chọn phương pháp tạo phôi là phương pháp rèn. 105 +1 -0 38 +1 -0 Hình 4.1. Bản vẽ phôi 4.3. Chọn chuẩn. 4.3.1. Chọn chuẩn thô. Chọn chuẩn thô phải đảm bảo phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia công. Chọn chuẩn thô phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt không gia công với các bề mặt gia công. Từ các yêu cầu trên và căn cứ vào đặc điểm kết cấu của chi tiết gia công, ta chọn chuẩn thô là bề mặt f100 kết hợp với mặt đầu và như vậy chuẩn thô sẽ khống chế năm bậc tự do. 4.3.2. Chọn chuẩn tinh. Chọn chuẩn tinh phải đảm bảo phân phối đủ lượng dư gia công cho các bề mặt, đặc biệt là các bề mặt f100, f80, f16,1 và bề mặt làm việc, nhằm đảm bảo độ chính xác kích thước. Chọn chuẩn tinh phải đảm bảo quan hệ chính xác giữa các bề mặt gia công với nhau, đặc biệt là các bề mặt f100, f80, f16,1 và bề mặt làm việc. Từ các yêu cầu trên và căn cứ vào đặc điểm kết cấu của chi tiết gia công, ta chọn chuẩn tinh là bề mặt f100 kết hợp với mặt đầu và như vậy chuẩn tinh sẽ khống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 chế năm bậc tự do. Hình 4.2. Chọn chuẩn thô. Hình 4.3. Chọn chuẩn tinh. 4.4. Trình tự các nguyên công. Để lựa chọn được trình tự các nguyên công hợp lý, đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế, ta xem xét hai phương án gia công chi tiết đầu ép là: gia công trên máy công cụ truyền thống và gia công trên máy CNC. 4.4.1. Phương án 1 - Gia công trên máy công cụ truyền thống. Bề mặt lỗ f16,1, với yêu cầu về độ chính xác cao và độ bóng Ñ6 (xem hình 4.4), nếu chọn tiện tinh là biện pháp gia công lần cuối thì với đường kính bề mặt lỗ f16,1 khá nhỏ, nên để đạt được độ bóng Ñ6 thì tốc độ vòng quay trục chính rất lớn và với máy tiện thông thường sẽ không đảm bảo được yêu cầu này. Do vậy ta chọn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 71 Hình 4.4. Bản vẽ chi tiết đầu ép. H äc V iª n § in h Xu ©n N gä c H D KH S® Sl g TS .V ò Q § ¹c Sè tµ i l iÖ u Tr õ¬ ng § ¹i H äc K ü Th uË t C «n g N gh iÖ p Th ¸i N gu yª n Sè l• în g Tê s è : 0 1 § Çu Ð p § ¸ m µi b a vi a C h÷ k ý N gµ y ? X1 5 Tû lÖ 1: 1 Lí p C ao h äc K 8- C N C TM Tr õ¬ ng § ¹i H äc K ü Th uË t C «n g N gh iÖ p Kh èi l• în g 1, 2 kg Sè tê : 01 D D Ñ Ñ yª u c Çu k ü th u Ët 1. § é bã ng c ¸c b Ò m Æt c ßn l¹ i: Ñ 6 2. § é ®¶ o c¸ c m Æt A , B v íi ® õ¬ ng t© m c hi ti Õt £ 0 ,0 3 3. § é kh «n g ®å ng t© m g i÷ a c¸ c bÒ m Æt 80 -0 ,0 2 -0 ,0 4, 10 0- 0, 12 -0 ,1 5 vµ 16 ,1 +0 ,0 8 +0 ,0 6 £ 0 ,0 5 3. § é c« n vµ ® é « va n cñ a c¸ c bÒ m Æt 80 -0 ,0 2 -0 ,0 4, 10 0- 0, 12 -0 ,1 5 vµ 16 ,1 +0 ,0 8 +0 ,0 6 £ 0 ,0 5 4. N hi Öt lu yÖ n, th Êm c ¸c b on b Ò m Æt r¨ ng ® ¹t ® é cø ng : H R C 6 0 ¸ 62 ch iÒ u s© u lí p th Êm k h« ng n há h ¬n 0 ,3 m m Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 72 mài là biện pháp gia công lần cuối. Các bề mặt còn lại, với yêu cầu về độ chính xác và độ bóng như trình bầy trên bản vẽ chi tiết đầu ép, ta có thể chọn tiện tinh là biện pháp gia công lần cuối. Từ các phân tích trên ta có trình tự gia công chi tiết đầu ép như sau: + Nguyên công 1: Ủ phôi đạt độ cứng HRC25. + Nguyên công 2: Tiện mặt đầu f100; Tiện thô mặt trụ f100,4; Tiện thô mặt rãnh đồng tâm; Tiện thô đoạn cung định hình; Khoan lỗ f15,5; Tiện lỗ f16,3. + Nguyên công 3: Kiểm tra. + Nguyên công 4: Tiện thô mặt trụ f80,6; Tiện thô mặt đầu f80; Tiện thô bề mặt f75; Tiện thô mặt côn. + Nguyên công 5: Kiểm tra. + Nguyên công 6: Nhiệt luyện. + Nguyên công 7: Kiểm tra. + Nguyên công 8: Tiện tinh mặt đầu f100; Tiện tinh mặt trụ f100; Tiện tinh đoạn cung định hình; Tiện mặt rãnh đồng tâm. + Nguyên công 9: tiện tinh mặt trụ ф80, tiện tinh mặt đầu ф80, tiện tinh bề mặt ф75, tiện thô mặt côn. + Nguyên công 10: Mài lỗ f16,1. + Nguyên công 11: Kiểm tra. 4.4.2. Phương án 2 - Gia công trên máy tiện CNC. Với yêu cầu về độ bóng và độ chính xác của đầu ép ta có thể chọn tiện tinh trên máy CNC là biện pháp gia công lần cuối. Gia công trên máy CNC không sử dụng trực tiếp phôi rèn, vì vậy ta chia thành các nguyên công đó là ủ phôi, gia công bóc lớp vỏ phôi rèn trên máy công cụ truyền thống sau đó gia công trên máy CNC nhằm đảm bảo đặc tính làm việc của máy CNC. Từ các phân tích trên ta có trình tự gia công trên máy CNC như sau: + Nguyên công 1: Ủ phôi đạt độ cứng HRC25, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 + Nguyên công 2: Tiện mặt đầu f100; Tiện thô mặt trụ f100,4; Khoan lỗ f15,5; Tiện mặt đầu f100 (làm trên máy công cụ truyền thống), + Nguyên công 3: Tiện thô mặt đầu f100, tiện thô mặt trụ f100, Tiện thô rãnh đồng tâm, + Nguyên công 4: Tiện thô mặt trụ f80,6; Tiện rãnh côn; Tiện mặt đầu f80, + Nguyên công 5: Kiểm tra. + Nguyên công 6: Nhiệt luyện. + Nguyên công 7: Kiểm tra. + Nguyên công 8: Tiện tinh rãnh đồng tâm, tiện tinh mặt trụ ф100, tiện tinh lỗ ф16,1. + Nguyên công 9: Tiện tinh mặt trụ 80, tiện tinh mặt đầu ф80, tiện tinh ф76 và tiện tinh mặt côn. 4.4.3. Chọn phương án gia công và xác định trình tự nguyên công. Từ hai phương án gia công trên, ta cần phân tích làm rõ hiệu quả của từng phương pháp để chọn phương án gia công thích hợp: + Về mặt kỹ thuật: Phương án gia công trên máy CNC, máy tự động đạt kích thước gia công do đó đảm bảo được độ chính xác và độ bóng cao cho chi tiết đầu ép. Phương án gia công trên máy công cụ truyền thống thì độ bóng và độ chính xác phụ thuộc vào trình độ tay nghề của người thợ, với dạng sản xuất đơn chiếc, tập trung nguyên công, người thợ luôn phải rà gá do vậy rất khó đảm bảo được độ chính xác gia công. Ngoài ra độ chính xác bề mặt làm việc phụ thuộc nhiều vào dao định hình, thực tế đã cho thấy khi gia công chi tiết đầu ép, phế phẩm xảy ra nguyên nhân chủ yếu do hỏng các bề mặt đoạn cung nối tiếp và bề mặt các rãnh đồng tâm khi gia công bằng dao tiện định hình. + Về mặt kinh tế: Thực tế đã cho thấy, phương án gia công trên máy công cụ truyền thống, thời gian chạy máy và thời gian phụ kéo dài gấp khoảng tám đến mười hai lần so với phương án gia công trên máy CNC. Vì với phương án gia công trên máy công Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 74 cụ truyền thống, số bước nguyên công nhiều, thường xuyên phải rà gá, thay dao và sửa dao định hình, bề mặt cung định hình và các rãnh đồng tâm rất khó gia công nên hay hỏng và phế phẩm. Do vậy tiền chi phí máy, tiền điện và tiền công thợ cao hơn so với gia công trên máy CNC. Từ những phân tích trên, để đảm bảo về tính kinh tế, tính kỹ thuật khi gia công chi tiết đầu ép ta chọn phương án gia công trên máy CNC với trình tự nguyên công như sau: + Nguyên công 1: Ủ phôi đạt độ cứng HRC25. + Nguyên công 2: Tiện mặt đầu f100; Tiện thô mặt trụ f100,4; Khoan lỗ f15,5; Tiện mặt đầu f100 (làm trên máy công cụ truyền thống). + Nguyên công 3: Tiện thô mặt đầu f100, tiện thô mặt trụ f100, Tiện thô rãnh đồng tâm. + Nguyên công 4: Tiện thô mặt trụ f80,6; Tiện rãnh côn; Tiện mặt đầu f80. + Nguyên công 5: Kiểm tra. + Nguyên công 6: Nhiệt luyện. + Nguyên công 7: Kiểm tra. + Nguyên công 8: Tiện tinh rãnh đồng tâm, tiện tinh mặt trụ ф100, tiện tinh lỗ ф16,1. + Nguyên công 9: Tiện tinh mặt trụ 80, tiện tinh mặt đầu ф80, tiện tinh ф76 và tiện tinh mặt côn. 4.5. Sơ đồ nguyên công. 1. Nguyên công 1: Ủ phôi Nung chi tiết đến nhiệt độ 750-760°C trong khoảng thời gian 20 phút, giữ nhiệt 5 phút, rồi làm nguội xuống 650-660°C trong khoảng 5 phút, giữ nhiệt 5 phút rồi lại nâng nhiệt lên 750-760°C. Tiếp tục lặp đi lặp lại hai lần nhằm xúc tiến quá trình cầu hoá xêmentít để thành peclit hạt. Sau đó ủ trong vôi bột, chi tiết sẽ đạt được độ cứng khoảng HRC25. 2. Nguyên công 2: Bước 1-Tiện mặt đầu f100; Bước 2-Tiện thô mặt trụ f100,4; Bước 3-Khoan lỗ f15,5 (làm trên máy công cụ truyền thống). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 75 35 40 45 50 5525 30200 Thêi gian (phót) 660°C %C 760°C 727°C Ac1 Hình 4.5. Biểu đồ ủ phôi. 3. Nguyên công 3: Tiện thô rãnh đồng tâm. 4. Nguyên công 4: Tiện thô mặt trụ f80,6; Tiện rãnh côn; Tiện mặt đầu f80. 5. Nguyên công 5: Kiểm tra. 6 .Nguyên công 6: Nhiệt luyện. - Tốc độ nung: 21 phút, - Thời gian giữ nhiệt: 6 phút, - Tốc độ tôi tới hạn: 1000C/s, Bảng 4.1. Bảng bước của nguyên công 2. Bước Máy Dao S (mm/vg) n (vg/ph) To (phút) 1 1M65 T15K6 0,8 570 0,3 2 1M65 T15K6 0,8 450 0,2 3 1M65 P18 0,3 240 0,7 4 1M65 T15K6 0,18 270 1,2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 76 Bảng 4 .2 . Bảng bước nguyên công 3 Bước Máy Dao S (mm/vg) n (vg/ph) To (phút) 1 CAK3635V T15K6 0,5 722 0,3 Bảng 4 .3 . Bảng bước của nguyên công 4 Bước Máy Dao S (mm/vg) n (vg/ph) To (phút) 1 CAK3635V T15K6 0,6 919 0,2 2 CAK3635V T15K6 0,3 980 0,2 7. Nguyên công 7: Kiểm tra, 8. Nguyên công 8: Tiện tinh rãnh đồng