thiết kế quy trình sản xuất tự động trục lái thuộc cụm dẫn động xe buýt thacocity tb79ct

Nghiên cứu và lựa chọn các công nghệ, thiết bị, công cụ và dụng cụ gia công phù hợp để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của trục lái trong quá trình sản xuất.. Vì vậy việc chọn vật liệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRỤC LÁI THUỘC CỤM DẪN ĐỘNG XE BUÝT THACOCITY TB79CT

Sinh viên thực hiên : Nguyễn Văn Cương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á

NGUYỄN VĂN CƯƠNG

TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRỤC LÁI THUỘC CỤM DẪN ĐỘNG XE BUÝT THACOCITY TB79CT

Giáo viên hướng dẫn: Ths Trần Đình Văn

Bắc Ninh, Tháng 06 – 2023

Năm 2023 NGUYÊN VĂN CƯƠNG Khoa: Cơ Khí

1.2 Đặc tính kĩ thuật của trục lái và mục đích sử dụng của nó trong cụm dẫn động trục lái xe bus THACOCITY BT79CT 10

1.3 Phân tích vật liệu chi tiết trục lái 15

1.4 Xác định dạng sản xuất 17

CHƯƠNG II: PHẦN CÔNG NGHỆ 19

2.1 Chọn phương pháp chế tạo phôi 19

2.1.1 Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc 19

2.1.2 Phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực 23

2.1.3 Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp hàn 25

2.1.4 Phân tích phương pháp chế tạo phôi 26

2.2 Thiết kế quy trình gia công chi tết trục lái 29

2.2.1 Lựa chọn thiết bị gá đặt sản phẩm 29

2.2.2 Bảng quy trình công nghệ gia công chi tiết 34

2.2.3 Lựa chọn máy móc và thiết bị công nghệ sản xuất 38

2.2.4 Tính toán thông số gia công 46

2.2.5 Tính toán thời gian cho các nguyên công trong quy trình công nghệ 59

2.2.6 Xác định số lượng máy 61

2.2.7 Thiết kế dây chuyền sản xuất 62 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ KHÔNG TRÒN CỦA BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI VÔ TÂM CHẠY DAO HƯỚNG KÍNH CHO TRỤC LÁI XE BUS THACOCITY BT79CT 67

3.1 Tổng quan về công nghệ mài vô tâm và ứng dụng trong ngành công nghiệp 67 3.2 Đặc điểm kỹ thuật của trục lái xe bus THACOCITY BT 79CT và phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính 72 3.3 Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến độ không tròn của chi tiết khi mài vô tâm 74 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

7 Độ chính xác kinh tế và độ bóng đạt được của các phương pháp gia công 28,29

9 Quá trình công nghệ về gia công chi tiết 29 32

12 Thông số kĩ thuật của máy CNC GMT-500ms Komatech 35,36 13 Thông số kĩ thuật của máy phay lăn răng HERA-350 37

16 Các thông số đầu vào của quá trình mô phỏng 77

17 Trung tâm gia công phay CNC GMT-500ms Komatech 35 18 Hình ảnh tổng quan về máy phay lăn răng HERA-350 36

43 Sơ đồ phân tích động lực học chi tiết gia công 57 44 Ảnh hưởng của 𝑉𝑑𝑑 đến Δ khi thí nghiệm và khi mô phỏng 60 45 Ảnh hưởng của 𝑆𝑘 đến Δ khi thí nghiệm và khi mô phỏng 61 46 Ảnh hưởng của β đến Δ khi thí nghiệm và khi mô phỏng 61

8

LỜI NÓI ĐẦU

Để cải thiện và nâng cấp chất lượng sản phẩm cơ khí, việc xác định quy trình công nghệ phù hợp và hiệu quả là một vấn đề rất quan trọng, đòi hỏi sự nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng Ngoài ra, để đảm bảo đáp ứng yêu cầu thiết kế công nghệ cao và sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, việc xác định quy trình hợp lý cũng giúp giảm thời gian gia công của công nhân, tăng năng suất làm cho giá thành thấp hơn, từ đó đáp ứng nhu cầu của thị trường đa dạng và ngày càng phát triển Một chi tiết máy có thể có nhiều quy trình công nghệ đa dạng, phù hợp với từng loại máy và ứng dụng cụ thể Quy trình công nghệ được chọn trong thiết kế này đã được xác định một cách hợp lý, đảm bảo đạt yêu cầu về chất lượng, giá thành và thời gian, đồng thời tối ưu hóa nguồn lực sử dụng Điều này giúp cải thiện hiệu suất sản xuất, giảm tổn thất nguyên liệu và nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường

Các số liệu và thông số được tính toán đã được hướng dẫn bởi Ths Trần Đình Văn dựa trên tài liệu và kinh nghiệm thực tế, giúp đảm bảo tính chính xác và khoa học của quá trình tính toán Tuy nhiên, việc thiết kế gia công do em thực hiện không thể tránh khỏi những sai sót trong tính toán, thiết kế gá đặt, công nghệ, cũng như việc thích ứng với những thay đổi trong quá trình sản xuất Em mong được sự hỗ trợ từ quý thầy cô để bổ sung kiến thức còn thiếu sót, chỉ ra nhược điểm của thiết kế này và đưa ra những gợi ý cải tiến Bằng cách thực hiện các chỉnh sửa và cải tiến, em tin tưởng rằng sản phẩm cơ khí sẽ đạt được chất lượng cao hơn, đảm bảo tính ứng dụng và hiệu quả kinh tế trong thực tế

