THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG PISTONG

Nh vậy, đứng trên quan điểm về công nghệ thì các yếu tố nh thời gian chuẩn bị sản xuất và thời gian chế tạo trực tiếp ảnh hởng rất lớn đến hiệu quả sản xuất; thời gian chế tạo chi tiết đ

PHầN I MộT Số VấN Đề Về GIA CÔNG NHóM

Trong ngành cơ khí ở nớc ta, năng suất còn rất thấp Lý do chính là thời gian chi phí cho chuẩn bị sản xuất và thời gian phụ chiếm một tỷ lệ khá lớn trong quá trình chế tạo một sản phẩm nào đó Vì vậy khâu cải tiến kỹ thuật, tổ chức lao

động, hợp lý hoá sản xuất, ứng dụng phơng pháp gia công mới chiếm một vai trò rất quan trọng, nó đem lại một hiệu quả kinh tế cao

Việc đầu tiên của chế tạo máy là sản xuất ra những chi tiết có độ chính xác,

đạt chất lợng tốt, nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm mang lại hiệu quả kinh

tế cao Muốn giải quyết ổn thỏa vấn đề ấy còn phụ thuộc các yếu tố sau :

- Phí tổn về vật liệu chế tạo sản phẩm

- Thời gian chế tạo sản phẩm dài hay ngắn

- Khấu hao thiết bị nhiều hay ít

- Số lợng công nhân, cán bộ tham gia sản xuất và bậc thợ

- Thời gian chuẩn bị máy và dụng cụ phục vụ cho quá trình chế tạo

- Các chi phí phụ nh điện, nớc, dầu mỡ và các yêu cầu khác

Trong đó chi phí về vật liệu hầu nh không thay đổi, còn chi phí phụ chiếm một tỷ lệ khá nhỏ, không đáng kể

Nh vậy, đứng trên quan điểm về công nghệ thì các yếu tố nh thời gian chuẩn bị sản xuất và thời gian chế tạo trực tiếp ảnh hởng rất lớn đến hiệu quả sản xuất; thời gian chế tạo chi tiết đợc xác định theo công thức:

Ttc = Tcb + Tp + Tpv + TmVì vậy trong dạng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ số lợng chi tiết ít trong khi chủng loại lại nhiều, mỗi khi thay đổi lại gia công thì phải thiết kế lại toàn bộ các trang bị công nghệ phục vụ cho quy trình công nghệ chế tạo mới và cứ nh vậy quá trình đó lặp đi lặp lại khi thay đổi các chi tiết có kết cấu khác nhau Quá trình thì rất tốn thời gian

Để góp phần khắc phục những thiếu sót trên thì phơng pháp gia công nhóm

có thể giải quyết đợc : rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất, đặc biệt trong sản xuất

đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, có thể dùng những phơng pháp gia công trên các thiết bị

có năng suất cao, nâng cao tính loạt trong sản xuất và từ đó hạ giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế

Mục đích công nghệ điển hình là xây dựng một quy trình công nghệ chung cho những đối tợng sản xuất có kết cấu giống nhau Các đối tợng sản suất đợc xếp thành kiểu có dạng kết cấu giống nhau trong từng cỡ, kích thớc nhất định, có thể đợc gia công hoặc lắp ráp theo những tiến trình công nghệ giống nhau

Công nghệ điển hình tạo điều kiện :+ Thống nhất hóa, tiêu chuẩn hóa các nguyên công thông dụng

+ Hạn chế sự đa dạng của đối tợng về kết cấu và công nghệ trong cùng một kiểu, giảm bớt khối lợng lao động khi chuẩn bị sản xuất, giảm bớt các tài liệu trùng lặp nhau về nội dung

+Thực hiện chuyên môn hóa sản xuất các giai đoạn sản xuất trong phân xởng hoặc các giai đoạn sản xuất trong toàn bộ nhà máy trên cơ sở áp dụng các biện pháp tiên tiến về kỹ thuật và tổ chức sản xuất nh đờng dây tự động

Nhợc điểm của công nghệ điển hình : Kết cấu đối tợng trong quy trình công nghệ phải giống nhau hoặc khác rất ít Do đó, một quy trình công nghệ chỉ gia công đợc một loại chi tiết mà thôi chứ không gia công đợc đối với những chi tiết khác

