CÔNG NGHỆ CHẾ tạo TRỤC CAM

- Phụ thuộc vào số xilanh của động cơ và sự bố trí xilanh mà trục cam có chiềudài, số cổ trục, số vấu cam, vị tí góc của vấu cam khác nhau.Nói chung cam là mộtchi tiết có yêu cầu gia côn

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC CAM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG – ĐỒ GÁ GIA CÔNG

I Giới thiệu kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

1.1: Kết cấu

- Trục cam động cơ đốt trong là loại trục truyền lực không lớn mà chủ yếu chỉtruyền chuyển động chủ yếu cho các chi tiết trong hệ thông phối khí (con đội, sup-páp) cho bơm dầu, bơm nhiên liệu và hệ thống đánh lửa

- Phụ thuộc vào số xilanh của động cơ và sự bố trí xilanh mà trục cam có chiềudài, số cổ trục, số vấu cam, vị tí góc của vấu cam khác nhau.Nói chung cam là mộtchi tiết có yêu cầu gia công cao, độ cứng vững của trục kém do đó cần phải có biệnpháp công nghẹ thích hợp khi gia công

1.2: Yêu cầu kĩ thuật

- Độ chích xác của các cổ trục đạt cấp chính xác 2 (sai số 0,012-0,025) (TCVN)

- Độ ôvan và độ côn cho phép 0,08-0,1

- Dung sai theo đường kính ở phần tròn của cam: 0,04 - 0,05.Độ lệch theo bánkính của phần nâng ở bề mặt cam 0,03-0,05

- Độ sai góc của các vấu cam cho phép không quá 10- 1,50

- Độ không đồng tâm của các cổ trục trên toàn chiều dài trụ không quá 0,03

0,015 Độ không đồng tâm của phần tròn các vấu cam đối với các cổ trụ không quá0,025-0,035

- Độ vênh của mặt đầu lắp bánh răng cam so với đường tâm trục không quá0,015-0,025 đo theo bán kính lớn nhất của mặt cầu

1

- Độ bóng bề mặt các cổ trục ∇9 (Ra: 0,32)

- Độ bóng bề mặt vấu cam: ∇8 - ∇9 (Ra 0,63÷0,32)

- Độ cứng bè mặt các cổ trục và các vấụ cam bằng thép sau khi tôi phải đạt từ54÷62HRC và có chiều sâu thấm tôi: 2÷5mm

- Đối với các vật liệu thép thấm cacbon, chiều sâu thấm phải đạt từ 1,5÷2,2mm

- Đối với trục cam chế tạo từ phôi đúc, chiều sâu biến cứng trên bề mặt các vấucam 52÷58HRC,độ cứng các cổ trục: 255÷302HRC

II Vật liệu và phôi chế tạo trục cam.

- Phôi của trục cam chế tạo bằng thép được dập trên máy búa hơi hoặc máy dập

Để tăng độ chính xác của phôi thường chế tạo bằng hai khuôn :dập thô và dập tinh

- Để giảm lượng thép thoát ra người ta thường sử dụng phôi là thép cán trònhoặc cán sơ bộ thành hình dạng gần giống trục cam (hình 1)

- Sau khi dập cần thường hoá bằng cách nung nóng phôi đến 850÷870 C,giữnhiệt 1 giờ sau làm nguội ngoài không khí Sau thường hoá phôi đạt độ cứng là230÷300HB Trong sản xuất loạt nhỏ, phôi trục cam có thể là thép cán tròn

2

Hình 2 : Khuôn đúc tổng hợp

* Khuôn vỏ mỏng.

3

- Khuôn vỏ mỏng có cấu tạo từ tổng hợp cát và nhựa Để tăng cường độ cứng củamặt nâng ở vấu cam người ta thổi dòng khí lạnh vào khu vực cần làm nguội nhanhsau khi rót kim loại lỏng vào khuôn ( sau hơn 1 phút) Đúc bằng khuôn này có khảnăng đạt độ chính xác rất cao, sai số về đường kính 0,12 – 0,13 mm về một phía.Hình 3 giới thiệu sơ đồ khuôn đúc vỏ mỏng.

