đồ án kỹ thuật cơ khí Thiết kế quy trình công nghệ gia công khớp nối bơm cao áp

LỜI NÓI ĐẦUTrước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất tới toàn thể các thầy cô trong bộ môn công nghệ chế tạo máy nói riêng và các thầy cô trong trường Đại h

LỜI NÓI ĐẦU

Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc

nhất tới toàn thể các thầy cô trong bộ môn công nghệ chế tạo máy nói riêng

và các thầy cô trong trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung, những

người đã dạy dỗ và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường từ

buổi đầu bỡ ngỡ cho tới ngày hôm nay Đặc biệt em vô cùng biết ơn thầy

hướng dẫn Đinh Đắc Hiến và thầy giáo duyệt đồ án đã trực tiếp hướng dẫn

giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này

Công nghệ chế tạo máy nghành học then chốt, nó đóng vai trò quyết

định trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước Nhiệm vụ

của nghành chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí phục vụ cho mọi

lĩnh vực trong nền kinh tế quốc doanh Một hướng đI chính của nghành hiện nay là tự chế tạo ra các thiết bị, phụ tùng, máy móc… thay thế , phục vụ cho chính nhu cầu thực tế của đất nước ta

Xuất phát từ nhu cầu đó, trong quá trình thiết kế tốt nghiệp em được

giao nhiệm vụ “Thiết kế quy trình công nghệ gia công khớp nối bơm cao áp”phục vô cho động cơ DIEZEN, một loại động cơ được sử dụng rộng rãi

trong xây dựng, tàu biển và giao thông…

Trong quá trình thiết kế đồ án em đã áp dụng những kiến thức đã có

trong quá trình học tập cộng với kiến thức thực tế có được trong quá trình

thực tập để giải quyết các vấn đề gặp phải và hoàn thành nhiệm vụ được

giao

Được sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của thầy giáo Đinh Đắc Hiến, thầy

giáo duyệt và các thầy cô trong bộ môn công nghệ chế tạo máy nên cho tới

nay em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ được giao đúng kỳ hạn Tuy nhiên,

do năng lực và kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa đủ và

thời gian thực hiện đồ án có hạn nên đồ án này không tránh khỏi những thiếusót, còn nhiều chỗ chưa hợp lý Bởi vậy, em mong được sự chỉ bảo thêm của

các thầy cô để rót ra kinh nghiệm cho bản thân

Cuối cùng, một lần nữa cho phép em gửi lời cảm ơn và lời kính chúc

sức khoẻ tới toàn thể thầy cô giáo !

Hà Nội ngày tháng năm 2005

Sinh viên

BÙI SƠN TÚ MỤC LỤC Lời nói đầu Trang: 1

Phần I: Nguyên lý làm việc của bơm cao áp……….3

Phần II: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết… 6

_Chương I: Phân tích chi tiết gia công……… 6

_Chương II: Xác định dạng sản xuất……… 7

_ChươngIII: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết……….9

_Chương IV: Tính và tra lượng dư……….26

_Chương V: Tính chế độ cắt cho một số nguyên công……… 29

_Chương VI: Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại…………35

_Chương VII: Tính thời gian gia công cơ bản………

47 Phần III: Tính và thiết kế đồ gá………58

_Chương I: Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan lỗ 6………….59

_Chương II: Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan 4lỗ 11………62

_Chương III: Thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh 4,5mm… 66

Kết luận……… 70

Tài liệu tham khảo……… 71

PHẦN I NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM CAO ÁP

Bơm cao áp là một trong hai bộ phận quan trọng nhất của hệ thống

nhiên liệu của động cơ DIEZEN Vị trí của nó trong hệ thống nhiên liệu

được mô tả qua sơ đồ dưới đây:

Hình 1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ DIEZEN

7 Đường hồi dầu rò rỉ

8 Van hồi dầu

9 Vít xả không khí

- Nguyên lý làm việc của bơm cao áp nh sau:

(hình 2 mô tả cấu tạo của một nhánh bơm cao áp)

