Tài liệu Đề tài: Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ máy kéo M30 ppt

Trong sự phát triển đó, ngành Cơ khí đã chứng tỏ được tầm quan trọng không thể thiếu trong mọi mặt của nền kinh tế, từ nhữngsản phẩm cơ khí đóng vai trò hàng hoá cho đến việc sản xuất, c

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ máy kéo M30.

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta hiện nay đang có những chuyển biến lớn về mọi mặt, đặc biệt là sự phát triểncủa nền kinh tế Quá trình Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước cũng đang có sự thay đổi nhanhchóng và tích cực, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế Trong sự phát triển đó, ngành

Cơ khí đã chứng tỏ được tầm quan trọng không thể thiếu trong mọi mặt của nền kinh tế, từ nhữngsản phẩm cơ khí đóng vai trò hàng hoá cho đến việc sản xuất, chế tạo các máy móc, thiết bị, công

cụ sản xuất cho các ngành nghề khác Nói cách khác, ngành Cơ khí đóng vai trò mũi nhọn trong quátrình Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước

Hiện nay, người kỹ sư Cơ khí nói chung và kỹ sư Chế tạo máy nói riêng cũng đang ngàymột chứng tỏ được vai trò của mình trong sự phát triển của ngành Cơ khí cũng như trong nền kinh

tế của đất nước Mặt khác, người kỹ sư Cơ khí – Chế tạo máy cũng đang đứng trước những thửthách mới không kém phần khó khăn Đó là phải tìm cách làm như thế nào để các sản phẩm Cơ khíđược tạo ra có chất lượng cao, giá thành hạ, có khả năng cạnh tranh được trên thị trường trong nướccũng như quốc tế

Đối với sinh viên ngành Cơ khí – Chế tạo máy thì nhiệm vụ hàng đầu là phải nắm vững cáckiến thức chuyên ngành cơ bản để có thể thiết kế, chế tạo, hoàn thiện hơn nữa các sản phẩm cơ khí.Đồng thời, phải tích cực tìm hiểu các thành tựu khoa học kỹ thuật mới trong lĩnh vực Công nghệchế tạo máy để sau khi ra trường có thể đáp ứng được những yêu cầu trong vai trò kỹ sư Cơ khí –Chế tạo máy

Đồ án tốt nghiệp là thử thách đầu tiên để sinh viên ngành Cơ khí – Chế tạo máy chứng tỏkhả năng nắm bắt và vận dụng các kiến thức của mình trước khi trở thành một kỹ sư Cơ khí Để cóthể hoàn thành đồ án này sinh viên phải biết cách tổng hợp các kiến thức đã được học tập trongtrường vận dụng một cách linh hoạt, kết hợp với các hiểu biết của mình về thực tế sản xuất trongngành Cơ khí – Chế tạo máy ở Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong khoa đểtiến hành phân tích và đưa ra phương án thực hiện có hiệu quả Vì vậy sau khi thực hiện xong đồ ánthì sinh viên thu được rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích cho công việc sau này

Với đề tài được giao: Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ

máy kéo M30 Sau một thời gian làm việc tích cực dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.S Lưu Văn

Nhang, đến nay em đã hoàn thành đồ án này Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng, nhưng trong mộtkhoảng thời gian ngắn với kiến thức hạn chế và hiểu biết về thực tế sản xuất còn rất ít nên đồ án của

em không thể tránh khỏi nhiều sai sót Em rất mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy côgiáo và các bạn sinh viên trong khoa

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới:

- Thầy giáo: Th.S Lưu Văn Nhang, người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ ántốt nghiệp

- Thầy giáo: TS Nguyễn Trọng Doanh, giáo viên duyệt đồ án

Trang 3

- Các thầy cô giáo trong bộ môn CNCTM – khoa Cơ khí trường ĐHBK Hà Nội, cùngtoàn thể các thầy cô giáo trong khoa cơ khí và trong trường ĐHBK Hà Nội.

- Các bạn sinh viên lớp CTM6 – K 44, đặc biệt là các bạn cùng nhóm làm tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 10/05/2004

Sinh viên Trịnh Thế Nam

Trang 4

Chương 1 Tổng quan về các phương tiện giao thông vận tải

trong kỹ thuật hiện đại 1.1 Các phương tiện vận tải hiện nay

Hiện nay khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ rất nhanh, cùng với sự phát triển của cácngành khoa học thì các phương tiện vận tải trong kỹ thuật ngày nay cũng phát triển rất đa dạng vàphong phú Các phương tiện vận tải đóng một vai trò rất quan trọng trọng, là một trong những nhân

tố thiết yếu của trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhu cầu về vận tải ngày nay là rất lớn, vì thếsong song với nhu cầu đó thì các phương tiện giao thông vận tải cũng phải phát triển để đáp ứng vớithực tế Các phương tiện dùng để vận tải cũng rất đa dạng và gồm nhiều chủng loại và hình thứcnhư vận chuyển dùng đường không như máy bay, vận tải đường thuỷ như các loại tàu thuyền… ,vận tải đường bộ và đường sắt Trong đó vận tải đường bộ đóng vai trò rất quan trọng, vận tảiđường bộ thường dùng các loại phương tiện như: ôtô, máy kéo các loại xe gắn máy… trong đó ôtô,máy kéo đóng vai trò chính và chủ yếu trong các phương tiện vận tải đường bộ Ôtô chủ yếu dùng

để chuyên chở, vận chuyển hàng hoá hoặc hành khách, ngoài ra ôtô còn được trang bị các máy côngtác đặc biệt để thực hiện các công việc đặc biệt như cứu hoả, nâng hàng… ôtô cũng được sử dụngrộng rãi trong mọi lĩnh vực kinh tế, quốc phòng, thể thao…

