MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CAPP

1.1. Giới thiệu chung

1.2. Các khái niệm

1.3. Mục đích lập kế hoạch

1.4. Vai Trò của CAPP

1.5. Ứng dụng CAPP trong thực tiễn

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG NHÓM VÀ MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

I. Lập kế hoạch sản xuất theo phương pháp truyền thống (gia công nhóm).

1. Đặt vấn đề.

2. Cơ sở của công nghệ nhóm

3. Đặt điểm của công nghệ nhóm.

4. Phạm vi gia công nhóm.

5. Mục đích của gia công nhóm.

6. Các bước tiến hành gia công nhóm.

6.1. Phân nhóm chi tiết

6.2. Thiết kế quy trình công nghệ nhóm.

6.3. Đồ gá trong gia công nhóm.

6.4. Hiệu quả kinh tế.

6.5. Kết luận.

II. Lập kế hoạch sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAPP).

1. CIM (Computer Integrated Manufacturing)

2. CAD (Computer Aided Design)

2.1. Các khái niệm cơ bản về CAD

2.1.1. Mô hình hình học

2.1.2. Mô hình lưới

2.1.3. Mô hình bề mặt

2.1.4. Mô hình đặc

2.1.5. Phân tích kỹ thuật mô hình

2.1.6. Đánh giá thiết kế

2.1.7. Tự động phác thảo bản vẽ

3. CAM (Computer Aided Manufacturing)

3.1. Lập kế hoạch sản xuất

3.2. Điều khiển sản xuất

4. CAD/CAM (Computer Aided Design and Manufacturing)

5. CAE (Computer-Aided Engineering)

5.1. Máy tính:

5.2. CAD/CAE

5.3 Các tiêu chuẩn

6. Lợi ích của CAD/CAM

7. Kết luận

CHƯƠNG 3. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

1. Khái niệm chung về chi tiết dạng càng.

2. Điều kiện kỹ thuật chi tiết dạng càng

2.1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.

2.2. Tính lượng dư của bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

2.3. Tính chế độ cắt của một bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

2.4. Lập sơ bộ các nguyên công:

2.4. Thiết kế các nguyên công cụ thể:

2.5. Tính thời gian cơ bản cho tất cả các nguyên công:

3. Tính giá thành sản phẩm

3.1. Giá thành phôi

3.2. Chi phí trả lương .

3.3. Giá thành điện năng.

3.4. Chi phí sử dụng dụng cụ

3.5. Chi phí khấu hao máy

3.6. Chi phí sử dụng đồ gá

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

1. Xác định không gian làm  việc của máy

2. Phương pháp định vị

3. Chọn cơ cấu kẹp và cơ cấu sinh lực.

4. Xác định phương của lực kẹp.

5. Xaùc dònh löïc keïp caàn thieát.

6. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá.

7. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá

KẾT UẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất.

Môn học CAPP có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực ...vv

Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đào tạo, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu được của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học.

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo: ThS     ………….. đến nay em đã hoàn thành môn học CAPP. Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn. 

                                                     Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                 Sinh viên thực hiện

                                                 ………………… 

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CAPP

1.1. Giới thiệu chung

- CAPP là một công nghệ có hiệu quả cao đối với các nhà sản xuất rời rạc với một số lượng đáng kể các sản phẩm và quá trình bước. Bước tiến nhanh chóng được thực hiện để phát triển khả năng lập kế hoạch sinh sản và kết hợp CAPP vào một kiến ​​trúc sản xuất máy tính tích hợp. Bước đầu tiên là việc thực hiện GT hoặc FT phân loại và mã hóa. 

- Quy trình kế hoạch:

Quy trình lập kế hoạch bao gồm các hoạt động và chức năng để chuẩn bị một bộ chi tiết của kế hoạch và hướng dẫn để tạo ra một phần. Việc lập kế hoạch bắt đầu với bản vẽ kỹ thuật, thông số kỹ thuật, bộ phận hoặc danh sách các tài liệu và dự báo nhu cầu. Kết quả của việc lập kế hoạch:

+ Tuyến đường trong đó quy định các hoạt động, trình tự hoạt động, trung tâm làm việc, tiêu chuẩn, dụng cụ và fixtures.This định tuyến trở thành một đầu vào chủ yếu để sản xuất hệ thống hoạch định nguồn lực để xác định hoạt động cho mục đích kiểm soát các hoạt động sản xuất và xác định các nguồn lực cần thiết cho các mục đích yêu cầu năng lực lập kế hoạch.

+ Kế hoạch quá trình đó thường cung cấp chi tiết hơn, bước theo bước hướng dẫn công việc bao gồm kích thước liên quan đến hoạt động cá nhân, các thông số gia công, hướng dẫn cách thiết lập, và các trạm kiểm soát đảm bảo chất lượng.

