Công nghệ chế tạo máy Vòi phun bơm cao áp động cơ Điezen D12

Luận Văn: Công nghệ chế tạo máy Vòi phun bơm cao áp động cơ Điezen D12

Lời nói đầu

Trong bối cảnh hiện nay, khi mà tất cả các ngành kinh tế-kỹ thuật trong cả nớc đang cố gắng đẩy nhanh quá trình phát triển nhằm tạo ra năng suất lao động ngày càng cao hơn,phục vụ tốt nhu cầu của cuộc

sống…

Ngành cơ khí của chúng ta cũng không nằm ngoài guồng quay đó,nhng làm thế nào để có thể từng bớc thay đổi và thay thế dần những máy móc đã không còn hiên đại,làm thế nào để có thể tạo ra năng suất lao động ngày càng cao hơn.Điều đó chỉ có thể thực hiện bằng cách thay đổi công nghệ sản xuất, ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện đại vào sản xuất … Mà bộ môn Công nghệ chế tạo máy sẽ giúp ta có thêm những kiến thức để thực hiện điều này, giúp ta cách làm thế nào để chọn ra phơng án tối u cho một bài toán công nghệ.Trong bài viết này, em trình bày quy trình công nghệ để gia công chi tiết trục Vòi phun bơm cao áp động cơ Điezen“Vòi phun bơm cao áp động cơ Điezen

D12 ,bao gồm các b” ,bao gồm các b ớc tiến hành theo đề bài đã đợc giao.

Do đây là lần đầu tiên em đợc ứng dụng những kiến thức đã học để thiết kế một cách tơng đối hoàn chỉnh một chi tiết cho nên những sai sót trong quá trình thiết kế là không thể tránh khỏi do không có kinh nghiệm thực tế Nhân đây, em cũng xin cảm ơn thầy Nguyễn Huy Ninh đã trực tiếp hớng dẫn em trong quá trình thiết kế đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy.

Chân thành cảm ơn thầy!

Nội dung thuyết minh và tính toán Đồ án môn học

Công Nghệ Chế Tạo Máy

I Đầu đề thiết kế : Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết T10.

II.Các số liệu ban đầu:

Sản lợng hàng năm : 5.000 chi tiết/năm

Điều kiện sản xuất: Tự chọn

III.Nội dung thuyết minh và tính toán.

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Chi tiết bài cho là piston bơm cao áp của động cơ DiezenD12 Nhiêm vụ của bơm cao áp là tạo ra dòng nhiên liệu có áp suất cao đivào buồng nhiên liệu dới dạng sơng mù.Từ đó,ta thấy rằng piston phải làmviệc trong môi trờng có áp lực rất lớn.Nhng yêu cầu khe hở giữa xylanh vàpiston phải nhỏ để nhiên liệu không thể đi ngợc trở lại.Vật liệu chọn làmpiston phải có độ cứng cao,chịu uốn tốt chọn là thép vòng bi (lò xo),ở đây

ta chú ý đến độ tròn của  8,độ côn của  8 và độ vuông góc giữa mặt đầu

và đờng tâm của chi tiết

*Thành phần hoá học và cơ tính của thép vòng bi.(Sách Vật liệu học)

Thành phần(%) 1% 1% 1% 0,5%  0 , 02 %  0 , 02 %

2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Cũng nh các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết trục tính công nghệ có

ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến năng suất cũng nh độ chínhxác gia công Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu:

Chi tiết cho dạng trục bậc có tiết diện thay đổi không lớn nên ta chọnphôi tròn cán nóng.Do kích thớc của chi tiết rất nhỏ nên việc cán nóng cóthể thực hiện dễ dàng trên các máy không cần có công suất lớn.Tuy nhiên,chi tiết này yêu cầu kĩ thuật rất cao nên tính công nghệ trong khi gia công

nó là thấp và bắt buộc phải có những quá trình mới.Chẳng hạn,do độ cứngrất cao 4045 HRC ,yêu cầu về độ thẳng cần chính xác nên bớc gia côngchuẩn bị phôi cần có nguyên công nắn thẳng và ủ, thờng hoá để làm giảm