Cơ sở của công nghệ nhóm là phân nhóm đối tợng sản suất theo sự giống nhau từng phần về kết cấu Nh vậy cho phép gia công các chi tiết trong cùng một nhóm với cùng trang thiết bị, dụng cụ và trình tự công nghệ, nghĩa là với cùng nguyên công Qua sự phân nhóm, số lợng chi tiết gia công tính cho một đơn vị trang thiết bị công nghệ cho một nguyên công sẽ tăng lên tơng ứng với quy mô sản suất lớn Công nghệ nhóm thờng đợc thực hiện ở từng nguyên công, cụ thể trên từng máy Việc phân chia chi tiết gia công thành từng nhóm gia công trên từng loại máy

cụ thể nh vậy sẽ gọn hơn

Nhợc điểm gia công nhóm : Chỉ nên áp dụng giới hạn ở một vài nguyên công chính Lý do chủ yếu, là do quá trình ghép chi tiết gia công sẽ rất phức tạp nếu từng chi tiết gia công cụ thể trong quá trình công nghệ của nó phải ghép nhóm nhiều lần ở điều kiện sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, loạt vừa với số lợng từng loại chi tiết không nhiều mà chủng loại chi tiết đa dạng, phức tạp thì việc phân nhóm nh vậy không thể thực hiện đợc hoặc sẽ rất tốn kém; mặt khác việc điều hành

và quản lý quá trình gia công cũng sẽ rất khó khăn và tốn kém

Phạm vi của công nghệ nhóm tuy hẹp hơn công nghệ điển hình, vì công nghệ nhóm chỉ bao gồm một số nguyên công chung ứng với một số bề mặt gia công giống nhau trên các chi tiết Nhng công nghệ nhóm lại rất cụ thể, cho phép ứng dụng nhanh và đa lại hiệu quả kinh tế tốt nhất ở điều kiện sản xuất loạt nhỏ -

đơn chiếc, chủ yếu là vì ở công nghệ nhóm số lợng chi tiết thuộc một nhóm có thể nhiều, mặc dù kết cấu các chi tiết có thể khác nhau So với công nghệ điển hình thì quy trình công nghệ gia công nhóm có tính vạn năng và sinh động hơn nhiều

I.VấN Đề GIA CÔNG NHóM PISTON.

1 Những cơ sở công nghệ gắn liền với gia công nhóm :

Thực tế có rất nhiều máy móc thiết bị phục vụ cho đời sống con ngời ở các lĩnh vực khác nhau và các chi tiết trong máy thì muôn hình muôn vẻ, chúng khác nhau cả về hình dáng lẫn kích thớc, chức năng làm việc và các yêu cầu về chế tạo cũng rất khác nhau Nhng chung quy thì các chi tiết đó có một số bề mặt cơ bản

nh mặt trụ tròn xoay trong, ngoài, mặt côn, mặt xoắn ốc và các mặt định hình

Những bề mặt đó là yếu tố để gia công nhóm Ngời ta phân chia các chi tiết đó ra từng nhóm, trong mỗi nhóm các chi tiết có những bề mặt gia công tơng

tự nhau để sau này có thể quyết định quy trình công nghệ chung cho cả nhóm và quy trình công nghệ gia công nhóm đó đối với từng chi tiết khác trong nhóm bằng cách có thể thêm bớt một vài nguyên công, nhng đại thể quy trình đó phải thích hợp cho các chi tiết trong nhóm và đờng lối công nghệ của các chi tiết trong nhóm này gần giống nhau

Đặc điểm nổi bật cần chú ý khi gia công nhóm cần loại trừ càng nhiều càng tốt sự khác nhau giữa các quy trình công nghệ của các chi tiết trong nhóm Vấn

đề đó phụ thuộc vào từng kết cấu cụ thể của từng chi tiết trong nhóm Do đó vấn đề căn bản là tiêu trừ sự khác nhau về kết cấu của các chi tiết trong nhóm càng nhiều càng thuận lợi Khi gia công nhóm cần giải quyết đợc 2 vấn đề rất quan trọng trong thiết kế chế tạo máy hiện nay là :

- Tính thừa kế về kết cấu và tính thừa kế về công nghệ

- Vấn đề tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá các bộ phận máy

2 Thực chất của tính thừa kế về kết cấu và về công nghệ :

2.1 Tính thừa kế về kết cấu :

Nói về kết cấu của một chi tiết là nói về hình dáng, kích thớc và hình thức chuyển động của chi tiết đó trong từng bộ phận máy, tuỳ theo chức năng làm việc cụ thể của từng chi tiết mà chúng có kết cấu khác nhau Do vậy mà khi sản xuất những sản phẩm với mẫu mã đa dạng để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống thì

sự khác nhau của các kết cấu chi tiết cũng dễ dàng sinh ra

Chính vì vậy mà trong thực tế sản xuất, để chế tạo các chi tiết đó ta gặp rất nhiều khó khăn, đó là phải có hàng loạt những quy trình công nghệ, đồ gá, dụng cụ, đồ đo kiểm khác nhau thích hợp với từng kết cấu cụ thể

Cho nên muốn nâng cao chất lợng sản phẩm và sản lợng nếu chỉ dựa vào sự nỗ lực, sức lao động của công nhân thì không đủ mà phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa ngời thiết kế và ngời chế tạo Ngời thiết kế phải hiểu biết những khó khăn trong khi chế tạo, phải dùng kết cấu thống nhất ( trong điều kiện đảm bảo đợc chức năng làm việc của chi tiết ) giảm bớt những kết cấu phức tạp để ngời chế tạo làm ra sản phẩm một cách dễ dàng nhất

Điều đó có nghĩa là sản phẩm mới làm ra cần dựa trên những cơ sở là những sản phẩm cũ đã có sẵn, cải tiến lại một số kết cấu cha hợp lý, bỏ những kết cấu lạc hậu về kỹ thuật để nâng cao sản phẩm mới lên một bớc cả về tính năng kỹ thuật lẫn giá thành chế tạo rẻ, sử dụng dễ dàng hoặc cải tiến những kết cấu để mở rộng phạm vi sử dụng máy.