Việc tham khảo ý kiến chuyên gia, đánh giá của người dùng và phân tích xu hướng thị trường cũng rất quan trọng trong quá trình cải tiến sản phẩm cơ khí Em sẽ tiếp tục thu thập thông tin và phản hồi từ các bên liên quan, điều này giúp em nắm bắt được những nhu cầu thực tế, khắc phục nhược điểm và tối ưu hóa quy trình công nghệ

Ngoài ra, em cũng sẽ chú trọng đến việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ tiên tiến, như công nghệ 4.0, tự động hóa và robot hóa, để nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm chi phí Việc này giúp sản phẩm cơ khí đạt được chất lượng cao hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường và cạnh tranh với các đối thủ trong ngành

9

Em cũng sẽ tập trung vào việc đào tạo và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, với kỹ năng chuyên môn vững chắc, nâng cao khả năng sáng tạo và giải quyết vấn đề Điều này không chỉ giúp cải thiện quy trình công nghệ, mà còn tạo điều kiện cho việc phát triển sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu đa dạng hơn của thị trường Cuối cùng, em sẽ không ngừng nỗ lực trong việc thực hiện các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D), để không chỉ cải tiến sản phẩm hiện tại mà còn tìm ra những giải pháp sáng tạo, phù hợp với xu hướng công nghệ và nhu cầu của xã hội Em hi vọng, thông qua sự cải tiến và nâng cao chất lượng sản phẩm cơ khí, em sẽ góp phần đưa ngành công nghiệp cơ khí Việt Nam lên tầm cao mới, đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước và quốc tế, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước

Em xin chân thành cảm ơn!

10

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu của đồ án

Nhiệm vụ đồ án "Thiết kế quy trình sản xuất tự động trục lái thuộc cụm dẫn động xe buýt THACOCITY TB79CT" là xây dựng một quy trình sản xuất hiệu quả và tự động cho việc gia

công trục lái của xe buýt THACOCITY TB79CT, bao gồm các bước sau:

1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật và chất lượng của trục lái xe buýt THACOCITY TB79CT, bao gồm độ chính xác, kích thước, hình dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của trục lái

2 Nghiên cứu và lựa chọn các công nghệ, thiết bị, công cụ và dụng cụ gia công phù hợp để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của trục lái trong quá trình sản xuất

3 Thiết kế quy trình sản xuất tự động, bao gồm việc xác định các bước gia công, lắp ráp và kiểm tra chất lượng của trục lái, đồng thời tích hợp các hệ thống tự động hóa và robot hóa để nâng cao năng suất và tiết kiệm chi phí

4 Tìm hiểu về quy trình mài vô tâm chạy dao hướng kính, các thiết bị và dụng cụ sử dụng trong quá trình này, cũng như các yêu cầu kỹ thuật và chất lượng của bề mặt chi tiết sau khi mài

1.2 Đặc tính kĩ thuật của trục lái và mục đích sử dụng của nó trong cụm dẫn động trục lái xe bus THACOCITY BT79CT

Trục lái có tỉ lệ giữa đường kính và chiều dài nhỏ hơn 0,5 , vì vậy nó có thể được phân loại là “thanh tròn” Kiểm tra bề mặt côn về lớp sơn, diện tích tiếp xúc ít nhất 75% Không có vết nứt trên máy dò khuyết tật từ tính Độ nhám bề mặt theo độ lệch trung bình số học của biên dạng trong khoảng từ 𝑅𝑎 0,8 đến 𝑅𝑎 20 μm, độ nhám không xác định của các bề mặt còn lại là 𝑅𝑎 12,5 μm

11

Hình 1: Hệ thống lái bao gồm trục lái xe bus THACOCITY BT 79CT

Chi tiết thuộc hệ thống lái xe bus THACOCITY BT 79CT đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự vận hành an toàn và hiệu quả của xe Hệ thống lái xe bus bao gồm các bộ phận chính sau:

 Trục lái: Trục lái kết nối vô-lăng với các bộ phận dẫn động khác trong hệ thống lái Trục lái chuyển động từ vô-lăng sang các bộ phận khác để điều khiển hướng di chuyển của xe

 Bộ truyền lái: Bộ truyền lái bao gồm các bộ phận như hộp số lái và thanh truyền lái, giúp truyền động lực từ trục lái đến các bánh xe Bộ truyền lái đảm bảo việc chuyển đổi động lực một cách mượt mà và hiệu quả giữa trục lái và bánh xe

 Cụm dẫn động: Cụm dẫn động bao gồm các bộ phận như bánh răng, thanh răng, và bộ giảm tốc Cụm dẫn động giúp truyền động lực từ bộ truyền lái đến các bánh xe, điều chỉnh tốc độ và hướng của xe

