Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục khuỷu

Trục cam Hình 1.1: Cấu tạo và vị trí các cơ cấu trong động cơ đốt trong Nguyên tắc hoạt động cơ bản Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong.. Tải tr

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH

Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG QUANG VINH

Đà Nẵng, 2019

Trang 2

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Trương Quang Vỉnh Số thẻ sinh viên: 101150153

Lớp: 15C1C Khoa: Cơ khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục khuỷu

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Sản xuất hàng loạt vừa

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Phần I: Tổng quan về chi tiết trục khuỷu

+ Tổng quan về chi tiết trục khuỷu

+ Các phương pháp gia công bề mặt lệch tâm

Phần II: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục khuỷu

+ Phân tích về các đặt điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công

+ Trình tự các nguyên công gia công : sơ đồ gá đặt, chọn máy, dao, trang bị công nghệ cho mỗi nguyên công

+ Tính lượng dư cho tất cả các bề mặt gia công

+ Tính chế độ cắt cho tất cả các nguyên công gia công

+ Tính thời gian cơ bản cho các nguyên công

+ Thiết kế đồ gá gia công

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Bản vẽ thông số hình học và các phương pháp gia công : 3A0

Bản vẽ chế tạo chi tiết và lồng phôi.: 1A0

Bản vẽ đồ gá gia công : 3A0

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS L ưu Đức Bình

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 06 / 09 /2019

8 Ngày hoàn thành đồ án: 20/ 12 /2019

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

DUT-LRCC

Trang 3

Với tốc độ phát triển như vũ bão của ngành khoa học kỹ thuật trên thế giới đó cho ra đời nhiều loại trang thiết bị và máy móc hiện đại Trong đó không thể không kể đến ngành công nghệ chế tạo máy, nó đóng một vai trò chủ đạo trong sản xuất

Công nghệ chế tạo máy chiếm vị trò đặc biệt quan trọng trong ngành cơ khí, nó giúp cho các cán bộ kỹ thuật có cái nhìn tổng quát về lĩnh vực chế tạo các chi tiết nói riêng và các sản phẩm thiết bị máy móc nói chung

Với quá trình phát triển công nghệ hiện đại, đòi hỏi các cán bộ kỹ thuật phải nắm chắc các công nghệ mới để đáp ứng sự phát triển của công nghệ cao nhằm tối ưu hoá quá trình sản xuất, nâng cao năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân

Nhiệm vụ của người kỹ sư công nghệ là căn cứ kết cấu của chi tiết để thiết kế quy trình công nghệ tối ưu gia công chi tiết và tạo sản phẩm hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp

là bước đầu tiên tạo cho người kỹ sư có cái nhìn tổng hợp, đánh giá tổng quát toàn bộ kiến thức bắt đầu làm quen với thực tế sản xuất để hoàn thành nhiệm vụ trên và là một bước vô cùng quan trong để chúng em từng bước hoàn thiện bản thân mình và có nhiều kiến thức trước khi bước ra cánh cổng trường đại học

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự chỉ dẫn tận tình của thầy PGS.TS Lưu Đức Bình cũng như các thầy trong khoa Cơ khí và bạn bè đã giúp đỡ để chúng em có thể hoàn thành được đồ án này Trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo còn nhiều thiếu sót do vốn kiến thức bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm bản thân chưa có, rất mong các thầy chỉ bảo để chúng em có cơ hội được hoàn thiện bản thân hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

Trương Quang Vỉnh

DUT-LRCC

Trang 4

Em xin cam kết chấp hành nghiêm chỉnh, đầy đủ quy định về liêm chính học thuật của Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Đồ án tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu, thiết kế của chính bản thân em Các kết quả nghiên cứu, thiết kế và các kết luận trong đồ án là trung thực, không sao chép từ một nguồn nào và dưới bất cứ hình thức nào Trong quá trình làm chúng em có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy của đề tài Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Sinh viên thực hiện

Trương Quang Vỉnh

DUT-LRCC

Trang 5

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT 1

I Giới thiệu khái quát về trục khuỷu: 1

1.1 Tổng quan về động cơ đốt trong : 1

1.2 Tổng quan về trục khuỷu: 2

II Phân tích điều kiện kỹ thuật của trục khuỷu: 4

2.1 Điều kiện làm việc của trục khuỷu: 4

2.2 Tải trọng cơ học: 4

2.3 Tải trọng ma sát 4

2.4 Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết : 5

2.5 Vật liệu chế tạo trục khuỷu: 5

III Yêu cầu kỹ thuật của trục khuỷu: 6

PHẦN II: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU 7

I Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công 7

1.1 Xác định dạng sản xuất: 7

1.2 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi: 7

1.3 Cấu tạo khuôn dập: 8

II LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT VÀ CHUẨN ĐỊNH VỊ 8

2.1 Nguyên công khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm : 8

2.1.1 Phương pháp gia công: 8

2.1.2 Chuẩn định vị: 9

2.2 Nguyên công tiện cổ biên trục : 9

2.2.1 Phương pháp gia công: 9

2.3 Các nguyên công còn lại : 10

DUT-LRCC

Trang 6

III LẬP TIẾN TRÌNH CÁC NGUYÊN CÔNG: 10

IV THIẾT KẾ CÁC NGUYÊN CÔNG: 11

4.1 Nguyên công 1: Phay hai mặt đầu, khoan lỗ tâm 11

4.2 Nguyên công 2: Tiện thô, tiện tinh trục bậc Ø65, Ø76, rảnh, vát mép 12

4.3 Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh các mặt trụ còn lại 13

