Giáo trình thiết kế quy trình công nghệ

BỘ CƠNG THƢƠNG
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP NAM ĐỊNH

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC : THIẾT KẾ QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ
NGÀNH/NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI
TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-… ngày…….tháng….năm ......... …………...........
của……………………………….

Năm 2018


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng nguyên bản
hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị
nghiêm cấm.

1


LỜI GIỚI THIỆU

Hiện nay trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, chế tạo máy là
một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực
công, nông nghiệp, xây dựng, giao thơng, quốc phịng....
Các cán bộ kỹ thuật trong ngành chế tạo máy được đào tạo phải có kiến thức kỹ
thuật cơ bản về công nghệ chế tạo đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để

giải quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất như chế tạo, lắp ráp, sử dụng, sửa
chữa...
Môn học Thiết kế qui trình cơng nghệ có vị trí quan trọng trong chương trình đào
tạo cán bộ kỹ thuật, cơng nhân kỹ thuật ngành cơng nghệ kỹ thuật cơ khí về thiết kế quy
trình cơng nghệ chế tạo các loại máy và các trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như
công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, điện lực ...
Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có
hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các q trình chế tạo sản phẩm
cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu về kinh tế kỹ
thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể.
Với mục đích đó tài liệu này cung cấp những phần lý thuyết cơ bản nhất trong lĩnh
vực công nghệ chế tạo máy, những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi gia cơng cơ khí,
đồng thời giới thiệu các phương pháp gia công thông dụng để tạo ra các dạng bề mặt của
chi tiết cơ khí với các yêu cầu khác nhau về chất lượng gia công.
Trong tài liệu này cũng trình bày một số quy trình cơng nghệ gia cơng các chi tiết
điển hình đã được áp dụng trong thực tế sản xuất.
Trong quá trình biên soạn cuốn sách khơng tránh khỏi những sai sót. Chúng tơi rất
mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc và các đồng nghiệp. Các ý kiến đóng
góp gửi về: Bộ mơn Cơng nghệ cơ khí, Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Nam Định.
Nam Định

ngày….....tháng

năm 2018

Tham gia biên soạn
1. Chủ biên : Nguyễn Ngọc Bảo
Bùi Huy Tưởng

2

MỤC LỤC
........ TRANG

............. …2…

Lời giới thiệu

Chương 1: Quá trình sản xuất và q trình cơng nghệ

3

1.1 Q trình sản xuất và các q trình cơng nghệ.

3

1.2 Các thành phần của q trình cơng nghệ

5

1.3 Dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản suất.

9

1.4 Biện pháp công nghệ.

13

Chương 2: Phương pháp thiết kế q trình cơng nghệ gia cơng chi tiết máy

14

2.1. Định nghĩa và các khái niệm cơ bản về q trình lập quy trình cơng nghệ.

14

2.2. Các ngun tắc lập quy trình cơng nghệ

15

2.3. Các bước thiết kế quy trình gia cơng

16

2.4. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết

16

2.5. Phân tích và lựa chon phương pháp chế tạo phôi

19

2.6. Các nguyên tắc khi xác định thứ tự các nguyên công

20

2.7. Thiết kế nguyên cơng

21

2.8. Tính tốn thời gian gia cơng

22

Chương 3: Lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình

25

3.1. Khái niệm cơng nghệ điển hình

25

3.2. Quy trình cơng nghệ chế tạo các chi tiết dạng hộp

25

3.3. Quy trình cơng nghệ chế tạo các chi tiết dạng càng

35

3.4. Quy trình cơng nghệ chế tạo các chi tiết dạng trục

45

3.5 Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết dạng bạc

58

3.6 . Quy trình cơng nghệ chế tạo các chi tiết dạng đĩa

63

3


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ

Tên mơn học: Thiết kế quy trình cơng nghệ
Mã số mơn học: C612014010
Vị trí, tính chất của mơn học
- Vị trí: Mơn học được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung,
trước các môn học/ mô đun đào tạo chuyên môn nghề, sau các mô đun thực hành
cơ bản và nâng cao, là môn học lý thuyết chun ngành bắt buộc.
- Tính chất: Là mơn học lý thuyết chuyên ngành bắt buộc.
Mục tiêu môn học:
- Về kiến thức:
+ Phát biểu được các định nghĩa, các thành phần, các ngun tắc cơ bản khi lập quy
trình cơng nghệ.
+ Giải thích và xác định lượng dư gia cơng, lượng dư tồn phần và lượng dư giữa
các ngun cơng, các yếu tố ảnh hưởng đến lượng dư, các yêu cầu cơ bản của phôi,
phương pháp sản xuất và gia công sơ bộ phơi, lựa chọn phơi hợp lý.
+ Giải thích, xác định thời gian gia công và thời gian máy, lựa chọn hợp lý chế độ
cắt cho các bước.
- Về kỹ năng: Lập được quy trình cơng nghệ gia cơng một số chi tiết điển hình.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Cẩn thận tỉ mỷ, rèn luyện tính tư duy,
sáng tạo, tự chủ nghiên cứu học tập trong vấn đề lập quy trình cơng nghệ gia cơng
chi tiết máy.
CHƢƠNG 1:

Q trình sản xuất và q trình cơng nghệ

1. Mục tiêu:
- Hiểu được khái niệm về quá trình sản xuất và q trình cơng nghệ, các thành phần của
q trình cơng nghệ và mục đích của việc phân chia thành các thành phần của q trình
cơng nghệ trong sản xuất cơ khí.
- Trình bày được đặc điểm của các dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản
xuất.
2. Nội dung chính