 Cơ cấu treo và giảm chấn: Cơ cấu treo và giảm chấn giúp hấp thụ các chấn động từ đường, giúp xe di chuyển êm ái và đảm bảo sự ổn định khi vận hành

 Hệ thống phanh: Hệ thống phanh giúp xe giảm tốc độ hoặc dừng lại an toàn khi cần thiết Hệ thống phanh bao gồm các bộ phận như đĩa phanh, má phanh và dây phanh, giúp xe giảm tốc độ một cách hiệu quả và an toàn

12

 Vô-lăng: Vô-lăng là bộ phận mà người lái sử dụng để điều khiển hướng di chuyển của xe Khi người lái quay vô-lăng, trục lái và các bộ phận khác trong hệ thống lái cũng di chuyển theo, giúp xe chuyển hướng

Chức năng làm việc của trục lái:

Trục lái bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền momen quay từ vành lái đến hộp số lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái vào thân xe Đầu trên của trục lái chính được làm thon và sẻ răng cưa và vành lái được siết chặt trục lái bằng đai ốc Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường lên vành tay lái Ngoài chức năng truyền momen quay từ vành lái xuống hộp số lái, trục lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ô tô như: cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển hệ thống gạt nước, cơ cấu nghiêng tay lái, cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu khóa tay lái, cơ cấu trượt tay lái Các cơ cấu này giúp cho người điều khiển thoải mái di chuyển ra vào ghế lái và có thể điểu chỉnh vị trí tay lái cho phù hợp với khổ người Trục lái cần phải đảm bảo đủ cứng để truyền momen điều khiển nhưng lại phải đảm bảo giảm rung động trong hệ thống lái, không gây rung, ồn trong buồng điểu khiển cơ cấu điều khiển hệ thống lái cần có kết cấu gọn, bố trí hợp lí, đồng thời có khả năng đàn hồi tốt theo phương dọc xe để hạn chế tổn thương có thể xảy ra khi gặp tai nạn Hiện nay, kết cấu trục rất đa dạng, đa số xe sử dụng loại trục gẫy được cấu tạo từ các trục có các khớp, các đăng nối trục

Trên trục trung gian có lắp khớp then để giảm thiểu những rung động dọc trục truyền lên vành lái Trên các loại xe có hệ thống treo phụ thuộc cơ cấu lái được lắp cố định trên trên dầm cầu, khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng dầm cầu sẽ rung động làm cho khoảng cách từ cơ cấu lái tới vành lái bị thay đổi, khớp then sẽ khắc phục được những thay đổi này đảm bảo cho quá trình truyền mô men từ vành lái xuống cơ cấu lái một cách liên tục.Ngoài ra trong trường hợp cần thiết như xẩy ra va chạm trên đường trục lái có thể co ngắn lại làm giảm thương tích mà vành lái gây ra cho người lái Hình 1, 2 giới thiệu kết cấu của một khớp then với biện dạng then hình thang Then ngoài của nạng bị động ăn khớp với then trong của nạng chủ động, khi cơ cấu lái dịch chuyển nạng bị động sẽ dịch chuyển lên trên bảo đảm cho

14

trục lái chính không bị ảnh hưởng Thay đổi vị trí của vô lăng (cao thấp) được áp dụng để điều chỉnh vị trí của vô lăng sao cho phự hợp với hình thể của người lái xe Trục lái có thể co gấp được, nó được áp dụng để làm giảm tổn thương cho người lái xe khi có va chạm mạnh từ phía trước Các bề mặt chính của trục lái được thể hiện trên Hình 3

 Mặt trụ ø38,5mm (3 rãnh) để cố định vô lăng khi kích hoạt thiết bị chống trộm;  Rãnh Ø26,5mm và b = 1,4mm để lắp đặt máy giặt đẩy cần để lắp ổ trục;

 Bề mặt có rãnh Ø25-0.045mm (48 răng) để lắp vô lăng;  Mặt ren M22x1,5-6g để cố định vô lăng bằng đai ốc;  Mặt côn để định tâm tay lái;

Hình 3: Bản vẽ kỹ thuật của trục lái

15

1.3 Phân tích vật liệu chi tiết trục lái

Chọn vật liệu chế tạo cũng là một khâu quan trọng khi thiết kế hệ trục Vật liệu chế tạo phải đạt các yêu cầu sau:

 Vật liệu có độ bền, cứng, dẻo dai cần thiết để chịu được dao động xoắn, uốn, ngang, dọc nhằm duy trì khả năng làm việc ổn định của chi tiết

 Ứng suất giới hạn và giới hạn chảy phải lớn  Giới hạn mỏi cao

 Kết cấu vật liệu đồng nhất, không có điểm trắng, hiện tượng biến trắng  Tính năng gia công tốt

 Vật liệu trục phải có thành phần hóa học đảm bảo cơ tính  Bên cạnh đó cần phải có tính nhiệt luyện

Vật liệu để chế tạo các chi tiết dạng trục bao gồm thép cacbon như thép 35,40, 45 thép hợp kim như thép crôm, crôm-niken, 40Cr… Dựa vào bàn vẽ của chi tiết ta thấy chi tiết là dạng truc đặc trục có nhiệm vụ nâng đõ chi tiết máy như bánh răng, đĩa xích…, để truyền mô men xoắn hoặc thực hiện hai nhiệm vụ trên Cần gia công chính xác trục với độ bền cao độ cứng 220- 260 HP

