Gia công trục khuỷu máy diezel

Tài liệu tham khảo Gia công trục khuỷu máy diezel

Lời nói đầu Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực,v v Đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy là đồ án của sinh viên nghành công nghệ chế tạo máy, đồng thời đồ án này cũng là một đồ án bắt buộc đối với một số nghành nh ô tô, động cơ đốt trong, máy chính xác…Đồ án công nghệ chế tạo máy hớng dẫn sinh viên giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo máy sau khi đã nghiên cứu các giáo trình cơ bản của nghành công nghệ chế tạo máy Khi làm đồ án công nghệ chế tạo máy sinh viên sẽ vận dụng lí thuyết của nhiều môn học: Công nghệ kim loại, Dung sai, các sổ tay để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ Với mục đích nh vậy khi học môn học Công nghệ chế tạo máy tôi đợc giao nhiệm vụ thiết kế qui trình công nghệ gia công Trục khuỷu máy dập tấm Gia công Trục khuỷu máy diezel là một công việc hết sức phức tạp yêu cầu thợ bậc cao, đồ gá, máy chuyên dùng có tính chính xác cao Các nguyên công gia công trục khuỷu máy diezel đều đòi hỏi phải có đồ gá song do phạm vi nghiên cứu cũng nh sự hạn chế về mặt thời gian nên trong đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh then trên trục Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơ tốt để tìm hiểu thiết kế các loại chi tiết khác Phát huy trí sáng tạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụ khoa học khác, hình thành phơng pháp luận khoa học cho ng-ời học viên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra các giả thiết và so sánh kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khối lợng công việc tơng đối lớn nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót Tôi rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến xây dựng để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn Tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn chỉ bảo của thầy giáo Nguyễn Đức Hát và các giáo viên khác trong bộ môn công nghệ chế tạo máy của các đồng chí trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này

Mục lục:

Phần I: Phân tích chi tiết, chọn phôi và xác định phơng pháp chế tạo 1.1 Phân tích chi tiết gia công

1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết:

1.3 Xác định phơng pháp chế tạo phôi

Phần II : Lập qui trình công nghệ gia công cơ

2.1 Thứ tự các nguyên công

2.2 Sơ đồ nguyên công

2.3 Tra lợng d cho các nguyên công

2.4 Tra chế độ cắt cho các nguyên công

Phần III: Tính toán thiết kế đồ gá 3.1 Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công gia công cổ khuỷu Phần kết luận

Tài liệu tham khảo

Phần i Phân tích chi tiết và xác định phơng pháp chế tạo phôi.

Trong nội dung chơng này chúng ta sẽ xem xét điều kiện làm việc của trục khuỷu máy Diezel từ đó đa ra đợc những kết luận về tính công nghệ của kết cấu

1.1 Phân tích chi tiết gia công:

Trục khuỷu máy Điezel là chi tiết dạng trục, là một trong những chi tiết quan trọng nhất của động cơ, cờng độ làm vịêc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong

Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận từ pittông truyền qua thanh truyền, biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay để đa công suất ra ngoài và nhận mômen từ bánh đà truyền lên pittông để khởi động quá trình làm việc của động cơ Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính ( quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay).Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên có tính chất va đập rất mạnh.Các lực này tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn

trục đồng thời gây ra hiện tợng dao động dọc và dao động xoắn, ngoài ra các lực tácdụng nói trên còn gây hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ khuỷu Vì vậy khi chế tạo trục khuỷu cần đạt những yêu cầu sau:

Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lợng nhỏ và ít mòn

Có độ chính sát gia công cao, các bề mặt làm việc cần có độ bóng và độ cứng cao

Không sảy ra hiện tợng dao động cộng hởng trong phạm vi tốc độ sử dụng

Kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng tính đồng đều tính cân bằng của động cơ vàphải dễ chế tạo

Hình dạng kết cấu trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh cách bố trí xilanh số kỳ của

động cơ va thứ tự làm việc của xilanh

Về kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau

Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động mômen xoắn nhỏ

Trục khuỷu ta cần chế tạo là trục khuỷu máy Diezel thiếu cổ trục

MTrục khuỷu máy Diezel có các bộ phận chính nh sau:

-Đầu trục khuỷu

-Cổ trục

-Má khuỷu

-Cổ khuỷu

-Đuôi trục khuỷu

+Đầu trục khuỷu: Thờng dùng để nhận công suất từ máy chính

+Cổ trục: là bộ phận để lắp trục lên thân máy qua bạc trợc

+Má khuỷu: Là bộ phận nối cổ trục và cổ khuỷu

+Cổ khuỷu : Là phần nối với thanh truyền tạo chuyển động quay

+Đuôi trục khuỷu: Thờng lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyền dẫn côngsuất (nh bánh răng, puli.v.v)