1.1 Q trình sản xuất và các q trình cơng nghệ.
1.1.1.Q trình sản xuất
4


Q trình sản xuất nói chung là q trình con người tác động vào tài nguyên thiên
nhiên để biến chúng thành các sản phẩm có ích cho xã hội.
Ví dụ: Để tạo ra một sản phẩm kim khí q trình sản xuất bao gồm các cơng
đoạn:
Thăm dị địa chất  khai thác mỏ  luyện kim  tạo phôi  gia công cơ 
nhiệt luyện  kiểm tra  lắp ráp  chạy thử  thị trường  Dịch vụ sau bán
hàng.
Theo nghĩa hẹp, quá trình sản xuất trong nhà máy cơ khí là q trình tổng hợp
các hoạt động có ích của con người để biến ngun liệu và bán thành phẩm thành
sản phẩm của nhà máy. Quá trình tổng hợp đó bao gồm: Chế tạo phơi, gia cơng cắt
gọt, gia cơng nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện, kiểm tra, lắp ráp và hàng loạt quá trình
phụ khác như chế tạo dụng cụ, chế tạo đồ gá, vận chuyển, chạy thử, điều chỉnh,
sơn, bao bì, đóng gói, bảo quản trong kho….
1.1.2 Q trình cơng nghệ
Q trình cơng nghệ là một phần của quá trình sản xuất, trực tiếp làm thay đổi

trạng thái và tính chất của đối tượng sản xuất. Thay đổi trạng thái và tính chất bao
gồm: thay đổi hình dáng, kích thước, độ chính xác gia cơng, chất lượng bề mặt, tính
chất cơ lí, vị trí tương quan giữa các bề mặt của chi tiết…..Tuỳ theo chức năng,
nhiệm vụ mà có các q trình cơng nghệ khác nhau:
- Q trình cơng nghệ gia cơng cắt gọt: có nhiệm vụ chủ yếu là làm thay đổi
hình dáng, kích thước, độ chính xác gia cơng, chất lượng bề mặt.v.v. của đối tượng
sản xuất bằng gia cơng có tạo phoi.
- Q trình cơng nghệ tạo phơi: có nhiệm vụ chủ yếu là làm thay đổi hình
dáng, kích thước của đối tượng sản xuất. Ngồi ra nó cịn dễ làm thay đổi tính chất
cơ lí của vật liệu.
- Q trình cơng nghệ nhiệt luyện: là thay đổi tính chất cơ lí bằng nhiệt của đối
tượng sản xuất.
- Ngồi ra ta cịn có các q trình cơng nghệ khác như q trình cơng nghệ
kiểm tra, q trình cơng nghệ lắp ráp….
Xác định q trình cơng nghệ hợp lý, rồi ghi thành văn kiện cơng nghệ đó
được coi là quy trình cơng nghệ.
1.2 Các thành phần của q trình cơng nghệ
1.2.1 Ngun cơng
5


Ngun cơng là một phần của q trình cơng nghệ do một cơng nhân hay một
nhóm cơng nhân gia cơng liên tục một chi tiết hay một tập hợp chi tiết tại một chỗ
làm việc nhất định.
- Trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thì mỗi máy là một chỗ làm việc do đó
quy trình có bao nhiêu máy thì bấy nhiêu ngun cơng cịn nếu sản lượng gia cơng
lớn thì cần phải quan tâm tới tính liên tục.
Ví dụ: Khi gia cơng chi tiết trục như hình vẽ:

Hình 1.1: Ngun cơng

Với chi tiết có hình dạng như trên ta có các phương án gia cơng bề mặt A, B
như sau:
- Phương án 1: Gia công trên máy tiện 1K62 gia công bề mặt A, gia công bề
mặt B cho 1 chi tiết rồi gia công cho chi tiết tiếp theo thì đây là một ngun cơng.
- Phương án 2: Gia công trên máy tiện 1K62 gia công bề mặt A cho cả loạt chi
tiết sau đó mới gia cơng bề mặt B cho cả loạt chi tiết thì đây là 2 ngun cơng.
Chỗ làm việc: Là một vị trí trong phân xưởng tại đó có các thiết bị chính, các
trang bị phụ nhằm hồn thành một cơng việc nhất định nào đó.
Ý nghĩa của ngun cơng: Ngun cơng là một phần cơ bản của q trình
cơng nghệ, tại đó sẽ cho chúng ta biết: định vị, kẹp chặt, bề mặt gia công, dụng cụ
cắt, trang thiết bị công nghệ, độ chính xác và chất lượng bề mặt đạt được, chế độ
cắt …. Từ đó có thể tính tốn được giá thành, hạch toán được kinh tế, điều độ được
sản xuất.
Tên nguyên công vừa được ghi theo số thứ tự bằng chữ số La Mã vừa được
ghi theo nội dung công việc.
1.2.2 Bƣớc

6


Bước là một phần của nguyên công được thực hiện bằng một dụng cụ cắt hay một
tập hợp dụng cụ cắt, gia công một bề mặt hay một tập hợp các bề mặt trong một lần
điều khiển lấy chế độ cắt ( chế độ cắt khơng đổi).
Ví dụ: NGUN CƠNG V: KHOAN TA RÔ LỖ M20, KHOAN LỖ 22
- Máy: 2H135
- Gia công: Bước 1: Khoan lỗ 17
Bước 2: Khoan lỗ 22
Bước 3: Ta rơ ren M20
n3

S3

Ø22

n2

n1

S2

20

S1

M20

65

Hình 1.2: Bước
Bước đơn giản là bước chỉ có 1 dụng cụ cắt, gia công một bề mặt trong một
lần điều khiển chế độ cắt. Bước phức tạp là là bước sử dụng một tập hợp dụng cụ
cắt gia công một tập hợp bề mặt trong một lần điều khiển chế độ cắt.
1.2.3 Đƣờng chuyển dao
- Đường chuyển dao là một lần dịch chuyển của dụng cụ cắt theo phương
chạy dao s để bóc đi một lớp kim loại nhất định. Đường chạy dao là một phần của
bước.
Ví dụ: Khi tiện trục từ đường kính A xuống đường kính B ta cần 3 đường
chuyển dao.