Trục lái ô tô trong cụm dẫn động lái:

- Khối lượng gia công trong 1 năm – 20000 (chiếc)

- Kích thước bao của chi tiết, L=692 mm, D=38,5 mm, 38,5 - Vật liệu: thép CT45

Dạng sản xuất là một khái niệm đặt trưng có tính chất tương đối tổng hợp Giúp xác định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ, và tổ chức sản xuất để tạo ra được sản phẩm đạt tiêu chuẩn kinh tế, kỹ thuật đề ra

Trong ngành chế tạo máy tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổm định của sản phẩm mà người ta chia ra làm 3 dạng sản xuất:

 Sản xuất đơn chiếc  Sản xuất hàng loạt  Sản xuất hàng khối

18

Với nhu cầu 20000 chiếc/năm Để đáp ứng được nhiệm vụ thiết kế khi gia công cho đúng kế hoạch đề ra phải xác định đúng dạng sản xuất cho phù hợp

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức:

1 .(1).(1)100100

(Trang 19, Thiết kế đồ án Công nghệ Chế tạo Máy) N: Số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong 1 năm m: số chi tiết trong 1 sản phẩm

: số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% -7%)

α:số phần trăm dự trữ cho chi tiết (α = 10% − 20%)

Do việc đề ra 20000 chiếc trên năm tương ứng với việc sản xuất ra 21000 chiếc ta thấy số lượng sản phẩm làm ra nhiều hơn kế hoạch đề ra 1000 chiếc Do đó để xác định được số lượng chi tiết trên nguyên tắc số sản phẩm không bị phế phẩm trình tự ta phải xác định được thể tích và khối lượng của chi tiết đó

Theo bảng 2 trang 20- Thiết kế đồ án Chế tạo Máy ta có:

Dạng sản xuất của trục lái xe buýt THACOCITY TB79CT là sản xuất hang loạt số lượng lớn

19

CHƯƠNG II: PHẦN CÔNG NGHỆ2.1 Chọn phương pháp chế tạo phôi

Công nghệ chế tạo phôi trong ngành chế tạo máy có vai trò rất quan trọng trong các công nghệ cơ bản, nhờ có phôi giúp giảm thời gian gia công các chi tiết, nâng cao năng suất lao động Trong gia công sản xuất chi tiết cơ khí, chi phí phôi chiếm từ 20% - 50% giá thành sản phẩm Vì vậy việc chọn vật liệu phôi, phương pháp chế tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý chẳng những góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cua chi tiết mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất Để hiểu hơn về công nghệ tạo phôi trong ngành chế tạo cơ khí hiện nay hãy cùng tìm hiểu để rõ hơn

Hiện nay, công nghệ chế tạo phôi của ngành chế tạo cơ khí chia thành 3 loại: - Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp đúc

- Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp hàn

- Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp gia công áp lực

2.1.1 Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc

Bản chất của công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp đúc là quá trình nấu kim loại ở thế rắn thành lỏng, sau đó rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước xác định Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu Phi từ các kim loại đen, kim loại màu và hợp kim của chúng thường được chế tạo bằng phương pháp đúc

Hình 4: Phôi từ phương pháp đúc

20

Ưu điểm của phôi đúc:

Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp Ngoài ra đúc còn có ưu điểm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao, giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất

Nhược điểm của phôi đúc:

Tạo ra các khuyết tật như rỗ khí, rỗ xỉ, không điền đầy lòng khuôn, vật đúc bị nứt, Chi phí kiểm tra các nguyên tố cao do phải dùng máy kiểm tra hiện đại Tiêu hao một phần nhỏ kim loại do đậu rót, đậu ngót

Các loại phôi đúc:

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết người kỹ sư công nghệ tính toán lượng dư gia công thành lập bản vẽ phôi Dựa vào chủng loại vật liệu, hình dạng, kích thước phôi, dạng sản xuất người ta chọn phương pháp đúc và thiết kế quy trình nấu kim loại, thiết kế chế tạo khuôn, rót kim loại… Để tạo phôi cho cắt gọt thông thường người ta sử dụng các phương pháp đúc sau đây:

Đúc trong khuôn cát

Các bước đúc trong khuôn cát cần tuân thủ theo các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị mẫu và vật liệu làm khuôn (mẫu: có thể làm bằng gỗ hoặc nhôm, vật liệu làm khuôn :cát (70-80%), chất kết dính (10-20%), nước)

Bước 2: Làm khuôn phù hợp với sản phẩm hướng đến Bước 3: Chuẩn bị vật liệu nung nấu

Bước 4: Sau khi nấu nóng chảy kim loại thì rót kim loại lỏng vào lòng khuôn

Vật đúc phải trải qua quá trình gia công cắt gọt gọi là phôi đúc và vật đúc sử dụng ngay được gọi là chi tiết đúc

Ưu điểm:

- Đúc trong khuôn cát với các vật liệu khác nhau có khối lượng từ vài chục gam tới vài chục tấn Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không