4.4 Nguyên công 4: : Phay các mặt lắp đối trọng 14

4.5 Nguyên công 5: Khoan các lỗ lắp đối trọng và taro ren 15

4.6 Nguyên công 6: Khoan các lỗ mặt bích 16

4.7 Nguyên công 7 Phay rảnh then 17

4.8 Nguyên công 8: Khoan 2 lỗ dầu 18

4.9 Nguyên công 9: Tiện thô, tinh cổ biên 19

4.10 Nguyên công 10: Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần 19

4.11 Nguyên công 11: Mài thô, mài tinh các cổ trục: 20

4.12 Nguyên công 12: Mài thô, mài tinh cổ biên 21

4.13 Nguyên công 13: Kiểm tra 22

V CHỌN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG: 22

5.1 Lượng dư gia công cổ trục 76-0.03 22

5.2 Lượng dư gia công bề mặt cổ biên 68-0.03 22

5.3.Lượng dư gia công mặt 65, 170 22

5.4.Lượng dư gia công má trong 56-0.19 22

5.5.Lượng dư các bề mặt còn lại: 22

PHẦN III: TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG 24

I Tra chế độ cắt các nguyên công: 24

1.1 Nguyên công 1: Khỏa hai mặt đầu và khoan lỗ tâm 24

1.1.1 Tính chế độ cắt phay mặt đầu 24

1.1.2 Tính chế độ cắt khoan lỗ tâm : 24

1.2 Nguyên công 2: Tiện thô, tinh các trục bậcØ65, Ø76 , rãnh vát mép 25

1.2.1.Tính chế độ cắt tiện cổ giữa Ø76mm: 25

1.2.2 Tra chế độ cắt tiện đầu trục 65: 27

1.2.3.Chế độ cắt tiện rãnh thoát dao 27

1.2.4.Vát mép 2,5x 45°: 28

DUT-LRCC

Trang 7

1.4 Nguyên công 4: Phay các mặt lắp đối trọng 30

1.6 Nguyên công 6: Khoan các lỗ mặt bích 32

1.7 Nguyên công 7: Phay rảnh then 32

1.8 Nguyên công 8: : Khoan các lỗ dầu 33

1.9 Nguyên công 9: Tiện thô, tinh cổ trục phía đầu trục 33

1.10 Nguyên công 10: Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần 35

1.11 Nguyên công 11: Mài thô, mài tinh cổ trục 35

1.12 Nguyên công 12: Mài thô, tinh cổ biên 36

1.13 Nguyên công 13: Kiểm tra 36

II Tính thời gian gia công: 37

2.1 Nguyên công 1: Khỏa hai mặt đầu và khoan lỗ tâm 37

2.2 Nguyên công 2: Tiện thô, tinh cổ giữa, đầu trục, vát mép, tiện rảnh 38

2.3 Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh cổ trục còn lại 38

2.4 Nguyên công 4: Phay các mặt lắp đối trọng 39

2.6 Nguyên công 6: khoan các lỗ mặt bích 40

2.7 Nguyên công 7: Phay rãnh then 40

2.8 Nguyên công 8: Khoan lỗ dầu 40

2.9 Nguyên công 9: Tiện thô, tinh cổ biên 41

2.10 Nguyên công 11: Mài thô, tinh cổ trục 41

2.11 Nguyên công 12: Mài thô, tinh cổ biên 41

PHẦN IV: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO CÁC NGUYÊN CÔNG 42

I Đồ gá nguyên công khoan lỗ mặt bích: 42

1.1 Phương pháp định vị 42

1.2 Xác định lực kẹp cần thiết 42

1.3 Tính nguồn sinh lực Q 44

1.4 Tính toán sai số chuẩn 45

1.5 Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá: 46

II Đồ gá nguyên công tiện cổ biên: 46

2.1 Phương pháp định vị 46

2.2 Xác định lực kẹp cần thiết: 47

DUT-LRCC

Trang 8

2.4 Tính toán sai số chuẩn 49

III Đồ gá nguyên công phay rảnh then: 51

3.1 Phương pháp định vị : 51

3.2 Tính lực cắt: 51

3.3 Tính nguồn sinh lực Q 54

3.4 Tính sai số gá đặt: 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DUT-LRCC

Trang 9

Hình 1.1: Cấu tạo và vị trí các cơ cấu trong động cơ đốt trong Hình 1.2 : Cấu tạo chung của trục khuỷu

Hình 2.1: Bản vẽ lồng phôi dập

Hình 2.2: Gia công trục lệch tâm gá trên 2 mũi chống tâm

Hình 2.3: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công các mặt chuẩn

Hình 2.4: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công các cổ trục

Hình 2.6: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công phay mặt đối trọng Hình 2.7: Sơ đồ định vị, kẹp chặt khoan lỗ lắp đối trọng và taro ren Hình 2.8: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công các lỗ mặt bích