tâm, tiện tinh mặt trụ ф100, tiện tinh lỗ ф16,1 Bảng 4.4. Bảng bước của nguyên công 8 Bước Máy Dao S (mm/vg) n (vg/ph) To (phút) 1 CAK3635V T15K6 0,25 1028 0,4 2 CAK3635V T15K6 0,3 955 0,2 3 CAK3635V T15K6 0,2 1050 0,4 4 CAK3635V T15K6 0,2 2570 0,2 9. Nguyên công 9: Tiện tinh mặt trụ 80, tiện tinh mặt đầu ф80, tiện tinh ф76 và tiện tinh mặt côn. Bảng 4.5. Bảng bước của nguyên công 9 Bước Máy Dao S (mm/vg) n (vg/ph) To (phút) 1 CAK3635V T15K6 0,25 1035 0,2 2 CAK3635V T15K6 0,3 980 0,2 3 CAK3635V T15K6 0,25 1285 0,4 4.6. Tính toán lượng dư. 4.6.1. Tính toán lượng dư cho bề mặt. 0,120,15100f -- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 77 a. Những yêu cầu chung khi tính toán lượng dư: Như ta đã biết, chi phí về phôi liệu thường chiếm từ 30% ¸ 60% tổng chi phí chế tạo. Vì vậy phôi cần được xác định lượng dư hợp lý nhằm giảm giá thành sản phẩm. Phôi được xác định kích thước hợp lý phần lớn phụ thuộc vào việc xác định lượng dư gia công. Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần bảo đảm giảm chi phí về phôi liệu. Nếu lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, chi phí lao động để gia công nhiều, tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt vv… Dẫn đến giá thành sản phẩm tăng. Ngược lại lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi lượng dư gia công đảm bảo các sai lệch cần thiết để trở thành phôi chi tiết. Điều này có thể giải thích qua hệ số in dập K (hệ số giảm sai). ct ph K D= D (4.3) Trong đó: Dph: là sai lệch của phôi, Dct: là sai lệch của chi tiết. Như vậy sai lệch sẽ giảm dần qua mỗi nguyên công cắt gọt. Vì vậy để đạt được các yêu cầu về kỹ thuật của bề mặt, ta cần phải chia quá trình gia công bề mặt ra nhiều nguyên công, nhiều bước và ứng với mỗi nguyên công, mỗi bước thì lượng dư phải vừa đủ để thực hiện nguyên công cần thiết đó. Mặt khác nếu lượng dư quá bé thì khi gia công có thể xẩy ra hiện tượng trượt giữa dao và chi tiết, làm cho dao sẽ bị mòn nhanh và bề mặt gia công không bóng. Vì vậy chúng ta cần phải xác định các lượng dư gia công: - Lượng dư gia công tổng cộng Zo: Là toàn bộ lớp kim loại được hớt đi trong quá trình gia công qua tất cả các nguyên công hoặc các bước công nghệ. Zo = Kph – Kct (4.4) Kph: Là kích thước của phôi, Kct: Là kích thước chi tiết hoàn chỉnh. Lượng dư gia công trung gian Zb: Là lớp kim loại được hớt đi ở mỗi bước công nghệ hoặc ở mỗi nguyên công. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 78 Zb = aph – act (4.5) b. Tính lượng dư cho bề mặt 12,0 15,0100--f Bề mặt 12,0 15,0100--f cần đảm bảo độ nhẵn Ñ5. Để đạt được yêu cầu về độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt, quá trình gia công bề mặt này cần qua các nguyên công, bước sau: - Tiện thô từ phôi rèn, - Tiện thô, - Tiện tinh, Các nguyên công này đều có chuẩn định vị là bề mặt trụ kết hợp với mặt đầu khống chế năm bậc tự do. Tra bảng TKĐACNCTM, ta áp dụng công thức gia công song song bề mặt trụ đối xứng: 2 212 min )i iZ r e--+ + + = 2( zi - 1 zi 1R T (4.6) Trong đó: Rzi-1: Là chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại, Tzi-1: Là chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại, ri – 1: Là sai lệch vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại, ei: Là sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện. Tính lượng dư trung gian cho bề mặt: Phôi rèn có: - Tra bảng 9 – trang 39 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: Rz1 = 250 mm; Tz1 = 350 mm, - Tra bảng 14 – trang 41 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: r1 = 294 . DK - Tra bảng 15 – trang 43 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: DK = 0,7: Là độ cong đơn vị của phôi r1 = 294 .1,5 = 441 mm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 79 +Tiện thô: Gá bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm: Ke e e 2 2 = +c (4.7) - Tra bảng 19 – trang 44 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: eC : Là sai số chuẩn của chi tiết; eC= 0; - Tra bảng 21 – trang 47 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: eK: Là sai số kẹp chặt chi tiết; eK = 70 mm Vậy: e = 70 mm. Lượng dư khi tiện thô: 2 22 min 350 441 70 ) 2090Z mm+ + + = = 2(250 Sau khi tiện bề mặt đạt cấp độ bóng Ñ3, đạt cấp chính xác 11¸12. - Tra bảng 13 – trang 40 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: Rz2 = 50 mm; Tz2 = 50 mm; r i : rấ t nhỏ +Tiện tinh: Gá bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm: Ke e e 2 2 = +c - Tra bảng 19 – trang 44 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: eC: Là sai số chuẩn của chi tiết; eC = 0 - Tra bảng 21 – trang 47 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: eK: Là sai số kẹp chặt chi tiết; eK = 70 mm Vậy: e = 70 mm. Lượng dư khi tiện tinh: 2 22 min 50 0 70 ) 340Z mm+ + + = = 2(50 Sau khi tiện bề mặt đạt cấp độ bóng Ñ5, đạt cấp chính xác 7¸8 Tra bảng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 80 13 – trang 40 – TKĐACNCTM – Trần Văn Địch – 1999. Ta được: Rz2 = 20 mm; Tz2 = 25 mm; r i : rất nhỏ + Lập bảng thông số kích thước và lượng dư cho bề mặt 12,0 15,0100--f như sau: Bảng 4.6. Bảng thông số kích thước và lượng dư cho bề mặt Thứ tự gia công Các yếu tố tạo thành lượng dư mm Lượn g dư tính toán mm Kích thước tính toán mm Dung sai mm Kích thước giới hạn mm Trị số giới hạn của lượng dư mm Rzi Ti ri ei Min Max Max Min Phôi 250 350 441 - 2090 102,28 104,28 Tiện thô 50 50 0 70 2090 100,19 340 100,19 100,49 3790 2090 Tiện tinh 20 25 0 70 340 99,85 30 99,85 99,88 610 340 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 4.6.2. Tra bảng và bố trí lượng dư cho các bề mặt còn lại. Lượng dư của các bề mặt còn lại được cho trong bảng sau: Bảng 4.7. Bảng thông số kích thước và lượng dư cho bề mặt TT Bước nguyên công Lượng dư mm Dung sai mm Kích thước mm 1 Tiện thô mặt đầu f100 4 Tiện thô f100 3,79 0,3 f100,19+0,3 Khoan lỗ f15,5 f15,5 Tiện cắt đứt f100 4 0,2 31-0,2 2 Tiện tinh mặt đầu f100 0,4 Tiện tinh f100 0,61 0,03 12,0 15,0100 - -f Tiện thô rãnh định hình 5 Tiện tinh rãnh định hình 0,7 Tiện lỗ f16,1 0,66 0,02 08,0 06,01,16 ++f 3 Tiện thô f80 9,7 0,3 f80,3+0,3 Tiện tinh f80 0,6 0,02 02,0 04,080 - -f Tiện rãnh côn 5 f75 Tiện mặt đầu f80 4 0,1 29,9+0,1 4.7. Tra chế độ cắt cho các nguyên công. 4.7.1. Nguyên công 2: Tiện thô mặt đầu f100; Tiện bóc mặt trụ f100,4; khoan lỗ f15,5; Tiện cắt đứt f100 (làm trên máy công cụ truyền thống) Máy: 1M65; Dao: T15K6; Đồ gá: Mâm cặp. + Tiện thô mặt đầu f100: - Lượng dư: h = 4 mm, - Chiều sâu cắt: t = 2 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.60 – STCNCTM – 2000. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 Ta chọn S = 1 mm/vg. Chọn theo máy: S = 0,8 mm/vg - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64 – STCNCTM – 2000. Ta chọn V = 188 m/ph - Số vòng quay: 1000. 1000.188 598 / . .100 Vn v ph Dp p = = = Chọn theo máy: nm = 570v/ph - Thời gian máy: 1 2 52 3 2 4. . 0,3 . 0,8.570 2m L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Tiện bóc mặt trụ f100,4: - Lượng dư: h = 3,79 mm, - Chiều sâu cắt: t = 2 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.60 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 1 mm/vg, chọn theo máy: S = 0,8 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64 – STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 144 m/ph - Số vòng quay: 1000. 1000.144 458 / . .100, 4 Vn v ph Dp p = = = Chọn theo máy: nm = 450v/ph - Thời gian máy: 1 2 18 4 3 3,79. . 0,2 . 0,8.450 2m L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Khoan lỗ f15,5: - Đường kính mũi khoan: f15,5, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.25 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,33 mm/vg, chọn theo máy: S = 0,3 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra các bảng 5.28; 5.30; 5.31 – STCNCTM – 2003. Ta có: 0,5 0,12 0,45 3,5.15,5 .0,85 12,7, / 45 0,3 q v vm y C DV k m ph T S = = = Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 - Số vòng quay: 1000. 1000.12,7 260 / . .15,5 Vn v ph Dp p = = = Chọn theo máy: nm = 240v/ph - Thời gian máy: 1 2 40 3 2. .1 0,7 . 0,3.240m L L LTo i ph S n + + + + = = = + Tiện cắt đứt f100: - Lượng dư: h = 4 mm, - Chiều sâu cắt: t = 4 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.72–STCNCTM–Tập 2003. Ta chọn S = 0,2 mm/vg, Chọn theo máy: S = 0,18 mm/vg. - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.74 – STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 85 m/ph, - Số vòng quay: 1000. 1000.85 271 / . .100 Vn v ph Dp p = = = Chọn theo máy: nm = 270v/ph Thời gian máy: 1 2 52 3 2 4. . 1, 2 . 