Do đó tính thừa kế về kết cấu sẽ mang lại những ý nghĩa kỹ thuật sau :Sau khi đã phân thành các kết cấu thống nhất và tiêu chuẩn hoá, ngời thiết

kế có thể tập trung thời gian để giải quyết và đi sâu nguyên cứu một số vấn đề phức tạp, đó là những vấn đề có liên quan đến tính năng của máy móc mà không phải mất nhiều thời gian cho những công việc vụn vặt không cần thiết mà ngời đi trớc đã nghiên cứu kỹ, do đó giảm đợc phần lớn thời gian trong quá trình thiết kế

2.2 Tính kế thừa về công nghệ:

Tính thừa kế về kết cấu là tiền đề để mở đờng cho tính thừa kế về công nghệ Tính thừa kế về công nghệ cũng là một nội dung t tởng chỉ đạo và là một nguyên tắc để thiết kế một quá trình công nghệ mới và cải tiến một quá trình công nghệ cũ, nghĩa là khi lập quy trình công nghệ mới phải tận dụng quy trình công nghệ đã có sẵn, thay đổi càng ít càng tốt, chỉ cần điều chỉnh lại một ít là đã có một quy trình công nghệ chế tạo ra một sản phẩm mới

Tính thừa kế công nghệ cũng có một ý nghĩa kỹ thuật rất lớn : làm giảm thời gian thiết kế quy trình công nghệ, trang bị công nghệ mà chúng ta đã đợc ngời đi trớc nghiên cứu thiết kế rồi, để từ đó ngời cán bộ công nghệ tập trung thời gian cho những vấn đề kỹ thuật chủ yếu trong quá trình thiết kế chế tạo sản phẩm giảm đợc một khối lợng lớn về thời gian chuẩn bị sản xuất

Tóm lại ý nghĩa lớn lao của tính thừa kế là tuy trong điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ, đơn chiếc thì ta vẫn có thể dùng nguyên tắc sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối để sản xuất, điều đó có nghĩa là có thể dùng những phơng pháp gia công tiên tiến, ding thiết bị tiên tiến có năng suất cao để từ đó có thể nâng cao năng suất lao động và giảm giá thành sản phẩm một cách hiệu quả

3 Vấn đề tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá kết cấu :

Tiêu chuẩn hoá các chi tiết máy và các bộ phận máy là một nội dung rất quan trọng trong tính thừa kế về kết cấu

Cơ sở gia công nhóm dựa trên việc điển hoá quá trình công nghệ, cho nên để tiến hành gia công nhóm phải làm công việc chuẩn bị là tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá chi tiết máy và các bộ phận máy Nh vậy sẽ tránh đợc tình trạng lộn xộn, kết cấu quá nhiều, mỗi nơi mỗi xởng thì mỗi khác, gây khó khăn cho việc phân loại, phân nhóm trong gia công Đó là một vấn đề phức tạp, cần có sự phối hợp của nhiều ngời và các cơ quan hữu quan để cùng thực hiện

Tiêu chuẩn hoá có thể phân thành 2 loại :

a Tiêu chuẩn hoá chung : loại này không có quan hệ gì với đặc tính và tính năng của kết cấu, nó có thể sử dụng chung cho mọi ngành cơ khí Ví dụ nh : các chi tiết lắp ghép thật, ống bọc, vô lăng,

b Tiêu chuẩn hoá kết cấu : là tiêu chuẩn của các chi tiết có thể quyết định đặc tính và tác dụng của kết cấu

Loại này gồm 3 loại nhỏ :

+ Tiêu chuẩn hoá dựa vào dự trữ về độ bền của chi tiết ( hay của một

bộ phận máy ) nghĩa là thông thờng trong điều kiện khác nhau về tính chất làm việc, phụ tải lớn nhỏ khác nhau thì chi tiết có những kích thớc lớn nhỏ khác nhau để thích ứng với những độ bền khác nhau trong quá trình làm việc Nhng sau khi tiêu chuẩn hoá thì kích thớc đợc phóng đại lên một ít Nh vậy trong cùng một công suất làm việc, chi tiết làm việc với hệ số an toàn bình thờng nhng làm việc với công suất nhỏ hơn thì chi tiết có thừa độ bền