Hình 2.9: Sơ đồ định vị và kẹp chặt phay rảnh then

Hình 2.10: Sơ đồ định vị và kẹp chặt khoan các lỗ dầu

Hình 2.11: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công cổ biên

Hình 2.12: Sơ đồ định vị và kẹp chặt mài cổ trục

Hình 2.13: Sơ đồ định vị và kẹp chặt mài cổ biên

Hình 2.14: Bản vẽ phôi

Hình 3.1 : Sơ đồ kiểm tra độ van giữa các cổ trục

Hình 4.1: Sơ đồ đồ gá gia công khoan lỗ mặt mặt bích

Hình 4.2: Các lực tác dụng lên chi tiết khi khoan

Hình 4.3: Nguồn sinh lực kẹp chặt chi tiết khi khoan

Hình 4.4: Sơ đồ đồ gá tiện cổ biên trục khuỷu

Hình 4.5: Sơ đồ lực kẹp của tốc kẹp và lực cắt khi tiện

Hình 4.6: Nguồn sinh lực kẹp chặt khi tiện cổ biên

Hình 4.7: Sơ đồ đồ gá phay rảnh then trục khuỷu

Hình 4.8: Các lực tác lên chi tiết khi phay

Hình 4.9: Kích thước khối V của đồ gá

Hình 4.10: Sơ đồ lực kẹp chặt của nguồn sinh lực khi phay

DUT-LRCC

Trang 10

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

CHỮ VIẾT TẮT:

DUT-LRCC

Trang 11

PHẦN I:

TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT

I Giới thiệu khái quát về trục khuỷu:

1.1 Tổng quan về động cơ đốt trong :

Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt trong đó quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra với chất oxy hóa (thường là không khí) trong buồng đốt là một phần không thể thiếu của mạch lưu lượng chất lỏng làm việc Trong động cơ đốt trong, sự giãn nở của khí nhiệt

độ cao và áp suất cao do quá trình đốt cháy tác dụng lực trực tiếp lên một số thành phần của động cơ Lực được áp dụng điển hình cho piston, cánh tuabin, cánh quạt hoặc vòi phun Lực này di chuyển thành phần qua một khoảng cách, biến năng lượng hóa học thành năng lượng cơ học hữu ích

Thuật ngữ động cơ đốt trong thường dùng để chỉ một động cơ trong đó quá trình đốt không liên tục, chẳng hạn như động cơ piston bốn thì và hai thì quen thuộc hơn, cùng với các biến thể, như động cơ piston sáu thì và động cơ quay Wankel Một loại động cơ đốt trong thứ hai sử dụng quá trình đốt liên tục: tua bin khí, động cơ phản lực

và hầu hết các động cơ tên lửa, mỗi động cơ đều là động cơ đốt trong theo nguyên tắc như mô tả trước đây

Thông thường, động cơ đốt trong được nuôi bằng nhiên liệu hóa thạch như khí

tự nhiên hoặc các sản phẩm dầu mỏ như xăng, nhiên liệu diesel hoặc dầu nhiên liệu Ngày càng có nhiều sử dụng nhiên liệu tái tạo như diesel sinh học cho động cơ CI (đánh lửa nén) và bioethanol hoặc metanol cho động cơ SI (đánh lửa tia lửa) Hydrogen đôi khi được sử dụng, và có thể được lấy từ nhiên liệu hóa thạch hoặc năng lượng tái tạo Phân loại

Có một số cách có thể để phân loại động cơ đốt trong

+Theo số nét:

Động cơ hai thì ( xe máy )

Động cơ bốn thì (chu trình Otto)

Động cơ sáu thì

+Theo loại đánh lửa:

Động cơ đánh lửa nén

Động cơ đánh lửa (thường được tìm thấy là động cơ xăng)

Theo chu trình cơ học / nhiệt động lực học (2 chu trình này không bao gồm tất cả các động cơ pittông và được sử dụng không thường xuyên): Động cơ phản lực

DUT-LRCC

Trang 12

1.Bộ lọc hút không khí2.Bộ chế hòa khí

3.Van đầu vài kép

4.Xi lanh- pistong

5 Bugi 6.Van thải khí

7 Trục khuỷu

8 Vành đai

9 Cam

10 Trục cam

Hình 1.1: Cấu tạo và vị trí các cơ cấu trong động cơ đốt trong

Nguyên tắc hoạt động cơ bản

Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong Khi đốt cháy nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên một pít tông đẩy píttông này di chuyển đi

Trang 13

Trục khuỷu là một phần của động cơ dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay Nó nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay sinh công đưa

ra bộ phận công tác và nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các quá trình sinh công

Hình 1.2 : Cấu tạo chung của trục khuỷu

Về kết cấu có thể phân làm hai loại:

+ Kết cấu các phần của trục khuỷu

Trục khuỷu gồm các phần: đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, má khuỷu, cổ biên và đuôi trục khuỷu Ngoài ra để trục khuỷu làm việc được cân bằng người ta còn lắp thêm đối trọng trên trục khuỷu

+ Đầu trục khuỷu:

Đầu trục khuỷu thường được lắp vấu để khởi động hoặc để quay, puly dẫn động quạt gió, bơm nước,các bánh răng dẫn động trục cam, … Nó có thể được lắp thêm bộ giảm chấn xoắn

DUT-LRCC

Trang 14

+ Cổ trục khuỷu:

Các động cơ đa số có cùng một đường kính Nó thường được làm rỗng để chứa dầu bôi trơn, các bánh răng dẫn động trục cam, … Nó có thể được lắp thêm bộ giảm chấn xoắn

