đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy công nghệ chế tạo pittong

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT.Do vậy ta lập tiến trình công nghệ như sau: 1 Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm, tiện ngoài, cắt đứt.. Máy tiện vạn năng T616 2 Khoan lỗ 15, khoa

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ THIẾT KẾ BẢN VẼ CHI

TIẾT LỒNG PHÔI

Phân tích chức năng của chi tiết

Pitông được lắp với tay biên bằng khớp cầu tự lựa Pitông và tay biên đượcchế tạo từ vật liệu thép hợp kim có độ cứng cao do đó nó có khả năng chiụ màimòn của nó rất tốt

Trong quá trình làm việc do vận tốc trượt giữa pitông và xilanh lớn nên phải

có hệ thống làm mát và bôi trơn tốt để đảm bảo hoạt động của chi tiết ổn địnhtránh hiện tượng bó pitông do hiện tượng giãn nở vì nhiệt khi làm việc

Đối với pitông, điều quan trọng là đảm bảo kích thước của pitông và độ trụcủa nó để đảm bảo khe hở giữa pitông và xilanh nằm trong giới hạn cho phép vậtliệu chế tạo pitông là 15X khi chưa nhiệt luyện có độ dẻo cao, độ biến dạng tốt đểthực hiện nguyên công tóp pitông nhằm giữ tay biên cầu tự lựa Sau khi thấm tôi

Xác định phương pháp chế tạo phôi: dùng phương pháp cán

Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi.

Bản vẽ được trình bầy trên khổ giấy A0 với tỷ lệ 4:1 Lượng dư của các bềmặt tra theo bảng VII-42 trang 551 sổ tay CNCTM tập I, ta được: Sai lệch chophép của kích thước đường kính là 6 mm

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT.

Do vậy ta lập tiến trình công nghệ như sau:

1 Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm, tiện ngoài, cắt đứt Máy tiện vạn năng T616

2 Khoan lỗ 15, khoan lỗ 5, tiện định hình, tiện rãnh Máy tiện vạn năng T616

5 Tiện thô, tinh, mặt ngoài Máy tiện T616

6 Nhiệt luyện

10 Nghìên thô mặt ngoài Máy tiện có trang bị đồ gá

12 Nghiền tinh mặt ngoài Máy tiện có trang bị đồ gá

13 Nghiền tinh mặt ngoài bằng dầu Máy tiện có trang bị đồ gá

Kiểm tra đường kính pitông Dụng cụ đo chuyên dùng

THIẾT KẾ CÁC NGUYÊN CÔNG

Phần A: TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG

1- Nguyên công 1: Tiện khoả mặt đầu, khoan lỗ chống tâm, chống tâm và tiện ngoài, cắt đứt.

Chọn máy: việc chọn máy dựa vào đường kính phôi và công suất cắt cần

thiết, với đường kính phôi là 26 ta chọn máy T616

Chọn dao: Dao tiện hợp kim, dao tiện ngoài có các kích thước 16x25

1- Khoả mặt đầu

- Chiều sâu cắt t: lấy t  1,5mm

- Lượng chạy dao s: tra bảng 5-72 STCNCTM tập II ta được s0,07 mm/v

- Vận tốc cắt v: tra bảng 5-73a sổ tay STCNCTM với lượng chạy dao s 0,07

k3: hệ số phụ thuộc vào loại thép được gia công tra theo bảng 5-63 ta được k3 =0,37

k4: hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi k4 =1

k5: hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc có dung dịch trơn nguội k5 =1Vậy vận tốc cắt thực tế v = vb.k = 57.1.1,04.0,37.1 = 30m/p

- Công suất cắt yêu cầu N: tra bảng sổ tay công nghệ chế tạo máy

2- Bước 2: khoan lỗ chống tâm

Vì pitông có lỗ để lắp tay biên nên để đảm bảo độ đồng tâm giữa lỗ lắp taybiên và mặt trụ ngoài của pitông thì sau khi tiện khoả mặt đầu ta tiến hành khoan

lỗ chống tâm Lỗ tâm này sẽ được dùng để định vị cho bước tiện mặt trụ ngoài củapitông

3- Bước 3: Chống tâm và tiện ngoài.