1.2 Vai trò của máy kéo trong cuộc sống

Máy kéo có một vai trò rất quan trọng trong cuộc sống, nó được sử dụng trong rất nhiều lĩnhvực và các ngành trong nền kinh tế, nhu cầu về máy kéo ở nước ta hiện nay là rất lớn Trong nôngnghiệp: máy kéo chủ yếu được sử dụng để thực hiện các công việc trên đồng ruộng như cày, bừa,gieo hạt, chăm sóc cây trồng, cải tạo ruộng đồng, vận chuyển các sản phẩm vật tư nông nghiệp, thuhoạch nông sản… Một số máy kéo còn có bộ phận trích công suất đôi khi còn được liên hợp với cácmáy tĩnh tại như các máy bơm nước, tuốt lúa, nghiền thức ăn cho gia súc

Trong lâm nghiệp: máy kéo chủ yếu được sử dụng để thực hiện các công việc khai thác vàvận chuyển gỗ, trồng rừng, san ủi mặt đường…

Trong giao thông vận tải và xây dựng máy kéo dùng để vận chuyển hàng hoá trong cáctuyến đường ngắn, đường xấu hoặc vận chuyển các cấu kiện có trọng lượng lớn, cồng kềnh, san ủimặt bằng xây dựng, đào cống rãnh…

Như vậy máy kéo đóng một vai trò rất lớn trong cuộc sống, trên máy kéo thì động cơ là một

bộ phận chính là nơi tạo ra công suất để giúp máy kéo hoạt động được

1.3 Bộ truyền tay biên piston trong động cơ máy kéo và các đặc tính cơ bản của chúng

Bộ truyền tay biên piston gồm có: xecmăng, tay biên, trục khuỷu Bộ truyền tay biên pistontrong động cơ đốt trong có nhiệm vụ nhận lực từ khí thể và truyền đến tay biên để biến thànhchuyển động quay của trục khuỷu để truyền công suất ra ngoài

Trang 5

1.3.1.1 Điều kiện làm việc của piston

Piston là một chi tiết máy quan trọng của động cơ máy kéo Trong quá trình làm việc củađộng cơ, piston chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn ảnh hưởng xấu đến độ bền, tuổi thọcủa piston

1 Tải trọng cơ học:

Chủ yếu là do lực khí thể và lực quán tính gây nên Trong quá trình cháy áp suất khí thể tăngđột ngột có khi tới 10 đến 12 MPa hoặc cao hơn nữa Ngoài ra lực quán tính tác dụng trên nhómpiston cũng rất lớn Các lực này biến thiên theo chu kỳ nên đã gây ra va đập dữ dội của các chi tiếtmáy của nhóm piston vớ xy lanh và thanh truyền làm piston bị biến dạng và đôi khi làm hỏngpiston

2 Tải trọng nhiệt:

Do tiếp xúc với nhiệt độ rất cao trong quá trình cháy (khoảng 2300 – 2700 0K) nên nhiệt độđỉnh piston thường rất cao gây ra những tác hại sau đây:

Trang 6

- Gây ra ứng suất nhiệt lớn có thể làm rạn nứt cục bộ, giảm độ bền của piston.

- Gây biến dạng nhiệt khiến piston bị bó kẹt trong xy lanh và làm tăng ma sát giữa piston và

xy lanh

- Giảm hệ số nạp làm giảm công suất động cơ

- Làm dầu nhờn chóng bị phân huỷ

3 Ma sát và ăn mòn hoá học

Trong quá trình làm việc bề mặt thân piston thường làm việc ở trạng thái ma sát nửa khô dothiếu dầu bôi trơn Hơn nữa do piston bị biến dạng trong quá trình làm việc nên ma sát càng lớn.Ngoài ra do đỉnh piston luôn tiếp xúc với khí cháy nên bị ăn mòn hoá học bởi các thành phần axítsinh ra trong quá trình cháy

Do điều kiện làm việc của piston như vậy nên khi thiết kế piston cần đảm bảo các yêu cầusau đây:

- Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất

- Tản nhiệt tốt để tránh kích nổ và bó kẹt

- Có trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính

- Đủ bền và đủ độ cứng vững để tránh biến dạng quá lớn

- Đảm bảo bao kín buồng cháy để công suất động cơ không giảm sút và ít hao dầu nhờn

1.3.1.2 Vật liệu chế tạo piston

Do điều kiện làm việc của piston như trên nên vật liệu dùng để chế tạo piston phải có tínhnăng cơ lý sau đây:

- Có sức bền cao và độ bền nhiệt lớn

- Trọng lượng riêng nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn

- Chịu mòn tốt và chịu ăn mòn hoá học

Ngày nay thường sử dụng là gang và hợp kim nhôm Để thoả mãn các yêu cầu làm việc trên,piston được làm từ hợp kim nhôm với thành phần gồm có Si, Ni, Cu và các nguyên tố khác

Vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất là hợp kim nhôm – niken, có trọng lượng riêng nhỏ, độdẫn nhiệt cao và khả năng đúc lớn, tổn thất ma sát nhỏ, nhôm có độ cứng nhỏ HB = 90 – 120 nên dễgia công Độ truyền dẫn nhiệt tốt sẽ giúp cho nhiệt độ đỉnh piston thấp dẫn tới sẽ giảm được phụ tảinhiệt phần đỉnh

1.3.1.3 Kết cấu của piston

Piston có thể chia thành những phần như: đỉnh, đầu, thân và chân piston Mỗi phần đều cónhiệm vụ riêng và những đặc điểm kết cấu riêng

- Đỉnh piston: là phần trên cùng của piston, cùng với xylanh, nắp xylanh tạo thành buồngcháy Về mặt kết cấu có các loại đỉnh piston như sau:

+ Đỉnh bằng: có diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

Trang 7

+ Đỉnh lồi: có sức bền lớn, có độ cứng vững cao, không cần gân tăng bền dưới đỉnh nêntrọng lượng nhỏ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn nên nhiệt độ của đỉnh lồi thường cao hơn đỉnh bằng.

