Các khái niệm cơ bản trong cơ khí

Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 1 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 1 / 19 CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại Địa chỉ: P306 Nhà C1 – ĐHBK Hà Nội ĐT: 04.869 2204, Fax: 04.868 4543 Email: bmhan@mail.hut.edu.vn Môn học: C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 2 / 19 Nội dung môn học: 1. Các khái niệm cơ bản về sản xuất cơ khí 2. Vật liệu dùng trong ngành cơ khí 3. Luyện kim 4. Các phương pháp chế tạo phôi 5. Các phương pháp Gia công cắt gọt 6. Xử lý và bảo vệ bề mặt Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 2 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 3 / 19 Quá trình sản xuất: Tài nguyên Chế tạo vật liệu Chế tạo phôi Gia công cắt gọt Xử lý và bảo vệ Sản phẩm QuÆng, nhiªn liÖu, trî dung Kim loại Đúc, cán, rèn, dập, hàn, ... Tiện, phay, bào, khoan, ... Nhiệt luyện, hoá nhiệt luyện, sơn, mạ, phủ, ... ThÐp, gang, ®ång, nh«m Phi kim PhÕ phÈm PhÕ phÈm PhÕ phÈm C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 4 / 19 Ch−¬ng I: C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n trong s¶n xuÊt c¬ khÝ I. Kh¸i niÖm vÒ s¶n phÈm, chi tiÕt m¸y, bé phËn m¸y, c¬ cÊu m¸y, ph«i 1. S¶n phÈm là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra ở giai đoạn chế tạo cuối cùng của một cơ sở sản xuất 2. Chi tiÕt m¸y là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của máy, đặc trưng của nó là không thể tách ra được và đạt mọi yêu cầu kỹ thuật ) 2 nhãm chi tiÕt m¸y: - Nhóm chi tiết máy có công dụng chung - Nhóm chi tiết máy có công dụng riêng 3. Bé phËn m¸y là một phần của máy, gồm hai hay nhiều chi tiết máy được liên kết với nhau theo những nguyên lý máy nhất định 4. C¬ cÊu m¸y là một phần của máy hoặc bộ phận máy có nhiệm vụ nhất định trong máy 5. Ph«i là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra của một quá trình sản xuất này chuyển sang một quá trình sản xuất khác Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 3 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 5 / 19 II. Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, quy tr×nh c«ng nghÖ 1. Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ là quá trình con người sử dụng thành tựu khoa học (thông qua sự tích luỹ và bằng sự sáng tạo của mình) tạo ra sản phẩm thể hiện trên các bản vẽ kỹ thuật và bản thuyết minh tính toán 2. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt là quá trình con người (thông quá các công cụ sản xuất) tác động lên tài nguyên thiên nhiên hoặc bán thành phẩm để biến đổi chúng thành những vật phẩm có ích cho xã hội Quy tr×nh c«ng nghÖ là một phần của quy trình sản xuất, làm thay đổi trạng thái của đối tượng sản xuất theo một thứ tự nhất định và bằng một công nghệ nhất định C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 6 / 19 2. B−íc là một phần của nguyên công để làm