TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ BÀI TIỂU LUẬN Đề tài QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO XI LANH THỦY LỰC Giáo viên giảng dạy Ths Hồ Nhật Phong Sinh viên thực hiện Ngô Tiến Phú Trần Văn Đức[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ BÀI TIỂU LUẬN Đề tài: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO XI LANH THỦY LỰC Giáo viên giảng dạy : Ths Hồ Nhật Phong Sinh viên thực : Ngơ Tiến Phú Trần Văn Đức Lê Khải Hồng Nguyễn Văn Phi Lớp : Kỹ thuật Cơ điện tử K54 h Huế 04/23 MỤC LỤC PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ PHẦN TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XY LANH THỦY LỰC 2.1 Khái niệm 2.2 Cấu tạo 2.3 Nguyên lý hoạt động 2.4 Phân loại 2.4.1 Theo chiều tác động lực 2.4.2 Theo kiểu hàn ghép 2.4.3 Theo kiểu xếp cán .5 2.5 Sơ đồ hình ảnh vẽ chi tiết sản phẩm .6 2.5.1 Xi lanh thủy lực chiều .6 2.5.2 Xi lanh thủy lực chiều 2.6 Tình hình ứng dụng ngồi nước PHẦN 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .9 3.1 Xác định chất lượng bề mặt độ xác gia cơng 10 3.1.1 Phân tích 10 3.1.2 Điều kiện kỹ thuật 10 h 3.2 Thiết kế nguyên công .10 3.3 Thiết kế đồ gá 11 3.3.1 Tính tốn lực kẹp cần thiết 11 3.3.2 Tính tốn đường kính bu lơng .12 3.3.3 Tính sai số chế tạo đồ gá 13 3.3.4 Những yêu cầu kỹ thuật đồ gá: .13 3.4 Trình bày công nghệ chế tạo xi lanh thủy lực 15 3.5 Thiết kế trình gia công chế tạo 16 3.5.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo xi lanh thủy lực 16 3.5.2 Lựa chọn trang thiết bị gia công 17 3.5.3 Lựa chọn chế độ làm việc thiết bị 18 3.5.4 Trình tự Các bước thực 19 PHẦN 4: KẾT LUẬN 22 4.1 Những ứng dụng Xi lanh thuỷ lực: 22 4.2 Thực trạng ưu nhược điểm 23 4.2.1 Thực trạng 23 4.2.2 Ưu nhược điểm 23 4.3 Các đề xuất: 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 h PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ Xi lanh thủy lực thiết bị truyền động tuyến tính sử dụng để tạo lực học đường thẳng thông qua lực nén đẩy Cấu tạo xy lanh thủy lực bao gồm ống dẫn, piston, hai đầu nắp phớt chặn Xi lanh thủy lực được sử dụng nhiều loại thiết bị máy móc Đây phận quan trọng thiếu hệ thống truyền động thủy lực - khí nén thiết bị như: Cầu nâng ô tô, máy nén khí, dây chuyền chế biến thực phẩm, Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật hệ thống truyền động thủy lực - khí nén nghiên cứu sử dụng vô rộng rãi kể từ cuối kỷ XIX đầu kỷ XX Hệ thống sử dụng vô rộng rãi nhiều loại máy móc ngành nghề khác như: Trong máy nén, máy móc dùng xây dựng, dây chuyền chế biến thực phẩm, cầu nâng rửa xe ô tô, ngành giao thông vận tải máy bay, ô tô, tàu thủy, công nghệ vũ trụ Hệ thống cấu tạo từ nhiều phận khác xi lanh thủy lực phận đóng vai trị quan trọng Bộ phận đảm nhận nhiệm vụ truyền tải vật từ vị trí qua vị trí khác hay nâng hạ vật cửa đập thủy điện, ô tô (khi ứng dụng cầu nâng ô tô) tạo lực ép cho máy ép… h PHẦN TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XY LANH THỦY LỰC 2.1 Khái niệm