Đồ án công nghệ chế tạo máy: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Piston Vòi phun bơm Cao áp Diezel D12

Tính công nghệ của một sản phẩm hay của một chi tiết là đảm bảonhững yêu cầu và công nghệ chế tạo sản phẩm đó .Tận dụng được nguyênliệu, hợp lý hoá kết cấu sao cho chi tiết dễ tháo lắp,

Nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước theo đường lối xây dựng chủ nghĩa xã hội Đảng ta đã đồng thời đề

ra 3 cuộc cách mạng KHKT là then chốt tạo ra của cải cho xã hội Do

đó phải ưu tiên công nghiệp nặng một cách hợp lý

Trước tình hình và yêu cầu cấp thiết đó việc phát triển công nghiệp chế tạo máy đóng vai trò hết sức quan trọng đối với việc phát triển nền kinh tế quốc dân , song song với việc phát triển ngành chế tạo máy đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ công nhân kỹ thuật lành nghề Để đáp ứng nhu cầu của sự phát triển đó Hiện nay em là một sinh viên đã

và đang trang bị kiến thức về mặt lý luận , về kỹ thuật cơ sở và đặc biệt

là kiến thức chuyên môn , tay nghề để sau này ra trường với vốn kiến thức được trang bị em có thể góp một phần nhỏ bé của mình làm giàu cho đất nước

Vừa rồi em đã được giao đề tài : Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết << Piston Vòi phun bơm Cao áp Diezel D12 >>

Mục đích của đề tài này nhằm kiểm tra đánh giá việc vận dụng kiến thức khoa học kỹ thuật vào thực tế sản xuất đã được tiếp thu trong quá trình học tập trong trường ĐHSPKT HƯNG YÊN , so sánh qua lý thuyết và thực tế sản xuất và đặc biệt là rèn luyện kỹ năng nghề cho em

Sau khi nhận đề tài với sự giúp đỡ chỉ đạo tận tình của thầy giáo hướng dẫn , các thầy cô giáo trong khoa , các bạn cùng lớp và sự nỗ lực

cố gắng của bản thân em đã làm việc một cách nghiêm túc cùng với sự tìm tòi nghiên cứu cho đến nay đề tài của em đã được hoàn thành

Trong quá trình thực hiện mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do trình độ còn hạn chế cùng những kinh nghiệm còn ít nên không tránh khỏi những sai sót.

Vậy em kính mong sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô để đề tài của

em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thiện

đề tài này.

Phần I: PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ

Tính công nghệ của một sản phẩm hay của một chi tiết là đảm bảonhững yêu cầu và công nghệ chế tạo sản phẩm đó Tận dụng được nguyênliệu, hợp lý hoá kết cấu sao cho chi tiết dễ tháo lắp, tận dụng được thờigian gia công và thời gian lắp ráp.Vật liệu trong quá trình gia công là ítnhất, sử dụng được các phương pháp gia công tiên tiến để nâng cao đượcchất lượng và hạ giá thành sản phẩm

Chi tiết cần chế tạo là Piston Vòi phun bơm cao áp Diezel D12 Vật liệu để chế tạo là Thép 45 nên chi tiết có thể dễ dàng gia côngtrên các loại máy vạn năng bằng các loại dao thông thường

Từ bản vẽ của Piston ta có thể thấy phần làm việc chính của Pistonchủ yếu là phần 10,5 ,độ dài là 7,3 mm Độ nhẵn bề mặt theo yêu cầu là

Rz 3,2 tương ứng với cấp độ nhẵn là 8 Để có thể đạt được độ nhẵn nàythì ở bước gia công cuối cùng ta phải dùng phương pháp mài tinh lại các

bề mặt.Trên phần làm việc này còn có một lỗ 4, yêu cầu kỹ thuật giacông đạt cấp chính xác là 5 Như vậy ta có thể khoan rồi doa tinh để đạtcấp chính xác này.Góc nghiêng của lỗ so với lỗ 3 là 40 nên ta cần giacông sau khi đã gia công được lỗ 3 rồi phân độ để gia công lỗ 4 Lỗ 3này sẽ được gia công sau khi phay một rãnh vuông nghiêng 450,yêu cầu

về độ vuông góc giữa mặt A & B

về độ vuông góc giữa mặt A & B  0,03 mm nên trong nguyên côngchuẩn bị phôi ,trước khi khỏa mặt đầu phải tiện đi một lớp mỏng để khửcác mấp mô ở bề mặt trụ thì khi gia công mặt đầu có thể giảm được sai sốgây ra do hình dáng hình học của phôi và đạt độ vuông góc như yêu cầu

kỹ thuật

Trên Piston có đoạn trụ dài 9 mm , một rãnh dài 1,5 mm và các đoạntrụ 8,5 có thể tiện dễ dàng trên máy tiện vạn năng

