Bài giảng Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí

CHƯƠNG 8. CÔNG NGHỆ LẮP RÁP CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ 8.1 KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM CƠ KHÍ VÀ CÁC MỐI LẮP GHÉP a- Khái niệm Sản phẩm cơ khí là tổ hợp của nhiều chi tiết. Quá trình gia công cơ khí là giai đoạn chủ yếu của quá trình sản xuất nhằm chế tạo được các chi tiết thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra. Lắp ráp là giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất nhằm tổ hợp các chi tiết thành các thiết bị hoặc sản phẩm hoàn chỉnh. b- Nhiệm vụ của công nghệ lắp ráp Nhiệm vụ của công nghệ lắp ráp là căn cứ vào những điều kiện kỹ thuật của bản vẽ lắp sản phẩm để thiết kế ra quy trình công nghệ lắp hợp lý và tìm các biện pháp kỹ thuật để lắp ráp nhằm thỏa mãn hai yêu cầu sau: * Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. * Đảm bảo năng suất cao góp phần hạ giá thành sản phẩm. 8.2 CÁC LOẠI MỐI LẮP VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC LẮP RÁP a- Phân loại các mối lắp b- Khái niệm về độ chính xác lắp ráp Trong quá trình lắp ráp có khả năng xuất hiện các sai lệch vị trí của các chi tiết lắp, các cụm lắp hoặc các mối lắp không thỏa mãn các yêu cầu của bản vẽ lắp. Các nguyên nhân ảnh hưởng tới độ chính xác lắp bao gồm: * Các chi tiết máy không đảm bảo độ chính xác gia công. * Do thực hiện quá trình lắp không chính xác. * Trong quá trình làm việc tại các mối lắp di động các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết sẽ bị mài mòn làm tăng dần khe hở dẫn tới thay đổi vị trí tương quan của các chi tiết. Khi lắp ráp cần tìm cách giảm khe hở ban đầu và có khả năng hiệu chỉnh vị trí của chi tiết khi chi tiết bị mài mòn nhằm nâng cao tuổi bền và hiệu quả sử dụng thiết bị. Để đảm bảo độ chính xác lắp ráp, khi lắp cần phải đạt được các yêu cầu sau: * Phải đảm bảo tính chất của từng mối lắp theo yêu cầu thiết kế. * Các nối lắp ghép liên tiếp tạo thành những chuỗi kích thước lắp. c. Các phương pháp đảm bảo độ chính xác lắp ráp Để đảm bảo độ chính xác lắp ráp người ta thường sử dụng các phương pháp lắp sau: * Phương pháp lắp lẫn hoàn toàn Bản chất của phương pháp lắp lẫn hoàn toàn là ta lấy bất kỳ một chi tiết nào đó đem lắp vào vị trí của nó trong cụ hay sản phẩm lắp thì đều không phải sửa chữa hoặc điều chỉnh mà vẫn đảm bảo tính chất của mối lắp theo thiết kế. * Phương pháp lắp chọn Bản chất của phương pháp lắp chọn là đo kích thước của một chi tiết rồi căn cứ vào yêu cầu của mối lắp để xác định kích thước của chi tiết cần lắp với nó, từ đó ta chọn chi tiết có kích thước phù hợp với kích thước đã xác định để tiến hành lắp. * Phương pháp lắp sửa Nội dung của phương pháp lắp sửa là sửa chữa một khâu chọn trước trong các khâu thành phần của sản phẩm lắp bằng cách lấy đi một lượng kim loại trên bề mặt lắp ghép của nó để đạt được yêu cầu của mối lắp. Khâu sửa chữa được gọi là khâu bồi thường. * Phương pháp lắp điều chỉnh Khi lắp điều chỉnh độ chính xác của khâu khép kín đạt được nhờ thay đổi vị trí của khâu bồi thường bằng cách dịch chuyển hay điều chỉnh. Phương pháp lắp điều chỉnh đơn giản, cho phép phục hồi độ chính xác của mối lắp sau một thời gian làm việc của thiết bị. 8.3. CÁC HÌNH THỨC TỔ CHỨC LẮP RÁP a. Hình thức tổ chức lắp ráp cố định Lắp ráp cố định là hình thức tổ chức lắp ráp mà các công việc được thực hiện tại một hay một số dịa điểm. Các chi tiết