Bài giảng Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Chương 6: Chuẩn và chuỗi kích thước công nghệ

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Chương 6: Chuẩn và chuỗi kích thước công nghệ

1. CHƯƠNG 6 CHUẨN VÀ CHUỖI KÍCH THƯỚC CÔNG NGHỆ 11/06/2021
2. §6.1 Định nghĩa và phân loại chuẩn 6.1.1 Định nghĩa ➢Chuẩn là tập hợp những đường bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà người ta căn cứ vào đó để xác định vị trí của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó hoặc của chi tiết khác ➢Chú ý : Tập hợp của những bề mặt, đường hoặc điểm có nghĩa là chuẩn đó có thể là một hay nhiều bề mặt, đường hoặc điểm. 11/06/2021
3. 6.1.2 Phân loại chuẩn ❖Tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng của chuẩn mà người ta chia chuẩn ra làm các loại sau đây: ➢Chuẩn thiết kế ➢Chuẩn công nghệ 11/06/2021
4. a) Chuẩn thiết kế ➢Chuẩn thiết kế là chuẩn dùng để xác định vị trí của những bề mặt, đường hoặc điểm của bản thân chi tiết hay của những chi tiết khác của sản phẩm trong quá trình thiết kế ➢Chuẩn này được hình thành khi lập chuỗi kích thước trong quá trình thiết kế ➢Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực cũng có thể là chuẩn ảo. 11/06/2021
5. Chuẩn thiết kế A α o A1 A2 A3 11/06/2021
6. b) Chuẩn công nghệ ❖Là chuẩn được dùng để xác định vị trí của phôi hoặc của chi tiết trong quá trình chế tạo và sữa chữa ❖Chuẩn công nghệ chia ra: ➢Chuẩn gia công ➢Chuẩn điều chỉnh ➢Chuẩn đo lường ➢Chuẩn lắp ráp 11/06/2021
7. Chuẩn gia công ➢Dùng để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt, đường hoặc điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ. Chuẩn này luôn là chuẩn thực. ➢Chuẩn gia công (chuẩn định vị gia công) có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ của chi tiết lên đồ gá hoặc lên bàn máy. ➢Chuẩn gia công được chia làm chuẩn thô và chuẩn tinh 11/06/2021
8. Chuẩn thô: là chuẩn xác định trên những bề mặt chưa được gia công, mang những yếu tố hình học thực của phôi chưa gia công. Chuẩn tinh: là chuẩn xác định trên những bề mặt đã được gia công. Chuẩn tinh chia ra chuẩn tinh chính và chuẩn tinh phụ. + Chuẩn tinh chính được dùng trong gia công và cả trong lắp ráp. + Chuẩn tinh phụ chỉ dùng trong quá trình gia công. 11/06/2021
9. Chuần tinh Lỗ A B C a) b) 11/06/2021
10. ➢Chuẩn điều chỉnh: là bề mặt có thực trên đồ gá hay máy dùng để điều chỉnh vị trí dụng cụ cắt so với chuẩn định vị gia công. ➢Chuẩn đo lường: Là chuẩn xác định trên bề mặt, đường, điểm có thực trên chi tiết mà ta lấy làm gốc để đo vị trí mặt gia công. ➢Chuẩn lắp ráp (chuẩn định vị lắp ráp): là những bề mặt, đường, điểm dùng để xác định vị trí tương quan của các chi tiết khác nhau trong quá trình lắp ráp sản phẩm 11/06/2021
11. Chi tiết có chuẩn không trùng nhau và chuẩn trùng nhau O o o o o o C H B B A A2 a) A3 A4 b) a) O: chuẩn thiết kế; A: chuẩn đo; B: chuẩn lắp ráp; C: chuẩn công nghệ b) Các chuẩn đều trùng nhau. 11/06/2021
12. Sơ đồ phân loại chuẩn Chuẩn Chuẩn thiết kế Chuẩn công nghệ Chuẩn gia công Chuẩn điều chỉnh Chuẩn đo lường Chuẩn lắp ráp Chuẩn thô Chuẩn tinh Chuẩn tinh chính Chuẩn tinh phụ 11/06/2021