Một hệ thống thủy lực gồm có nhiều thiết bị như: lọc dầu, thùng chứa, van loại, ống dẫn, motor, bơm thủy lực, xi lanh,… Chúng kết nối với tạo nên hệ thống làm việc khép kín Trong đó, xi lanh thủy lực phận cấu truyền động nắm giữ vai trò quan trọng Xi lanh thủy lực dùng để chuyển đổi nguồn lượng dầu, chất lỏng thủy lực thành động nhằm tạo lực đầu cần Sau thực chức như: nén, ép, đẩy, kéo, nghiền,… Ngoài tên gọi xi lanh thủy lực thiết bị cịn gọi là: ben dầu, ben thủy lực Ngày nay, xi lanh xuất nhiều hệ thống vận hành thủy lực như: máy cẩu, hỗ trợ nâng – hạ cửa đập thủy điện, tạo lực ép cho máy ép,… 2.2 Cấu tạo Tên phận Chức Đây phận có hình trụ trịn liền khối Một số Ống xi lanh nơi gọi thùng Xi lanh Chức phận chứa giữ áp suất Xilanh Đây nắp để làm kín ống Xilanh nói phía Đế nắp hình trụ Cùng với ống Xi lanh, đế nắp hình trụ sinh để giữ áp suất đầu Nắp kết nối với Xilanh bu lơng hàn kín Đầu xi lanh Piston Có nhiệm vụ giữ áp suất đầu cịn lại Giữa đầu ống Xi lanh có lắp đầu chữ O Một chi tiết vô quan trọng Xi lanh thủy lực Piston Nó làm nhiệm vụ phân tách áp lực vùng h ống xi lanh Thông thường, piston chuyển đổi với piston thơng qua bu lơng hàn kín Thép thép mạ crom vật liệu ưu tiên sử dụng làm Piston để đảm bảo độ cứng khả Thanh piston chống ăn mòn tốt Thanh Piston có nhiệm vụ kết nối thành phần hệ thống với thiết bị truyền động để thực công việc theo yêu cầu Bộ phận dẫn dầu vào Cung cấp dầu thủy thực cho hoạt động Piston Đây phận chịu ma sát vỏ Xilanh piston, Vòng phớt chúng giúp tăng độ kín khe hở, giảm tình trạng rị rỉ dầu Vòng bi dẫn hướng Bộ phận vòng bi dẫn hướng giúp Piston tránh bị (bạc đạn dẫn hướng) va chạm với đầu Xilanh, giảm thiểu tối đa tình trạng Piston đầu Xilanh bị trầy xước 2.3 Nguyên lý hoạt động Trên thực tế nguyên lý hoạt động xi lanh thủy lực vô đơn giản Lực áp dụng thời điểm chuyển đến địa điểm khác nhờ vào việc sử dụng chất lỏng không nén Tất lực mà xi lanh tạo nhờ vào chất lỏng thủy lực, chất lỏng thông thường dầu nhớt… Ngồi xi lanh lắp vào hệ thống thủy lực khác có điểm khác nguyên lý hoạt động Cụ thể sau: - Trong hệ thống thủy thủy lực xi lanh Trong hệ thống thủy lực xi lanh, bơm thủy lực thực bơm dầu vào van phân phối để chuyển vào xi lanh Nhờ có áp suất dầu mà h piston xi lanh thủy lực di chuyển thực biến chuyển lượng dầu thành động để thực công tác - Trong hệ thống thủy lực có xi lanh Hai piston hai xilanh kết nối với thông qua ống dẫn dầu thủy lực Dầu cung cấp đầy ống xi lanh để phục vụ cho xi lanh hoạt động Khi có lực tác động lên piston thứ lực đồng thời truyền đến pison thứ Do dầu khơng nén nên có khả truyền lực vơ tốt đồng thời tạo lực piston thứ lớn nhất, tác động bên để thực nhiệm vụ (nhiệm vụ tùy thuộc vào hệ thống thủy lực ứng dụng thiết bị nào) 2.4 Phân loại Xi lanh có nhiều loại, việc phân chia dựa chiều tác động lực, theo kiểu hàn ghép, kiểu xếp cán theo tiêu chí khác Việc phân loại giúp khách hàng lựa chọn xy lanh đúng, nhanh chóng tiết kiệm 2.4.1 Theo chiều