+ Đuôi trục khuỷu:

Đây là nơi truyền công suất ra ngoài Trên đuôi của nó có lắp mặt bích để lắp bánh đà

II Phân tích điều kiện kỹ thuật của trục khuỷu:

2.1 Điều kiện làm việc của trục khuỷu:

Piston là một chi tiết quan trọng trong động cơ oto-máy kéo.Trong quá trình làm việc của động cơ, trục khuỷu chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn ảnh hưởng đến độ bên và tuổi thọ của trục khuỷu

2.2 Tải trọng cơ học:

Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính ( quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay).Những lực này có trị số rất lớn

và thay đổi theo chu kỳ nên có tính chất va đập rất mạnh Các lực này tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn, ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ khuỷu

2.3 Tải trọng ma sát

Trong quá trình làm việc bề mặt cổ biên trục khuỷu thường làm việc ở trạng thái ma sát nữa khô do thiếu dầu bôi trơn.Hơn nữa trục khuỷu bị biến dạng nhiều trong quá trình làm việc nên mà sát càng lớn

Do điều kiện làm việc của trục khuỷu như vậy nên khi chế tạo trục khuỷu cần đạt những yêu cầu sau:

DUT-LRCC

Trang 15

* Kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng tính đồng đều tính cân bằng của động

cơ và phải dễ chế tạo

* Hình dạng kết cấu trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh cách bố trí xilanh số

kỳ của động cơ va thứ tự làm việc của xilanh

* Về kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau

* Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động mômen xoắn nhỏ

* Động cơ làm việc cân bằng ít rung động

* Ứng suất sinh ra do dao động xoắn nhỏ

2.4 Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết :

Hình dạng kết cấu của trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh, cách bố trí xilanh, số

kỳ của động cơ, thứ tự làm việc của xilanh

+ Các yêu cầu về kết cấu:

Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động của mômen xoắn tương đối nhỏ

Động cơ làm việc cân bằng, ít rung động

Ưng suất sinh ra do mômen xoắn nhỏ

Công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ

Kích thước của trục khuỷu phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách giữa hai đường tâm xilanh, đường kính xilanh, chiều dày của lót xilanh, phương pháp làm mát Khi thiết kế trục khuỷu cần phải cố gắng dùng các biện pháp để thu gọn kích thước của trục khuỷu nhưng phải chú ý đến độ cứng vững, sức bền của trục khuỷu Khi gia công trục, chúng ta phải gia công hai lỗ tâm bên đầu để làm chuẩn định

vị

2.5 Vật liệu chế tạo trục khuỷu:

+ Mác thép thường dùng là thép cacbon có thành phần cacbon trung bình Thường dùng thép 45,thép này được dùng nhiều nhờ đặc tính sau:

- Rẻ tiền

- Độ bền kém thép hợp kim nhưng có thể đảm bảo đầy đủ yêu cầu bằng các biện pháp kết cấu

DUT-LRCC

Trang 16

Hệ số ma sát trong của thép cacbon cao hơn thép hợp kim nên có khả năng giảm được dao động xoắn tốt hơn thép hợp kim Mangan, Crôm, Niken

+ Ngoài ra người ta còn dùng gang cầu grafit để đúc trục khuỷu vì gang có ưu điểm sau:

Giữ dầu bôi trơn tốt hơn

III Yêu cầu kỹ thuật của trục khuỷu:

Từ những phân tích điều kiện làm việc của chi tiết, ta có những yêu cầu kỹ thuật sau:

Chất lượng các trục và các biên sau khi gia công :

Độ côn cho phép của cổ trục và cổ biên: 10 m

Độ ô van cho phép của cổ trục và cổ biên: 10 m

Độ chính xác cân bằng từ 15 30 g.cm/khoảng lệch tâm e

DUT-LRCC

Trang 17

PHẦN II THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU

I Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công

1.1 Xác định dạng sản xuất:

Theo yêu cầu của đề cho dạng sản xuất hàng loạt vừa

1.2 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi:

Muốn chế tạo một chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế, ta phải xác định kích thước phôi và chọn phôi hợp lý Vật liệu phôi và phương pháp tạo phôi có ảnh hưởng lớn đến lượng dư gia công , quy trình công nghệ do đó ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu kỹ thuật, và hiệu quả kinh tế Vật liệu chế tạo trục đòi hỏi có cơ tính cao, ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện được, dễ gia công, cơ tính đồng đều Ta có một số loại phôi thường dùng sau :

❖ Phôi dập: dùng chế tạo các loại chi tiết như trục răng côn, trục răng thẳng, các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng, trục chữ thập… các loại chi tiết này được dập trên các máy búa nằm ngang hoặc máy dập đứng

❖ Phôi rèn tự do: trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, người ta thay phôi bằng phôi rèn tự do, ưu điểm là giá thành thấp

❖ Phôi đúc: dùng cho các loại chi tiết như gối đỡ, các chi tiết dạng hộp, dạng càng phức tạp… vật liệu dùng cho phôi đúc là gang, thép, đồng, nhôm và các loại hợp kim khác

Dựa vào những yếu tố đã được xét đến ở trên, khả năng công nghệ, điều kiện làm việc, kích thước, sản lượng… mà ta chọn phương pháp chế tạo phôi dập nóng trên máy

ép với các đặc điểm sau :