7

ØA

ØB

n

s
Hình 1.3: Đường chuyển dao
1.2.4 Gá và vị trí.
- Gá là một phần của nguyên công được thực hiện trong một lần gá đặt chi
tiết. Gá đặt chi tiết bao gồm hai quá trình là: định vị và kẹp chặt.
+ Định vị: xác định cho chi tiết có một vị trí tương quan chính xác trong hệ
thống cơng nghệ.
+ Kẹp chặt: cố định vị trí chi tiết đã được định vị để chống lại tác động của
ngoại lực.
- Vị trí: Là một phần của nguyên công, được xác định bởi một vị trí tương
quan giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt.
Một lần gá có thể có nhiều vị trí nhưng một vị trí bao giờ cũng thuộc một lần
gá.
Ví dụ: Phay các mặt lục giác một lần gá nhưng có 6 vị trí

n

s
Hình 1.4: Gá và vị trí
8

Việc thực hiện một lần gá có nhiền vị trí nhằm mục đích giảm thời gian gá
đặt, nâng cao năng suất gia cơng đồng thời trong nhiều trường hợp nó cịn góp phần
nâng cao độ chính xác gia cơng.
1.2.5 Động tác.
Động tác là các hành động cụ thể của công nhân trực tiếp tác động vào hệ thống
công nghệ nhằm hồn thành các cơng việc của một ngun cơng.
Ví dụ: bấm công tắc, đẩy ụ động, quay bàn dao …. là các động tác.
Việc đưa khái niệm động tác vào các văn kiện cơng nghệ nhằm mục đích chủ yếu là
để giải quyết một cách triệt để bài toán về kinh tế. Vì trong sản suất loạt lớn, hàng khối
nếu thực hiện các động tác không hợp lý sẽ làm giảm năng suất gia công.
Chú ý: Sở dĩ phải phân chia q trình cơng nghệ thành nhiều thành phần là vì 2 yếu
tố: kinh tế và kỹ thuật.

1.3 Dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản suất.
1.3.1 Sản lƣợng cơ khí.
Trong chế tạo máy người ta phân biệt người ta phân biệt ba dạng sản xuất: sản xuất
đơn chiếc, sang xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối.
Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi
tiết gia công. Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau:

 

N  N1.m1 

 100 
Trong đó: N- số chi tiết sản xuất trong một năm
N1- số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm theo kế
hoạch (được cho trong nhiệm vụ thiết kế)
m- số chi tiết trong một sản phẩm
- số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

Nếu tính đến số % (từ 3% đến 6%) phế phẩm chủ yếu trong các phân
xưởng đúc và rèn thì ta có cơng thức sau:
   
N  N1.m1 

100 


1.3.2 Dạng sản xuất.
1.3.2.1. Khái niệm
9


Dạng sản xuất (loại hình sản xuất) là một khái niệm kinh tế, kỹ thuật tổng
hợp phản ánh mối quan hệ qua lại giữa các đặc trưng về kỹ thuật, về cơng nghệ của
nhà máy với các hình thức tổ chức sản xuất, hạch toán kinh tế được sử dụng trong
q trình đó nhằm tạo ra các sản phẩm đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Để phân loại dạng sản xuất có nhiều quan điểm khác nhau. ở đây phân loại
dạng sản xuất theo sản lượng hàng năm và khối lượng chi tiết.
1.3.2.2. Đặc điểm của các dạng sản xuất
a/ Dạng sản xuất đơn chiếc
Là dạng sản xuất mà sản lượng gia công của mỗi mặt hàng rất nhỏ, thường
chỉ một đến vài chục chiếc. Số chủng loại mặt hàng nhiều, các mặt hàng không lặp
lại hoặc lặp lại theo một chu kỳ.
Đặc điểm:
- Sử dụng máy: chủ yếu là máy vạn năng.
- Bố trí máy: thường bố trí máy theo nhóm máy.
- Đồ gá và các trang bị công nghệ: chủ yếu là vạn năng.
- Phương pháp gá đặt: chủ yếu sử dụng phương pháp rà gá.
- Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia cơng: chủ yếu sử dụng phương

pháp đo dò cắt thử.
- Định mức kĩ thuật: rất đơn giản, thường định mức theo kinh nghiệm.
- Bậc thợ: thợ đứng máy đòi hỏi tay nghề cao, không cần thợ điều chỉnh.
- Năng suất: rất thấp và mất nhiều thời gian rà gá, đo dò cắt thử …
- Độ chính xác gia cơng: Khơng cao nhất là sự đồng đều của loạt chi tiết.
- Văn kiện công nghệ: được lập rất đơn giản thường chỉ sử dụng phiếu tiến
trình cơng nghệ.
b/ Dạng sản xuất hàng khối
Là dạng sản xuất mà số chủng loại mặt hàng rất ít, sản lượng gia cơng của
một mặt hàng rất lớn, sản phẩm rất ổn định, lâu dài.
Đặc điểm:
- Sử dụng máy: chủ yếu là máy chuyên dùng, máy tự động cho năng suất cao.
- Bố trí máy: theo quy trình cơng nghệ. Tại mỗi máy thường chỉ hồn thành
một cơng việc nhất định của một quy trình cơng nghệ nhất định.
- Đồ gá, trang thiết bị công nghệ: chủ yếu là chuyên dùng.
10