lắp, cụm hay bộ phận lắp được vận chuyển tới địa điểm lắp. Lắp ráp cố định có các hình thức lắp sau: * Lắp ráp cố định tập trung Lắp ráp cố định tập trung là hình thức tổ chức lắp ráp mà đối tượng lắp được hoàn thành tại một vị trí cố định do 1 hoặc 1 nhóm công nhân thực hiện. * Lắp ráp cố định phân tán Đối với những sản phẩm phức tạp người ta chia sản phẩm thành nhiều bộ phận, mỗi bộ phận được lắp ở các vị trí độc lập. Sau đó các bộ phận được lắp thành sản phẩm hoàn chỉnh tại một địa điểm cố định. Hình thức lắp ráp cố định phân tán có năng suất cao hơn hình thức lắp ráp cố định tập trung, không đòi hỏi công nhân có tay nghề cao, thường dùng trong các nhà máy cơ khí có quy mô sản xuất trung bình. b. Hình thức tổ chức lắp ráp di động Khi lắp di động đối tượng lắp được 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 tượng được thực hiện một hoặc một số nguyên công lắp nhất định. * Lắp di động tự do Khi lắp ráp di động tự do đối tượng lắp được di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Tại mỗi vị trí lắp, chỉ khi nguyên công lắp hoàn thành đối tượng lắp mới được di chuyển sang vị trí tiếp theo, do đó quá trình di chuyển của đối tượng lắp không tuân theo nhịp của chu kỳ lắp. Sự di chuyển của đối tượng lắp được thực hiện bằng các phương tiện như xe đẩy, cần trục … * Lắp ráp di động cưỡng bức Khi lắp ráp di động cưỡng bức quá trình di động của đối tượng lắp được điều khiển thống nhất phù hợp với nhịp của chu kỳ lắp nhờ các thiết bị như băng truyền, xích tải, bàn quay … Hình thức lắp ráp di động cưỡng bức cho năng suất cao. c. Hình thức lắp ráp dây chuyền Lắp ráp dây chuyền là hình thức lắp ráp trong đó sản phẩm lắp được thực hiện một cách liên tục qua các vị trí lắp ráp trong một khoảng thời gian xác định. Theo hình thức này các sản phẩm lắp được di động cưỡng bức gián đoạn hoặc di chuyển cưỡng bức liên tục. Lắp ráp dây chuyền cho năng suất cao vì có thể thực hiện tự động hóa quá trình lắp ráp. 8.4. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP a. Định nghĩa Nội dung của quy trình công nghệ lắp ráp là xác định trình tự và phương pháp lắp ráp các chi tiết máy để tạo thành sản phẩm, thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật đề ra một cách kinh tế nhất. Quy trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cũng được chia ra thành các nguyên công, bước và động tác. * Nguyên công lắp ráp là một phần của quá trình lắp được hoàn thành đối với một bộ phận hay toàn bộ 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 bay … * Bước lắp ráp là một phần của nguyên công, được quy định bởi sự không thay đổi vị trí dụng cụ lắp. Ví dụ: lắp bánh đai lên đầu trục bao gồm các bước: 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, tiến hành lắp, kiểm tra chất lượng mối lắp v.v… 8.6. LẮP MỘT SỐ MỐI LẮP ĐIỂN HÌNH 8.6.1 Lắp các mối lắp cố định tháo được Các mối lắp cố định tháo được là các kiểu lắp ghép bằng ren. Khi lắp các mối lắp bằng ren phải đảm bảo các yêu cầu sau đây: * Đảm bảo vị trí tương quan và liên kết chặt chẽ của các chi tiết lắp. * Ren phải đủ bền, khi vặn không bị đứt, cháy ren. * Đảm bảo độ kín khít đối với các mối lắp ống dẫn khí, dầu hoặc chất lỏng. Mối lắp bằng ren thông dụng là lắp gu giông, bu lông, đai ốc. a. Lắp gu giông Gugiông là chi tiết có dạng hình trụ, hai đàu có ren, thường dùng lắp cào chi tiết cơ sở, sau đó lắp các chi tiết khác lên nó và vặn chặt bằng đai ốc. Ví dụ: gugiông