+ Bao kín tốt: cho buồng cháy nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu bôi trơn từcacte sục lên buồng cháy Thông thường người ta dùng xecmăng để bao kín Có hai loại xecmăng làxecmăng khí để bao kín buồng cháy và xecmăng dầu để ngăn dầu sục lên buồng cháy Số xecmăngtuỳ thuộc vào loại động cơ, tốc độ động cơ, số rãnh xecmăng khí và rãnh xecmăng dầu quyết địnhkích thước của vành đai xecmăng và chiều cao của phần đầu piston

+ Tản nhiệt tốt cho đầu piston: đây là vấn đề rất quan trọng vì nếu không thì nhiệt độ củađỉnh piston sẽ quá cao gây nhiều tác hại như: rạn nứt, bó kẹt xecmăng, đầu piston, công suất động

có giảm sút, ứng suất nhiệt tăng lên Để tản nhiệt tốt thường dùng các biện pháp kỹ thuật sau đây:

Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính R lớn

Dùng gân tản nhiệt ở dưới đỉnh piston

Dùng rãnh ngăn nhiệt để giảm lượng nhiệt truyền cho xecmăng thứ nhất Rãnh ngăn nhiệt sẽngăn một phần dòng nhiệt truyền cho xecmăng thứ nhất, bảo vệ xecmăng này đồng thời hướngdòng nhiệt phân tán xuống phía dưới vành đai xecmăng phân tán đều cho các xecmăng số 2, số 3

Trang 8

Làm mát đỉnh piston, bố trí vị trí rãnh xecmăng thứ nhất gần khu vực làm mát của lótxylanh Vị trí của rãng xecmăng dầu thứ nhất ảnh hưởng rất lớn đến chiều cao của phần đầu pistonnên cũng không thể cách đỉnh quá xa.

+ Sức bền cao: để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta thiết kế các gântrợ lực

- Thân piston: là phần còn lại của piston có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển độngtịnh tiến trong xylanh và chịu lực ngang N Để dẫn hướng tốt, ít va đập khe hở giữa thân piston vàxylanh phải nhỏ nên gây hiện tượng bó kẹt piston Khi thiết kế phần thân piston thường phải giảiquyết các vấn đề cơ bản sau:

+ Chiều cao của thân piston: tuỳ thuộc vào chủng loại động cơ, thân thường ngắn và vát bớthai bên hông Thân piston của động cơ diezen tốc độ thấp thường có chiều dài khá lớn để giảm ápsuất do lực ngang N gây ra

+ Vị trí tâm chốt: được bố trí sao cho piston và xylanh mòn đều, đồng thời giảm va đập va

gõ khi piston đổi chiều Một số động cơ có tâm chốt piston lệch so với tâm xylanh một giá trị e vềphía nào đó sao cho lực ngang Nmax giảm để hai bên chịu lực của piston và xylanh mòn đều

+ Dạng thân của piston: Thân piston thường không phải hình trụ mà tiết diện thường códạng ô van hoặc vát ngắn hai phía đầu bệ chốt Để khi piston chịu lực bị biến dạng thì cũng không

bị bó kẹt trong xylanh Piston bị biến dạng do chịu lực khí thể Pz, lực ngang N và do giãn nở nhiệtvùng bệ chốt

+ Để chống bó kẹt piston có các biện pháp thiết kế sau:

Chế tạo thân piston có dạng ô van có phương trục ngắn trùng với phương đường tâm chốt.Tiện vát hoặc đúc lõm phần thân ở hai đầu bệ chốt

Xẻ rãnh giãn nở trên thân piston (rãnh chữ U hoăc chữ T) Biện pháp này đảm bảo thânpiston có độ đàn hồi nên không bị bó kẹt, hơn nữa do khe hở giảm xuống tối thiểu nên nhiệt độ củapiston giảm xuống khá nhiều so với piston không sẻ rãnh

Đúc hợp kim có độ giãn nở dài nhỏ (ví dụ: hợp kim inva có thành phần là (30  38)% Ni, (0

 8) % Cr còn lại là Fe, có độ giãn nở dài chỉ bằng 1/10 của hợp kim nhôm) vào bệ chốt piston đểhạn chế giãn nở của thân piston theo phương vuông góc với tâm chốt

- Chân piston:

chân piston thường có vành đai để tăng cứng vững Mặt trụ a

cùng với mặt đầu chân piston là chuẩn công nghệ khi gia công và là

nơi điều chỉnh trọng lượng của piston sao cho đồng đều giữa các

xilanh Độ sai lệch về trọng lượng đối với động cơ máy kéo không

quá (0,2  0,6)%

1.3.2 Thanh truyền

1.3.2.1 Vai trò

a

Trang 9

Thanh truyền là chi tiết nối piston và trục khuỷu nhằm biến chuyển động tịnh tiến của pistontrong xylanh thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu.

