“ Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết thanh truyền”

Hiện nay trong các nghành kinh tế nói chung và đặc biệt là nghành ôtô đòi hỏi kĩ sư ôtô và cán bộ kĩ thuật ôtô được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản vững chắc và tương đối rộng đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất. Đồ án thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị ô tô phục vụ các nghành kinh tế trong nền kinh tế quốc dân. Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và làm quen với nhiệm vụ thiết kế,trong chương trình đào tạo, Đồ án thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô là không thể thiếu được đối với sinh viên chuyên nghành công nghệ ô tô khi kết thúc khóa học. Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo chúng em đã hoàn thành Đồ án thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô được giao. Trong quá trình thiết kế em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu liên quan và cả trong thực tế, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn vì thiếu kinh nghiệm thực tế, thiết kế. Do vậy em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô và sự đóng góp ý kiến của các bạn để em hoàn thiện hơn đồ án của mình cũng như hoàn thiện hơn vốn kiến thức em vẫn mong được học hỏi.

Lời nói đầu

Hiện nay trong các nghành kinh tế nói chung và đặc biệt là nghành ôtôđòi hỏi kĩ sư ôtô và cán bộ kĩ thuật ôtô được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bảnvững chắc và tương đối rộng đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó

để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất

Đồ án thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô có vị trí quan trọng trong chương trìnhđào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị ô

tô phục vụ các nghành kinh tế trong nền kinh tế quốc dân

Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học vàlàm quen với nhiệm vụ thiết kế,trong chương trình đào tạo, Đồ án thiết kế chếtạo phụ tùngô tô là không thể thiếu được đối với sinh viên chuyên nghành côngnghệ ô tô khi kết thúc khóa học

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầygiáo chúng em đã hoàn thành Đồ án thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô được giao.Trong quá trình thiết kế em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu liên quan và cảtrong thực tế, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn vì thiếukinh nghiệm thực tế, thiết kế Do vậy em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy

cô giáo trong bộ môn thiết kế chế tạo phụ tùng ô tô và sự đóng góp ý kiến củacác bạn để em hoàn thiện hơn đồ án của mình cũng như hoàn thiện hơn vốn kiếnthức em vẫn mong được học hỏi

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Thoan đã hướng dẫnchúng em hoàn thiện đồ án môn học này

Chương I ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA THANH TRUYỀN 1.1: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài thiết kế:

“ Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết thanh truyền”

Thanh truyền là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loạichi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhauhoặc tạo với nhau một góc nào đó

Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chitiết này (thường là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiếtkhác (như là trục khuỷu) hoặc ngược lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng

để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ)

Điều kiện làm việc của thanh truyền đòi hỏi khá cao:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập

1.2: Vật liệu chế tạo

Thanh truyền thường thường được làm bằng thép các bon tốt hoặc thép hợp kim Thép các bon thường dùng phổ biến trong các động cơ tốc độ thấp (tĩnh tại, tàu thủy) như thép C30; C35; C40; C45 Động cơ ô tô, máy kéo có thể dùng thép các bon C40; C45 nhưng thường dùng loại thép hợp kim 45Mn2; 40CrNi; 40MnMo… các loại động cơ hóa cao tốc (xe đua, xe du lịch) thường dùng thép 8Cr2Ni4WA; 12CrNi3A; 30Cr2Ni4MoA

1.3: Kết cấu của thanh truyền

Thanh truyền được chia làm 3 phần: đầu nhỏ, thân và đầu to

a Đầu nhỏ thanh truyền

Đầu nhỏ thanh truyền lắp với chốt piston, bên trong có bạc đồng, phía trên có lỗdầu bôi trơn cho bạc Bạc đồng được ghép chặt vào đầu nhỏ thanh truyền

Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước và phương pháp

lắp ghép chốt piston lên thanh truyền

Khi chốt lắp tự do

Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Đôi khi có dạng ô van để tăng

