Giáo trình Cơ khí đại cương - Chương I: Các khái niệm cơ bản trong sản xuất cơ khí - Vũ Đình Toại

Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
1
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn 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 mụn Hàn & Cụng 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
Mụn học:
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 2 / 19
Nội dung mụn học:
1. Cỏc khỏi niệm cơ bản về sản xuất cơ khớ
2. Vật liệu dựng trong ngành cơ khớ
3. Luyện kim
4. Cỏc phương phỏp chế tạo phụi
5. Cỏc phương phỏp Gia cụng cắt gọt
6. Xử lý và bảo vệ bề mặt
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
2
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 3 / 19
Quỏ trỡnh sản xuất:
Tài nguyờn
Chế tạo vật liệu
Chế tạo phụi
Gia cụng cắt gọt
Xử lý và bảo vệ
Sản phẩm
Quặng, nhiên liệu, trợ dung
Kim loại
Đỳc, cỏn, rốn, dập, hàn, ...
Tiện, phay, bào, khoan, ...
Nhiệt luyện, hoỏ nhiệt
luyện, sơn, mạ, phủ, ...
Thép, gang, 
đồng, nhôm
Phi kim
Phế phẩm
Phế phẩm
Phế phẩm
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 4 / 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
2. Chi tiết máy là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của mỏy, đặc trưng của nú
là khụng thể tỏch ra được và đạt mọi yờu cầu kỹ thuật
? 2 nhóm chi tiết máy: - Nhúm chi tiết mỏy cú cụng dụng chung
- Nhúm chi tiết mỏy cú cụng dụng riờng
3. Bộ phận máy là một phần của mỏy, gồm hai hay nhiều chi tiết mỏy được
liờn kết với nhau theo những nguyờn lý mỏy nhất định
4. Cơ cấu máy là một phần của mỏy hoặc bộ phận mỏy cú nhiệm vụ nhất
định trong mỏy
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
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
3
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 5 / 19
II. Quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quy trình công nghệ
1. Quá trình thiết kế
là quỏ trỡnh con người sử dụng thành tựu khoa học (thụng qua sự tớch
luỹ và bằng sự sỏng tạo của mỡnh) tạo ra sản phẩm thể hiện trờn cỏc bản
vẽ kỹ thuật và bản thuyết minh tớnh toỏn
2. Quá trình sản xuất
là quỏ trỡnh con người (thụng quỏ cỏc cụng cụ sản xuất) tỏc động lờn tài
nguyờn thiờn nhiờn hoặc bỏn thành phẩm để biến đổi chỳng thành
những vật phẩm cú ớch cho xó hội
Quy trình công nghệ
là một phần của quy trỡnh sản xuất, làm thay đổi trạng thỏi của đối tượng
sản xuất theo một thứ tự nhất định và bằng một cụng nghệ nhất định
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 6 / 19
2. B−ớc là một phần của nguyờn cụng để làm thay đổi trạng thỏi, hỡnh dỏng
của chi tiết mỏy bằng một hay một tập hợp dụng cụ với chế độ làm
việc khụng đổi của dụng cụ
IV. Các dạng sản xuất: 
1. Sản xuất đơn chiếc là dạng sản xuất chế tạo một hoặc một số ớt sản
phẩm, chu kỳ lặp lại rất ớt và khụng theo một khoảng
thời gian nhất định nào
2. Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất trong đú việc chế tạo sản phẩm
theo từng loạt hay từng lụ được lặp lại thường
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
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
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
4
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 7 / 19
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
- Bề mặt thực là bề mặt giới hạn của vật thể, ngăn cách nó với môi tr−ờng
xung quanh
- Bề mặt đo đ−ợc là bề mặt nhận đ−ợc khi đo về bề mặt thực bằng các
dụng cụ đo 
? Chiều dài chuẩn L là chiều dài phần bề mặt đ−ợc chọn để đánh giá độ
nhấp nhô bề mặt
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 8 / 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
cách từ các điểm của Profin đến đ−ờng đó (y1, y2, ...yn) là nhỏ nhất trong giới
hạn chiều dài chuẩn
F1 + F3 + Fn-1 = F2 + F4+Fn
? Sai lệch trung bình số học Ra là trị số trung bình các khoảng cách từ
những điểm của Prôfin đo đ−ợc đến đ−ờng trung bình của nó, trong giới hạn 
chiều dài chuẩn
dxy
L
R Loa ∫= 1
∑
=
=
n
i
ia yL
R
1
1
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
5
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 9 / 19
? 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
5
)...()...( 1042931 hhhhhhRz
+++−+++=