Hình 3 : Khuôn đúc vỏ mỏng trục cam

1,2 giá đỡ ; 3,4 ống dẫn dòng khí lạnh ;

5 ống dẫn khí lạnh vào khu vực làm nguội

- Trục cam chế tạo từ gang hợp kim được đúc từ phương pháp trên có độ cứng cao

ở các bề mặt làm việc của vấu cam, do đó không cần tôi cứng vẫn đảm bảo đượckhả năng chống mài mòn cao khi làm việc

III Tính toán lượng dư gia công và kích thước phôi

Trong nghành nghề chế tạo máy người ta thường áp dụng hai phương pháp sauđây để xác định lượng dư gia công :

- Phương pháp thống kê kinh nghiệm: theo phương pháp này lượng dư trung gian

được xác định dựa trên cơ sở lượng dư tổng cộng của bề mặt lấy theo kinh nghiệm

4

Các số liệu kinh nghiệm này thường được tổng hợp theo bảng trong sổ tay côngnghệ chế tạo máy 1 [7].

+ Ưu điểm: cho phép xác định nhanh lượng dư gia công cụ thể của các bước giacông Vì thế trị số lượng dư thường lớn hơn nhiều so với lượng dư tính toán

+ Phạm vi sử dụng: chủ yếu dùng trong sản xuất nhỏ, trong sản xuất lớn dùng đểtham khảo

- Phương pháp tính toán phân tích: người ta căn cứ vào từng điều kiện cụ thể của

quy trình công nghệ để xác định lượng dư Để có lượng dư tổng cộng phải xác địnhđược tất cả các lượng dư trung gian tạo nên nó Như vậy để có được lượng dư tổngcộng chính xác thì cần phải có lượng dư trung gian chính xác, để có lượng dư trunggian chính xác phải căn cứ vào việc phân tích tỷ mỉ các điều kiện cụ thể của một sơ

Ở đây, ta dùng phương pháp tra lượng dư

Theo bảng 1.43 Sổ tay gia công cơ ta có:

* Gia công cổ trục lớn nhất.

- Với kích thước của tiết diện của cổ trục lớn nhất là 52mm thì lượng dư và sailệch giới hạn là 6±2mm Khi đó kích thước theo bề rộng của phôi là:

5

52+6 ± 2 = 58 ± 2 (mm).

- Với kích thước chiều dày của cổ trục là 28 mm thì lượng dư và sai lệch giớihạn là: 6±2mm Khi đó kích thước theo chiều cao của phôi là:

28 + 6 ± 2 = 34 ± 2 (mm)

* Gia công vấu cam

- Với kích thước của tiết diện của vấu cam là 36 mm thì lượng dư và sai lệchgiới hạn là 6 ± 2mm Khi đó kích thước theo bề rộng của phôi là:

36+6 ± 2 = 12 ± 2 (mm)

- Với kích thước của chiều dày của vấu cam là 14 mm thì lượng dư và sai lệchgiới hạn là 6±2mm Khi đó kích thước theo bề rộng của phôi là:

14+6 ± 2 = 20 ± 2 (mm)

* Gia công phay hai mặt đầu

- Với kích thước của chiều dày trục cam là 28 mm thì lượng dư và sai lệch giớihạn là 6±2mm Khi đó kích thước theo bề rộng của phôi là:

28+6 ± 2 = 34 ± 2 (mm)

- Với kích thước của chiều dài của trục cam là 520,5 mm thì lượng dư và sailệch giới hạn là 21±5mm Khi đó kích thước theo bề rộng của phôi là:

520,5 + 21 ± 5 =541,5 ± 5 (mm)

IV Quy trình chế tạo chi tiết

Trục cam dạng phôi dập được thực hiện gia công theo các nguyên công sau

6

1: Nắn sửa thẳng phôi.