Vì điều kiện làm việc của Piston đòi hỏi phải có độ cứng để Pistonkhông bị cong vênh , mòn trong quá trình làm việc nên cần phải nhiệtluyện trước khi mài đạt kích thước

Phần II : XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Xác định dạng sản xuất là khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợpgiúp cho việc xác định hợp lý đường lối công nghệ và tổ chức sản xuất đểchế tạo sản phẩm đạt chi tiêu kinh tế kỹ thuật

- Để xác định dạng sản xuất ta căn cứ vào hai thông số chính là :

+ Khối lượng chi tiết

+ Số lượng được sản xuất trong một năm

II.1 Xác định khối lượng chi tiết

Để tính được khối lượng chi tiết ta cần phải xác định được thể tích của chi tiết

Ta chia chi tiết thành các phần như sau:

Thể tích của chi tiết là:

L D

8 4

) L L (

D

4 2 2

5 , 8 4

) L L (

D

5 3 2



mm3

V6  8 , 5 4 1 , 9  64 , 6 mm3

V7 = 46 , 7

4

6 , 6 3 4

L D 7 7

L D

8 2

5 , 10 3 (

2

H ).

D D

9 2

L D

10 2 10

L D 112 11 2

L D 122 12 2

Với V : Thể tích của chi tiết

 : Khối lượng riêng của vật liệu làm chi tiết

m : Khối lượng của chi tiết

Dạng sản xuất

Khối lượng chi tiết (Kg)Kg>200 4 - 200 Kg < 4 KgSản lượng hàng năm của chi tiết (Chi tiết)Đơn chiếc

Theo phân công :Sản lượng hàng năm là N = 2000 chiếc/năm

Khối lượng chi tiết là m = 0,025 Kg < 4 Kg

 Dạng sản xuất là loạt vừa.

Phần III : PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO PHÔI III.1 Phương án chế tạo phôi

Phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết ,vật liệu , dạng sản xuất vàđiều kiện cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp , địa phương Có nhiềuphương pháp chế tạo phôi khác nhau như : Đúc , dập , rèn , cán

Đúc được dùng chế tạo phôi cho các loại chi tiết như : Gối đỡ , các chitiết dạng hộp , các loại càng phức tạp ,các loại trục chữ thập Vật liệuthường dùng cho phôi đúc là gang , thép, đồng , nhôm và một số loại hợpkim khác Đúc được thực hiện trong các khuôn cát , khuôn kim loại , trongkhuôn vỏ mỏng hoặc các phương pháp đúc ly tâm , đúc áp lực , đúc theomẫu chảy Tuỳ theo dạng sản xuất , vật liệu , hình dáng và khối lượngchi tiết mà chọn các phương pháp đúc hợp lý

Dập dùng để chế tạo phôi cho các loại chi tiết như : Trục răng côn , trụcrăng thẳng ,các loại bánh răng khác, các chi tiết dạng càng ,trụckhuỷu Các chi tiết được dập trên máy dập nằm ngang hoặc máy dậpđứng Đối với các loại chi tiết đơn giản thì dập sẽ không có ba via còn chitiết phức tạp có ba via ( khoảng 0,5 ->1% trọng lượng của phôi )

Rèn : Trong sản xuất đơn chiếc và hang loạt nhỏ, người ta thay phôibằng phôi rèn tự do Ưu điểm chính của phôi rèn tự do là giá thành hạ dokhông phải chế tạo khuôn dập

Cán : Phôi cán hay phôi thép thanh dùng để chế tạo các loại chi tiếtnhư con lăn , chi tiết kẹp chặt , các loại trục , xi lanh, Piston , bạc ,bánhrăng có đường kính nhỏ

Trong sản xuất hàng loạt vừa, loạt lớn và hàng khối thì dung sai của phôithép có thể đạt được theo bảng 3 < Thiết kế đồ án CNCTM >

