ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
******

THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐỂ NÂNG
CAO CHẤT LƯỢNG VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG
CỦA SẢN PHẨM KHI MÀI THÉP LÀM KHUÔN SKD61
Học Viên: Hoàng Văn Quyết
Lớp: CHK10 CTM
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
Người HD Khoa học: TS. Nguyễn Văn Hùng
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

HỌC VIÊN

TS. Nguyễn Văn Hùng
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Hoàng Văn Quyết
BGH TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN
Việc nghiên cứu lĩnh vực công nghệ thay thế hàng nhập ngoại sẽ góp
phần làm tăng lực cạnh tranh của các nhà sản xuất trong nước. Dựa trên
những yêu cầu thực tiễn về lĩnh vực khuôn mẫu, luận văn đã chọn hướng
nghiên cứu chế tạo các loại khuôn mẫu hiện đang phải nhập ngoại nhằm tăng
hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của sản phẩm.
Mặc dù, đã có cố gắng nhiều trong việc nghiên cứu tính toán và tiến
hành thực nghiệm nhưng luận văn còn nhiều thiếu sót và còn nhiều điểm mới
cần được đề xuất và trao đổi, thảo luận thêm. Tác giả rất mong và trân trọng
mọi sự đóng góp, phê bình của các thầy giáo và đồng nghiệp đối với luận văn.
Em xin trân trọng cảm ơn Khoa Đào tạo Sau đại học, Ban Giám hiệu
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã hết sức tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong suốt quá trình họa tập và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo trong Hội đồng bảo vệ Đề cương
luận văn đã góp ý, chỉnh sửa và phê duyệt đề cương để luận văn của em được
hoàn thành với nội dung tốt nhất.
Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn thầy TS. Nguyễn Văn Hùng đã tận
tình hướng dẫn và giúp em hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các cộng tác viên đã giúp đỡ và
đề xuất những giải pháp tốt nhất trong quá trình viết luận văn và thí nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ về tinh
thần và vật chất cho bản thân trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Em xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình khác. Trừ những
phần tham khảo đã được ghi rõ trong luận văn.
Học viên

Hoàng Văn Quyết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





MỤC LỤC
Phần mở đầu
1.
Tính cấp thiết của đề tài
2.
Đối tượng, mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trang
1
1
2

2.1.
2.2.

Đối tượng nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu

2
2

2.3.
2.4.

Nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu


2
2

3.

Ý nghĩa của đề tài

2

3.1.

Ý nghĩa khoa học

2

3.2.

Ý nghĩa thực tiến

3

Chương 1: Tổng quan về mài phẳng và mài thép làm khuôn
1.1.
Đặc điểm của quá trình mài.

4
4

1.2.

1.2.1.
1.2.2.
1.3.
1.3.1.

Tổng quan về mài thép làm khuôn
Vị trí của nguyên công mài trong gia công kim loại
Thực trạng ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu
Cơ sở của quá trình cắt khi mài phẳng
Quá trình tạo phoi khi mài phẳng

5
5
5
7
7

1.3.2.

Động hình học quá trình mài phẳng

9

1.3.3.
1.3.4.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.
1.4.3.
1.5.

1.5.1.
1.5.2.
1.5.3.

Tốc độ bóc vật liệu
Chiều dày phoi tương đương
Động lực học mài
Lực cắt khi mài
Công suất cắt khi mài
Rung động khi mài
Mòn và tuổi bền của đá mài
Các dạng mòn của đá mài
Tuổi bền đá mài và các phương pháp xác định tuổi bền đá mài
Sửa đá mài

10
11
11
11
13
13
15
15
17
19

1.6.
1.7.
1.7.1.
1.7.2.


Nhiệt độ mài
Chất lượng bề mặt mài
Sự hình thành nhám bề mặt mài
Sự hình thành sóng bề mặt mài

19
21
21
22

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1.7.3.
1.8.