13. §6.2 Quá trình gá đặt chi tiết 6.2.1 Khái niệm về quá trình gá đặt chi tiết khi g/c ❖Gá đặt chi tiết gồm 2 quá trình: Định vị chi tiết và kẹp chặt ➢Quá trình định vị chi tiết: là sự xác định vị trí chính xác của chi tiết tương đối so với máy hoặc dụng cụ cắt. ➢Quá trình kẹp chặt: là quá trình cố định vị trí của chi tiết sau khi đã định vị để chống lại tác dụng của ngoại lực ➢Chú ý: Quá trình định vị xẩy ra trước rồi mới đến quá trình kẹp chặt. 11/06/2021
14. Sơ đồ định vị khi phay mặt phẳng và tiện B δ + H S S A a) b) 11/06/2021
15. 6.2.2 Các phương pháp gá đặt chi tiết trước gia công a)Phương pháp rà gá : Có 2 trường hợp: Rà gá trực tiếp trên máy và rà theo dấu vạch sẵn Ưu điểm ➢Có thể đạt độ chính xác từ thấp đến cao, từ 0,005 đến 0,001 mm ➢Có thể tận dụng được các phôi kém chính xác (như phôi đúc) bằng cách linh động phân bố lượng dư ➢Loại trừ ảnh hưởng mòn dao. ➢Không cần đồ gá phức tạp. 11/06/2021
16. Nhược điểm ➢Tốn nhiều thời gian rà vạch dấu. ➢Đòi hỏi thợ có tay nghề cao. ➢Đường vạch dấu có chiều rộng, nên khi rà theo đường vạch dấu sẽ gây ra sai số, chỉ chính xác từ 0,2 – 0,5 mm. ➢Do vậy phương pháp này dùng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, trong trường hợp bề mặt phôi quá thô, khó dùng đồ gá 11/06/2021
17. b) Phương pháp tự động đạt kích thước • Là phương pháp mà dụng cụ cắt có vị trí tương quan cố định so với vật gia công (tức là vị trí đã được điều chỉnh trước). Vị trí này đảm bảo cố định nhờ cơ cấu định vị đồ gá và máy, dao được điều chỉnh sẵn. 11/06/2021
18. Ưu điểm : ➢Đảm bảo độ chính xác gia công, giảm phế phẩm, độ chính xác ít phụ thuộc vào trình độ tay nghề ➢Năng suất cao, do chỉ cắt 1 lần, không tốn thời gian cắt thử. 11/06/2021
19. Nhược điểm ➢Phí tổn về công việc hiệu chỉnh máy có thể vượt quá hiệu quả do phương pháp này mang lại. ➢Phí tổn do chế tạo phôi chính xác không được bù lại nếu số chi tiết gia công quá ít. ➢Nếu chất lượng dụng cụ, máy thấp, mau mòn thì kích thước đã điều chỉnh sẽ bị phá vỡ nhanh, phải điều chỉnh lại, như thế sẽ gây tốn kém, phiền phức 11/06/2021
20. §6.3 Nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết gia công 6.3.1 Nguyên tắc 6 điểm Một vật rắn tuyệt đối đặt Z 6 trong không gian có ⚫ 6 bậc tự do chuyển 5 ⚫ ⚫ ⚫ động, khi ta đặt 4 ⚫ ⚫ ⚫ trong hệ tọa độ Đề ⚫ ⚫ các có: Ba bậc tịnh tiến: X, Y, Z O X 3⚫ Ba bậc quay: X, Y, Z ⚫ ⚫ 2 1 Y 11/06/2021
21. 6.3.2 Ứng dụng nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết gia công ➢Để định vị hoàn toàn phôi (hoặc chi tiết) trong đồ gá cần phải tạo sáu điểm tỳ bố trí trên các mặt chuẩn của phôi (hoặc chi tiết) để khống chế 6 bậc tự do chuyển động (3 tịnh tiến và 3 quay) trong hệ tọa độ Đề-các. ➢Trong thực tế không phải lúc nào người ta cũng định vị hết cả sáu điểm mà tùy theo yêu cầu gia công ở từng nguyên công mà số bậc tự do định vị có thể từ 1 đến 6 11/06/2021
22. Ví dụ • Chỉ cần hạn chế 1 bậc tự do: trong công nghệ mài bi cầu Z Đá mài Y Bi cầu D X Z 11/06/2021