1.3.2.2 Điều kiện làm việc

Trong quá trình làm việc thanh truyền chịu các lực tác dụng sau:

- Lực khí thể trong xylanh

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston

- Lực quán tính của bản thân thanh truyền

Khi động cơ làm việc các lực trên thay đổi theo chu kỳ vì vậy tải trọng tác dụng lên thanhtruyền là tải trọng động nên khi tính toán phải có hệ số an toàn hợp lý

Dưới tác dụng của các lực khi làm việc thân thanh truyền bị nén, uốn dọc, uốn ngang, đầunhỏ thanh truyền bị biến dạng méo, nắp đầu to thanh truyền bị uốn và kéo

1.3.2.3 Vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo thanh truyền thường là thép cacbon và thép hợp kim Động cơ ôtô máy kéo

có thể dùng thép cacbon C40, C45 nhưng thường dùng loại thép hợp kim 45Mn2; 40CrNi; 40Cr;40MnMo

1.3.2.4 Kết cấu

Kết cấu của thanh truyền được chia làm 3 phần là: đầu nhỏ, đầu to và thân thanh truyền

- Đầu nhỏ thanh truyền: Khi chốt piston lắp tự do với đầu nhỏ thanh truyền, trên đầu nhỏthường phải có bạc lót Đối với động cơ ôtô máy kéo thường là động cơ cao tốc, đầu nhỏ thườngmỏng để giảm trọng lượng Trong một số động cơ người ta thường làm vấu lồi trên đầu nhỏ để điềuchỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xylanh Để bôi trơn bạc lót và chốt piston cónhững phương án như dùng rãnh hứng dầu hoặc bôi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ trục khuỷu dọctheo thân thanh truyền

- Thân thanh truyền: Tiết diện thân thanh truyền thường thay đổi từ nhỏ đến lơn kể từ đầunhỏ đến đầu to của thanh truyền để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính lắc của thanhtruyền.Tiết diện thân thanh truyền có các dạng như sau:

+ Tiết diện chữ I: có sức bền đều theo hai phương, được dùng rất phổ biến, được tạo phôibằng phương pháp rèn khuôn

+ Loại tiết diện hình chữ nhật, ô van có ưu điển dễ chế tạo

- Đầu to thanh truyền: Để lắp ráp với trục khuỷu một cách dễ dàng, đầu to thanh truyềnthường được cắt làm hai nửa và ghép với nhau bằng bulông hay vít cấy Do đó bạc lót cũng phảiđược chia làm hai nửa và phải được cố định trong lỗ đầu to thanh truyền

1.3.3 Bulông thanh truyền

1.3.3.1 Vai trò

Trang 10

Bulông thanh truyền là chi tiết ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền Nó có thể ở dạngbulông hay vít cấy, tuy có kết cấu đơn giản nhưng rất quan trọng nên phải được quan tâm khi thiết

kế và chế tạo Nừu bulông thanh truyền do nguyên nhân nào đó bị đứt sẽ dẫn tới phá hỏng toàn bộđộng cơ

Bulông thanh truyền khi làm việc chịu các lực như: lực xiết ban đầu, lực quán tính của nhómpiston – thanh truyền Những lực này đều là các lực có chu kỳ nên bulông thanh truyền phải có sứcbền mỏi cao

1.3.3.3 Vật liệu chế tạo

Bulông thanh truyền thường được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần Crôm,Mangan, Niken Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu bulông thanh truyền có hàm lượng kim loại quýcàng cao

1.3.4 Xecmăng

1.3.4.1 Vai trò

Xecmăng có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, xecmăng khí làm nhiệm vụ bao kín tránh lọt khíxuống cacte và xecmăng dầu không cho dầu từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy

Xecmăng làm việc trong điều kiện rất xấu: chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, ma sát lớn trongđiều kiện thiếu dầu bôi trơn và bị ăn mòn hoá học của khí cháy và của dầu nhờn

- Chịu nhiệt độ cao: Trong quá trình làm việc, xecmăng khí trực tiếp tiếp xúc với khí cháy,

ma sát với thành vách xylanh, chuyển tải nhiệt từ đầu piston qua xecmăng sang xylanh để truyềncho nước làm mát, nên nhiệt độ làm việc của xecmăng rất cao nhất là đối với xecmăng khí thứ nhất.Khi xecmăng khí bị hở, không tiếp xúc khít với xylanh, để dòng khí chay thổi lọt qua chỗ bị hở làmcho nhiệt độ cục bộ vùng này rất lớn dẫn đến cháy xecmăng và piston

- Chịu va đập lớn: Khi làm việc, lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên xecmăng, các lựcnày có trị số rất lớn, luôn thay đổi chiều nên gây ra va đập mạnh giữa xecmăng với rãnh xecmănglàm cho xemăng và rãnh xecmăng mòn thành bậc, làm tăng khả năng lọt khí

Trang 11

- Chịu ma sát lớn: Khi làm việc xecmăng trượt trên mặt gương xylanh với tốc độ trượt rấtcao, áp suất lớn nhưng lại thiếu dầu bôi trơn nên ma sát hầu như là ma sát khô đến nửa khô.

