ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo và gia công chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực trên xe ZIL-131

Chính vì vậy việc thiết kế một quy trình công nghệ tối ưu có một ý nghĩa rất quan trọng trong thiết kế, sản suất, chế tạo.. Nắm vững đặc tính công nghệ của quy trình sản xuất giúp cho ng

1

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ -o0o -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo và gia công chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực trên xe ZIL-131

Nhóm thực hiện: Nhóm 1.3 Thành viên: 1 Lê Xuân Thắng (nt)

2 Lý Hải Sơn

3 Trần Hữu Nam

4 Võ Nguyễn Vũ Thường Giáo viên hướng dẫn: Thiếu tá, Ths Huỳnh Đức Thuận

TP Hồ Chí Minh, Năm 2020

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2020

TRƯỜNG SĨ QUAN KTCS CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KTCS Độc lập – Tự do – hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2020

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Nhóm 1.3 – Lớp DQS07021 Chuyên ngành: Xe máy quân sự

Lớp: 17DQS07021

Giáo viên hướng dẫn: Thiếu tá, Ths Huỳnh Đức Thuận

Họ và tên các thành viên trong nhóm:

Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo và gia công chi tiết van điều áp trong

bơm trợ lực thủy lực trên xe ZIL-131

II CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

III NỘI DUNG BẢN THUYẾT MINH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Thiếu tá, Ths Huỳnh Đức Thuận

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH BẢN VẼ CHI TIẾT VAN ĐIỀU ÁP TRONG BƠM TRỢ LỰC THỦY LỰC XE ZIL – 131 5

1.1 Giới thiệu chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 5

1.1.1 Giới thiệu bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 5

1.1.2 Giới thiệu van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 7

1.2 Tính năng, công dụng và sự cần thiết của van điều áp trong bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131 9

1.3.Thiết kế bản vẽ chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

11

1.3.1 Các kích thước của van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

11

1.3.2 Bản vẽ chi tiết “Van điều áp” trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 13

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14

2.1 Phân tích vật liệu và chọn phôi 14

2.1.1 Phân tích vật liệu 14

2.1.2 Phương pháp chế tạo phôi 15

2.1.3 Chọn kích thước phôi 17

2.2 Xác định dạng sản xuất 19

2.3 Xác định đường lối công nghệ và chọn phương pháp gia công 19

2.4 Xác định tiến trình gia công 19

2.5 Thiết kế các nguyên công 20

2.5.1 Thứ tự các nguyên công 20

2.5.2 Các nguyên công 21

LỜI NÓI ĐẦU



Thiết kế chế tạo là một tập hợp những nhiệm vụ liên tục nối tiếp lẫn nhau Mỗi một công đoạn trong quá trình thiết kế chế tạo có một vai trò và nhiệm vụ riêng Quá trình thiết kế chỉ được coi là hoàn thiện khi mà các ý tưởng nhà thiết kế đưa ra phải có tính ưu việt về tính năng sử dụng, tính kinh tế, tính phổ cập và cuối cùng là tính công nghệ

Tính công nghệ của sản phẩm là tính chất của mô hình nhà thiết kế đưa ra có cấu tạo sao cho khả năng công nghệ của đất nước có thể thực hiện được và hạn chế thấp nhất giá thành chế tạo Tính công nghệ của mô hình thiết kế có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với mỗi sản phẩm chế tạo

Giá thành chế tạo sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ sản suất Công nghệ sản suất đơn giản sẽ giảm thời gian sản xuất, giảm hao mòn máy móc dẫn tới giảm được giá thành chế tạo Chính vì vậy việc thiết kế một quy trình công nghệ tối ưu có một ý nghĩa rất quan trọng trong thiết kế, sản suất, chế tạo Nắm vững đặc tính công nghệ của quy trình sản xuất giúp cho người kỹ sư có một cái nhìn tổng quát làm cho các ý tưởng thiết kế của người kỹ sư phù hợp với khả năng công nghệ đảm bảo chắc chắn ý tưởng có thể thực hiện được