23. Chỉ cần hạn chế 2 bậc tự do: trong công nghệ mài bi đũa Đá mài Bi đũa D 11/06/2021
24. Chỉ cần hạn chế 3 bậc tự do khi gia công mặt phẳng B đạt kích thước H±0,1 song song với mặt phẳng A B 0.1 A ± X, Y, Z H 11/06/2021
25. Khi phay rãnh then trên trục cần hạn chế 4 bậc tự do Z o X y H Z, Z, X, X 11/06/2021
26. Chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do khi phay bậc suốt dọc chi tiết để đảm bảo kích thước N và M. Z O X N Y Z, Z, Y, X, X M 11/06/2021
27. Một số lưu ý khi định vị chi tiết gia công • Mối lắp giữa bề mặt chi tiết được định vị và đồ định vị. • Trường hợp 1 bật tự do được khống chế nhiều lần gọi là siêu định vị. • Khi định vị phải hạn chế đủ bậc tự do cần thiết khi định vị; Không nên hạn chế thừa bậc tự do cần thiết, vì như thế đồ gá sẽ phức tạp. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khi gá đặt, để giảm thời gian phụ, nâng cao năng suất, người ta có thể hạn chế đủ sáu bậc tự do khi định vị. 11/06/2021
28. 11/06/2021
29. §6.4 Sai số gá đặt • Độ chính xác gia công của một chi tiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố, một trong các yếu tố đó là “sai số gá đặt” • Sai số gá đặt của một chi tiết trong quá trình gia công cơ được xác định bằng công thức sau:   gd = c + kc + dg hay 2 2 2  gd = c + kc + dg 11/06/2021
30. 6.4.1 Sai số đồ gá • Sai số của đồ gá sinh ra do chế tạo đồ gá không chính xác, do độ mòn của nó và do gá đặt đồ gá lên máy không chính xác. • Khi chế tạo đồ gá, người ta thường lấy độ chính xác của nó cao hơn so với chi tiết gia công trên đồ gá. • Sai số của đồ gá nhiều khi rất khó xác định và thường rất nhỏ nên trong trường hợp yêu cầu độ chính xác không cao ta có thể bỏ qua 11/06/2021
31. 6.4.2 Sai số kẹp chặt • Sai số kẹp chặt là lượng chuyển vị của chuẩn đo lường chiếu lên phương kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra Trong đó:  kc = (ymax − ymin ) cos - góc giữa phương kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y của chuẩn đo lường. -ymax, ymin – lượng dịch chuyển lớn nhất và nhỏ nhất của chuẩn đo khi lực kẹp thay đổi. 11/06/2021
32. W Hmax Hmin ymin ymax Hình 6.18 – Sơ đồ xác định sai số kẹp chặt 11/06/2021
33. Công thức xác định biến dạng tiếp xúc giữa mặt chi tiết gia công và đồ định vị của đồ gá: Y = C.qn Trong đó: C – hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng tiếp xúc q – áp lực riêng trên bề mặt tiếp xúc n – chỉ số 11/06/2021
34. 6.4.3 Sai số chuẩn • Định nghĩa sai số chuẩn : Sai số chuẩn phát sinh khi định vị không trùng với gốc kích thước và có trị số bằng lượng biến động của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước cần thực hiện • Để đơn giản trong việc tính sai số chuẩn, trong trường hợp gia công cả loạt có điều chỉnh sẵn, ta có thể dùng phương pháp giải chuỗi kích thước 11/06/2021
35. Ví dụ a) εc(A)=0 b) εc(B)=δh Sai lệch ấy do chọn chuẩn gây nên gọi là sai số chuẩn 11/06/2021