21

gia công được Tính chất sản xuất linh hoạt, thích hợp với các dạng sản xuất Đầu tư ban đầu thấp Dễ cơ khi hóa và tự động hóa

Nhược điểm:

- Độ chính xác vật đúc không cao dẫn tới lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu nhỏ Chất lượng phôi đúc thấp, thường có rỗ khí, rỗ sỉ, chất lượng bề mặt vật đúc thấp

Hình 5: Đúc bằng khuôn cát

Phương pháp đúc trong khuôn kim loại Ưu điểm:

Tốc độ kết tinh của hợp kim đúc lớn nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn cao, do đó cơ tính của vật đúc đảm bảo tốt Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao nên tạo ra chất lượng vật đúc tốt Tuổi thọ của khuôn kim loại cao Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giảm giá thành

Nhược điểm:

Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và khối lượng lớn Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí Điều này sẽ gây ra những khuyết tật của vật đúc Giá thành chế tạo khuôn cao Phương pháp này chỉ thích hợp trong dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ hoặc trung bình

22

Hình 6: Phương pháp đúc trong khuôn kim loại

Phương pháp đúc li tâm

Thực chất đúc ly tâm là điền đầy hợp kim lỏng vào khuôn quay Nhờ lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc tại đó

Ưu điểm:

Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc

Nhược điểm:

Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém Ngoài ra còn có một số phương pháp đúc như đúc áp lực, đúc liên tục, đúc khuôn mẫu chạy

23

Hình 7: Phương pháp đúc li tâm

2.1.2 Phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực

Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là dùng ngoại lực thông qua các dụng cụ làm cho kim loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các hướng định trước đẻ thu được các chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu

Đặc điểm của phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực: Dưới tác dụng của ngoại lực tinh thể kim loại được định hướng và kéo dài tạo thành tổ chức sợi hoặc thớ làm tăng khả năng chịu kéo dọc thớ và chịu cắt nang thớ

Trong quá trình biến dạng cấu trúc mạng bị xô lệch mất cân bằng làm cho tính chất dẻo bị giảm đi, độ cứng tăng lên, quá trình đó được gọi là quá trình biến cứng, mức độ biến cứng phụ thuộc vào mức độ biến dạng

Hình 8: Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực

24 Ưu điểm:

Cơ tính của vật liệu được cải thiện Độ chính xác hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt phôi cao do đó giảm được thời gian gia công cắt gọt và tổn thất vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu phôi, giảm chi phí Rút ngắn được quá trình công nghệ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao

Nhược điểm:

Khó chế tạo được các ci tiết có hình dáng phức tạp Không áp dụng được đối với các vật liệu có tính dẻo thấp như gang và hợp kim đồng Tính linh hoạt của phương pháp bị hạn chế Các loại phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực:

Phôi từ thép cán

Thép cán có hình dạng và kích thước tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn, chất lượng bề mặt cao, thành phần hóa học ổn định hơn so với phôi đúc Phi của các chi tiết có tiết diện ngang hình trụ hoặc hình chữ nhật thường được cắt từ thép cán, ví dụ phôi các chi tiết dạng trục, bánh răng, bộ đôi bơm cao áp… Sử dụng phôi từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp, do đó thường chỉ sử dụng trong sản suất đơn chiếc hoặc dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ

Hình 9: Thép cán

25

Phôi rèn tự do

Rèn tự do là dùng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm kim loại biến dạng tự do ở nhiệt độ rèn để tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước dạt yêu cầu Rèn tự do thường sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, phục vụ sưa chữa của tất cả các ngành chế tạo thiết bị…

Phôi dập thể tích

Phôi dập thể tích có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cao Hầu như kim loại bị biến dạng ở trạng thái ứng suất khối nên tính dẻo cao hơn, do đó biến dạng triệt để, do đó có thể chế tạo được các hình dạng phức tạp, hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do Nhược điểm là dập thể tích là thiết bị cần có công suất lớn, không chế tạo được phôi lớn, chi phí chế tạo khuôn cao.

Phôi dập tấm

Phôi dập tấm có độ cứng vững, độ chính xác và chất lượng bề mặt cao, thường không phải gia công cơ, hoặc gia công cơ rất ít hiệu quả kinh tế- kỹ thuật cao Phương pháp dập tấm dễ cơ khí hóa và tự động hóa, năng suất rất cao nên phù hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối

Phôi hàn

Phôi hàn được chế tạo từ thép cán (thép tấm hoặc thép hình) nhờ ghép nối bằng hàn Phôi hàn tiết kiệm được từ 30 – 40 % khối lượng vật liệu so với phôi đúc Khi chế tạo các chi tiết dạng hộp ở dạng sản xuất đơn chiếc thì sử dụng phôi hàn là hợp lý nhất Chất lượng phôi hàn phụ thuộc vào chất lượng mối hàn Khi hàn vật bị nung nóng cục bộ tạo nên ứng suất dư lớn, tổ chức kim loại gần mối hàn bị thay đổi theo chiều hướng xấu, làm giảm khả năng chịu tải trọng động Sau khi gia công cắt gọt và cùng với quá trình làm việc trạng thái ứng suất dư ở các mối hàn bị thay đổi dẫn đến chi tiết dễ bị biến dạng