tác động lực - Xi lanh thủy lực chiều Đây loại ben thủy lực có lực tác động phía Chúng ta dễ dàng nhận loại xi lanh thân có lỗ cấp dầu vào Có hai loại xi lanh thủy lực chiều là: Loại piston tự hồi vị trí nhờ vào lực loại piston hồi vị trí nhờ vào lò xo bên - Xi lanh thủy lực chiều Đây loại xi lanh thơng dụng Nó ứng dụng máy móc, dây chuyền, hệ thống chạy dầu phục vụ công nghiệp đời sống ngày h Tuy vậy, lại thiết bị phức tạp với lỗ cấp dầu vào xilanh Muốn sử dụng xi lanh chiều này, khách hàng cần phải sử dụng van phân phối đảo chiều Xi lanh chiều có loại kích thước lớn có loại chiều mini Tất tạo lực hai phía piston tiến piston lùi 2.4.2 Theo kiểu hàn ghép Với cách phân chia xi lanh thủy lực dựa kiểu hàn kiểu ghép có loại: Xi lanh ghép gu-rơng xi lanh kết cấu hàn - Kết cấu hàn Đây loại xi lanh ứng dụng thiết bị xây dựng, máy móc giới máy móc hạn nặng Có điều khách hàng cần ý đầu hàn với ống giúp chắn cứng cáp Điều phù hợp với công việc nặng nhọc - Ghép gu-rơng Thiết bị có đặc điểm: có gu rơng thép làm nhiệm vụ lắp ghép giữ cố định phận hai đầu nắp xi lanh Việc tháo để lắp đặt, sửa chữa bảo trì với loại xi lanh dễ dàng thuận tiện Ứng dụng loại xi lanh chủ yếu dây chuyền nhà máy, xưởng sản xuất công nghiệp 2.4.3 Theo kiểu xếp cán Bên cạnh kiểu chia xi lanh phân chia thành loại như: cán đơn, nhiều tầng h - Cán đơn Đây loại xi lanh đặc biệt với cán gắn với piston chuyển động Theo thống kê chúng tơi loại xi lanh cán đơn dùng nhiều nhất.Tuy nhiên, lưu ý với khách hàng loại hoạt động bị giới hạn độ dài cán xy lanh Hầu hết xy lanh loại có cán thị bên ngồi Khi kích thích để làm việc, đầu cán thị đầu bên thụt vào - Nhiều tầng Chúng ta bắt gặp xi lanh thủy lực tầng, tầng… số hệ thống có kết cấu máy móc nhỏ gọn.Tuy nhiên, giá thành loại cao so với loại lại Cấu tạo xi lanh là: vỏ, ống xếp lồng với nên làm việc duỗi dài so với kích thước xi lanh bình thường 2.5 Sơ đồ hình ảnh vẽ chi tiết sản phẩm 2.5.1 Xi lanh thủy lực chiều 2.5.2 Xi lanh thủy lực chiều h h 3.3.2 Tính tốn đường kính bu lơng Tùy thuộc vào lực kẹp lực vặn đồ gá mà kỹ sư nên tính tốn thiết kế kích cỡ đường kính bu lơng cho chuẩn xác Tham khảo bảng tra kích thước bu lơng chuẩn đây: Bu lông Chiều cao đầu bu lông Đường kính đầu bu lơng M2 mm 3.8 mm M3 mm 5.5 mm M4 mm mm M5 mm 8.5 mm M6 mm 10 mm M8 mm 13 mm M10 10 mm 16 mm M12 12 mm 18 mm M16 16 mm 24 mm M20 20 mm 30 mm M24 24 mm 36 mm M30 30 mm 45 mm 3.3.3 Tính sai số chế tạo đồ gá Tính tốn sai số đồ gá cho phép kỹ sư biết sai lệch đồ gá so với tiêu chuẩn đề ban đầu Thông thường sai số thỏa mãn nửa dung sai kích thước đồ gá đạt u cầu Cơng thức tính sai số đồ gá: 12 h Trong đó: - εg sai số đồ gá - εc sai số chuẩn - εkl sai số kẹp 3.3.4 Những yêu cầu kỹ thuật đồ gá: a Yêu cầu dung sai đồ gá - Độ khơng vng góc bề mặt phiến tỳ mặt đáy đồ gá: < 0,05/100 - Độ khơng vng góc tâm chốt trụ ngắn mặt đáy đồ gá : < 0,05/100 - Độ không song song tâm chốt mặt đáy đồ gá: < 0,05/100 - Độ không giao tâm chi tiết tâm bạc thay