Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 10: Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí

Nội dung text: Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 10: Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí

1. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy Ch−ơng 10 Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí 10.1- Khái niệm về công nghệ lắp ráp 10.1.1- Vị trí của công nghệ lắp ráp Một sản phẩm cơ khí do nhiều chi tiết hợp thành. Sau khi các chi tiết đ−ợc gia công xong trong phân x−ởng cơ khí, chúng ta phải lắp chúng lại với nhau để tạo thành một sản phẩm hoàn thiện. Nếu quá trình gia công cơ khí là giai đoạn chủ yếu của quá trình sản xuất thì quá trình lắp ráp là giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất ấy. Thực vậy, vì chỉ sau khi lắp ráp thành sản phẩm thì quá trình sản xuất mới có ý nghĩa; các quá trình tạo phôi, gia công cơ, nhiệt luyện mới có tác dụng thực. Quá trình lắp ráp là một quá trình lao động kỹ thuật phức tạp. Mức độ phức tạp, khối l−ợng lắp ráp liên quan chặt chẽ đến quá trình gia công cơ vì gia công các chi tiết càng chính xác thì lắp ráp chúng cũng sẽ nhanh, chọn lắp dễ dàng, ít sửa chữa Mối quan hệ giữa khối l−ợng gia công và lắp ráp nh− sau: - Trong sản xuất hàng khối, khối l−ợng lao động lắp ráp chiếm 10 ữ 15% khối l−ợng gia công cơ. - Trong sản xuất hàng loạt, khối l−ợng lao động lắp ráp chiếm 20 ữ 35% khối l−ợng gia công cơ. - Trong sản xuất đơn chiếc, khối l−ợng lao động lắp ráp chiếm 30 ữ 45% khối l−ợng gia công cơ. Mặt khác, khối l−ợng lao động lắp ráp cũng có quan hệ mật thiết với quá trình thiết kế sản phẩm. Công nghệ lắp ráp phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật do thiết kế đề ra, phải đạt yêu cầu của các mối ghép, các chuỗi kích th−ớc lắp ráp, chính xác về truyền động. Bởi vậy, khi có bản thiết kế sản phẩm hợp lý về kết cấu và sự hình thành chuỗi kích th−ớc thì giảm đ−ợc khối l−ợng lao động lắp ráp. Quá trình lắp ráp khó thực hiện cơ khí hoá, tự động hoá mà phần lớn phải làm bằng tay. Chất l−ợng lắp ráp quyết định chất l−ợng sản phẩm. Trong nhiều tr−ờng hợp, giai đoạn gia công cơ có chi tiết đạt mọi yêu cầu kỹ thuật nh−ng công nghệ lắp ráp sản phẩm không hợp lý thì chất l−ợng của sản phẩm không đạt yêu cầu, ảnh h−ởng đến tuổi thọ của sản phẩm. Ví dụ nh− khi lắp ụ động của máy tiện lên băng máy mà không đảm bảo độ đồng tâm với tâm trục chính sẽ ảnh h−ởng đến độ chính xác của chi tiết khi gia công trên máy tiện nh− bị côn khi không trùng tâm theo ph−ơng ngang, có dạng yên ngựa khi không trùng tâm theo ph−ơng thẳng đứng. Tóm lại, nghiên cứu hợp lý hoá công nghệ lắp ráp phải đ−ợc quán triệt từ giai đoạn thiết kế sản phẩm đến giai đoạn gia công cơ khí để sản xuất ra những sản phẩm có chất l−ợng cao và giá thành hạ. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 178
2. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy 10.1.2- Nhiệm vụ của công nghệ lắp ráp Nhiệm vụ chung của công nghệ lắp ráp là căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ lắp mà nghiên cứu để tìm các biện pháp về tổ chức và kỹ thuật làm sao để thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp đạt hai yêu cầu: - Đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm theo yêu cầu nghiệm thu. - Nâng cao năng suất lắp ráp, hạ giá thành sản phẩm. * Để đạt đ−ợc những yêu cầu nói trên cần phải giải quyết các nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. - Phân biệt độ chính xác của các mối lắp và đặc tính làm việc của chúng để trong quá trình lắp sai lệch không v−ợt quá giới hạn cho phép. - Nắm vững nguyên lý hình thành chuỗi kích th−ớc lắp ráp, từ đó có biện pháp công nghệ lắp, kiểm tra, điều chỉnh và cạo sửa nhằm thoả mãn yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. - Cần thực hiện quy trình công nghệ lắp theo một trình tự hợp lý (tuần tự hay song song) thông qua việc thiết kế sơ đồ lắp. - Nắm vững công nghệ lắp ráp, sử dụng hợp lý các trang bị, đồ gá, dụng cụ đo kiểm, vận chuyển để nâng cao năng suất và chất l−ợng lắp ráp. 10.2- các ph−ơng pháp lắp ráp 10.2.1- Phân loại các mối lắp Trong công nghệ lắp ráp, yếu tố đ−ợc quan tâm đầu tiên là thực hiện các mối lắp ghép. Dựa vào đặc tính của nó, ng−ời ta phân mối lắp thành hai loại chính: - Mối lắp cố định: là mối lắp mà vị trí t−ơng đối giữa các chi tiết không đổi. Mối lắp cố định đ−ợc phân thành hai loại nh− sau: + Mối lắp cố định tháo đ−ợc: nh− mối lắp ren, then, chêm, chốt + Mối lắp cố định không tháo đ−ợc: là các mối lắp nh− đinh tán, hàn, ép nóng, ép nguội và dán. Các mối lắp này th−ờng gặp trong vỏ tàu thuỷ, máy bay, cầu - Mối lắp di động: là mối lắp mà các chi tiết có khả năng chuyển động t−ơng đối với nhau. Mối lắp di động cũng đ−ợc phân thành hai loại nh− sau: + Mối lắp di động tháo đ−ợc: nh− khớp xoay, khớp tr−ợt, khớp lăn, piston - xylanh + Mối lắp cố định không tháo đ−ợc: nh− khớp xoắn, ổ bi đỡ chặn 10.2.2- Khái niệm về độ chính xác lắp ráp Cũng nh− quá trình gia công cơ, quá trình lắp ráp cũng có khả năng xuất hiện các sai lệch nh− sai lệch về vị trí các cụm lắp, các chi tiết lắp, các mối lắp làm chúng không thoả mãn đ−ợc những yêu cầu của bản vẽ lắp sản phẩm. Đảm bảo độ chính xác lắp ráp nghĩa là phải đạt đ−ợc ba yêu cầu sau: - Khi các chi tiết máy đ−ợc đem lắp ghép với nhau, giữa chúng sẽ hình L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 179
3. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy thành mối lắp (cố định hay di động). Ta phải đảm bảo tính chất của từng mối lắp đó theo yêu cầu của thiết kế. - Các mối lắp ghép liên tiếp tạo thành chuỗi kích th−ớc, có thể là chuỗi kích th−ớc đ−ờng thẳng, chuỗi kích th−ớc mặt phẳng, chuỗi kích th−ớc không gian hay chuỗi góc tuỳ theo yêu cầu thiết kế, để khi làm việc các chi tiết chịu lực mà vẫn đảm bảo mối quan hệ giữa các khâu với nhau, không thay đổi vị trí t−ơng đối của chúng nghĩa là tính năng của máy đ−ợc ổn định. - Sau một thời gian làm việc, ở các mối lắp di dộng, các bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết sẽ bị mòn làm tăng dần khe hở, thay đổi vị trí của các chi tiết và bộ phận máy. Cho nên, công nghệ lắp ráp cần tìm cách giảm khe hở ban đầu và có khả năng hiệu chỉnh vị trí của chi tiết và bộ phận máy khi bị mài mòn, nhằm nâng cao thời gian và hiệu quả sử dụng thiết bị. 10.2.3- Các ph−ơng pháp lắp ráp Để đảm bảo độ chính xác lắp ráp, các nhà máy cơ khí th−ờng sử dụng 1 trong 5 ph−ơng pháp lắp ráp sau đây. Việc chọn ph−ơng pháp lắp ráp nào là tùy theo dạng sản xuất, tính chất sản phẩm và độ chính xác mà nhà máy có khả năng thực hiện. a) Ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn Nếu ta lấy bất cứ một chi tiết nào đó đem lắp vào vị trí của nó trong cụm hay sản phẩm lắp mà không phải sửa chữa, điều chỉnh vẫn đảm bảo mọi tính chất lắp ráp của nó theo yêu cầu thiết kế, thì ta gọi đó là ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn. Ph−ơng pháp này đơn giản, năng suất cao, không đòi hỏi trình độ công nhân cao, dễ dàng xây dựng những định mức kỹ thuật, kế hoạch lắp ổn định, có khả năng tự động hoá và cơ khí hoá quá trình lắp, thuận tiện cho quá trình sửa chữa thay thế. Tuy nhiên, để thực hiện ph−ơng pháp này hoàn toàn phụ thuộc vào độ chính xác gia công các chi tiết lắp, số khâu trong chuỗi kích th−ớc lắp và dung sai khâu khép kín trong quá trình lắp. Nh− ta đã biết, dung sai chế tạo các khâu thành phần đ−ợc tính theo công thức: T T = Σ ct n −1 trong đó, Tct: dung sai chế tạo của các khâu thành phần. TΣ: dung sai của khâu khép kín. N: số khâu trong chuỗi kích th−ớc lắp. Rõ ràng thấy rằng, khi dung sai của khâu khép kín cao (Tct nhỏ) và số khâu trong chuỗi kích th−ớc nhiều thì việc thực hiện ph−ơng pháp này là rất khó khăn, thậm chí không thực hiện đ−ợc hoặc có thực hiện đ−ợc thì giá thành cũng sẽ rất cao, tỷ lệ phế phẩm lớn vì đòi hỏi phải chế tạo các chi tiết rất chính xác. Vì vậy, ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn chỉ thích hợp đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, sản phẩm đã đ−ợc tiêu chuẩn hoá. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 180
4. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy b) Ph−ơng pháp lắp lẫn không hoàn toàn Vì điều kiện và phạm vi ứng dụng của ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn trong nhiều tr−ờng hợp bị hạn chế nên ta phải dùng ph−ơng pháp lắp lẫn không hoàn toàn. Thực chất của ph−ơng pháp này là cho phép chúng ta mở rộng phạm vi dung sai của các khâu thành phần để chế tạo dễ hơn, song khi lắp thì ta phải tìm cách thực hiện để đạt yêu cầu kỹ thuật của khâu khép kín nh− thiết kế đã cho. * Giả sử, ta có 3 khâu lắp với nhau theo yêu cầu nh− sau: A1 + A2 - A∆ = 0. Giải chuỗi kích th−ớc trên với giả thiết dung sai các khâu thành phần bằng nhau, nghĩa là dung sai chế tạo TA1 = TA2. - Nếu dùng ph−ơng pháp lắp T T A1 A2 lẫn hoàn toàn thì dung sai các khâu thành phần là: A1 A2 TA∆ TA∆ TA1 = TA2 = = TA∆ 3 −1 2 nh− vậy, khi TA∆ khá bé thì việc chế A∆ tạo các khâu thành phần với dung sai T , T là rất khó, năng suất Hình 10.1- Ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn A1 A2 thấp, giá thành chế tạo cao và phế phẩm lớn. T’A1 T’A2 - Nếu ta dùng ph−ơng pháp lắp A1 A2 lẫn không hoàn toàn thì cho phép tăng TA1, TA2 lên gấp nhiều lần thành T’A1, T’A2. Khi lắp phải chịu TA∆ một số phần trăm phế phẩm nhất định vì kích th−ớc thực th−ờng phân T’ A∆ bố theo quy luật tập trung nhiều vào trung tâm dung sai nên có một số Hình 10.2- Ph−ơng pháp lắp lẫn không hoàn toàn chi tiết không đúng quy cách và lắp không vừa. Số phần trăm phế phẩm phụ thuộc vào quy luật phân bố của đ−ờng cong xác suất và quan hệ giữa số khâu trong chuỗi. Số khâu nhiều thì T’A∆ có thể bù trừ cho nhau không tăng tỷ lệ phần trăm phế phẩm cho các khâu theo tỷ lệ. Do đó, ph−ơng pháp này th−ờng áp dụng cho sản phẩm lắp có độ chính xác cao và số khâu nhiều. c) Ph−ơng pháp lắp chọn Bản chất của ph−ơng pháp lắp chọn là cho phép mở rộng dung sai chế tạo của các chi tiết. Sau khi chế tạo xong, chi tiết đ−ợc phân thành từng nhóm có dung sai nhỏ hơn, sau đó tiến hành lắp các chi tiết trong các nhóm t−ơng ứng với nhau. Nh− vậy, đối với từng nhóm, việc lắp ráp đ−ợc thực hiện theo ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 181
5. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy Lắp chọn có thể tiến hành theo hai cách: * Chọn lắp từng chiếc: Ta đo kích th−ớc của một chi tiết, rồi căn cứ vào yêu cầu của mối lắp để xác định khe hở hoặc độ dôi cần thiết. Từ đó, ta đo và chọn ra chi tiết lắp phù hợp với kích th−ớc đã xác định ở trên. Nh−ợc điểm của cách này là mất nhiều thời gian đo, tính toán và lựa chọn chi tiết phù hợp với mối lắp. Vì vậy, năng suất rất thấp, chi phí lắp ráp tăng. * Chọn lắp theo nhóm: Trong quá trình lắp ráp, ta tiến hành phân nhóm các chi tiết lắp. Sau đó thực hiện quá trình lắp ráp các chi tiết theo nhóm t−ơng ứng. Ví dụ: Khi lắp ghép piston với xylanh của động cơ đốt trong. Với dung sai kích th−ớc xylanh (lỗ) là TA, của trục (piston) là TB, khi lắp phải đảm bảo khe hở là ∆. Nếu ta tăng dung sai chế tạo cho các chi tiết bị bao và chi tiết bao lên n lần thì: TA = n. TA; TB = n. TB Sau khi chế tạo, ta phân các chi tiết gia công ra n nhóm và thực hiện quá trình lắp ráp các sản phẩm theo nhóm sẽ thoả mãn yêu cầu kỹ thuật của mối lắp. Nh− vậy, việc lắp ráp trong từng nhóm đ−ợc thực hiện theo ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn. Cách chọn lắp theo nhóm cho khả năng nâng cao đ−ợc năng suất quá trình gia công, giảm đ−ợc giá thành chế tạo sản phẩm. Ph−ơng pháp lắp chọn này th−ờng ứng dụng trong công nghệ chế tạo các bộ đôi có yêu cầu dung sai của mối lắp khắt khe (nh− bộ đôi bơm cao áp, van tr−ợt thuỷ lực có khe hở làm việc từ 1 ữ 3 àm). Tuy nhiên, ph−ơng pháp chọn lắp theo nhóm còn một số tồn tại nh−: - Phải thêm chi phí cho việc kiểm tra và phân nhóm chi tiết, đồng thời phải có biện pháp bảo quản tốt, tránh nhầm lẫn giữa các nhóm. - Th−ờng số chi tiết trong mỗi nhóm của chi tiết bao và bị bao không bằng nhau nên xảy ra hiện t−ợng thừa và thiếu các chi tiết lắp của nhóm này hay nhóm khác. Trong tr−ờng hợp này phải tính đến việc điều chỉnh đ−ờng cong phân bố để cho các đ−ờng cong phân bố đồng dạng nhau bằng cách điều chỉnh máy. Ngoài việc phân nhóm theo kích th−ớc lắp, đối với chi tiết có chuyển động tịnh tiến khứ hồi với tốc độ cao (piston, con tr−ợt, biên) cần phải phân nhóm theo trọng l−ợng nhằm tránh hiện t−ợng mất cân bằng trong quá trình làm việc, giảm rung động. d) Ph−ơng pháp lắp sửa Để gia công các chi tiết (khâu thành phần) đ−ợc dễ dàng nhằm giảm giá thành chế tạo, ng−ời ta tăng dung sai các khâu thành phần từ T1, T2 Tn thành T’1, T’2 T’n. Việc đảm bảo dung sai của khâu khép kín T∆ sẽ đ−ợc thực hiện trong quá trình lắp ráp, nghĩa là bớt đi ở một khâu nào đó trong chuỗi kích th−ớc, gọi là khâu bồi th−ờng. Chú ý rằng, không đ−ợc chọn khâu bồi th−ờng là B4 A∆ A1 khâu chung của hai chuỗi kích th−ớc liên kết. Nh− hình A2 B3 B1 bên, không đ−ợc phép chọn khâu A2 = B3 làm khâu bồi A4 A3 th−ờng vì khi cạo sửa để thoả mãn chuỗi A thì không B2 làm thoả mãn chuỗi B. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 182
6. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy Ví dụ nh− khi lắp hệ dẫn tr−ợt: Ta có: A2 - A1 - A∆ = 0 Khi chế tạo, ta mở rộng dung sai các khâu thành phần A1, A2 để dễ gia công. A2 A1 Khi lắp, ta phải đảm bảo đặc tính mối lắp là khe hở ∆max bằng cách chọn khâu thành phần A2 làm khâu A ∆ bồi th−ờng để cạo bớt đi một lớp l−ợng d− cho đảm bảo yêu cầu khe Hình 10.3- Lắp hệ dẫn tr−ợt bằng cạo sửa hở của mối lắp. Một vấn đề cần quan tâm là phải chọn khâu bồi th−ờng thế nào để l−ợng d− cạo sửa vừa đủ, không quá nhiều (tốn công sửa chữa, tăng