2.1.3 Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp hàn

Tùy thuộc vào mục đích sản phẩm hướng đến mà người thợ cơ khí sẽ lựa chọn phương pháp phù hợp và tiết kiệm thời gian, chi phí nhất.Bản chất của phương pháp hàn đó là nung chảy kim loại chỗ mối hàn nhằm nối các chi tiết lại với nhau, làm cho kim loại kết tinh, khi nguội lại tạo thành mối hàn

26 Ưu điểm của phương pháp hàn:

 Nối được các kim loại có tính chất khác nhau, tạo được các chi tiết có hình dạng, kết cấu phức tạp Chi tiết được tạo ra có độ bền cao, kín

Nhược điểm của phương pháp hàn:

 Phương pháp hàn có nhược điểm đó là chi tiết chịu lực dễ bị cong vênh

Hàn hồ quang

Bản chất của hàn hồ quang đó là dùng nhiệt độ của ngọn lửa hồ quang làm nóng chảy kim loại chỗ mối hàn và que hàn để tạo thành mối hàn Dụng cụ, vật liệu: vật hàn, que hàn, kim hàn, Hàn hồ quang được ứng dụng nhiều trong các ngành cơ khí, chế tạo máy, ôto, xây dựng,

Hàn hơi

Hàn hơi trong phương pháp chế tạo phôi bằng phương pháp hàn là dùng nhiệt độ làm nóng chảy kim loại chỗ mối hàn và que hàn để tạo thành mối hàn

Dụng cụ, vật liệu bao gồm vật hànm que hàn, mỏ hàn, ống dẫn khí Axetilen với Oxi Hàn hơi được ứng dụng trong hàn các chi tiết mỏng, nhỏ và được ứng dụng trong các ngành cơ khí, chế tạo ô tô, xây dựng

2.1.4 Phân tích phương pháp chế tạo phôi

Chọn vật liệu chế tạo phôi

Hai yêu cầu cơ bản của việc chọn phôi là: đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, đảm bảo chi phí phôi nhỏ nhất góp phần làm giảm chi phí sản xuất Dựa vào: yêu cầu kĩ thuật, hình dạng, kích thước của chi tiết, dạng sản xuất, cơ sở vât chất kĩ thuật của cơ sở sản xuất để xác định vật liệu chế tạo phôi Chi tiết trục chọn vật liệu làm phôi là thép C45

Hàm lượng C < 2,4%

Bảng 5: Thành phần hóa học của CT45 là

0,42÷0,50 0,16÷0,36 0,50÷0,80 0,040 0,040 0,25 0,25

27

[]𝑏𝑘 = 560 N/mm2 []𝑏𝑢= 280 N/mm2 HB = 229

Ưu điểm của thép cacbon:

Quá trình nấu luyện đơn giản, giá thành thấp Có cơ tính đảm bảo ở mức độ nhất định, sau khi nhiệt luyện thép cacbon có độ cứng tương đương thép hợp kim có hàm lượng C tương tự Tính công nghệ tốt dễ đúc, dễ hàn, dễ gia công áp lực, cắt gọt Nên chọn làm vât liệu chế tạo phôi

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Chọn phôi từ thép thanh do:

Phôi thép thanh công dụng để chế tạo chi tiết như con lăn, chi tiết kẹp chặt, các loại trục, xilanh, piston, bạc bánh răng có đường kính nhỏ

Sử dụng phôi cắt từ thép thanh có hệ số sử dụng vật liệu thấp nên chỉ sửng dụng trong sản xuất hàng loạt lớn Với điều kiện hình dạng, kích thước tiết diện ngang của phôi gần giống tiết diện ngang của chi tiết

Gia công chuẩn bị phôi

Làm sạch phôi:

Sản xuất hàng loạt lớn, thì việc làm sạch chi tiết được tiến hành trong các tang quay có chứa các mãnh gang, thép nhọn và cứng, cát và cháy cát được làm sạch do va đập Hoặc làm sạch phôi bắng súng phun cát, phun nước với áp lực cao Phương pháp này cho năng xuất, chất lượng cao, điêu kiện lao động được cải thiện nhưng đầu tư ban đầu lớn

Cắt phôi:

Vì chi tiết dạng trục nên phôi được cắt bằng cưa đĩa Lưỡi cưa có chiều dài từ 3÷15mm, đường kính D= 275÷2000mm Tốc độ cắt thép V= 12÷30m/ph Cắt ngang V= 8÷13m/ph Cắt kim loại màu V= 100÷200m/ph Lượng tiến dao răng trong khoảng 0,01÷0,03 mm/răng Năng suất cắt bằng cưa đĩa cao do quá trình cắt liên tục, chất lượng bề mặt cắt tốt, nhưng mạch cắt rộng Cắt bằng cưa đĩa có thể cắt một hoặc nhiều chi tiết cùng một lúc

28

Bảng 6: Giá trị quy đổi Ra và Rz

(Theo bảng 5, trang 38- Thiết Kế đồ án Công nghệ Chế Tạo Máy)

Bảng 7: Độ chính xác kinh tế và độ bóng bề mặt đạt được bằng các phương pháp gia công

