Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục vòi phun bơm cao áp động cơ Điezen D12

Tài liệu tham khảo Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục 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 D12” ,bao gồm các bớc 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

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 cơDiezen D12 Nhiêm vụ của bơm cao áp là tạo ra dòng nhiênliệu có áp suất cao đi vào buồng nhiên liệu dới dạng sơngmù.Từ đó,ta thấy rằng piston phải làm việc trong môi trờng

có áp lực rất lớn.Nhng yêu cầu khe hở giữa xylanh và pistonphải nhỏ để nhiên liệu không thể đi ngợc trở lại.Vật liệuchọn làm piston phải có độ cứng cao,chịu uốn tốt chọn làthép vòng bi (lò xo),ở đây ta chú ý đến độ tròn của ,độ côn của và độ vuông góc giữa mặt đầu và đờngtâm của chi tiết

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

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

Cũng nh các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết trụctính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hởngtrực tiếp đến năng suất cũng nh độ chính xác gia công.Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu:

Chi tiết cho dạng trục bậc có tiết diện thay đổi khônglớn nên ta chọn phôi tròn cán nóng.Do kích thớc của chi tiếtrất nhỏ nên việc cán nóng có thể thực hiện dễ dàng trêncác máy không cần có công suất lớn.Tuy nhiên, chi tiết nàyyêu cầu kĩ thuật rất cao nên tính công nghệ trong khi giacông nó là thấp và bắt buộc phải có những quá trìnhmới.Chẳng hạn,do độ cứng rất cao 40 45 HRC ,yêu cầu về

độ thẳng cần chính xác nên bớc gia công chuẩn bị phôicần có nguyên công nắn thẳng và ủ, thờng hoá để làmgiảm độ cứng chi tiết thì mới có thể gia công đợc.Việc giacông lỗ ở mặt đầu nếu kẹp trên mâm cặp thì sẽkhông đảm bảo độ đồng tâm cao để thuận lợi cho việclàm chuẩn sau này.Còn lỗ trên rãnh thì rất khó xác địnhtâm vì nó phải nghiêng so với lỗ một góc là và cần có

đồ gá riêng Ngoài ra, bề mặt làm việc yêu cầu độbóng cao 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 lợng sản xuất hằng năm là 5000 chi tiết ta đợcdạng sản xuất là loạt vừa

Tuy nhiên ta có thể tính đợc một cách trực tiếp:

Sản lợng hàng năm của chi tiết đợc xác định theo côngthức sau đây:

N = N1.m(1 + )

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%)  chọn  = 6%

Q = V.( kg)

Thể tích của chi tiết: V =

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

Thể tích của chi tiết đợc tính nh sau:

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).

Nguyên công 4: Tiện thô bề mặt làm việc(4 bớc)

-Máy tiện-Dao tiện trơn,tiện bậc,xấn rãnhNguyên công 5 :Tiện tinh bề mặt làm việc

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

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

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

-Máy khoan đứng vạn năng-Dao khoan là mũi khoan ruột gàNguyên công 9 :Phay rãnh phân phối nhiên liệu

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

-Máy khoan đứng-Dao là mũi khoan Nguyên 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 làmviệc

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 làm chậm cùng lò để đạt tổ chức

ổn định peclit với độ cứng thấp và độ dẻo cao.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 đíchcủa việc ủ trong nguyên công này là để làm mềm thépkhiến cho việc gia công cắt gọt dễ dàng

Thép lò xo có thành phần cacbon 1 thuộc loại thép

có thành phần cacbon cao nên khi ủ phải theo phơng pháp

ủ có chuyển biến pha.Lúc này,nhiệt độ ủ cao hơn A nên

có xảy ra sự chuyển biến peclit austenit khi nung nóng vớihiệu ứng làm nhỏ hạt, nên khi làm nguội chậm austenit hạtnhỏ lại chuyển biến thành peclit kích thớc nhỏ và phải ủkhông hoàn toàn hoặc ủ cầu hoá,nh sau:

ủ không hoàn toàn đó là nung nóng thép tới trạng tháikhông hoàn toàn tới austenit ở nhiệt độ cao hơn A nhngthấp hơn A :

Tổ chức tạo thành khi ủ là peclit hạt, do chỉ đợc nung thấp( quá nhiệt độ A một chút) bản thân austenit tạo thànhcha kịp đồng đều hoá thành phần hoặc vẫn còn các phần

tử xêmentit của peclit cha chuyển biến xong hoặc xêmentitII.Sự không đồng nhất nh vậy làm cho sự tạo thành peclithạt dễ dàng và độ cứng HB <220 dễ cắt hơn

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

độ tới rồi giữ khoảng 5 phút ,rồi làm nguội xuống

giữ nhiệt khoảng 5 phút …lặp đi lặp lại nhiều

lần sẽ xúc tiến nhanh quá trình cầu hoá xêmentit thành tạothành peclit hạt.

Số cấp tốc độ của trục chính dao phay 7

Số vòng quay của trục chính dao phay,vg/ph 456;582Hành trình lớn nhất của trục chính đầu

phay,mm

160

Lợng chạy dao công tác của dao phay,mm/ph 20-400

Số cấp tốc độ của trục chính khoan 6

Số vòng quay của trục chính khoan,vg/ph 815;112

5Chuôi của trục chính theo tiêu chuẩn 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 tập 1):

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 tra theo bảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờngkính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm

việcl(mm)

hệ thống

Phay rãnh

5 10

Độ bền Chiều sâu cắt t,mm

Lợng chạy dao răng S

,mm/răng0,08 0,1-Tốc độ cắt:

Bảng 5-179

dao S(mm/răng)

0,2Tốc độcắt(m/ph)245Bảng 5-181:Công suất khi phay rãnh thép bằng dao phay

- Tốc độ cắt:Tra bảng 5-86 STCNCTM 2 cho tốc độcắt khi khoan thép hợp kim bằng mũi khoan thép gió códung dịch trơn nguội

Nhóm thép gia công:9

Đờng kính mũi khoan:3mm

Lợng chạy dao:0,11mm/vg

-Công suất:Tra bảng 5-88 STCNCTM 2 cho công suấtkhi khoan thép bằng mũi khoan thép gió.

Đờng kính mũi khoan:3mm

Lợng chạy dao:0,11mm/vg

Nguyên công 4 : Tiện thô bề mặt làm việc

Do tiện bằng chống tâm hai đầu nên phải dùng tốc đểtruyền mômen xoắn cho chi tiết.Nh vậy, ta chỉ có thểtiện từng đầu một và phải chuyển tốc để tiện 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 tinhtrong suốt quá trình tiện.Hai mũi tâm định vị 4 bậc tựdo

2.

Kẹp chặt : Kẹp chặt luôn bằng hai mũi tâm.

3.Chọn máy: Máy tiện vạn năng 1K62.

Đờng kính gia công lớn nhất dới bàn dao 220

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

Số vòng quay trục chính,vg/ph 12-3000

Lîng ch¹y dao däc vµ ngang(mm/vg) - Däc

-Ngang

Ch¹y dao nhanh(m/ph) -Däc

-Ngang

4,160,035-2,083,41,7

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 tayC«ng nghÖ ChÕ T¹o M¸y tËp 1):

Dao tiện gắn hợp kim cứng

Chiều sâu cắt:Tới 3 mm

Đờng kính chi tiết: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 làmchuẩn tinh trong suốt quá trình tiện.Hai mũi tâm định vị

4 bậc tự do

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

3.Chän m¸y: M¸y tiÖn v¹n n¨ng 1K62.

§êng kÝnh gia c«ng lín nhÊt díi bµn dao 220

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

Sè vßng quay trôc chÝnh,vg/ph 12-3000Lîng ch¹y dao däc vµ ngang(mm/vg) - Däc

-Ngang

Ch¹y dao nhanh(m/ph) -Däc

-Ngang

4,160,035-2,083,41,7

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):

Nguyên công 6: Phay mặt phẳng để khoan lỗ

1.Sơ đồ định vị: Nguyên công này là phay mặt

Mặt làm việc của bàn máy,mm 320x1250Công suất động cơ(kW),hiệu suất 7

Số vòng/phút của trục chính 30;37,5….Lợng chạy dao dọc và ngang mm/phút 19;23,5;30

….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 các kích thớc sau:

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

hệ thống

Phay mặt phẳng

5 10

Độ bền Chiều sâu cắt t,mm

Trungbình

Lợng chạy dao răng S

,mm/răng0,08 0,1

-Tốc độ cắt:

Bảng 5-179

dao S(mm/răng)

0,2Tốc độcắt(m/ph)245

Bảng 5-180:Công suất khi phay mặt phẳng thép bằng daophay đĩa gắn mảnh hợp kim cứng

vị chi tiết để khoan lỗ cần phải khống chế cả 6 bậc tự

do thì mới đảm bảo chính xác cho nguyên công này.Lúcnày,ta dùng khối V định vị 4 bậc tự do,dùng một chốt tỳ

khống chế bậc di chuyển dọc trục và một chốt tỳ tự lựakhống chế bậc xoay.

