Bài giảng Cơ khí đại dương - Chương 1: Các khái niệm - Vũ Đình Toại

Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 Mụn học: m m ệ ệ ni ni i i ỏ ỏ CCƠƠ KHKHÍÍ ĐĐẠẠII CCƯƠƯƠNGNG kh kh c c ỏ ỏ C C NG: Bộ mụn Hàn & Cụng nghệ Kim loại ƯƠ Bộ mụn Hàn & Cụng nghệ Kim loại I C Địa chỉ: P306 Nhà C1 – ĐHBK Hà Nội ĐẠ ĐT: 04.869 2204, Fax: 04.868 4543 KHÍ Ơ C Email: bmhan@mail.hut.edu.vn â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 1 / 19 Nội dung mụn học: m m ệ 1. Cỏc khỏi niệm cơ bản về sản xuất cơ khớ ệ 1. Cỏc khỏi niệm cơ bản về sản xuất cơ khớ ni ni i i 2. Vật liệu dựng trong ngành cơ khớ ỏ 2. Vật liệu dựng trong ngành cơ khớ ỏ kh kh 3. Luyện kim c c ỏ ỏ C C 4. Cỏc phương phỏp chế tạo phụi NG: 5. Cỏc phương phỏp Gia cụng cắt gọt ƯƠ 6. Xử lý và bảo vệ bề mặt I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 2 / 19 1 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 Quỏ trỡnh sản xuất: Tài nguyờn Quặng, nhiên liệu, trợ dung Thép, gang, Phi kim Kim loại m m Chế tạo vật liệu ệ ệ đồng, nhôm ni ni i i ỏ ỏ kh kh Chế tạo phụi Đỳc, cỏn, rốn, dập, hàn, ... c c Chế tạo phụi ỏ ỏ C C Phế phẩm NG: Gia cụng cắt gọt Tiện, phay, bào, khoan, ... ƯƠ I C Phế phẩm ĐẠ Xử lý và bảo vệ Nhiệtluyện, hoỏ nhiệt KHÍ luyện, sơn, mạ, phủ, ... Ơ C Phế phẩm Sản phẩm â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 3 / 19 Ch−ơng I: Các khái niệm cơ bản trong sản xuất cơ khí I. Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi 1. Sản phẩm là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra ở giai đoạn chế tạo cuối cựng của một cơ sở sản xuất m m là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của mỏy, đặc trưng của nú ệ 2. Chi tiết máy ệ 2. Chi tiết máy ni ni là khụng thể tỏch ra được và đạt mọi yờu cầu kỹ thuật i i ỏ ỏ kh kh c c ) 2 nhóm chi tiết máy: - Nhúm chi tiết mỏy cú cụng dụng chung ỏ ỏ C C - Nhúm chi tiết mỏy cú cụng dụng riờng NG: 3. Bộ phận máy là một phần của mỏy, gồm hai hay nhiều chi tiết mỏy được ƯƠ liờn kết với nhau theo những nguyờn lý mỏy nhất định I C ĐẠ 4. Cơ cấu máy là một phần của mỏy hoặc bộ phận mỏy cú nhiệm vụ nhất định trong mỏy KHÍ Ơ C 5. Phôi là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra của một quỏ trỡnh sản xuất này chuyển sang một quỏ trỡnh sản xuất khỏc â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 4 / 19 2 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 II. Quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quy trình công nghệ 1. Quá trình thiết kế là quỏ trỡnh con ngườisử dụng thành tựu khoa học (thụng qua sự tớch luỹ và bằng sự sỏng tạocủa mỡnh) tạorasảnphẩmthể hiệntrờncỏcbản vẽ kỹ thuậtvàbảnthuyết minh tớnh toỏn m m ệ ệ ni ni i i 2. Quá trình sản xuất ỏ ỏ kh kh là quỏ trỡnh con người (thụng quỏ cỏc cụng cụ sản xuất) tỏc động lờn tài c c ỏ ỏ nguyờn thiờn nhiờn hoặc bỏn thành phẩm để biến đổi chỳng thành C C những vật phẩm cú ớch cho xó hội NG: ƯƠ I C Quy trình công nghệ ĐẠ là một phần của quy trỡnh sản xuất, làm thay đổi trạng thỏi của đối tượng KHÍ sản xuất theo một thứ tự nhất định và bằng một cụng nghệ nhất định Ơ sản xuất theo một thứ tự nhất định và bằng một cụng nghệ nhất định C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 5 / 19 III. Các thành phần của quy trình công