độ cứng vững Động cơ ô tô chạy bằng xăng đầu nhỏ thường làm mỏng Khi lắpchốt tự do, bôi trơn mặt chốt piston và bạc lót đầu nhỏ bằng đường dẫn dầu khoan dọc trong thân thanh truyền Trong đọng cơ hai kỳ đầu nhỏ luôn chịu lực nén, do đó dầu bôi trơn bề mặt chốt phải có áp suất cao để giữ được dầu bôi trơn, phía trong bạc lót đầu nhỏ thường có các rãnh xẻ chéo

Động cơ ô tô máy kéo và các động cơ cỡ nhỏ, chốt piston được bôi trơn theo kiểu vung té Do đó, đầu nhỏ thanh truyền phải có lỗ hứng dầu hoặc rãnh hứng dầu

Trên một số động cơ hai kỳ cao tốc và cỡ nhỏ, để đơn giản cho hệ thống bôi trơn người ta không dùng bạc lót đầu nhỏ mà dùng ổ bia đũa

Trên các động cơ làm mát đỉnh piston bằng cách phun dầu nhờn vào mặt dưới của đỉnh piston, trên đầu nhỏ phải có lỗ phun dầu

Lỗ và rãnh hứng dầu trên đầu nhỏBạc lót đầu nhỏ thông thường là bạc đồng Đôi khi là bạc thép có tráng lớp kim loại chịu mòn, chiều dày bạc vào khoảng (0.080 – 0.085)dc (dc là đường kính chốt piston).

Khe hở hướng kính giữa bạc lót đầu nhỏ và chốt piston thường lấy bằng: (0.0004 – 0.0015)dc

Khi piston lắp cố định trên đầu nhỏ

Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền có dạng như hình vẽ, phụ thuộc vào cách cố định chốt piston

Loại động cơ tĩnh tại và tàu thủy, không có chốt piston, đầu nhỏ thanh truyền

có dạng hình cầu Kết cấu này làm giảm khả năng kẹt vướng piston khi thanh truyền bị cong hoặc bị xoắn nhưng kết cấu phức tạp gia công khó khăn

Đầu nhỏ thanh truyền lắp cố định chốt piston

b Thân thanh truyền

Thân thanh truyền nối đầu nhỏ với đầu to, có tiết diện hình chữ I được ứng dụng rộng rãi trong các loại động cơ Do tính hợp lý của việc sử dụng vật liệu nên trọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng vững lớn

Khoảng cách giữa hai tâm đầu nhỏ và đầu to gọi là chiều dài ảo của thanh truyền l và phụ thuộc vào thông số kết cấu λ

Trong thân thanh truyền có lỗ khoan dầu bôi trơn, đường kính lỗ dẫn dầu nằmtrong khoảng 4 – 8 mm Đường kính lỗ dẫn dầu phải đảm bảo cung cấp đầy đủ lượng dầu bôi trơn và nhanh chóng đưa dầu lên bôi trơn khi khởi động Vì vậy

lỗ dẫn dầu không nên quá lớn hoặc quá bé Để tăng độ cứng vững và dễ khoan

lỗ dẫn dầu, người ta làm gân dọc suốt chiều dài thân thanh truyền Khi không thể khoan được đường dẫn dầu, nhất là đối với các loại thanh truyền dài hoặc công nghệ khó khăn, người ta gắn ống dầu bôi trơn ở phía ngoài thân để đưa dầu từ đầu to lên đầu nhỏ.