Đồ án công nghệ chế tạo máy không nằm ngoài mục đích như vậy Làm đồ án

công nghệ chế tạo máy là một dịp để học viên làm quen với các quy trình chế tạo

là cơ sở cho các ý tưởng thiết kế sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Huỳnh Đức Thuận đã tận tình

giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ để đồ án được hoàn thành đúng tiến độ và công việc được giao với chất lượng đảm bảo Do thời gian còn hạn chế nên đồ án không thể tránh được các thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến sửa sai của các thầy giáo và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

TM Nhóm 1.3

Lê Xuân Thắng

CHƯƠNG I:

XÁC ĐỊNH BẢN VẼ CHI TIẾT VAN ĐIỀU ÁP TRONG BƠM TRỢ LỰC

THỦY LỰC XE ZIL – 131 1.1 Giới thiệu chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 1.1.1 Giới thiệu bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

- Hiện nay trên thị trường có nhiều loại trợ lực lái, trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện… Đối với những dòng xe trong quân đội chuyên dụng như ZIL – 130, KAMAZ, ZIL – 131, , … thì sử dụng trợ lực lái thủy lực là chủ yếu Một hệ thống lái trợ lực thủy lực bao gồm 4 bộ phận chính là:

(1) Bơm dầu trợ lực (Bơm trợ lực thủy lực)

(2) Cụm van chia dầu

(3) Hộp thước lái

(4) Vô lăng

- Bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131 là bộ phận đảm nhiệm bơm dầu vào trong hệ thống để tạo ra một áp suất lớn, từ đó tạo ra sự hỗ trợ về lực, giúp người lái có cảm giác lái nhẹ nhàng dù đang điều khiển một chiếc xe hàng tấn

- Chính vì chức năng bơm dầu vào hệ thống mà “Bơm dầu trợ lực” là bộ phận hết sức quan trọng

Hình 1.Hệ thống lái xe ZIL – 131

Hình 2 Cấu tạo chi tiết bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131

- Nguyên lý hoạt động: Trong quá trình làm việc, bơm được dẫn động bằng động

cơ, do đó lưu lượng dầu thay đổi theo tốc độ của động cơ Khi động cơ quay chậm thì lưu lượng dầu nhỏ do đó người lái cần tác động lực lớn hơn, khi động cơ quay nhanh thì lưu lượng dầu lớn hơn gấp nhiều lần do đó người lái cần tác động lực nhỏ hơn

1.1.2 Giới thiệu van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

- Chính vì nguyên lý hoạt động như trên, trong quá trình làm việc, tùy thuộc vào tốc độ động cơ mà lưu lượng dầu thay đổi, khi động cơ quay nhanh, lưu lượng dầu truyền vào hệ thống thanh răng ăn khớp lớn dần làm tăng áp suất trong bơm, nếu áp suất quá tải, bơm sẽ ngừng hoạt động và hệ thống trợ lực sẽ dừng hỗ trợ lực, người lái mất lái, gây hậu quả nghiêm trọng Do đó mà người ta đã thiết kế một bộ phận

“Van điều áp” nhằm điều hòa áp suất và trả lại lượng dầu dư

Hình 3 Van điều áp trong bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131

- Về cấu tạo, van điều áp cấu tạo khá đơn giản như hình trên với các bộ phận:

(24) Nắp van, có thiết kế 1 lỗ nhỏ trên nắp để dầu chảy vào khi áp suất vượt quá

áp suất giới hạn

(38) Vòng đệm, tăng độ chặt của mối lắp ghép nắp van với van

(39) Van cầu, khi chưa có dầu chảy vào nắp van, van cầu vừa khít với lỗ ở nắp, khi có dầu chảy vào, áp suất dầu làm van cầu đẩy lò xo lại, dầu theo đường đẩy thoát ra