+ Tiêu chuẩn hoá dựa vào sự không liên hệ gì với công suất : loại này gồm một số bộ phận hay chi tiết mà nó không thay đổi hay không tham gia vào việc tăng hay giảm năng suất mà chủ yếu làm nhiệm vụ nh kiểm tra, điều tiết sự làm việc của máy chẳng hạn nh một số bộ phận đầu phân độ ding trong máy phay

+ Tiêu chuẩn hoá dựa vào sự thay đổi theo độ bền :Những chi tiết và bộ phận thuộc loại này có kích thớc khác nhau để thích ứng với những công suất của máy hoặc không cần thay đổi kích thớc mà có thể sử dụng vật liệu có độ bền khác nhau

4 Tính thừa kế điều chỉnh thiết bị :

Bản thân tính thừa kế về kết cấu không thể hiện thật rõ nét tác dụng của nó trong sản xuất và chỉ khi dùng đợc với tính thừa kế về công nghệ vào sản xuất thì nó mới thực sự phát huy tác dụng của cả 2 nguyên tắc đó Điều đó có nghĩa

là tính thừa kế về kết cấu dọn đờng cho tính thừa kế về công nghệ ra đời, nhng thực

tế ảnh hởng trực tiếp đến sản xuất chính là tính thừa kế về công nghệ, 2 nguyên tắc

đó phối hợp nhau

Tính thừa kế về công nghệ thể hiện cụ thể bằng tính thừa kế về

điều chỉnh thiết bị nghĩa là khi sản xuất chi tiết sau thì thừa hởng sự điều chỉnh đã

có sẵn của chi tiết trớc, chỉ cần thay đổi rất ít Và phơng thức ứng dụng cụ thể tính thừa kế công nghệ trong sản xuất là việc điển hình hoá quá trình công nghệ

5 Những nhiệm vụ và các bớc cần thực hiện khi gia công nhóm :

- Hệ thống phân loại chi tiết theo phơng thức gia công.

- Hệ thống phân loại chi tiết theo phơng thức mã hoá

- Hệ thống phân loại chi tiết theo ngành chế tạo máy

- Hệ thống phân loại chia nhỏ dạng gia công

Qua các hệ thống phân loại trên, thức tế trong mỗi hệ thống lại còn rất nhiều chi tiết không nằm trong phạm vi quy trình công nghệ điển hình

Theo lý thuyết về gia công nhóm thì cơ sở việc phân loại nhóm không những chỉ dựa vào kết cấu nhiệm vụ công nghệ mà còn phải dựa vào nguyên tắc phân loại theo thiết bị, đảm bảo viếc gia công hợp lý nhất, nghĩa là phân nhóm gia công trên các thiết bị cụ thể

Khi phân nhóm các chi tiết cần chú ý các vấn đề sau :

+ Loại trừ sự khác nhau giữa các quy trình công nghệ, sửa đổi những chỗ không hợp lý

+ Nâng cao các quy trình công nghệ lạc hậu lên mức tiên tiến

+ Đảm bảo trong gia công có thể sử dụng đợc các loại đồ gá tiên tiến, điều chỉnh nhanh chóng, chuyển sang sản xuất loại chi tiết khác dễ dàng thuận tiện

+ Phải tạo điền kiện cho việc tự động hoá thiết bị và tự động hoá quá trình sản xuất, phát triển lên thành các dây chuyền tự động, điều khiển chơng trình

+ Phải tăng thêm tính chất hàng loạt trong sản xuất, nghĩa là phải thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá các chi tiết Đối với những chỉ tiêu tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá đó cần phải phân tích tính công nghệ của kết cấu sao cho phù hợp

+ Ngoài việc thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá các chi tiết ta cần phải thống nhất hoá và tiêu chuẩn hoá đồ gá, dụng cụ và tiêu chuẩn hoá quy trình công nghệ

Tiến hơn một bớc nữa là hợp tác hoá và chuyên môn hoá các xí nghiệp sản xuất

Đó là những vấn đề phải giải quyết cần có sự phối hợp của nhiều ngời và nhiều cơ quan hữu quan thực hiện

5.2 Các bớc tiến hành khi gia công nhóm.

Khi gia công nhóm ta phải tiến hành theo tuần tự các bớc sau :

_ Phân nhóm chi tiết gia công

_ Lập quy trình công nghệ cho từng nhóm

_ Thiết kế các trang bị công nghệ để gia công nhóm

5.2.1 Phân nhóm chi tiết gia công :

Phân nhóm chi tiết là công việc chính của gia công nhóm Việc phân nhóm có thể theo nhiều cách khác nhau Thực tế hiện nay việc phân nhóm trong gia công cơ có thể theo :

+ Theo kết cấu

+ Theo công nghệ.