thay đổi trạng thái, hình dáng của chi tiết máy bằng một hay một tập hợp dụng cụ với chế độ làm việc không đổi của dụng cụ IV. C¸c d¹ng s¶n xuÊt: 1. S¶n xuÊt ®¬n chiÕc là dạng sản xuất chế tạo một hoặc một số ít sản phẩm, chu kỳ lặp lại rất ít và không theo một khoảng thời gian nhất định nào 2. S¶n xuÊt hµng lo¹t là dạng sản xuất trong đó việc chế tạo sản phẩm theo từng loạt hay từng lô được lặp lại thường xuyên sau một khoảng thời gian nhất định 3. S¶n xuÊt hµng khèi là dạng sản xuất trong đó sản phẩm được chế tạo với một số lượng rất lớn và liên tục trong một khoảng thời gian dài III. C¸c thµnh phÇn cña quy tr×nh c«ng nghÖ: 1. Nguyªn c«ng là một phần của quá trình công nghệ do một nhóm công nhân thực hiện liên tục tại một chỗ làm việc để gia công một hay nhiều nhóm chi tiết cùng được gia công một lần Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 4 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 7 / 19 V. kh¸i niÖm vÒ chÊt l−îng bÒ mÆt cña s¶n phÈm 1. §é nh½n bÒ mÆt (®é nhÊp nh« bÒ mÆt): 1.1. C¸c kh¸i niÖm vµ ®Þnh nghÜa. - BÒ mÆt h×nh häc lµ bÒ mÆt ®−îc x¸c ®Þnh bëi kÝch th−íc trªn b¶n vÏ kh«ng cã nhÊp nh« sai lÖch vÒ h×nh d¸ng - BÒ mÆt thùc lµ bÒ mÆt giíi h¹n cña vËt thÓ, ng¨n c¸ch nã víi m«i tr−êng xung quanh - BÒ mÆt ®o ®−îc lµ bÒ mÆt nhËn ®−îc khi ®o vÒ bÒ mÆt thùc b»ng c¸c dông cô ®o Æ ChiÒu dµi chuÈn L lµ chiÒu dµi phÇn bÒ mÆt ®−îc chän ®Ó ®¸nh gi¸ ®é nhÊp nh« bÒ mÆt C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 8 / 19 - §é nh½n bÒ mÆt lµ tËp hîp nh÷ng mÊp m« cã b−íc t−¬ng ®èi nhá trªn bÒ mÆt thùc, ®−îc xÐt trong ph¹m vi chiÒu dµi chuÈn L - ChiÒu dµi ®o lµ chiÒu dµi tèi thiÓu cña phÇn bÒ mÆt cÇn thiÕt ®Ó x¸c ®Þnh mét c¸ch tin cËy nhÊp nh« bÒ mÆt. Nã bao gåm mét sè chiÒu dµi chuÈn - §−êng trung b×nh cña Profin ®o ®−îc sao cho tæng b×nh ph−¬ng kho¶ng c¸ch tõ c¸c ®iÓm cña Profin ®Õn ®−êng ®ã (y1, y2, ...yn) lµ nhá nhÊt trong giíi h¹n chiÒu dµi chuÈn F1 + F3 + …Fn-1 = F2 + F4+…Fn Æ Sai lÖch trung b×nh sè häc Ra lµ trÞ sè trung b×nh c¸c kho¶ng c¸ch tõ nh÷ng ®iÓm cña Pr«fin ®o ®−îc ®Õn ®−êng trung b×nh cña nã, trong giíi h¹n chiÒu dµi chuÈn dxy L R Loa ∫= 1 ∑ = = n i ia yL R 1 1 Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 5 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 9 / 19 Æ ChiÒu cao mÊp m« trung b×nh Rz lµ trÞ sè trung b×nh cña nh÷ng kho¶ng c¸ch tõ 5 ®Ønh cao nhÊt ®Õn 5 ®¸y thÊp nhÊt cña Profin ®o ®−îc, trong giíi h¹n chiÒu dµi chuÈn 5 )...()...( 1042931 hhhhhhRz +++−+++= Æ Trong ®ã h1, h3 +…h9 vµ h4, h4,…..h10 lµ kho¶ng c¸ch tõ c¸c ®Ønh cao nhÊt vµ c¸c ®¸y thÊp nhÊt cña Pr«fin ®Õn mét ®−êng bÊt kú song song víi ®−êng trung b×nh 1.2. ph©n cÊp vµ ký hiÖu ®é nh½n bÒ mÆt §é nh½n bÒ mÆt ®−îc x¸c ®Þnh b»ng 1 trong 2 chØ tiªu sau: - Sai lÖch trung b×nh sè häc Ra - ChiÒu cao mÊp m« trung b×nh Rz Tiªu chuÈn Nhµ n−íc TCVN 2511- 78 quy ®Þnh 14 cÊp ®é nh½n bÒ mÆt §èi víi cÊp 6 ÷ 