0,18.270 4 L L L hTo ph S n t + + + + = = = 4.7.2. Nguyên công 3: Tiện thô rãnh đồng tâm - Máy: CNC CAK 3635V, Dao: T15K6, Đồ gá: Mâm cặp, - Lượng dư: h = 5 mm, - Chiều sâu cắt: t = 2 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.60– STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,7 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 227 m/ph - Số vòng quay: 1000. 1000.227 722 / . .100 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 30 3 2 5. . 0,17 . 0,7.722 2 L L L hTo ph S n t + + + + = = = Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 4.7.3. Nguyên công 4: Tiện thô mặt trụ f80,6; Tiện rãnh côn; Tiện thô mặt đầu f80, - Máy: CNC: CAK 3635V, Dao: T15K6, Đồ gá: mâm cặp. + Tiện thô f80,6: - Lượng dư: h = 9,7 mm, - Chiều sâu cắt: t = 2 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.60 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,6 mm/vg - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 231 m/ph - Số vòng quay: 1000. 1000.231 919 / . .80,6 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 15 4 3 9,7. . 0, 2 . 0,6.919 2 L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Tiện thô rãnh côn : - Lượng dư: h = 5 mm, - Chiều sâu cắt: t = 2 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,3 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 231 m/ph - Số vòng quay: 1000. 1000.231 980 / . .75 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 10 4 3 5. . 0, 2 . 0,3.980 2 L L L hTo ph S n t + + + + = = = 4.7.4. Nguyên công 8: Tiện tinh rãnh đồng tâm, tiện tinh mặt trụ ф100, tiện tinh lỗ ф16,1 + Tiện tinh mặt đầu: - Lượng dư: h = 0,4 mm, - Chiều sâu cắt: t = 0,2 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62 – STCNCTM – 2003. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 Ta chọn S = 0,25 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64 – STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 323 m/ph, - Số vòng quay: 1000. 1000.323 1028 / . .100 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 45 3 2 0, 4. . 0, 4 . 0, 25.1028 0, 2 L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Tiện tinh mặt trụ f100: - Lượng dư: h = 0,61 mm, - Chiều sâu cắt: t = 0,3 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,3 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 260 m/ph - Số vòng quay: 1000. 1000.260 828 / . .100 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 15 4 3 0,61. . 0,18 . 0,3.828 0,3 L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Tiện tinh rãnh định hình: - Lượng dư: h = 0,7 mm, - Chiều sâu cắt: t = 0,35 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62– STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,2 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2000. Ta chọn V = 323 m/ph, - Số vòng quay: 1000. 1000.323 947 / . .100 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 30 3 2 0,7. . 0,37 . 0,2.947 0,35 L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Tiện tinh lỗ f16,1: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 - Lượng dư: h = 0,66 mm, - Chiều sâu cắt: t = 0,3 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,2 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 130 m/ph, - Số vòng quay: 1000. 1000.130 2570 / . .16,1 Vn v ph Dp p = = = , - Thời gian máy: 1 2 35 4 3 0,66. . 0,2 . 0,2.2570 0,3 L L L hTo ph S n t + + + + = = = , 4.7.5. Nguyên công 9: Tiện tinh mặt trụ 80, tiện tinh mặt đầu ф80, tiện tinh ф76 và tiện tinh mặt côn. + Tiện tinh f80: - Lượng dư: h = 0,6 mm, - Chiều sâu cắt: t = 0,3 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62 – STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,25 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 260 m/ph, - Số vòng quay: 1000. 1000.260 1035 / . .80 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 15 4 3 0,6. . 0, 2 . 0, 25.1035 0,3 L L L hTo ph S n t + + + + = = = + Tiện tinh mặt đầu f80: - Lượng dư: h = 0,5 mm, - Chiều sâu cắt: t = 0,25 mm, - Lượng chạy dao: Tra bảng 5.62– STCNCTM – 2003. Ta chọn S = 0,25 mm/vg, - Tốc độ cắt V: Tra bảng 5.64– STCNCTM – 2003. Ta chọn V = 323 m/ph, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 - Số vòng quay: 1000. 1000.323 1285 / . .80 Vn v ph Dp p = = = - Thời gian máy: 1 2 36 3 2 0,5. . 0, 4 . 