Thiết kế qui trình gia công chi tiết Xec măng dầu

Xéc măng dầu là chi tiết thuộc bộ phận hơi của máy nổ. Xéc măng dầu nằm trong cụm xéc măng, là chi tiết trung gian giữa piston và xi lanh. Xéc măng dầu được bố chí trên piston có tác dụng bao kín buồng cháy, vớt sạch dầu trên xi lanh để dầu không vào buồng đốt nhằm chống muội, duy trì cháy nổ ổn định và giẩm tiêu hao nhiên liệu.

PHầN I giới thiệu đặc điểm chi tiết gia công

1 giới thiệu sơ l ợc công dụng và đặc điểm của chi tiết gia công:

Xéc măng dầu là chi tiết thuộc bộ phận hơi của máy nổ Xéc măngdầu nằm trong cụm xéc măng, là chi tiết trung gian giữa piston và xi lanh.Xéc măng dầu đợc bố chí trên piston có tác dụng bao kín buồng cháy, vớtsạch dầu trên xi lanh để dầu không vào buồng đốt nhằm chống muội, duytrì cháy nổ ổn định và giẩm tiêu hao nhiên liệu

a) Chi tiết xéc măng dầu có đặc điểm nh sau:

- Xéc măng luôn có độ găng ra để đảm bảo độ kín khít giữa piston

và xi lanh ngăn không cho dầu vào buồng đốt và gạt dầu trở lai các te củamáy

- Xéc măng là chi tiết nhỏ nhẹ trong động cơ và là chi tiết tiêu tốn ítvật liệu so với xi lanh và piston.

- Xéc măng làm việc ở nhiệt độ coa và chịu mài mòn lớn

- Khi xéc măng không còn khả năng bao kín buồng cháy thì phải thếxéc măng khác

b) Đặc điểm đặc biệt của xéc măng:

- ở trạng thái tự do xéc măng có dạng là một vòng méo đối xứng điqua khe hở miệng của nó

- ở trạng thái làm việc xéc măng có dạng hình tròn, có khe hở miệngrất nhỏ và phải đảm bảo sao cho mặt trụ ngoài của xéc măng bám sát khítvào vách của xi lanh trên xuất cung tròn

- Nhờ hai trạng thái này chi tiết khi ở trạng thái làm việc luôn tồn tạilực găng ra do tính đàn hồi của chi tiết

2 đặc điểm kỹ thuật của chi tiết:

a) phân loại chi tiết - những bề nặt cần gia công:

Qua xem xét tình trạng kết cấu của những phơng hớng công nghệ chếtạo chi tiết ta thấy xéc măng là chi tiết nhỏ nhẹ có các bền mặt cần gia công

b)Yêu cầu kỹ thuật:

- Độ cứng của chi tiết gia công đặt 93 97 HRB Sai lệch độ cứngtrên 1 chi tiết không quá 4 HRB

- Giới hạn bền uốn không nhỏ hơn 40 kg/mm2

- Biến dạng d khi thử uốn không > 4%

- Độ không song song giữa 2 mặt đáy không lớn hơn 0,05 mm/ 100bán kính

- Độ bóng mặt lng không nhỏ hơn 7, mặt đáy 8, mặt trụ và khe

- Độ lớn đàn hồi của lực Q1 khi nhận khe hở miệng f0 = 5,5  7,5 kg

- Độ lớn khe hở  và khe hở hớng kính đợc kiểm tra bằng calip, bềmặt trụ ngoài đợc mai crôm xốp

- Yêu cầu đặc biệt của chi tiết phải lu tâm là khe hở ánh sáng giữa bềmặt trụ ngoài và vách xi lanh đợc kiểm tra bằng calips vòng và đồ gá, kiểmtra ánh sáng và độ lớn của lực đàn hồi theo yêu cầu kỹ thuật trên

3 Đặc điểm công nghệ của chi tiết :

a) Phân tích đặc điểm và yêu cầu vật liệu của xéc măng:

Xéc măng đợc chế tạo bởi gang hợp kim có các thành phần hoá học sau:

- Nguyên tố P làm tăng khả năng chịu mài mòn

- Cr làm tăng khả năng chịu mài mòn ở nhiệt độ cao

- Ni có tác dụng grafit ngăn tạo thành ferit làm nhỏ hạt tạo điều kiệnhình thành peclit

- Ngoài ra còn có các nguyên tố nh Mn, Ti làm tăng khả năng chịunhiệt và tính đàn hồi của chi tiết, nâng cao độ cắt gọt

- Sau khi đúc song phải khử xê men tít tự do bằng ủ

b) Tính công nghệ trong kết cấu của xéc măng:

- ở trạng thái làm việc xéc măng có dạng hình tròn và có khe hởmiệng rất nhỏ khoảng 0,3 mm

- ở trạng thái tự do xéc măng có dạng méo đối xứng qua khe hở

miệng

 Mục đích của hai trạng thái này là do yêu cầu kỹ thuật trong quátrình làm việc của xéc măng luôn phải có 1 lực găng để đảm bảo độ kín khítcủa xéc măng với thành trong của xi lanh để đảm bảo áp suất hơi trongbuồng đốt và không cho dầu bôi trơn vào buồng đốt Mặt khác xéc măng làchi tiết nhỏ nhẹ do yêu cầu kết cấu nh vậy nên bề mặt kết cấu của xéc măngdầu đợc trình bày treenbanr vẽ là hợp lý

phần II xác định dạng sản xuất

1 xác định khối l ợng của chi tiết gia công:

Trên thực tế việc tính toán chính xác khối lợng của xéc măng rấtphức tạp vì ta phải biết đợc phơng trình đờng biến dạng của xéc măng,chính vì vậy mà trong quá trình tính toán động học ngời ta đã xác định khốilợng của chi tiết xéc măng

Mxécmăng = 0,097 kg

Do vậy ta không phải tính nữa

2 tính sản l ợng cơ khí của chi tiết:

Sản lợng cơ khi tính theo năm đợc xác định theo công thức

100 1

( ) 100

mi: Là số lợng chi tiết cùng tên trong sản phẩm m = 1

i : Là % của thành phần dự trữ cho xéc măng bao gồm h hỏng, lắpghép thử máy và bảo quản

i : Là số % h hỏng trung bình của cả loại

i và i : Không có trong bamgr tra cụ thể mà do yêu cầu thực tế của

xí nghiệp sản xuất Với chi tiết xéc măng ta lấy:

1 100

5

Vậy ta tính sơ bộ nhịp sản xuất của chi tiết nh sau:

tN = T/N (chiếc/phút)T: Là thời gian để gia công chi tiết (phút)

N : Là số chi tiết gia công trong T thời gian

* Đặc điểm của loại hình sản xuát hàng loạt lớn là: Trang thiết

bị chuyên dùng, qui trình công nghệ phải chặt chẽ tỉ mỉ, thợ điều chỉnh

đúng vai trò quan trọng, áp dụng những phơng pháp gia công tiên tiếnnhất để mang lại hiệu quả kinh tế cao, Sử dụng rộng rãi cơ khi hoá và

tự động hoá, thiết kế bố chí theo trình tự nguyên công, theo dây truyềnchuyên môn hoá đối tợng

phÇn III

t¹o ph«i

1 Yêu cầu kỹ thuật cơ tính của vật liệu xéc măng:

- Xéc măng có yêu cầu cơ tính cao, độ cứng 95 97 HRB, có tính

đàn hồi, dẻo dai

- Tính đồng đều vật liệu của xéc măng cao

- Xéc măng chịu mài mòn, chịu nhiệt độ, và va đập trong quá trìnhlàm việc rất tốt

2 đặc điểm cơ bản của một số ph ơng pháp tạo phôi:

- Vật liệu chế tạo là gang hợp kim dễ đúc nên ta sử dụng phơng pháp

dễ gây phế phẩm, tuy nhiên gá đặt dễ dàng, các thiết bị chế tạo thuận lợi

- Với phôi ống tròn thì do yêu cầu của xéc măng ở trạng thái tự do làdạng méo nên ta phải tạo méo bằng cách định hình tức là tạo lực găng củaxéc măng do ứng suất bên trong của chi tiết.Vì vậy trong quá trình làm việc

do chịu nhịêt độ cao nên ứng suất bên trong của chi tiết bị giảm, chi tiết có

xu thế trở về trạng thái ban đầu để bảo toàn năng lợng do vậy dẫn đến giảmkhả năng làm việc của xéc măng, thời gian sử dụng ngắn suy ra hiệu quảkimh tế thấp

b) Phơng pháp tạo phôi đúc méo đơn chiếu:

- Phơng pháp đúc phôi méo đơn chiếc là phơng pháp công nghệ mới

để chế tạo xéc măng Nó đem lại chất lợng chi tiết cao hơn do hình dángphôi ở dạng méo giống xéc măng ở trạng thái tự do Ngoài ra thành phầnhoá học của chi tiết khá đồng đều trên toàn bộ tiết diện của chi tiết Tiếtkiệm đợc vật liệu, trong quá trình làm việc xéc măng không bị giảm lựcgăng vì vậy chi tiết sử dụng đợc lâu hơn Tuy nhiên phơng pháp này đòi hỏigá đặt phức tạp

c) Phơng pháp tạo phôi ống méo:

- Phơng pháp sẽ tạo phôi có hình dáng giống hình dáng của xéc măng

ở trạng thái tự do là dạng méo, nên có yêu điểm không phải nhiệt luyện

định dạng hoặc gõ đập cục bộ để tạo méo

- Tuy nhiên phơng pháp này có các hạn chế sau

- Do phải cắt rời từng chiếc từng phôi ống nên tốn vật liệu

- Gẫy và h hỏng nhiều

- Làm hao mòn dụng cụ cắt

- năng suất khó chế tạo

Vì vậy phơng pháp này đặt hiệu quả kinh tế thấp

3 quyết định ph ơng án tạo phôi:

Qua phân tích đặc điểm của 3 phơng pháp trên ta thấy phơng pháp

đúc phôi méo đơn chiếc có nhiều u điểm hơn, mang lại hiệu quả kinh tế caohơn

* Chọn mặt phôi khuôn và phơng pháp đúc: Ta chọn mặt phân khuôn

là bề mặtđầu của chi tiết, khuôn đúc là khuôn cát, mẫu kim loại làm bằngmáy, mỗi hòm khuôn chứa khuôn đúc của 6 chi tiết Khi rót ta chồng nhiềuhòm khuôn lên nhau và cùng chung một cửa rotscos các nhánh dẫn đến cáchòm khuôn Với phơng pháp đúc nh vậy có thể đúc đợc chi tiết có độ bóng

TD

TDA

xÐc m¨ng

1 Phân tích việc chọn chuẩn

Việc chọn chuẩn có ý nghĩa rất quan trọng liên quan đến chất lợngchi tiết gia công, phơng án kẹp chặt chọn chuẩn sao cho cố gắng đa vềmột chuẩn thống nhất để qua nhiều lần gia công đồ gá dễ chế tạo, đơngiản

a.Chuẩn thô:

* Phơng án 1:

- Chọn bề mặt đầu và bề mặt trụ ngoài của xéc măng làm việc thô.Phơng án này khống chế đợc 5 bậc tự do tuy nhiên phơng án này đa rabiện pháp kẹp chặt khó khăn vì xéc măng là chi tiết nhỏ và mỏng sẽ rễbiến dạng u điểm là đồ gá đơn giản, không sai số gá đặt, quá trình đokiểm thuận lợi hơn

*Kết luận:

Qua phân tích 2 phơng án trên ta thấy phơng án 1 của việc chọnchuẩn có u điểm hơn nên ta chọn phơng án này để thực hiện gia công cácnguyên công sau này

*Lập quy trình công nghệ gia công

stt Nguyên công

Tiện méo đồng thời Phay mở miệng Phay rộng miệng Tiện tinh đồng thời Tiện rãnh xéc măng Phay rãnh dầu Mài khôn mặt trụ ngoài Mài tinh 2 mặt đầu Rửa

Mạ Crôm Mài rửa miệng Mài sửa lại 2 mặt đầu Rửa

Mài khôn mặt trụ ngoàiRửa

Tổng kiểm tra

Đóng gói bảo quản

*Sơ đồ các nguyên công:

1 nguyên công I: Mài sơ bộ hai mặt đầu.

Máy mài chuyên dùng 3344AM

Đá mài : V750-50-50.Sd40MV1G

Đồ gá chuyên dùng

*Sơ đồ:

2 Nguyên công II: Hoá già nhân tạo

- Mục đích khử ứng suất bên trong, nâng cao độ giai, độ ổn định kíchthớc của chi tiết Nâng cao tính dễ cắt gọt, giảm biến dạng

-Thiết bị: lò nung

3 Nguyên công III: Mài thô 2 mặt đầu

Máy mài chuyên dùng 3344AM

Đá mài : V750-50-50.Sd40MV1G

Đồ gá chuyên dùng

*Sơ đồ:

4 Nguyên công Iva: mài bán tinh 2 mặ đầu.

Nguyên công Ivb: Rửa và kiểm tra sơ bộ.

Máy mài chuyên dùng Mm-256

Đà mài V1750.45.350.Sd.16TB1B

Đồ gá chuyên dùng

*Sơ đồ:

4 Nguyên công IVb: Rửa và kiểm tra sơ bộ

- Thiết bị : Bể rửa chuyên dùng

- Dung dịch rửa:

NaOH = 50g/l

Na2CO3 = 30g/l

- Nhiệt độ dung dịch rửa = 800C

- Sau khi rửa song kiểm tra sơ bộ chi tiết Nếu chi tiết nào bị nứt hay

bị rỗ ta loại ra, sau đó làm khô chi tiết bằng khí nén

5 Nguyên công V: Tiện méo đồng thời

Máy tiện chuyên dùng MK611

Dao tiện gắn mảnh BK8

Đồ gá chuyên dùng

6.Nguyên công VI: Phay mở rộng

Máy phay chuyên dùng bán tự động -5607

Dao phay đĩa P18

Đồ gá chuyên dùng

sơ đồ:

7.Nguyên công phay rộng miệng

Máy phay CA-312; Dao phay P18

Đồ gá chuyên dùng

8.Nguyên công VIII: Tiện tinh đồng thời 2 mặt

Máy tiện chuyên dùng MK612

Dao tiện gắn mảnh hợp kim BK8

11 Nguyên công XI: Mài khôn mặt trụ ngoài.

Máy mài khôn 3K83Y

Bột mài kim cơng

Đồ gá chuyên dùng

12 Nguyên công XII: Mài tinh 2 mặt đầu.

Máy mài chuyên dùng M - 256

- Nhiệt độ rửa dung dịch là 800C

Thổi khô và làm lạnh chi tiét bằng khí nén

14 Nguyên công XIV: Mạ Crôm

Mạ Crôm có tác dụng rửa dầu nhờn, cải thiện điều kiện ma sát, làmgiảm sự tiếp xúc kim loại giữa 2 mặt ma sát, nâng cao tính chịu mài mòn Thành phần CrO3 = 150  300g/l

H2SO4 = 1,5  3g/l Mật độ dòng điện Anot = 35  45A/dm2

Chiều dày lớp mạ 160  210bộ biến đổi.

15.Nguyên công XV: Mài rửa miệng.

Máy mài sắc vạn năng 3M642

Đá mài 2250-50-100

Đồ gá chuyên dùng

16.Nguyên công XVI: Mài sửa 2 mặt đầu

Máy mài chuyên dùng: Bộ biến đổi-256

Thời gian rửa 30 phút

Nhiệt độ dung dịch rửa 800C

Thổi khô bằng khí nén

18 Nguyên công XVIII: Mài khôn mặt trụ ngoài

Máy mài khôn 3K83Y

- Làm sạch và thổi khô chi tiết bằng khí nén

20.Nguyên côngXX: Tổng kiểm tra

Kiểm tra tất cả các yêu cầu kỹ thuật và bản vẽ, yêu cầu nh: độ cứng,các sai lệch hình dáng học, các vét sớc hoặc nứt, đo độ lớn của lực bóp

21-Nguyên công XXI: Đóng gói bảo quản

Phần V Xác định l ợng d và kích th ớc của phôi

Trong nghành chế tạo máy, tuỳ theo dạng sản xuất và chi phí vật liệu

chiếm từ 30  60% tổng chi phí chế tạo Phôi đợc xác định hợp lý phụ

thuộc vào xác định lợng d gia công, lợng d gia công đợc xác đinh hợp lý

về trị số, dung sai sẽ góp phần đảm bảo hiệu quả kinh tế cao hơn của quátrình công nghệ

Để tính lợng d cho bề mặt đầu của xéc măng ta áp dụng công thứctính lợng d tối thiểu khi gia công song song các mặt đối diện

2Zbmin = 2.(RZa + Ta = 2 2

b

a 

  ) (1)

RZa: Chiều cao nhấp nhô bề mặt ở bớc gia công trớc

Ta: Độ sâu của lớp bề mặt khiếm khuyết do bớc gia công trớc để lại

Pa: Tổng sai số không gian của các bề mặt tơng quan do các nguyêncông trớc để lại

b: Sai số gá đặt phôi ở trên các bớc cần đợc thực hiện

Với phôi đúc

2 2

dg k c

ôi ct lk aph  

  0 , 3 16222  38 , 2 m.

zbth«=700+290+38,2=1028,2m

II TÝnh l îng d cho nguyªn c«ng mµi tinh.

Zbtinh=Rzath«+Tath«+ath«+btinh Theo b¶ng VI-21 (STCNCTMT1)

III TÝnh l îng d cho nguyªn c«ng mµi söa mÆt ®Çu.

Zbsöa=Rzatinh+Tatinh+atinh+bsöa

ë nguyªn c«ng mµi b¸n tinh ta lÊy 1\3 lîng d cña nguyªn c«ng mµi

b¸n tinh v× c¸c gi¸ trÞ Ta, Rza kh«ng cã trong b¶ng tra

Nh vËy lîng d cho nguyªn c«ng mµi th« sÏ lµ:

658 , 5 ( )

3

2 2 , 1028

Dungsai (m)

KÝchthíc giíi h¹n (mm)

TrÞ sè giíih¹n lîng

d (m)

Rza Ta a b Zbmin

(m)

KT(mm)

Max Min Max Min

Nh vậy kết quả tính toán trên là đúng.

* Tra lợng d cho các bề mặt còn lại:

Tra bảng VII – 32 (STCNCTMT1)

- Bề mặt trụ ngoài của xéc măng Zb = 3 (mm)

- Bề mặt trụ trong của xéc măng Zb = 3 (mm)Phân bố lợng d:

- Bề mặt trụ ngoài:

+ Tiện thô lấy bằng 2/3 Zb = 2 (mm) + Tiện tinh chọn 0,9(mm)

+ Mài sơ bộ hai mặt đầu chọn 0,15 (mm)+ Mài khôn lấy 0,05 (mm)

+ Mài khôn tinh xác lấy 0,05 (mm)

- Bề mặt trụ trong:

+ Tiên thô lấy bằng 2/3 = 2 (mm)+ Tiện tinh lấy 1 (mm)

Phần VI Tính toán và tra chế độ cắt:

A Tính chế độ cắt cho nguyên công tiện thô:

I Chọn dụng cụ cắt:

1.Vật liệu dụng cụ cắt.

- Vật liệu gia công là gang hợp kim do vậy ta dùng vật liệu phần cắt

là BK8

- Vật liệu thân dao là thép 45

- Số hiệu mảnh dao N01 (Bảng IX-11) STCNCTMT2

a = 6; b = 5; c = 2,5

2.Chọn kiểu dụng cụ cắt và thông số hình học của dao.

Tra bảng 4-22 (TKD) thiết kế dao ta có

Dao tiện ngoàI đầu phẳng có  = 450

lai mai lan

so

tho Tuoi

Tra bảng 4-38 (TKD) ta có số lần mài lại cho 17 lần tuổi thọ 18 lần

 Tuổi bền = 60 60

1 17

18



II chọn chiều sâu cắt:

Chiều sâu cắt t đợc chọn phụ thuộc vào lợng d gia công và độ nhẵnbóng bề mặt ở nguyên công này là tiện thô ta lấy t =1 (mm)

III Chọn l ợng chạy dao S:

1 Xác định lợng chay dao để đảm bảo độ bền thân dao.

Để đảm bảo độ bền thân dao lợng chạy dao đợc tính theo công thức

ab

c

.

16 10 12

mm H

210 190

) / ( 424 , 4 16 95 , 0 1 920

200 213

75 0

  ( / )

45 , 1

K t C

pm

px

xpx px

) / ( 15 , 72 083 , 1 1 460 45 , 1

4000

4 , 0

.

3

L K t C

f J E K

py

xpy px

14 , 3 ).

130 148

( ) (

64

4 4

4 4

210 190

) / ( 23 , 1094522 10

34 , 0 1 540

2 , 0 53 , 9526721

10 9 , 0 48

75 , 0

3 9

, 0

4

4 Xác định lợng chay dao để đảm bảo độ bền của mảnh hợp kim cứng.

  ( / )

.

.

K t C

P

S ypz

pz

xpz pz

900

75 , 0

190

K mv

Knv: Hệ số phản ánh bề mặt phôi

Tra bảng X-15 (STCNCTMT2)

Knv=1

Kuv: Hệ số phản ánh vật liệu phần cắt

Tra bảng X-16 (STCNCTMT2)

Kuv= 0,83Các hệ số khác tra bảng X –17 (STCNCTMT2)

Kv = 1; Krv = 0,94K2v = 0,91; Kqv= 0,93

 Kv= 0,88 1.0,83.0,91.1.0,94.0,93 = 0,581

Thay tất cả các giá trị vào (5) ta đợc

1 14 , 0 60

292

15 , 0 2 , 0 2 ,

Số vòng quay lý thuyết:

4 , 238 148

14 , 3

8 , 110 1000

1000

1 1

200 148 14 , 3 1000

.

ph m n

S = 0,14 (mm/v)

Kpz= 0,95 Tra bảng 4-54 (TKD)

Cpz= 920

Kpx = 1,083Tra bảng 4- 54 (TKD)

7 Kiểm nghiệm chế độ cắt theo động lực học và mô men máy:

Với dao gắn mảnh hợp kim cứng ta chỉ cần kiểm nghiệm thêm về

điều kiện lực

Pz  [Pz]

Pz = 200 (N)Tra bảng 4-57 (TKD)

[Pz] = 900 (N)

Nh vậy thoả mãn nhu cầu về điều kiện lực

8 Tính thời gian máy T 0 :

15

1

1

n S

Y Y L

15: Số chi tiết đợc gia công trên 1 lần gá

L: Chiều dài chi tiết gia công

L = 6 15 = 90 (mm)Y: Lợng ăn tới của dao

2 1 90

9 Công suất cắt:

) ( 3 , 0 60 1000

2 , 92 200 60

1000

.

KW V

Nđc  > Nc (thoả mãn yêu cầu)

B.tra chế độ cắt cho từng nguyên công:

1 Nguyên công I: Mài sơ bộ hai mặt đầu.

Chọn t1=0,15mm i1=3

t2=0,1 i2=3Với máy chuyên dùng 3344AM có

S=10 (m/ph)

nm= 760(v/ph)