nghệ: 1. Nguyên công là một phần của quỏ trỡnh cụng nghệ do một nhúm cụng nhõn thực hiện liờn tục tại một chỗ làm việc để gia cụng một hay nhiều nhúm chi tiết cựng được gia cụng một lần m m là một phần của nguyờn cụng để làm thay đổi trạng thỏi, hỡnh dỏng ệ 2. B−ớc là một phần của nguyờn cụng để làm thay đổi trạng thỏi, hỡnh dỏng ệ 2. B−ớc ni ni của chi tiết mỏy bằng một hay một tập hợp dụng cụ với chế độ làm i của chi tiết mỏy bằng một hay một tập hợp dụng cụ với chế độ làm i ỏ ỏ việc khụng đổi của dụng cụ kh kh c c ỏ ỏ C C IV. Các dạng sản xuất: NG: 1. Sản xuất đơn chiếc là dạng sản xuất chế tạo một hoặc một số ớt sản ƯƠ phẩm, chu kỳ lặp lại rất ớt và khụng theo một khoảng I C thời gian nhất định nào ĐẠ 2. Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất trong đú việc chế tạo sản phẩm KHÍ theo từng loạt hay từng lụ được lặp lại thường Ơ theo từng loạt hay từng lụ được lặp lại thường C xuyờn sau một khoảng thời gian nhất định 3. Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất trong đú sản phẩm được chế tạo với một số lượng rất lớn và liờn tục trong một khoảng thời gian dài â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 6 / 19 3 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 V. khái niệm về chất l−ợng bề mặt của sản phẩm 1. Độ nhẵn bề mặt (độ nhấp nhô bề mặt): 1.1. Các khái niệm và định nghĩa. - Bề mặt hình học là bề mặt đ−ợc xác định bởi kích th−ớc trên bản vẽ không có nhấp nhô sai lệch về hình dáng m m ệ ệ ni ni - Bề mặt thực là bề mặt giới hạn của vật thể, ngăn cách nó với môi tr−ờng i i ỏ ỏ xung quanh kh kh c c ỏ ỏ C - Bề mặt đo đ−ợc là bề mặt nhận đ−ợc khi đo về bề mặt thực bằng các C - Bề mặt đo đ−ợc là bề mặt nhận đ−ợc khi đo về bề mặt thực bằng các dụng cụ đo NG: ƯƠ ặ Chiều dài chuẩn L là chiều dài phần bề mặt đ−ợc chọn để đánh giá độ I C nhấp nhô bề mặt ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 7 / 19 - Độ nhẵn bề mặt là tập hợp những mấp mô có b−ớc t−ơng đối nhỏ trên bề mặt thực, đ−ợc xét trong phạm vi chiều dài chuẩn L - Chiều dài đo là chiều dài tối thiểu của phần bề mặt cần thiết để xác định một cách tin cậy nhấp nhô bề mặt. Nó bao gồm một số chiều dài chuẩn - Đ−ờng trung bình của Profin đo đ−ợc sao cho tổng bình ph−ơng khoảng m m ệ ệ cách từ các điểm của Profin đến đ−ờng đó (y1, y2, ...yn) là nhỏ nhất trong giới ni ni i i ỏ ỏ hạn chiều dài chuẩn kh kh F1 + F3 + Fn-1 = F2 + F4+Fn c c ỏ ỏ C C ặ Sai lệch trung bình số học Ra là trị số trung bình các khoảng cách từ NG: những điểm của Prôfin đo đ−ợc đến đ−ờng trung bình của nó, trong giới hạn ƯƠ chiều dài chuẩn I C ĐẠ 1 L KHÍ Ra = ∫ o y dx Ơ C L 1 n Ra = ∑ yi L i=1 â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 8 / 19 4 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 ặ Chiều cao mấp mô trung bình Rz là trị số trung bình của những khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 đáy thấp nhất của Profin đo đ−ợc, trong giới hạn chiều dài chuẩn (h + h + ... + h ) − (h + h + ... + h ) R = 1 3 9 2 4 10 z 5 m m ệ ệ ni ni i i ặ Trong đó h1, h3 +h9 và h4, h4,..h10 là khoảng cách từ các đỉnh cao ỏ ỏ kh kh nhất và các đáy thấp nhất của Prôfin đến một đ−ờng bất kỳ song song với đ−ờng c c ỏ ỏ trung bình C C 1.2. phân cấp và ký hiệu độ nhẵn bề mặt NG: ƯƠ Độ nhẵn bề mặt đ−ợc xác định bằng 1 trong 2 chỉ tiêu sau: I C - Sai lệch trung bình số học Ra ĐẠ - Chiều cao mấp mô trung bình Rz KHÍ Tiêu chuẩn Nhà n−ớc TCVN 2511- 78 quy định 14 cấp độ nhẵn bề mặt Ơ C Đối với cấp 6 ữ 12, chủ yếu dùng thông số Ra, Đối với cấp 13,14 và 1ữ 5 chủ yếu dùng thông số Rz. Ký hiệu: R z 20 2,5 â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 9 / 19 2. Tính chất có lý lớp bề mặt Cấu trúc của lớp bề mặt kim loại sau khi gia công cơ bao gồm các lớp sau: m m ệ ệ ni ni i i ỏ ỏ kh kh c c ỏ ỏ C C NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ o Ơ 1: Lớp thứ nhất là một màng khí hấp thụ trên bề mặt: 2 -3 A C 2: Lớp thứ hai là lớp Ôxy hoá: 40 - 80Ao 3: Lớp thứ 3 là lớp kim loại bị biến dạng: 50.000Ao, â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 10 / 19 5 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 VI. Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí 1. Khái niệm về tính lắp lẫn và dung sai Tính lắp lẫn của một chi tiết hay bộ phận máy là khả năng thay thế cho nhau không cần lựa chọn và sửa chữa mà vẫn bảo đảm đ−ợc các điều kiện kỹ thuật và kinh tế hợp lý m m ệ ệ Sai phạm trong phạm vi cho phép để bảo đảm tính lắp lẫn gọi là dung sai (δ) ni ni i i ỏ ỏ kh kh c c ỏ ỏ δ = Dmax - Dmin C C hoặc có thể viết NG: δ (IT) = ES (es) + EI (ei) ƯƠ I C ĐẠ IT: dung sai ES, es: sai lệch trên KHÍ Ơ EI, ei: sai lệch d−ới C ES, EI: dùng cho lỗ es, ei: dùng cho trục â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 11 / 19 - Kích th−ớc danh nghĩa là kích th−ớc cơ bản, đ−ợc xác định theo chức năng của chi tiết và dùng làm căn cứ để tính độ sai lệch --> Kích th−ớc danh nghĩa sử dụng trong các kết cấu phải đ−ợc chọn t−ơng ứng với kích th−ớc trong TCVN 192 - 66 “Kích th−ớc −u tiên” --> Chọn kích th−ớc danh nghĩa theo tiêu chuẩn cho phép giảm số l−ợng, chủng loại m m ệ ệ các dụng cụ đo l−ờng và cắt gọt, tạo điều kiện phân loại các quá trình công nghệ và ni ni i i ỏ ỏ đơn giản hoá sản xuất kh kh c c ỏ ỏ - Dung sai có trị số phụ thuộc vào kích th−ớc danh nghĩa và đ−ợc ký hiệu C C bằng các chữ số - cấp chính xác NG: Tiêu chuẩn Việt Nam đ−ợc quy định 19 cấp chính xác theo thứ tự độ chính xác giảm ƯƠ I C dần: 01, 0, 1, 2...17 ĐẠ >> Miền dung sai theo TCVN và ISO đ−ợc ký hiệu bởi một chữ (ký hiệu KHÍ sai lệch cơ bản) và một số (ký hiệu dung sai): Ơ C Ví dụ: H7, H11, D6... (đói với lỗ), g6, f5, e6... (đối với trục) >> Trên các tài liệu kỹ thuật, mỗi kích th−ớc cần quy định dung sai theo TCVN và ISO đ−ợc ký hiệu nh− sau: 18H7, 40g6, 40H11... â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 12 / 19 6 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 m m ệ ệ ni ni i i ỏ ỏ kh kh c c ỏ ỏ C C Miền dung sai của hệ trục và lỗ NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 13 / 19 - Lắp ghép đ−ợc tạo thành do sự nối ghép giữa hai chi tiết --> Tính chất của lắp ghép đ−ợc đặc tr−ng bởi hiệu các kích th−ớc của hai chi tiết tr−ớc khi lắp, nghĩa là bởi trị số của độ hở hoặc độ doi có trong mối ghép - Trục là tên gọi đ−ợc dùng để ký hiệu các bề mặt trụ ngoài của chi tiết - Lỗ là tên gọi đ−ợc dùng để ký hiệu các bề mặt trụ trong của chi tiết m m ệ ệ ni ni i i ỏ ->> Trục cơ bản là trục mà sai lệch trên của nó bằng