(40) Trục lò xo van

(41) Lò xo van

(27) Khoang cao áp

1.2 Tính năng, công dụng và sự cần thiết của van điều áp trong bơm dầu trợ

lực xe ZIL – 131

Hình 4 Sơ đồ làm việc của bơm dầu

Hình 5.Quá trình bơm dầu trợ lực cho hệ thống lái

- Dầu từ bơm cánh quạt sẽ qua lỗ theo đường ống vào hệ thống thanh răng ăn khớp nhằm tạo ra áp suất lớn, trợ lực cho quá trình chuyển động ăn khớp, khi áp suất tăng quá áp suất giới hạn, dầu sẽ qua van an toàn, theo lỗ 44 vào đẩy van cầu đi xuống, theo đường ống 41 trả dầu dư về lại bơm, cứ như vậy, bơm dầu làm việc ổn định mà không lo lưu lượng dầu quá tải Đó là chức năng của van điều áp, chính vì chức năng này mà nó còn được gọi là “Van an toàn”

- Chính vì vậy, trong bơm dầu trợ lực bắt buộc phải thiết kế 1 van điều áp nếu không muốn quá trình làm việc bị tắc nghẽn hay chính người điều khiển phương tiện

sẽ gặp phải sự cố, gây tai nạn Tuy nhiên, ngay từ khi xây dựng mô hình bơm dầu trợ lực, người ta đã quan tâm tới yếu tố an toàn hàng đầu, bởi vậy mà van điều áp là thiết bị không thể thiếu trong bơm dầu trợ lực của xe ZIL – 131 cũng như toàn bộ xe

Kích thước Độ lớn (mm) Kích thước Độ lớn (mm)

1.3.2 Bản vẽ chi tiết “Van điều áp” trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131

Hình 7 Bản vẽ chi tiết nắp van

Hình 8 Bản vẽ chi tiết thân van

1.3.3 Yêu cầu kĩ thuật của chi tiết “Van điều áp” trong bơm trợ lực thủy lực

xe ZIL – 131

- Đối với phần thân van

Phần trụ ∅11 là phần lắp ráp vào trong hệ thống bơm dầu nên cần độ chính xác cao, cấp chính xác

Phần trụ ∅20 là phần trực tiếp chịu áp lực, nhiệt độ của dầu trong quá trình điều áp nên cần phải được gia công chính xác, tỉ mỉ, đảm bảo quá trình làm việc không bị nứt, sai số không vượt quá 0,1mm

Phần ren trong yêu cầu độ chính xác để bảo đáp thân van liên kết với nắp van, bước ren 0,5, miền dung sai 6H, sai lệch giới hạn ES = 0,1mm

- Đối với phần nắp van

Phần ren ngoài yêu cầu độ chính xác cao để lắp ráp với phần ren trong ở thân van, bước ren 0,5, miền dung sai 6e, sai lệch giới hạn es = -0,05mm,

ei = -0,156mm

- Để lựa chọn vật liệu ta xem xét các đặc điểm một vài loại thép thông dụng sau:

1.Thép Cacbon

 Giá thành rẻ

 Độ bền 750-850 MN/m2

 Độ thấm tôi thấp do độ cứng không đồng đều

 Cơ tính không cao

 Dùng để chế tạo chi tiết chịu tải trọng không lớn, chịu nhiệt tương đối

 Điển hình là thép C45, C40, C30

2.Thép hợp kim Ni

 Có độ bền cao hơn so với thép Cacbon

 Chịu nhiệt cao

 Có từ tính, tính giãn nở nhiệt, tính chống ăn mòn cao

 Tính công nghệ hơn nhóm thép Cacbon

- Kết luận: Với chi tiết “Van điều áp” ta có thể chọn thép C45 với thành phần như sau:

2.1.2 Phương pháp chế tạo phôi

- Vì chi tiết có dạng giống dạng trục bậc nên có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu, đó là phối rèn tự do, phôi dập, phôi cán, phôi đúc Một số đặc điểm của từng loại phôi:

(1) Phôi dập:

 Độ chính xác của phôi cao hơn so với rèn khuôn đơn giản

 Lượng dư của phôi nhỏ

 Yêu cầu công nhân đứng máy có trình độ không cao

 Sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối

(2) Phôi cán:

 Biến dạng dẻo

 Dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy

 Cơ tính kém hơn phôi rèn, phôi dập

(3) Phôi rèn:

 Có cơ tính tốt, kim loại chặt, chịu uốn, chịu xoắn

 Hình dạng ít phức tạp

 Có thể rèn sau khi đúc, cán

 Rèn tự do, rèn khuôn

(4) Phôi đúc:

 Hình dáng và kích thước gần giống với kích thước chi tiết gia công

 Trọng lượng phôi, lượng dư gia công nhỏ,

 Có thể đúc được các chi tiết tương đối phức tạp

 Giá thành rẻ

- Vì chi tiết có kích thước nhỏ nên cần đảm bảo cơ tính cho quá trình gia công, cơ tính của sản phẩm không cao, không sử dụng phôi đúc

- Chi tiết yêu cầu độ chính xác, không thể chế tạo bằng phương pháp rèn tự do

- Vì là sản xuất đơn chiếc, không dùng phương pháp dập khuôn

- Hướng phù hợp là chọn phôi cán,cụ thể là phôi 40Cr chế tạo phôi theo cách này

sẽ khắc phục những bất lợi khi chế tạo bằng khuôn dập Với mức kinh phí sản xuất nhỏ, năng suất cao đảm bảo quá trình chế tạo sản phẩm đáp ứng yêu cầu đồ án môn học

2.1.3 Chọn kích thước phôi

- Căn cứ vào kích thước phôi đúc trên thị trường có đường kính là bội của 2

- Căn cứ vào kích thước chi tiết cần gia công có đường kính lớn nhất là 20 mm, chiều dài lớn nhất là 41,5 mm đối với phần thân van Đường kính lớn nhất và chiều dài lớn nhất phần nắp van là 12,7 mm và 14 mm

- Căn cứ yêu cầu bề mặt gia công của chi tiết

- Căn cứ yêu cầu về kinh tế trong quá trình công nghệ cần đạt được và kích thước phôi có trên thị trường hiện nay

=> Ta chọn phôi cho phần thân van có kích thước đường kính là 22 mm, chiều dài

44 mm và phôi phần nắp van có kích thước đường kính là 14 mm, chiều dài là 16

mm

Phôi phần thân van

Phôi phần nắp van

2.2 Xác định dạng sản xuất

2.2.1 Mục đích sản xuất

- Sản phẩm dùng để thay thế cho các van điều áp trong xe ZIL – 131 khi van trong bơm dầu trợ lực của xe bị hư hỏng cần thay mới để phục vụ cho quá trình sử dụng xe hoặc cho mục đích học tập, nghiên cứu tại trường

2.2.2 Số lượng

- Sản phẩm phục vụ mục đích học tập tại trường nên không đòi hỏi số lượng lớn, khoảng 3 – 5 chi tiết

2.3 Xác định đường lối công nghệ và chọn phương pháp gia công

- Để đạt được chất lượng chi tiết cao với giá thành rẻ, người ta phải tính toán các

nguyên công sao cho phù hợp nhất Số lượng các nguyên công phụ thuộc vào dạng sản xuất

- Đối với đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, dạng sản xuất đã xác định là đơn chiếc, số lượng nhỏ, sử dụng các máy vạn năng hoặc chuyên dùng Các máy được bố trí theo quy trình công nghệ, sử dụng dụng cụ, đồ gá chuyên dùng do đó không đòi hỏi công nhân có trình độ cao

2.4 Xác định tiến trình gia công

2.4.1 Đặc điểm phương pháp gia công

- Thiết kế tiến trình công nghệ là phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu

kì gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công được thực hiện theo một nguyên

lí ứng với một phương pháp gia công thích hợp với kết cấu của chi tiết Khi xác định các phương pháp gia công cho các bề mặt căn cứ vào đặc điểm sau:

- Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công

- Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt

- Kích thước bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết gia công và phạm

vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phương pháp gia công

- Độ phức tạp của kết cấu và yêu cầu kĩ thuật

- Độ chính xác có thể đạt được của phương pháp gia công

- Điều kiện sản xuất thực tế ở trường

2.4.2 Tiến trình gia công phần thân van

Sử dụng phương pháp gia công khoan với mũi khoan 𝜙3mm

- Gia công mặt ren trong lỗ 𝜙8

Sử dụng phương pháp gia công taro ren với bước ren là ?