- Phương pháp gá đặt: chủ yếu sử dụng phương pháp tự động đạt kích thước.
- Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia cơng: thường sử dụng phương pháp
chỉnh sẵn dao.
- Định mức kỹ thuật: rất tỉ mỉ và chính xác, thường sử dụng các phương pháp
như tính tốn phân tích, bấm giờ, chép thực ngày làm việc.v.v.
- Bậc thợ: cần thợ điều chỉnh có tay nghề cao, thợ đứng máy khơng cần có
tay nghề cao.
- Văn kiện cơng nghệ: được lập rất tỉ mỉ, thường phải sử dụng đến phiếu
nguyên công.
c/ Sản xuất hàng loạt
Là dạng sản xuất mà sản lượng của mỗi mặt hàng khơng q ít, số chủng loại
mặt hàng không quá nhiều, sản phẩm tương đối ổn định và lặp lại theo chu kỳ.

Đặc điểm:
- Kết hợp giữa hai dạng sản xuất trên.
- Sản xuất loạt nhỏ giống sản xuất đơn chiếc
- Sản xuất loạt lớn giống sản xuất đơn chiếc.
1.3.2.3. Xác định dạng sản xuất
Sau khi xác định sản lượng hàng năm của chi tiết (N) cần phải xác định trọng
lượng của chi tiết theo cơng thức sau:
Q1 = g .V (kG)
Trong đó:
V- Thể tích của chi tiết. (dm3)
g - Khối lượng riêng của vật liệu. (Kg/ dm3 )
Thép g = 7,85 kG/dm3; Gang dẻo g = (7,2 – 7,4) kG/dm3 ; Gang xám g = (6,8
- 7,4) kG/dm3 ; Nhôm g = (2,6 – 2,8) kG/dm3 ; Đồng g = 8,72 kG/dm3
Khi có N và Q1 , tra bảng sau ta sẽ xác định được dạng sản xuất.
Bảng 1.1: Bảng xác định dạng sản xuất theo số lượng và trọng lượng
Q1 – trọng lƣợng của chi tiết
Dạng sản
xuất

> 200 kG

4 ÷ 200 kG

< 4 kG

Sản lƣợng hàng năm của chi tiết (chiếc)
Đơn chiếc

<5

< 10
11

< 100


Hàng loạt nhỏ

55 – 10

10 – 200

100 – 500

Hàng loạt vừa

100 – 300

200 – 500

500 – 7500

Hàng loạt lớn

300 – 1000

500 – 1000

5000 – 50.000

> 1000

> 5000

> 50.000

Hàng khối

1.3.3 Các hình thức tổ chức sản xuất.
1.3.3.1. Sản xuất theo dây chuyền.
Sản suất theo dây chuyền là hình thức tổ chức sản xuất mà đối tượng sản
xuất đi từ nguyên công đầu đến nguyên công cuối theo một trật tự nhất định.
Đặc trưng của sản xuất theo dây chuyền là nhịp sản xuất. Nhịp sản xuất là
khoảng thời gian lặp lại của chu kì gia cơng hoặc lắp ráp. Nhịp sản xuất dược xác
định theo công thức:
tn = T / N (phút/chiếc)

(1.2)

Trong đó:
tn - Nhịp sản xuất của dây chuyền
T - Thời gian làm việc (phút)
N - Số đối tượng sản xuất ra trong khoảng thời gian T (chiếc)
Để đảm bảo tính đồng bộ của dây chuyền sản xuất cần phải thoả mãn điều
kiện:
tnci = k.tn

(1.3)

Trong đó:

tnci – Thời gian nguyên công thứ i của QTCN.
k – Là số nguyên dương.
Sản xuất theo dây chuyền cho năng suất và hiệu quả cao, thường được sử
dụng trong sản xuất loạt lớn hàng khối.
1.3.3.2. Sản xuất không theo dây chuyền.
Sản xuất không theo dây chuyền là hình thức tổ chức mà các nguyên công
của QTCN không bị ràng buộc lẫn nhau về thời gian và địa điểm, máy được bố trí
theo nhóm và khơng phụ thuộc vào thứ tự các ngun cơng.
Hình thức tổ chức sản xuất này thường được dùng trong sản xuất đơn chiếc
loạt nhỏ.
12


1.4 Biện pháp công nghệ.
1.4.1. Tr

gi c ng.

- Đối với từng bề mặt gia công thường gia công theo trật tự sau:
Gia công phá
công tinh lần cuối.

gia công thô

gia công bán tinh

gia cơng tinh

gia

- Đối với cả quy trình cơng nghệ thường gia cơng theo trình tự sau:
Gia cơng chuẩn  gia cơng các bề mặt khó gia cơng kiểm tra trung gian
công các bề mặt dễ gia công tổng kiểm tra.
1.4.2. Biện ph p c ng nghệ.
t n n
n c n : là một biện pháp công nghệ nhằm nghiên cứu,
thiết lập một nguyên công ( hoặc bước) mà ngun cơng ( hoặc bước) đó được tập
trung lại từ hai hay nhiều nguyên công ( hoặc bước) khác.
h n tán n
n c n là một biện pháp công nghệ nhằm nghiên cứu,
thiết lập một nguyên công ( hoặc bước) mà ngun cơng ( hoặc bước) đó được tách
ra từ một hay nhiều nguyên công ( hoặc bước) khác. Nguyên cơng phân tán triệt để
nhất là ngun cơng chỉ có một bước, bước phân tán triệt để nhất là bước chỉ có
một đường chuyển dao.
hạ

i

ụn .