Trong thực tế , chi tiết được chế tạo là Piston vòi phun bơm ,dạng sảnxuất là loạt vừa, khối lượng chi tiết nhỏ ,điều kiện sản xuất thuận lợi Dựavào việc phân tích các phương án chế tạo và điều kiện thực tế ta chọnphương pháp gia công chế tạo phôi là phôi cán

III-2 Gia công chuẩn bị phôi:

Do dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt vừa nên việc gia công chuẩn

bị phôi là việc đầu tiên của quá trình gia công cơ , cần chuẩn bị phôi vì :

vì phôi được chế tạo ra có bề mặt xấu so với yêu cầu như xù xì rỗnứt Tình trạng đó làm cho dụng cụ cắt nhanh bị mòn , nhanh hỏng , chế

độ cắt khi gia công bị hạn chế nhiều , đồng thời dễ sinh ra va đập , rungđộng làm giảm nhanh độ chính xác của các thiết bị , máy móc sai lệchhình dáng hình học của phôi lớn do tính in dập khi gia công để đạt yêucầu của chi tiết cần phải cắt nhiều lần và bằng nhiều dao làm cho thờigian công kéo dài chi phí lớn Do đó để khắc phục ta phải tiến hành giacông chuẩn bị phôi

Gia công chuẩn bị phôi thường là làm sạch phôi , gia công bóc vỏ Tuỳ thuộc vào dạng phôi yêu cầu cần đạt của chi tiết gia công mà dùngnguyên công gia công chuẩn bị phôi thích hợp nhất , không nhất thiếtphải qua các công việc nói trên Trong trường hợp phôi dùng để gia côngthành chi tiết là Piston nên ta cần phải gia công bóc vỏ trước khi gia côngtạo các bề mặt

Phần IV : THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

Phần IV.1 Đường lối công nghệ

Do dạng sản xuất là hang loạt vừa do đó việc lập quy trình công nghệcho chi tiết “ Piston vòi phun bơm” hợp lý có ý nghĩa quan trọng Nóảnh hưởng tới năng xuất lao động và chất lượng sản phẩm

Thực tế quy trình công nghệ được xây dựng trên nguyên công haymột số nguyên công trong trường hợp có nhiều dao hoặc trên máy cóphạm vi rộng tức là quy trình công nghệ được phân ra nhiều nguyên côngđơn giản , ít bước công nghệ Trong một số nguyên công dùng máy vạn

năng kết hợp với một số thiết bị chuyên dùng hoặc chuyên dùng đơn giản

để chế tạo

Nguyên tắc khi thiết kế thi công là phải đảm bảo năng xuất laođộng và độ chính xác yêu cầu Năng xuất và độ chính xác phụ thuộc vàochế độ cắt , các bước gia công thứ tự các bước công nghệ Vì vậy ta phảidựa vào dạng sản xuất , đường lối công nghệ để chọn sơ đồ nguyên côngcho phù hợp với dạng sản xuất đó thì gia công tập chung cho một vị tríhay một vài vị trí sử dụng đồ gá vạn năng kết hợp , các nguyên công cònlại với dạng sản xuất hàng loạt vừa ta phải dựa trên nguyên tắc phân tánnguyên công có thể gia công trên nhiều vị trí và dùng đồ gá chuyên dùng

và một số nguyên công nào đó có thể gia công làm nhiều bước

Với dạng sản xuất hàng loạt vừa và hàng khối các nguyên côngđược tách ra và gia công có ở nhiều vị trí khác nhau và có thể gia côngbằng nhiều dao hoặc bằng nhiều tổ hợp dao Chi phí cho các dụng cụ làcác cơ sở sau đây

- Kết cấu hình dáng kích thước của chi tiết

- Vật liệu và đặc tính vật liệu của chi tiết mà thiết kế đòi hỏi

- Sản lượng của chi tiết hoặc dạng sản xuất

- Hoàn cảnh và khả năng cụ thể của xí nghiệp

- Khả năng đạt được độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật của phương pháp

tạo phôi

IV.2 Trình tự các nguyên công

Phương án 1 :