❖ Ưu điểm: Phương pháp này phôi đạt độ bóng cao cơ tính tốt Máy làm việc êm,

độ cứng vững tốt, dẫn hướng êm chính xác

❖ Nhược điểm: Giá thành máy ép cao kích thước phôi ban đầu yêu cầu chính xác, khó đánh sạch lớp ô xi hoá nên yêu cầu thiết bị nung phức tạp Do hành trình đầu

búa nhất định nên tính chất vạn năng kém cần phải có thiết bị phụ để tạo phôi

❖ Áp dụng cho trục khuỷu và vật liệu chế tạo là thép cacbon, gang grafit cầu, phương pháp này có các ưu điểm sau:

Trọng lượng phôi và lượng dư gia công nhỏ

DUT-LRCC

Trang 18

Đúc được những kết cấu phức tạp của trục khuỷu

Tuy nhiên, phương pháp này còn có những nhược điểm như:

- Thành phần kim loại không đồng đều Khi đúc thép kết tinh không đều làm ảnh hưởng đến cơ tính của trục khuỷu

- Dễ gây khuyết tật như rỗ khí, rỗ co, rạn nứt

Qua phân tích các phương pháp chế tạo phôi ở trên để phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt vừa theo yêu cầu đề tài, nên chọn chế tạo phôi bằng phương pháp dập khuôn trên máy dập và máy búa nằm ngang từ phôi cán nóng

1.3 Cấu tạo khuôn dập:

Hình 2.1: Bản vẽ lồng phôi dập

II LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT VÀ CHUẨN ĐỊNH

VỊ

2.1 Nguyên công khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm :

2.1.1 Phương pháp gia công:

- Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, thường tiến hành phay hai mặt đầu trục sau

đó lấy dấu rồi khoan lỗ tâm theo dấu Hoặc cũng có thể thực hiện gá trục lên mâm cặp rồi xén mặt đầu, khoan tâm, sau đó đổi đầu để gia công phía còn lại công việc được thực

hiện trên máy tiện vạn năng thông thường

- Trong sản xuất hàng loạt vừa việc khỏa mặt đầu khoan lỗ tâm chi tiết trục được thực hiện theo các cách sau:

+ Phay mặt đầu trục trên cả hai phía máy phay có tang quay sau đó khoan lỗ tâm trên máy chuyên dùng

DUT-LRCC

Trang 19

+ Phay mặt đầu trục trên máy phay ngang sau đó khoan lỗ tâm trên máy chuyên dùng

+ Trên một nguyên công đồng thời thực hiện phay mặt đầu và khoan lỗ tâm cả hai phía trên máy chuyên dùng

Nhận thấy rằng việc khỏa mặt đầu và khoan tâm được thực hiện trên hai nguyên công có ảnh hưởng đến độ chính xác vuông góc giữa mặt đầu trục và đường tâm hai lỗ tâm kết hợp với dạng sản xuất là hàng loạt vừa ta chọn phương pháp gia công trên một nguyên công đồng thời thực hiện phay mặt đầu và khoan lỗ tâm cả hai phía trên máy

chuyên dùng

2.1.2 Chuẩn định vị:

Ở nguyên công này chuẩn định vị là chuẩn thô Chi tiết gia công được định vị và kẹp chặt trên khối V tự định tâm, chuyển động dọc trục bị khống chế bởi một chốt tỳ

2.2 Nguyên công tiện cổ biên trục :

2.2.1 Phương pháp gia công:

Gia công lỗ chống tâm của từng trục trên hai mặt đầu của phôi sao cho đường tâm của các lỗ cách nhau bằng khoảng cách của độ lệch tâm e Sau đó gá lên hai mũi chống tâm và tốc cặp để gia công từng bề mặt trục tương ứng

Hình 2.2: Gia công trục lệch tâm gá trên 2 mũi chống tâm

1: Đường trục lỗ tâm gia công bề mặt đoạn trục A

2: Đường trục lỗ tâm gia công bề mặt đoạn trục B

Khi gia công cổ biên chế độ cắt thấp hơn khi gia công cổ chính Do lực cắt và lựu kẹp chiểu trục của mũi tâm trục khuỷu dễ bị uốn, do đó cần chống uốn bằng dai kẹp hoặc bulong kiểu kích để giữ cho chi tiết không bị biến dạng trong quá trình gia công

Trang 20

Chuẩn định vị ở nguyên công này là chuẩn tinh Chi tiết được định vị trên 2 mũi

chống tâm ở 2 đầu trụ và chốt trụ giúp chi tiết cứng vững hơn, nhờ cơ cấu bánh lệch

đưa tâm của cổ biên trùng với tâm trục chính của máy Chi tiết được kẹp chặt và

truyền momen xoắn nhờ vào tốc kẹp

2.3 Các nguyên công còn lại :

2.3.1 Phương pháp gia công:

Tất cả các bề mặt trụ ngoài đều được gia công bằng phương pháp tiện và phay, được

thực hiện trên máy tiện và máy phay thông thường

- Khi chọn chuẩn tinh người ta đưa ra 5 nguyên tắc sau:

+ Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, khi đó chi tiết lúc gia công sẽ có

vị trí tương tự lúc làm việc Vấn đề này rất quan trọng khi gia công tinh

+ Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng gốc kích thước để sai số chọn chuẩn bằng 0

+ Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực cắt, lực kẹp + Mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị

+ Cố gắng chọn chuẩn thống nhất, tức là trong nhiều lần cũng chỉ dùng một chuẩn

để thực hiện các nguyên công của cả quá trình công nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ sinh

ra sai số tích lũy ở những lần gá sau

Phương án chọn chuẩn tinh:

+ Đối với chi tiết dạng trục yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục là rất quan

trọng

+ Để đảm bảo yêu cầu này khi gia công trục phải dùng chuẩn tinh thống nhất

+ Chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm ở hai đầu trục Khi dùng hai lỗ tâm làm

chuẩn có thể gia công tất cả các mặt ngoài, tiện bề mặt lệch tâm Mặt khác sẽ không có

sai số chuẩn cho kích thước đường kính nhưng sẽ có sai số chuẩn cho kích thước hướng

trục nếu mũi tâm trái là mũi tâm cứng Để khắc phục sai số này, ta thay mũi tâm cứng

bên phải bằng mũi tâm tùy động

+ Khi dùng hai mũi tâm làm chuẩn thì phải dùng tốc để truyền mômen xoắn

III LẬP TIẾN TRÌNH CÁC NGUYÊN CÔNG:

Nguyên công 1: Phay 2 mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm

Nguyên công 2: Tiện thô, tiện tinh trục bậc Ø65, Ø76, tiện rảnh, vát mép

Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh các cổ trục còn lại

Nguyên công 4: Phay các mặt lắp đối trọng

DUT-LRCC

Trang 21

Nguyên công 5: Khoan các lỗ lắp đối trọng và taro ren

Nguyên công 6: Khoan các lỗ mặt bích

Nguyên công 7: Phay rảnh then

Nguyên công 8: Khoan các lỗ dầu

Nguyên công 9: Tiện thô, tiện tinh cổ biên

Nguyên công 10: Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần

Nguyên công 11: Mài thô và tinh cổ trục

Nguyên công 12:Mài thô và tinh cổ biên

Nguyên công 13: Kiểm tra

IV THIẾT KẾ CÁC NGUYÊN CÔNG:

4.1 Nguyên công 1: Phay hai mặt đầu, khoan lỗ tâm

❖ Sơ đồ gá đặt :

Hình 2.3: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công các mặt chuẩn

+ Định vị:

Chi tiết gia công được định vị và kẹp chặt trên khối 2 V tự định tâm định vị 4 bậc tự

do, ngoài ra để chống sự dịch chuyển theo chiều dọc trục ta dùng một chốt tỳ để định vị bậc tự do thứ 5

❖ Chọn máy:

Ta chọn máy gia công là máy phay và khoan tâm có kí hiệu MP-71M,có các thông số: Đường kính gia công 40-220(mm)

DUT-LRCC

Trang 22

Chiều dài chi tiết gia công 200-700(mm)

Giới hạn chạy dao của dao phay 20-400(mm/ph)

Số cấp tốc độ của dao phay 6

Giới hạn số vòng quay của dao phay 125-712(vòng/phút)

Số cấp tốc độ của dao khoan 6

Giới hạn số vòng quay của dao khoan 238-1125(vòng/phút)

Công suất động cơ phay-khoan 7.5-2.2(KW)

❖ Chọn dao:

- Chọn dao phay mặt đầu chắp mảnh thép gió (P6M5), tra bảng 4 - 93 (sổ tay CNCTM1) có:

D = 200 (mm), d = 50(mm), B = 45 (mm), Z = 20 răng

1 Hai dao khoan chuyên dùng thép gió (P6M5) có d = 22 (mm)

4.2 Nguyên công 2: Tiện thô, tiện tinh trục bậc Ø65, Ø76, rảnh, vát mép

❖ Sơ đồ gá đặt:

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai mũi chống tâm, như vậy khống chế 5 bậc tự

do

+ Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng mũi chống tâm (lực kẹp trùng với tâm cổ trục) và càng kẹp

đặc biệt Ở đây chi tiết quay được nhờ tốc kẹp

Chọn máy T620: Các thông số của máy tiện T620 :

Đường kính gia công lớn nhất : Dmax=400mm

Khoảng cách giữa hai mũi tâm : 1400mm

Số cấp tốc độ trục chính : 23

DUT-LRCC

Trang 23

4.3 Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh các mặt trụ còn lại

❖ Sơ đồ gá đặt :

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai mũi chống tâm, như vậy khống chế 5 bậc tự do + Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng mũi chống tâm (lực kẹp trùng với tâm cổ trục) và càng kẹp

đặc biệt Ở đây chi tiết quay được nhờ tốc kẹp

Chọn máy T620 : Các thông số của máy tiện T620 :

Giới hạn vòng quay trục chính : 12,5 2000

Công suất động cơ : 10 kw

Chọn dao : dao tiện ngoài gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

DUT-LRCC

Trang 24

4.4 Nguyên công 4: : Phay các mặt lắp đối trọng

Hình 2.6: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công phay mặt đối trọng

+ Định vị:

Gá chi tiết trên 2 khối V ngắn định vị 4 bậc tự do, một mặt khối V tựa vào chi tiết

khống chế 1 bậc tự do, vậy chi tiết được định vị 5 bậc tự do

+ Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp gồm hệ thống bu lông đai ốc và cần kẹp

+ Các bước thực hiện:

- Phay 4 rãnh lắp đối trọng Trường hợp này phải chọn đường kính dao thích hợp tránh tình trạng dao phay ăn vào bề mặt không gia công của má khuỷu khác

- Thay dao bằng dao phay trụ để phay mặt phẳng trên

Chọn máy : Máy phay ngang P623

+ Đường kính trục máy  = 80 mm

+ Kích thước làm việc của bàn máy ( 800 1000 ) mm

+ Công suất động cơ chính : 9 kw

Trang 25

4.5 Nguyên công 5: Khoan các lỗ lắp đối trọng và taro ren

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai khối V ngắn khống chế 4 bậc tự do và 1 chốt

trám ở mặt bích khống chế 1 bậc tự do

+ Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp gồm hệ thống bu lông đai ốc và cần kẹp

Hình 2.7: Sơ đồ định vị, kẹp chặt khoan lỗ lắp đối trọng và taro ren

Chọn máy: Máy khoan cần 2B56

+ Đường kính lớn nhất khoan được : = 50 mm

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 2,1

+ Số cấp bước tiến trục chính: 12

+ Phạm vi bước tiến: 0,056 - 2,59 (mm/v)

+ Công suất động cơ chính: 4Kw

+ Kích thước làm việc của bệ máy (968.1650) mm

❖ Chọn dao : Mũi khoan ruột gà bằng thép gió P6M5 loại ngắn d= 9,5 mm ,

l= 3-60 mm, L=2 0-131 mm

DUT-LRCC

Trang 26

4.6 Nguyên công 6: Khoan các lỗ mặt bích

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai khối V ngắn, như vậy chi tiết được định vị 4

bậc tự do, ngoài ra để chống sự dịch chuyển theo chiều dọc trục ta dùng một chốt

tỳ để định vị bậc tự do thứ 5

+ Kẹp chặt: Lực kẹp đặt ở hai cổ trục ngoài cùng, hướng vuông góc với trục

Hình 2.8: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công các lỗ mặt bích

chọn máy: Máy khoan cần 2B56

+ Đường kính lớn nhất khoan được : = 50 mm

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 2,1

+ Số cấp bước tiến trục chính: 12

+ Phạm vi bước tiến: 0,056 - 2,59 (mm/v)

❖ Chọn dao:

- Chọn mũi khoan chuyên dùng thép gió (P6M5), d = 10 (mm)

Tiện thô, tiện tinh cổ biên còn lại

DUT-LRCC

Trang 27

4.7 Nguyên công 7 Phay rảnh then

+ Định vị: Chi tiết định vị trên hai khối V (hạn chế 4 bậc tự do), chốt trám

chống xoay lắp vào lỗ mặt bích và chốt tỳ chống tịnh tiến, vậy định vị tất cả 6 bậc tự do

+ Kẹp chặt: Lực kẹp chặt đặt ngay trên hai khối V

+ Thực hiện: Tiến dao vào nhờ cữ so dao để phay rãnh then theo kích thước mong muốn

Hình 2.9: Sơ đồ định vị và kẹp chặt phay rảnh then

Chọn máy : Máy phay ngang P623

+ Đường kính trục máy  = 80 mm

+ Kích thước làm việc của bàn máy ( 800 1000 ) mm

+ Công suất động cơ chính : 9 kw

+ Số cấp tốc độ là 20

+ Phạm vi tốc độ trục chính : 20 - 1600 ( v/p )

+ Kích thước phủ bì của máy : ( 4300 2735 1850 ) mm

❖ Chọn dao : Dao phay mặt đầu thép gió P6M5 : d = 18 (mm), Z = 4

DUT-LRCC

Trang 28

4.8 Nguyên công 8: Khoan 2 lỗ dầu

❖ Chọn dao : Mũi khoan ruột gà bằng thép gió P6M5 loại ngắn d= 6 mm ,

l= 3-60 mm, L= 20-131 mm

DUT-LRCC

Trang 29

4.9 Nguyên công 9: Tiện thô, tinh cổ biên

Hình 2.11: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công cổ biên

Định vị: được đinh vị và kẹp chặt bằng 2 muỗi chống tâm ,như vậy chi tiết được khống chế 5 bậc tự do

Chọn máy T620: Các thông số của máy tiện T620 :

Giới hạn vòng quay trục chính : 12,5 2000

Công suất động cơ : 10 kw

Chọn dao: dao tiện ngoài gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

4.10 Nguyên công 10: Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần

- Nhiệt luyện tại phân xưởng nhiệt luyện các cổ khuỷu, cổ biên đạt

48  55 HRC

- Sau nhiệt luyện kiểm tra, nắn thẳng

DUT-LRCC

Trang 30

4.11 Nguyên công 11: Mài thô, mài tinh các cổ trục:

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai mũi chống tâm, như vậy khống chế 5 bậc tự do

Hình 2.12: Sơ đồ định vị và kẹp chặt mài cổ trục

❖ Chọn máy : Máy mài tròn ngoài 3A172

+ Đường kính lớn nhất chi tiết gia công  = 560 mm

+ Phạm vi đường kinh gia công được  = 40 - 500 mm

+ Chiều dài lớn nhất gia công được: L = 2500 - 3550 mm

+ Số cấp tốc độ mâm cặp: vô cấp

+ Phạm vi tốc độ mân cặp ụ trước: 9 - 90 (v/p)