1.3.4.3.Vật liệu chế tạo

Một yêu cầu rất quan trọng đối với vật liệu chế tạo xecmăng là bảo đảm độ đàn hồi ở nhiệt

độ cao và chịu mòn tốt Hầu hết xecmăng được chế tạo bằng gang xám pha hợp kim Vì xecmăngđầu tiên chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất nên ở một số động cơ xecmăng khí đầu tiên được

mạ Crôm xốp có chiều dày 0,03  0,06 mm để tăng tuổi thọ của xecmăng này lên

1.4 Thiết kế sơ bộ piston cho động cơ máy kéo M30

Theo máy mẫu ta có đường kính của piston là D = 110 mm

Theo [9] ta có các kích thước sơ bộ của piston như sau:

- Chiều dày đỉnh piston: 

Trang 13

Chương 2: Phân tích chi tiết gia công 2.1 Phân tích tính công nghệ của chi tiết gia công

Chi tiết có các kết cấu cho phép thoát dao dễ dàng khi gia công như các bậc đường kính ởphần đâu của piston khi gia công đã có các rãnh xecmăng cho phép thoát dao và gia công dễ dàng,các lỗ trên chi tiết là các lỗ thông nên khi gia công và thoát dao được thao tác đơn giản và thực hiện

Trên chi tiết không tồn tại các lỗ tịt nên tạo thuận lợi cho quá trình gia công, nhưng với chitiết có kết cấu tương đối phức tạp ở bên trong bao gồm các bậc đường kính khác nhau như 94,

80, 86, các bán kính góc lượn và phần lồi của lỗ ắc nên phương pháp tạo phôi là tương đối khókhăn

Các phần kết cấu trên chi tiết là tương đối phù hợp, hai đầu piston được vát mép, các phầnchuyển tiếp giữa các bậc có độ dày khác nhau đều có phần bán kính chuyển tiếp và góc lượn phùhợp để tránh tập trung ứng suất trên chi tiết trong quá trình làm việc và trong lúc tạo phôi bằngphương pháp đúc thì tránh được hiện tượng chi tiết bị nứt do nguội không đều và tập trung ứng suấtbên trong

1





m N

N

trong đó:

N1: số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch

m: số lượng chi tiết trong một sản phẩm

Trang 14

 = 5%: lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi gây ra.

 = 6%: lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ.Vậy sản lượng piston phải sản xuất hàng năm là:

N

N = 7770 (chi tiết/năm)

Trọng lượng của chi tiết: trọng lượng của chi tiết được tính theo công thức sau:



V

Q 

trong đó:

: khối lượng riêng của vật liệu chi tiết,  = (2,6  2,7) kg/dm3

V: thể tích của chi tiết, V  0,461 dm3

Thay vào công thức tính khối lượng chi tiết ta có:

kg

Q0,461.2.81,29

Theo bảng 2.6 [1] ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất loạt lớn

2.3 Chọn phôi và phương pháp tạo phôi

Căn cứ vào độ phức tạp của chi tiết ta thấy chỉ có thể tạo phôi bằng phương

pháp đúc là hợp lý vì phương pháp đúc có thể tạo ra các loại phôi có hình

dạng phức tạp

Vì chi tiết có yêu cầu về độ chính xác cao nên khi tạo phôi cũng cần

phải tạo phôi có độ chính xác về kích thước và hình dáng hình học tương đối

cao để tạo cơ sở cho các bước gia công cơ sau này Mặt khác vật liệu chi

tiết là hợp kim nhôm silumin có tính đúc tốt

Vì vậy chọn phôi là phôi đúc và phương pháp tạo phôi là đúc trong

khuôn kim loại Vì chỉ khi đúc trong khuôn kim loại mới đảm bảo được độ

chính xác về hình dáng hình học và độ chính xác về kích thước của phôi

Phần lõi của phôi được chế tạo rời từng phần sau đó ghép lại khi tiến

hành tạo phôi Lõi đúc được chia làm nhiều phần

Sau khi đúc, ta phải rửa sạch chi tiết, cắt đậu ngót, đậu hơi, khử ứng suất, và tăng cơ tínhcho vật đúc bằng cách luộc trong dầu sôi từ 800  1000 C

Trang 15

Chương 3: Thiết kế qui trình công nghệ gia công 3.1 Phân tích chuẩn và định vị

Trong quá trình gia công cắt gọt, ta chọn chuẩn tinh thống nhất là mặt trụ 94 và mặt đầu

110 của piston để đảm bảo quá trình gia công đạt độ chính xác yêu cầu và biến dạng phôi ít nhất

3.2 Lập tiến trình công nghệ gia công

Tiến trình công nghệ gia công chi tiết có rất nhiều phương án để gia công chi tiết sau đây làhai phương án tiêu biểu:

Nguyên

2 Tiện thô 110, khoả đỉnh piston Tiện 110, rãnh xecmăng dầu và

5 Tiện đạt kích thước 109,5 và rãnh

6 Tiện đạt kích thước 109 Phay mặt đầu một bên lỗ ắc

7 Khoét thô, tinh lỗ ắc Phay mặt đầu bên lỗ ắc còn lại

8 Phay một bên mặt đầu lỗ ắc Khoét thô, tinh lỗ ắc

9 Phay mặt đầu lỗ ắc còn lại Doa thô lỗ ắc

11 Tiện một bên rãnh vòng hãm Tiện bên rãnh vòng hãm còn lại

12 Tiện bên rãnh vòng hãm còn lại Khoan 16 lỗ thoát dầu

13 Khoan 16 lỗ thoát dầu Khoan 10 lỗ thoát dầu

16 Kiểm tra và sửa trọng lượng pison Kiểm tra và sửa trọng lượng pison

Phương án 1 và phương án 2 đều có thể đảm bảo được độ vuông góc của rãnh xecmăng vàcác bậc đường kính gia công khi gia công nhưng ở phương án 1 thì khoả mặt đỉnh piston trước thìkhi gia công các rãnh xecmăng thì đảm bảo được khoảng cách từ đỉnh piston đến các rãnh xecmăngthì đảm bảo được thể tích buồng đốt của động cơ khi làm việc hơn là phương án 2 khi gia công đỉnhpiston sau khi gia công các rãnh xecmăng thì khoảng cách giữa đỉnh piston và các rãnh xecmăngkhông đảm bảo bằng ở phương án một, mặt khác ở phương án 2 khi gia công mặt đầu lỗ ắc ở bậcđịnh vị chống xoay cho chi tiết thì ở hai nguyên công phay mặt đầu lỗ ắc phải định vị vào bề mặtchuẩn thô là lỗ ắc chưa gia công hai lần là không hợp lý