Sau khi đã khoan được lỗ tâm ta nới lỏng mâm cặp để một đầu phôi đượcđịnh vị vào lỗ tâm và đầu kia được chống vào mũi tâm Như vậy ta sẽ đảm bảođược độ đồng tâm giữa lỗ và mặt trụ ngoài

- Chiều sâu cắt t: Với lượng dư theo đường kính là 6mm ta phải phân bố đều

cho các nguyên công như tiện thô, tiện tinh, mài Ở nguyên công tiện thô ngoài tachọn chiều sâu cắt t  1,5mm

- Lượng tiến dao s: tra bảng 5-60 STCNCTM tập II với dao tiện có kích thước

16x25 ta được lượng chạy dao s  0,4mm/v

- Tốc độ cắt v: tra bảng 5-64 STCNCTM với lượng chạy dao s 0,4mm/v ta

được v  231m/p

Với các hiệu số hiệu chỉnh về tốc độ cắt:

k1: phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao, ta có chu kỳ bền của dao T = 60 phút tađược k = 1

k2: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi ta có k2 = 0,9 (không

có vỏ cứng)

k3: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng của dao k3= 0,8

Vậy vận tốc cắt thực tế:

v = vb.k1 k2 k3 = 231.1.0,9.0,8 = 166m/p

- Công suất cắt yêu cầu N : tra bảng 5-68 với vận tốc cắt v=166m/p ta được

công suất cắt yêu cầu N = 2,9kw

Với các hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc trước  và góc nghiêng chính của dao k = 1 Như vậy ta vẫn có công suất cắt thực tế N= 2,9kw

4- Bước 4: Cắt đứt

- Chọn dao: dao cắt đứt có bề rộng a  3mm và góc vát là 100

- Chiều sâu cắt t: chiều sâu cắt t bằng chiều rộng của dao t  3mm

- Lượng chạy dao s: tra bảng 5-72 STCNCTM tập II ta được s  0,07 mm/

k2: hệ số phụ thuộc vào d/D (d/D = 0) ta được k2 = 1

k3: hệ số phụ thuộc vào loại thép được gia công tra theo bảng 5-63 ta được k3 =0,37

k4: hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi k4 =1

k5: hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc có dung dịch trơn nguội k5 =1Vậy vận tốc cắt thực tế v = vb.k = 57.1.1,04.0,37.1 = 30m/p

bảng 5-22 STCNCTM tập II) ta được:

kp 1,08; kp  1,25; kp 1; Cp 408; x1; y0,75; n-0,15;

Vậy ta chỉ có thành phần lực cắt

Pz  10.Cp.tx.sy.vn.kp  10.408.31.0,070.75.42-0.15.kpTrong đó kp  kp kp kp  1,08.1,25.1  1,35

Vậy lực cắt theo phương z :

Định vị: Chi tiết được định vị trên mâm cặp ba chấu và mặt đầu được tỳ vào côn

móc để hạn chế bậc tự do tịnh tiến dọc trục Như vậy chi tiết được hạn chế 5 bậc tựdo

Kẹp chặt: kẹp chặt bằng mâm chấu cặp.

Chọn dao: mũi khoan thép gió, dao tiện hợp kim cứng

Chọn máy: Chọn máy theo đường kính phôi mà nó có thể gia công được vì

vậy với phôi có kích thước 26 ta chọn máy tiện T616

- Lượng chạy dao s : tra bảng 5-87 STCNCTM tập II ta được sb = 0,2 mm/v Do

L = 5.D nên ta phải nhân thêm hệ số điều chỉnh kcs = 0,9 Vậy lượng chạy dao thực tếlà:

s = sb.kcs = 0,2.0,9 = 0,18mm/v

- Vận tốc cắt v: tra bảng 5-86 STCNCTM tập II với nhóm thép gia công là

nhóm 9 (b =1100  1150 Mpa) ta được vb = 24m/p

Với các hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt:

k1 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của mũi khoan k1= 1

k2 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép k2 = 1

k3 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ k3 = 0,7

k4 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác vật liệu mũi khoan k4 = 1

- Công suất cắt yêu cầu N: tra bảng 5-88 STCNCTM tập II ta được công suất

cắt yêu cầu N = 1,1kw (ở đây không có các hệ số hiệu chỉnh)

Do L < 3.D nên ta có hệ số điều chỉnh kcs = 1 Vậy lượng chạy dao thực tế là:

s = sb.kcs = 0,08.1 = 0,08mm/v

- Vận tốc cắt v: tra bảng 5-86 STCNCTM tập II với nhóm thép gia công là

nhóm 9 (b =1100  1150 Mpa) ta được vb = 20,5m/p

Với các hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt:

k1 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của mũi khoan k1= 1

k2 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép k2 = 1

k3 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ k3 = 1

k4 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác vật liệu mũi khoan k4 = 1

