Piston là một chi tiết điển hình và quan trọng trong giảm chấn, nó làm nhiệm vụ ngăn cách giữa khoang trên và khoang dới đồng thời làm nhiệm vụ tiết lu dòng chất lỏng, mặt khác nó đóng vai trò nh một bộ phận dẫn hớng. Piston làm việc trong điều kiện áp suất, nhiệt độ cao và độ mài mòn lớn. Vì vậy, vật liệu chế tạo piston phải có tính chịu nhiệt, chịu va đập và chịu ăn mòn cao.
Piston thuộc họ chi tiết dạng hộp. Chi tiết có những bề mặt chính nh mặt ngoài, mặt đáy, mặt lỗ. Độ chính xác của những mặt này yêu cầu khá cao. Ngoài những mặt chính trên chi tiết còn có những mặt phụ có độ chính xác không cao.
Khi gia công piston phải đảm bảo yêu cầu sau:
Phải đảm bảo độ song song giữa thành piston và đờng trục tâm của piston.
Thực hiện tiết lu tốt trong cả hành trình nén và hành trình trả. 5.2. Vật liệu làm piston
Piston làm việc trong điều kiện chịu tác động của tải trọng va đập lớn, chịu ứng suất đối xứng, hai chiều nên rất dễ bị hỏng mỏi. Trong khi sử dụng, đòi hỏi piston phải làm việc lâu dài, liên tục, trong điều kiện nhiệt độ lớn, áp suất cao, mài mòn lớn. Nh vậy, ta dùng vật liệu thép hợp kim 45XHMΦ để chế tạo piston.
5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston
Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05 ữ 1(mm), Ra = 5 ữ 1,25. Các lỗ có CCX 6 ữ 8, Ra = 2,5 ữ 0,63.
Sau khi gia công, piston cần phải đợc nhiệt luyện 'hoá bền bề mặt'. Đảm bảo không có hiện tợng rạn nứt trên toàn bộ bề mặt. Không xảy ra hiện tợng tập trung ứng suất ở các góc lợn.
5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Trên chi tiết có nhiều bề mặt phải gia công trong đó có nhiều bề mặt đòi hỏi độ chính xác CCX 6ữ8, trên chi tiết cũng có nhiều lỗ phải gia công. Chi tiết có đủ độ cứng vững đảm bảo khi gia công không bị biến dạng. Các bề mặt cần gia công không có vấu lồi thuận lợi cho việc thoát dao. Các lỗ có kết cấu đơn giản, không có rãnh, bề mặt lỗ không đứt quãng. Các lỗ đều là lỗ thông suốt và ngắn, đều có
đờng tâm song song hoặc vuông góc với mặt đầu. Không có lỗ xiên thuận lợi cho việc gia công. Khi gia công chi tiết ta tạo chuẩn thống nhất để thuận lợi cho việc gá đặt, không có sai số do chọn chuẩn do đó tăng đợc độ chính xác gia công.
Tuy nhiên kết cấu có những nhợc điểm sau:
Khi gia công khó đảm bảo độ đồng tâm của các lỗ. Chi tiết có chiều dày nhỏ nên việc gá đặt rất phức tạp.
Khi đúc chi tiết, trong quá trình đúc tránh để rỗ khí, phôi đúc phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và phải để lại lợng d cho gia công cơ.
5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston
Vì cấu tạo của chi tiết có dạng hộp có nhiều lỗ vậy để đảm bảo điều kiện kết cấu, làm việc cũng nh thuận tiện cho việc gia công cơ với vật liệu là 45XHMΦ
nên ta chọn phơng pháp đúc phôi.Vì sản xuất loạt nhỏ nên ta dùng phơng pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy. Sau khi đúc cần làm sạch và cắt ba via.
5.5.1. Xác định đờng lối công nghệ
Sau khi phân tích kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là loạt nhỏ và trong điều kiện sản xuất ở nớc ta hiện nay, ta chọn phơng án phân tán nguyên công, sử dụng nhiều đồ gá chuyên dùng để gia công trên các máy vạn năng thông dụng.
5.5.2. Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết Nguyên công tạo phôi
Chế tạo phôi bằng phơng pháp đúc.
Nguyên công ủ và làm sạch phôi.