+ Tập trung ngun cơng thường được sử dụng trong mọi loại hình sản xuất,
tuỳ từng điều kiện cụ thể mà có các biện pháp tập trung thích hợp.
Ví dụ: trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thường tập trung cao độ trên các
máy vạn năng còn trong sản xuất hàng khối thường tập trung cao độ trên các máy
chuyên dùng.
+ Phân tán nguyên công: thường chỉ được sử dụng trong sản xuất k m phát
triển và cũng tuỳ điều kiện cụ thể mà chọn biện pháp phân tán thích hợp.
Ví dụ: trong sản xuất loạt lớn hàng khối thường phân tán nguyên công triệt
để trên các máy chuyên dùng đơn giản.
Ngày nay với sự phát triển của các máy gia công CNC hoặc trung tâm gia

cơng thì một máy có thể gia cơng được rất nhiều bề mặt trong một lần gá nên khi
lập quy trình cơng nghệ thường chọn biện pháp cơng nghệ là tập trung nguyên
công.

13


Chƣơng 2: Phƣơng ph p hiết kế q trình cơng nghệ gia cơng chi tiết máy
Mục tiêu:

- Trình bày đầy đủ nội dung của bản quy trình cơng nghệ gia cơng cơ khí.
- Trình bày, giải thích các ngun tắc và các bước cơ bản thiết kế q trình
cơng nghệ gia cơng.
- Trình bày được u cầu kỹ thuật, chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết
theo bản vẽ chi tiết gia công đầy đủ và rõ ràng.
- Liệt kê và giải thích được các nguyên tắc lập thứ tự các ngun cơng, tính
kinh tế, các phương pháp gia cơng.
- Trình bày đúng các ngun tắc chọn chuẩn, các mặt định vị, các ký hiệu định
vị, lực kẹp chặt, các yêu cầu kỹ thuật và các yêu cầu khác.
- Trình bày đầy đủ các tiêu chí và các yêu cầu để chọn máy, sơ đồ gá đặt, chọn
- Trình bày các phương pháp tính lượng dư theo thống kê, kinh nghiệm và
theo phương pháp phân tích
- Trình bày được các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp chọn phôi cho các
bước công nghệ.
- Xác định được lượng dư gia công, vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ cắt và
các đặc tính kỹ thuật, độ cứng vững của máy để chọn, tính tốn, tra bảng chế độ cắt
phù hợp cho từng bước nguyên công, đảm bảo hệ số an tồn.
- Giải thích và xác định được các thành phần thời gian gia công một chi tiết
theo yêu cầu.
Nội dung chính

2.1. Định nghĩ và c c kh i niệm cơ bản về qu

rình l p quy rình c ng nghệ.

Bất cứ một sản phẩm nào trước khi đưa vào sản xuất đều phải qua giai đoạn
chuẩn bị sản xuất. Một trong những cơng việc chính của cơng tác chuẩn bị sản xuất
là thiết lập quy trình cơng nghệ gia cơng cơ.
Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng cơ là lập nên những văn kiện, tài liệu để
phục vụ và hướng dẫn cho việc gia công các chi tiết trên máy, bao gồm cả việc thiết
kế những trang bị cần thiết. Mục đích là nhằm hướng dẫn cơng nghệ, lập các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật, kế hoạch sản xuất và điều hành sản xuất.
Mức độ phức tạp của quy trình cơng nghệ phụ thuộc vào dạng sản xuất. Trong
sản xuất loạt nhỏ, đơn chiếc quy trình cơng nghệ chỉ bao gồm trình tự các nguyên
14


công với một số thông số cần thiết như máy, dao, thời gian gia cơng, bậc thợ... Cịn sản
xuất loạt lớn, hàng khối thì quy trình rất quy mơ, tỷ mỷ, bao gồm nhiều tài liệu khác nhau.
Để một quy trình cơng nghệ thiết kế ra được tốt thì phải có các điều kiện sau:
- Phải đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Phương pháp gia công phải kinh tế nhất.
- Áp dụng được những thành tựu mới nhất trong khoa học kỹ thuật.
- Phải thích hợp với điều kiện cụ thể của nhà máy, khả năng và lực lượng cán bộ,
công nhân, thiết bị...
- Phải tranh thủ sử dụng các sáng kiến kinh nghiệm hợp lý hóa sản xuất.
- Ứng dụng những hình thức tổ chức sản xuất tiên tiến.
Có hai trường hợp lập quy trình cơng nghệ, một là khi thiết kế một nhà máy mới,
hai là trong những điều kiện của một nhà máy đang hoạt động.
* Lập quy trình cơng nghệ theo đồ án được dùng khi thiết kế những nhà máy mới,

phân xưởng mới.
Lúc đầu ta thiết kế một quy trình cơng nghệ theo các tài liệu ban đầu của vật phẩm
chế tạo trong nhà máy đã cho. Sau đó tính phụ tải của máy, đồng thời trên cơ sở quy trình
đã thiết kế ta phải định trước việc phân nhóm loạt thiết bị này theo từng phân xưởng
riêng và bố trí chúng. Trường hợp này, điều kiện để lựa chọn trang thiết bị rộng rãi hơn,
quy trình cơng nghệ phải linh hoạt để có thể sửa đổi theo u cầu.
* Lập quy trình cơng nghệ theo điều kiện sản xuất đang tồn tại được dùng khi phân
xưởng, nhà máy đã có phải chế tạo những sản phẩm mới.
Khi lập quy trình cơng nghệ theo cách này thì quy trình cơng nghệ chịu những hạn
chế chặt chẽ hơn về thiết bị, diện tích, tải trọng máy, kế hoạch sản xuất... nhưng lại được
thừa kế những kinh nghiệm sản xuất.