Phương pháp gia công Cấp chính xác Cấp độ bóng Tiện ngoài, tiện trong, bào thô

Tiện ngoài, tiện trong, bào bán tinh Tiện ngoài, tiện trong, bào tinh

29

Mài khôn thô Mài khôn tinh Nghiền thô Nghiền bán tinh Nghiền tinh

Xọc răng, phay răng thô Xọc răng, phay răng tinh

(Theo bảng 4 trang 35- Thiết kế đồ án Công nghệ Chế tạo Máy)

2.2 Thiết kế quy trình gia công chi tết trục lái

Vật liệu thép - C45, trọng lượng m = 6,85 kg Đối với phần này, bản gốc phôi đang cán, do đó, để có được phôi, cần phải phân chia cho các kích thước tối đa, dựa trên nền kinh tế, bởi vì trong phần đã nhận một số vật liệu sẽ bị loại bỏ

Hình 10: Số thứ tự bề mặt chi tiết

2.2.1 Lựa chọn thiết bị gá đặt sản phẩm

Đồ gá là trang bị công nghệ cần thiết trong quá trình gia công cơ khí, kiểm tra và lắp ráp sản phẩm cơ khí, dùng để xác định vị trí của phôi so với dụng cụ cắt và giữ chặt phôi ở vị trí dưới tác dụng của lực cắt trong khi gia công Đồ gá góp phần nâng cao mức độ cơ khí hóa và tự động hóa của quá trình sản xuất cơ khí chính xác Trên các máy công cụ để cắt gọt được đểu

30

phải tiến hành quá trình gá lắp chi tiết Do đó đồ gá là một trang bị công nghệ không thể thiếu trong quá trình gia công trên máy cắt kim loại:

 Dùng để xác định nhanh chóng và chính xác vị trí của chi tiết gia công trên máy

 Dùng để dẫn hướng dụng cụ cắt trong máy khoan, Khoét, Doa Có thể tạo ra những chuyển động mà trên máy công cụ không có hoặc làm việc không hiệu quả

 Đảm bảo yêu cầu năng suất và giảm nhẹ sức lao động  Nâng cao tốc độ cơ khí hoá, tự động hoá của sản xuất  Mở rộng năng suất công nghệ của máy công cụ

 Vậy nên đồ gá cần phải đạt 2 tiêu chuẩn: định vị tốt và kẹp chặt tốt

Hình 11: Ví dụ đồ gá kẹp chặt Một số loại đồ gá cơ bản thường trên máy phay:

- E tô: Thường dùng gá kẹp các chi tiết đơn giản mang tính chuyên dùng, thường đường dùng gá các chi tiết dạng khối hộp

- Gá kẹp: Chi tiết bằng hàm kẹp dùng trong sản xuất hàng loạt Ưu diểm tháo lắp nhanh đạt độ chính xác ca

- Gá kẹp chi tiết khối V: Dùng để gá kẹp các chi tiết dạng tròn

- Đòn kẹp: Dùng để kẹp trực tiếp các chi tiết lớn hoặc các chi tiết có hình dáng phức tạp - Đầu phân độ: là công việc chia vòng tròn chu vi hoặc góc ở tâm ra nhiều phần đều nhau hoặc không đều nhau

- Đầu phân độ thường dùng để ứng dụng gia công các kiểu sau:

31

- Phay các rãnh trên mặt trụ hoặc mặt côn như: răng dao phay, rãnh tarô, bánh răng, trục then hoa, …

- Phay các cạnh của khối đa diện như : đầu bulông, chuôi tarô,…

- Phay các rãnh trên các mặt đầu của chi tiết trụ hoặc côn như : rãnh trên dao mặt đầu, rãnh trên đĩa li hợp, …

- Khoan lỗ trên mặt chi tiết dạng đĩa như khoan lỗ trên mặt bích, … - Khắc vạch trên mặt trụ hoặc côn như vạch trên du xích, …

Mâm cặp 3 chấu tự định tâm máy tiện dùng để cặp hay kẹp phôi trụ hay phôi ống khi gia công sản phẩm trên máy tiện, mâm cặp 3 chấu máy tiện có khả năng kẹp chặt sản phẩm khi gia công, độ đồng tâm cao giúp gia công sản phẩm chính xác

Một mâm cặp là một loại kẹp chuyên dụng Nó được sử dụng để giữ một đối tượng với đối xứng xuyên tâm, đặc biệt là một hình trụ Trong nguyên công khoan nó giữ công cụ quay trong khi trong máy tiện nó giữ phôi gia công quay Trên một máy tiện, mâm cặp được gắn trên trục xoay quay trong phần đầu Đối với một số mục đích (chẳng hạn như khoan), một mâm cặp bổ sung có thể được gắn trên ụ không xoay

Mâm cặp được sử dụng rộng rãi để giữ cho công việc gia công Mâm cặp máy tiện được sử dụng phổ biến nhất là ba chấu định tâm, bốn chấu độc lập, và colllet

Mâm cặp ba chấu là loại mâm cặp thông dụng nhất trên máy tiện trong gia công cơ khí, dùng để kẹp khi gia công các vật tròn xoay có đường tâm trùng với trục chính của máy Dùng mâm cặp này gá đặt đơn giản, nhanh chóng Khi điều khiển, cả ba chấu cặp cùng đi vào hoặc đi ra, cùng tạo lực kẹp và định tâm cho chi tiết gia công Tùy hình dáng, kết cấu của vật gia công mà có các cách sử dụng chấu kẹp để gá phôi cho thích hợp

