đồ án môn học công nghệ chế tạo máy thiết kế quy trình công nghệ chế tạo và gia công chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực trên xe zil 131

Giới thiệu bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại trợ lực lái như trợ lực lái thủy lực và trợ lực lái điện Đối với các dòng xe quân đội chuyên dụng như ZIL – 130, KAMAZ và ZIL – 131, trợ lực lái thủy lực là lựa chọn chủ yếu Hệ thống lái trợ lực thủy lực bao gồm bốn bộ phận chính.

(1) Bơm dầu trợ lực (Bơm trợ lực thủy lực)

- Chính vì chức năng bơm dầu vào hệ thống mà “Bơm dầu trợ lực” là bộ phận hết sức quan trọng

Hình 1.Hệ thống lái xe ZIL – 131

Hình 2 Cấu tạo chi tiết bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131

Bơm hoạt động dựa trên nguyên lý động cơ, với lưu lượng dầu thay đổi theo tốc độ quay của động cơ Khi động cơ quay chậm, lưu lượng dầu giảm, yêu cầu người lái phải tác động lực lớn hơn Ngược lại, khi động cơ quay nhanh, lưu lượng dầu tăng lên đáng kể, giúp người lái giảm lực tác động.

Giới thiệu van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

Nguyên lý hoạt động của hệ thống trợ lực lái phụ thuộc vào tốc độ động cơ, dẫn đến sự thay đổi lưu lượng dầu Khi động cơ quay nhanh, lưu lượng dầu vào hệ thống thanh răng tăng, làm tăng áp suất trong bơm Nếu áp suất vượt quá mức cho phép, bơm sẽ ngừng hoạt động, khiến hệ thống trợ lực không còn hỗ trợ, dẫn đến nguy cơ mất lái và gây ra hậu quả nghiêm trọng Vì vậy, cần thiết phải thiết kế một bộ phận an toàn để ngăn chặn tình huống này xảy ra.

“Van điều áp” nhằm điều hòa áp suất và trả lại lượng dầu dư

Hình 3 Van điều áp trong bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131

- Về cấu tạo, van điều áp cấu tạo khá đơn giản như hình trên với các bộ phận:

(24) Nắp van, có thiết kế 1 lỗ nhỏ trên nắp để dầu chảy vào khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn

(38) Vòng đệm, tăng độ chặt của mối lắp ghép nắp van với van

Van cầu hoạt động bằng cách sử dụng áp suất dầu Khi chưa có dầu chảy vào nắp van, van cầu sẽ vừa khít với lỗ ở nắp Khi dầu bắt đầu chảy vào, áp suất dầu sẽ đẩy van cầu lùi lại, cho phép dầu thoát ra qua đường đẩy.

Tính năng, công dụng và sự cần thiết của van điều áp trong bơm dầu trợ lực xe

Hình 4 Sơ đồ làm việc của bơm dầu

Hình 5.Quá trình bơm dầu trợ lực cho hệ thống lái

Dầu từ bơm cánh quạt sẽ được dẫn qua ống vào hệ thống thanh răng ăn khớp để tạo ra áp suất lớn, hỗ trợ cho quá trình chuyển động Khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép, dầu sẽ đi qua van an toàn, đẩy van cầu xuống và trả dầu dư về bơm qua đường ống Nhờ vậy, bơm dầu hoạt động ổn định mà không lo quá tải lưu lượng dầu Chức năng này của van điều áp cũng chính là lý do nó được gọi là “Van an toàn”.

Thiết kế bản vẽ chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

Các kích thước của van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

Hình 6 Một số kích thước của van điều áp trong thực tế

Kích thước Độ lớn (mm) Kích thước Độ lớn (mm)

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Phân tích vật liệu và chọn phôi

Van điều áp trong bơm dầu trợ lực đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng và giảm áp suất khi vượt quá giới hạn cho phép Nó tiếp xúc chủ yếu với dầu trong môi trường có nhiệt độ cao và phải chịu được áp lực từ chất lỏng công tác.

- Để lựa chọn vật liệu ta xem xét các đặc điểm một vài loại thép thông dụng sau:

 Độ thấm tôi thấp do độ cứng không đồng đều

 Dùng để chế tạo chi tiết chịu tải trọng không lớn, chịu nhiệt tương đối

 Có độ bền cao hơn so với thép Cacbon

 Có từ tính, tính giãn nở nhiệt, tính chống ăn mòn cao

 Tính công nghệ hơn nhóm thép Cacbon

- Kết luận: Với chi tiết “Van điều áp” ta có thể chọn thép C45 với thành phần như sau:

2.1.2 Phương pháp chế tạo phôi

Chi tiết có dạng giống trục bậc cho phép sử dụng nhiều loại phôi khác nhau, bao gồm phôi rèn tự do, phôi dập, phôi cán và phôi đúc Mỗi loại phôi này đều có những đặc điểm riêng biệt, phù hợp với các yêu cầu sản xuất khác nhau.

 Độ chính xác của phôi cao hơn so với rèn khuôn đơn giản

 Lượng dư của phôi nhỏ

 Yêu cầu công nhân đứng máy có trình độ không cao

 Sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối

 Dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy

 Cơ tính kém hơn phôi rèn, phôi dập

 Có cơ tính tốt, kim loại chặt, chịu uốn, chịu xoắn

 Hình dạng ít phức tạp

 Có thể rèn sau khi đúc, cán

 Rèn tự do, rèn khuôn

 Hình dáng và kích thước gần giống với kích thước chi tiết gia công

 Trọng lượng phôi, lượng dư gia công nhỏ,

 Có thể đúc được các chi tiết tương đối phức tạp

Vì các chi tiết có kích thước nhỏ, việc đảm bảo cơ tính trong quá trình gia công là rất quan trọng Sản phẩm có cơ tính không cao, do đó không nên sử dụng phôi đúc để sản xuất.

- Chi tiết yêu cầu độ chính xác, không thể chế tạo bằng phương pháp rèn tự do

- Vì là sản xuất đơn chiếc, không dùng phương pháp dập khuôn

Chọn phôi cán phù hợp, đặc biệt là phôi 40Cr, giúp khắc phục những hạn chế của phương pháp chế tạo bằng khuôn dập Phương pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí sản xuất mà còn nâng cao năng suất, đảm bảo quá trình chế tạo sản phẩm đáp ứng yêu cầu của đồ án môn học.

- Căn cứ vào kích thước phôi đúc trên thị trường có đường kính là bội của 2

Căn cứ vào kích thước chi tiết gia công, phần thân van có đường kính tối đa 20 mm và chiều dài tối đa 41,5 mm Đối với phần nắp van, đường kính lớn nhất là 12,7 mm và chiều dài lớn nhất là 14 mm.

- Căn cứ yêu cầu bề mặt gia công của chi tiết

- Căn cứ yêu cầu về kinh tế trong quá trình công nghệ cần đạt được và kích thước phôi có trên thị trường hiện nay

=> Ta chọn phôi cho phần thân van có kích thước đường kính là 22 mm, chiều dài

44 mm và phôi phần nắp van có kích thước đường kính là 14 mm, chiều dài là 16 mm

Xác định dạng sản xuất

- Sản phẩm phục vụ mục đích học tập tại trường nên không đòi hỏi số lượng lớn, khoảng 3 – 5 chi tiết.

Xác định đường lối công nghệ và chọn phương pháp gia công

Trong đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, hình thức sản xuất được xác định là đơn chiếc với số lượng nhỏ, sử dụng máy vạn năng hoặc máy chuyên dụng Các máy được sắp xếp theo quy trình công nghệ, kết hợp với dụng cụ và đồ gá chuyên dùng, vì vậy không yêu cầu công nhân có trình độ cao.

Xác định tiến trình gia công

Thiết kế tiến trình công nghệ là việc sắp xếp thứ tự các nguyên công nhằm rút ngắn chu kỳ gia công một chi tiết, từ đó giảm thiểu chi phí và tối ưu hóa hiệu quả Mỗi nguyên công cần được thực hiện theo nguyên lý phù hợp với phương pháp gia công tương ứng với kết cấu của chi tiết Khi lựa chọn phương pháp gia công cho các bề mặt, cần dựa vào các đặc điểm cụ thể của chi tiết đó.

- Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công

- Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt

- Kích thước bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết gia công và phạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phương pháp gia công

- Độ phức tạp của kết cấu và yêu cầu kĩ thuật

- Độ chính xác có thể đạt được của phương pháp gia công

- Điều kiện sản xuất thực tế ở trường

2.4.2 Tiến trình gia công phần thân van

- Gia công bề mặt trụ 𝜙20:

Sử dụng phương pháp gia công tiện thô với độ chính xác không cao, độ nhám bề mặt lớn

Sử dụng phương pháp gia công khoan với mũi khoan 𝜙8mm

Sử dụng phương pháp gia công khoan với mũi khoan 𝜙3mm

- Gia công mặt ren trong lỗ 𝜙8

Sử dụng phương pháp gia công taro ren với bước ren là ?

- Gia công tinh các bề mặt trụ

Sử dụng phương pháp gia công tinh với độ chính xác cao

2.4.3 Tiến trình gia công phần nắp van

Sử dụng phương pháp khoan với mũi khoan 𝜙3 𝑚𝑚

Sử dụng phương pháp khoan với mũi khoan 𝜙1 𝑚𝑚

Thiết kế các nguyên công

- Nguyên công 1: Tiện mặt đầu trụ,tiện thô các mặt trụ phần thân van

- Nguyên công 2: Tiện mặt đầu trụ, tiện thô các mặt trụ phần nắp van

- Nguyên công 3: Khoan lỗ 𝜙8 phần thân van

- Nguyên công 4: Khoan lỗ 𝜙3 phần nắp van

- Nguyên công 5: Khoan lỗ 𝜙3 phần thân van

- Nguyên công 6: Khoan lỗ 𝜙1 phần nắp van

- Nguyên công 7: Taro ren trong phần thân van ở lỗ 𝜙8

- Nguyên công 8: Taro ren ngoài phần nắp van ở mặt trục 𝜙9

- Nguyên công 9: Tiện tinh phần thân van, tiện vát mép phần thân van

- Nguyên công 10: Tiện tinh phần nắp van, tiện vát mép phần nắp van

- Nguyên công 11: Phay phần nắp van

- Nguyên công 1: Tiện mặt đầu trụ,tiện thô các mặt trụ phần thân van

𝜙21, 𝜙17, 𝜙14, 𝜙11 Bước 1: Tiện mặt đầu mặt trụ 𝜙17, 𝜙11 Định vị kẹp chặt:

 Chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu Chọn máy: Để gia công chi tiết ta chọn máy Charles ở xưởng 38 với thông số kỹ thuật:

 Đường kính lỗ trục chính: 65mm

 Đường kính tiện qua bàn xe dao: 500mm

 Số cấp tốc độ: 12 cấp

 Giới hạn vòng quay của trục chính: n tc = 50 – 1800 vòng / phút

 Khoảng cách chống tâm: 2000mm

 Công suất động cơ: 7,5 HP

 Kích thước máy: 430x2000 Tra lượng dư cho nguyên công:

 Theo bảng 3-125 (Trang 269 sổ tay CNCTM Tập 1) ta có lượng dư gia công bề mặt đầu trụ là 0,6mm

Dao tiện gắn mảnh thép gió là dụng cụ cắt phổ biến trong chế tạo cơ khí Đối với thép hợp kim có độ cứng 55 HRC, dao tiện gắn mảnh thép gió được lựa chọn để gia công mặt trụ với kích thước 𝜙16 và 𝜙10.

 Theo bảng 4.6 (Trang 297 sổ tay CNCTM Tập 1) chọn dao có các thông số sau: h b L n l R

 Chiều sâu cắt t (mm): Chọn t = 1,25mm

 Lượng chạy dao S (mm/vòng): Tra bảng 5.11 (Trang 11 sổ tay CNCTM Tập 2) chọn S = 0,3 mm/vòng

 Vận tốc cắt V (m/ph): Tra bảng 5.74 (Trang 65 sổ tay CNCTM Tập 2) được vận tốc cắt V = 47 m/ph

 Vận tốc cắt tính toán V t = V.k v

V là vận tốc cắt k v là hệ số phụ thuộc, k v  k mv k k nv uv

 Tra bảng 5.1 (Trang 6 sổ tay CNCTM Tập 2), bảng 5.2 (Trang

7 sổ tay CNCTM Tập 2) được hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công:

 Tra bảng 5.5 (Trang 8 sổ tay CNCTM Tập 2) được hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt tôi: nv 0, 9 k 

 Tra bảng 5.6 (Trang 8 sổ tay CNCTM Tập 2) được hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: uv 1 k 

 Số vòng quay trong một phút n (v/ph)

   , theo máy ta chọn n m = 850(v/ph) đối với cả mặt đầu của mặt trụ 𝜙17, 𝜙11

 Vận tốc thực khi cắt:

Bước 2: Tiện thô các mặt trụ 𝜙21, 𝜙17, 𝜙14, 𝜙11 Tiện thô mặt trụ 𝜙21

 Chi tiết được định vị kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu

 Để gia công chi tiết chọn máy Charles có các thông số kỹ thuật như trên

 Theo bảng 4.6 sổ tay CNCTM tập 1 ta chọn dao tiện hợp kim có các thông số: h b L n l R

 Lượng chạy dao S (mm/vòng): Tra bảng 5.11 (Trang 11 sổ tay CNCTM Tập 2) chọn S = 0,4 mm/vòng

 Vận tốc cắt V (m/ph): Tra bảng 5.74 (Trang 65 sổ tay CNCTM Tập 2) được vận tốc cắt V = 37 m/ph

 Tra bảng 5.1 (Trang 6 sổ tay CNCTM Tập 2), bảng 5.2 (Trang 7 sổ tay CNCTM Tập 2) được hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công:

   ,theo máy ta chọn n m = 315 (v/ph)

 Vận tốc thực khi cắt: 315 .21 21( / )

 Vận tốc thực khi cắt: 850 .14 37, 3( / )

- Nguyên công 2: Tiện mặt đầu trụ, tiện thô các mặt trụ phần nắp van

Bước 1: Tiện mặt đầu trụ ∅13, ∅10 Định vị kẹp chặt:

 Chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu Chọn máy: Để gia công chi tiết ta chọn máy Charles ở xưởng 38 với thông số kỹ thuật:

 Đường kính lỗ trục chính: 65mm

 Đường kính tiện qua bàn xe dao: 500mm

 Số cấp tốc độ: 12 cấp

 Giới hạn vòng quay của trục chính: n tc = 50 – 1800 vòng / phút

 Khoảng cách chống tâm: 2000mm

 Công suất động cơ: 7,5 HP

 Kích thước máy: 430x2000 Tra lượng dư cho nguyên công:

 Theo bảng 3-125 (Trang 269 sổ tay CNCTM Tập 1) ta có lượng dư gia công bề mặt đầu trụ là 0,6mm

Dao tiện gắn mảnh thép gió là dụng cụ cắt phổ biến trong chế tạo cơ khí Đối với thép hợp kim có độ cứng 55 HRC, việc sử dụng dao tiện gắn mảnh thép gió là lựa chọn lý tưởng để gia công mặt trụ với đường kính 𝜙12 và 𝜙19.

 Theo bảng 4.6 (Trang 297 sổ tay CNCTM Tập 1) chọn dao có các thông số sau: h b L n l R

 Chiều sâu cắt t (mm): Chọn t = 1 mm

 Lượng chạy dao S (mm/vòng): Tra bảng 5.11 (Trang 11 sổ tay CNCTM Tập 2) chọn S = 0,3 mm/vòng

 Vận tốc cắt V (m/ph): Tra bảng 5.74 (Trang 65 sổ tay CNCTM Tập 2) được vận tốc cắt V = 47 m/ph

   , theo máy ta chọn n m = 850(v/ph) đối với cả mặt đầu của mặt trụ 𝜙13, 𝜙10 Bước 2: Tiện thô các mặt trụ phần nắp van

   ,theo máy ta chọn n = 375 (v/ph)

- Nguyên công 3: Khoan lỗ 𝜙8 phần thân van Định vị kẹp chặt:

 Chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng êtô Dao cắt:

 Mũi khoan: [1] – Bảng 4.40 (trang 319) và Bảng 4.41 (trang 325) chọn mũi khoan ruột gà bằng thép gió:

 Đuôi trụ: d = 8mm, L5mm, l = 109mm

 Căn cứ vào kích thước lỗ cần khoan ta chọn máy khoan K125 của Việt Nam (tra bảng 9-21 [3])

 Đường kính lớn nhất khoan được 25 (mm)

 Phạm vi tốc độ trục chính 97-1360 (vg/ph)

 Phạm vi bước tiến 0,1-0,81 (mm/vòng)

 Công suất động cơ chính 2,8 kW

 Momen xoắn 2500 kGcm Chế độ cắt:

Bảng 0.1: Chiều sâu cắt nguyên công 4

Bước gia công Chiều sâu cắt t(mm) Ghi chú

Khoan lỗ  8 28 Khoan lỗ thông

 Theo bảng 5-11 và bảng 5-14 [2], ta có:

Bảng 0.2: Lượng chạy dao nguyên công 4

Bước gia công Lượng chạy dao

S(mm/vòng) Nguồn tài liệu

Bảng 0.3: Tốc độ cắt nguyên công 4

Bước gia công V (m/ph) Tài liệu

Khoan lỗ  8 37 Công thức trang 20 [2]

 Số vòng quay tương ứng tính theo công thức: 1000 V ( / ) n v ph

Bảng 0.4: Số vòng quay nguyên công 4

 Theo thông số máy chọn số vòng quay n như sau:

Bảng 0.5: Số vòng quay thực tế nguyên công 4

 Tóm tắt chế độ cắt:

Bảng 0.6: Chế độ cắt nguyên công 7

Bước gia công t (mm) S (mm/v) V (m/ph) n (v/ph)

- Nguyên công 4: Khoan lỗ 𝜙3 phần nắp van Định vị kẹp chặt:

 Đuôi trụ: d = 3mm, LPmm, l = 60mm

Khoan lỗ 𝜙3 12 Khoan lỗ thông

Khoan lỗ 𝜙3 15 Công thức trang 20 [2]

- Nguyên công 5: Khoan lỗ 𝜙3 phần thân van Định vị kẹp chặt:

 Đuôi trụ: d = 3mm, LPmm, l = 60mm

- Nguyên công 6: Khoan lỗ 𝜙1 phần nắp van Định vị kẹp chặt:

 Đuôi trụ: d = 1mm, L0mm, l = 40mm

- Nguyên công 7: Taro ren phần thân van Định vị kẹp chặt Chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng êtô Dao cắt

Taro ren lỗ M8: Tra bảng 4-136 trang 424 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập

1 Nguyễn Đắc Lộc ta chọn mũi tarô ngắn có chuôi chuyển tiếp dùng cho ren hệ mét có thông số như sau d=8; p=1; L; l$; l 1 ,5

- Tốc độ cắt và tay nghề phụ thuộc vào tay nghề của người thợ gia công

- Nguyên công 8: Taro ren ngoài phần nắp van Định vị kẹp chặt

 Chi tiết được định vị kẹp chặt bằng êtô Dao cắt

- Tốc độ cắt và tay nghề phụ thuộc vào tay nghề của người thợ gia công

- Nguyên công 9: Tiện tinh phần thân van, tiện vát mép phần thân van

Bước 1: Tiện tinh các mặt trụ 𝜙21, 𝜙17, 𝜙14, 𝜙11 Tiện tinh mặt trụ 𝜙21

Bước 2: Tiện vát mẹp phần thân van 0,75x45 Tiện vát mép 𝜙21

 theo máy ta chọn n m = 900 (v/ph)

- Nguyên công 10: Tiện tinh phần nắp van, tiện vát mép phần nắp van

Bước 1: Tiện tinh mặt trụ phần nắp van Tiện tinh mặt trụ 𝜙10

Bước 2: Tiện vát mép phần nắp van Tiện vát mép 𝜙10

- Nguyên công 11: Phay phần nắp van

Tiêu đề	Thiết Kế Quy Trình Công Nghệ Chế Tạo Và Gia Công Chi Tiết Van Điều Áp Trong Bơm Trợ Lực Thủy Lực Trên Xe ZIL-131
Tác giả	Lê Xuân Thắng, Lý Hải Sơn, Trần Hữu Nam, Võ Nguyễn Vũ Thường
Người hướng dẫn	Thiếu Tá, Ths Huỳnh Đức Thuận
Trường học	Trường Sĩ Quan Kỹ Thuật Quân Sự
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	Đồ Án Môn Học
Năm xuất bản	2020
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	2,08 MB