Nguyên công 1 : Tiện khỏa mặt đầu

Nguyên công 2 : Tiện các mặt trụ ứ 8 và ứ 8,5

Nguyên công 3 : Đảo đầu chi tiết ,tiện mặt trụ ứ 10,5 và mặt côn

Nguyên công 4 : Phay rãnh rộng 4mm trên mặt trụ ứ 8,5

Nguyên công 5 : Gia công 2 lỗ ứ 3 và ứ 4

Nguyên công 6 : Nhiệt luyện

Nguyên công 7 : Mài tinh lại các mặt trụ

Phương án 2:

Nguyên công 1 : Tiện khoả mặt đầu

Nguyên công 2 : Tiện các mặt trụ

Nguyên công 3 : Khoan 2 lỗ ứ 3 và ứ 4

Nguyên công 4 : Phay rãnh trên mặt trụ ứ 8,5

Nguyên công 5 : Nhiệt luyện

Nguyên công 6 : Mài tinh lại các mặt trụ

Sau khi đã nghiên cứu kỹ nguyên lý làm việc cùng với hình dáng vậtthật chi tiết ta tiến hành phân chia các bề mặt gia công và chọn phươngpháp gia công hợp lý.So sánh các phương pháp trên để đạt độ chính xác

về kích thước cũng như độ nhẵn bóng bề mặt để đảm bảo điều kiện làmviệc của chi tiết ta chọn Phương án 1 để gia công vì chọn chuẩn đơngiản , kết cấu đồ gá không quá phức tạp có thể gia công một cách dễdàng

IV.3 Các nguyên công

* NGUYÊN CÔNG I : Khoả mặt đầu và khoan lỗ tâm

- Định vị và kẹp chặt : Trên mâm cặp 3 vấu , khống chế

4 bậc tự do ( tịnh tiến và quay quanh Ox, Oz)

- Máy tiện : T616

- Dao : Dao đầu cong có gắn hợp kim T15K6 hoặc BK8

Mũi khoan ruột gà ứ 3, dao vát lỗ (vật liệu P9)

- Các bước gia công :

+ Bước 1 : Tiện khoả một đầu

+ Bước 2 : Quay đầu phôi tiện mặt còn lại làm mặt

B

+ Bước 3 : Khoan lỗ tâm ứ 3 đạt độ vuông góc với mặt B

- Dụng cụ đo , kiểm tra : Thước lá ,thước cặp

*NGUYÊN CÔNG II : Tiện các mặt trụ ứ 8,5 và ứ 8

- Định vị : Dùng 2 mũi tâm định vị để khống chế 5 bậc tự do (3 bậctịnh tiến theo Ox,Oy,Oz , 2 bậc quay quanh Ox ,Oz ) có kẹp tốc đểtruyền chuyển động từ trục chính Mũi tâm ở mâm cặp là mũi tâm

tự lựa

- Máy tiện :T616

- Dao : Dao vai (có gắn hợp kim T15K6 hoặc BK8)

Dao cắt rãnh (vật liệu P9 )

- Các bước gia công :

+ Bước 1 :Tiện đoạn trụ ứ 8,5 dài 38 mm

+ Bước 2 :Tiện cắt rãnh 2 đoạn ứ 8

- Dụng cụ đo , kiểm tra :Thước cặp , Panme

*NGUYÊN CÔNG III : Quay đầu , tiện trụ ứ 10,5 và tiệncôn

- Định vị , máy như nguyên công II

- Dao : Dao vai , dao cắt rãnh ,dao tiện côn

- Các bước gia công :

+ Bước 1 : Tiện đoạn trụ ứ 10,5 đạt kích thước 55,5+ Bước 2 : Tiện đoạn trụ ứ 5 trên độ dài còn lại

+ Bước 3 : Tiện đoạn côn dài 1,2 mm

- Dụng cụ đo , kiểm tra :

Thước cặp ,Panme

* NGUYÊN CÔNG IV : Phay rãnh vuông rộng 4 mm

- Định vị : Dùng 2 mũi tâm giống như Nguyên công II, kẹp tốc được kẹp chặt để khống chế tất cả 6 bậc tự

do

- Máy : Máy phay đứng F 250 x 900

- Dao : Dùng dao phay ngón ( vật liệu thép P9 )

- Các bước gia công :

+Bước 1 : Phay thô

+Bước 2 : Phay tinh

- Dụng cụ đo , kiểm tra :

Panme , Thước cặp

* NGUYÊN CÔNG V : Gia công lỗ ứ 3 và ứ 4

- Định vị : Như nguyên công IV

- Máy : Khoan K125

- Dao : Mũi khoan ruột gà

Mũi doa

Mũi vát mép

Vật liệu làm dao đều là P9

- Các bước gia công :