+ Theo kết cấu và công nghệ

+ Theo kiểu

+ Theo phơng pháp gia công

+ Theo kết cấu và thiết bị

Việc phân nhóm hiện nay cũng cha có một nguyên tắc nào thật hoàn hảo

và chính xác Vì vậy trong gia công nhóm, ta có thể phân nhóm theo các nguyên tắc sau đây :

_ Những chi tiết có hình dáng xung quanh bên ngoài giống nhau : mặt viên trụ ngoài, trong, côn, xoắn ốc

_ Những chi tiết có bề mặt chuẩn giống nhau ( chuẩn thô và chuẩn tinh )._ Những chi tiết có trình tự công nghệ gần giống nhau và có thể dùng những phơng pháp gia công trên các thiết bị giống nhau

_ Những chi tiết có kích thớc không chênh kệch nhau nhiều lắm

_ Những chi tiết có yêu cầu kỹ thuật gần giống nhau

Việc phân nhóm rất phức tạp nh trên đã trình bày, ngoài ra có thể tham khảo cách phân chia sau :

1 Đối với những chi tiết đơn giản, để có thể hoàn thành toàn bộ công việc gia công trên một máy rơvônve hoặc chỉ thêm một vài nguyên công nữa là xong, thì

ta dùng phơng pháp lập chi tiết tổng hợp, rồi thiết lập quy trình công nghệ cho chi tiết tổng hợp đó ( chi tiết tổng hợp có thể là giả tạo và có đầy đủ các bề mặt gia công của các chi tiết trong nhóm )

2 Đối với những chi tiết có yêu cầu kỹ thuật cao, hình dáng phức tạp, không thể làm đợc nh trên, thì có thể tạm phân theo hình dạng mặt gia công rồi mới

đặt quá trình công nghệ Những chi tiết nào có quá trình công nghệ gần giống nhau thì có thể phân thành một loại, sau khi phân xong toàn bộ các chi tiết rồi sẽ điều chỉnh lại

Khi phân nhóm, trớc khi vẽ chi tiết tổng hợp ta cần làm một số việc sau :_ Chọn những chi tiết có thể gia công trên một máy, trong bớc này ta cần chú ý đến kích thớc và hình dáng ( ít khác nhau ) cha chú ý đến độ chính xác và độ bóng

_ Xét đến tính hàng loạt của sản xuất, những chi tiết nào có số lợng ít thì có thể bỏ qua

5.2.2 Lập quy trình công nghệ gia công nhóm :

Sau khi phân nhóm xong, tiến hành lập quy trình công nghệ gia công nhóm Nhiệm vụ là định ra một quy trình công nghệ thích hợp cho tất cả các chi tiết trong nhóm Mỗi chi tiêt trong nhóm khi gia công về cơ bản phải phù hợp với quy trình công nghệ chung cho cả nhóm nhng có thể cho phép thay đổi một ít tuỳ theo

đặc điểm riêng của từng ( tăng hoặc giảm một vài nguyên công )

Khi lập quy trình công nghệ có thể theo nguyên tắc sau :_ Thứ tự mỗi bớc, mỗi nguyên công phải đảm bảo có thể gia công đợc bất

kỳ chi tiết nào trong nhóm và sau gia công phải đạt đợc các yêu cầu kỹ thuật nêu ra trong bản vẽ

_ Những dụng cụ, đồ gá trong quá trình công nghệ đều có thể gia công

đợc bất kỳ chi tiết nào trong nhóm

_ Khi thay đổi gia công một chi tiết thì thiết bị, dụng cụ và đồ gá phải tránh điều chỉnh hoặc điều chỉnh rất ít, chi phí cho điều chỉnh bé nhất

Để cho việc lập quy trình công nghệ gia công nhóm đợc thuận lợi, ngoài những tiền đề cần thiết về tổ chức và kỹ thuật đã nói nh ở đầu thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá, phân công hợp tác còn cần phải nâng cao tính công nghệ của kết cấu chi tiết Kết cấu càng giống nhau thì càng thuận lợi cho việc thống nhất hoá quy trình công nghệ, chi tiết có tính công nghệ cao làm cho việc chế tạo nhanh chóng, dễ dàng Không những vậy mà nó còn tạo điều kiện cho việc thiết kế dụng cụ và đồ gá sau này đợc dễ dàng, tạo điều kiện cho việc thống nhất hoá và tiêu chuẩn hoá trang

bị công nghệ

5.2.3 Thiết kế đồ gá gia công nhóm :

Trong phơng pháp gia công, thông thờng tốn rất nhiều đồ gá, giá thành

đồ gá cũng nh thời gian chế tạo chiếm một tỷ lệ rất lớn Còn gia công nhóm thì một

đồ gá có thể sử dụng cho nhiều chi tiết, khi chuyển từ chi tiết này sang chi tiết khác thì chỉ điều chỉnh rất ít Vì thế mà rút ngắn đợc thời gian sản xuất Căn cứ vào công nghệ đó mà đồ gá gia công nhóm phải có tính thống nhất hoá đợc trong một phạm vi nhất định