độ cứng chi tiết thì mới có thể gia công đợc.Việc gia công lỗ  3 ở mặt đầunếu kẹp trên mâm cặp thì sẽ không đảm bảo độ đồng tâm cao để thuận lợicho việc làm chuẩn sau này.Còn lỗ  3 trên rãnh thì rất khó xác định tâmvì nó phải nghiêng so với lỗ  4 một góc là 4 0 và cần có đồ gáriêng Ngoài ra, bề mặt làm việc  8 yêu cầu độ bóng cao R a  0 , 04 m nên

ta phải mài nghiền mới có thể đạt đợc

3 Xác định dạng sản xuất:

Do chi tiết rất nhỏ nên khi tra bảng 2.6(Sách hớng dẫn ĐCAN) với ợng sản xuất hằng năm là 5000 chi tiết ta đợc dạng sản xuất là loạt vừa.Tuy nhiên ta có thể tính đợc một cách trực tiếp:

l-Sản lợng hàng năm của chi tiết đợc xác định theo công thức sau đây:

N = N1.m(1 +

100



 )

Trong đó:

N : Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm;

N1 : Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm;

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

 : Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

Thay số ta có:

N = 5000.1.(1 +

100

06 , 0 04 ,

Thể tích của chi tiết: V = 3 , 126cm3

Vậy trọng lợng chi tiết: Q = 3,126.7,853/1000 = 0,0245kg=24,5g

Theo bảng 2 trang 1- Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

Dạng sản suất: Hàng loạt vừa

Trong đó:

Thể tích của chi tiết đợc tính nh sau:

) (   3  4  4

5 , 7 ) 20 5 , 16 ( 4

8 9 4

5

,

7

3 , 7 4

10 ) 5 , 1 5 5 , 1 5 ( 3

2 , 1 6 , 2

.

4

3

2 2

2

2 2

2 2

2

39 , 4 5 , 1 2

39 , 4 3

2 , 1 8 , 7 5 , 1 5

3 1 , 1 1 , 5 7 , 8mm

V lo   

3 2

2 2

4

4 ( 2 2 , 5 2 2 , 5 ) 110

3

5 , 0 2

V

V lo  vat       

3 3 , 126 3126

2934 3

, 74 110

5 Lập thứ tự các nguyên công, các bớc (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết).

-Máy tiện-Dao tiện trơnNguyên công 6 : Phay mặt phẳng để khoan lỗ  4

-Máy phay ngang-Dao là dao phay đĩa 3 mặtNguyên công 7 : Khoan lỗ  4, vát mép lỗ 4

-Máy khoan đứng vạn năng-Dao khoan là mũi khoan ruột gà  4.Nguyên công 8 : Vát mép còn lại lỗ 4

-Máy khoan đứng vạn năng

-Dao khoan là mũi khoan ruột gà 4

Nguyên công 9 :Phay rãnh phân phối nhiên liệu

-Máy phay ngang -Dao phay đĩa 3 mặt định kích thớc 4mmNguyên công 10:Khoan lỗ  3

-Máy khoan đứng-Dao là mũi khoan  3Nguyên công 11:Nhiệt luyện

Nguyên công 12: Mài tinh bề mặt làm việc

-Mài thô

-Mài tinhNguyên công 13:Nghiền bề mặt làm việc

-Nghiền thô

-Nghiền bán tinh-Nghiền tinhNguyên công 14:Kiểm tra

-Độ thẳng của bề mặt làm việc-Độ vuông góc giữa mặt đầu và bề mặt làm việc

Thiết kế các nguyên công cụ thể:

Nguyên công 1 : ủ, thờng hoá để làm giảm độ cứng phôi.

ủ thép là nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định,giữ nhiệt lâu rồi làmchậm cùng lò để đạt tổ chức ổn định peclit với độ cứng thấp và độ dẻocao.Hai nét đặc trng của ủ là nhiệt độ không có quy luật tổng quát và làm

nguội chem để đạt độ cứng cân bằng.Mục đích của việc ủ trong nguyêncông này là để làm mềm thép khiến cho việc gia công cắt gọt dễ dàng.

Thép lò xo có thành phần cacbon 1% thuộc loại thép có thành phầncacbon cao nên khi ủ phải theo phơng pháp ủ có chuyển biến pha.Lúcnày,nhiệt độ ủ cao hơn Ac1 nên có xảy ra sự chuyển biến peclit  austenitkhi nung nóng với hiệu ứng làm nhỏ hạt, nên khi làm nguội chậm austenithạt nhỏ lại chuyển biến thành peclit kích thớc nhỏ và phải ủ không hoàntoàn hoặc ủ cầu hoá,nh sau:

ủ không hoàn toàn đó là nung nóng thép tới trạng thái không hoàntoàn tới austenit ở nhiệt độ cao hơn Ac1 nhng thấp hơn A cm :

C C

ủ cầu hoá:Nhiệt độ nung dao động dới Ac1 ,nung nhiệt độ tới

Nguyên công 2 : Nắn thẳng phôi

Công việc nắn thẳng phôi đợc tiến hành trên máy chuyên dùng

Nguyên công 3 : Cắt đứt, khoan 2 lỗ tâm.