12, chñ yÕu dïng th«ng sè Ra, §èi víi cÊp 13,14 vµ 1÷ 5 chñ yÕu dïng th«ng sè Rz. Ký hiệu: 20zR 5,2 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 10 / 19 2. TÝnh chÊt cã lý líp bÒ mÆt CÊu tróc cña líp bÒ mÆt kim lo¹i sau khi gia c«ng c¬ bao gåm c¸c líp sau: 1: Líp thø nhÊt lµ mét mµng khÝ hÊp thô trªn bÒ mÆt: 2 -3 Ao 2: Líp thø hai lµ líp ¤xy ho¸: 40 - 80Ao 3: Líp thø 3 lµ líp kim lo¹i bÞ biÕn d¹ng: 50.000Ao, Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 6 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 11 / 19 VI. Kh¸i niÖm vÒ ®é chÝnh x¸c gia c«ng c¬ khÝ 1. Kh¸i niÖm vÒ tÝnh l¾p lÉn vµ dung sai TÝnh l¾p lÉn cña mét chi tiÕt hay bé phËn m¸y lµ kh¶ n¨ng thay thÕ cho nhau kh«ng cÇn lùa chän vµ söa ch÷a mµ vÉn b¶o ®¶m ®−îc c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt vµ kinh tÕ hîp lý Sai ph¹m trong ph¹m vi cho phÐp ®Ó b¶o ®¶m tÝnh l¾p lÉn gäi lµ dung sai (δ) δ = Dmax - Dmin hoÆc cã thÓ viÕt δ (IT) = ES (es) + EI (ei) IT: dung sai ES, es: sai lÖch trªn EI, ei: sai lÖch d−íi ES, EI: dïng cho lç es, ei: dïng cho trôc C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 12 / 19 - KÝch th−íc danh nghÜa lµ kÝch th−íc c¬ b¶n, ®−îc x¸c ®Þnh theo chøc n¨ng cña chi tiÕt vµ dïng lµm c¨n cø ®Ó tÝnh ®é sai lÖch --> KÝch th−íc danh nghÜa sö dông trong c¸c kÕt cÊu ph¶i ®−îc chän t−¬ng øng víi kÝch th−íc trong TCVN 192 - 66 “KÝch th−íc −u tiªn” --> Chän kÝch th−íc danh nghÜa theo tiªu chuÈn cho phÐp gi¶m sè l−îng, chñng lo¹i c¸c dông cô ®o l−êng vµ c¾t gät, t¹o ®iÒu kiÖn ph©n lo¹i c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ vµ ®¬n gi¶n ho¸ s¶n xuÊt - Dung sai cã trÞ sè phô thuéc vµo kÝch th−íc danh nghÜa vµ ®−îc ký hiÖu b»ng c¸c ch÷ sè - cÊp chÝnh x¸c Tiªu chuÈn ViÖt Nam ®−îc quy ®Þnh 19 cÊp chÝnh x¸c theo thø tù ®é chÝnh x¸c gi¶m dÇn: 01, 0, 1, 2...17 >> MiÒn dung sai theo TCVN vµ ISO ®−îc ký hiÖu bëi mét ch÷ (ký hiÖu sai lÖch c¬ b¶n) vµ mét sè (ký hiÖu dung sai): VÝ dô: H7, H11, D6... (®ãi víi lç), g6, f5, e6... (®èi víi trôc) >> Trªn c¸c tµi liÖu kü thuËt, mçi kÝch th−íc cÇn quy ®Þnh dung sai theo TCVN vµ ISO ®−îc ký hiÖu nh− sau: 18H7, 40g6, 40H11... Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 7 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 13 / 19 MiÒn dung sai cña hÖ trôc vµ lç C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 14 / 19 - L¾p ghÐp ®−îc t¹o thµnh do sù nèi ghÐp gi÷a hai chi tiÕt --> TÝnh chÊt cña l¾p ghÐp ®−îc ®Æc tr−ng bëi hiÖu c¸c kÝch th−íc cña hai chi tiÕt tr−íc khi l¾p, nghÜa lµ bëi trÞ sè cña ®é hë hoÆc ®é doi cã trong mèi ghÐp - Trôc lµ tªn gäi ®−îc dïng ®Ó ký hiÖu c¸c bÒ mÆt trô ngoµi cña chi tiÕt - Lç lµ tªn gäi ®−îc dïng ®Ó ký hiÖu c¸c bÒ mÆt trô trong cña chi tiÕt ->> Trôc c¬ b¶n lµ trôc mµ sai lÖch trªn cña nã b»ng kh«ng. ->> Lç c¬ b¶n lµ lç mµ sai lÖch d−íi cña nã b»ng kh«ng ->> KÝch th−íc danh nghÜa cña mèi ghÐp lµ kÝch th−íc danh