Ngoài những yêu cầu đồ gá thông thờng, đồ gá gia công nhóm còn có những đặc tính sau :

1 Có thể lắp một cách nhanh chóng và chính xác bất kì một chi tiết nào trong nhóm định gia công

2 Có độ chính xác và độ cứng vững nhất định thích hợp với những chi tiết hay điều chỉnh

3 Đồ gá phải điều chỉnh nhanh chóng để có thể chuyển từ loại chi tiết này sang loại chi tiết khác một cách dễ dàng, thời gian chuẩn bị ít nhất

4 Có thể lắp đồ gá trên máy một cách dễ dàng và tháo ra cũng nhanh chóng

Khi thiÕt kÕ cê thÓ theo c¸c bíc sau :

- Nghiªn cøu nh÷ng tµi liÖu ban ®Ìu

- X¸c ®Þnh s¬ bĩ s¬ ®ơ cña ®ơ g¸

- TÝnh qua ®ĩ chÝnh x¸c, ®ĩ bÒn vµ lùc kÑp

- TÝnh kinh tÕ cña ®ơ g¸

- VÏ kÕt cÍu cô thÓ cña ®ơ g¸

Tµi liÖu ban ®Ìu gơm :+ B¶n vÏ chi tiÕt trong nhêm ®Þnh gia c«ng

+ Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng c¸c chi tiÕt ®ê

+ M¸y ®Ó gia c«ng c¸c chi tiÕt ®ê

+ Dông cô ®Ó gia c«ng c¸c chi tiÕt ®ê

Sau khi cê ®Ìy ®ñ c¸c tµi liÖu th× cê thÓ x¸c ®Þnh ngay s¬ ®ơ cña ®ơ g¸

6 HiÖu qu¶ kinh tÕ cña gia c«ng nhêm :

HiÖu qu¶ kinh tÕ cña gia c«ng nhêm thÓ hiÖn ị c¸c mƯt sau :+ Rót ng¾n ®îc thíi gian chuỈn bÞ s¶n xuÍt, thíi gian thiÕt kÕ c¸c trang bÞ c«ng nghÖ ( gơm ®ơ g¸, dông cô )

+ Gi¶m bít sỉ lîng ®ơ g¸

+ Gi¶m bít sỉ lîng vỊt liÖu ®Ó chÕ t¹o ®ơ g¸, thiÕt bÞ chÕ t¹o ®ơ g¸ còng gi¶m xuỉng v× thÕ gi¶m ®îc gi¸ thµnh chÕ t¹o rÍt nhiÒu, mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao

Sau ®©y lµ mĩt sỉ biÓu ®ơ ®Ó so s¸nh ph¬ng ph¸p gia c«ng th«ng íng vµ gia c«ng nhêm vÒ mƯt thíi gian chÕ t¹o s¶n phỈm theo sỉ lîng chi tiÕt gia c«ng

th-1 2 Thời gian(giờ)

Số loại chi tiết

123 4 5

67

250

12giá thành

Số loại chi tiết50

100150200250300350

250H×nh 1- 1

§iÒu ®ê khiÕn viÖc chuỈn bÞ s¶n xuÍt, thíi gian gia c«ng ®îc rót ng¾n, phÝ tưn vÒ dông cô, ®ơ g¸ gi¶m, do ®ê gi¶m ®îc gi¸ thµnh chÕ t¹o, n¨ng suÍt cao, khỉi l-îng lao ®ĩng gi¶m §ê lµ tÍt c¶ u ®iÓm cña nh÷ng ph¬ng ph¸p nµy

Thùc tÕ s¶n xuÍt cña c¸c níc ngoµi ®· chøng minh ®ê lµ mĩt ph¬ng ph¸p gia c«ng cê n¨ng suÍt, ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao vµ nh÷ng kinh nghiÖm thùc tÕ ®Ó chóng ta ¸p dông ph¬ng ph¸p nµy trong s¶n xuÍt ị nhµ m¸y chóng ta

PHÇN II GIA C¤NG NHãM PISTON

CHƯƠNG I

ĐIềU KIệN LàM VIệC CủA PISTON

I.GiớI THIệU KHáI QUáT Về PISTON :

1 Tác dụng và đặc điểm kết cấu của piston :

Piston là chi tiết máy rất quan trọng trong động cơ đốt trong cũng nh các hệ thống truyền dẫn dầu ép và khí nén Nó quyết định đến công suất và hiệu suất của động cơ và hệ thống

Trong quá trình làm việc của động cơ, piston có nhiệm vụ chính sau :

+ Đảm bảo chi tiết che kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy lọt xuống carte và ngăn không cho dầu nhớt từ trục khuỷu sục lên buồng cháy

+ Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí ra khỏi xylanh trong qua trình thải và hút khí nạp mới và chi tiết trong buồng cháy trong quá trình nạp

+ Trong động cơ 2 kỳ, piston có tác dụng nh van trợt làm nhiệm vụ phối khí

+ Biến thế năng của môi trờng ( dầu và khí ) thành cơ năng, tức biến áp suất thành cơ năng

1.2 Điều kiện làm việc của piston :

Khi động cơ làm việc, piston chịu tải trọng nhiệt và cơ rất lớn do tác dụng của lực ép khí thể và lực quán tính gây ra Ngoài ra do điều kiện làm việc thiếu dầu bôi trơn giữa xylanh và piston nên xảy ra mài mòn lớn.