dùng lắp nắp tay biên, lắp nắp quy lát, lắp blôc xy lanh máy nổ v.v… Yêu cầu lắp gugiông phải thẳng, không bị cong, nghiêng và đảo trong quá trình vặn. Tháo và lắp gugiông trong sản xuất đơn chiếc có thể dùng hai mũ ốc hãm và dùng các chìa vặn tiêu chuẩn hoặc vạn năng. Trong sản xuất lớn nhằm đảm bảo tháo lắp nhanh chóng có lực vặn chính xác, người ta dùng các chìa vặn b. Lắp bulông và đai ốc Mối lắp bulông và đai ốc là mối lắp thông dụng trong ngành cơ khí. Yêu cầu khi lắp cần phải đảm bảo mặt phẳng đai ốc áp sát vào bề mặt chi tiết, không được kênh, hở. Khi vặn nhiều bu lông trên một mặt phẳng lắp, ta phải vặn theo thứ tự nhất định với lực vặn đều nhau để tránh biến dạng không đều chi tiết lắp, đảm bảo tiếp xúc đều trên mặt lắp ghép. 8.6.2 Lắp các mối lắp cố định không tháo được Những mối lắp cố định không tháo được bao gồm những mối lắp ghép có độ dôi bằng đinh tán, hàn hoặc dán kim loại với nhau v.v… Các mối lắp chặt có độ dôi thường được thực hiện bằng biện pháp nung nóng vật bao hay làm lạnh chi tiết bị bao hoặc ép nguội. a. Lắp ghép chặt bằng nung nóng vật bao Khi nung nóng vật bao, do dãn nở về nhiệt, kích thước của nó tăng lên. Quá trình lắp không cần lực ép, các nhấp nhô không bị san phẳng, bảo đảm được mối lắp chặt, đủ lực căng cần thiết. Phương pháp này thường ứng dụng cho các mối lắp chịu tải lớn, chi tiết lắp có đường kính lớn, chiều dài lắp nhỏ. Nung nóng vật bao có thể thực hiện trong lò điện, lò tần số hoặc luộc trong dầu v.v…. Trong điều kiện lắp thủ công có thể nung bằng lò than. Phương pháp nung nóng vật bao có một số nhược điểm sau: * Những chi tiết có hình dạng phức tạp khi nung nóng bị biến dạng nhiệt gây cong , vênh, rạn, nứt … * Ngoài phương pháp luộc trong dầu, các phương pháp khác làm cho bề mặt bị oxy hóa dẫn đến giảm chất lượng bề mặt đã gia công. b. Lắp chặt bằng phương pháp làm lạnh vật bị bao Phương pháp làm lạnh vật bị bao khắc phục được những nhược điểm của quá trình nung nóng vật bao. Nhưng phương pháp này phải sử dụng những thiết bị phức tạp, đắt tiền nên tăng chi phí của quá trình lắp. Để làm lạnh chi tiết, ta sử dụng các phương pháp sau: * Dùng băng CO2 khô có thể làm lạnh tới nhiệt độ (-70oC) ÷ (-80oC). * Với thiết bị đặc biệt làm lạnh bằng không khí lỏng hay nitơ lỏng có thể hạ nhiệt tới (-200oC) ÷ (-220oC). Trong phương pháp này cần tránh sự biến dạng của chi tiết do làm lạnh tức thời. c. Lắp chặt bằng ép nguội Thực hiện việc ép chặt bằng dùng lực ép trục vào lỗ. Trong quá trình thực hiện mối lắp cần phải giải quyết hai yêu cầu cơ bản là: định hướng chi tiets tốt và xác định lực ép cần thiết cho mối ghép. d. Lắp chặt bằng đinh tán Kết cấu đinh tán thường dùng cho các mối lắp ghép chịu tải trọng lớn, rung động mạnh như các kết cấu khung giàn trong ngành xây dựng, giàn cầu trong công nghiệp đóng tàu, máy bay v.v… Tùy theo vật liệu và đường kính của đinh tán có thể thực hiện bằng cách tán nguội hay tán nóng. 8.6.3 Lắp các mối lắp di động Mối lắp di động được dùng phổ biến trong ngành chế tạo máy. Do đặc thù và kết cấu của sản phẩm các mối lắp di động bao gồm nhiều loại khác nhau,, ở đây chỉ trình bày hai loại thông dụng nhất là ổ trục và các bộ truyền ăn khớp bánh răng. * Lắp ổ trượt liền Ổ trượt dùng trong ngành chế tạo máy là ổ trượt liền và ổ trượt hai nửa (còn gọi là ổ trượt bổ đôi). Mối lắp ghép ổ trượt liền có những yêu cầu sau: + Đường kính ngoài của ổ lắp chặt với vỏ hộp. + Đường kính trong