không. ỏ ->> Trục cơ bản là trục mà sai lệch trên của nó bằng không. kh kh ->> Lỗ cơ bản là lỗ mà sai lệch d−ới của nó bằng không c c ỏ ỏ C C NG: ->> Kích th−ớc danh nghĩa của mối ghép là kích th−ớc danh nghĩa chung cho lỗ và trục. ->> Dung sai lắp ghép là tổng dung sai của lỗ và trục ƯƠ I C ĐẠ - Độ hở là hiệu giữa các kích th−ớc của lỗ và trục nếu kích th−ớc của lỗ lớn KHÍ hơn kích th−ớc của trục. Lắp ghép này đ−ợc gọi là lắp ghép lỏng Ơ C - Độ dôi là hiệu giữa các kích th−ớc của trục và lỗ tr−ớc khi lắp, nếu kích th−ớc của trục lớn hơn kích th−ớc của lỗ. Lắp ghép này đ−ợc gọi là ghép chặt â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 14 / 19 7 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 2. Khái niệm về độ chính xác gia công - Độ chính xác gia công là mức độ đạt đ−ợc khi gia công các chi tiết thực so với độ chính xác thiết kế đề ra. - Sai lệch gia công càng lớn tức là độ chính xác gia công càng kém m m ệ ệ Trong thực tế độ chính xác gia công đ−ợc biểu thị bằng: ni ni i i ỏ - sai lệch về kích th−ớc ->> biểu thị bằng dung sai ỏ - sai lệch về kích th−ớc ->> biểu thị bằng dung sai kh kh - sai lệch hình dáng ->> biểu thị bằng: c c ỏ ỏ + Sai lệch hình dáng hình học nh− độ phẳng, độ côn, độ ôvan C C + Sai lệch về vị trí t−ơng quan giữa các yếu tố hình học của chi tiết NG: (độ song song hai đ−ờng tâm, độ thẳng góc giữa mặt đầu và tâm, v.v..) ƯƠ + Độ chính xác của hình dáng hình học tế vi (độ nhẵn bề mặt) I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 15 / 19 3. Các ph−ơng pháp đo và dụng cụ đo 3.1. Các ph−ơng pháp đo 3.1.1. Đo trực tiếp: với ph−ơng pháp đo này, giá trị của đại l−ợng đo đ−ợc xác định trực tiếp theo chỉ số trên dụng cụ đo hoặc theo độ sai lệch kích th−ớc của vật đo so với kích th−ớc mẫu m m ệ ệ ni ni Đo trực tiếp tuyệt đối: Đo trực tiếp kích th−ớc cần đo và giá trị của kích i i ỏ ỏ th−ớc nhận đ−ợc trực tiếp trên vạch chỉ thị của dụng cụ đo kh kh c c ỏ ỏ C C Đo trực tiếp so sánh: Đo trực tiếp kích th−ớc cần đo, nh−ng khi đo chỉ xác định trị số sai lệch của kích th−ớc so với mẫu; giá trị của kích th−ớc sẽ tính NG: bằng phép cộng đại số kích th−ớc mẫu với giá trị sai lệch đó ƯƠ I C ĐẠ 3.1.2. Đo giá tiếp: Đặc điểm của đo gián tiếp là giá trị của đại l−ợng đo đ−ợc KHÍ xác định gián tiếp qua kết quả đo trực tiếp các đại l−ợng có liên quan đến đại Ơ C l−ợng đo 3.1.3. Đo phân tích (từng phần): Bằng ph−ơng pháp này, các thông số của chi tiết đ−ợc đo riêng rẽ, không phụ thuộc vào nhau â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 16 / 19 8 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 3.2. Các dụng cụ đo m m ệ ệ ni ni i i ỏ ỏ Đo kích th−ớc lỗ kh kh c c ỏ ỏ a) Th−ớc cặp, chính xác 0,05mm C C b) Panme đo trong, cx 0,01mm NG: ƯƠ c) Đồng hồ đo lỗ, cx 0,01mm I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 17 / 19 m m ệ ệ Calip giới hạn ni ni i i ỏ ỏ a) Calip trục hai đầu kh kh c c ỏ ỏ b) Calip một phía C C c) Calip phẳng hai đầu NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 18 / 19 9 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 4. Tiêu chuẩn hoá trong ngành Cơ khí: Tự đọc sách giáo khoa m m ệ ệ ni ni i i ỏ ỏ kh kh c c ỏ ỏ C C NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 19 / 19 10