0, 25.1285 0, 2 L L L hTo ph S n t + + + + = = = 4.8. Tính giá thành chi tiết đầu ép. Các số liệu trong tính giá thành được lấy theo đơn giá Công ty phụ tùng số 1 – Sông Công Thái Nguyên ngày 28.4.2008. Gọi K là tổng chi phí gia công cơ khí chi tiết đầu ép, ta có: K = Kvl + KL + Kch + KD + KM + KNL. (4.8) Trong đó: + Kvl: là chi phí phôi: Kvl = Gph . mph, đồng (4.9) Gph: là giá trị của phôi trên một đơn vị khối lượng, Gph = 95.000 đồng/kg R = 0,525 dm: là bán kính phôi L = 0,4 dm: là chiều dài phôi mph: là khối lượng phôi: 2 2.7,7 .0,525 .0,4.7,7 2,5phm R L kgp p= = = Vậy chi phí cho vật liệu là: Kvl = 2,5 . 95000 = 277.500 đồng + KL: là chi phí lương công nhân đứng máy: Lấy trung bình với công nhân bậc 6 đứng vận hành máy CNC theo một ca là 220.000 đồng/8giờ, vậy với thời gian chế tạo chi tiết là 5 phút, thời gian phụ chuyển giao giữa các bước hoặc các nguyên công khoảng 10 phút ta có: 15.220000 6875 8.60L K = = đồng + Kch: là chi phí chung bao gồm các chi phí về phục vụ, quản lý. Lấy bằng 0,3 lần lương công nhân đứng máy. Kch = 0,3 . 6875 = 2062 đồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 88 + KD: là chi phí về dao, bao gồm các chi phí sửa dao và hao mòn dao; tính theo một dao hợp kim T15K6 thì một ca là 90.000 đồng trên 8 giờ, vậy chi phí về dao chế tạo một đầu ép là: 15.90000 2812 8.60D K = = đồng + KM: là chi phí về máy, bao gồm các chi phí về khấu hao máy, tiền điện gia công trên máy, tính chung cho máy tiện TTGC, thì một ca là 500000 đồng/ca, vậy chi phí về máy là: 11800 60.8 500000.15 ==MK đồng + KNL: là toàn bộ các chi phi về nhiệt luyện, thấm các bon. Lấy bằng 60.000 đồng. Vậy tổng chi phí gia công cho chi tiết đầu ép là: K = 277500 + 6875 + 2062 + 2812 + 11.800 + 60.000 = 361000 đồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 Chương 5 THỰC NGHIỆM ĐỀ TÀI 5.1. Chế tạo đầu ép. 5.1.1. Chuẩn bị phôi. Vật liệu: ШX15, phôi rèn: f110x80. 5.1.2. Ủ phôi. Xem mục 4.5. 5.1.3. Gia công chi tiết. Được lập trình tự động gia công trên máy tiện CNC: CAK 3635V 5.1.4. Tôi chi tiết đầu ép. + Thời gian nung: 21 phút, + Thời gian giữ nhiệt: 10phút, + Nhiệt độ tôi: T°tôi = 770°C, +Tốc độ tôi: VTh = 100°C/s. 5.1.5. Kết quả chế tạo. + Mẫu chế tạo đều đạt được các kích thước, hình dáng hình học theo yêu cầu kỹ thuật, + Độ cứng: Độ cứng đạt HRC61- 62. 5.2. Đưa mẫu vào sản xuất thử. Đưa những mẫu chi tiết đầu ép chế tạo thí nghiệm lắp vào máy ép đá mài ba via tại Công ty cổ phần Đá mài Hải Dương trong dây truyền sản xuất đá mài. - Đánh dấu lô đá mài được ép từ mẫu thử. - Kiểm tra độ mòn của đầu ép thông qua sản phẩm đá được ép. Sai lệch kích thước, hình dáng hình học của viên đá mài ba via không được vượt quá 0,2mm. - Đánh giá độ tin cậy và tuổi thọ của các mẫu thử qua số lượng sản phẩm viên đá được chế tạo từ mỗi mẫu thử nghiệm. Kết quả đạt được là: số viên đá ép được trung bình trên một mẫu thí được khoảng 900 -1100 viên. 5.3. Đánh giá kết quả và kết luận về hướng phát triển của đề tài. 5.3.1. Kết quả đạt được. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 Đề tài đã ứng dụng cơ sở lý thuyết về ma sát – mòn, hiện tượng mòn để xác định nguyên nhân và các dạng hỏng bề mặt do mòn của chi tiết đầu ép đá mài ba via, trên cơ sở điều kiện làm việc thực tế tại cơ sở sản xuất. Từ các yêu cầu về kỹ thuật, điều kiện làm việc và độ bền mòn, đề tài đã ứng dụng cơ sở lý thuyết về ma sát và mòn để xác định các yêu cầu về vật liệu chế tạo và cơ tính hợp lý cho chi tiết đầu ép, nhằm hạn chế và khắc phục các dạng hỏng do mòn. Đề tài đã ứng dụng lý thuyết phần tử hữu hạn trong cơ học, phần mềm Cosmos để tính toán kiểm tra bền và biến dang cho chi tiết đầu ép. Nhờ việc xác định ứng suất từng phần tử trong chi tiết mà có biện pháp cần thiết để chế tạo phù hợp. Từ các yêu cầu về cơ tính và vật liệu của chi tiết đầu ép, kết hợp với điều kiện làm việc thực tế, đề tài đã lựa chọn các biện pháp về thiết kế và các biện pháp về công nghệ, để đảm bảo cho chi tiết có độ chính xác gia công, kích thước hình dáng hình học hợp lý, độ cứng và độ bóng bề mặt cao, nhằm hạn chế và khắc phục các hiện tượng mòn của chi tiết đầu ép và đã đạt được một số kết quả khả quan và mục tiêu chính của đề tài. Các kết quả nghiên cứu của đề tài về mặt lý thuyết có thể được áp dụng, tham khảo làm cơ sở để nghiên cứu thiết kế các chi tiết đầu ép đối với một số loại sản phẩm khác của Công ty cổ phần đá mài Hải Dương. Kết quả của ban đầu cho thấy về cơ bản đầu ép