Kích thước của thân thanh truyền lớn dần từ đầu nhỏ đến đầu to để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính lắc của thanh truyền, còn chiều dày b của thân thì đồng đều trên suốt chiều dài thân thanh truyền

c Đầu to thanh truyền

Đầu to thanh truyền nối với cổ trục khuỷu gồm hai nửa, nửa trên liền với thânthanh truyền, nửa dưới chế tạo rời, phía trong có bạc làm bằng thép rồi tráng một lớp hợp kim đồng, chì Bạc gồm hai nửa Mặt trong của bạc có phay rãnh

để chứa dầu bôi trơn, giữa các nửa của đầu to thanh truyền ghép với nhau bằng

bu long Để chống xoay bạc mỗi nửa bạc có dập định vị khớp với rãnh đầu to thanh truyền Kết cấu đầu to thanh truyền phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

Có độ cứng vững lớn để bạc lót không bị biến dạng

Kích thước nhỏ gọn để lực quán tính nhỏ, giảm được tải trọng lên chốt

khuỷu, ổ trục đồng thời cho phép giảm kích thước hộp trục khuỷu va tạo khả năng đặt trục cam gần trục khuỷu làm cho buồng cháy động cơ dùng cơ cấu xupap đặt nhỏ gọn hơn

Chỗ chuyền tiếp giữa thân và đầu to phải có góc lượn lớn để tăng độ cứng vững

Dễ dàng trong việc lắp ghép cụm piston thanh truyền với trục khuỷu trong hầu hết các động cơ đầu to được phân chia làm hai nửa: nửa trên liền với thân

và nửa dưới là nắp đầu to thanh truyền

Trong động cơ tàu thủy hoặc tĩnh tại cỡ lớn, đầu to thanh truyền được làm rờivới thân Loại thanh truyền cắt thành hai nửa, khi nắp ghép cần định vị mối ghép Có các phương pháp định vị sau:

Dùng bu long thanh truyền để định vị

Dùng gờ hoặc răng cưa trên mặt lắp ghép để định vị

Trên động cơ hình chữ V và hình sao dùng thanh truyền phụ lắp lên thanh truyền chính, đầu to thanh truyền phụ là một khối nguyên Trong động cơ nhỏ (mô tô, xuồng máy) đầu to cũng là một khối nguyên Trong trường hợp này, không dùng bạc lót mà dùng ổ bi đũa.

Để thanh truyền đút qua được xy lanh khi lắp ghép Người ta thường dùng ác biện pháp sau đây:

Dùng nhiều bu lông (4 hoặc 6) để lắp ghép nắp đầu to thanh truyền

Cắt nghiêng đầu to thanh truyền dưới một góc bằng 30 – 60 độ Khi lắp ghép thanh truyền có đầu to cắt nghiêng phải lắp đúng chiều để giảm tải cho bu long.Làm thân và đầu to rời và dùng bu long để ghép đầu to lên thân

Dùng chốt côn có độ côn rất nhỏ (1:75) để lắp ghép lắp đầu to theo kiểu bản

lề khuyết điểm của loại này là yêu cầu phải gia công chính xác cao

Rút ngắn khoảng cách giữa hai đường tâm lỗ bu long bằng cách khoan lõm vào cả bạc lót Lúc này bu long thanh truyền có tác dụng định vị bạc lót

Để tránh hiện tượng tập chung ứng suất chỗ chuyển tiếp giữa thân với đầu to trên một số động cơ người ta khoét rãnh A

Trên lưng của nắp đầu to thường có gân để tăng độ cứng vững của nắp làm tránh biến dạng bạc lót

1.4: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Bề mặt làm việc chủ yếu của thanh truyền là hai bề mặt trong của hai lỗ.

Cụ thể ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

- lỗ 1 dùng để dẫn dầu vào trong lỗ đầu nhỏ (trong lỗ đầu nhỏ có lắpbạc thay)

- Hai đường tâm của hai lỗ đầu to và đầu nhỏ phải song song với nhau vàcùng vuông góc với mặt đầu thanh truyền Hai đường tâm của hai lỗ đầu to vàdầu nhỏ phải đảm bảo khoảng cách A=217±0.1, độ không song song của hai tâm

lỗ là 0,03 mm trên l = 100 mm (0,03/100), độ không vuông góc của tâm lỗ sovới mặt đầu là 0,02 mm trên trên toàn bề mặt Hai lỗ thường có lắp bạc lót cóthể tháo lắp được

Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệđiển hình gia công chi tiết thanh truyền như sau:

+ Kết cấu của càng phải được đảm bảo khả năng cứng vững

Độ cứng vững cao của thanh truyền làm cho thanh truyền ít bị biến dạng khi giacông do đó đảm bảo được độ chính xác cao trong các yếu tố gia công

+ Với thanh truyền, với kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôidập và vì để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của thanh truyền

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúngthuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.