Các phần chính của một mâm cặp là; Thân, tay áo, đai ốc, hàm, răng và chìa khóa 2 hàm, 3 hàm và 4 hàm mâm cặp đều làm việc trên cùng một nguyên lý Cơ thể của các vị trí mâm cặp và hướng dẫn chuyển động của hàm khi chúng được mang lại với nhau hoặc tách ra

Các tay áo, hoặc vỏ như nó cũng được gọi là, quay xung quanh thân của mâm cặp

32

Khi đai ốc tròn được bật, thân mâm cặp sẽ hướng dẫn chuyển động của hàm thắt chặt hoặc nới lỏng trên mũi khoan

Khi tay áo hoặc vỏ được bật, đai ốc cũng được bật Răng của đai ốc khóa liên động với răng trên hàm, do đó, khi vòng đai quay, hàm được di chuyển về phía trước và cùng nhau (hướng mũi tên màu xanh lá cây) hoặc ngược lại và cách nhau, được hướng dẫn bởi thân của mâm cặp Xoay vỏ của mâm cặp theo chiều kim đồng hồ để đưa các hàm lại với nhau và siết chặt một chút, Xoay vỏ mâm cặp ngược chiều kim đồng hồ để tách các hàm và nhả ra một chút Các hàm của 2, 3 và 4 hàm mũ được tách ra hoặc mang lại với nhau bằng cách biến vỏ ở bên ngoài của mâm cặp

Mâm cặp cơ 3 chấu tự định tâm được gia công chế tạo từ thép hợp kim, mài nhẵn các mặt, sản phẩm luôn trong môi trường chứa dầu bảo quản, độ chính xác cực cao

Thiết bị công nghệ bao gồm đồ đạc, công cụ và điều khiển, được trang bị các đồ gá tác động nhanh, tiêu chuẩn hoặc thống nhất để đảm bảo độ chính xác của việc lắp đặt phôi và điều chỉnh nhanh chóng Khi xác định dụng cụ cắt, phương pháp gia công, vật liệu của phôi, kích thước và cấu hình được tính đến Dụng cụ được chọn phải đáp ứng các yêu cầu tăng lên về độ cứng, tốc độ thay đổi và điều chỉnh kích thước, độ bền và loại bỏ phoi ổn định Việc lựa chọn phương tiện kiểm soát được thực hiện có tính đến các đặc điểm về độ chính xác của công cụ đo và thông số đo Có thể lựa chọn các số liệu về thiết bị công nghệ dưới dạng bảng 8

Bảng 8: Các số liệu về thiết bị công nghệ

Trung tâm phay

33

Hình 12: Dụng cụ gá sản phẩm trên máy phay

Hình 13: Mâm cặp cho chi tiết

34

2.2.2 Bảng quy trình công nghệ gia công chi tiết

Bảng 9: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

35

2.2.3 Lựa chọn máy móc và thiết bị công nghệ sản xuất

Lựa chọn thiết bị, robot công nghiệp và các thiết bị phụ trợ cho dây chuyền sản xuất trục lái:  Máy phay CNC SMEC PCV 400: Máy phay CNC này được lựa chọn để đảm bảo độ

chính xác cao trong quá trình gia công các chi tiết của trục lái Máy phay CNC SMEC PCV 400 có khả năng gia công nhanh chóng và hiệu quả, đồng thời tiết kiệm năng lượng  Máy tiện CNC TL-1-EDU: Đây là máy tiện CNC hiệu quả và dễ sử dụng, giúp gia công trục lái với độ chính xác cao Máy tiện CNC TL-1-EDU cung cấp các chức năng tiện, mài và đánh bóng, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm

 Máy phay lăn răng HERA-350: Máy phay lăn răng HERA-350 được lựa chọn để gia công các bộ phận có răng cưa trên trục lái Máy này đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình gia công, giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất của các bộ phận

 Trung tâm gia công phay CNC GMT-500MS Komatech: Trung tâm gia công phay CNC này được lựa chọn để gia công các chi tiết phức tạp của trục lái Với khả năng gia công đa nhiệm và độ chính xác cao, GMT-500MS Komatech giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm

 Robot công nghiệp FANUC R-2000iB / 220US: Robot này được lựa chọn để tự động hóa quá trình sản xuất trục lái, giúp tiết kiệm thời gian và nguồn nhân lực FANUC

R-39

2000iB / 220US có khả năng hỗ trợ các máy công cụ và thiết bị khác trong dây chuyền sản xuất, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả cao trong quá trình sản xuất

Máy phay CNC SMEC PCV 400

Bảng 10: Đặc tính kỹ thuật của máy CNC SMEC PCV 400

40

Hình 14: Máy phay CNC SMEC PCV 400

Máy tiện CNC TL-1-EDU

Hình 15: Máy tiện CNC TL-1-EDU

Bảng 11: Đặc tính kỹ thuật của máy CNC TL-1-EDU