đã đã đáp ứng yêu cầu sản xuất, tạo cơ sở cho Công ty chủ động sản xuất và nguồn phụ tùng thay thế, hạn chế phải nhập khẩu. 5.3.2. Hạn chế của đề tài: Do thời gian có hạn, các trang thiết bị kỹ thuật còn hạn chế, do vậy đề tài chưa đi sâu nghiên cứu công nghệ kỹ thuật bề mặt, nghiên cứu chế tạo đầu ép cỡ lớn, đặc biệt là quy luật phân bố tải trọng trên bề mặt làm việc của đầu ép để để thiết kết tạo phù hợp. Số lần thực nghiệm còn ít và do thời gian có hạn nên mới chỉ đánh giá chất lượng của sản phẩm thử nghiệm theo yêu cầu làm việc thực tế của Công ty cổ phần đá mài Hải Dương mà chưa phân tích dạng hỏng của mẫu thử trong thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 khác, do vậy mà kết luận mới chỉ dừng lại ở điều kiện sản xuất của Công ty cổ phần Đá mài Hải Dương. 5.3.3. Hướng phát triển của đề tài. Hướng phát triển của công nghệ thiết kế chế tạo đầu ép đá mài ở Việt Nam là cần thiết phải ứng dụng trang thiết bị công nghệ tiên tiến trong chế tạo, nghiên cứu kỹ thuật bề mặt, nhằm mở rộng miền hao mòn bình thường và giảm đến mức tối thiểu cường độ hao mòn, bằng cách tăng độ bóng bề mặt, tăng độ cứng, độ bền mòn của lớp bề mặt hoặc thay đổi thành phần hoá học và thành phần pha của lớp bề mặt. Cần nghiên cứu sâu hơn các vấn đề về ma sát và mòn, quy luật phân bố tải trọng làm cơ sở để tính toán thiết kế chế tạo tối ưu và đánh giá độ tin cậy, độ chính xác và tuổi thọ của đầu ép trong quá trình làm việc thực tế. Phụ lục 1: Ảnh kim tương tổ chức lớp kim loại lớp bề mặt làm việc của đầu ép sau khi đã bị mòn: File ảnh Phụ lục 2: Kết quả ứng dụng phần mềm Cosmos kiểm tra bền và biến dạng của đầu ép. - File ảnh kết quả kiểm tra bền và biến dạng của đầu ép. - File (dạng bảng) chuyển vị của các nút. - File (dạng bảng) ứng suất của các nút. Phụ lục 3: Lập trình MasterCam và chạy mô phỏng gia công chi tiết đầu ép trên máy tiện CNC. - File lập trình. - File chạy mô phỏng gia công chi tiết đầu ép trên máy tiện CNC. Phụ lục 4: Lập trình CNC gia công chi tiết đầu ép trên máy tiện CNC 1. Chuẩn bị phôi: Vật liệu: ШX15; phôi rèn: f110x80 2. Máy tiện: CNC CAK3635V 3. Lập trình: a. Chương trình gia công các mặt rãnh định hình: % O0000 X33.386 Z1.07 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 G21 G0 T0101 (dao số 1) G18 G97 S1028 M03 G0 G54 X105. Z.2 M8 G99 G1 X13.9 F.25 Z2.2 G0 X105. Z0. G1 X13.9 Z2. G97 S955 G0 X100.46 Z1.15 G1 Z1.05 F.3 Z-16.9 X100.601 Z-16.829 G0 Z1.15 X99.86 G1 Z1.05 Z-16.9 X100.001 Z-16.829 G97 S722 G0 X103.86 Z-3. G1 X55.7 F.5 Z-1. G0 X103.86 Z-5. G1 X55.7 Z-3. G0 X57.5 Z-2.8 G1 X57.3 X55.162 X35.358 Z2.81 G0 X35.858 X57.5 Z-4.8 G1 X57.3 X54.107 G0 X33.886 M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0100 M01 G0 T0202 (Dao số 2) G18 G97 S1050 M03 G0 G54 X102.2 Z-5.35 M8 G1 X102. F.2 X97.238 X96.819 Z-5.14 G18 G2 X95.9 Z-4.95 R.651 G1 X94.9 G2 X93.98 Z-5.14 R.65 G1 X93.4 Z-5.431 X92.819 Z-5.14 G2 X91.9 Z-4.95 R.651 G1 X90.9 G2 X89.98 Z-5.14 R.65 G1 X89.4 Z-5.431 X88.819 Z-5.14 G2 X87.9 Z-4.95 R.651 G1 X86.9 G2 X85.98 Z-5.14 R.65 G1 X85.4 Z-5.431 X84.819 Z-5.14 G2 X83.9 Z-4.95 R.651 G1 X82.9 G2 X81.98 Z-5.14 R.65 G1 X81.4 Z-5.431 X80.819 Z-5.14 G2 X79.9 Z-4.95 R.651 G1 X78.9 G2 X77.98 Z-5.14 R.65 G1 X77.4 Z-5.431 X76.819 Z-5.14 G2 X75.9 Z-4.95 R.651 G1 X74.9 G2 X73.98 Z-5.14 R.65 G1 X73.4 Z-5.431 G1 X89.651 Z-5.8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 93 X72.819 Z-5.14 G2 X71.9 Z-4.95 R.651 G1 X70.9 G2 X69.98 Z-5.14 R.65 G1 X69.4 Z-5.431 X68.819 Z-5.14 G2 X67.9 Z-4.95 R.651 G1 X66.9 G2 X65.98 Z-5.14 R.65 G1 X65.4 Z-5.431 X64.819 Z-5.14 G2 X63.9 Z-4.95 R.651 G1 X62.9 G2 X61.98 Z-5.14 R.65 G1 X61.4 Z-5.431 X60.819 Z-5.14 G2 X59.9 Z-4.95 R.651 G1 X58.9 G2 X57.98 Z-5.14 R.65 G1 X57.562 Z-5.35 X54.38 G3 X47.75 Z-4.076 R4.95 G1 X42.414 Z-1.67 G2 X31.9 Z.35 R7.85 G0 Z.6 G18 X102.2 Z-5.7 G1 X102. X96.949 X96.324 Z-5.388 G18 G2 X95.9 Z-5.3 R.3 G1 X94.9 G2 X94.476 Z-5.388 R.3 G1 X93.651 Z-5.8 X93.149 X92.324 Z-5.388 G2 X91.9 Z-5.3 R.3 G1 X90.9 G2 X90.476 Z-5.388 R.3 X89.149 X88.324 Z-5.388 G2 X87.9 Z-5.3 R.3 G1 X86.9 G2 X86.476 Z-5.388 R.3 G1 X85.651 Z-5.8 X85.149 X84.324 Z-5.388 G2 X83.9 Z-5.3 R.3 G1 X82.9 G2 X82.476 Z-5.388 R.3 G1 X81.651 Z-5.8 X81.149 X80.324 Z-5.388 G2 X79.9 Z-5.3 R.3 G1 X78.9 G2 X78.476 Z-5.388 R.3 G1 X77.651 Z-5.8 X77.149 X76.324 Z-5.388 G2 X75.9 