Khi cam 1 quay sẽ nâng con đội 2 và pittông 6 đi lên, không gian bên

trên pittông chứa đầy nhiên liệu do thông với lỗ nạp 15 trên xilanh 8, cho tới

đầu pittông đóng các lỗ nạp, do nhiên liệu hầu như không chịu nén nên áp

suất trên đỉnh pittông tăng vọt, áp lực của nhiên liệu thắng sức căng của lò

xo 10 nâng van một chiều 8 Quá trình cung cấp nhiên liệu thực sự bắt đầu:

Nhiên liệu theo đường cao áp dẫn đến vòi phun và phun vào động cơ;

pittông tiếp tục đi lên đến khi rãnh vát trên pittông gặp lỗ thoát 12, không

gian bên trên pittông thông với khoang nhiên liệu nên áp suất giảm xuống

đột ngột Van một chiều 8 lập tức đóng lại kết thúc quá trình cung cấp nhiên

liệu Sau khi đạt được hành trình cực đại, lò xo 4 thông qua đĩa lò xo 10 đẩy

pittông đi xuống Nhiên liệu được nạp vào không gian trên đỉnh pittông

thông qua lỗ 12 chuẩn bị cho chu trình làm việc tiếp theo

Khi lắp ráp và điều chỉnh bơm, thời điểm bắt đầu cung cấp được điều

chỉnh thông qua vít điều chỉnh 3 làm thay đổi vị trí tương quan( theo chiều

dọc trục) ban đầu giữa pittông và lỗ 12 Việc điều chỉnh phải thực hiện trên

thiết bị chuyên dùng gọi là băng thử bơm cao áp Trên băng thử có thiết bị

xác định chính xác thời điểm bắt đầu cung cấp nhiên liệu

Hình 2 Bơm cao áp đơn

Trong quá trình phun, dưới tác dụng của áp suất rất lớn trong đường

ống cao áp, bản thân đường ống giãn nở, khi bơm kết thúc quá trình cung

cấp, trong đường ống còn tồn tại áp suất dư khá lớn nên quá trình phun vẫn

tiếp tục diễn ra gọi là quá trình phun rít Tuy nhiên, nhiên liệu phun ra không

tơi mà ở dạng giọt kích thước lớn( do áp suất phun thấp) nên cháy không

hết, dễ bị kết muội ở vòi phun Để tránh hiện tượng này van một chiều 8 có

kết cấu tương đối đặc biệt Khi van một chiều đóng để kết thúc quá trình

cung cấp mặt trụ sẽ đóng lỗ van trước khi van tiếp tục đi xuống cho đến khi

mặt côn tỳ lên mặt đế, như vậy thể tích không gian phía trên van sẽ giảm đi

một lượng có tác dụng triệt tiêu áp suất dư trong đường ống cao áp để tránh

phun rớt Ngoài ra van một chiều có phần trụ dẫn hướng xẻ rãnh hoa khế để

nhiên liệu đi qua

Để nhiên liệu cung cấp có áp suất lớn, các cặp lắp ghép pittông –

xilanh, van một chiều - đế van phải có khe hở rất nhỏ (từ 0,002 – 0,008 mm)

tuỳ theo đường kính pittông và độ chính xác rất cao( độ ôvan 0,0005 mm)