1.Định vị: Chọn mặt tròn ngoài của phôi làm chuẩn thô,dùng khối V

dài định vị 4 bậc tự do và chốt định vị 1 bậc tự do, bậc xoay không cần định

Số vòng quay của trục chính dao phay,vg/ph 456;582

Hành trình lớn nhất của trục chính đầu phay,mm 160Lợng chạy dao công tác của dao phay,mm/ph 20-400

Số vòng quay của trục chính khoan,vg/ph 815;1125Chuôi của trục chính theo tiêu chuẩnOCT 50

Lợng chạy dao công tác của đầu khoan,mm/ph 20-300

4.Chọn dao: Dùng dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh hợp kim cứng,

có các kích thớc sau( Tra theo bảng 4-85 Sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập1):

D = 100 mm;d=32 mm; B=14mm; Z =8 răng

Chọn mũi khoan bằng hợp kim cứng loại xoắn vít

đuôi trụ dùng cho vật liệu khó gia công , loại ngắn.Các kích thớc đợc tratheo bảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờng kính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm việc

+Khi phay:-Lợng chạy dao

Bảng 5-177

Công suất máy(kW) Độ cứng

vững của hệthống

30

Trung bình Lợng chạy dao răng SZ ,mm/răng

0,080,1-Tốc độ cắt:

0,2Tốc độ cắt(m/ph)

Nguyên công 4 : Tiện thô bề mặt làm việc

Do tiện bằng chống tâm hai đầu nên phải dùng tốc để truyền mômen xoắncho chi tiết.Nh vậy, ta chỉ có thể tiện từng đầu một và phải chuyển tốc đểtiện đầu kia để gia công đầu còn lại

1.Định vị: Dùng hai mũi tâm chống vào hai lỗ tâm đã có ở nguyên

công trớc.Hai lỗ tâm đợc dùng làm chuẩn tinh trong suốt quá trình tiện.Haimũi tâm định vị 4 bậc tự do

2.

Kẹp chặt : Kẹp chặt luôn bằng hai mũi tâm.

3.Chọn máy: Máy tiện vạn năng 1K62.

§êng kÝnh gia c«ng lín nhÊt 400

§êng kÝnh gia c«ng lín nhÊt lç trôc chÝnh,mm 45

4.Chän dao: -Dïng dao tiÖn ngoµi th©n th¼ng g¾n m¶nh hîp kim cøng, cã

kÝch thíc sau ( Tra theo b¶ng 4-5 Sæ tay C«ng nghÖ ChÕ T¹o M¸y tËp 1):

-Lîng ch¹y dao( tiÖn th«):B¶ng 5-60 STCNCTM 2

Dao tiÖn g¾n hîp kim cøng

ChiÒu s©u c¾t:Tíi 3 mm

§êng kÝnh chi tiÕt:10mm

Nguyên công 5 : T iện tinh bề mặt làm việc.

1.Sơ đồ định vị: Dùng hai mũi tâm chống vào hai lỗ tâm đã có ở

nguyên công trớc.Hai lỗ tâm đợc dùng làm chuẩn tinh trong suốt quá trìnhtiện.Hai mũi tâm định vị 4 bậc tự do

2.Sơ đồ kẹp chặt: Kẹp chặt luôn bằng hai mũi tâm.

3.Chọn máy: Máy tiện vạn năng 1K62.

Đờng kính gia công lớn nhất lỗ trục chính,mm 45

4.Chọn dao: Dùng dao tiện ngoài thân thẳng gắn mảnh hợp kim

cứng, có kích thớc sau ( Tra theo bảng 4-5 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máytập 1):

ợng d gia công: Theo bảng 3-120 Sổ tay CNCTM 1

Chọn lợng d   0 , 8mm 6.Chế độ cắt: -Lợng chạy dao:Bảng 5-62 STCNCTM 2

Độ nhám bề mặt:R z20

Vật liệu gia công:Thép

Bán kính đỉnh dao:0,5

 Lợng chạy dao:S=0,22…lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ xúc tiến nhanh quá trình0,3mm/vg