- Dụng cụ đo , kiểm tra :

Panme đo lỗ , calip đo trong

* NGUYÊN CÔNG VI : Nhiệt luyện

* NGUYÊN CÔNG VII : Mài lại các mặt trụ

- Định vị : Như với nguyên công IV

- Máy : Máy mài vô tâm

- Dao : Đá mài trụ ngoài

- Các bước gia công

+ Bước 1 : Mài thô các trụ ứ 8,5

+ Bước 2 : Mài tinh các trụ ứ 8,5

+ Bước 3 : Quay đầu phôi

Mài thô trụ ứ 10,5 và ứ 8+ Bước 4 : Mài tinh các trụ ứ 10,5 và ứ 8

- Dụng cụ đo kiểm tra : Panme

Phần V:TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

Việc tính toán lượng dư gia công cho chi tiết là công việc quan trọng vàcần thiết làm cơ sở sau này cho công việc chế tạo phôi , nếu xác địnhlượng dư gia công không hợp lý sẽ gây cho công việc sau này có ảnhhưởng tới kinh tế cho nhiều mặt ,là cơ sở cho việc tính toán chế độ cắt

- Nếu lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu phải qua nhiều lần cắtgọt , ảnh hưởng tới dụng cụ cắt và độ rung động trong quá trình giacông và đồ gá không được bền ảnh hưởng tới chi tiết và hiệu quảkhông cao

- Nếu lượng dư gia công mà quá nhỏ thì sẽ không đủ để hớt đi các sailệch hình dáng hình học của chi tiết và chi tiết sẽ trở thành phế phẩm

và bị hỏng

Do vậy việc xác định lượng dư hợp lý là việc công việc rất quan trọng vì

nó ảnh hưởng đến những sai lệch và yêu cầu cho các chi tiết

V.1 Tính toán lượng dư cho nguyên công V : Khoan lỗ ứ 3 và ứ 4

Ta tính lượng dư gia công cho lỗ ứ 3 rồi từ đó suy ra lượng dư gia côngcủa lỗ ứ 4

Quy trình công nghệ gia công lỗ ứ 3 gồm có 2 bước :

- Bước 1 : khoan lỗ

- Bước 2 : doa lỗ đạt kích thước ứ 3+0,05

Theo bảng 10 trang 39 < tkđanctm > ta có :

Rz + Ti = 150 + 150 = 300 mTheo bảng 13 trang 40

Sau bước 1 : khoan Rz + Ti = 40 + 60 = 100 m

Sau bước 2 : doa Rz + Ti = 10 + 25 = 35 m

Sai lệch không gian tổng cộng tính theo công thức :

 phôi = 2

cm 2

   c :giá trị cong vênh của lỗ tính theo cả 2 phương hướng kính và

hướng trục  c tính theo công thức

) l k ( ) D k

Trong đó : - k : Độ cong giới hạn của phôi trên 1 mm chiều dài

- D : Đường kính lỗ

- l : Chiều dài lỗ Tra bảng 15 ta được k=1

=>  c = ( 1 3 )2  ( 1 6 , 6 )2  7 , 25 m

 cm : giá trị sai lệch

công thức tính  cm = l 2

2 D 2

 D : Dung sai đường kính lỗ

 l : Dung sai chiều dài lỗ

2

100 2

 i-1 : Sai lệch của bước(nguyên công) sát trước để lại

k : Hệ số chính xác hóa ,khi khoan lấy k = 0,05 ,doa lấy k

= 0,02

=> sai lệch còn lại sau khi khoan là

 1 = 0,05  phôi = 0,05 206 = 10,3 m => sai lệch còn lại sau khi doa là

 2 = 0,02  1 = 0,02 10,3 = 0,2 m

Do chi tiết chống tâm 2 đầu nên Gđ = 0

Lượng dư gia công nhỏ nhất tính theo công thức :

2Zmin = 2.( Rzi-1 + Ti-1 + 2

Gd 2 1

  )

Trong đó

Rzi-1 : chiều cao tế vi do bước công nghệ sát trước để lại

Ti-1 : chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại

 i-1 : Sai lệch do bước công nghệ sát trước để lại

Gđ : Sai số gá đặt của nguyên công đang thực hiện