- Gia công tinh các bề mặt trụ

Sử dụng phương pháp gia công tinh với độ chính xác cao

- Nguyên công 3: Khoan lỗ 𝜙8 phần thân van

- Nguyên công 4: Khoan lỗ 𝜙3 phần nắp van

- Nguyên công 5: Khoan lỗ 𝜙3 phần thân van

- Nguyên công 6: Khoan lỗ 𝜙1 phần nắp van

- Nguyên công 7: Taro ren trong phần thân van ở lỗ 𝜙8

- Nguyên công 8: Taro ren ngoài phần nắp van ở mặt trục 𝜙9

- Nguyên công 9: Tiện tinh phần thân van, tiện vát mép phần thân van

- Nguyên công 10: Tiện tinh phần nắp van, tiện vát mép phần nắp van

- Nguyên công 11: Phay phần nắp van

- Nguyên công 12: Kiểm tra

Tra lượng dư cho nguyên công:

 Theo bảng 3-125 (Trang 269 sổ tay CNCTM Tập 1) ta có lượng dư gia công bề mặt đầu trụ là 0,6mm

Dao cắt:

 Dao tiện gắn mảnh thép gió là loại dụng cụ cắt thông dụng hay dùng trong chế tạo cơ khí Với thép hợp kim độ cứng 55 HRC thì ta chọn dao tiện gắn mảnh thép gió để gia công mặt trụ đầu trụ 𝜙16, 𝜙10

 Theo bảng 4.6 (Trang 297 sổ tay CNCTM Tập 1) chọn dao có các thông số sau:

 Tra bảng 5.1 (Trang 6 sổ tay CNCTM Tập 2), bảng 5.2 (Trang

7 sổ tay CNCTM Tập 2) được hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ

lý của vật liệu gia công:

2 2

m th

 Thời gian gia công: 17 12 0 1

 1

1000 1000.26, 6

604( / ).14

- Nguyên công 2: Tiện mặt đầu trụ, tiện thô các mặt trụ phần nắp van

Bước 1: Tiện mặt đầu trụ ∅13, ∅10

Tra lượng dư cho nguyên công:

 Theo bảng 3-125 (Trang 269 sổ tay CNCTM Tập 1) ta có lượng dư gia công bề mặt đầu trụ là 0,6mm

Dao cắt:

 Dao tiện gắn mảnh thép gió là loại dụng cụ cắt thông dụng hay dùng trong chế tạo cơ khí Với thép hợp kim độ cứng 55 HRC thì ta chọn dao tiện gắn mảnh thép gió để gia công mặt trụ đầu trụ 𝜙12, 𝜙19

 Theo bảng 4.6 (Trang 297 sổ tay CNCTM Tập 1) chọn dao có các thông số sau:

nm = 850(v/ph) đối với cả mặt đầu của mặt trụ 𝜙13, 𝜙10

Bước 2: Tiện thô các mặt trụ phần nắp van

 Theo bảng 4.6 sổ tay CNCTM tập 1 ta chọn dao tiện hợp kim

 Vận tốc thực khi cắt: . 375 .11 16, 5( / )

m th

 Mũi khoan: [1] – Bảng 4.40 (trang 319) và Bảng 4.41 (trang 325) chọn

mũi khoan ruột gà bằng thép gió:

Bảng 0.1: Chiều sâu cắt nguyên công 4

Bước gia công Chiều sâu cắt

 Lượng chạy dao:

 Theo bảng 5-11 và bảng 5-14 [2], ta có:

Bảng 0.2: Lượng chạy dao nguyên công 4

Bước gia công Lượng chạy dao

S(mm/vòng) Nguồn tài liệu

 Tốc độ cắt: