thiết kế quy trình sản xuất tự động trục lái thuộc cụm dẫn động xe buýt thacocity tb79ct

Nghiên cứu và lựa chọn các công nghệ, thiết bị, công cụ và dụng cụ gia công phù hợp để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của trục lái trong quá trình sản xuất.. Vì vậy việc chọn vật liệ

TỔNG QUAN

Mục tiêu của đồ án

Nhiệm vụ đồ án " Thiết kế quy trình sản xuất tự động trục lái thuộc cụm dẫn động xe buýt

THACOCITY TB79CT " là xây dựng một quy trình sản xuất hiệu quả và tự động cho việc gia công trục lái của xe buýt THACOCITY TB79CT, bao gồm các bước sau:

1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật và chất lượng của trục lái xe buýt THACOCITY TB79CT, bao gồm độ chính xác, kích thước, hình dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của trục lái

2 Nghiên cứu và lựa chọn các công nghệ, thiết bị, công cụ và dụng cụ gia công phù hợp để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của trục lái trong quá trình sản xuất

3 Thiết kế quy trình sản xuất tự động, bao gồm việc xác định các bước gia công, lắp ráp và kiểm tra chất lượng của trục lái, đồng thời tích hợp các hệ thống tự động hóa và robot hóa để nâng cao năng suất và tiết kiệm chi phí

4 Tìm hiểu về quy trình mài vô tâm chạy dao hướng kính, các thiết bị và dụng cụ sử dụng trong quá trình này, cũng như các yêu cầu kỹ thuật và chất lượng của bề mặt chi tiết sau khi mài.

Đặc tính kĩ thuật của trục lái và mục đích sử dụng của nó trong cụm dẫn động trục lái xe bus THACOCITY BT79CT

Trục lái có tỉ lệ giữa đường kính và chiều dài nhỏ hơn 0,5 , vì vậy nó có thể được phân loại là

“thanh tròn” Kiểm tra bề mặt côn về lớp sơn, diện tích tiếp xúc ít nhất 75% Không có vết nứt trên máy dò khuyết tật từ tính Độ nhám bề mặt theo độ lệch trung bình số học của biên dạng trong khoảng từ 𝑅 𝑎 0,8 đến 𝑅 𝑎 20 μm, độ nhám không xác định của các bề mặt còn lại là 𝑅 𝑎 12,5 μm

Hình 1: Hệ thống lái bao gồm trục lái xe bus THACOCITY BT 79CT Chi tiết thuộc hệ thống lái xe bus THACOCITY BT 79CT đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự vận hành an toàn và hiệu quả của xe Hệ thống lái xe bus bao gồm các bộ phận chính sau:

 Trục lái: Trục lái kết nối vô-lăng với các bộ phận dẫn động khác trong hệ thống lái Trục lái chuyển động từ vô-lăng sang các bộ phận khác để điều khiển hướng di chuyển của xe

 Bộ truyền lái: Bộ truyền lái bao gồm các bộ phận như hộp số lái và thanh truyền lái, giúp truyền động lực từ trục lái đến các bánh xe Bộ truyền lái đảm bảo việc chuyển đổi động lực một cách mượt mà và hiệu quả giữa trục lái và bánh xe

 Cụm dẫn động: Cụm dẫn động bao gồm các bộ phận như bánh răng, thanh răng, và bộ giảm tốc Cụm dẫn động giúp truyền động lực từ bộ truyền lái đến các bánh xe, điều chỉnh tốc độ và hướng của xe

 Cơ cấu treo và giảm chấn: Cơ cấu treo và giảm chấn giúp hấp thụ các chấn động từ đường, giúp xe di chuyển êm ái và đảm bảo sự ổn định khi vận hành

 Hệ thống phanh: Hệ thống phanh giúp xe giảm tốc độ hoặc dừng lại an toàn khi cần thiết Hệ thống phanh bao gồm các bộ phận như đĩa phanh, má phanh và dây phanh, giúp xe giảm tốc độ một cách hiệu quả và an toàn

 Vô-lăng: Vô-lăng là bộ phận mà người lái sử dụng để điều khiển hướng di chuyển của xe Khi người lái quay vô-lăng, trục lái và các bộ phận khác trong hệ thống lái cũng di chuyển theo, giúp xe chuyển hướng

Chức năng làm việc của trục lái:

Trục lái bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền momen quay từ vành lái đến hộp số lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái vào thân xe Đầu trên của trục lái chính được làm thon và sẻ răng cưa và vành lái được siết chặt trục lái bằng đai ốc Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường lên vành tay lái Ngoài chức năng truyền momen quay từ vành lái xuống hộp số lái, trục lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ô tô như: cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển hệ thống gạt nước, cơ cấu nghiêng tay lái, cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu khóa tay lái, cơ cấu trượt tay lái Các cơ cấu này giúp cho người điều khiển thoải mái di chuyển ra vào ghế lái và có thể điểu chỉnh vị trí tay lái cho phù hợp với khổ người Trục lái cần phải đảm bảo đủ cứng để truyền momen điều khiển nhưng lại phải đảm bảo giảm rung động trong hệ thống lái, không gây rung, ồn trong buồng điểu khiển cơ cấu điều khiển hệ thống lái cần có kết cấu gọn, bố trí hợp lí, đồng thời có khả năng đàn hồi tốt theo phương dọc xe để hạn chế tổn thương có thể xảy ra khi gặp tai nạn Hiện nay, kết cấu trục rất đa dạng, đa số xe sử dụng loại trục gẫy được cấu tạo từ các trục có các khớp, các đăng nối trục

Hình 2: Hình ảnh trục lái ô tô

Trục lái bao gồm các chi tiết:

2- Cụm công tắc gạt mưa

Trên trục trung gian có lắp khớp then để giảm thiểu những rung động dọc trục truyền lên vành lái Trên các loại xe có hệ thống treo phụ thuộc cơ cấu lái được lắp cố định trên trên dầm cầu, khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng dầm cầu sẽ rung động làm cho khoảng cách từ cơ cấu lái tới vành lái bị thay đổi, khớp then sẽ khắc phục được những thay đổi này đảm bảo cho quá trình truyền mô men từ vành lái xuống cơ cấu lái một cách liên tục.Ngoài ra trong trường hợp cần thiết như xẩy ra va chạm trên đường trục lái có thể co ngắn lại làm giảm thương tích mà vành lái gây ra cho người lái Hình 1, 2 giới thiệu kết cấu của một khớp then với biện dạng then hình thang Then ngoài của nạng bị động ăn khớp với then trong của nạng chủ động, khi cơ cấu lái dịch chuyển nạng bị động sẽ dịch chuyển lên trên bảo đảm cho

14 trục lái chính không bị ảnh hưởng Thay đổi vị trí của vô lăng (cao thấp) được áp dụng để điều chỉnh vị trí của vô lăng sao cho phự hợp với hình thể của người lái xe Trục lái có thể co gấp được, nó được áp dụng để làm giảm tổn thương cho người lái xe khi có va chạm mạnh từ phía trước Các bề mặt chính của trục lái được thể hiện trên Hình 3

 Mặt trụ ỉ20-0,045mm cú rónh b = 11mm dựng chốt nờm để bắt chặt mặt bớch trục cardan;

 Bề mặt ren M27x1,5-6g để cố định trục trong trụ lái khỏi các chuyển động dọc;

 Rãnh b = 5mm để lắp vòng đệm cần thiết để lắp ổ trục;

 Cỏc bề mặt hỡnh trụ ỉ28-0.045mm để lắp ổ trục;

 Mặt trụ ứ38,5mm (3 rónh) để cố định vụ lăng khi kớch hoạt thiết bị chống trộm;

 Rónh ỉ26,5mm và b = 1,4mm để lắp đặt mỏy giặt đẩy cần để lắp ổ trục;

 Bề mặt cú rónh ỉ25-0.045mm (48 răng) để lắp vụ lăng;

 Mặt ren M22x1,5-6g để cố định vô lăng bằng đai ốc;

 Mặt côn để định tâm tay lái;

Hình 3: Bản vẽ kỹ thuật của trục lái

Phân tích vật liệu chi tiết trục lái

Chọn vật liệu chế tạo cũng là một khâu quan trọng khi thiết kế hệ trục Vật liệu chế tạo phải đạt các yêu cầu sau:

 Vật liệu có độ bền, cứng, dẻo dai cần thiết để chịu được dao động xoắn, uốn, ngang, dọc nhằm duy trì khả năng làm việc ổn định của chi tiết

 Ứng suất giới hạn và giới hạn chảy phải lớn

 Kết cấu vật liệu đồng nhất, không có điểm trắng, hiện tượng biến trắng

 Tính năng gia công tốt

 Vật liệu trục phải có thành phần hóa học đảm bảo cơ tính

 Bên cạnh đó cần phải có tính nhiệt luyện

Vật liệu để chế tạo các chi tiết dạng trục bao gồm thép cacbon như thép 35,40, 45 thép hợp kim như thép crôm, crôm-niken, 40Cr… Dựa vào bàn vẽ của chi tiết ta thấy chi tiết là dạng truc đặc trục có nhiệm vụ nâng đõ chi tiết máy như bánh răng, đĩa xích…, để truyền mô men xoắn hoặc thực hiện hai nhiệm vụ trên Cần gia công chính xác trục với độ bền cao độ cứng 220- 260 HP

Bảng 1: Vật liệu thép C45 và thành phần hóa học

Bảng 2: Chỉ số cấp bền của thép C45

Mác thép Tiêu chuẩn Độ bên đứt σb (Mpa) Độ bền đứt σc (Mpa) Độ giãn dài tương đối δ (%) Độ cứng HRC

Bảng 3: Đặc điểm cơ tính của thép C45

(sch) Độ bền kéo (sb) Độ dãn dài tương đối (d5) Độ thắt tương đối (y) Độ dai va đập, kG (m/cm2) Độ cứng sau thường hóa (HB) Độ cứng sau ủ hoặc Ram cao (HB) kG/mm 2 %

Bảng 4: Tính chất cơ học của thép C45

Elon- gation A5 (%) Độ cứn g HR

Benda- khả năng Độ dày danh nghĩa, t

Nung 330 540 30 55 860 Bán kính uốn cong (≤90 °)

Xác định dạng sản xuất

Trục lái ô tô trong cụm dẫn động lái:

- Khối lượng gia công trong 1 năm – 20000 (chiếc)

- Kích thước bao của chi tiết, Li2 mm, D8,5 mm,  38,5

Dạng sản xuất là một khái niệm đặt trưng có tính chất tương đối tổng hợp Giúp xác định hợp lý đường lối biện pháp công nghệ, và tổ chức sản xuất để tạo ra được sản phẩm đạt tiêu chuẩn kinh tế, kỹ thuật đề ra

Trong ngành chế tạo máy tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổm định của sản phẩm mà người ta chia ra làm 3 dạng sản xuất:

Với nhu cầu 20000 chiếc/năm Để đáp ứng được nhiệm vụ thiết kế khi gia công cho đúng kế hoạch đề ra phải xác định đúng dạng sản xuất cho phù hợp

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức:

(Trang 19, Thiết kế đồ án Công nghệ Chế tạo Máy)

N: Số chi tiết được sản xuất trong một năm

N1: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong 1 năm m: số chi tiết trong 1 sản phẩm

: số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% -7%) α:số phần trăm dự trữ cho chi tiết (α = 10% − 20%)

Như vậy số sản phẩm trong năm theo kế hoạch là:

100)= 21000 (sản phẩm /năm) Thời gian làm việc: τ = Q t 60

Do việc đề ra 20000 chiếc trên năm tương ứng với việc sản xuất ra 21000 chiếc ta thấy số lượng sản phẩm làm ra nhiều hơn kế hoạch đề ra 1000 chiếc Do đó để xác định được số lượng chi tiết trên nguyên tắc số sản phẩm không bị phế phẩm trình tự ta phải xác định được thể tích và khối lượng của chi tiết đó

Theo bảng 2 trang 20- Thiết kế đồ án Chế tạo Máy ta có:

Dạng sản xuất của trục lái xe buýt THACOCITY TB79CT là sản xuất hang loạt số lượng lớn

PHẦN CÔNG NGHỆ

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Công nghệ chế tạo phôi trong ngành chế tạo máy có vai trò rất quan trọng trong các công nghệ cơ bản, nhờ có phôi giúp giảm thời gian gia công các chi tiết, nâng cao năng suất lao động Trong gia công sản xuất chi tiết cơ khí, chi phí phôi chiếm từ 20% - 50% giá thành sản phẩm

Vì vậy việc chọn vật liệu phôi, phương pháp chế tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý chẳng những góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cua chi tiết mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất Để hiểu hơn về công nghệ tạo phôi trong ngành chế tạo cơ khí hiện nay hãy cùng tìm hiểu để rõ hơn

Hiện nay, công nghệ chế tạo phôi của ngành chế tạo cơ khí chia thành 3 loại:

- Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp đúc

- Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp hàn

- Công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp gia công áp lực

2.1.1 Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc

Bản chất của công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp đúc là quá trình nấu kim loại ở thế rắn thành lỏng, sau đó rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước xác định Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu Phi từ các kim loại đen, kim loại màu và hợp kim của chúng thường được chế tạo bằng phương pháp đúc

Hình 4: Phôi từ phương pháp đúc

20 Ưu điểm của phôi đúc:

Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp Ngoài ra đúc còn có ưu điểm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao, giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất

Nhược điểm của phôi đúc:

Tạo ra các khuyết tật như rỗ khí, rỗ xỉ, không điền đầy lòng khuôn, vật đúc bị nứt, Chi phí kiểm tra các nguyên tố cao do phải dùng máy kiểm tra hiện đại Tiêu hao một phần nhỏ kim loại do đậu rót, đậu ngót

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết người kỹ sư công nghệ tính toán lượng dư gia công thành lập bản vẽ phôi Dựa vào chủng loại vật liệu, hình dạng, kích thước phôi, dạng sản xuất người ta chọn phương pháp đúc và thiết kế quy trình nấu kim loại, thiết kế chế tạo khuôn, rót kim loại… Để tạo phôi cho cắt gọt thông thường người ta sử dụng các phương pháp đúc sau đây: Đúc trong khuôn cát

Các bước đúc trong khuôn cát cần tuân thủ theo các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị mẫu và vật liệu làm khuôn (mẫu: có thể làm bằng gỗ hoặc nhôm, vật liệu làm khuôn :cát (70-80%), chất kết dính (10-20%), nước)

Bước 2: Làm khuôn phù hợp với sản phẩm hướng đến

Bước 3: Chuẩn bị vật liệu nung nấu

Bước 4: Sau khi nấu nóng chảy kim loại thì rót kim loại lỏng vào lòng khuôn

Vật đúc phải trải qua quá trình gia công cắt gọt gọi là phôi đúc và vật đúc sử dụng ngay được gọi là chi tiết đúc Ưu điểm:

- Đúc trong khuôn cát với các vật liệu khác nhau có khối lượng từ vài chục gam tới vài chục tấn Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không

21 gia công được Tính chất sản xuất linh hoạt, thích hợp với các dạng sản xuất Đầu tư ban đầu thấp Dễ cơ khi hóa và tự động hóa

- Độ chính xác vật đúc không cao dẫn tới lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu nhỏ Chất lượng phôi đúc thấp, thường có rỗ khí, rỗ sỉ, chất lượng bề mặt vật đúc thấp

Hình 5: Đúc bằng khuôn cát

Phương pháp đúc trong khuôn kim loại Ưu điểm:

Tốc độ kết tinh của hợp kim đúc lớn nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn cao, do đó cơ tính của vật đúc đảm bảo tốt Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao nên tạo ra chất lượng vật đúc tốt Tuổi thọ của khuôn kim loại cao Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giảm giá thành

Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và khối lượng lớn Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí Điều này sẽ gây ra những khuyết tật của vật đúc Giá thành chế tạo khuôn cao Phương pháp này chỉ thích hợp trong dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ hoặc trung bình

Hình 6: Phương pháp đúc trong khuôn kim loại

Phương pháp đúc li tâm

Thực chất đúc ly tâm là điền đầy hợp kim lỏng vào khuôn quay Nhờ lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc tại đó Ưu điểm:

Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc

Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém Ngoài ra còn có một số phương pháp đúc như đúc áp lực, đúc liên tục, đúc khuôn mẫu chạy

Hình 7: Phương pháp đúc li tâm

2.1.2 Phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực

Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là dùng ngoại lực thông qua các dụng cụ làm cho kim loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các hướng định trước đẻ thu được các chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu Đặc điểm của phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực: Dưới tác dụng của ngoại lực tinh thể kim loại được định hướng và kéo dài tạo thành tổ chức sợi hoặc thớ làm tăng khả năng chịu kéo dọc thớ và chịu cắt nang thớ

Trong quá trình biến dạng cấu trúc mạng bị xô lệch mất cân bằng làm cho tính chất dẻo bị giảm đi, độ cứng tăng lên, quá trình đó được gọi là quá trình biến cứng, mức độ biến cứng phụ thuộc vào mức độ biến dạng

Hình 8: Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực

Thiết kế quy trình gia công chi tết trục lái

Vật liệu thép - C45, trọng lượng m = 6,85 kg Đối với phần này, bản gốc phôi đang cán, do đó, để có được phôi, cần phải phân chia cho các kích thước tối đa, dựa trên nền kinh tế, bởi vì trong phần đã nhận một số vật liệu sẽ bị loại bỏ

Hình 10: Số thứ tự bề mặt chi tiết

2.2.1 Lựa chọn thiết bị gá đặt sản phẩm Đồ gá là trang bị công nghệ cần thiết trong quá trình gia công cơ khí, kiểm tra và lắp ráp sản phẩm cơ khí, dùng để xác định vị trí của phôi so với dụng cụ cắt và giữ chặt phôi ở vị trí dưới tác dụng của lực cắt trong khi gia công Đồ gá góp phần nâng cao mức độ cơ khí hóa và tự động hóa của quá trình sản xuất cơ khí chính xác Trên các máy công cụ để cắt gọt được đểu

30 phải tiến hành quá trình gá lắp chi tiết Do đó đồ gá là một trang bị công nghệ không thể thiếu trong quá trình gia công trên máy cắt kim loại:

 Dùng để xác định nhanh chóng và chính xác vị trí của chi tiết gia công trên máy

 Dùng để dẫn hướng dụng cụ cắt trong máy khoan, Khoét, Doa Có thể tạo ra những chuyển động mà trên máy công cụ không có hoặc làm việc không hiệu quả

 Đảm bảo yêu cầu năng suất và giảm nhẹ sức lao động

 Nâng cao tốc độ cơ khí hoá, tự động hoá của sản xuất

 Mở rộng năng suất công nghệ của máy công cụ

 Vậy nên đồ gá cần phải đạt 2 tiêu chuẩn: định vị tốt và kẹp chặt tốt

Hình 11: Ví dụ đồ gá kẹp chặt Một số loại đồ gá cơ bản thường trên máy phay:

- E tô: Thường dùng gá kẹp các chi tiết đơn giản mang tính chuyên dùng, thường đường dùng gá các chi tiết dạng khối hộp

- Gá kẹp: Chi tiết bằng hàm kẹp dùng trong sản xuất hàng loạt Ưu diểm tháo lắp nhanh đạt độ chính xác ca

- Gá kẹp chi tiết khối V: Dùng để gá kẹp các chi tiết dạng tròn

- Đòn kẹp: Dùng để kẹp trực tiếp các chi tiết lớn hoặc các chi tiết có hình dáng phức tạp

- Đầu phân độ: là công việc chia vòng tròn chu vi hoặc góc ở tâm ra nhiều phần đều nhau hoặc không đều nhau

- Đầu phân độ thường dùng để ứng dụng gia công các kiểu sau:

- Phay các rãnh trên mặt trụ hoặc mặt côn như: răng dao phay, rãnh tarô, bánh răng, trục then hoa, …

- Phay các cạnh của khối đa diện như : đầu bulông, chuôi tarô,…

- Phay các rãnh trên các mặt đầu của chi tiết trụ hoặc côn như : rãnh trên dao mặt đầu, rãnh trên đĩa li hợp, …

- Khoan lỗ trên mặt chi tiết dạng đĩa như khoan lỗ trên mặt bích, …

- Khắc vạch trên mặt trụ hoặc côn như vạch trên du xích, …

Mâm cặp 3 chấu tự định tâm máy tiện dùng để cặp hay kẹp phôi trụ hay phôi ống khi gia công sản phẩm trên máy tiện, mâm cặp 3 chấu máy tiện có khả năng kẹp chặt sản phẩm khi gia công, độ đồng tâm cao giúp gia công sản phẩm chính xác

Một mâm cặp là một loại kẹp chuyên dụng Nó được sử dụng để giữ một đối tượng với đối xứng xuyên tâm, đặc biệt là một hình trụ Trong nguyên công khoan nó giữ công cụ quay trong khi trong máy tiện nó giữ phôi gia công quay Trên một máy tiện, mâm cặp được gắn trên trục xoay quay trong phần đầu Đối với một số mục đích (chẳng hạn như khoan), một mâm cặp bổ sung có thể được gắn trên ụ không xoay

Mâm cặp được sử dụng rộng rãi để giữ cho công việc gia công Mâm cặp máy tiện được sử dụng phổ biến nhất là ba chấu định tâm, bốn chấu độc lập, và colllet

Mâm cặp ba chấu là loại mâm cặp thông dụng nhất trên máy tiện trong gia công cơ khí, dùng để kẹp khi gia công các vật tròn xoay có đường tâm trùng với trục chính của máy Dùng mâm cặp này gá đặt đơn giản, nhanh chóng Khi điều khiển, cả ba chấu cặp cùng đi vào hoặc đi ra, cùng tạo lực kẹp và định tâm cho chi tiết gia công Tùy hình dáng, kết cấu của vật gia công mà có các cách sử dụng chấu kẹp để gá phôi cho thích hợp

Các phần chính của một mâm cặp là; Thân, tay áo, đai ốc, hàm, răng và chìa khóa 2 hàm, 3 hàm và 4 hàm mâm cặp đều làm việc trên cùng một nguyên lý Cơ thể của các vị trí mâm cặp và hướng dẫn chuyển động của hàm khi chúng được mang lại với nhau hoặc tách ra

Các tay áo, hoặc vỏ như nó cũng được gọi là, quay xung quanh thân của mâm cặp

Khi đai ốc tròn được bật, thân mâm cặp sẽ hướng dẫn chuyển động của hàm thắt chặt hoặc nới lỏng trên mũi khoan

Khi tay áo hoặc vỏ được bật, đai ốc cũng được bật Răng của đai ốc khóa liên động với răng trên hàm, do đó, khi vòng đai quay, hàm được di chuyển về phía trước và cùng nhau (hướng mũi tên màu xanh lá cây) hoặc ngược lại và cách nhau, được hướng dẫn bởi thân của mâm cặp Xoay vỏ của mâm cặp theo chiều kim đồng hồ để đưa các hàm lại với nhau và siết chặt một chút, Xoay vỏ mâm cặp ngược chiều kim đồng hồ để tách các hàm và nhả ra một chút Các hàm của 2, 3 và 4 hàm mũ được tách ra hoặc mang lại với nhau bằng cách biến vỏ ở bên ngoài của mâm cặp

Mâm cặp cơ 3 chấu tự định tâm được gia công chế tạo từ thép hợp kim, mài nhẵn các mặt, sản phẩm luôn trong môi trường chứa dầu bảo quản, độ chính xác cực cao

Thiết bị công nghệ bao gồm đồ đạc, công cụ và điều khiển, được trang bị các đồ gá tác động nhanh, tiêu chuẩn hoặc thống nhất để đảm bảo độ chính xác của việc lắp đặt phôi và điều chỉnh nhanh chóng Khi xác định dụng cụ cắt, phương pháp gia công, vật liệu của phôi, kích thước và cấu hình được tính đến Dụng cụ được chọn phải đáp ứng các yêu cầu tăng lên về độ cứng, tốc độ thay đổi và điều chỉnh kích thước, độ bền và loại bỏ phoi ổn định Việc lựa chọn phương tiện kiểm soát được thực hiện có tính đến các đặc điểm về độ chính xác của công cụ đo và thông số đo Có thể lựa chọn các số liệu về thiết bị công nghệ dưới dạng bảng 8

Bảng 8: Các số liệu về thiết bị công nghệ

Nguyên công Tên thiết bị gá

Gá tự định tâm với hình lăng trụ TCVN/QS1822:2021

Mâm cặp máy tiện tự định tâm TCVN/QS1822:2021

Gá tự định tâm với hình lăng trụ TCVN/QS1822:2021

33 Hình 12: Dụng cụ gá sản phẩm trên máy phay

Hình 13: Mâm cặp cho chi tiết

2.2.2 Bảng quy trình công nghệ gia công chi tiết

Bảng 9: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

STT Tên nguyên công Hình ảnh

Phay mặt đầu và khoan định tâm chi tiết

Tiện tinh các bề mặt 9,7,5,4,2,11,12 (a, b, c, d) tiện rãnh 3 (e), vát mép 10,8,6 (e), cắt chỉ trên bề mặt 9 (g)

Tiện các bề mặt 19,22,15,14, Bề mặt rãnh 16, Bề mặt vát mép 21,18, Bề mặt ren 22.

035 phay rãnh trên bề mặt 7

045 Vệ sinh làm nguội chi tiết

2.2.3 Lựa chọn máy móc và thiết bị công nghệ sản xuất

Lựa chọn thiết bị, robot công nghiệp và các thiết bị phụ trợ cho dây chuyền sản xuất trục lái:

 Máy phay CNC SMEC PCV 400: Máy phay CNC này được lựa chọn để đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình gia công các chi tiết của trục lái Máy phay CNC SMEC PCV 400 có khả năng gia công nhanh chóng và hiệu quả, đồng thời tiết kiệm năng lượng

 Máy tiện CNC TL-1-EDU: Đây là máy tiện CNC hiệu quả và dễ sử dụng, giúp gia công trục lái với độ chính xác cao Máy tiện CNC TL-1-EDU cung cấp các chức năng tiện, mài và đánh bóng, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm

 Máy phay lăn răng HERA-350: Máy phay lăn răng HERA-350 được lựa chọn để gia công các bộ phận có răng cưa trên trục lái Máy này đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình gia công, giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất của các bộ phận

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ KHÔNG TRÒN CỦA BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI VÔ TÂM CHẠY

3.1 Tổng quan về công nghệ mài vô tâm và ứng dụng trong ngành công nghiệp

Nguyên lý công nghệ mài vô tâm:

Nguyên lý mài vô tâm là một phương pháp gia công cơ khí được sử dụng để đạt được độ chính xác cao và độ nhẵn của bề mặt trên các chi tiết máy có hình dạng trục hoặc trụ Phương pháp này đặc biệt phù hợp với việc gia công các chi tiết quay, như trục lái, trục khuỷu, và trục côn

Nguyên lý mài vô tâm dựa trên sự kết hợp của hai chuyển động quay: chuyển động quay của chi tiết cần mài và chuyển động quay của đá mài

 Chuyển động quay của chi tiết cần mài: Chi tiết được kẹp chặt giữa hai đầu trục, một đầu trục cố định (đầu trục chống) và một đầu trục di động (đầu trục ủi) Trục chính của chi tiết được định vị sao cho nó trùng với trục quay của máy mài Khi máy mài hoạt động, chi tiết cần mài sẽ quay xung quanh trục chính của nó

 Chuyển động quay của đá mài: Đá mài được gắn vào trục quay của máy mài Khi máy mài hoạt động, đá mài sẽ quay xung quanh trục quay của nó và tiếp xúc với bề mặt chi tiết cần mài

Quá trình mài vô tâm bắt đầu bằng việc đưa đá mài tiếp xúc với bề mặt chi tiết cần mài Lực mài được áp dụng từ đầu trục ủi để giữ đá mài và chi tiết trong tình trạng tiếp xúc liên tục Khi đá mài quay và di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết, nó sẽ cắt và loại bỏ lớp vật liệu dư thừa trên chi tiết, từ đó tạo ra bề mặt mới có độ chính xác cao và độ nhẵn tốt hơn Để đạt được kết quả mài tốt nhất, các thông số công nghệ quan trọng cần được kiểm soát và tối ưu hóa, bao gồm tốc độ quay của chi tiết, tốc độ quay của đá mài, lực mài, lượng cắt dần, và chế độ tưới dầu mát Ngoài ra, việc lựa chọn đá mài phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong quá

Nguyên lí mài vô tâm khi mài mặt trụ ngoài và trụ trong như hình 42:

Hình 42: Nguyên lí các kiểu mài tròn vô tâm Với mài vô tâm mặt trụ ngoài (hình 42a), chi tiết được đặt giữa đá mài và đá dẫn, phía dưới có căn đỡ Đá dẫn làm bằng vật liệu ma sát, tạo các chuyển động cho chi tiết khi gia công; nếu mài chi tiết dài thì đá dẫn có dạng hypecboloid, có đường tâm gá lệch so với đường tâm đá mài một góc α, để làm chi tiết quay và chuyển động chạy dọc tâm của nó; nếu mài chi tiết ngắn (không cần chạy dao dọc) thì đá dẫn có dạng trụ, lắp song song với đá mài, giúp cho chi tiết quay

Với mài vô tâm mặt trụ trong (hình 42b), chi tiết cũng được gá giữa đá mài, đá dẫn và các con lăn tựa, con lăn tì để tránh chi tiết bị văng ra ngoài

Mài vô tâm được sử dụng trong sản xuất loạt lớn với các chi tiết không thuận lợi cho việc mài vô tâm Sau đây là nguyên lí hoạt động của mài vô tâm

Mài vô tâm mặt trụ ngoài

Mài vô tâm có đặc điểm là chuẩn định vị của chi tiết gia công chính là bề mặt gia công Chi tiết mài được đặt tự do lên căn đỡ mà không cần định vị kẹp chặt Đối với các chi tiết ngắn, có thể đặt nối tiếp nhau trên máng dẫn Đồ gá chính của chi tiết khi mài không tâm là căn đỡ Mặt căn đỡ phải đặt song song với trục của đá mài Góc nghiêng của căn đỡ là 30° (khi chi tiết có kích thước d< 30mm thì góc nghiêng khoảng 20÷ 25) Mặt vát của căn đỡ phải hướng vào phía đá dẫn và cùng với đá dẫn hình thành nên khối V định vị chi tiết

Hình 43: Mài vô tâm mặt trụ ngoài Chiều cao gá đặt của chi tiết khi mài vô tâm có ảnh hưởng đến chất lượng gia công rất nhiều Thông thường, phải đặt căn đỡ làm sao cho tâm của chi tiết cao hơn tâm của đá mài và đá dẫn (để không bị méo) một khoảng là h= (0,5÷1) bán kính chi tiết nhưng nhỏ hơn 14 mm

Mài vô tâm mặt trụ ngoài cũng có hai kiểu chạy dao là chạy dao dọc và chạy dao ngang Các chuyển động chạy dao này do chi tiết thực hiện nhờ vào ma sát và có tốc độ quay nhỏ hơn tốc độ của đá cắt khoảng 75÷80 lần

Mài vô tâm chạy dao dọc

Về tính chất các chuyển động giống như mài có tâm nhưng khác ở chỗ là đá dẫn làm nhiệm vụ cung cấp cho chi tiết chuyển động quay và tịnh tiến Lúc này, đá dẫn có dạng hypecboloit tròn xoay và được đặt nghiêng đi 1 góc 𝛼 𝜏 = 1 ÷ 4°

Hình 44: Mài vô tâm mặt trụ ngoài chạy dao dọc

Mài vô tâm chạy dao ngang

Tương tự như mài có tâm chạy dao ngang Lúc này, đá dẫn không cần có dạng hypecboloit mà là hình trụ và có trục đặt song song với trục đá mài (𝛼 𝜏 = 0)

Hình 45: Mài vô tâm mặt trụ ngoài chạy dao ngang Ứng dụng của công nghệ mài vô tâm trong ngành công nghiệp

 Công nghệ mài vô tâm (Centerless grinding) là một quy trình gia công chính xác được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp để sản xuất các chi tiết máy chính xác có độ chính xác cao Công nghệ này được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau bao gồm: Ngành công nghiệp ô tô: Mài vô tâm được sử dụng để sản xuất các bộ phận như trục khuỷu, trục cam, giảm xóc, bạc đạn và các bộ phận khác yêu cầu độ chính xác cao

Hình 46: Mài bộ phận trục lái xe bus THACOCITY TB79CT

 Ngành công nghiệp hàng không và vũ trụ: Công nghệ mài vô tâm được ứng dụng trong việc sản xuất các bộ phận chịu tải trọng như trục, ổ bi, cánh quạt và các bộ phận khác của động cơ máy bay

Hình 47: Ứng dụng mài vô tâm trong chế tạo động cơ máy bay

KẾT LUẬN

Đồ án này không chỉ cung cấp một cái nhìn tổng quan về cấu tạo và chức năng của trục lái, mà còn phát triển một phương pháp hiệu quả để lựa chọn vật liệu và thiết kế quy trình sản xuất, nhằm đảm bảo yêu cầu về sản lượng và chất lượng sản phẩm Đồ án đã đưa ra và giải quyết được các vấn đề như sau:

 Tìm hiểu tổng quan về cấu tạo và chức năng của trục lái xe THACOCITY BT 79CT

 Lựa chọn vật liệu và thiết kế quy trình sản xuất để đảm bảo được sản lượng sản xuất và yêu cầu chất lượng sản phẩm theo yêu cầu đề bài

 Tính toán thông số trong quá trình gia công

 Thiết kế dây chuyền sản xuất 2D và 3D sử dụng các chương trình thiết kế Autocad và Inventor

 Tìm hiểu về phương pháp mài vô tâm chạy dao hướng kính

 Chọn được máy, thông số kỹ thuật phù hợp để gia công trục lái xe bus THACOCITY TB79CT

 Thông qua nghiên cứu để xác định được mối liên hệ giữa lượng chạy dao và vận tốc cắt trong mài vô tâm áp dụng lên trục lái xe bus THACOCITY TB79CT

Quá trình thực hiện đồ án em đã học hỏi được nhiều kiến thức cũng như cách làm việc từ các thầy trong khoa Những kiến thức này sẽ là hành trang giúp chúng em cho chặng đường sự nghiệp sau này

Em xin chân thành cảm ơn!