1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết:

Trục khuỷu máy Diezel có dạng trục lệch tâm Trục là loại chi tiết quan trọng,chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là dạng tròn xoay

Bề mặt làm việc của trục là các bề mặt trụ tròn xoay 50-0,050-0,025,và 60-0,0070,012, vì vậy các kích thớc quan trọng và bề mặt quan trọng của chi tiết là 50 và 60 vàchiều dài của nó Độ nhám của bề mặt trụ 60 khá cao Ra = 0,63 ( cấp 8 ), độ lệch tâm

e của cổ khuỷu so với cổ trục là e = 65 (mm)

Độ đồng tâm giữa các cổ trục là 0,02 (mm)

Độ song song giữa hai cổ khuỷu là 0,05 (mm)

Trục có chiều dài là 600(mm), đây là trục có độ cứng vững không cao

Các má khuỷu đợc chế tạo với yêu cầu kỹ thuật không cao

Các bề mặt gia công chính xác, để đảm bảo độ đồng tâm của hai cổ trục cần có hai

lỗ tâm làm chuẩn tinh thống nhất trong qúa trình gia công

Từ sự phân tích trên ta nhận thấy điều kiện làm việc của trục phức tạp vừa chịu mômen xoắn vừa chịu uốn nên khó gia công

Loại vật liệu chuyên dùng để chế tạo trục khuỷu hiện nay là thép các bon, thép hợpkim mang gang, thép hợp kim niken Crôm, ở đây ta cần chế tạo trục khuỷu bằng théphợp kim Crôm với yêu cầu nhiệt luyện đạt độ cứng HRC= 4852

Trong chơng này chúng ta sẽ phân tích chi tiết và các phơng pháp gia công đểquyết định phơng pháp chế tạo phôi

Các phơng pháp tạo phôi :

+ Phôi cán nóng

+ Rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản

+ Dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép

M Phơng pháp đúc trục khuỷu có những u điểm nh:

Trọng lợng phôi và lợng d gia công nhỏ, đồng thời có thể đúc đợc những kết cấuphức tạp của trục khiến cho việc phân bố khối lợng bên trong trục khuỷu có thể thựchiện theo ý muốn để đạt đợc sức bền cao nhất Tuy nhiên phơng pháp đúc trục khuỷucòn có rất nhiều nhợc điểm, đó là:

-Thành phần kim loại đúc khó đồng đều; thép kết tinh không đều tinh thể phíatrong thô hơn tinh thể phía ngoài, gang grafit cầu có quá trình cầu hoá không hoàntoàn nên ảnh hởng đến sức bền của trục khuỷu

-Dễ xảy ra các khuyết tật đúc nh rỗ ngót, rỗ khí, rạn nứt ngầm,

-Sức bền kéo , nén tại các gấp khúc kém

-Đối với phơng pháp rèn khuôn với các lý do sau đây:

* điểm:

+Rèn khuôn có thể chế tạo đợc các vật rèn đạt độ chính xác gia công từ cấp 4

đến cấp 8 và độ nhám bề mặt từ cấp 3 đến cấp 6

+Thao tác trong quá trình rèn khuôn đơn giản không đòi hỏi trình độ tay nghềcao

+Thuận lợi cho cơ khí hoá và tự động hoá quá trình rèn , phù hợp với côngnghiệp sản xuất hàng loạt và giá thành sản phẩm giảm, năng suất cao

+Trớc khi gia công ta phải tiến hành ủ và thờng hoá để khử nội lực Trớc khimài phải tôi hoặc ram để đảm bảo tính năng của trục khuỷu

Nhợc điểm:

+Lợng d gia công lớn, khi gia công cắt gọt thớ kim loại của trục khuỷu bị cắt

đứt, không liên tục ảnh hởng đến sức bền của trục khuỷu, với những trục khuỷu cókhối lợng lớn, sản xuất loạt vừa và hoàn loạt có tính kinh tế không cao

Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, u nhợc điểm của các phơng pháp rèn, đúc

ở phơng án của đồ án này ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là đúc Trục khuỷu làchi tiết quan trọng yêu cầu kỹ thuật cao nên ta đúc trong khuôn hợp kim có lớp trátphủ, đúc áp lực

Phần II Lập qui trình công nghệ gia công cơ

Trong chơng này, từ việc xác định phôi là đúc ta sẽ tiến hành phân tích và giảiquyết các vấn đề theo trình tự các nguyên công sau:

2.1 Thứ tự các nguyên công:

Để tạo ra sản phẩm chi tiết trục khuỷu máy Diezel ta phải tiến hành gia công theothứ tự các nguyên công sau:

Nguyên công 1 : Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

Nguyên công 2 : Tiện thô mặt trụ 60 và 50 (cổ trục)

Nguyên công 3 : Tiện tinh mặt trụ 60 và 50 (cổ trục)

Nguyên công 4 : Tiện thô hai cổ khuỷu 50

Nguyên công 5 : Tiện tinh hai cổ khuỷu 50

Nguyên công 6 : Phay rãnh then

Nguyên công 7 : Nhiệt luyện

Nguyên công 8: Kiểm tra sự biến dạng của trục

Nguyên công 9: Sửa lỗ tâm

Nguyên công 10: Mài tinh cổ trục 60 và 50

Nguyên công 11: Mài tinh hai cổ khuỷu 50

2.2 Sơ đồ các nguyên công:

Theo cách phân chia nh trên có 11 nguyên công, tuy nhiên nguyên công nhiệtluyện,kiểm tra không có sơ đồ nguyên công mà ta chỉ hình dung là phải có nhữngnguyên công này

MCác sơ đồ nguyên công đợc thể hiện lần lợt nh sau:

M Nguyên công i: phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

Chọn chuẩn thô: mặt trụ ngoài của đầu và đuôi trục

Chọn máy:Tra bảng 9_38 sổ tay công nghệ chế tạo máy trang 73 ta chọn máy phayvạn năng và khoan tâm bán tự động kí hiệu 6H82 có các thông số chính sau:

+ Khoang cách a từ đờng trục trục chính đếm bàn máy 30350 mm

+ khoảng cách b từ sống trợt thân máy tới bàn máy 240480 mm

+ khoảng cách lớn nhất từ sống trợc thẳng đứng đến thanh giằng 775 mm

+khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính đến mặt dới của xà ngang 155 mm + khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính đến ổ đỡ trục dao 700 mm

+ khoảng cách từ mặt sau của bàn đến sống trợc thân máy 320 mm

+ đờng kính lỗ trục chính 29 mm

+ đờng kính trục gá dao 32 mm

+ phạm vi tốc độ truc chính 301500 vg/phút

+ công suất động cơ chạy dao 1,7 KW

+ kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy B1= 320 mm, L= 1250 mm

+Công suất của động cơ phay-khoan:5,5{k}

+Đờng kính lớn nhất của chi tiết đợc gia công trên máy:400[mm]

+Khoảng cách hai đầu tâm:7001000 [mm]

+Hiệu suất:0,75

+Số cấp tốc độ trục chính: 23

+Phạm vi tốc độ trục chính:12,52000[v/p], máy tiện ren vít 1K62 có các cấptốc độ [v/p]: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400;500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000

+Động cơ của truyền động chính đạt công suất: 7,510[KW]

+Kích thớc máy: 252211661324 [mm]

+ Khối lợng của máy 2290 kg

+dịch chuyển lớn nhất bàn dao (dọc 460930 mm, ngang 250 mm )

Chọn dao tiện : Theo bảng 4-6 trang 297 tập 1 sổ tay CNCTM chọn dao tiện ngoàithân cong có góc nghiêng 90o (trái và phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bảnhbL=1610100 [mm] ,n=4,l=10,R=0,5 [mm],

Dao vát mép:Theo bảng 4-6 trang 297 sổ tay CNCTM là dao tiện ngoài thân cong

có góc nghiêng chính là 90o (phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bản là:hbL=1610100[mm]

+Đờng kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công trên thân máy:320 [mm]

+Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi tâm:750 [mm]

 Nguyên công Iv: tiện thô cổ biên

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờtrục

Định vị: 2 khối V ngắn

Chọn máy: máy tiện 1K62 giống nguyên công 2

Chọn dao:

Theo bảng 4-6 trang 297 tập 1 sổ tay CNCTM chọn dao tiện ngoài thân cong

có góc nghiêng 90o (trái và phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bảnhbL=1610100 [mm] , n=4, l=10, R=0,5 [mm],

Thứ tự nguyên công:

 Gá lần 1

Tiện thô cổ khuỷu đạt 50,925 mm và truc 54 đạt 54,12

 Gá lần 2

- Tiện thô cổ khuỷu hai đạt 50,925 mm và truc 54 đạt 54,12

Nguyên công v: tiện tinh cổ biên

M Nguyên công V có chuẩn, gá, dao giống nh nguyên công IV

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờtrục

 Gá lần 1

+Tiên tinh cổ khuỷu đạt 50,215 va và truc 54 đạt 54 mm

Gá lần 2

+Tiện tinh cổ khuỷu đạt 50,215 va và truc 54 đạt 54 mm

Nguyên công VI khác nguyên công V ở chế độ công nghệ (ta sẽ xem xét trongphần tra chế độ cắt)