- Công suất cắt yêu cầu N: tra bảng 5-88 STCNCTM tập II ta được công suất

cắt yêu cầu N = 0,8kw (ở đây không có các hệ số hiệu chỉnh)

3- Bước 3 : Tiện định hình

- Chiều rộng lưỡi cắt B =8 mm

- Với đường kính bán cầu cần gia công D = 15mm ta chọn lượng chạy dao s vàvận tốc cắt v, và công suất cắt yêu cầu N như sau: (tra bảng 5-71 STCNCTM tập IItrang 63- STCNCTM)

- Lượng chạy dao s : tra bảng 5-60 STCNCTM tập II ta được s = 0,3mm/v

- Vận tốc cắt v: tra bảng 5-64 với lượng chạy dao s là 0,3mm/v ta được v = 182m/

- Công suất cắt yêu cầu N: tra bảng 5-68 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II

ta được công suất cắt yêu cầu là N = 2,4 kw

Với các hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc trước  và góc nghiêng chính của dao k = 1 Như vậy ta vẫn có công suất cắt thực tế N= 2,4kw

III- Nguyên công 3: Tóp pitông

Chi tiết được nung tới 900  9500C, sau đó chi tiết được ép trong lòng khuônđịnh dạng (Hình vẽ) Khi nung phải xoay đều chi tiết và phải liên tục lắc thử taybiên với pitông để kiểm tra độ dơ Quá trình được thực hiện trong vòng khoảng 1phút

IV- Nguyên công 4: Tiện đầu kẹp

Sơ đồ gá đặt

20

- Định vị: chi tiết được định vi trên mâm cặp ba chấu (hạn chế 4 bậc tự do)

- Kẹp chặt: sau khi định vị ta tiến hành kẹp chặt bằng mâm cặp ba chấu

- Chọn máy: ta chọn máy T616

- Chọn dao: dao tiện thép hợp kim cứng với kích thước 16x25mm

Tiện đầu kẹp đạt kích thước 15 và chiều dài 20mm

- Chiều sâu cắt t: lấy t = 2mm Vậy ta phải tiện qua 2 lần

- Lượng chạy dao s : tra bảng 5-60 STCNCTM tập II ta được s = 0,3mm/v

- Vận tốc cắt v: tra bảng 5-64 STCNCTM tập II với lượng chạy dao s=

- Công suất cắt yêu cầu N: tra bảng 5-68 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II

ta được công suất cắt yêu cầu là N = 2,4 kw

Với các hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc trước  và góc nghiêng chính 

của dao k = 1 Như vậy ta vẫn có công suất cắt thực tế N= 2,4 kw

V- Nguyên công 5 : Tiện thô, tinh mặt trụ ngoài

(Các thông số công nghệ cho nguyên công này được tính toán ở phần B)

VI- Nguyên công VI : Nhiệt luyện

Với yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là đạt độ cứng 6365HRC nên để đạt được

độ cứng yêu cầu như trên ta phải qua nguyên công nhiệt luyện Các bước tiếnhành :

- Tôi : Nung chi tiết đến nhiệt độ từ 9000C-9200C (trên đường Acm trong giản

đồ pha) ở khoảng nhiệt độ đó chi tiết hoàn toàn ở trạng thái Austenis (Fe) Giữkhoảng nhiệt độ đó trong vòng khoảng 2400s để chuyển hoàn toàn thành trạng tháiAustenis có cỡ hạt nhỏ Sau đó bỏ ra ngoài và làm nguội trong môi trường dầu Sơ

đồ tôi được thể hiện như sau :

- Ram thấp: Nung chi tiết tới nhiệt độ 150 - 2500C để tổ chức đạt được là

máctenxit ram Sau khi ram độ cứng của chi tiết giảm không đáng kể 13HRCnhưng ứng suất dư bên trong thì giảm đi đáng kể.

- Thấm các bon bề mặt : do hàm lượng các bon trong thành phần vật liệu làmchi tiết thấp (vật liệu làm chi tiết là thép hợp kim 30XT) và hơn nữa bề mặt làmviệc của chi tiết phải chịu được khả năng mài mòn vì vậy sau khi tôi và ram thì độcứng bề mặt sẽ không đảm bảo yêu cầu từ 6265HRC Do đó ta phải tiến hànhthấm các bon bề mặt Để đạt được mục đích trên quá trình thấm cácbon phải đạtđước các yêu cầu sau : + đối với bề mặt : có hàm lượng cácbon trong khoảng0,81% (nhỏ hơn sẽ không đủ cứng và chống mài mòn, nhiều hơn sẽ gây ra giòn)

+ đối với lõi : có tổ chức hạt nhỏ (cấp 58), độ dai cao, HRC 3040

Nhiệt độ thấm : là khoảng nhiệt độ mà thép ở trạng thái hoàn toàn austenit, vì

vậy ta nung chi tiết nên tới khoảng 9009500C (trên đường Ac3)

Thời gian thấm : phụ thuộc vào chiều sâu lớp thấm, chiều sâu lớp thấm càng

dày thì thời gian thấm càng lâu Cứ 0,1mm chiều sâu lớp thấm cần 1h nung nóng

và giữ nhiệt

VII- Nguyên công VII: Khoan lỗ 2

Sơ đồ gá đặt: (Hình vẽ)

Ø2

Định vị: chi tiết được định vị vào mặt trụ ngoài 20 trên khối V dài và mặt

đầu được tỳ vào chốt để hạn chế bậc tự do tịnh tiến dọc trục Như vậy chi tiết đượchạn chế 5 bậc tự do Ta chia nguyên công này làm 2 lần khoan, với lần khoan thứhai ta định vị thêm một chốt côn tuỳ động vào lỗ đã gia công ở lần thứ nhất, cónhư vậy thì ta mới bảo đảm được độ đồng tâm giữa hai lần khoan Vì vậy ở lần

khoan thứ hai chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do.

Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng đòn kẹp ren, ở đây ta dùng đòn kẹp để

kẹp được một lúc hai chi tiết

Chọn máy: máy khoan cần

Chọn dao: Mũi khoan hợp kim cứng

- Lượng chạy dao s : tra bảng 5-87 STCNCTM tập II ta được sb = 0,04 mm/v Do

L > 3.D nên ta có hệ số điều chỉnh kcs = 1 Vậy lượng chạy dao thực tế vẫn là 0,04mm/v

- Vận tốc cắt v: tra bảng 5-86 STCNCTM tập II với nhóm thép gia công là

nhóm 9 (b =1100  1150 Mpa) ta được vb = 20,5m/p

Với các hệ số hiệu chỉnh về tốc độ cắt:

k1 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của mũi khoan k1= 1

k2 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào trạng thái thép k2 = 1

k3 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ k3 = 1

k4 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mác vật liệu mũi khoan k4 = 0,6

- Công suất cắt yêu cầu N: tra bảng 5-88 STCNCTM tập II ta được công suất

cắt yêu cầu N < 0,8kw (ở đây không có các hệ số hiệu chỉnh)

VIII- Nguyên công 8: Mài mặt ngoài

Sơ đồ gá đặt: (Hình vẽ)

- Lượng chạy dao s: tra bảng 5-203 với đường kính chi tiết mài là 20, số vòng

quay của chi tiết là 190380v/p ta được lượng chạy dao ngang sbảng= 3mm/p Với

hệ số hiệu chỉnh:

k1: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào vật liệu gia công k1 = 0,87

k2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của đá mài k2 = 1,3

Vậy ta có lượng chạy dao ngang thực tế là s = sbảng.k1.k2 = 3.0,87.1,3 = 3,4mm/p

- Công suất cắt yêu cầu N: Với chiều dài mài là 60mm tra bảng 5-205 ta được

công suất cắt yêu cầu là Nb = 4kw

Với các hệ số hiệu chỉnh về công suất:

k1: hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công k1 = 1,1 (thép đã qua tôi)

k2: hệ số phụ thuộc vào độ cứng đá k2= 1

Vậy công suất cắt thực tế:

N = Nb.k = 4.1,1 = 4,4 kw

b- Mài tinh

- Chiều sâu cắt t: với mài tinh ta lấy chiều sâu cắt t = 0,005mm

- Chiều sâu cắt t: với mài thô ta lấy t = 0,01mm

- Lượng chạy dao s: tra bảng 5-203 với đường kính chi tiết mài là 20, số vòng

quay của chi tiết là 190380v/p ta được lượng chạy dao ngang sbảng= 3mm/p Với

hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào đường kính đá mài và vật liệu gia công, thép đã tôi

và đường kính đá là 600mm ta được hệ số điều chỉnh là k1=0,9 Và một hệ số điềuchỉnh nữa phụ thuộc vào đường kính và độ chính xác gia công k2 = 0,8 (với cấpchính xác 3 và lượng dư đường kính là 0,15mm)