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 , loạingắn.Các kích thớc đợc tra theo bảng 4-40 (Sổ tay côngnghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờngkính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm

việcl(mm)

- Tốc độ cắt:Tra bảng 5-86 STCNCTM 2 cho tốc độcắt khi khoan thép hợp kim bằng mũi khoan thép gió códung dịch trơn nguội

Nhóm thép gia công:9

Đờng kính mũi khoan:4mm

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 theo bảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

mũi khoan

Đờngkính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm

việcl(mm)

- Tốc độ cắt:Tra bảng 5-86 STCNCTM 2 cho tốc độcắt khi khoan thép hợp kim bằng mũi khoan thép gió códung dịch trơn nguội

1.Lập sơ đồ gá đặt: Việc gá đặt và định vị chi

tiết để phay rãnh phân phối nhiên liệu cần phải khốngchế cả 6 bậc tự do thì mới đảm bảo chính xác cho nguyêncông này.Bởi vì, yêu cầu của rãnh này rất chính xác, ngoàiyêu cầu chính xác của bản thân rãnh phải nghiêng 45 sovới trục chi tiết nó còn phải nghiêng 4 so với đờng tâm của

lỗ Lúc này,ta dùng khối V định vị 4 bậc tự do,dùng mộtchốt tỳ khống chế bậc di chuyển dọc trục và một chốt tỳ tựlựa khống chế bậc xoay và nó còn nghiêng 4 so với bề mặtnằm ngang của rãnh

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

kẹp từ trên xuống

3.Chọn máy:

Máy đợc chọn là máy phay nằm vạn năng 6H82.

Công suất động cơ(kW),hiệu suất 7

Số vòng/phút của trục chính 30;37,5….Lợng chạy dao dọc và ngang mm/phút 19;23,5;30

….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:

loại1

vị chi tiết để khoan lỗ cần phải khống chế cả 6 bậc tự

do thì mới đảm bảo chính xác cho nguyên công này Lúcnày,ta dùng khối V định vị 4 bậc tự do,dùng một chốt tỳkhống chế bậc di chuyển dọc trục và một chốt tỳ tự lựakhống chế bậc xoay và nó còn nghiêng 4 so với bề mặtnằm ngang của rãnh

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 theo bảng 4-40 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1)

Tên

mũi khoan

Đờngkính(mm)

Chiều dàiL(mm)

Chiều dài phần làm

việcl(mm)

Nguyên công 11:Nhiệt luyện

Với yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là đạt độ cứng6365HRC nên để đạt đợc độ cứng yêu cầu nh trên taphải qua nguyên công nhiệt luyện Các bớc tiến hành :

- Tôi : Nung chi tiết đến nhiệt độ từ 9000C-9200C (trên

đờng Acm trong giản 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 toànthành trạng thái Austenis có cỡ hạt nhỏ Sau đó bỏ ra ngoài

và làm nguội trong môi trờng dầu Sơ đồ tôi đợc thể hiện

nh sau :

- Sau khi tôi ta nhận đợc tổ chức thép chủ yếu làMactenxit d (điều đó phụ thuộc vào véc tơ vận tốc khilàm nguội trong dầu, với môi trờng tôi là dầu nên ta chọnvận tốc nguội v = 1200C/s) nên có độ cứng và độ dòn rấtcao và đồng thời trong chi tiết xuất hiện rất nhiều ứngsuất d Vì vậy ta phải tiến hành bớc tiếp theo là ram thấp,bởi vì chi tiết có yêu cầu độ cứng rất cao nên khi ta tiếnhành ram thấp thì độ cứng sẽ không giảm đi đáng kể

- Ram thấp: Nung chi tiết tới nhiệt độ 150 - 2500C để

tổ chức đạt đợc là máctenxit ram Sau khi ram độ cứngcủa chi tiết giảm không đáng kể 13HRC nhng ứng suất dbên trong thì giảm đi đáng kể

- Thấm các bon bề mặt : do hàm lợng các bon trongthành phần vật liệu làm 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 khi tôi

và ram thì độ cứng bề mặt sẽ không đảm bảo yêu cầu từ6265HRC Do đó ta phải tiến hành thấm các bon bề mặt

Để đạt đợc mục đích trên quá trình thấm cácbon phải đạt

đớc các yêu cầu sau : + đối với bề mặt : có hàm lợngcácbon trong khoảng 0,81% (nhỏ hơn sẽ không đủ cứng

và chống mài mòn, nhiều hơn sẽ gây ra giòn)

+Đối với lõi : có tổ chức hạt nhỏ (cấp 58), độ daicao, HRC 3040

Nhiệt độ thấm : là khoảng nhiệt độ mà thép ở trạng

thái hoàn toàn austenit, vì vậy ta nung chi tiết nên tớikhoảng 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 1h nung nóng và giữnhiệt

Nguyên công 12: Mài bề mặt làm việc