Z-5.3 R.3 G1 X74.9 G2 X74.476 Z-5.388 R.3 G1 X73.651 Z-5.8 X73.149 X72.324 Z-5.388 G2 X71.9 Z-5.3 R.3 G1 X70.9 G2 X70.476 Z-5.388 R.3 G1 X69.651 Z-5.8 X69.149 X68.324 Z-5.388 G2 X67.9 Z-5.3 R.3 G1 X66.9 G2 X66.476 Z-5.388 R.3 G1 X65.651 Z-5.8 X65.149 X64.324 Z-5.388 G2 X63.9 Z-5.3 R.3 G1 X62.9 G2 X62.476 Z-5.388 R.3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 94 G1 X61.651 Z-5.8 X61.149 X60.324 Z-5.388 G2 X59.9 Z-5.3 R.3 G1 X58.9 G2 X58.476 Z-5.388 R.3 G1 X57.851 Z-5.7 X54.38 G3 X47.282 Z-4.336 R5.3 G1 X41.945 Z-1.93 G2 X31.9 Z0. R7.5 G0 Z.25 M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0200 M01 G0 T0303(dao số 3) G18 G97 S2570 M03 G0 G54 X15.57 Z1.25 M8 Z.1 G1 Z0. F.2 Z-30.9 X15.429 Z-30.829 G0 Z.1 X16.17 G1 Z0. Z-30.9 X16.029 Z-30.829 G0 Z1.25 M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0300 M30 % b. Chương trinh gia công các mặt còn lại; % Z-7.118 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 95 O0001 G21 G0 T0101 (dao số 1) G18 G97 S700 M03 G0 G54 X106. Z-2.083 M8 G99 G1 X80.6 F.6 G0 X106. Z-5.062 G1 X80.6 X81.196 Z-4.764 G0 X106. Z-8.042 G1 X80.6 X81.196 Z-7.744 G0 X106. Z-11.021 G1 X80.6 X81.196 Z-10.723 G0 X106. Z-14. G1 X80.6 X81.196 Z-13.702 G0 X106. M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0100 M01 G0 T0202 (dao số 2) G18 G97 S1035 M03 G0 G54 X79.97 Z2.35 M8 G1 Z2.25 F.25 Z-14. X80.111 Z-13.929 G97 S980 G0 X80.2 Z-11.5 G1 X80. F.3 X76. X80.894 Z-2.224 G0 X81.394 Z-12. X80.2 G1 X80. X75. Z-7. X80. Z-2. G0 X80.5 G50 S3600 G96 S1285 X83.97 Z.25 G1 X15. Z2.25 G0 X83.97 Z0. G1 X15. Z2. M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0200 M30 % 4. Băng VIDEO ghi lại hình ảnh quá trình gia công chi tiết trên máy tiện CNC. TÀI LIỆU THAM KHẢO Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 96 I. Tiếng Việt: 1. PGS TS Nguyễn Đăng Bình và PGS TS Phan Quang Thế (2006), Một số vấn đề về ma sát, mòn và bôi trơn trong kỹ thuật. Nhà xuất bản Khoa học & Kỹ thuật. 2. Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2006), Ma sát hoc, Nhà xuất bản Khoa học & Kỹ thuật. 4. Nghiêm Hùng(1999), Giáo trình Vật liệu học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 5. Nguyễn Hùng (chủ biên1997). Kim loại học và nhiệt luyện, Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 6. Lê Công Dưỡng (chủ biên1974), Vật liệu học, Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 7. Nguyễn Văn Lẫm(1993), Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất bản giáo dục. 8. Lê Văn Tiến(1996), Gia công vật liệu có độ bền cao, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 9. Nguyễn Đắc Lộc(2003), Sổ tay công nghệ chế tạo máy T2, Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 10. Lưu Minh Trị(1976), Sổ tay vật liệu chế tạo máy-Thép và gang, Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 11. Trần Ích Thịnh(2000), Phương pháp phần tử hữu hạn trong kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 12. GSTS Nguyễn Văn Phái(2001), Phương pháp phần tử hữu hạn thực hành trong cơ học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Nhà xuất bản giáo dục. 13. GSTS Nguyễn Văn Phái(2000), Giải bài toán cơ kỹ thuật bằng chương trình ANSYS, Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 14. Đinh Bá Trụ(2000), Hướng dẫn sử dụng ANSYS-Chương trình phần mềm thiết kế mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 97 Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 15. PGS TS Nguyễn Việt Hưng(2003), ANSYS và mô phỏng trong công nghiệp bằng phần tử hữu hạn, Nhà xuất bản Khoa học &Kỹ thuật. 16. B,NARZAMAXOV(tác giả) - PTS Chu Thiên Trường (dịch-2004), Vật liệu học, Nhà xuất bản giáo dục. II. Tiếng nước ngoài: 1. L. Recke, H. Schmidt, T. C. Vu: simulation blechumformig als integriertes werkzeug in der prozebkette karosserie VDI – Bericht 1153 – 1994 2. Doege, E.; Dohrmann, H.; Kösters, R.: simulation of active and passive blankholder concepts using the finite element menthod. Angenommener Vortrag 4th Int. Conf. On Sheet Metal (SheMet ’ 96), Twente, 1.4 – 3.4 – 1996. 3. Werner, N.; Seidel, R.: numerical indentification of insufficiently known fem process parametter Abapus User’ s Conference, June 23 – 25, Aachen 4. Ю. А. Aверкиев А. Ю. Aверкиев: ТЕХНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ. Москва “Машиностроение” – 1989