2.2. C c nguyên ắc l p quy rình c ng nghệ
Muốn thiết kế một quy trình cơng nghệ tốt, trước hết chúng ta phải có các tài liệu ban đầu
sau:
- Bản vẽ chế tạo của chi tiết với đầy đủ:
+ Mặt cắt, hình chiếu diễn tả rõ ràng.
+ Ghi đầy đủ kích thước, dung sai và các điều kiện kỹ thuật khác.
+ Ghi rõ những chỗ cần gia cơng đặc biệt (ví dụ: gia cơng khi lắp).
+ Ghi rõ vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, độ cứng yêu cầu.
- Sản lượng chi tiết kể cả thành phần dự trữ.
- Hình vẽ bộ phận của sản phẩm trong đó có chi tiết gia cơng.
- Những tài liệu về thiết bị: thuyết minh máy, các tiêu chuẩn dao, đồ gá...
15


Ngồi ra, cịn cần có các tài liệu, sổ tay khác như: tiêu chuẩn xác định lượng dư,
dung sai, vật liệu, sổ tay về đồ gá, tiêu chuẩn về chế độ cắt, định mức kinh tế - kỹ thuật...

2.3. C c bƣớc hiế kế quy rình gi c ng

Thiết kế quy trình cơng nghệ nên theo trình tự như sau:
- Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, kiểm tra lại tính cơng nghệ của nó.
- Phân loại chi tiết, sắp đặt vào các nhóm.
- Xác định dạng sản xuất.
- Chọn phơi và phương pháp chế tạo phôi.
- Xác định chuẩn và chọn cách định vị, kẹp chặt cho mỗi nguyên công.
- Lập thứ tự các nguyên công.
- Chọn máy cho mỗi ngun cơng.
- Tính lượng dư giữa các ngun cơng và dung sai nguyên công.
- Chọn dụng cụ cắt và dụng cụ đo lường.
- Chọn đồ gá, nếu cần thì thiết kế đồ gá.
- Xác định chế độ cắt.
- Định bậc thợ.
- Định mức thời gian và năng suất, tính tốn kinh tế, so sánh phương án.
- Ghi vào phiếu công nghệ, vẽ các sơ đồ ngun cơng.

2.4. Phân ích ính c ng nghệ rong kế cấu củ chi iế
Tính cơng nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết
cơ khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại ít nhất, khối lượng gia cơng và lắp ráp ít
nhất, giá thành chế tạo thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản xuất nhất định.
Khi nghiên cứu nâng cao tính cơng nghệ của kết cấu cơ khí, ta phải dựa vào một số
cơ sở sau đây:
1. Tính cơng nghệ của kết cấu phụ thuộc rất nhiều vào quy mơ sản xuất, tính chất
hàng loạt của sản phẩm. Vì quy mơ sản xuất và tính hàng loạt quyết định rất nhiều mức
độ hợp lý của việc sử dụng phương pháp công nghệ này hay phương pháp công nghệ khác
trong việc chế tạo sản phẩm. Việc ứng dụng vào thực tế một phương hướng công nghệ
nào đó địi hỏi phải tiến hành hàng loạt cơng việc và chi phí để trang bị máy móc, đồ gá,
dụng cụ... Do đó, khi thiết kế phải lưu ý đến tính cơng nghệ của kết cấu.
2. Tính cơng nghệ của kết cấu cần phải được nghiên cứu đối với toàn bộ sản phẩm.
Nếu chỉ tách riêng từng chi tiết riêng lẻ ra để nghiên cứu tính cơng nghệ thì có thể dẫn

đến sự thay đổi rất nhiều, có khi xét tồn bộ sản phẩm thì tính cơng nghệ trong kết cấu lại
k m đi.
16


3. Nghiên cứu tính cơng nghệ của kết cấu phải được đặt ra và giải quyết triệt để
trong từng giai đoạn của quá trình sản xuất. Vì quá trình sản xuất một mặt hàng rất phức
tạp nên phải được xem xét từng bước về kết cấu để tìm cách giải quyết hợp lý các vấn đề
nhằm đưa lại hiệu quả kinh tế lớn nhất.
4. Nghiên cứu tính cơng nghệ của kết cấu phải tính đến đặc điểm của nơi sẽ sản xuất
ra sản phẩm ấy.
Những điểm trên nói lên tính tương đối về tính cơng nghệ của kết cấu trong gia cơng
và lắp ráp. Một kết cấu có tính cơng nghệ cao ở xí nghiệp này nhưng chưa hẳn là cao ở xí
nghiệp khác.
Để đánh giá được tính cơng nghệ cao hay thấp thì chỉ tiêu bao trùm nhất và có thể
dùng trong mọi trường hợp là giá thành chế tạo sản phẩm.
Trong thực tế, thường dùng hai chỉ tiêu chính là khối lượng lao động và khối lượng
vật liệu tiêu tốn để chế tạo ra sản phẩm.
* Đối với q trình gia cơng cắt gọt, tính cơng nghệ của kết cấu chi tiết máy được
x t trên cơ sở các yêu cầu cụ thể như sau:
- Giảm lượng vật liệu cắt gọt bằng cách thiết kế phôi và các bề mặt gia cơng hợp lý,
xác định chính xác lượng dư gia công, giới hạn khối lượng cắt gọt chỉ ở những bề mặt
quan trọng.