- CAPP hoạch tiến trình

Các hệ thống logic liên quan đến việc thiết lập một hệ thống quy hoạch quá trình biến thể là tương đối thẳng về phía trước đó là một trong những phù hợp với một mã số với một kế hoạch quy trình được thiết lập trước duy trì trong hệ thống. Thách thức đầu tiên là trong việc phát triển các phân loại GT và mã hóa cấu trúc cho các gia đình và một phần trong tay phát triển một kế hoạch quá trình cơ bản chuẩn cho mỗi gia đình một phần. Chìa khóa đầu tiên để thực hiện một hệ thống sinh sản là sự phát triển của quy tắc quyết định phù hợp cho các mục được xử lý.

- CAD/ CAM hội nhập và CAPP tính năng:

Một bước thường bị bỏ qua trong việc tích hợp CAD / CAM là quy hoạch quá trình đó phải xảy ra. Hệ thống CAD tạo ra đồ họa theo định hướng dữ liệu và có thể đi xa như vậy đồ họa xác định kim loại, vv để được loại bỏ trong khi chế biến. Để tạo ra những thứ như hướng dẫn NC cho các thiết bị CAM, quyết định cơ bản về thiết bị được sử dụng, các công cụ và trình tự hoạt động cần được thực hiện. Đây là chức năng của CAPP. Nếu không có một số yếu tố của CAPP, sẽ không có một điều như CAD / CAM tích hợp. Như vậy hệ thống CAD / CAM tạo ra đường dẫn công cụ và chương trình NC bao gồm khả năng CAPP giới hạn hoặc hàm ý một phương pháp nhất định để xử lý. hệ thống CAD cũng cung cấp dữ liệu đồ họa theo định hướng hệ thống CAPP sử dụng để sản xuất các bản vẽ lắp ráp, …

1.2. Các khái niệm

CAPP (Computer- aided process planning) Quá trình lập kế hoạch sản xuất bằng máy tính là việc sử dụng công nghệ máy tính để hỗ trợ trong việc lập kế hoạch, quy trình của một phần hoặc sản phẩm trong một doanh nghiệp ,đơn vị sản xuất các sản phẩm cơ khí nói riêng  và các sản  phẩm kỹ thuật nói chung trong sản xuất hiện nay

* CAPP là sự kết hợp giữa CAD và CAM

+ CAD : viết tắt từ computer-aided design trong tiếng Anh, được dùng rộng rãi trong các thiết bị nền tảng bằng máy tính hỗ trợ cho các kĩ sư, kiến trúc sư và các chuyên viên thiết kế khác. Các sản phẩm từ hệ thống nền tảng vectơ 2D đến các bề mặt và hình khối 3D tạo hình.

+ CAM : viết tắt của Computer Aided Manufacturing: sản xuất với sự hỗ trợ của máy tính sau khi chi tiết đã được thiết kế tính toán bằng CAD, CAM đưa ra các thông số cụ thể bắt đầu quá trình sản xuất trực tiếp ra sản phẩm.

1.3. Mục đích lập kế hoạch

Mục đích của CAPP chính là việc từ yêu cầu đề bài hay bài toán được đã cho  ta đưa  Quy trình lập kế hoạch bao gồm các hoạt động và chức năng để chuẩn bị một bộ chi tiết của kế hoạch và hướng dẫn để tạo ra một phần. Việc lập kế hoạch bắt đầu với bản vẽ kỹ thuật, thông số kỹ thuật, bộ phận hoặc danh sách các tài liệu và dự báo nhu cầu. Kết quả của việc lập kế hoạch .

1.4. Vai Trò của CAPP

-  Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính giuaps chúng ta thực hiện công việc 1 cách đơn giản mà không cần tốn nhiều công, xử lý những chi tiết bản vẽ khó mà con người chúng ta không thể trực tiếp làm ra được. Qua đó là 1 ưu thế cho doanh nghiệp hoặc cơ sở nào lập kế hoặc sản xuất sự trợ giúp của máy tính.

- Lập kế hoạch sản xuất với sự trợ giúp của máy tính nó giúp chung ta tôi ưu hóa các quá trình từ thiết kế, tính toán và sản xuất trực tiếp ra sản phẩm. giúp chúng ta giảm bớt được nguồn nhân lực lao động chân tay , tăng được khả năng cạnh tranh sản phầm trên thị trường. Từ đó giúp cho doanh nghiệp phát triển mạnh mẽ trên thị trường.

*Kết luận: Trong tương lai CAPP sẽ được ứng dụng rộng trên tất cả mọi lĩnh vực sản xuất

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG NHÓM VÀ MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

I. Lập kế hoạch sản xuất theo phương pháp truyền thống (gia công nhóm).

1. Đặt vấn đề.