36. Gọi L là khâu khép kín của chuỗi kích thước công nghệ thì: L = f(x1, x2, ., xn ; a1, a2, , an) Trong đó: x1, x2, , xn - những kích thước biến động a1, a2, , an – những kích thước cố định. Tính sai lệch chuẩn cho kích thước L nghĩa là tìm lượng biến động ΔL của nó khi những kích thước liên quan thay đổi (ΔL=Σ các lượng biến động của các kích thước liên quan) f f f n f L = x1 + x2 + + xn  L =  xi x1 x2 xn i=1 xi Các kích thước x thường biến động trong phạm vi dung sai của chúng δxi, nên sai số chuẩn sẽ là: n f  = L = x c(L)  x i 11/06/2021 i−1 i
37. Chuỗi kích thước công nghệ Để đơn giản trong việc tính sai lệch chuẩn, trong trường hợp gia công cả loạt có điều chỉnh sẵn, ta có thể dùng phương pháp giải chuỗi kích thước. Theo phương pháp này ta phải lập chuỗi kích thước công nghệ. Chuỗi kích thước công nghệ có 4 khâu cơ bản: • Từ mặt gia công tới chuẩn điều chỉnh. • Từ chuẩn điều chỉnh đến chuẩn định vị. • Từ chuẩn định vị về gốc kích thước. • Từ gốc kích thước về mặt gia công. 11/06/2021
38. Ví dụ Gia công rãnh then +δD trên chi tiết D H3 trục có đường H2 +δD kính D được H1 gá trên khối V dài có góc V αo, α hãy tính sai số chuẩn khi thực Sơ đồ định vị gia công rãnh then hiện kích thước H1, H2, H3. 11/06/2021
39. §6.5 Hướng dẫn cách chọn chuẩn • Công việc chọn chuẩn có ý nghĩa khá quan trọng. Mục đích của việc chọn chuẩn là đảm bảo được 2 yêu cầu sau đây: ➢Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công; ➢Bảo đảm năng suất và giảm giá thành. • Khi tiến hành chọn chuẩn ta phân ra 2 trường hợp chọn chuẩn thô và chuẩn tinh 11/06/2021
40. 6.5.1 Chọn chuẩn thô • Chuẩn thô dùng để gá đặt chi tiết gia công lần thứ nhất trong quá trình gia công • Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đối với qui trình công nghệ. Cần đảm bảo 2 yêu cầu sau khi chọn chuẩn thô: ➢Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia công ➢Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt không gia công với những mặt sắp gia công. 11/06/2021
41. 5 điểm cần tuân thủ khi chọn chuẩn thô • Nếu chi tiết gia công có một bề mặt sẽ không gia công thì nên lấy bề mặt đó làm chuẩn thô • Nếu có một số bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công nào có yêu cầu chính xác về vị trí tương quan cao nhất đối với các bề mặt gia công làm chuẩn thô. 11/06/2021
42. • Nếu tất cả bề mặt của chi tiết đều phải gia công thì chọn một mặt nào đó có lượng dư yêu cầu đều, nhỏ nhất làm chuẩn thô. • Bề mặt chọn làm chuẩn thô nên tương đối bằng phẳng, không có mép rèn dập (bavia), đậu rót, đậu ngót hoặc quá ghồ ghề. • Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong quá trình công nghệ gia công. 11/06/2021
43. 6.5.2 Chọn chuẩn tinh Khi chọn chuẩn tinh nên tuân thủ 5 điểm sau đây : ➢Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, như vậy sẽ làm cho chi tiết gia công có vị trí tương tự lúc làm việc ➢Cố gắng chọn chuẩn tinh trùng gốc kích thước để sai số chuẩn bằng 0. 11/06/2021
44. • Chọn chuẩn tinh sao cho khi gia công không vì lực cắt, lực kẹp mà chi tiết bị biến dạng quá nhiều. Lực kẹp phải gần bề mặt gia công, đồng thời mặt định vị cần có đủ diện tích. • Chọn chuẩn tinh sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và sử dụng tiện lợi. • Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất. Chọn chuẩn thống nhất nghĩa là trong nhiều lần gá đặt cũng chỉ dùng một chuẩn để thực hiện các nguyên công của qui trình công nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ có sai số tích lũy ở những lần gá sau 11/06/2021