Hình 6.1: Kết cấu giảm lượng vật liệu
- Giảm quãng đường chạy dao khi cắt.
- Đơn giản hóa kết cấu, đảm bảo gia cơng kinh tế (tách chi tiết phức tạp thành các
chi tiết đơn giản, dễ gia công, gá được nhiều chi tiết khi gia công).

17

Hình 6.2: Kết cấu tách chi tiết phức tạp thành chi tiết đơn giản

Hình 6.3: Kết cấu gá được nhiều chi tiết khi gia công
- Tạo điều kiện sử dụng dụng cụ tiêu chuẩn, thống nhất.
- Đảm bảo dụng cụ cắt làm việc thuận tiện, không bị va đập khi cắt, ăn dao và thoát
dao dễ dàng.

18


Hình 6.4: Kết cấu đảm bảo dụng cụ cắt làm việc thuận tiện
- Đảm bảo chi tiết đủ cứng vững, tạo điều kiện cắt gọt với chế độ cắt lớn.

Hình 6.5: Kết cấu đảm bảo chi tiết cứng vững
- Góp phần giảm phí tổn điều chỉnh thiết bị, trang bị công nghệ, giảm số lần gá đặt
chi tiết khi gia công.
- Phân biệt rõ ràng giữa bề mặt gia công và bề mặt khơng gia cơng.

Hình 2.6: Kết cấu phân biệt rõ bề mặt gia công và không gia công

2.5. Phân ích và l

chon phƣơng ph p chế ạo ph i

Trong thực tế sản xuất, phôi thường được chọn theo hai hướng sau:
- Theo hình dạng chi tiết gia cơng, với cách này phơi có hình dạng và kích thước
gần như chi tiết hồn chỉnh. Lúc đó, chi phí gia cơng sẽ được giảm xuống nhưng có thể
chi phí sản xuất phôi sẽ lớn, đặc biệt là với sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ (ví dụ như phơi

của trục khuỷu).
19


- Theo các phôi liệu được sản xuất sẵn, sử dụng rộng rãi (phơi cán). Trường hợp
này thì có thể lượng dư gia công sẽ khá lớn, dẫn đến chi phí gia cơng cao nhưng có ưu
điểm là chi phí cho việc chế tạo phôi thấp.
Việc chọn loại và phương pháp chế tạo phôi là một vấn đề tổng hợp nhằm mục đích
đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Phương án phôi hợp lý nhất là phương án có tổng phí
tổn ít nhất.
Lựa chọn phương pháp chế tạo phơi có thể căn cứ vào các yếu tố sau:
- Căn cứ vào vật liệu chế tạo chi tiết. Ví dụ như chi tiết bằng gang thì dùng phương
pháp đúc; bằng th p thì dùng phương pháp cán, rèn, dập, đúc...
- Căn cứ vào hình dạng chi tiết và yêu cầu kỹ thuật. Chi tiết có hình dạng phức tạp
thì dùng phương pháp đúc; chi tiết đơn giản, kích thước lớn thì dùng cán...
- Căn cứ vào dạng sản xuất. Nếu sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ thì dùng đúc trong
khuôn cát, đúc thủ công, hàn, rèn; sản xuất loạt lớn, hàng khối thì dùng đúc áp lực, đúc
trong khn kim loại...
- Căn cứ vào điều kiện cụ thể. Xem x t điều kiện kỹ thuật nhà máy sản xuất có cho
ph p gia cơng được các loại phơi nào, từ đó tìm hướng lựa chọn phương pháp chế tạo
phơi.

2.6. C c nguyên ắc khi x c định hứ c c nguyên c ng
- Tuân theo Thứ tự biến đổi về tính chất hình học:
+ Gia cơng thơ
+ Gia cơng bán tinh
+ Gia công tinh
+ Gia công rất tinh
- Tuân theo Thứ tự biến đổi về tính chất cơ lý:
+ Gia công trước nhiệt luyện

+ Nhiệt luyện
+ Gia công sau nhiệt luyện
- Tuân theo Thứ tự hình thành các bề mặt theo nguyên tắc chọn chuẩn:
+ Trước tiên gia công các bề mặt làm chuẩn định vị
+ Sau đó gia cơng các bề mặt cịn lại
- Thứ tự gia cơng phụ thuộc dạng phơi:
+ Phơi chính xác có thứ tự gia cơng khác phơi kém chính xác
+ Phơi thanh có thứ tự gia công khác phôi rời
20