+ Kết cấu của càng nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó Đối với thanh truyền các lỗ vuông góc cần phải thuận lợi cho việc gia công lỗ

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùngmột lúc

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinhthống nhất

Với thanh truyền, nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng mộtlúc để đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyêncông sau ( gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân thanhtruyền không gia công Và thứ tự gia công của hai mặt đầu là phay bằng hai daophay đĩa 3 mặt sau đó mài phẳng để đạt yêu cầu

Chương II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG THANH TRUYỀN 2.1: Xác định dạng sản xuất:

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

N = N1m(1 + β/100)Trong đó:

N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;

N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;

m : Số chi tiết trong một sản phẩm;

β : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

⇒ N = 8000.1.(1 + 6%) = 8480 ( sản phẩm)

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta phải xác định trọng lượngcủa chi tiết Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:

Q = V.γ = 0,123.7,852 = 1 kgTheo bảng 2 trang 13 – Thiết kế đồ án CNCTM, ta có:

Dạng sản suất: Hàng loạt Lớn

2.2: Xác định phương pháp chế tạo phôi:

1- Phôi ban đầu để rèn và dập nóng:

Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, cắt bỏ ra từngphần nhỏ từng phần phù hợp được thực hiện trên máy cưa Trong trường hợptrọng lượng của chi tiết khoảng 1,7 kg (< 10 kg) thì ta chọn phôi là cán địnhhình

Ở nguyên công đầu tiên gia công càng thường là gia công mặt đầu càng, do đó chuẩn thể để gia công mặt đầu càng là một mặt đầu làm chuẩn để gia công mặt phía bên kia, theo phương án này 2 mặt đầu càng sẽ có sai số không đối xứng với thân của chúng Để tránh sai số này, có thể chọn phương án dùng thân càng

là bề mặt không phải gia công làm chuẩn định vị thô để gia công đồng thời 2 phía mặt đầu của càng Khi gia công các lỗ cơ bản của càng, dùng mặt ngoài của vành lỗ làm chuẩn

Chuẩn định vị thô là thân

2- Chuẩn định vị tính

Sau khi đã có lỗ và mặt đầu đã gia công, chuẩn định vị tinh sẽ là các mặt đầu và

lỗ cơ bản đã được gia công Khi dùng mặt đầu càng làm chuẩn định vị, cần lưu

ý một số trường hợp:

Nếu các mặt đầu của càng không có độ dày bằng nhau (là các mặt phẳng khác nhau) thì chỉ dùng 1 bề mặt đầu làm chuẩn định vị để tránh siêu định vị khi gá lắp Thông thường phải chọn các bề mặt có diện tích lớn nhất làm chuẩn Để tăng cường cứng vững khi gá lắp, tuỳ theo kết cấu cụ thể mà dùng các biện pháp

để tăng cứng vững khi gia công - Trên càng có nhiều lỗ cơ bản, dùng 1 trong các lỗ đã gia công tinh làm chuẩn định vị, ngoài ra còn cần phải dùng các bề mặt định vị phụ khác để loại trừ đủ số bậc tự do cần thiết để gia công thoả mãn yêu cầu kỹ thuật đề ra

2.4: Thứ tự gia công các bề mặt của thanh truyền

Từ sự phân tích về sử dụng chuẩn định vị nêu ở trên, các nguyên công chủ yếu

để gia công chi tiết càng gồm:

- Gia công mặt đầu

- Gia công các mặt phẳng chuẩn phụ nếu có (là các bề mặt cạnh đứng)

- Gia công các lỗ cơ bản

- Gia công các lỗ phụ, các lỗ ren

- Cân bằng trọng lượng (nếu cần)

- Kiểm tra

2.5: Lập sơ đồ các nguyên công:

- Nguyên công 1: Dập phôi

- Nguyên công 2: Phay mặt đầu( cả đầu to và đầu nhỏ) đạt kích thước 38,

gia công trên máy phay ngang bằng hai dao phay đĩa 3 mặt có đường kínhtối thiểu là 200 mm và sau đó có thể mài phẳng ( đạt được độ nhám Ra =1,25 - cấp độ bóng cấp 7) để làm chuẩn định vị cho các nguyên công sau

- Nguyên công 3 : Gia công lỗ nhỏ thanh truyền đạt kích thước φ29±0.05 và

vát mép lỗ, gia công trên máy doa bằng mũi khoét, mũi doa và dao vátmép để đạt được độ nhám Ra = 2,5

- Nguyên công 4: Gia công mặt lắp ghép đầu to thanh truyền, gia công trên

máy phay nằm ngang bằng dao phay ngón

- Nguyên công 5: Gia công mặt lắp bu lông đầu to của càng, gia công trên

máy phay ngang bằng dao phay đĩa đạt kích thước bằng 24mm

- Nguyên công 6 : Gia công 2 lỗ lắp bu lông đầu to đạt kích thước φ10, gia

công trên máy khoan bằng mũi khoan

- Nguyên công 7: Khoét, doa lỗ dầu đầu to đạt kích thước, gia công trên

máy khoan với mũi khoét có đường kính φ64.5 và mũi doa có đường kính

- Nguyên công 10 : Kiểm tra Độ song song của hai lỗ thanh truyền không

được quá 0,08 mm, độ vuông góc của cả hai lỗ với mặt đầu tương ứngkhông vượt quá 0,08 mm, độ song song của hai mặt đầu không vượt quá0,08 mm

Chương III

SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT

3.1: Nguyên công I : Dập phôi

Do thanh truyền là chi tiết dạng càng có kích thước nhỏ nên ta chọn phươngpháp dập trong khuôn hở trên máy búa( dập vào mặt đầu)

Máy búa có trọng lượng phần roi: búa hơi tác động hai phía 0,5-35T

3.2: Nguyên công II: Phay mặt đầu

Lập sơ đồ gá đặt: Hai mặt đầu thanh truyền cần đảm bảo độ song song và cần

phải đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của chi tiết, bởi vậy ta định vị trên các

đồ gá tự định tâm và có thể gia công bằng nhiều dao, sơ đồ định vị được thểhiện trên hình vẽ

Kẹp chặt: Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hướng của lực kẹp từ hai

phía cùng tiến vào, phương của lực kẹp cùng phương với phương của kíchthước thực hiện Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặtcủa hai đầu thanh truyền trong cùng một nguyên công bởi vậy ta dùng cơ cấubàn phân độ

Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82 Công suất của máy Nm = 7kW

Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có các

kích thước sau( Tra theo bảng 4-84 Sổ tay CNCTM tập 1):

D = 250 mm, d =50 mm, B = 18 mm, số răng Z = 26 răng

Lượng dư gia công: Phay 2 lần với lượng dư phay thô Zb1 = 2.5 mm và lượng dưmài thô Zb2 = 0.5 mm

3.3: Nguyên công III: Khoét, Doa, vát mép lỗ φ29±0.05

Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ thanh truyền đầu nhỏ cần đảm bảo độ đồng tâm

tương đối giữa hình trụ trong và hình tròn ngoài của phôi và độ vuông góc củatâm lỗ và mặt đầu bởi vậy ta định vị nhờ một mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự dođịnh vị một khối V cố định định vị vào mặt trụ ngoài của đầu nhỏ thanh truyền