Sự thay đổi cấu trúc của lớp bề mặt, sự hình thành ứng suất dư bề mặt
Tính gia công của vật liệu khi mài

22
23

1.9.

Chế độ cắt và ảnh hưởng của chế độ cắt đến các thông số đặc
trưng cho quá trình cắt khi mài phẳng


24

1.9.1.

Ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt

24

1.9.2.
1.9.3.

Ảnh hưởng của chế độ cắt đến rung động khi mài
Ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhiệt cắt

25
25

1.9.4.
1.9.5.

Ảnh hưởng của chế độ cắt đến mòn và tuổi bền của đá mài
Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt mài

26
26

1.10. Kết luận chương 1
1.10.1 Tóm tắt về công nghệ mài, mài vật liệu làm khuôn mẫu
1.10.2 Định hướng nghiên cứu của đề tài


27
27
28

1.10.3 Nội dung nghiên cứu của đề tài
1.10.4 Định hướng nghiên cứu tiếp theo

28
28
29

Chương 2: Tối ưu hóa chế độ cắt khi mài vật liệu thép làm khuôn
SKD61
2.1.
Mô hình quá trình mài phẳng
2.2.
Những định hướng khi nghiên cứu tối ưu hóa chế độ cắt khi mài
thép làm khuôn SKD61
2.3.
2.4.

Mô hình hóa toán học quá trình mài phẳng
Kết luận chương 2

Chương 3: Xây dựng cơ sở nghiên cứu thực nghiệm
3.1.
Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
3.1.1. Chọn thông số vào
3.1.2. Chọn chỉ tiêu đánh giá
3.1.3. Nhiễu khi mài phẳng

3.2.
Xây dựng quy hoạch thực nghiệm
3.2.1. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm
3.2.2. Chọn loại kế hoạch thực nghiệm và mô hình hồi quy thực nghiệm
3.2.3. Xác định miền qui hoạch
3.3.
Hệ thống thiết bị thí nghiệm
3.3.1. Máy thí nghiệm
3.3.2. Vật liệu thí nghiệm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

29
30
31
34
35
35
35
37
38
38
38
40
51
52
52
53





3.3.3.
3.3.4.

Đá mài thí nghiệm
Chế độ sửa đá

53
54

3.3.5.
3.3.6.

Dung dịch trơn nguội
Hệ thống đo lường

54
54

3.4.

Kết luận chương 3

56

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm và thảo luận kết quả

57


4.1.

Các bước nghiên cứu tối hóa quá trình mài phẳng thép làm khuôn
SKD61

57

4.1.1.

Các hàm mục tiêu khi mài tinh thép làm khuôn SKD61

58

4.1.2.

Chọn dạng hàm hồi quy

58

4.2.

61

4.2.1.

Tối ưu hóa quá trình mài phẳng khi mài tinh thép làm khuôn
SKD61
Xây dựng thuật toán quy hoạch thực nghiệm

4.2.2.

4.2.3.
4.2.4.

Xác định hàm hồi quy
Xác định hàm mục tiêu tối ưu
Miền tối ưu hoá

61
64
66

4.3.

Nghiên cứu hình thái, cấu trúc và tính chất cơ lý lớp bề mặt khi
mài tinh thép làm khuôn SKD61
Nghiên cứu hình thái bề mặt gia công

71

73
75

4.4.2.
4.4.3.
4.5.
4.5.1.
4.5.2.

Nghiên cứu cấu trúc và tính chất cơ lý lớp kim loại bề mặt
Thảo luận kết quả nghiên cứu khi mài tinh thép làm khuôn

SKD61
Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt và độ chính xác
gia công
Hình thái bề mặt gia công
Cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công
Triển khai ứng dụng kết quả vào sản phẩm thực tế
Sản phẩm ứng dụng
Kết quả ứng dụng

4.6.

Kết luận chương 4

79
80
82
84

4.3.1.
4.3.2.
4.4.
4.4.1.