nghÜa chung cho lç vµ trôc. ->> Dung sai l¾p ghÐp lµ tæng dung sai cña lç vµ trôc - §é hë lµ hiÖu gi÷a c¸c kÝch th−íc cña lç vµ trôc nÕu kÝch th−íc cña lç lín h¬n kÝch th−íc cña trôc. L¾p ghÐp nµy ®−îc gäi lµ l¾p ghÐp láng - §é d«i lµ hiÖu gi÷a c¸c kÝch th−íc cña trôc vµ lç tr−íc khi l¾p, nÕu kÝch th−íc cña trôc lín h¬n kÝch th−íc cña lç. L¾p ghÐp nµy ®−îc gäi lµ ghÐp chÆt Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 8 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 15 / 19 2. Kh¸i niÖm vÒ ®é chÝnh x¸c gia c«ng - §é chÝnh x¸c gia c«ng lµ møc ®é ®¹t ®−îc khi gia c«ng c¸c chi tiÕt thùc so víi ®é chÝnh x¸c thiÕt kÕ ®Ò ra. - Sai lÖch gia c«ng cµng lín tøc lµ ®é chÝnh x¸c gia c«ng cµng kÐm Trong thùc tÕ ®é chÝnh x¸c gia c«ng ®−îc biÓu thÞ b»ng: - sai lÖch vÒ kÝch th−íc ->> biÓu thÞ b»ng dung sai - sai lÖch h×nh d¸ng ->> biÓu thÞ b»ng: + Sai lÖch h×nh d¸ng h×nh häc nh− ®é ph¼ng, ®é c«n, ®é «van + Sai lÖch vÒ vÞ trÝ t−¬ng quan gi÷a c¸c yÕu tè h×nh häc cña chi tiÕt (®é song song hai ®−êng t©m, ®é th¼ng gãc gi÷a mÆt ®Çu vµ t©m, v.v..) + §é chÝnh x¸c cña h×nh d¸ng h×nh häc tÕ vi (®é nh½n bÒ mÆt) C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 16 / 19 3. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o vµ dông cô ®o 3.1. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o 3.1.1. §o trùc tiÕp: víi ph−¬ng ph¸p ®o nµy, gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng ®o ®−îc x¸c ®Þnh trùc tiÕp theo chØ sè trªn dông cô ®o hoÆc theo ®é sai lÖch kÝch th−íc cña vËt ®o so víi kÝch th−íc mÉu §o trùc tiÕp tuyÖt ®èi: §o trùc tiÕp kÝch th−íc cÇn ®o vµ gi¸ trÞ cña kÝch th−íc nhËn ®−îc trùc tiÕp trªn v¹ch chØ thÞ cña dông cô ®o §o trùc tiÕp so s¸nh: §o trùc tiÕp kÝch th−íc cÇn ®o, nh−ng khi ®o chØ x¸c ®Þnh trÞ sè sai lÖch cña kÝch th−íc so víi mÉu; gi¸ trÞ cña kÝch th−íc sÏ tÝnh b»ng phÐp céng ®¹i sè kÝch th−íc mÉu víi gi¸ trÞ sai lÖch ®ã 3.1.2. §o gi¸ tiÕp: §Æc ®iÓm cña ®o gi¸n tiÕp lµ gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng ®o ®−îc x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp qua kÕt qu¶ ®o trùc tiÕp c¸c ®¹i l−îng cã liªn quan ®Õn ®¹i l−îng ®o 3.1.3. §o ph©n tÝch (tõng phÇn): B»ng ph−¬ng ph¸p nµy, c¸c th«ng sè cña chi tiÕt ®−îc ®o riªng rÏ, kh«ng phô thuéc vµo nhau Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 9 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 17 / 19 3.2. C¸c dông cô ®o §o kÝch th−íc lç a) Th−íc cÆp, chÝnh x¸c 0,05mm b) Panme ®o trong, cx 0,01mm c) §ång hå ®o lç, cx 0,01mm C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 18 / 19 Calip giíi h¹n a) Calip trôc hai ®Çu b) Calip mét phÝa c) Calip ph¼ng hai ®Çu Bản quyền của ThS. Vũ Đình Toại 13.08.2009 10 C Ơ K H Í Đ Ạ I C Ư Ơ N G : CC áá cc khkh áá ii nini ệệ mm © ThS. KSHQT. Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 19 / 19 4. Tiªu chuÈn ho¸ trong ngµnh C¬ khÝ: Tù ®äc s¸ch gi¸o khoa