Vậy ta có lượng chạy dao thực tế là s = sbảng.k1.k2 = 3,08.0,9.0,8 = 2,22mm/p

- Công suất cắt yêu cầu N: Với chiều dài mài là 60mm tra bảng 5-205 ta được

công suất cắt yêu cầu là Nb = 4kw

Với các hệ số hiệu chỉnh về công suất:

k1: hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công k1 = 1,1 (thép đã qua tôi)

n

Định vị: Chi tiết được định vị bằng mâm cặp ba chấu và một đầu được chống

tâm, như vậy mặt trụ ngoài chính là bề mặt định vị trong quá trình nghiền

Kẹp chặt: Tiến hành kẹp chặt chi tiết bằng mâm cặp ba chấu

Chọn máy: Dùng máy tiện T616

Các chế độ cắt tra “Sổ tay cơ khí tiếng Nga” ta được:

- Lượng dư cho nghiền : với nghiền thô z = 0,02 0,05 mm.

- Vận tốc cắt v: với nghiền thô tốc độ quay của chi tiết thường lấy v < 4m/s ta

chọn v = 3m/s Vậy số vòng quay của chi tiết :

X- Nguyên công10: kiểm tra

Sau khi nghiền song các lỗ xilanh ta tiến hành kiểm tra để đảm bảo tính chínhxác Sau đó ta mới chuyển sang nguyên công nghiền tinh

XI- Nguyên công 11: Nghiền tinh mặt ngoài

Định vị: Chi tiết được định vị bằng mâm cặp ba chấu và một đầu được chống tâm Kẹp chặt: Tiến hành kẹp chặt chi tiết bằng mâm cặp ba chấu

Chọn máy: Dùng máy tiện T616

- Lượng dư cho nghiền : với nghiền tinh z = 0,002 0,005 mm.

- Vận tốc cắt v: với nghiền tinh tốc độ quay của chi tiết thường lấy v = 12m/s.

Với điều kiện sản xuất tai Việt Nam ta chỉ lấy v = 5

Vậy số vòng quay của chi tiết :

- Vận tốc tịnh tiến khứ hồi : thường lấy vtt = 0,2.vquay = 0,2.5 =1m/s

XII- Nguyên công10: Nghiền siêu tinh mặt ngoài bằng dầu

Sơ đồ gá đặt, định vị và kẹp chặt như nguyên công nghiền thô bên trên

n

Vtt

0.05

Chất dùng để đánh bóng: đối với vật liệu chi tiết là thép hợp kim ta chỉ dùng

dầu hỏa trọn với chất béo để đánh bóng

Chú ý: Khi nghiền

- Áp lực nghiền không vượt quá 0,2 0,4 Mpa

- Dịch chuyển đều đặn dụng cụ nghiền theo đường tâm lỗ xilanh

- Bôi định kỳ lớp bột nghiền mỏng

XIII- Nguyên công13: Kiểm tra lần cuối đường kính pitông

Sau khi nghiền siêu tinh mặt trụ ngoài xilanh bằng dầu ta tiến hành kiểm trađường kính ngoài của pitông lần cuối để đảm bảo kích thước 20 yêu cầu

XIV- Nguyên công14: Cắt đứt phần kẹp

Sơ đồ gá đặt: (Hình vẽ)

2

Định vị: Chi tiết được định vị vào mặt trụ ngoài bằng mâm cặp ba chấu, nhưng

do mặt trụ ngoài đã được nghiền tinh nên khi định vị ta phải chú ý không làm xước

bề mặt chi tiết vì vậy ta phải dùng mấu kẹp làm bằng gỗ

Chọn máy: máy mài 2W125

Chọn dao: đá cắt đứt có bề rộng a  3mm và góc vát là 100

- Chiều sâu cắt t: chiều sâu cắt t bằng chiều rộng của đá t  3mm

Trong điều kiện chi tiết đã qua nhiệt luyện lên độ cứng rất cao nên ta phải chọnchế độ cắt cho phù hợp

- Lượng chạy dao s = 0,1mm/v

- Tốc độ quay của đá n = 450v/p