KẾT LUẬN CHUNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

61


71

75
76
76
77
77
78




DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị

nđ

Tốc độ quay của đá mài

Vb

Vận tốc bàn máy (lượng chạy dao dọc)

m/ph


Sn

Lượng chạy dao ngang

mm/ht

az

Chiều sâu cắt của một hạt mài

mm

bz

Chiều rộng phoi cắt

mm

t

Chiều sâu cắt khi mài

mm

b

Chiều rộng mài

mm


B

Chiều rộng của đá mài

mm

Dđ

Đường kính của đá mài

mm

đ

Tốc độ của đá mài

m/s

ct

Tốc độ của chi tiết gia công

m/ph

Lc

Chiều dài cung tiếp xúc tĩnh

mm


De

Đường kính tương đương

mm

Chiều dày phoi không biến dạng lớn nhất

mm

htđ

Chiều dày phoi tương đương

mm

Qw

Tốc độ bóc vật liệu

Q’ w

Tốc độ bóc vật liệu trên 1 đơn vị bề rộng mài

Piz

Thành phần lực cắt theo phương tiếp tuyến tác dụng lên 1 hạt mài

N


Piy

Thành phần lực cắt theo phương pháp tuyến tác dụng lên 1 hạt mài

N

Pz

Thành phần lực cắt tiếp tuyến

N

Py

Thành phần lực cắt pháp tuyến

N

hmax

Ra, Rz, Rt

Thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia công

Kp = Py/Pz

Hệ số lực cắt

N


Công suất mài

u

Năng lượng riêng khi mài

Kc

Hệ số khả năng cắt của đá mài

G

Hệ số mài

T

Tuổi bền của đá mài

Tm

Nhiệt độ mài

Ssđ

Lượng chạy dao ngang khi sửa đá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Vòng/ph


mm3/s
mm3/s.m

m
W
J/mm3
mm3/s.N
phút
0

C

m/ph




tsđ

Chiều sâu cắt khi sửa đá

xi

Giá trị mã hoá của các thông số vào

Xi
g

mm


Khoảng thay đổi thông số vào
Gia tốc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

m/s2




DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT

Bảng

1

1.1

Nội dung

Trang

Hệ số truyền nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng

20

hợp kim
2


3.1

Ma trận quy hoạch trung tâm hợp thành đối xứng với 3
thông số ảnh hưởng

52

3

3.2

Ký hiệu tương đương thép SKD61 của các nước

53

4

3.3

Thành phần hoá học của mẫu thí nghiệm thép SKD61

53

5

4.1

Giá trị mã hóa và giá trị thực ở các mức của các thông số

60


6

4.2

Ma trận thí nghiệm khi mài tinh thép SKD61

60

7

4.3

Kết quả thí nghiệm mài tinh thép SKD61 bằng đá

61

Cn60.CV1.G.V1. 250x25x75. đ = 30m/s.
8

4.4

Ứng dụng bộ thông số chế độ cắt tối ưu vào mài tinh nửa
dưới khuôn dập trục khuỷu xe máy Honda tại Công ty
Diezel Sông Công (DISOCO).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

78





DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT

Hình số

Nội dung

1

1.1

Quá trình tách phoi của hạt mài.