- Thứ tự gia công phụ thuộc vào điều kiện sản xuất cụ thể (máy, trang bị
công nghệ )
- Thứ tự gia công phù hợp vi quy hoạch mặt bằng sản xuất có sẵn để tiết
kiệm chi phí vận chuyển.
2.7. Thiế kế nguyên c ng
2.7.2.1 Nguyên ắc chung
Khi chọn chuẩn để gia công, ta phải xác định chuẩn cho nguyên công đầu tiên và
chuẩn cho nguyên công tiếp theo. Thông thường, chuẩn dùng cho nguyên công đầu tiên là
chuẩn thô, cịn chuẩn dùng trong các ngun cơng tiếp theo là chuẩn tinh.
Mục đích của việc chọn chuẩn là để bảo đảm:
- Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công.
- Nâng cao năng suất và giảm giá thành.
2.7.2.2.Nguyên ắc chọn chuẩn h
Chuẩn thô thường được dùng trong ở nguyên cơng đầu tiên trong q trình gia cơng
cơ. Việc chọn chuẩn thơ có ý nghĩa quyết định đối với q trình cơng nghệ, nó có ảnh
hưởng đến các ngun cơng tiếp theo và độ chính xác gia cơng của chi tiết.
Khi chọn chuẩn thô phải chú ý hai yêu cầu:
- Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia cơng.
- Bảo đảm độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt khơng gia

cơng và các bề mặt sắp gia công.
Dựa vào các yêu cầu trên, người ta đưa ra 5 nguyên tắc khi chọn chuẩn thơ:
1. Nếu chi tiết gia cơng có một bề mặt khơng gia cơng thì nên chọn bề mặt đó làm
chuẩn thơ, vì như vậy sẽ làm cho sự thay đổi vị trí tương quan giữa bề mặt gia cơng và bề
mặt khơng gia cơng là nhỏ nhất.
Ví dụ: Hình bên là chi tiết có các bề mặt B,C, D được gia cơng, duy nhất chỉ có
bề mặt A là không gia công. Ta chọn bề mặt A làm chuẩn thô để gia công các mặt B, C, D
để đảm bảo độ đồng tâm với A.

21


Hình 4.22: Chuẩn thơ là mặt khơng gia cơng
2. Nếu có một số bề mặt khơng gia cơng thì nên chọn bề mặt khơng gia cơng nào có
u cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao nhất đối với các bề mặt gia cơng làm chuẩn
thơ.
Ví dụ: Khi gia công lỗ biên, nên lấy mặt A làm chuẩn thơ để đảm bảo lỗ có bề
dày đều nhau vì yêu cầu về vị trí tương quan giữa tâm lỗ với mặt A cao hơn đối với mặt
B.

Hình 4.23: Chuẩn thơ là mặt khơng gia cơng có vị trí tương quan cao nhất
3. Nếu tất cả các bề mặt phải gia cơng, nên chọn mặt nào có lượng dư nhỏ, đều làm
chuẩn thô.

22


Hình 4.24: Băng máy tiện
Ví dụ khi gia cơng băng máy tiện, người ta chọn mặt B làm chuẩn thô để gia cơng
mặt A, sau đó lấy mặt A làm chuẩn để gia cơng lại mặt B. Vì khi đúc, mặt B nằm ở nằm ở

nửa phần khn dưới có cấu trúc kim loại tốt nên khả năng chống mòn tốt.
4. Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối bằng phẳng, khơng có bavia,đậu
ngót, đậu rót hoặc q gồ ghề.
5. Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong cả q trình gia cơng.
2.7.2.3. Ngun ắc chọn chuẩn inh
Khi chọn chuẩn tinh, người ta cũng đưa ra 5 nguyên tắc sau:
1. Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, khi đó chi tiết lúc gia cơng sẽ có
vị trí tương tự lúc làm việc. Vấn đề này rất quan trọng khi gia cơng tinh.
Ví dụ: Khi gia cơng răng của bánh răng, chuẩn tinh được chọn là bề mặt lỗ của bánh
răng, chuẩn tinh này cũng là chuẩn tinh chính vì sau này nó sẽ được lắp với trục.
2. Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai số chọn chuẩn bằng 0.
3. Chọn chuẩn sao cho khi gia công, chi tiết không bị biến dạng do lực cắt, lực kẹp.
Mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị.
4. Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện khi sử dụng.
5. Cố gắng chọn chuẩn thống nhất, tức là trong nhiều lần cũng chỉ dùng một chuẩn
để thực hiện các nguyên cơng của cả q trình cơng nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ sinh ra
sai số tích lũy ở những lần gá sau.

2.7.3. Lập sơ đồ gá đặt.
2.7.4. Chọn máy
Khi gia công cắt gọt, máy cắt được xác định theo các nguyên tắc sau:
- Máy được chọn phải đảm bảo thực hiện được phương pháp gia công đã xác định,
ứng với chi tiết gia công.
- Máy được chọn phải đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng gia công. Thông thường
chọn máy có cấp chính xác lớn hơn cấp chính xác cần thực hiện từ 1 2 cấp.
- Công suất và phạm vi điều chỉnh thông số công nghệ của máy phải tạo điều kiện
gia công tốt, nghĩa là đạt chất lượng và năng suất gia công tốt.
- Tùy thuộc vào dạng sản xuất mà chọn máy cho hợp lý. Với sản xuất loạt nhỏ, ta
sử dụng máy vạn năng; với sản xuất lớn ta dùng các máy chuyên dùng.

2.7.5. Chọn dụng cụ cắt
23


2.8. Tính o n hời gi n gi c ng
Thời gian gia công được xác định đảm bảo nguyên tắc tận dụng với hiệu quả cao
nhất vốn thời gian làm việc của trang thiết bị, dụng cụ công nghệ và sức lao động.
Trong thực tế, thường xác định thời gian gia công theo hai phương pháp là bấm giờ
và dựa vào định mức tiêu chuẩn. Nói chung, phương pháp bấm giờ sát thực tế hơn nên đạt
hiệu quả tốt hơn vì thời gian cần thiết để thực hiện các cơng việc trong q trình gia cơng
được xác định trên cơ sở quan sát, phân tích từng động tác.

24