+ Tốc độ đá mài: 1100 - 890 (mm/p)

+ Phạm vi bước tiến của bàn: 0,1 - 2,5 (mm/p)

+ Số cấp bước tiến của bàn: vô cấp

❖ Chọn đá:

- Đá mài, tra bảng 4-169, 4-170, có D = 300 (mm), H = 20, d = 32 - 203 (mm) Vật liệu đá mài 5C, 50 - M28

DUT-LRCC

Trang 31

4.12 Nguyên công 12: Mài thô, mài tinh cổ biên

Hình 2.13: Sơ đồ định vị và kẹp chặt mài cổ biên

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai mũi chống tâm và 1 chốt tỳ ở mặt bích của trục

khuỷu, như vậy khống chế 5 bậc tự do

❖ Chọn máy : Máy mài tròn ngoài 3A172

+ Đường kính lớn nhất chi tiết gia công  = 560 mm

+ Phạm vi đường kinh gia công được  = 40 - 500 mm

+ Chiều dài lớn nhất gia công được: L = 2500 - 3550 mm

+ Số cấp tốc độ mâm cặp: vô cấp

+ Phạm vi tốc độ mân cặp ụ trước: 9 - 90 (v/p)

+ Tốc độ đá mài: 1100 - 890 (mm/p)

+ Phạm vibước tiến của bàn: 0,1 - 2,5 (mm/p)

+ Số cấp bước tiến của bàn: vô cấp

❖ Chọn đá :

- Đá mài, tra bảng 4-169, 4-170, có D = 300 (mm), H = 20, d = 32 - 203 (mm) Vật liệu đá mài 5C, 50 - M28

DUT-LRCC

Trang 32

4.13 Nguyên công 13: Kiểm tra

❖ Định vị:

+ Định vị trên hai mũi chống tâm khống chế 5 bậc tự do Chọn đường tâm của 2 mũi chống tâm làm chuẩn định vị

*Ta tiến hành kiểm tra như sau:

- Kiểm tra kích thước cổ trục và cổ biên

- Kiểm tra độ chính xác hình dáng của cổ trục và cổ biên

- Kiểm tra độ đồng tâm của hai cổ trục chính

- Kiểm tra độ song song của đường tâm cổ biên với cổ trục chính

- Kiểm tra độ bóng của các bề mặt gia công

- Kiểm tra độ côn của các của trục và cổ biên

V CHỌN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG:

5.1 Lượng dư gia công cổ trục 76 -0.03

- Tiện thô : 2Zmin = 4600 (m )

- Tiện tinh : 2Zmin = 1100 (m )

- Mài thô : 2Zmin = 200(m )

- Mài tinh: 2Zmin = 100 (m )

5.2 Lượng dư gia công bề mặt cổ biên 68 -0.03

- Tiện thô : 2Zmin = 4600 (m )

- Tiện tinh : 2Zmin = 1100 (m )

- Mài thô : 2Zmin = 200(m )

- Mài tinh: 2Zmin = 100 (m )

5.3.Lượng dư gia công mặt 65, 170

- Tiện thô : 2Zmin = 3000 (m)

- Tiện tinh: 2Zmin =1000 (m)

5.4.Lượng dư gia công má trong 56 -0.19

Tiện thô : 2ZbMin = 3000 (m)

Tiện tinh: 2ZbMin = 1000 (m)

5.5.Lượng dư các bề mặt còn lại:

Lượng dư mặt đầu trục khuỷu

- Mặt đầu : 3000 (m)

Lượng dư bề mặt đối trọng: Chọn 2000 (m)

DUT-LRCC

Trang 33

4

Hình 2.14: Bản vẽ phôi

DUT-LRCC

Trang 34

PHẦN III TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG

I Tra chế độ cắt các nguyên công:

1.1 Nguyên công 1: Khỏa hai mặt đầu và khoan lỗ tâm

1.1.1 Tính chế độ cắt phay mặt đầu

- Chiều sâu cắt t = 3 (mm

- Lượng chạy dao S (mm/vòng)

Tra bảng 3.34 (sổ tay CNCTM2) có Sz = 0,12 (mm/răng)

Trong đó giá trị Cv và các số mũ tra bảng 5 - 39 (sổ tay CNCTM2)

Cv=41 ; q= 0,25; x= 0,1 ; y= 0,4 ; i= 0,15 ; p= 0; m= 0,2

- T : Là chu kỳ bền dao , tra bảng 5 -40 ( sổ tay CNCTM2) ; T = 240 (phut)

- Kv : Là hệ số đều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào điều kiện cắt thực tế , được xác định theo công thức: Kv = KMv Knv Kuv

- K Mv = Kn ( )Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt

- Tra bảng 5-2 : Kn = 1 ; b = 750 (MPa) , vậy KMv = 1

- Knv = 0,8 Là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi.( bảng 5.5 )

- Kuv = 1 Là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu cắt.( bảng 5.6 )

- Chọn mũi khoan chuyên dùng thép gió (P6M5) có d = 22 (mm)

- Chiều sâu cắt: t = 3,75(mm)

Kv Z B S t T

D C

D u y z x m

q V

.

b



750

8020170

12041240

20041

0 15 0 4

0 1

2 0

25 0

, ).(

),.(

)(

).(

, ,

,

200143

4310001000

.,

Định dạng
Số trang	68
Dung lượng	1,58 MB