Sau khi đúc, phôi phải đợc ủ để khử ứng suất d, sau đó phôi phải đợc làm sạch tr- ớc khi gia công cơ.
Ta có thể có các nguyên công chủ yếu để gia công sau
Nguyên công 1: Tiện mặt đầu piston, tiện các vòng, rãnh trên mặt đầu. Nguyên công 2: Tiện khoả, vát mép mặt đáy và các lỗ ở mặt đáy. Nguyên công 3: Khoan, doa lỗ Ф10.
Nguyên công 4: Khoan, doa các lỗ trả và lỗ nén. Nguyên công 5: Tiện tròn ngoài
Nguyên công 6: Mài tròn ngoài Nguyên công 7: Tiện rãnh xéc măng Nguyên công 8: Kiểm tra
5.6. Xác định chế độ cắt cho các nguyên công:
5.6.1. Nguyên công 1 : Tiện khoả mặt đầu piston, tiện khoả mặt lỗ, rãnh trên mặt đầu.
• Định vị và kẹp chặt:
Chi tiết đợc định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Chi tiết đợc hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đáy của piston hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngoài của piston hạn chế 2 bậc tự do. Khi gia công trên máy tiện ta chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Các chấu có tác dụng kẹp chặt chi tiết. Chuẩn thô là mặt phẳng đáy của piston.
Vị trí của dao đợc xác định bằng cữ xo dao, nguyên công đợc thực hiện trên máy tiện bằng dao khoả mặt đầu, dao khoả mặt lỗ, dao cắt rãnh.
Chọn máy tiện T616, công suất động cơ là 4 Kw Chế độ cắt:
Khoả mặt đầu:
- Tiện thô:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=1,8(mm) bằng cả lợng d gia công thô Lợng chạy dao (Tra bảng 5.11 STCNCTM): S=0,35(mm) Số vòng quay của máy n = 420 vòng/phút
- Tiện tinh:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=0,2(mm) bằng cả lợng d gia công tinh Lợng chạy dao (Tra bảng 5.14 STCNCTM): S=0,2(mm) Số vòng quay của máy n = 450 vòng/phút
Tiện khoả mặt lỗ:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió định hình P9, tạo một góc 450
Chiều sâu cắt: t=0,5(mm) bằng cả lợng d gia công
Lợng chạy dao (Tra bảng 5.13 STCNCTM): S=0,2(mm) Số vòng quay của máy n = 360 vòng/phút
Tiện rãnh:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=1(mm) bằng cả lợng d gia công
Số vòng quay của máy n = 300 vòng/phút
5.6.2. Nguyên công 2: Tiện khoả mặt đáy pison, tiện khoả mặt lỗ
Định vị và kẹp chặt:
Chi tiết đợc định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Mặt phẳng đầu của piston là chuẩn tinh hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngoài của piston hạn chế 2 bậc tự do. Chi tiết đợc hạn chế 5 bậc tự do. Các chấu có tác dụng kẹp chặt chi tiết.
Vị trí của dao đợc xác định bằng cữ xo dao, nguyên công đợc thực hiện trên máy tiện bằng dao khoả mặt đầu, dao khoả mặt lỗ, dao cắt rãnh.
Chọn máy:
Chọn máy tiện T616, công suất động cơ là 4 Kw Chế độ cắt:
Tiện khoả mặt đáy:
- Tiện thô:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=1,8(mm) bằng cả lợng d gia công thô Lợng chạy dao (Tra bảng 5.11): S=0,4(mm)
Số vòng quay của máy n = 420 vòng/phút - Tiện tinh:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=0,2(mm) bằng cả lợng d gia công tinh Lợng chạy dao (Tra bảng 5.14 STCNCTM): S=0,2(mm) Số vòng quay của máy n = 450 vòng/phút
Tiện khoả mặt lỗ:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió định hình P9, tạo một góc 300
Chiều sâu cắt: t=0,5(mm) bằng cả lợng d gia công
Lợng chạy dao (Tra bảng 5.13 STCNCTM): S=0,2(mm) Số vòng quay của máy n = 360 vòng/phút
5.6.3. Nguyên công3: Khoan, doa lỗ φ10
Định vị và kẹp chặt:
Mặt đầu của piston làm chuẩn chính, chi tiết đợc định vị trên phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do, khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do. Vì tâm lỗ trùng với tâm chi tiết nên khi gia công chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ.
Chi tiết đợc kẹp chặt nhờ bàn kẹp.
Nguyên công đợc thực hiện trên máy khoan cần. Khi khoan dùng bạc dẫn h- ớng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp với thân đồ gá.
Chọn máy:
Chọn máy khoan nhiều trục 2C135, công suất động cơ là 4 Kw Chế độ cắt :
- Khoan:
Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió P9 Chọn chiều sâu cắt: t=8/2=4(mm)
Luợng chạy dao S (Tra bảng 5.25 STCNCTM): S=0,12(mm/v) Số vòng quay của máy n = 325 vòng/phút
Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió P18
Chọn chiều sâu cắt: t=0,5.(D-d)=0,5.(8,5-8)=0,25 (mm) Lợng chạy dao S (Tra bảng 5.27 STCNCTM): S=0,8(mm/v) Số vòng quay của máy n = 325 vòng/phút
5.6.4. Nguyên công 4: Khoan doa các lỗ trả mạnh φ1,5 và lỗ nén φ2,5
Định vị và kẹp chặt:
Mặt đáy của piston làm chuẩn, chi tiết đợc định vị trên phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do, khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do. Nếu thực hiện việc gia công từng lỗ một, do tâm lỗ gia công không trùng với đờng tâm của chi tiết nên chi tiết phải đợc hạn chế 6 bậc tự do, nh vậy ta phải tạo thêm một chuẩn phụ. Nếu ta thực hiện việc gia công tất cả các lỗ trả mạnh (hoặc nén nhẹ) cùng một lúc trên máy khoan cần nhiều dao thì chi tiết chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Em chọn phơng án gia công các lỗ cùng một lúc trên máy khoan nhiều trục, nh vậy chi tiết chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do.
Chi tiết đợc kẹp chặt nhờ bàn kẹp.
Nguyên công đợc thực hiện trên máy khoan nhiều trục. Khi khoan dùng bạc dẫn hớng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp với thân đồ gá.
Chọn máy:
Chọn máy khoan nhiều trục 2C135, công suất động cơ là 4 Kw Lỗ trả mạnh φ1,5:
Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió P18 - Khoan:
Chọn chiều sâu cắt: t=1,2/2=0,6(mm)
Lợng chạy dao S (Tra bảng 5.25 STCNCTM): S=0,06(mm/v) Số vòng quay của máy n = 2000 vòng/phút
- Doa:
Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió P18
Chọn chiều sâu cắt: t=0,5.(D-d)=0,5.(1,65-1,2)=0,225 (mm) Lợng chạy dao S (Tra bảng 5.27 STCNCTM): S=0,64(mm/v) Số vòng quay của máy n = 925 vòng/phút
Lỗ nén Ф2,5 :
Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió P18 - Khoan:
Chọn chiều sâu cắt: t=1,2/2=0,6(mm)
Lợng chạy dao S (Tra bảng 5.25 STCNCTM): S=0,06(mm/v) Số vòng quay của máy n = 2000 vòng/phút
- Doa:
Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió P18
Chọn chiều sâu cắt: t=0,5.(D-d)=0,5.(1,75-1,2)=0,275 (mm) Lợng chạy dao S (Tra bảng 5.27 STCNCTM): S=0,64(mm/v) Số vòng quay của máy n = 925 vòng/phút
5.6.5. Nguyên công 5: Tiện tròn ngoài piston:
Định vị và kẹp chặt:
Chi tiết đợc định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Chi tiết đợc hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đáy của piston hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngắn
φ10 hạn chế 2 bậc tự do. Khi gia công trên máy tiện ta chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Ta sử dụng đồ gá chuyên dùng khi tiện để định vị và kẹp chặt chi tiết .Chuẩn gia công trùng với chuẩn chính.
Chọn máy:
Chọn máy tiện T616, công suất động cơ là 4 Kw Chế độ cắt:
- Tiện thô:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=1,8(mm) bằng cả lợng d gia công thô Lợng chạy dao (Tra bảng 5.11): S=0,3(mm)
Số vòng quay của máy n = 420 vòng/phút - Tiện tinh:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Chiều sâu cắt: t=0,18(mm) bằng cả lợng d gia công tinh Lợng chạy dao (Tra bảng 5.14 STCNCTM): S=0,2(mm) Số vòng quay của máy n = 450 vòng/phút
5.6.6. Nguyên công 6. Mài tròn ngoài piston:
Định vị và kẹp chặt:
Chi tiết đợc gá lên một trục sau đó lại đợc gá lên máy mài bằng hai mũi tâm. Chi tiết đợc hận chế 5 bậc tự do
Chọn máy mài tròn ngoài 3A110, công suất động cơ 1,5 Kw Chế độ cắt:
Chiều sâu mài: t=0,02(mm)
Lợng chạy dao (Tra bảng 5.204 STCNCTM): S=0,02(mm/vòng) Số vòng quay của máy n = 200 vòng/phút
5.6.7. Nguyên công 5. Tiện rãnh xéc măng:
Định vị và kẹp chặt:
Chi tiết đợc định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Chi tiết đợc hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đáy của piston hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngắn
φ10 hạn chế 2 bậc tự do. Khi gia công trên máy tiện ta chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Ta sử dụng đồ gá chuyên dùng khi tiện để định vị và kẹp chặt chi tiết .Chuẩn gia công trùng với chuẩn chính.
Chọn máy:
Chọn máy tiện T616, công suất động cơ là 4 Kw Chế độ cắt:
Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9
Gia công một lần với chiều sâu cắt: t=2(mm) Lợng chạy dao (Tra bảng 5.11): S=0,16(mm) Số vòng quay của máy n = 200 vòng/phút
5.6.8. Nguyên công 6. Kiểm tra
Định vị bằng chốt trụ hạn chế 4 bậc tự do, đặt trên bàn máp
Kiểm tra độ đồng tâm của mặt trụ ngoài và mặt trụ trong bằng đồng hồ đo.
Ngoài ra ta có thể kiểm tra độ tròn của mặt trụ ngoài piston bằng cách gá chi tiết lên máy tiện. Đặt kim đồng hồ vào vị trí cao nhất của mặt ngoài piston, sau đó chỉnh kim đồng hồ về vị trí trung gian (vị trí 0). Xác định độ lệch của kim tại
một số vị trí nhất định (đánh dấu) ta sẽ nhận đợc độ méo tơng đối của mặt ngoài piston.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp mà Em đã trình bày “Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải
trọng 7.5 tấn” đã giải quyết đợc vấn đề cơ bản của hệ thống treo đặt ra, đó là về
tính êm dịu (đặc trng bởi tần số dao động), khả năng dập tắt các dao động (đặc tr- ng bởi hệ số cản giảm chấn) và đảm bảo đợc động học bánh xe (hớng chuyển động). Việc thiết kế đợc tập trung vào tiêu chí tăng tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô trong nớc thông qua việc thiết kế chế tạo bộ phận đàn hồi là nhíp và quá trình gia công piston giảm chấn.
Qua việc tính toán đồ án tốt nghiệp này đã giúp em hiểu rõ về bản chất, hoạt động của hệ thông treo, và hình thành đợc cách t duy thiết kế một cụm chi tiết trên ôtô, trang bị thêm kiến thức phục vụ cho công việc sau này.
Một lần nữa êm xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lu Văn Tuấn, ngời đã trực tiếp hớng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Qua đây êm cũng xin cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ôtô ĐH Bách Khoa Hà Nội cùng các bạn đã giúp đỡ Em hoàn thành đồ án này.
Tài liệu tham khảo
1 - Thiết kế tính toán ôtô - Nguyễn Hữu Cẩn, Trơng Minh Chấp, Dơng Đình
Khuyến, Trần Khang
2 - Thiết kế tính toán ôtô - Nguyễn Trọng Hoan
3 - Cấu tạo hệ thống truyền lực ôtô con - Nguyễn Khắc Trai. 4 - Bài giảng cấu tạo ôtô - Phạm Vị, Dơng Ngọc Khánh. 5 - Dung sai và lắp ghép - Ninh Đức Tốn
6 - Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy - Trần Văn Địch
7 - Sổ tay công nghệ chế tạo máy(3 tập) - Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh
Đức Tốn, Trần Xuân Việt
8 - Đồ gá cơ khí hóa và tự động hóa - Trần Văn Địch, Lê Văn Tiến, Trần Xuân
Việt