-Tốc độ cắt:Khi tiện ngoài, tra bảng 5-64 STCNCTM 2

Nguyên công 6: Phay mặt phẳng để khoan lỗ  4

1.Sơ đồ định vị: Nguyên công này là phay mặt phẳng để khoan lỗ

Công suất động cơ(kW),hiệu suất   0 , 75 7

Số vòng/phút của trục chính 30;37,5…lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ xúc tiến nhanh quá trình.Lợng chạy dao dọc và ngang mm/phút 19;23,5;30…lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ xúc tiến nhanh quá trình.Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép (kG) 2000

4.Chọn dao:Dao chọn là dao phay đĩa ba mặt răng có gắn mảnh hợp

kim cứng,tra trong bảng 4-85 (Sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập 1),có cáckích thớc sau:

5.L ợng d gia công : Theo bảng 3-121 Sổ tay CNCTM 1

30

Trung bình Lợng chạy dao răng SZ ,mm/răng

0,080,1-Tốc độ cắt:

120

80

0,2Tốc độ cắt(m/ph)245

Bảng 5-180:Công suất khi phay mặt phẳng thép bằng dao phay đĩa gắnmảnh hợp kim cứng

tỳ khống chế bậc di chuyển dọc trục và một chốt tỳ tự lựa khống chế bậcxoay.

2.Kẹp chặt: : Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vit và kẹp từ trên xuống

3.Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng kính mũi khoan lớn

nhất khi khoan thép có độ bền trung bình max = 25mm Công suất của máy

Nm = 2,8 kW

4.Chọn dao: Chọn mũi khoan bằng hợp kim cứng loại xoắn vít đuôi

trụ dùng cho vật liệu khó gia công , loại ngắn.Các kích thớc đợc tra theobảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờng kính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm việc

1.Lập sơ đồ gá đặt: Việc gá đặt và định vị chi tiết để vát mép lỗ  4

không cần phải khống chế cả 6 bậc tự do thì mới đảm bảo chính xác chonguyên công này.Tuy nhiên,ta vẫn dùng khối V định vị 4 bậc tự do,dùngmột chốt tỳ khống chế bậc di chuyển dọc trục và một chốt tỳ tự lựa khốngchế bậc xoay có trong nguyên công trớc để đỡ mất thời gian gá đặt ,kẹpchặt

2.Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vit và kẹp từ trên xuống 3.Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng kính mũi khoan lớn

nhất khi khoan thép có độ bền trung bình max = 25mm Công suất của máy

Nm = 2,8 kW

4.Chọn dao: Chọn mũi khoan bằng hợp kim cứng loại xoắn vít đuôi

trụ dùng cho vật liệu khó gia công , loại ngắn.Các kích thớc đợc tra theobảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờng kính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm việc

Nguyên công 9: Phay r nh phân phối nhiên liệu.ãnh phân phối nhiên liệu.

1.Lập sơ đồ gá đặt: Việc gá đặt và định vị chi tiết để phay rãnh phân

phối nhiên liệu cần phải khống chế cả 6 bậc tự do thì mới đảm bảo chínhxác cho nguyên công này.Bởi vì, yêu cầu của rãnh này rất chính xác, ngoàiyêu cầu chính xác của bản thân rãnh phải nghiêng 450 so với trục chi tiết

nó còn phải nghiêng 40 so với đờng tâm của lỗ  4  Lúc này,ta dùngkhối V định vị 4 bậc tự do,dùng một chốt tỳ khống chế bậc di chuyển dọctrục và một chốt tỳ tự lựa khống chế bậc xoay và nó còn nghiêng 40 so với

Công suất động cơ(kW),hiệu suất   0 , 75 7

Số vòng/phút của trục chính 30;37,5…lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ xúc tiến nhanh quá trình.Lợng chạy dao dọc và ngang mm/phút 19;23,5;30…lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ xúc tiến nhanh quá trình.Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép (kG) 2000

4.Chọn dao:Dao chọn là dao phaycắt rãnh,tra trong bảng 4-86(Sổ tay

Công nghệ chế tạo máy tập 1),có các kích thớc sau:

6.Chế độ cắt:Đợc trình bày trong phần tính chế độ cắt cho nguyên

công thiết kế đồ gá mà ta sẽ tính toán ở sau:

2.Kẹp chặt: : Dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vit và kẹp từ trên xuống

3.Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125 có đờng kính mũi khoan lớn

nhất khi khoan thép có độ bền trung bình max = 25mm Công suất của máy

Nm = 2,8 kW

4.Chọn dao: Chọn mũi khoan bằng hợp kim cứng loại xoắn vít đuôi

trụ dùng cho vật liệu khó gia công , loại ngắn.Các kích thớc đợc tra theobảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờng kính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm việc

Nguyên công 11:Nhiệt luyện

Với yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là đạt độ cứng 6365HRC nên để đạt

đợc độ cứng yêu cầu nh trên ta phải qua nguyên công nhiệt luyện Các bớctiến hành :

- Tôi : Nung chi tiết đến nhiệt độ từ 9000C-9200C (trên đờng Acm tronggiản đồ pha) ở khoảng nhiệt độ đó chi tiết hoàn toàn ở trạng thái Austenis(Fe) Giữ khoảng nhiệt độ đó trong vòng khoảng 2400s để chuyển hoàn

toàn thành trạng thái Austenis có cỡ hạt nhỏ Sau đó bỏ ra ngoài và làmnguội trong môi trờng dầu Sơ đồ tôi đợc thể hiện nh sau :

0 20

- Ram thấp: Nung chi tiết tới nhiệt độ 150 - 2500C để tổ chức đạt đợc làmáctenxit ram Sau khi ram độ cứng của chi tiết giảm không đáng kể13HRC nhng ứng suất d bên trong thì giảm đi đáng kể

- Thấm các bon bề mặt : do hàm lợng các bon trong thành phần vật liệulàm chi tiết thấp (vật liệu làm chi tiết là thép hợp kim 30XT) và hơn nữa

bề mặt làm việc của chi tiết phải chịu đợc khả năng mài mòn vì vậy sau khitôi và ram thì độ cứng bề mặt sẽ không đảm bảo yêu cầu từ 6265HRC Do

đó ta phải tiến hành thấm các bon bề mặt Để đạt đợc mục đích trên quátrình thấm cácbon phải đạt đớc các yêu cầu sau : + đối với bề mặt : có hàmlợng cácbon trong khoảng 0,81% (nhỏ hơn sẽ không đủ cứng và chốngmài mòn, nhiều hơn sẽ gây ra giòn)

+Đối với lõi : có tổ chức hạt nhỏ (cấp 58), độ dai cao, HRC3040

Nhiệt độ thấm : là khoảng nhiệt độ mà thép ở trạng thái hoàn toàn

austenit, vì vậy ta nung chi tiết nên tới khoảng 9009500C (trên đờng Ac3)

Thời gian thấm : phụ thuộc vào chiều sâu lớp thấm, chiều sâu lớp thấm

càng dày thì thời gian thấm càng lâu Cứ 0,1mm chiều sâu lớp thấm cần 1hnung nóng và giữ nhiệt

Nguyên công 12: Mài bề mặt làm việc

- Chiều sâu cắt t: với mài thô ta lấy t = 0,01mm

- Lợng chạy dao s: tra bảng 5-203 với đờng kính chi tiết mài là 10, số

vòng quay của chi tiết là 190380v/p ta đợc lợng chạy dao ngang sbảng=3mm/p Với hệ số hiệu chỉnh:

k1: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công k1 = 0,87

k2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của đá mài k2 = 1,3

Vậy ta có lợng chạy dao ngang thực tế là s = sbảng.k1.k2 = 3.0,87.1,3 =3,4mm/p

- Công suất cắt yêu cầu N: Với chiều dài mài là 38mm tra bảng 5-205

ta đợc công suất cắt yêu cầu là Nb = 3,2kw

Với các hệ số hiệu chỉnh về công suất:

k1: hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công k1 = 1,1 (thép đã qua tôi)

k2: hệ số phụ thuộc vào độ cứng đá k2= 1

Vậy công suất cắt thực tế:

N = Nb.k = 3,2.1,1 = 3,52kw

b Mài tinh

- Chiều sâu cắt t: với mài tinh ta lấy chiều sâu cắt t = 0,005mm

- Lợng chạy dao s: tra bảng 5-204 với đờng kính chi tiết mài là 10, số

vòng quay của chi tiết là 190380v/p ta đợc lợng chạy dao ngang sbảng=3,08mm/p

Với hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào đờng kính đá mài và vật liệu giacông, thép đã tôi và đờng kính đá là 600mm ta đợc hệ số điều chỉnh là

k1=0,9 Và một hệ số điều chỉnh nữa phụ thuộc vào đờng kính và độ chínhxác gia công k2 = 0,8 (với cấp chính xác 3 và lợng d đờng kính là 0,15mm).Vậy ta có lợng chạy dao thực tế là s = sbảng.k1.k2 = 3,08.0,9.0,8 =