nhanh : < 0,05/100 b Yêu cầu thân đồ gá: Tất thân đồ gá đế đồ gá phải ủ để khử ứng suất dư c Kiểm tra đồ gá - Phải kiểm tra tất kích thước chuẩn - Kiểm tra chế độ lắp ghép chi tiết - Kiểm tra độ cứng vững đồ gá d Sơn đồ gá - Sau đồ gá kiểm tra tất bề mặt không gia công cần phải sơn dầu Màu sơn tùy ý, lớp sơn phải khơ - Các chi tiết tay quay, chi tiết khóa, bulông, đai ốc nhuộm lấy màu phương pháp hóa học 13 h e Những u cầu an tồn đồ gá - Những chi tiết ngồi khơng có cạnh sắc - Khơng làm xê dịch vị trí đồ gá thay đổi điều chỉnh máy - Đồ gá cần cân tĩnh cân động - Kết cấu đồ gá thuận tiện cho việc quét dọn phoi dung dịch trơn nguội q trình gia cơng. - Khi lắp chi tiết đồ gá phải có dụng cụ chun dùng 3.4 Trình bày cơng nghệ chế tạo xi lanh thủy lực Có nhiều cơng nghệ chế tạo xi lanh thủy lực khác nhau, số công nghệ chế tạo xi lanh thủy lực phổ biến: - Công nghệ gia công truyền thống: Công nghệ đòi hỏi kỹ sư thợ chuyên nghiệp để sử dụng máy công cụ tiên tiến công cụ khác để gia công chi tiết xi lanh tay máy Từng chi tiết sau gia công lắp ráp lại thành sản phẩm hồn chỉnh xi lanh Cơng nghệ gia cơng truyền thống đơn giản tiết kiệm chi phí, địi hỏi nhiều kỹ kinh nghiệm từ người làm - Công nghệ gia công CNC: Công nghệ gia công CNC sử dụng máy gia cơng CNC để tự động hóa phần tồn q trình gia cơng xi lanh Gia công CNC chọn sử dụng để đạt độ xác tốt độ bền cao Nó dễ dàng để lập trình sản xuất xi-lanh tùy chỉnh tùy ý theo yêu cầu khách hàng - Công nghệ phun tạo lớp kim loại (Metal spraying technology): Công nghệ tạo lớp kim loại bảo vệ cho chi tiết xi lanh cách phun tạo lớp kim loại Lớp bảo vệ kim loại giúp tăng độ bền chống ăn mòn cho xi lanh 14 h - Nhiệt xử lý (Heat Treatment): Nhiệt xử lý phương pháp giúp tăng độ cứng độ chịu lực cho chi tiết xi lanh thủy lực Bằng cách sử dụng công nghệ nhiệt xử lý, chi tiết xi lanh làm cứng luyện để giảm độ nứt gãy mát độ bền - Công nghệ in 3D: Công nghệ in 3D phương pháp tạo sản phẩm xi lanh cách sử dụng máy in 3D Kỹ thuật giúp giảm thời gian sản xuất, tăng tính linh hoạt giảm hóa chi phí - Công nghệ đúc: công nghệ chế tạo sản phẩm phương pháp rót vật liệu dạng chảy lỏng vào khn để tạo sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu - Công nghệ sơn tĩnh điện:là phương pháp phủ lớp sơn bảo vệ sản phẩm cách sử dụng điện tĩnh Quá trình sơn tĩnh điện bao gồm việc lắp đặt sản phẩm vào hệ thống sơn tĩnh điện, bơm sơn vào hệ thống đưa sử dụng Tùy thuộc vào mục đích sử dụng xi lanh, sử dụng hay nhiều công nghệ để sản xuất sản phẩm với độ xác độ bền cao 3.5 Thiết kế q trình gia cơng chế tạo 3.5.