Vậy tiến trình công nghệ ta chọn phương án 1 là hợp lý

3.3 Tính lượng dư gia công cho bề mặt lỗ ắc

Trang 16

Phôi có dạng phôi đúc cấp chính xác II, khối lượng 1,29 Kg Tiến trình công nghệ gia công

lỗ ắc 45 gồm bốn bước: khoét thô, khoét tinh, doa thô, doa tinh

Chất lượng bề mặt phôi: cấp chính xác 1214 tra bảng 3.2 [1] ta có RZ = 200 m, Ta = 300

i là bước công nghệ đang thực hiện;

i-1 là bước công nghệ sát trước;

 là sai số không gian;

Rz, Ta là chiều cao nhấp nhô tế vi và chiều sâu lớp khuyết tật do bước cắt sáttrước để lại

Sai số không gian tổng cộng là:

2 2

l: chiều dài lỗ gia công, l = 94

d: đường kính lỗ gia công, d = 45

2 45

2 94



  ph 

Trang 17

Các mặt chuẩn 94 và 110 đều qua các bước công nghệ tiện thô và tiện tinh.

2 94

94

2 110

22

5,2822

- Xác định sai số không gian còn sót lại

+ Sai số không gian còn sót lại sau khoét thô là:

ph cx

Trang 18

Sai số gá đặt được tính theo công thức:

2 2

k c

2235

2 2

Vậy lượng dư gia công tối thiểu Zmin ở các bước công nghệ như sau:

1 1

2

i i

i zi

Trang 19

Theo bảng 3.5 [1] ta có chất lượng bề mặt sau khoét thô là: Rz = 50 m; Ta = 50 m Vậy ta có: lượng dư tối thiểu ở bước khoét tinh là:

- Ở bước doa tinh: 2 Zimin  2  Rzi1  Ti1

Theo bảng 3.5 [1] ta có chất lượng bề mặt sau doa thô là: Rz = 50 m; Ta = 50 m Vậy ta có: lượng dư tối thiểu ở bước doa tinh là:

Zi 2 10 25 70 

*Cột kích thước tính toán ta điền từ ô cuối cùng giá trị lớn nhất của kích thước theo bản vẽ

Dt = 45,025 Các ô tiếp theo có giá trị bằng kích thước tính toán của bước tiếp sau trừ đi lượng dư tối thiểu

*Dung sai của các bước tra theo bảng 2.8 [3] ta có:

phôi = 390 m ; khoét thô = 160 m ; khoét tinh = 100 m; doa thô = 62 m; phôi = 25 m

*Cột kích thước giới hạn Dmax nhận được bằng cách làm tròn kích thước tính toán đến con số

có nghĩa của dung sai bước tương ứng theo chiều giảm, còn Dmin nhận được bằng cách lấy hiệu của

Dmax với dung sai của bước tương ứng

Bước doa tinh: Dmax = 45,025; Dmin = 45,025 – 0,025 = 45 mm

Bước doa thô: Dmax = 44,955; Dmin = 44,955 – 0,062 = 44,893 mm

Bước khoét tinh: Dmax = 44,815; Dmin = 44,815 – 0,140 = 44,715 mm

Bước khoét thô: Dmax = 44,612; Dmin = 44,612– 0,203 = 44,452 mm

Phôi: Dmax = 44,451; Dmin = 44,451 – 1,660 = 43,061 mm

*Cột lượng dư nhỏ nhất giới hạn Zgh

min và lượng dư giới hạn Zgh

max được tính như sau:

Trang 20

Bước doa tinh: Zgh

3.4 Thiết kế sơ bộ nguyên công.

3.4.1 Nguyên công 1: Gia công tạo chuẩn

Trong nguyên công này ta gia công các bề mặt dùng làm chuẩn tinh thống nhất cho cácnguyên công sau, các bề mặt chọn làm chuẩn tinh thống nhất là mặt đáy và mặt trụ trong 94, đồngthời ta vát mép một đầu piston ngay ở nguyên công này

3.4.1.1 Chọn máy, chọn dụng cụ đo, dụng cụ cắt, quyết định phương án và sơ đồ gá đặt

Chọn máy ở nguyên công này là máy 16K20

Trang 21

Chọn dụng cụ đo là thước cặp để đo đường kính trong và thước cặp đo chiều dài có sai sốcho phép là 0,05 mm và khoảng kích thước giới hạn đo là 170 mm.

Dụng cụ cắt:

Trong bước khoả mặt đầu: Theo bảng 4.4 [3] chọn dụng cụ cắt là dao tiện ngoài thân congphải và có gắn mảnh thép gió P18, có các kích thước cơ bản là : H = 25 mm; B = 16 mm; L = 140mm; m = 8; a = 16; r = 1

Trong bước tiện mặt trụ trong 94: theo bảng 4.8 [3] chọn dụng cụ cắt là dao thép gió P18thân cong phải có các kích thước cơ bản là: H = 25 mm; B = 16 mm; L = 140 mm; m = 8; a = 16; r

= 1

3.4.1.2 Quyết định phương án và sơ đồ gá đặt

Trong nguyên công này để đảm bảo lượng dư phân phối đều và để đảm bảo độ chính xáctương quan giữa các bề mặt gia công và các bề mặt không gia công thì ta chọn mặt chuẩn định vị ởnguyên công này là mặt trong của piston