2: Gia công chuẩn phụ: hai lỗ tâm

3: Nắn sửa phôi và kiểm tra theo hai lỗ tâm

4: Gia công cở trục giữa để đỡ luynet (bao gồm tiện và mài)

5: Tiện xén hai bên bề mặt các cổ trục, vấu cam và tiện các cổ trụ ở hai phía đầutrụ

6: Nắn sửa lại trục

7: Mài thô các cổ tên trục

8: Gia công chuẩn định vị theo hướng góc cho các vấu cam (rãnh then hoặc lỗtrên mặt bích)

9: Tiện các vấu cam và bánh lệch tâm

10: Mài thô các vấu cam và bánh lệch tâm

11: Gia công răng của bánh răng bơm dầu

12: Khoan các lỗ dầu trên trục

13: Gia công lỗ ren trên trục

14: Gia công rãnh dẫn dầu trên cổ trục

15: Nhiêt luyện làm cứng các cổ trục, vấu cam, bánh lệch tâm, răng xoắn

16: Nắn sửa thẳng trục

17: Mài tinh các cổ trục

18: Mài tinh các vấu cam và bánh lệch tâm

19: Đánh bóng các cổ trục, vấu cam, bánh lệch tâm

20: Tổng kiểm tra

7

4: Gia công cở trục giữa để đỡ luynet (bao gồm tiện và mài).

5: Tiện xén hai bên bề mặt các cổ trục, vấu cam và tiện các cổ trụ ở hai phía đầu trụ

6: Nắn sửa lại trục

7: Mài thô các cổ tên trục

8: Gia công chuẩn định vị theo hướng góc cho các vấu cam (rãnh then hoặc lỗ trên mặt bích)

9: Tiện các vấu cam và bánh lệch tâm

10: Mài thô các vấu cam và bánh lệch tâm

11: Gia công răng của bánh răng bơm dầu

13: Gia công lỗ ren trên trục

18: Mài tinh các vấu cam và bánh lệch tâm

19: Đánh bóng các cổ trục, vấu cam, bánh lệch tâm 20: Tổng kiểm tra

V Thiết kế đồ gỏ gia cụng cơ khớ.

5.1 Cấu tạo:

5.2 Nguyờn lý định vị và kẹp chặt phụi trờn đồ gỏ.

Chi tiết được định vị bằng hai khối chữ V đặt ở thõn trục cam- là mặt khụng gia

cụng do đõy là nguyờn cụng đầu tiờn trong quy trỡnh cụng nghệ Đó hạn chế được 4bậc tự do.Một bậc tự do cũn lại ta sử dụng chốt tỳ - chỉ cần định vị 5 bậc tự do là đủcho đồ gỏ phay mặt đầu Chi tiết được kẹp chặt nhờ cơ cấu 2 đũn kẹp.Lực xiết trongquỏ trỡnh gỏ phải đảm bảo đủ lớn để đảm bảo chi tiết được kẹp chặt, trỏnh rungđộng, trượt trong quỏ trỡnh gia cụng

5.3 Nguyờn lý định vị và kẹp chặt đồ gỏ trờn mỏy cụng cụ.

Nguyờn cụng này được thực hiện trờn mỏy phay ngang Đế đồ gỏ cú 2 thendẫn hướng Phần bàn mỏy của mỏy phay cú xẻ rónh dạng chữ T ăn khớp với thendẫn hướng của đồ gỏ

Bàn của mỏy phay là một mặt phẳng lờn hạn chế được 3 bậc tự do, Khi gỏ lắp

đồ gỏ trờn mỏy phay nhờ rẵnh chữ T của bàn mỏy sẽ hạn chế được thờm 2 bậc tự

do nữa bậc tự do Để kẹp chặt đồ gỏ ta dựng cơ cấu bulụng đai ốc ở hai đầu đế đồ

gỏ Lực xiết trong quỏ trỡnh gỏ phải đủ lớn để đảm bảo đồ gỏ được kẹp chặt, trỏnhrung động trong quỏ trỡnh gia cụng

5.4 Tớnh lực kẹp chặt tỏc dụng lờn vật gia cụng.

Lực cắt khi phay có các thành phần PC .tD.S.n.B .Z K (KG)(1).z, Py, Po

Up Yp Xp

p

Trong đó:

Z: số răng dao Z = 12

D: đờng kính dao D = 80(mm).

n: Số vòng quay của dao n = 10(v/ph)

S : lợng chạy dao cho một răng Sz = 0,5(mm/răng)

1 , 1 0

9 80

0 1 52 0,3 5

Ta có sơ đồ gá đặt chi tiết lên khối V khi phay mặt đầu nh hình vẽ:

Xét tại điểm A trên hình vẽ ta có sơ đồ lực nh hình vẽ dới:

Ta thấy :

Py có xu hớng gây mất cân bằng cho chi tiết làm chi tiết bị lật quanh điểm A

Po có xu hớng gây mất cân bằng cho chi tiết làm chi tiết bị trợt dọc trên khối V

Pz có xu hớng gây mất cân bằng cho chi tiết làm chi tiết quay quanh trục của nó

Để đảm bảo điều kiện các thành phần lực gây ra không ảnh hởng tới quá trìnhcông nghệ ta đi xét ảnh hởng của các thành phần lực này

Khi đó việc tính toán đồ gá sẽ đạt hiệu quả cao hơn trong sử dụng cũng nh việc

đảm bảo khả năng làm việc trong quá trình gia công

dd

n

Trong đó: Fms1, Fms2, là ma sát giữa chi tiết và các bề mặt làm việc của khối V.

Fms3 là ma sát giữa chi tiết và thanh kẹp.W K2.Py.sinα.f.(1 sinαPx).f

2.W.f

⇒

.,3(KG)8

5)

2

21(0,152

15.05,542

2,953

Ph¬ng tr×nh c©n b»ng: 2N1.R + 2N2.R – KPz R = 0 (1).

).

2 ( α

sin

) N N ( 2 W 2 P

.

K

3 x

y

+

− +

=

∑

MÆt kh¸c:

Tõ (2) suy ra: 2(N1 + N2) = (K Px + 2W3) sinα (3)

Thay (3) vµo (1) ta cã : K.Pz - (K Px + 2W3) sinα = 0

(KG).

642,2 2

2 15 , 0 2

15 , 0 5 , 54 5 , 1 99 5 , 1 sinα

2.f

K.Px.f

K.Pz

W

c: hÖ sè an toµn c = 1,5

[ ]σK[ ]σK

: øng suÊt kÐo cho phÐp cña vËt liÖu, víi thÐp CT30 =25(kg/mm)

n n

.3,14

.1,3312.4

1

' 1 tb

1

Rtg)R

tg(αW

Q.l

RtgR

)tg(α

l.QW

ϕϕ

ϕ

ϕ

++

=

⇒

++

rtb: Đờng kính trung bình của ren rtb = 6(mm)

ϕ1 :góc ma sát giữa ren bu lông và ren đai ốc ϕ1 = arctg0,15 = 80 53’

.10,6(mm)6

8

683

2r

R

rR

3

2

3 3 2

2

3 3

l: chiều dài cánh tay đòn l = 150(mm).[ ] 12,2(KG).

150

10,653'

tg86)53'830'(tg2

642

Q

0 0

0

=

ì+

ì+

Trên cơ sở đó tính toán được lực kẹp chặt của cơ cấu, đồng thời tính toánđược ngoại lực mà nguyên công phải sử dụng.

Đồ gá đảm bảo tính công nghệ, nhỏ gọn dễ sử dụng, kết cấu đơn giản, dễtháo lắp và phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Giáo trình kỹ thuật chế tạo máy-NXB Giao thông vận tải năm 2005

Tác giả: Trần Đình Quý (chủ biên)

Trương Nguyễn Trung

[2] Giáo trình công nghệ chế tạo phụ tùng- NXB Giao thông vận tải năm 2005 Tác giả: Trần Đình Quý (chủ biên)

Trương Nguyễn Trung

Trần Thị Vân Nga

[3] Giáo trình kết cấu tính toán động cơ đốt trong-NXB Giao thông vận tải Tác giả: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến.

[4] Sổ tay chế tạo máy tập 2- NXB Khoa học kỹ thuật năm 2000