lắp lỏng với cổ trục. Khi lắp bạc lên hộp có thể nung nóng vật bao, làm lạnh vật bị bao hay lắp ép. Mối lắp ổ lên thân hộp thường yêu cầu độ dôi lắp ghép không lớn thông thường sử dụng phương pháp ép nguội. Khi ép bạc phải định hướng tốt để tránh biến dạng. b. Lắp ổ trượt bổ đôi Lắp ráp các ổ trượt bổ đôi cần quan tâm tới độ cứng vững của ổ. Điều đó được thể hiện qua tỷ số K. K = S/D Trong đó: S. độ dày thành bạc. D. đường kính ngoài của bạc; (K = 0,065 ÷ 0,095 đối với bạc dầy; K = 0,025 ÷ 0,045 với bạc mỏng). Bạc thường được chế tạo bằng hợp kim bimetall có lớp phủ chịu ma sát với chiều dày khoảng (0,4÷0,9)mm. Chúng được dùng nhiều trong động cơ ôtô, máy kéo, máy bay … c. Lắp ổ lăn Để lắp ổ lăn thường dùng 2 cách lắp: * Vòng trong lắp chặt với trục còn vòng ngoài lắp lỏng với thân hộp. * Vòng trong lắp lỏng với trục còn vòng ngoài lắp chặt với vỏ nhằm đảm bảo trong quá trình làm việc ổ không bị kẹt do dãn nở vì nhiệt. Để thực hiện quá trình lắp ta rhwcj hiện nung nóng vòng bi (luộc trong dầu ở nhiệt độ (65o÷100oC). Tiếp theo ép ổ vào trục và cần phải dẫn hướng tốt và lực ép đều. d. Lắp ổ bi kim Ổ bi kim còn gọi là ổ bi đũa. Nó có yêu cầy về khe hở hướng kính như khe hở làm việc của ổ trượt. Việc lắp ổ bi kim khác với lắp ổ bi thường là phải chế tạo trục phụ (hay bạc phụ) có đường kính lắp ghép nhỏ hơn trục khoảng (0,1÷0,2) mm. Sau khi lắp ổ vào vị trí xác định, cần tiến hành kiểm tra các yêu cầu sau: + Ổ quay êm, nhẹ nhàng không có tiếng ồn. + Kiểm tra khe hở hướng kính và hướng trục. 8.6.4 Lắp bộ truyền bánh răng a. Lắp bộ truyền bánh răng thẳng Do yêu cầu làm việc mà mối lắp bánh răng trên trục có thể là lắp lỏng hay lắp chặt. Thực hiện mối lắp chặt đã trình bày ở trên như : nung nóng vật bao, làm lạnh vật bị bao hay ép nguội. Để truyền mômen xoắn thường dùng kết cấu then hay then hoa. Cố định vị trí chiều trục của bánh răng có thể dùng gờ trục, bạc chặn, vít chí hoặc đai ốc hãm v.v… Sau khi lắp ráp bánh răng cần phải kiểm tra chất lượng của cụm lắp theo các thông số sau: - Kiểm tra độ đảo hướng kính và hướng trục. - Kiểm tra khe hở bánh răng và thành hộp sao cho đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc. - Kiểm tra khe hở mặt răng. - Kiểm tra vị trí ăn khớp của mặt răng. b- Lắp bộ truyền bánh răng côn Khi lắp bánh răng côn trên trục thường sử dụng mối lắp chặt. Truyền mômen xoắn có thể thông qua then hoặc nhờ áp lực do bộ đôi lắp tạo nên. Một số bánh răng côn có kích thước bé thường chế tạo liền trục. Quá trình lắp ráp bộ truyền này thực hiện như lắp ráp bộ truyền bánh răng trụ đã trình bày ở trên. Ngoài ra khi lắp ráp bộ truyền bánh răng côn, phải chú ý điều chỉnh sự ăn khớp của chúng sao cho đảm bảo khe hở làm việc giống như các bộ truyền bánh răng trụ. c. Lắp bộ truyền bánh vít – trục vít Lắp bộ truyền bánh vít – trục vít cần phải bảo đảm các điều kiện ăn khớp giống như các bộ truyền bánh răng như đảm bảo vết ăn khớp đúng, truyền động ren và khe hở làm việc đúng 8.7. KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LẮP RÁP 8.7.1 Kiểm tra chất lượng mối lắp Những sai lệch trong quá trình lắp ráp có thể do các nguyên nhân sau: + Xác định khe hơe hoặc độ dôi của các mối lắp không chính xác. + Điều chỉnh vị trí tương quan của các chi tiết lắp không đúng. + Lực tác dụng khi lắp hay lực kẹp làm cho các chi tiết bị biến dạng. + Trong quá trình vận chuyển làm thay đổi vị trí hay làm biến dạng các bộ phận của sản phẩm.