Trong quá trình cháy piston trực tiếp tiếp xúc với sản vật cháy có nhiệt

độ rất cao ( 2570 ữ 30730C ) nên nhiệt độ của piston nhất là đỉnh cũng rất cao ( 723

ữ 10730C ) Nhiệt độ của piston cao thờng gây ra các tác hại sau :

- Gây ứng suất nhiệt lớn, có thể làm piston rạn nứt

- Gây biến dạng lớn, có thể làm piston bị bó kẹt trong xylanh làm tăng ma sát giữa piston và xylanh

- Làm giảm sức bền của piston

- Làm giảm hệ số nạp, ảnh hởng đến công suất của động cơ

- Làm dầu nhớt cháy bị phân huỷ

- Đối với động cơ xăng, nhiệt độ quá lớn có thể gây nên hiện tợng kích nổ.1.2.3 Ma sát và ăn mòn hoá học :

Trong quá trình làm việc piston chịu ma sát rất lớn do thiếu dầu bôi trơn

và do lực ngang (N) ép piston và chi tiết xylanh Hơn nữa do lực khí nén, lực quán tính và nhiệt độ cao làm piston biến dạng nên ma sát càng tăng Ngoài ra piston luôn tiếp xúc với sản vật cháy nên còn bị sản vật cháy ăn mòn

1.3 Đặc điểm kết cấu của piston :

Do piston làm việc trong những điều kiện nh trên nên yêu cầu chế tạo phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Phải có hình dáng chính xác, kết cấu tản nhiệt tốt

- Kết cấu phải gọn nhẹ cân bằng

- Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất

- Trọng lợng nhỏ nhất có thể để giảm lực quán tính

- Đủ độ bền và độ cứng vững để tránh biến dạng quá lớn

Nói chung hình dạng piston có 3 phần chính : ( Hình 2-1 )

cùng Phần này có nhiệm vụ dẫn hớng

1.3.1 Đỉnh piston :

Đỉnh piston cùng với xylanh tạo thành buồng cháy của động cơ, do vậy

nó phải có hình dạng thích hợp với từng loại buồng cháy của động cơ

Đỉnh piston cần có tỷ số F/v ( diện tích buồng cháy ) nhỏ để giảm tổn thất nhiệt và phụ tải nhiệt cho piston và đồng thời tăng hệ số nạp, tránh kích nổ

Đỉnh lồi có độ cứng vững cao, thờng không làm gân trợ lực, nên không thể làm giảm trọng lợng Khả năng kết bụi than ít, nhng có diện tích tiếp xúc nhiệt lớn, loại này thờng dùng cho động cơ 2 kỳ

Đỉnh lõm : Tạo động cơ dòng xoáy lốc, làm rối mạch hỗn hợp, cải thiện

động cơ quá trình cháy, nhng có diện tích tiếp xúc nhiệt lớn, khó chế tạo, đầu piston nặng, loại này thờng dùng cho động cơ 2 kỳ và động cơ diezen có buồng cháy thống nhất

- Làm bán kính góc lợn lớn giữa đỉnh và đầu piston

- Làm rãnh ngăn nhiệt, giảm ứng suất nhiệt cho secmăng thứ nhất

Động cơ xăng thờng 3ữ4 secmăng khí và 1ữ2 secmăng dầu

Động cơ cao tốc thờng 3ữ6 secmăng khí và 1ữ3 secmăng dầu

Động cơ tốc độ thấp 5ữ7 secmăng khí và 1ữ4 secmăng dầu

Khe hở hớng kính giữa đầu piston và xylanh nếu để quá lớn thì dễ lọt khí,

để quá bé tuy bao kín tốt nhng dễ bị bó kẹt Tính khe hở này rất khó, thờng dựa vào trị số kinh nghiệm của các loại động cơ cùng cỡ công suất để chọn

Khe hở giữa rãnh secmăng và xylanh không thể quá lớn, vì sẽ xảy ra va

đập lớn gây h hỏng piston, còn để quá nhỏ gây hiện tợng bó secmăng, khe hở thòng chọn theo kinh nghiệm sau :

Đối với secmăng thứ nhất :

∆ = (1/20 ữ 1/40 ).h

Đối với secmăng khác :

∆ = ( 1/50 ữ 1/90 ).h

Đối với secmăng dầu :

∆ = ( 1/50 ữ 1/20 ).hTrong đó :

∆ : Khe hở giữa rãnh trên piston và secmăng

h : Chiều cao của secmăng

Rãnh secmăng thờng khoét sâu hơn chiều dày của secmăng chừng 0,5ữ1,5mm.

Nói chung khi thiết kế cần chú ý đến các vấn đề sau :

- Chiều dài thân piston

CHƯƠNG II PHÂN LOạI PISTON

Ngày nay, cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật con ngời ngày càng sử dụng nhiều máy móc để thay thế cho sức lao động Môt vấn đề đợc đặt ra là làm sao tăng hiệu suất của máy đến mức cao nhất có thể Động cơ đốt trong là nguồn động lực chính, do đó việc nghiên cứu để tăng hiệu suất của nó là một vấn đề bức thiết Chính vì lẽ đó mà con ngời không ngừng đa ra nhiều dạng khác nhau sao cho phù hợp với điều kiện thực tế của từng loại máy Thị trờng piston đa dạng nh vậy, nhng qua một thời gian tìm hiểu thống kê đợc một số dạng chính mà hiện nay đợc sử dụng Các piston tìm hiểu trong thực tế đợc sử dụng trong một số máy móc và thiết

- Đầu máy xe lửa.

- Xe hai bánh các loại

- Thiết bị thuỷ lực

Piston là một chi tiết máy phổ biến, nhng cha có một cách phân loại nào

đúng nhất cho chúng Sau đây là một vài cách phân loại điển hình

I PHÂN LOạI DựA VàO HìNH DạNG ĐỉNH PISTON

Dựa vào đỉnh piston có thể chia thành 3 loại chính :

II PHÂN LOạI DựA VàO ứng dụng của piston.

Piston đợc sử dụng rất nhiều trong sản xuất, trong nhiều lĩnh vự khác nhau, nhng có thể phân thành các nhóm sau :

- Nhóm piston dùng trong động cơ đốt trong

- Nhóm piston dùng trong truyền dẫn dầu ép và khí nén

III PHÂN LOạI DựA VàO VậT LIệU CHế TạO PISTON.

Do điều kiện làm việc nặng của piston nh đã nói trên mà vật liệu dùng để chế tạo piston phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Có độ bền cao và cơ tính của nó không thay đổi khi chịu nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi

Gang là loại vật liệu dùng khá phổ biến để chế tạo piston của các động cơ

có tốc độ thấp, gang thờng dùng các loại sau

1.1 Nhóm piston gang hợp kim ( gang xám )

Thờng dùng có mã hiệu GX22-24,GX28-48,GX32-52, có tổ chức Peclit

1.2 Nhóm piston gang Graphic cầu.

Loại này có sức bền cao, chịu nhiệt và mài mòn tốt nhng công nghệ gia công và đúc khó, thờng các loại piston này dùng trong các loại động cơ có tốc độ thấp

Nói chung các loại piston gang đều có sức bền cao, chịu mài mòn tốt nhng

có khối lợng riêng lớn, nó chỉ dùng ở tốc độ thấp

3 Nhóm piston hợp kim nhẹ.

Đây là nhóm piston đợc dùng khá phổ biến hiện nay Chúng đợc chia thành 2 nhóm nhỏ :

3.1 Nhóm piston hợp kim Mannhêzi.

Nhóm này có khối lợng riêng nhỏ γ = 17 ữ 18,5 (N/dm3) nhng độ bền kém ( σk = 260 MN/m 2 ) môđun đàn hồi vật liệu thấp E = 45000 (MN/m2), hơn nữa hợp kim Mannhêzi đắt tiền, gia công dễ bị ôxy hoá khi đúc, tính chống mòn cũng kém, nên loại piston này ít đợc dùng

3.2 Nhóm piston hợp kim nhôm :

Nhóm này đợc sử dụng rộng rãi nhờ u điểm của nó : Trọng lợng riêng bé

γ = 18,2 ữ 29,7 (N/dm3) , tính dẫn nhiệt tốt λ = 126 ữ 175 (W/m.độ) (0,3 ữ 0,42 cal/cm.s.độ ), hệ số ma sát nhỏ, tính đúc tốt

Ngày nay ngời ta đã chế tạo đợc nhiều piston hợp kim nhôm khác nhau :+ Hợp kim nhôm - đồng

+ Hợp kim nhôm – Silic cùng tinh

+ Hợp kim nhôm – Silic sau cùng tinh

IV PHÂN LOạI DựA VàO TÊN NƯớc sản xuất.

Hiện nay một số nớc sản xuất piston chính nh : Nhật Bản, Mỹ, Rumani, ý, Anh và ứng với từng nớc là tên gọi của từng loại piston

Ví dụ : Piston Rumani (MB820)

Piston Tiệp Khắc (6L160Pn) Piston Mỹ (D.398)