? Trong đó h1, h3 +h9 và h4, h4,..h10 là khoảng cách từ các đỉnh cao
nhất và các đáy thấp nhất của Prôfin đến một đ−ờng bất kỳ song song với đ−ờng
trung bình
1.2. phân cấp và ký hiệu độ nhẵn bề mặt
Độ nhẵn bề mặt đ−ợc xác định bằng 1 trong 2 chỉ tiêu sau:
- Sai lệch trung bình số học Ra
- Chiều cao mấp mô trung bình Rz
Tiêu chuẩn Nhà n−ớc TCVN 2511- 78 quy định 14 cấp độ nhẵn bề mặt
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: 20zR 5,2
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 10 / 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: 
1: Lớp thứ nhất là một màng khí hấp thụ trên bề mặt: 2 -3 Ao
2: Lớp thứ hai là lớp Ôxy hoá: 40 - 80Ao
3: Lớp thứ 3 là lớp kim loại bị biến dạng: 50.000Ao, 
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
6
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 11 / 19
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
Sai phạm trong phạm vi cho phép để bảo đảm tính lắp lẫn gọi là dung sai (δ) 
δ = Dmax - Dmin
hoặc có thể viết
δ (IT) = ES (es) + EI (ei) 
IT: dung sai
ES, es: sai lệch trên
EI, ei: sai lệch d−ới
ES, EI: dùng cho lỗ
es, ei: dùng cho trục
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 12 / 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 
các dụng cụ đo l−ờng và cắt gọt, tạo điều kiện phân loại các quá trình công nghệ và
đơn giản hoá sản xuất
- Dung sai có trị số phụ thuộc vào kích th−ớc danh nghĩa và đ−ợc ký hiệu
bằng các chữ số - cấp chính xác
Tiêu chuẩn Việt Nam đ−ợc quy định 19 cấp chính xác theo thứ tự độ chính xác giảm
dần: 01, 0, 1, 2...17 
>> Miền dung sai theo TCVN và ISO đ−ợc ký hiệu bởi một chữ (ký hiệu
sai lệch cơ bản) và một số (ký hiệu dung sai):
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... 
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
7
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 13 / 19
Miền dung sai của hệ trục và lỗ
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 14 / 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
->> Trục cơ bản là trục mà sai lệch trên của nó bằng không.
->> Lỗ cơ bản là lỗ mà sai lệch d−ới của nó bằng không
->> 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
- Độ hở là hiệu giữa các kích th−ớc của lỗ và trục nếu kích th−ớc của lỗ lớn
hơn kích th−ớc của trục. Lắp ghép này đ−ợc gọi là lắp ghép lỏng
- 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
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
8
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 15 / 19
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
Trong thực tế độ chính xác gia công đ−ợc biểu thị bằng:
- sai lệch về kích th−ớc ->> biểu thị bằng dung sai
- sai lệch hình dáng ->> biểu thị bằng:
+ Sai lệch hình dáng hình học nh− độ phẳng, độ côn, độ ôvan
+ Sai lệch về vị trí t−ơng quan giữa các yếu tố hình học của chi tiết
(độ song song hai đ−ờng tâm, độ thẳng góc giữa mặt đầu và tâm, v.v..)
+ Độ chính xác của hình dáng hình học tế vi (độ nhẵn bề mặt)
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 16 / 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
Đo trực tiếp tuyệt đối: Đo trực tiếp kích th−ớc cần đo và giá trị của kích
th−ớc nhận đ−ợc trực tiếp trên vạch chỉ thị của dụng cụ đo 
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
bằng phép cộng đại số kích th−ớc mẫu với giá trị sai lệch đó 
3.1.2. Đo giá tiếp: Đặc điểm của đo gián tiếp là giá trị của đại l−ợng đo đ−ợc 
xác định gián tiếp qua kết quả đo trực tiếp các đại l−ợng có liên quan đến đại 
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
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
9
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 17 / 19
3.2. Các dụng cụ đo 
Đo kích th−ớc lỗ
a) Th−ớc cặp, chính xác 0,05mm
b) Panme đo trong, cx 0,01mm
c) Đồng hồ đo lỗ, cx 0,01mm
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 18 / 19
Calip giới hạn
a) Calip trục hai đầu
b) Calip một phía
c) Calip phẳng hai đầu
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009
10
C
Ơ
 K
H
Í Đ
Ạ
I C
Ư
Ơ
N
G
: CC
ỏỏ cc
khkh
ỏỏ ii
nini
ệệ mm
â ThS. KSHQT. Vũ Đỡnh Toại - Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 19 / 19
4. Tiêu chuẩn hoá trong ngành Cơ khí: Tự đọc sách giáo khoa