M Nguyên công Vi: phay rãnh then

Chọn chuẩn: Mặt trụ ngoài của đầu trục khuỷu, đuôi trục khuỷu và 1 điểm ở mákhuỷu

Định vị: 2 khối V ngắn và 1 chốt tì

Chọn máy:Theo bảng 9_38 sổ tay CNCTM ta chọn máy cho phay rãnh then là máy6H12 với các thông số sau:

+Số cấp tốc độ chính: 18

+Công suất động cơ chính: 7 KW

+Công suất động cơ chạy dao:1,7 KW

+Kích thớc làm việc của bàn máy:3201250 [mm]

+Số cấp bớc tiến của bàn máy: 18

M nguyên công VIi: nhiệt luyện

Mnguyên công VIii: kiểm tra sự biến dạng của chi tiết

Mnguyên công ix: sửa lỗ tâm

MNguyên công x: mài các mặt trụ Φ50 và Φ60

Chọn chuẩn: hai lỗ tâm khống chế năm bậc tự do

Định vị : giống nguyên công II

Chọn máy: tra bảng 9_50 trang 95 sổ tay CNCTM ta chọn máy mài tròn ngoài kíhiệu 3M151 có các thông số cơ bản nh sau:

+ Đờng kính gia công lớn nhất: 200 [mm]

+ Chiều dài gia công lớn nhất: 700 [mm]

+ Đờng kính mài lớn nhất

+ Mài ngoài 60 mm

+ Chiều dài mài lớn nhất

+ Mài ngoài 700 mm

+ Chiều cao từ tâm tới bàn máy 125 mm

+Côn móc của trục chính ụ trớc và nòng ụ sau: N0 4

+ Số vòng quay của trục chính:50500; Số vòng quay của phôi gia công: 75;150; 300;

+Tốc độ dịch chuyển tự động của bàn máy: 0,055 [vòng/ph]

+Dịch chuyển ngang lớn nhất của ụ mài: 185 [mm]

+Công suất của động cơ: 10 [kW]

+Kích thớc máy: 4635X2459X2150 [mm]3

+Đờng kính đá mài lớn nhất 600 mm

+Chiều cao lớn nhất 100 mm

+Tốc độ chạy dao ngang của ụ mài 0,14 (mm/ph)

+Tốc độ quay trục chính mang đá mài 1590 (vòng/ph)

Chọn đá mài: tra bảng 4_170 sổ tay CNCTM trang 459 ta chọn đá mài phẳng kíhiệu ΠΠ có các thông số cơ bản nh sau:

+ Mài thô cổ trục đạt 60,85 dài 55 [mm]

+ Mài thô đầu trục đạt 50,01dài 90 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt 60 dài 55 [mm]

+ Mài tinh đầu trục đạt 49,975dài 90 [mm]

 Lần gá 2:

+ Mài thô cổ trục đạt 60,85 dài 55 [mm]

+ Mài thô đuôi trục đạt 50,01 dài 96 [mm]

+ Mài tinh cổ trục đạt 60 dài 55 [mm].độ nhám 0,63 HRC

+ Mài tinh đuôi trục đạt 49,975dài 96 [mm] độ nhám 0,63 HRC

M Nguyên công Xi: mài cổ khuỷu

Chọn chuẩn, gá giống nguyên công IV

Chọn máy giống nguyên công X

Chọn đá mài có chiếu dày 40mm

Thứ tự các bớc trong nguyên công:

 Gá lần 1

+ Mài thô cổ biên đạt 50,10 dài 45 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt 49,975 dài 45 [mm], độ nham 0,63 HRC

 Gá lần 2

+ Mài thô cổ biên đạt 50,10 dài 45 [mm]

+ Mài tinh cổ biên đạt 49,975 dài 45 [mm], độ nhám 0,63 HRC

2.4 Tra lợng d cho các nguyên công:

- Xác định lợng d gia công cho các bề mặt căn cứ vào:

Vật liệu chi tiết

+Phôi và phơng pháp chế tạo phôi

+Tiến trình công nghệ gia công các bề mặt

+Sơ đồ gá đặt chi tiết khi gia công bề mặt

+Kích thớc, yêu cầu kỹ thuật đối với bề mặt gia công

Căn cứ vào phơng pháp chế tạo phôi và các kích thớc của phôi tra bảng [3] tập 1 sổtay CNCTM ta có lợng d cho các nguyên công nh sau:

Nguyên