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo xi lanh thủy lực Đúc phương pháp chế tạo phôi phương pháp nấu chảy kim loại, rót kim loại lỏng vào lịng khn đúc có hình dáng kích thước vật đúc, sau kim loại đông đặc khuôn ta thu vật đúc có hình dáng giống lịng khn đúc Phương pháp Hàn q trình cơng nghệ để nối chi tiết với thành liên kết khơng tháo rời mang tính liên tục phạm vi nguyên tử phân tử, cách đưa chỗ nối tới trạng thái nóng chảy, thơng qua việc sử dụng hai yếu tố nhiệt áp lực, kết hợp hai yếu tố Khi hàn, sử dụng khơng sử dụng vật liệu phụ bổ sung 15 h Gia công áp lực là phương pháp sử dụng rộng rãi ngày Gia cơng áp lực việc sử dụng ngoại lực để tác động đến phôi kim loại, làm biến dạng dẻo theo hình dáng mong muốn. Những kỹ thuật gia công áp lực kim loại cơ bao gồm: cán, kéo, ép, rèn( tự do, khuôn), chấn gấp đột dập Mỗi loại phương pháp có đặc điểm khác sử dụng để gia công loại vật liệu, kiểu dáng khác Tiện phương pháp gia cơng cắt gọt kim loại có phoi thực phối hợp chuyển động phơi dao Chuyển động chuyển động xoay trịn phơi tạo thành chuyển động cắt Kết hợp với chuyển động tịnh tiến dao tổng hợp lúc chuyển động tiến dao dọc (Sd) dao ngang (Sng) 3.5.2 Lựa chọn trang thiết bị gia công Trang thiết bị gia công xi lanh thủy lực phụ thuộc vào quy mô sản xuất khả đầu tư nhà sản xuất Tuy nhiên, thiết bị thường sử dụng để gia công xi lanh thủy lực: - Máy tiện CNC: Dùng để gia công chi tiết chuẩn có độ xác cao kích thước, hình dạng, kết cấu - Máy phay CNC: Gia công dạng hay chi tiết tròn, chủ yếu chi tiết phức tạp có độ xác cao - Máy mài: Sử dụng để gia công chi tiết kim loại, chủ yếu chi tiết nhỏ, có độ bóng cao độ xác cao - Máy cắt ống đột lỗ: Gia công chi tiết dạng ống, dạng thẳng đứng, thẳng ngang, chụp đều, đục lỗ rãnh - Máy hàn: Dùng để hàn chi tiết với - Máy đo đạc: Sử dụng để đo kích thước độ xác chi tiết sau gia công 16 h Ngồi ra, cơng cụ phụ kiện dao cắt, kẹp cặp, từ trục, dụng cụ đo lường, kính hiển vi trang thiết bị cần thiết để gia công xi lanh thủy lực Tùy vào yêu cầu cụ thể sản phẩm, nhà sản xuất nhà thiết kế lựa chọn thiết bị công cụ phù hợp để đảm bảo sản xuất chi tiết với độ xác độ bền cao 3.5.3 Lựa chọn chế độ làm việc thiết bị Khi gia công xi lanh thủy lực, việc lựa chọn trang thiết bị chế độ làm việc vô quan trọng việc đảm bảo độ xác độ bền sản phẩm Dưới số điểm cần lưu ý chọn trang thiết bị chế độ làm việc q trình gia cơng xi lanh thủy lực: - Lựa chọn máy phù hợp: Đối với chi tiết có độ phức tạp cao, cần sử dụng máy CNC để gia cơng đảm bảo độ xác độ phức tạp sản phẩm Đối với chi tiết đơn giản hơn, sử dụng máy tiện máy phay thông thường - Chọn dao cắt phụ kiện phù hợp: Các dao cắt phụ kiện khác kẹp cặp, từ trục, dụng cụ đo lường… quan trọng để đảm bảo độ xác chất lượng sản phẩm - Lựa chọn nguyên liệu phù hợp: Lựa chọn nguyên liệu phù hợp với chi tiết xi lanh thủy lực thép cacbon, thép không gỉ nhôm, đồng, hợp kim nhôm, hợp kim đồng… giúp tăng độ bền độ xác, hạn chế trơn trượt, mài mòn sản phẩm - Chế độ làm việc phù hợp: Thông số tốc độ cắt, áp suất nén khí, nhiệt độ, mức độ xác… phải thiết lập kiểm sốt phù hợp để đảm bảo hiệu suất hoạt động chất lượng sản phẩm - Đảm bảo an toàn: Trang thiết bị bảo hộ kính bảo vệ, mặt nạ, khăn chống bụi tai nghe phải sử dụng để bảo vệ nhân viên q trình gia cơng Điều chỉnh kiểm tra độ xác: Các máy gia công cần điều 17 h