45. §6.6 Kích thước công nghệ 6.6.1 Khái niệm ➢ Những kích thước có liên quan đến chuẩn định vị, chuẩn điều chỉnh và máy, dao, đồ gá trong quá trình hình thành kích thước của chi tiết cho trên bản vẽ đuợc gọi là kích thước công nghệ. ➢Như vậy kích thước công nghệ có liên quan đến máy, dao, đồ gá. Vì thực tế có những đồ định vị đi liền với máy (mâm cặp, êtô, bàn máy) nên kích thước công nghệ được chia ra làm 3 loại như sau : 11/06/2021
46. Sơ đồ hình thành kích thước yêu cầu trên bản vẽ thiết kế Quy trình công Bản vẽ chi tiết nghệ Máy-Dao-Đồgá gia công [Kích thước [Hình thành kích [ Kích thước công thước thiết kế] nghệ] thiết kế] Chuẩn bị sản xuất Xưởng chế tạo 11/06/2021
47. Kích thước có liên quan đến máy: ký hiệu Cm. • Là kích thước điều chỉnnh vị trí tương đối của dao so với những cơ cấu định vị trên máy công cụ như mâm cặp, êtô, bàn máy. 11/06/2021
48. Kích thước có liên quan đến dao: ký hiệu Cd • Đấy là những kích thước do dao định ra như đường kính mũi khoan, mũi khoét 11/06/2021
49. Kích thước có liên quan đến đồ gá: ký hiệu Cdg • Là những kích DD thước của đồ gá có ảnh hưởng H1 đến kích thước điều chỉnh vị trí Cđg tương đối của dao so với chuẩn định vị Hình 6.30 và điều chỉnh. Sơ đồ định vị gia công rãnh then 11/06/2021
50. 6.6.2 Tính toán kích thước công nghệ • Chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ có thể trùng nhau hoặc không trùng nhau. Trường hợp không trùng nhau người cán bộ công nghệ phải biết chuyển đổi từ kích thước thiết kế sang kích thước công nghệ. • Có hai cách chuyển đổi từ kích thước thiết kế sang kích thước công nghệ là trực tiếp và gián tiếp 11/06/2021
51. Sơ đồ chuyển đổi kích thước thiết kế sang kích thước công nghệ Trực tiếp Kích thước thiết kế Kích thước công nghệ Gián tiếp Tính toán kích thước 11/06/2021
52. Điều kiện chuyển đổi kích thước • Điều kiện để chuyển đổi kích thước là dung sai khâu khép kín của chuỗi kích thước công nghệ bằng tổng dung sai các khâu thành phần trong chuỗi: n  kkk = i i=1 • Như vậy muốn chuyển đổi kích thước thiết kế về kích thước công nghệ ta phải hình thành chuỗi kích thước công nghệ. • Nếu điều kiện chuyển đổi hợp lí, ta sẽ tính toán kích thước công nghệ. • Còn nếu điều kiện chuyển đổi không hợp lí người công nghệ phải thay đổi chuẩn đinh vị. 11/06/2021
53. Ví dụ Kích thước R là khâu khép kín của chuỗi kích thước Cm1 và Cm2 Như vậy: R = Cm2 – Cm1  Rmax = Cm2max – Cm1min Rmin = Cm2min – Cm1max 11/06/2021
54. kích thước Cm1 và R đã biết. Kích thước Cm2 chưa biết. Để xác định Cm2, cần kiểm tra điều kiện chuyển đổi có thực hiện được không: δR = δCm2 + δCm1  0,4 = δCm2 + 0,2  δCm2 = 0,2 Như vậy điều kiện chuyển đổi hợp lí. Vậy kết quả như sau: Cm2max = Rmax + Cm1min = 80,2 + 39,9 = 120,1 Cm2min = Rmin + Cm1max = 79,8 + 40,1 = 199,9 Kết quả: ±0,1 Cm2 = 120 11/06/2021