3.4.1.3 Lượng dư gia công

Lượng dư ở nguyên công này không phải tính nên tra theo bảng 3.117 [3] ta có lượng dư củamặt đầu là Z = 2mm, lượng dư của mặt trụ trong 94 là 2Z = 4mm

3.4.1.4 Tính chế độ cắt

Nguyên công này gồm các bước sau:

Tiện thô mặt đầu 110

Tiện tinh mặt đầu 110

Tiện vát mép

Tiện thô mặt trụ 94

Tiện tinh mặt trụ 94

Lượng dư gia công ở các bước được phân bố như sau:

Tiện thô mặt đầu 110: t = 1,5 mm

Tiện tinh mặt đầu 110: t = 0,5 mm

Tiện thô mặt trụ 94: t = 1,5 mm

Tiện tinh mặt trụ 94: t = 0,5 mm

3.3.1.4.1 Tính chế độ cắt cho bước khoả thô mặt đầu 110

- Chiều dài dịch chuyển của bàn dao công tác Lbd:

2

L L

45

5,15,

tg tg

t L



L2 = 3 mm

Theo sơ đồ nguyên công ta có Lc = 8 mm

Vậy Lbd = 8 + 3 + 3 = 14 mm

Trang 22

- Chiều sâu cắt: t = 1,5 mm.

- Lượng chạy dao của bàn dao:

Theo bảng 5.75 [4] ta có lượng chạy dao của bàn dao là: S = 0,7  1,0 mm/v

Chọn theo lý lịch máy ta có lượng chạy dao ở bước này là: S = 0,8 mm/v

- Tốc độ cắt:

Tốc độ cắt được tính theo công thức:

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

T là tuổi bền của dụng cụ cắt, theo bảng 4.6 [1] ta có T = 50 phút

uv nv MV

328

5 , 0 12 , 0 28 ,

45,93.1000

.1000

250.110.1000

- Lực cắt:

Lực cắt được tính theo công thức:

P n y x p

Trang 23

kp = 1,0.1,0.1,1.1,0.0,93 = 1,023

Theo bảng 5.23 [4] ta có: CP = 40; x = 1; y = 0,75; n = 0

Thay vào công thức tính lực cắt ta có:

N21,519023,1.394,86.8,0.5,1.40

39,86.21,51960.1020

14



m o

bd cb

n S

L T

- Thời gian nguyên công:

Thời gian nguyên công được tính theo công thức sau:

k phv ph cb

ng T T T T

trong đó:

Tng: thời gian nguyên công

Tcb: thời gian cơ bản

Tph: thời gian phụ, Tph = 10%Tcb

Tphv: thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật (Tpvkt) để thay đổi dụng

cụ, sửa đá (Tpvkt = 8%Tcb); thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc) để tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm việc, bàn dao ca (Tpvtc = 3%Tcb)

Tk: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (Ttn = 5%T0)

cb cb

cb

ng T T T T T

T  0,1 0,11 0,05 1,26

Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,07 = 0,088 ph

3.4.1.4.2 Tính chế độ cắt cho bước khoả tinh mặt đầu 110

2

L L

45

5,05,

tg tg

t L

Trang 24

Tốc độ cắt được tính theo công thức: m V x y k v

S t T

C

trong đó:

uv nv MV

v k k k

kMV là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4] ta có

kMV = 0,8

knv là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi, theo bảng 5.5 [4] ta có knv = 1,0

kuv là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, theo bảng 5.6 [4] ta có: kuv =1,0

kv = 0,8.1,0.1,0 = 0,8

Theo bảng 5.17 [4] ta có: CV = 485; x = 0,12; y = 0,25; m = 0,28

Thay vào công thức tốc độ cắt ta có:

m/ph856,2108,0.2,0.5,0.50

485

25 , 0 12 , 0 28 ,

856,210.1000

.1000

500.110.1000

79,172.90,6160.1020

Trang 25

- Thời gian máy: 0,13 ph

500.2,0

13



m o

bd cb

n S

L T

- Thời gian nguyên công: Tng

Theo như bước trên ta có: Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,13 = 0,164 ph

3.4.1.4.3 Chế độ cắt cho bước tiện vát mép piston

Ở bước này ta dùng luôn dao và chế độ cắt của bước tiện mặt đầu 110 để vát mép nhưngvới bước tiến dao được điều chỉnh bằng tay

Ta có chế độ cắt ở bước này là: t = 5 mm; n = 500 v/ph; V = 172,788 m/ph

3.4.1.4.4 Tính chế độ cắt cho bước tiện thô mặt trụ 94

1

L L

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

uv nv MV

328

5 , 0 12 , 0 28 ,



V

Trang 26

Số vòng quay của trục chính máy theo tốc độ cắt tính toán là:

v/ph45,31694

45,93.1000

.1000

315.94.1000

02,93.09,42060.1020

5,18



m o

bd cb

n S

L T

Theo như bước trên ta có: Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,073 = 0,092 ph

3.4.1.4.5 Tính chế độ cắt cho bước tiện tinh mặt trụ 94

1

L L

Trang 27

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

uv nv MV

v k k k

kMV là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4] ta

có kMV = 0,8

kuv là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, theo bảng 5.6 [4] ta có:

485

25 , 0 12 , 0 28 ,

15,237.1000

.1000

800.94.1000

- Lực cắt:

P n y x p

48,236.80,3460.1020

Trang 28

- Thời gian máy: 0,185 ph

800.125,0

5,18



m o

bd cb

n S

L T

Tương tự như bước trên ta có: Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,185 = 0,233 ph