chi phí, giảm năng suất) hoặc quá ít (hụt kích th−ớc). Muốn vậy, việc bố trí tâm dung sai khâu bồi th−ờng đối với kích th−ớc danh nghĩa của nó sao cho chi tiết đ−ợc chọn làm khâu bồi th−ờng có lớp kim loại để cạo sửa là ít nhất mà vẫn đạt đ−ợc độ chính xác của khâu khép kín. * Cách tính l−ợng d−, điều chỉnh vị trí của tâm dung sai khâu bồi th−ờng đã mở rộng nh− sau: Nếu ta gọi l−ợng điều chỉnh là ∆K và giả sử ta có chuỗi kích th−ớc lắp ráp là: A1 + A∆ - A2 = 0 thì đảm bảo đ−ợc yêu cầu kỹ thuật của mối lắp. Với: TA1, TA2 là dung sai của kích th−ớc A1, A2 ban đầu. T’A1, T’A2 là dung sai mở rộng của kích th−ớc A1, A2. ∆A1, ∆A2 là toạ độ tâm dung sai của các khâu A1, A2. ∆’A1, ∆’A2 là toạ độ tâm dung sai mở rộng của các khâu A1, A2. Khi chế tạo, ta mở rộng A1 A2 dung sai để dễ gia công, nh−ng khi lắp phải đảm bảo dung sai A∆ khâu khép kín không đổi. Vậy, ta ∆A1 ∆A2 A∆max phải giữ cận trên hoặc d−ới miền dung sai đã mở rộng của một khâu là không đổi và điều chỉnh ∆’A1 ∆’A2 cận d−ới hoặc trên của khâu kia A∆’max sao cho mối lắp vẫn có khe hở A∆max không đổi. L−ợng điều chỉnh đó là ∆K. A ∆max ở đây, ta chọn khâu A là ∆K 2 khâu bồi th−ờng và giữ cận d−ới Hình 10.4- Sơ đồ bố trí dung sai để tính ∆K của khâu A1 không đổi, sau đó điều chỉnh cận trên khâu A2. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 183
7. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy Vậy, ta có l−ợng điều chỉnh: T' T' ∆K = A1 + ∆' +A + ∆' + A2 − A 2 A1 ∆ A2 2 ∆ max T T trong đó, A = A1 + ∆ + A + ∆ + A2 ∆ max 2 A1 ∆ A2 2 ⎛ T'A∆ TA∆ ⎞ suy ra: ∆K = ()∆'A1 +∆'A2 − (∆ A1 + ∆ A2 )+ ⎜ − ⎟ ⎝ 2 2 ⎠ Đặt: TK = T’A∆ - TA∆, là sai lệch giữa dung sai khâu khép kín khi mở rộng và dung sai khâu khép kín khi ch−a mở rộng của các khâu thành phần. Ta có: T ∆K = K + ()∆' +∆' − (∆ + ∆ ) 2 A1 A2 A1 A2 Qua đây, ta có thể suy rộng ra là: Các toạ độ tâm dung sai ở công thức trên có thể Làm cho giá trị A∆ tăng hoặc giảm. Nếu nó làm cho khâu khép kín tăng thì mang dấu (+) và làm cho khâu khép kín giảm thì mang dấu (-). Vậy, công thức xác định l−ợng điều chỉnh sẽ là: T ∆K = K + ()± ∆' ±∆' − (± ∆ ± ∆ ) 2 A1 A2 A1 A2 Công thức trên là xét cho chuỗi 3 khâu, nếu chuỗi có nhiều khâu thì công thức tổng quát để tính l−ợng điều chỉnh sẽ là: m n−1 m n−1 TK ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ∆K = + ⎜± ∑∆'Ai ± ∑∆'Ai ⎟ − ⎜± ∑∆ Ai ± ∑∆ Ai ⎟ 2 ⎝ i=1 i=m+1 ⎠ ⎝ i=1 i=m+1 ⎠ trong đó, m: số khâu tăng. n: tổng số khâu của chuỗi. e) Ph−ơng pháp lắp điều chỉnh Ph−ơng pháp lắp điều chỉnh về cơ bản giống ph−ơng pháp lắp sửa, nghĩa là độ chính xác của khâu khép kín đạt đ−ợc nhờ thay đổi giá trị của khâu bồi th−ờng. Nh−ng điểm khác nhau là ph−ơng pháp này không phải lấy đi một lớp kim loại của khâu bồi th−ờng mà là điều chỉnh vị trí khâu bồi th−ờng hoặc thay đổi kích th−ớc khác nhau của khâu bồi th−ờng để đảm bảo độ chính xác của khâu khép kín. Nh− vậy, khâu bồi th−ờng có thể cố định nh− bạc, vòng đệm hay có thể dịch chuyển đ−ợc nh− chêm, bạc đàn hồi, nối trục đàn hồi, bánh lệch tâm, êcu điều chỉnh Từ yêu cầu của mối lắp, ta có thể tính ra giá trị phải điều chỉnh ở khâu bồi th−ờng theo dung sai của các khâu thành phần đã mở rộng và dung sai khâu khép kín. Ph−ơng pháp điều chỉnh đ−ợc dùng nhiều trong tr−ờng hợp chuỗi kích th−ớc có nhiều khâu, trong đó khâu khép kín đòi hỏi chính xác cao nh−ng khi chế tạo các khâu thành phần thì không cần cao lắm. Cuối cùng sai số các khâu đ−ợc dồn vào khâu bồi th−ờng. Ph−ơng pháp này có khả năng phục hồi độ chính xác của mối lắp sau thời gian làm việc và thuận tiện trong sửa chữa thiết bị. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 184
8. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy 10.3- các hình thức tổ chức lắp ráp Việc chọn hình thức tổ chức lắp ráp sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh−: - Dạng sản xuất. - Tính chất sản phẩm: phức tạp hay đơn giản, nặng hay nhẹ. - Độ chính xác đạt đ−ợc của các chi tiết lắp. - Tính chất mối lắp và ph−ơng pháp lắp. Căn cứ vào trạng thái và vị trí của đối t−ợng lắp, ng−ời ta phân thành: - Lắp ráp cố định. - Lắp ráp di động. 10.3.1- Lắp ráp cố định Lắp ráp cố định là hình thức tổ chức lắp ráp mà mọi công việc lắp đ−ợc thực hiện tại một hoặc một số địa điểm. Các chi tiết lắp, cụm hay bộ phận đ−ợc vận chuyển tới địa điểm lắp. Lắp ráp cố định còn đ−ợc phân thành lắp ráp cố định tập trung và phân tán. a) Lắp ráp cố định tập trung Là hình thức tổ chức lắp ráp mà đối t−ợng lắp đ−ợc hoàn thành tại một vị trí nhất định do một công nhân hoặc một nhóm công nhân cùng thực hiện. Hình thức lắp ráp cố định tập trung đòi hỏi diện tích mặt bằng làm việc lớn, đòi hỏi thợ có trình độ và tính vạn năng cao, đồng thời có chu kỳ lắp ráp một sản phẩm lớn, năng suất thấp. Do đó, hình thức này th−ờng dùng khi lắp ráp các loại máy hạng năng nh− máy cán, máy hơi n−ớc, tàu thủy; lắp những sản phẩm đơn giản, số nguyên công ít trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ b) Lắp ráp cố định phân tán Hình thức lắp ráp này thích hợp với những sản phẩm phức tạp, có thể chia thành nhiều bộ phận lắp ráp, thực hiện ở nhiều nới độc lập. Sau đó mới tiến hành lắp các bộ phận lại thành sản phẩm ở một địa điểm nhất định. So với hình thức lắp ráp cố định tập trung, hình thức này cho năng suất cao hơn, không đòi hỏi trình độ tay nghề và tính vạn năng của công nhân cao. Do đó, hạ đ−ợc giá thành chế tạo sản phẩm. Nếu sản l−ợng càng lớn thì có thể càng phân nhỏ sản phẩm lắp thành nhiều bộ phận và cụm. Mỗi vị trí lắp chỉ có số nguyên công nhất định, công nhân lắp ráp đ−ợc chuyên môn hoá cao theo nguyên công. Vì vậy, hình thức này th−ờng dùng trong sản xuất dạng trung bình. 10.3.2- Lắp ráp di động Trong hình thức lắp ráp di động đối t−ợng lắp đ−ợc di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác phù hợp với quy trình công nghệ lắp ráp. Tại mỗi vị trí lắp, đối t−ợng đ−ợc thực hiện một hoặc một số nguyên công nhất định. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 185
9. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy Theo tính chất di động của đối t−ợng lắp ráp, ng−ời ta phân thành: a) Lắp ráp di động tự do Đây là hình thức tổ chức lắp ráp mà tại mỗi vị trí lắp đ−ợc thực hiện hoàn chỉnh một nguyên công lắp ráp xác định, sau đó đối t−ợng lắp mới đ−ợc di chuyển tới vị trí lắp tiếp theo của quy trình công nghệ lắp chứ không theo nhịp của chu kỳ lắp. Sự di chuyển của đối t−ợng lắp đ−ợc thực hiện bằng các ph−ơng tiện nh− xe đẩy, cần trục b) Lắp ráp di động c−ỡng bức Đây là hình thức tổ chức lắp ráp mà quá trình di động của đối t−ợng lắp đ−ợc điều khiển thống nhất, phù hợp với nhịp độ của chu kỳ lắp nhờ các thiết bị nh−: băng chuyền, xích tải, xe ray, bàn quay Theo hình thức di động, ng−ời ta chia lắp ráp di động c−ỡng bức ra hai dạng: - Lắp ráp di động c−ỡng bức liên tục: đối t−ợng lắp đ−ợc di chuyển liên tục và công nhân thực hiện các thao tác lắp trong khi đối t−ợng lắp chuyển động liên tục. Bởi vậy trong hình thức này, cần phải xác định vận tốc chuyển động của đối t−ợng lắp hợp lý để đảm bảo yêu cầu của chất l−ợng lắp và hoàn thành nguyên công lắp thỏa mãn chu kỳ lắp. - Lắp ráp di động c−ỡng bức gián đoạn: là hình thức lắp mà đối t−ợng lắp đ−ợc dàng lại ở các vị trí lắp để công nhân thực hiện các nguyên công lắp ráp trong khoảng thời gian xác định, sau đó đối t−ợng lắp di chuyển đến vị trí lắp tiếp theo. Tổng thời gian dừng lại ở các vị trí lắp và di chuyển t−ơng ứng với thời gian nhịp sản xuất. Lắp ráp di động c−ỡng bức liên tục có năng suất cao hơn nh−ng độ chính xác lại thấp hơn so với lắp ráp di động c−ỡng bức gián đoạn vì trong quá trình lắp và kiểm tra chất l−ợng bị ảnh h−ởng bởi chấn động của cơ cấu vận chuyển. Do đó, để đạt đ−ợc độ chính xác và năng suất lắp ráp thì dùng hình thức lắp ráp di động c−ỡng bức gián đoạn. 10.3.3- Lắp ráp dây chuyền Hình thức lắp ráp dây chuyền là hình thức lắp, trong đó sản phẩm lắp đ−ợc thực hiện một cách liên tục quá các vị trí lắp trong một khoảng thời gian xác định. ở đây, các sản phẩm lắp di động c−ỡng bức gián đoạn hay di động c−ỡng bức liên tục. Lắp ráp dây chuyền là cơ sở tiến tới tự động hoá quá trình lắp ráp. Để thực hiện lắp ráp dây chuyền cần có những điều kiện sau: - Các chi tiết lắp phải thoả mãn điều kiện lắp lẫn hoàn toàn, loại trừ việc sửa chữa, điều chỉnh tại các vị trí lắp của dây chuyền. - Cần phải phân chia thành quá trình lắp ráp thành các nguyên công sao cho thời gian thực hiện gần bằng nhau hoặc bội số của nhau, đảm bảo sự đồng bộ của các nguyên công và nhịp sản xuất để dây chuyền làm việc liên tục và ổn định. - Cần xác định chính xác số l−ợng công nhân có trình độ tay nghề phù hợp với tính chất lắp ở các vị trí nguyên công lắp, lựa chọn trang thiết bị, đồ gá, các dụng cụ phù hợp và cần thiết cho mỗi nguyên công. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 186
10. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy - Phải đảm bảo cung cấp đầy đủ và kịp thời tới chỗ làm việc các chi tiết, cụm hay bộ phận phục vụ cho quá trình lắp ráp để dây chuyền làm việc liên tục. Thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp theo dây chuyền đòi hỏi khối l−ợng tính toán lớn, tỉ mỉ và chính xác tùy theo quy mô sản xuất, mức độ phức tạp của những động tác lắp và điều kiện công nghệ lắp ráp. Công nghệ lắp ráp theo dây chuyền có các −u điểm sau: - Công nhân lắp ráp đ−ợc chuyên môn hoá cao, sử dụng hợp lý, do đó, giảm đ−ợc thời gian lắp ráp. - Mặt bằng lắp ráp gọn, mở rộng đ−ợc khả năng của phân x−ởng. - Nâng cao đ−ợc năng suất, giảm phí tổn nên giá thành sản phẩm hạ. 10.4- thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 10.4.1- Khái niệm và định nghĩa Nội dung của quy trình công nghệ lắp ráp là xác định trình tự và ph−ơng pháp lắp ráp các chi tiết máy để tạo thành sản phẩm, thoả mãn các điều kiện kỹ thuật đề ra một cách kinh tế nhất. Quá trình lắp ráp sản phẩm cũng đ−ợc chia thành: - Nguyên công lắp ráp: là một phần của quá trình lắp, đ−ợc hoàn thành đối với một bộ phận hay sản phẩm tại một chỗ làm việc nhất định do một hay một nhóm công nhân thực hiện một cách liên tục. Ví dụ: Lắp bánh răng, bánh đà lên trục hay lắp ráp máy - B−ớc lắp ráp: là một phần của nguyên công, đ−ợc quy định bởi sự không thay đổi vị trí dụng cụ lắp. Ví dụ: Lắp bánh đai lên trục gồm các b−ớc sau: + Cạo sửa và lắp then lên trục. + Lắp bánh đai. + Lắp vít hãm. - Động tác: là thao tác của công nhân để thực hiện công việc lắp ráp. Ví dụ: Lấy chi tiết lắp, đặt vào vị trí lắp, kiểm tra chất l−ợng mối lắp 10.4.2- Những tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp Để thiết kế quy trình công nghệ lắp cần có các tài liệu chính sau: - Bản vẽ lắp chung toàn sản phẩm hay bộ phận với đầy đủ yêu cầu kỹ thuật. - Bản thống kê chi tiết lắp của bộ phận hay sản phẩm với đầy đủ số l−ợng, quy cách, chủng loại của chúng. - Thuyết minh về đặc tính của sản phẩm, các yêu cầu kỹ thuật nghiệm thu, những yêu cầu đặc biệt trong lắp ráp sử dụng. - Sản l−ợng và mức độ ổn định của sản phẩm. - Khả năng về thiết bị, dụng cụ, đồ gá lắp; khả năng kỹ thuật của xí nghiệp. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 187
11. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy 10.4.3- Trình tự thiết kế quy tình công nghệ lắp ráp Thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp cần thực hiện các công việc theo trình tự: - Nghiên cứu bản vẽ lắp chung sản phẩm, kiểm tra tính công nghệ trong lắp ráp. Giải các chuỗi kích th−ớc lắp ráp nếu cần sửa đổi tính công nghệ của kết cấu. - Chọn ph−ơng pháp lắp ráp. - Lập sơ đồ lắp ráp. - Chọn hình thức tổ chức lắp ráp, lập quy trình công nghệ lắp ráp. - Xác định nội dung, công việc cho từng nguyên công và b−ớc lắp ráp. - Xác định điều kiện kỹ thuật cho các mối lắp, bộ phận hay cụm lắp. - Chọn dụng cụ, đồ gá, trang bị cho các nguyên công lắp ráp hay kiểm tra. - Xác định chỉ tiêu kỹ thuật, thời gian cho từng nguyên công. Tính toán và so sánh các ph−ơng án lắp về mặt kinh tế. - Xác định thiết bị và hình thức vận chuyển qua các nguyên công. - Xây dựng những tài liệu cần thiết: bản vẽ, sơ đồ lắp, thống kê dụng cụ, h−ớng dẫn cách lắp, kiểm tra 10.4.4- Lập sơ đồ lắp ráp Một sản phẩm có nhiều bộ phận, mỗi bộ phận có nhiều cụm, mỗi cụm có thể có nhiều nhóm, mỗi nhóm gồm nhiều chi tiết hợp thành. Ta có thể gọi các phần chia nhỏ đó là một đơn vị lắp (có thể là bộ phận, cụm hay nhóm). Trong các chi tiết của một đơn vị lắp, ta chọn một chi tiết mà trong quá trình lắp các chi tiết khác sẽ lắp lên nó. Chi tiết này gọi là chi tiết cơ sở. Từ đây, ta tiến hành xây dựng sơ đồ lắp. Trong số các chi tiết của một đơn vị lắp, ta tìm chi tiết cơ sở, rồi lắp các chi tiết khác lên chi tiết cơ sở theo một thứ tự xác định. Nói chung, các chi tiết lắp với nhau thành nhóm, các nhóm lắp với nhau thành cụm, các cụm lắp với nhau thành bộ phận, các bộ phận lắp với nhau thành sản phẩm. Nh−ng cũng có thể có những chi tiết lắp trực tiếp lên cụm, lên bộ phận hoặc sản phẩm, có những nhóm lắp trực tiếp lên bộ phận hoặc sản phẩm, có những cụm lắp trực tiếp lên sản phẩm Khi lập sơ đồ lắp cần chú ý các vấn đề sau: - Mỗi đơn vị lắp không nên chênh lệch quá lớn về trọng l−ợng, khuôn khổ, kích th−ớc, số l−ợng chi tiết. Làm đ−ợc nh− vậy, định mức lao động của các đơn vị lắp sẽ gần bằng nhau, tạo điều kiện tăng năng suất và tính đồng bộ khi lắp ráp dây chuyền. - Chọn đơn vị lắp sao cho khi lắp ráp thuận tiện nhất. Số chi tiết lắp trực tiếp lên chi tiết cơ sở càng ít càng tốt. Thiết kế quy trình lắp ráp hợp lý sẽ tránh đ−ợc việc tháo ra, lắp vào nhiều lần trong quá trình lắp. - Bộ phận nào cần kiểm tra khi lắp ráp nên tách thành đơn vị lắp riêng để kiểm tra dễ dàng và thuận tiện. L−u đức bình - Bộ môn Chế tạo máy - Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 188