nên được gọi là các bộ siêu tinh xác

Đối với động cơ có nhiều xilanh, mỗi xilanh có một bơm, thông

thường được bố trí chung trên một thân bơm nên gọi là bơm dãy Ngoài điều

chỉnh thời điểm phun giữa các nhánh bơm sao cho giống nhau, phải điều

chỉnh lượng cung cấp của các nhánh bơm sao cho đồng đều Bơm dãy được

dẫn động bằng trục cam, trục cam thông qua khớp nối nhận truyền động từ

trục truyền động Trong đồ án này ta sẽ đi sâu tìm hiểu bộ phận khớp nối và

lập quy trình công nghệ gia công chế tạo nắp dưới khớp nối bơm cao áp –

sản phẩm được nghiên cứu và chế tạo tại viện cơ khí năng lượng và thuỷ lợi

PHẦN II THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

I Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

Dựa vào bản vẽ ta thấy chi tiết phần trụ đầu , phần cánh và phần

đế,trên đó có các lỗ và các bề mặt cần gia công

Chi tiết gia công là nắp dưới khớp nối của bơm được lắp ở đầu trục

cam của bơm bằng mối lắp ghép then hoa Chi tiết có nhiệm vụ nối giữa trục

cam của bơm và trục truyền động để truyền chuyển động quay cho bơm cao

áp hoạt động

Trên chi tiết có lỗ then hoa để lắp ghép với đầu trục cam của bơm cao

áp, lắp ghép được lắp chặt bởi kết cấu rãnh kẹp bóp và lỗ xỏ bulông, đầu đối

diện có kết cÊu chống phá hỏng Phần cánh của chi tiết có hai lỗ vành khăn

qua đó ta có thể lắp bulông với nắp trên để truyền mômen cho trục cam Hai

lỗ này còn có tác dụng điều chỉnh vị trí ban đầu của trục cam (vì bơm cao áp

thường là một dãy bơm kết hợp hoạt động theo mét chu kỳ xác định )

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.

Chi tiết gia công có phần trụ đầu , phần cánh và phần đế là hai khối

chéo nhau Kết cấu của chi tiết khá đơn giản , các bề mặt làm chuẩn có đủ

diện tích , các bề mặt gia công hầu hết là các lỗ và mặt phẳng khá đơn giản

nên có thể gia công chúng bằng các máy vạn năng như Phay, khoan ,

tiện , khá dễ dàng

Tuy nhiên trên phần cánh có hai lỗ hình vành khăn và lỗ then hoa là

tương đối phức tạp hơn, phải gia công qua nhiều bước và trên nhiều máy

khác nhau Phương án gia công là kết hợp phân tán nguyên công và tập

trung nguyên công

Vật liệu chế tạo chi tiết là thép 45 ,có thành phần hoá học nh sau:

C Cr Sn Mn P N S

Chi tiết khớp nối chủ yếu là truyền mômen xoắn nên chọn vật liệu

nh trên là hợp lý , đảm bảo chỉ tiêu kinh tế , kỹ thuật (so với các vật liệu

khác là gang và hợp kim)

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

I Xác định dạng sản xuất.

*Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức :

N=N1 m (1+ )(1+ )

Trong đó :

N1: Sản lượng hàng năm của sản phẩm.:4000c/năm

N : Sè chi tiết cần sản xuất trong 1 năm

m : Sè chi tiết trong 1 sản phẩm (m=1)

 : Sè chi tiết chế tạo dự phòng  = 5

 : Sè chi tiết dự phòng cho phế phẩm  = 3

= 0,658098 dmvậy thay vào công thức trên ta có:

G = V  = 0,658908 7,825 = 0,51 (kg)

Tra bảng 2/13 TK đồ án CNCTM ta có : dạng sản xuất: Hàng loạt lớn.

II.Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi

tiết lồng phôi.

1 Phương pháp chế tạo phôi

_Chi tiết là khớp nối nên để đảm bảo cơ tính ta chọn phôi dập nóng.Vật liệu

là thép 45 nên dập nóng rất phù hợp

_Phôi được dập và đột lỗ trên máy búa, khuân tháo rời được

_Mặt phân khuôn và cách bố trí khuôn được chọn nh sau:

2 Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

-Phôi được dập ra có hình dạng gần giống với hình dạng chi tiết

-Lượng dư cho các bề mặt và dung sai cho các kích thước được ghi trên bản

vẽ

-Đường viền của chi tiết được vẽ bằng bút đỏ, lượng dư được thể hiện bằng

các đường gạch chéo

Chương iii lập quy trình công nghệ gia công chi tiết

Để lập quy trìng công nghệ gia công ta phải tiến hành qua các bước sau: Xác

định đường lối công nghệ, Chọn phương pháp gia công , Lập tiến trình công

nghệ, thiết kế nguyên công Tất cả đều để đạt được chỉ tiêu kinh tế hiệu quả

nhất

Chuẩn bị phôi

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nh sau:

- Máy : máy tiện ren vít vạn năng 1K62

- Dao : Dao tiện ngoài, dao tiện lỗ, dao vát mép có gắn mảnh hợp kim

cứng T15K6

- Định vị : mâm cặp 3 chấu tự định tâm định vị 5 bậc tự do

Máy tiện Tiện tinh 0,5 0,43 250 1,2

Tên và

38,

Tiện vát đầu còn lại lỗ 24,7

Sơ đồ định vị và kẹp chặt nh sau:

-Chọn máy: Máy tiện ren vít vạn năng 1K62

-Chọn dao : Dao tiện ngoài , dao vát mép có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

-Định vị : trục gá đàn hồi có tỳ ở mặt đầu hạn chế 5 bậc tự do

Máy tiện Tiện tinh 0,5 0,43 63 4,06

Tên và

3- Nguyên công 3: Tiện phần cổ Ф37 , tiện vát , tiện phần chân cánh

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Máy tiện ren vít vạn năng 1K62

-Chọn dao : Dao cắt đứt , dao vát mép có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

-Định vị : trục gá đàn hồi có tỳ ở mặt đầu hạn chế 5 bậc tự do

Tên và

4- Nguyên công 4: Kiểm tra độ đồng tâm Ф38 với lỗ

Sơ đồ kiểm tra nh sau:

5- Nguyên công 5 : Kiểm tra độ vuông góc của đầu cánh và lỗ.

Sơ đồ kiểm tra nh sau:

6- Nguyên công 6: Khoan, khoét, doa lỗ Ф6

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: Máy khoan đứng 2A125

-Chọn dao: mòi khoan Ф5,1-P18; mũi khoét Ф5,8-P; mòi doa Ф6-P18

-Định vị: phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do

chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do

chốt chống xoay hạn chế 1 bậc tự do

Doa 0,2 0,81 1360

Tên và

7- Nguyên công7 : Phay đồng thời mặt bên của cánh và mặt trên của đế

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H82Γ

-Chọn dao: dao phay đĩa 3 mặt răng: D =100, Z =8, B =22, d =32

-Định vị: phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do

chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do

chốt trám hạn chế 1 bậc tự do

Phay

Tên và

8- Nguyên công8 : Phay đồng thời hai mặt bên của đế và chiều dài đế

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H82Γ

-Chọn dao: dao phay đĩa 3 mặt răng có gắn mảnh hợp kim T15K6 : D =100,

Z =8, B =22, d =32

-Định vị: phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do

chốt trụ ngắn hạn chế 2 bậc tự do

chốt trám hạn chế 1 bậc tự do

Phay

Tên và

9- Nguyên công9 : Phay mặt sau của cánh và mặt bên của đế

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H12.

-Chọn dao: dao phay ngón có gắn mảnh hợp kim T15K6 : D =40, Z =6

-Chọn máy: máy phay 6H82Γ.

-Chọn dao: dao phay góc : D =40, B =8, d =16, φ =45

11- Nguyên công11 : Vát 2 mép đế còn lại

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H82Γ.

-Chọn dao: dao phay góc : D =40, B =8, d =16, φ =45

12- Nguyên công12 : khoan 4 lỗ Ф11 trên cánh

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy khoan đứng K125

-Chọn dao: mòi khoan Ф5,5-P18

13- Nguyên công13 : Phay lỗ định hình trên cánh

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H12

-Chọn dao: dao phay ngón có gắn mảnh hợp kim T15K6 : D =5,5; Z =6

14- Nguyên công14 : khoan lỗ bắt bu lông Ф12,6

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy khoan đứng 2A125

-Chọn dao: mòi khoan Ф12,6-P18

15- Nguyên công15 :Chuốt lỗ then hoa

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy chuốt nằm ngang 7510

-Chọn dao: dao chuốt lỗ then hoa định tâm bằng đường kính ngoài, lắp ghép

16- Nguyên công16 : Phay rãnh 4,5mm trên một đầu đế

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H82Γ

-Chọn dao: dao phay đĩa mốt me cắt hợp kim cứngT15K6 : D =110, Z =8

17- Nguyên công17 : Phay rãnh 4,5mm trên một đầu đế

Sơ đồ kẹp chặt và định vị nh sau:

-Chọn máy: máy phay 6H82Γ

-Chọn dao: dao phay đĩa mốt me cắt hợp kim cứng T15K6 : D =110, Z =8

18- Nguyên công18 : Tổng kiểm tra và bao gói sản phẩm

CHƯƠNG IV : TÍNH VÀ TRA LƯỢNG DƯ

Mục đích:

Biết lượng dư của phôi từ ban đầu cho đến lúc gia công xong để chọn

phương án công nghệ gia công hợp lý, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và tính

_kích thước sau khi tiện tinh đạt: 37,975 mm

_kích thước sau khi tiện thô đạt: 37,975 + 0,05 = 38,025 mm

_kích thước phôi: 38 + 0,995 = 38,995 mm

Dung sai của từng nguyên công theo bảng có:

KÝch thước giới hạn:

+sau khi tiện tinh: dmin = 37,975 mm

dmax = 37,975 + 0,025 = 38 mm+sau khi tiện thô: dmin = 38,025 mm

dmax = 38,025 + 0,062 = 38,087 mm+kích thước phôi: dmin = 38,995 mm

dmax = 38,995 + 0, 25 = 39,245 mmLượng dư tổng cộng: Z = Z0 max – Z0 min

Z0 max = dmin max- dmin min = 38,995 – 37,975 = 1020 m

Z0 min = dmax max- dmax min = 39,945 – 38 = 1245 m

Z0 max – Z0 min = 1245 – 1020 = 225 m

max - min = 250 - 25 = 225 m  Kết quả đúng

Lượng dư trung gian:

+sau khi tiện tinh

2.Z3 max – 2.Z3 min = (38,087 – 38) – (38,025 – 37,975)

= 0,087 – 0,05 = 37 m

btinh - tinh = 62 – 25 = 27 m  Kết quả đúng

Bảng tính toán lượng dư

II/ Tra lượng dư cho các bề mặt còn lại

_Các bề mặt ngoài của chi tiết có lượng dư là 1,5 mm

_Bề mặt trên cùng của chi tiết có lượng dư là 1,2 mm

_Các lỗ 6, 12,6 và lỗ định hình trên cánh được đúc đặc

CHƯƠNG V TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO MỘT SỐ NGUYÊN CÔNG

I.Tính chế độ cắt cho nguyên công khoan khoét doa lỗ Ф6

_Định vị: mặt đáy 3 bậc, chốt trụ ngắn 2 bậc, chốt tỳ chống xoay 1 bậc

_Kẹp chặt chi tiết bằng bulông

a)Chế độ cắt khi khoan

-Máy khoan K125: công suất N = 2,8 kW;  = 0,8

-Số vòng phút trục chính: 99,5;135;190;267;380;540;668;950;1360 (v/ph)

-Lượng chạy dao (mm/vòng): 0,1;0,13;0,17;0,22;0,28;0,36;0,48;0,62;0,81

-Pmax(lực chiều trục lớn nhất cho phép) 900 kG

-Đặt ccx7 khi khoan khoét doa lỗ Ф6 Dkhoan =5,1 mm

So sánh với công suất máy:

Nc < Nm 0,147<2,8 0,80,147<2,24 Máy đủ công suất gia công

b)Chế độ cắt khi khoét:

-Máy khoan K125: công suất N=2,8 kW;  = 0,8

-Dao: dao khoét phi tiêu chuẩn

+lượng chạy dao: S = 0,8 (bảng 5-27 STCNCTM)

lấy theo máy: S = 0,81 mm/vòng +tốc độ cắt:

II.Tính chế độ cắt cho nguyên công khoan 4 lỗ Ф11 trên cánh

-Máy khoan K125: công suất N=2,8 kW;  = 0,8

So sánh với công suất máy :

Nc Nm 0,338 2,8 0,80,338 2,24 Máy đủ công suất để gia công

III.Tính chế độ cắt cho nguyên công phay rãnh 4,5 mm (NC16)

Sp = Sv.nm = 0,64 60 = 38,4 mm/phút

-Lực cắt Pz :

Pz = Với Z = 12 răng ; n =1500 vòng/phút

CHƯƠNG VI TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG CÒN LẠI

1/

Nguyên công 1: tiện mặt đáy, tiện trong lỗ Ф24,7 , vát mép

-Định vị : mâm cặp 3 chấu tự định tâm có tỳ ở mặt đầu hạn chế 5 bậc tự do

-Kẹp chặt : kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu

-Chọn máy : máy tiện 1K62, N=10 kW,  =0,75, số cấp tốc độ là 23

-Chọn dao : dao tiện mặt đầu và dao tiện trong có gắn mảnh hợp kim cứng

-Gia công qua 2 bước:

1.Tiện thô: Zb1=1 mm2.Tiện tinh: Zb2=0,5 mma) Tiện thô

+Lượng chạy dao:

+Tốc độ quay của trục chính tính toán là:

chọn theo máy: nm= 250 vòng/phút