7

2

1.2

Sơ đồ cắt của hạt mài

9

3

1.3


Vùng tiếp xúc đá – chi tiết mài

10

4

1.4

Lực cắt tác dụng lên hạt mài

11

5

1.5

Quan hệ Py – Pz

13

6

1.6

Rung động gây ra sóng bề mặt gia công

14

7


1.7

Các dạng mòn của đá mài

16

8

1.8

Quá trình mòn đá mài

16

9

1.9

Cấu trúc lớp bề mặt mài

23

10

1.10

Profin bề mặt mài lý tưởng

26


11

2.1

Mô hình quá trình mài phẳng

29

12

3.1

Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm

35

13

3.2

Sơ đồ khối xử lý kết quả đo

41

14

3.3

Sơ đồ khối xác định hàm hồi quy một biến


43

15

3.4

Sơ đồ khối xác định hàm hồi quy nhiều biến

48

16

3.5

Sơ đồ khối thuật toán Gradient

51

17

3.6

Máy đo độ nhám bề mặt SJ – 201

54

18

3.7


Máy đo tọa độ CMM 544 – Mitutoyo

Trang

55
R

19

3.8

Đầu đo tiếp xúc TP20 – Hãng RENISHAW

56

20

4.1

Sơ đồ cấu trúc chương trình phần mềm hồi quy và tối
ưu hóa.

57

21

4.2a

Quan hệ nhám bề mặt với Sn, Vb (t tối ưu)


67

22

4.2b

Quan hệ nhám bề mặt với t, Vb (Sn tối ưu)

67

23

4.2c

Quan hệ nhám bề mặt với t, Sn (Vb tối ưu)

68

24

4.3a

Quan hệ sai số gia công với Sn, Vb (t tối ưu)

69

25

4.3b


Quan hệ sai số gia công với t, Vb (Sn tối ưu)

69

26

4.3c

Quan hệ sai số gia công với t, Sn (Vb tối ưu)

70

27

4.4

Ảnh SEM bề mặt khi mài thép SKD61 bằng đá mài Hải

71

Dương Cn60.CV1.G.V1 250x25x75 với đ = 30m/s; t =
0,005 mm; Sn = 9 mm/ht; b = 5 m/ph; dung dịch trơn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




nguội là nhũ tương của hãng TOTAN pha với nước đạt
nồng độ 10%

28

4.5

Ảnh SEM bề mặt khi mài thép SKD61 bằng đá mài Hải

72

Dương Cn60.CV1.G.V1 250x25x75 với đ = 30m/s; t =
0,01 mm ; Sn = 5 mm/ht; b = 11 m/ph; dung dịch trơn
nguội là nhũ tương của hãng TOTAN pha với nước đạt
nồng độ 10%
29

4.6

Ảnh SEM bề mặt khi mài thép SKD61 bằng đá mài Hải

72

Dương Cn60.CV1.G.V1 250x25x75 với đ = 30m/s; t =
0,01 mm ; Sn = 9 mm/ht; b = 11 m/ph; dung dịch trơn
nguội là nhũ tương của hãng TOTAN pha với nước đạt
nồng độ 10%
30

4.7

Cấu trúc bề mặt khi mài thép SKD61 bằng đá mài Hải


73

Dương Cn60.CV1.G.V1 250x25x75 với đ = 30m/s; t =
0,005 mm ; Sn = 9 mm/ht; b = 5 m/ph; dung dịch trơn
nguội là nhũ tương của hãng TOTAN pha với nước đạt
nồng độ 10%
31

4.8

Cấu trúc bề mặt khi mài thép SKD61 bằng đá mài Hải

74

Dương Cn60.CV1.G.V1 250x25x75 với đ = 30m/s; t =
0,01 mm ; Sn = 5 mm/ht; b = 11 m/ph; dung dịch trơn
nguội là nhũ tương của hãng TOTAN pha với nước đạt
nồng độ 10%
32

4.9

Cấu trúc bề mặt khi mài thép SKD61 bằng đá mài Hải

74

Dương Cn60.CV1.G.V1 250x25x75 với đ = 30m/s; t =
0,01 mm ; Sn = 9 mm/ht; b = 11 m/ph; dung dịch trơn
nguội là nhũ tương của hãng TOTAN pha với nước đạt
nồng độ 10%

33

4.10

Nửa trên khuôn dập trục khuỷu xe máy Honda

77

34

4.11

Nửa dưới khuôn dập trục khuỷu xe máy Honda

78

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not

read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....