Trong những năm gần đây ngành chế tạo cơ khí của nước ta đã có những bước chuyển mình mạnh mẽ và đang dần khẳng định về vị thế quan trọng hàng đầu của mình trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đó là nhờ chúng ta đã rất chú trọng đến việc đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật, công nhân lành nghề đồng thời không ngừng phát triển ứng dụng công nghệ mới cùng những trang bị hiện đại vào quá trình sản xuất.

Tổng kết quá trình chế tạo một sản phẩm thì giá thành của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Phí tổn về vật liệu chế tạo máy.

- Thời gian chế tạo dài hay ngắn.

- Sử dụng vật liệu đắt hay rẻ.

- Số lương công nhân, cán bộ tham gia sản xuất và bậc thợ.

Như vậy, đứng trên quan điểm về công nghệ thì các yếu tố như thời gian chuẩn bị sản xuất và thời gian chế tạo trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất.

+ Thời gian chuẩn bị sản xuất bao gồm: Thời gian soạn quy trình công nghệ, chế tạo đồ gá và dụng cụ.

+ Thời gian chế tạo gồm: Thời gian máy, thời gian điều chỉnh dụng cụ, đồ gá, chi phí về khâu phục vụ kỹ thuật và tổ chức sản xuất.

2. Cơ sở của công nghệ nhóm

Phân nhóm đối tượng sản xuất theo sự giống nhau từng phần về kết cấu, ví dụ với chi tiết gia công mức độ giống nhau từng phần về một hoặc tập hợp một vài bề mặt gia công.

Công nghệ nhóm cho phép gia công các chi tiết trong cùng một nhóm với cùng trang thiết bị, dụng cụ và trình tự công nghệ nghĩa là với cùng nguyên công. Đối với từng chi tiết cụ thể cho phép khác biệt rất ít so với đặc trưng công nghệ chung của nhóm chi tiết.

- Muốn đạt được hiểu quả tốt khi áp dụng công nghệ nhóm cần chú ý các vấn đề sau:

- Trong một nhóm các đối tượng sản xuất, cố gắng loại trừ sự đa dạng của quá trình công nghệ, hướng tới quá trình công nghệ chung cho các đối tượng trong một nhóm, nghĩa là có thể nguyên cứu sửa chữa lại kết cấu của đối tượng để chúng có chung một quy trình công nghệ. Tổng quát hơn là nâng cao tính công nghệ trong kết cấu, thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá kết cấu của chi tiết, bộ phận hay sản phẩm nói chung.

3. Đặt điểm của công nghệ nhóm.

Là loại trừ càng nhiều càng tốt sự khác nhau giữa các quy trình công nghệ chung cho các đối tượng chung trong nhóm.Vấn đề đó phụ thuộc vào từng kết cấu cụ thể của riêng từng chi tiết. Do đó vấn đề căn bản là tiêu trừ sự khác nhau về kết cấu của các chi tiết trong nhóm càng nhiều càng thuận lợi. Đó là cơ sở gắn liền với gia công nhóm mà hai vấn đề rất quan trọng để chỉ đạo trong thiết kế chế tạo máy hiện nay là:

- Tính thừa kế trong kết cấu và tính thừa kế về công nghệ.

- Vấn đề tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá các bộ phận máy.

4. Phạm vi gia công nhóm.

Thường công nghệ gia công nhóm chỉ nên áp dụng ở một vài nguyên công chính Nguyên công chính là nguyên công có khối lượng lao động tính theo thời gian gia công là nhiều nhất. Lý do chủ yếu là do quá trình ghép nhóm chi tiết gia công rất phức tạp nếu từng chi tiết gia công cụ thể trong quá trình công nghệ của nó phải ghép nhóm nhiều lần. 

6. Các bước tiến hành gia công nhóm.

6.1. Phân nhóm chi tiết

Đây là công việc quan trọng đầu tiên. Nếu phân nhóm chi tiết tốt tức là tập hợp nhiều đặt điểm công nghệ chung cho mỗi nhóm thì về cơ bản xác định đúng giải pháp công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho các bước sau:

Việc phân nhóm chi tiết gia công không chỉ dựa vào đặt điểm kết cấu và đặt điểm công nghệ của chúng mà còn phải dựa vào đặt điểm của kiểu loại thiết bị công nghệ nhằm đảm bảo quá trình gia công hợp lý.

* Khối 1: Các chi tiết gia công chỉ cần thực hiện công nghệ nhóm trong một hoặc hai nguyên công trên một hoặc hai máy cùng kiểu đã hoàn chỉnh, ví dụ như chỉ gia công trên một hoặc hai máy tiện thường, trên một hoặc hai máy tiện Rơvonve.

* Khối 2: Các chi tiết được gia công chung trong một hoặc vài nguyên công trên một hoặc một vài máy khác kiểu, còn trong các nguyên công khác thì chung lại có thể ở vào những nhóm khác nhau, có thể được gia công chung hay gia công riêng bịêt.

* Khối 3: Các chi tiết có quá trình gia công chung (quá trình công nghệ nhóm) trên nhiều máy có nhiều kiểu khác nhau (tiện phay, khoan, mài) nên chúng phải có kết cấu giống nhau. Như vậy số loại chi tiết khác nhau trong mỗi nhóm giảm đi nhiều và trở thành thuộc cùng một kiểu chi tiết có quá trình gia công chung. Đó là quá trình công nghệ điển hình thuộc phạm vi công nghệ điển hình (hình 1.5).

Đến nay việc phân nhóm đối tượng gia công chưa dựa theo một quan điểm và nguyên tắc nào hoàn chỉnh.Tuy nhiên trong thực tế có thể phân nhóm chi tiết gia công theo những nguyên tắc sau:

+ Ghép nhóm những chi tiết có hình dáng hình học gần giống nhau.

+ Ghép nhóm những chi tiết có yêu cầu kỹ thuật gần giống nhau.

+ Ghép nhóm những chi tiết có mặt chuẩn định vị gần giống nhau.

+ Ghép nhóm những chi tiết có bề mặt gia công gần giống nhau.

6.2. Thiết kế quy trình công nghệ nhóm.

Quy trình công nghệ nhóm là một quy trình công nghệ thích hợp với bất kỳ chi tiết nào trong nhóm nhưng có thể thay đổi chút ít tuỳ theo đặt điểm riêng của từng chi tiết trong nhóm. Nhóm là đối tượng của quy trình và được đặt trưng bởi sự thống nhất về thiết bị, dụng cụ, đồ gá và phương pháp điều chỉnh…Trên nguyên công.

Quy trình công nghệ gia công của chi tiết đại diện tổng hợp hầu hết các bước cần thiết cho cả nhóm chi tiết, còn khi gia công các chi tiết cụ thể có thể tăng hay giảm một hoặc hai bước gia công nào đó, thêm hoặc bớt một vài dụng cụ nào đó.

6.3. Đồ gá trong gia công nhóm.

a. Giới thiệu đồ gá gia công nhóm.

Đặt trưng cơ bản của gia công nhóm là các chi tiết gia công trong nhóm được gá đặt chính xác trong một nguyên công.Như vậy các chi tiết trong nhóm phải có các bề mặt dùng làm chuẩn định vị và sơ đồ gá đặt khi gia công gần như nhau, chỉ khác nhau về kích thước hoặc khác nhau chút ít về hình dạng.

b. Đặt điểm của đồ gá gia công nhóm:

- Có thể gá đặt chính xác, nhanh chóng bất kỳ chi tiết nào trong nhóm.

- Đảm bảo điều chỉnh và thay thế nhanh chóng các bộ phận cần thiết ứng với bất kỳ chi tiết nào trong nhóm.

- Đảm bảo độ chính xác và độ cứng vững cần thiết, không làm biến dạng chi tiết gia công.

- Tháo lắp nhanh chóng trên máy gia công.

- Thao tác thuận tiện, nhẹ nhàng.

- So với đồ gá chuyên dùng riêng biệt thì đồ gá gia công nhóm thường kém cứng vững hơn.

c. Các phương pháp điều chỉnh:

Tuỳ theo kết cấu cụ thể của đồ gá gia công nhóm và kết cấu của chi tiết gia công trong nhóm mà khâu điều chỉnh đồ gá nhóm được thực hiện theo những phương án sau:

- Dịch chuyển các bộ phận gá đặt chi tiết gia công như: Dùng cơ cấu vít me, cắm điện… Kết cấu cụ thể theo cách này là các mâm cặp, ê tô, ống kẹp đàn hồi..Để thay đổi cơ cấu gá đặt của đồ gá cho phù hợp với hình dạng, kích thước các chi tiết trong nhóm.

- Định vị lại và kẹp chặt lại các bộ phận gá đặt chi tiết gia công đến một vị trí khác trên đồ gá.

6.5. Kết luận.

Gia công nhóm là phương pháp gia công tiên tiến trong kỹ thuật chế tạo máy hiện nay, dựa trên cơ sở phân chi tiết ra từng nhóm có đặt tính công nghệ gần giống nhau, để khi gia công có thể dùng chung một quy trình công nghệ, một loại trang thiết bị công nghệ… Điều đó khiến việc chuẩn bị sản xuất, thời gian gia công đều rút ngắn, phí tổn về dụng cụ, đồ gá giảm, do đó giảm được giá thành chế tạo, năng suất cao và khối lượng lao động giảm.

II. Lập kế hoạch sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAPP).

1. CIM (Computer Integrated Manufacturing)

CIM (Computer Integrated Manufacturing - Chế tạo tích hợp bằng máy tính): Là sự tích hợp toàn bộ các hoạt động của một cơ sở sản xuất bằng các hệ thống máy tính và truyền dẫn dữ liệu theo một quan điểm quản lý mới nhằm cải thiện hiệu quả của tổ chức và của con người.

2. CAD (Computer Aided Design)

CAD - Computer Aided Design: thiết kế nhờ máy tính nghĩa là sử dụng hệ thống máy tính để hỗ trợ việc tạo ra, biến đổi, phân tích hoặc tối ưu hóa bản vẽ thiết kế.

2.1. Các khái niệm cơ bản về CAD

2.1.1. Mô hình hình học

Mô hình hình học là dùng CAD để xây dựng biểu diễn toán học dạng hình học của đối tượng. Mô hình này cho phép người dùng CAD biểu diễn hình ảnh đối tượng lên màn hình và thực hiện một số thao tác lên mô hình như làm biến dạng hình ảnh, phóng to thu nhỏ, lập một mô hình mới trên cơ sở mô hình cũ.

2.1.2. Mô hình lưới

Sử dụng các đường thẳng để minh hoạ vật thể. Mô hình này có những hạn chế lớn như không có khả năng phân biệt các đường nét thấy và nét khuất trong vật thể, không nhận biết được các dạng đường cong, không có khả năng kiểm tra xung đột giữa các chi tiết bộ phận và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật lý.

2.1.6. Đánh giá thiết kế

Đánh giá thiết kế có thể bao gồm: tự động xác định chính xác các kích thước, xác định khả năng tương tác giữa các bộ phận. Điều này đặc biệt quan trọng trong các thiết kế lắp ráp nhằm tránh hai chi tiết cùng chiếm một khoảng không gian, kiểm tra động học. Điều này cần đến khả năng mô phỏng các chuyển động của CAD.

3.1. Lập kế hoạch sản xuất

+ Ước lượng giá thành sản phẩm: Ước lượng giá của một loại sản phẩm mới là khá đơn giản trong nhiều ngành công nghiệp và được hoàn thành bởi chương trình máy tính. Chi phí của từng chi tiết bộ phận được cộng lại và giá của sản phẩm sẽ được xác định.

+ Lập kế hoạch quá trình với sự trợ giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện và các trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất một sản phẩm được chuẩn bị bởi máy tính. Các hệ thống này cần cung cấp các bản lộ trình, tìm ra lộ trình tối ưu và tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm kế hoạch đưa ra.

3.2. Điều khiển sản xuất

Điều khiển sản xuất liên quan tới việc quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất trong nhà máy. Điều khiển quá trình, điều khiển chất lượng, điều khiển sản xuất phân xưởng và giám sát quá trình đều nằm trong vùng chức năng của điều khiển sản xuất. Ở đây máy tính tham gia trực tiếp (on-line) vào các hoạt động sản xuất trong nhà máy. 

4. CAD/CAM (Computer Aided Design and Manufacturing)

CAD/CAM - Computer Aided Design and Manufacturing: có nghĩa là thiết kế và chế tạo nhờ máy tính.

5. CAE (Computer-Aided Engineering)

CAE (Computer-Aided Engineering - công tác kỹ thuật có hỗ trợ bằng máy tính): dùng máy tính và công nghệ số để hỗ trợ các công tác kỹ thuật như tính toán thiết kế, tối ưu hóa, kiểm tra sai sót, … của một thiết kế sản phẩm. Các phần mềm tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA - Finite Element Analysis) là một ví dụ của CAE.

5.1. Máy tính: từ tính toán đến truyền thông và tích hợp

Máy tính 10 năm trước đây (báo cáo này viết năm 2000) là một công cụ để tăng năng suất của một số công đoạn sản xuất, ví dụ trong thiết kế (các hệ CAD/CAE) hoặc trong sản xuất (các hệ thống tự động, người máy), chủ yếu do khả năng tính toán nhanh.

5.2. CAD/CAE

Một mô hình (model) là sự biểu diễn một đối tượng hoặc một hệ thực thể. Mô hình có thể là mô hình ký hiệu (ví dụ một tập hợp các phương trình logic hay toán học biểu diễn một hiện tượng nào đó), mô hình biểu tượng (ví dụ một bản đồ), mô hình logic (ví dụ lưu đồ của một quá trình) hoặc mô hình hình học (ví dụ bản vẽ thiết kế). Mô hình được dùng để xác định xem các quá trình chế tạo một chi tiết, một cụm lắp ráp hoặc một kết cấu diễn ra như thế nào. 

5.3 Các tiêu chuẩn

Ngay cả khi mô tả cùng một đối tượng, các mô hình có thể rất khác nhau tùy thuộc chủ yếu vào những yêu cầu đặt ra cho mô hình và cách tạo ra chúng. Vì vậy một vấn đề quan trọng là thông tin phải được trao đổi thông suốt giữa các mô hình.

Trước đây, thông tin trong các hệ CAD/CAM là thông tin hình học/đồ họa (mô hình hình học). Chuẩn thông tin hình học/đồ họa là IGES (Initial Graphics Exchange Specification). CAPP (Compuetr-aided process planning) Lập kế hoạch cho sản xuất bằng máy tính.

6. Lợi ích của CAD/CAM

- Năng suất thiết kế tang

- Thời gian thiết kế giảm

- Giảm số người thiết kế

- Đáp ứng nhu cầu khách hàng tốt hơn

- Tránh được đụng chạm sơ đồ

- Ít lỗi hơn

- Chính xác hơn

7. Kết luận

Qua những phân tích trên để thấy rằng công nghệ sản xuất tích hợp (CIM) là quá trình ứng dụng phát triển và tất yếu. Việc nghiên cứu và ứng dụng CIM ngày càng được thực hiện rộng rãi. Hệ thống sản xuất CIM sẽ là những nhà máy sản xuất trong tương lai. Với những tính ưu việt của nó, ngày nay CIM đang được hoàn thiện để đi đến một hệ thống sản xuất tự động hoàn hảo nhất. Trong môi trường cạnh tranh toàn cầu, hệ thống CIM là giải pháp tháo gỡ khó khăn mà những nền kinh tế còn chưa phát triển. 

CHƯƠNG 3

 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

1. Khái niệm chung về chi tiết dạng càng.

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này (piston của động cơ đốt trong chẳng hạn) thành chuyển động quay của chi tiết khác (trục khuỷu). Ngoài ra, chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng (khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ). 

Càng có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó.

2. Điều kiện kỹ thuật chi tiết dạng càng

Khi chế tạo các chi tiết dạng càng cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

Kích thước các lỗ cơ bản được gia công với độ chính xác cấp 7 ¸ 9; độ nhám bề mặt Ra= 0,63 ¸ 0,32.

Độ không song song của các tâm lỗ cơ bản trong khoảng 0,03 ¸ 0,05 mm trên 100 mm chiều dài.

Độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu trong khoảng 0,05 ¸ 0,1 mm trên 100 mm bán kính.

2.1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.

Chi tiết dạng càng gạt có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này(píton của động cơ đốt trong...) thành chuyển động quay của chi tiết khác. Ngoài ra chi tiết còn có tác dụng dùng để đẩy bánh răng khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ

a. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Cũng như các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết dạng càng tính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như độ chính xác gia công. Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu:

- Độ cứng vững của càng:

- Chiều dài của các lỗ cơ bản nên bằng nhau và các mặt đầu của chúng cùng nằm trên hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.

- Kết cấu của 2 càng nhỏ nên đối xứng qua trụ to ở giữa.

b. Xác định dạng sản xuất:

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta phải xác định trọng lượng của chi tiết. Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V.g (kg)

Thể tích của chi tiết: V = 0,1098dm³

Vậy trọng lượng chi tiết: Q = 0,1098.7,2 = 0,8kg.

Theo bảng 2 trang 1- Thiết kế đồ án CNCTM,

Ta có: Dạng sản suất: Hàng loạt lớn.

d. Chọn phương pháp chế tạo phôi:

Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc trong khuôn kim loại.

2.2. Tính lượng dư của bề mặt nào đó, còn tất cả các bề mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo Sổ tay Công nghệ [7].

Tính lượng dư của bề mặt f20H7 :

Qui trình công nghệ gồm các bước : Khoan, khoét, doa

Công thức tính lượng dư cho bề mặt trụ trong đối xứng f20H7

Theo bảng 10 - Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:

R_z = 150 mm

T_i = 200 mm

D_k : lấy theo bảng 15 - Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy.

 l, d : là chiều dài và đường kính lỗ.

Giá trị r_cm (Độ xê dịch phôi) được tra theo bảng 3.77 - Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1, r_cm = 0.3 mm =  300mm.

=> r_a = = 312,36 mm.

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là:

r₁ = k.r_a đối với gia công lỗ thì k = 0,05, đối với gia công thô( hệ số chính xác hoá).

r₁ = 0,05.312,36 =15,618 mm.

Bây giờ ta có thể xác định lượng dư nhỏ nhất theo công thức:

2.Z_min = 2.(R_Zi-1 + T_i-1 + ) = 2.(150 + 200 + ) = 2.729,43 = 1458,86 mm.

=> Lượng dư nhỏ nhất của khoét (gia công thô):

2.Z_min = 1458,86 mm.

Tính lượng dư cho bước gia công tinh( doa):

r₁ = k.r = 0,05.312,36 = 15.618 mm.

e_b = 0,05.215,41 = 10,771 mm.

R_Zi = 50 mm.

T_i = 50 mm.

(Sau khi khoét thô đạt cấp chính xác 3 - theo Bảng13)

=> 2.Z_min = 2.(50 + 50 + ) = 2.118,97 = 237.94 mm.

=> Ta có thể lập được bảng tính toán lượng dư như bảng.

Kiểm tra: T_ph - T_ch = 2000 - 25 = 1975 = 3671 - 1696 = 2Z_bmax - 2Z_bmin

2.4. Lập sơ bộ các nguyên công.

- Nguyên công 1: Đúc phôi

Phôi đạt độ cứng vững không rạn lứt cong vênh

- Nguyên công 2 : Phay mặt A, gia công trên máy phay đứng, dùng dao phay mặt đầu, đạt R_a = 25

- Nguyên công 3: Phay mặt đối diện với mặt A của đầu càng bằng máy phay đứng, dùng dao phay mặt đầu.

- Nguyên công 4: Khoan, doa 2 lỗ nhỏ 2 đầucủa càng đạt kích thước f5H7, gia công trên máy khoan đứng sau khi khoan xong thay mũi doa để gia công

- Nguyên công 6 : Kiểm tra độ vuông góc và độ nhám của lỗ

2.4. Thiết kế các nguyên công cụ thể.

a. Nguyên công II : Phay mặt A  của càng.

- Định vị: Chọn mặt A của càng làm chuẩn tinh đặt lên phiến tì phẳng để hạn chế 3 bậc tự do.Dựng khối V cố định và khối V tự lựa để chống xoay.

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp vít.Đổi kẹp cho nửa chu trình.

- Chọn máy: Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12. Công suất của máy N_m = 10kW, hiệu suất máy h = 0,75.

- Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng, có các kích thước sau (Tra theo bảng 5-127. Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 60 mm, Z = 10 răng.

b. Nguyên công III :  Phay mặt đối diện với mặt A

- Định vị: Chọn mặt đối diện A của càng làm chuẩn tinh đặt lên phiến tì phẳng để hạn chế 3 bậc tự do.Dựng khối V cố định và khối V tự lựa để chống xoay.

- Kẹp chặt : Kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp vít. Đổi kẹp cho nửa chu trình.

- Chọn máy : Máy phay nằm đứng vạn năng 6H12. Công suất của máy N_m = 10kW, hiệu suất máy h = 0,75.

- Chọn dao: Dùng dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng, có các kích thước sau( Tra theo bảng 5-127 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

D = 60mm, Z = 10 răng.

d. Nguyên công V: Khoan, khoét, doa lỗ P20H7

- Sơ đồ định vị: Dùng hai phiến tì (tránh lỗ P20 khi khoan) lần lượt đặt ở vị trí từ tâm đến 2 đầu càng làm mặt chuẩn tinh khống chế 3 bậc tự do. Dùng chốt trụ ngắn ở lỗ H10 bên càng dài để hạn chế 2 bậc tự do và 1 trốt trám ở lỗ H10 bên càng ngắn đểhạn chế 1 bậc tự do.

- Kẹp chặt: Dùng 2 mỏ kẹp kẹp chặt vào 2 khoảng giữa 2 đầu của càng

Chọn máy: Máy khoan đứng 2A135(K135) Công suất của máy N_m = 6 kW, hiệu suất h = 0,8.

- Chọn dao: Với cấp chính xác của lỗ là cấp 7¸8 do vậy tra bảng 3-131 có đường kính mũi khoan lớn nhất f_max = 18mm. Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng D = 19,8 mm (có các kích thước sau: L = 160 ¸ 350mm, l = 80¸200 mm), Mũi Doa có lắp mảnh hợp kim cứng D = 20mm, ( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 2):

- Lượng dư gia công: Gia công 2 lần với lượng dư khoét Z_b1 = 0,9 mm và lượng dư Doa Z_b2 = 0.1 mm

e. Nguyên công IV: Kiểm tra

Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ và măt đầu.

Để kiểm tra độ vuông góc giữa tâm lỗ và mặt đầu ta dùng bạc côn với độ côn là 1/500 lắp vào lỗ f18H7 để khử khe hở sau đó ta lắp trục vào bạc côn trên đó ta gắn đầu đo, còn một đầu do ta cho tiếp xúc với mặt đầu, đọc giá trị trên đồng hồ ta sẽ kiểm tra được độ vuông góc.

3. Tính giá thành sản phẩm

Tính giá thành sản phẩm xác định như công thức sau:

S_ctnc = S_P+ S_L+S_đ +Skh + S_dc+S_đg

3.1. Giá thành phôi

- C₁: giá thánh của một kg  phôi thép cacbon. 

phôi được làm bằng thép cacbon nên, C₁ = 10000 (đồng)

- K₁, K₂ ,K₃ ,K₄ ,K₅ - các hệ số phụ thuộc vào cấp chính xác , độ phức tạp của phôi, vật liệu, trọng lượng và sản lượng phôi.

K₁ = 1÷1,1, chọn  K₁ = 1

Vì phôi đượ c làm bằng nhôn nên

K₂ = 5,1   K₃ = 0,97÷1,25, chọn  K₃ = 1, K₄ = 0,9 đối với phôi có trọng lượng nhỏ hơn 1 KG, K₅ = 0,83  sản lượng phôi trên  500 chiếc

Q - trọng  lượng  phôi. Q = 1 KG

q- trọng lượng chi tiết. q = 0,86 KG

S- giá thành 1 tấn phôi phế phẩm. S= 6000  (đồng)

=> S_p =  12900 ( đồng)

3.2. Chi phí trả lương .

Ta có:

C - số tiền người công nhân được nhận trong một giờ làm việc (đồng/giờ). C = 20000(đồng/giờ)

T_tc - thời gian từng chiếc

=> S_L= 7600 (đồng)

3.4. Chi phí sử dụng dụng cụ

Ta có:

C_cd - giá thành ban đầu của dụng cụ; C_cd = 2.10⁵ (đồng)

n_m - số lần dụng cụ có thể mài lại cho đến mức hỏng hoàn toàn: n_m = 10

t_m - thời gian mài dao, ( phút) ; t_m = 5 (phút)

P_m - chi phí cho thợ mài dụng cụ trong một phút, P_m = 300 (đồng/phút)

T₀ - thời gian cơ bản, T₀ = 15( phút)

T - tuổi bền của dụng cụ; T = 180  (phút)

=> S_dc =  330 ( đồng)

3.6. Chi phí sử dụng đồ gá

=> S_ctnc = 12271+ 5000 + 431 + 3208 + 1100+1200  = 21500( đồng/chiếc)

CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

Ở đây thiết kế cho nguyên công:  Khoan, khoét doa

1. Xác định không gian làm  việc của máy

Theo bảng 9-21 trang 45[3] ta có:

- Kích thước của bàn máy 1030x1385x595 mm.

- Khoảng cách lớn nhất từ đầu mút trục chính tới bàn máy 1050 mm.

2. Phương pháp định vị

Định vị 3 bậc tự do trên mặt đầu bằng một mặt phẳng. Để đảm bảo độ đồng tâm tương đối giữa mặt ngoài và mặt lỗ, dùng chốt trụ và chốt chám để định vị 3 bậc còn lại.

4. Xác định phương của lực kẹp.

Phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước của lỗ gia công. Lực kẹp được tạo ra nhờ siết chặt đai ốc.

Chiều của lực kẹp vuông góc với lực cắt chiều trục của dao.

5. Xác dịnh lực kẹp cần thiết.

Ta có sơ đồ lực kẹp:

Trước tiên ta xác định hệ số điều chỉnh chung để đảm bảo an toàn :

K=K₀.K₁.K₂.K₃.K₄.K₅.K₆

Với các hệ số K₀ là hệ số an toàn K₀ = 1,5

Hệ số phụ thuộc lượng dư không đều , trường hợp gia công thô K₁=1,2

Hệ số phụ thuộc tốc độ ăn mòn dao K₂ = 1

Quá trình khoan không va đập K₃ = 1

Suy ra:  W =12701 ( N )

6. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá.

Đồ gá đảm sau khi gia công, sai số về độ không vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ không vượt quá dung sai cho phép :

Thay số ta được: e_ct =0,0029mm

7. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá

1. Độ không vuông góc giữa đường tâm bạc dẫn và phiến tỳ không vượt quá 0,02 mm trên 100 mm chiều dài .

2. Độ không song song giữa phiến tỳ với mặt đáy đồ gá không vượt quá 0,02 mm trên 100 mm chiều dài.

KẾT UẬN

Sau một thời gian nghiên cứu, tính toán và thiết kế đò án, được sư hướng dẫn tận tình của thầy giáo: ThS………… và các thầy giáo bộ môn  cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay em đã hoàn thành bản đồ án môn học công nghệ chế tạo máy.

Với đề tài gia công chi tiết “dạng càng” em đã đưa ra một phương án chế tạo chi tiết theo em là tối ưu nhất nhằm đen lại hiệu quả kinh tế, giảm bớt sức lao động tối đa của người công nhân.

Trong quá trình thiết kế đồ án, do thời gian có hạn và kiến thức thực tế của em có hạn nên em không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và những ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]: Thiết kế đồ án công nghệ chế tao máy - NXB Khoa khọc và kỹ thuật

GS.TS. Trần Văn Địch.

[2]: Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1,2,3) - NXB Khoa học kỹ thuật

GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc

PGS.TS. Lê Văn Tiến

GS.TS. Ninh Đức Tốn

PSG.TS. Trần Xuân Việt.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"