Trong nguyên công này công suất cắt lớn nhất là Nc = 0,733 kW ở bước khoả thô mặt đầu

110 Ta có: Nm. = 10.0,8 = 8 kW

Ta thấy Nc < Nm., vậy máy đảm bảo đủ công suất gia công

3.4.2 Nguyên công 2: Tiện thô 110 và khoả đỉnh piston.

- Chọn máy: chọn máy gia công ở nguyên công này là máy 16K20

- Dụng cụ đo: chọn dụng cụ đo là thước cặp để đo đường kính ngoài và thước cặp đo chiềudài có sai số cho phép là 0,05 mm và kích thước giới hạn đo là 170 mm

- Dụng cụ cắt: Chọn dao ở nguyên công này là dao thép gió P18, theo bảng 4.4 [3] chọn dao

là dao tiện ngoài thân cong trái có các kích thước cơ bản là:

Khoả thô mặt đỉnh piston

Khoả tinh mặt đỉnh piston

Vát mép piston

3.4.2.4.1 Tính chế độ cắt cho bước tiện thô 110

2

L L

Theo bảng 5.3 [1] ta có: 1,0 2,5 mm

45

5,10,

tg tg

t L



L2 = 2 mm

Trang 29

Theo sơ đồ nguyên công ta có Lc = 164 mm.

Vậy Lbd = 164 + 2,5 + 2 = 168,5 mm

- Chiều sâu cắt: t = 1,5 mm

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

uv nv MV

328

5 , 0 12 , 0 28 ,

584,85.1000

.1000

200.110.1000

- Lực cắt:

P n y x p

z C t S V k

kp hệ số điều chỉnh, kp =KMP.kP.kP.kP.krp

Theo bảng 5.10 [4] ta có: KMP = 1,0

Trang 30

5,168



m o

bd cb

n S

L T

Tương tự như trên ta có: Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,843 = 1,062 ph

3.4.2.4.2 Tính chế độ cắt cho bước khoả thô đỉnh piston

2

L L

45

5,30,

tg tg

t L

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

uv nv MV

Trang 31

328

5 , 0 12 , 0 28 ,

50,75.1000

.1000

200.110.1000

- Lực cắt:

P n y x p

,1.115,69.0,1.5,3.40

115,69.20,143260

.1020

63



m o

bd cb

n S

L T

Tương tự ta có: Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,315 = 0,397 ph

3.4.2.4.3 Tính chế độ cắt cho bước khoả tinh đỉnh piston

2

L L

Trang 32

45

5,30,

tg tg

t L

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

uv nv MV

v k k k

kMV là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4]

ta có kMV = 0,8

485

25 , 0 12 , 0 28 ,

856,210.1000

.1000

500.110.1000

- Lực cắt:

Trang 33

P n y x p

788,172.90,6160.1020

63



m o

bd cb

n S

L T

Tương tự ta có: Tng = 1,26.Tcb = 1,26.0,60 = 0,756 ph

Trong nguyên công này công suất cắt lớn nhất là Nc = 1,617 kW ở bước khoả thô mặt đầu

110 Ta có: Nm. = 10.0,8 = 8 kW

Ta thấy Nc < Nm., vậy máy đảm bảo đủ công suất gia công

3.4.2.4.4 Chế độ cắt cho bước tiện vát mép piston

Ở bước này ta dùng luôn dao và chế độ cắt của bước tiện mặt đầu 110 để vát mép nhưngvới bước tiến dao được điều chỉnh bằng tay

Kẹp chặt: chi tiết được kẹp chặt bằng thanh kẹp như sơ đồ nguyên công

3.4.3.2 Chọn máy, chọn dụng cụ đo, dụng cụ cắt

- Chọn máy: chọn máy gia công ở nguyên công này là máy 16K20

- Dụng cụ đo: chọn dụng cụ đo là thước cặp để đo đường kính ngoài và thước cặp đo chiềudài có sai số cho phép là 0,05 mm và kích thước giới hạn đo là 170 mm

- Dụng cụ cắt:

Bước tiện tinh 110: chọn dao ở nguyên công này là dao thép gió P18, theo bảng 4.4 [3]chọn dao là dao tiện ngoài thân cong trái có các kích thước cơ bản là:

Trang 34

H = 25; B = 16; L = 140 ; m = 8; a = 16; r = 1.

Bước tiện rãnh xecmăng dầu: chọn dụng cụ cắt là dao tiện rãnh thép gió có bề rộng là 5 mmBước tiện rãnh xecmăng khí: chọn dụng cụ cắt là dao tiện rãnh thép gió có bề rộng là 3 mm3.4.3.3 Tính chế độ cắt

Trong nguyên công ngày gồm các bước sau:

Tiện tinh 110

Tiện thô rãnh xecmăng dầu

Tiện tinh rãnh xecmăng dầu

Tiện thô rãnh xecmăng khí

Tiện tinh rãnh xecmăng khí

3.4.3.3.1 Tính chế độ cắt cho bước tiện tinh 110

2

L L

45

5,00,

tg tg

t L

v y x m

V k S t T

C



trong đó:

uv nv MV

v k k k

kMV là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4]

ta có kMV = 0,8

kuv = 1,0

kv = 0,8.1,0.1,0 = 0,8

Theo bảng 5.17 [4] ta có: CV = 485; x = 0,12; y = 0,25; m = 0,28

Tiêu đề	Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ máy kéo M30
Tác giả	Trịnh Thế Nam
Người hướng dẫn	Th.S. Lưu Văn Nhang, TS. Nguyễn Trọng Doanh
Trường học	Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Cơ khí - Chế tạo máy
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2004
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	659,5 KB