THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE, bài tập lớn công nghệ chế tạo máy CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE, thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE

LỜI NÓI ĐẦU

     Trong quá trình đấu tranh cải tạo thiên nhiên mang lại lợi ích cho mình, con người phải tạo ra các công cụ và thiết bị máy móc nhằm nâng cao hiệu quả trong sản xuất. Nhịp độ phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay rất nhanh chóng, cụ thể ngành chế tạo máy móc đóng vai trò hết sức quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Vì vậy việc phát triển ngành chế tạo máy càng có ý nghĩa hàng đầu đáp ứng nhu cầu của ngành kinh tế về mặt trang thiết bị, cơ sở hạ tầng. Tuy vậy hiện tại và trước mắt chúng ta còn gặp nhiều khó khăn, thách thức về nguyên vật liệu, thiết bị có độ chính xác cao, phương pháp gia công tiên tiến v v...do đó phải nhập khẩu từ  nước ngoài về hết sức tốn kém. Chính vì lẽ đó việc nghiên cứu tìm tòi các phương pháp gia công, phục hồi sửa chữa các chi tiết máy có tác dụng không nhỏ góp phần xây dựng kinh tế nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng.

     Hiện nay trong thực tế sản xuất ngành giao thông giữ một vai trò chủ đạo cụ thể là các phương tiện vận chuyển như ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ v v... các chi tiết máy trong các phương tiện này đòi hỏi độ bền, chính xác, dễ phục hồi sửa chữa. Và Trục Khuỷu là một chi tiết điển hình của các loại động cơ. Qua sự hướng dẫn của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của thầy Phạm Văn Song, em đã hoàn thành xong  đồ án Thiết Kế Quy Trình Công Nghệ Gia Công Trục Khuỷu.

     Tuy nhiên do sự tổng hợp các kiến thức chuyên môn chưa nhạy bén, linh hoạt và thực tế về công nghệ gia công Trục Khuỷu còn hạn chế nên đồ án vẫn còn những sai sót, cứng nhắc, quy cách. Em rất mong sự chỉ dẫn của thầy cô. Em  xin  chân thành cảm ơn.PHẦN I

TÌM HIỂU CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU ĐỂ GIA CÔNG BỀ MẶT LỆCH TÂM TRÊN CHI TIẾT DẠNG TRỤC

1. GIỚI THIỆU BỀ MẶT LỆCH TÂM TRÊN CHI TIẾT DẠNG TRỤC

 Bề mặt lệch tâm rên chi tiết dạng trục là các bề mặt có tâm không trùng nhau mà cách nhau một khoảng e. Nó được dùng rất phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy đặc biệt là ngành cơ khí giao thông.

Ở một số chi tiết dạng trục, trên một bậc nào đó có bề mặt không tròn xoay mà là dạng cam,ví dụ như trục cam trong động cơ ô tô. Có loại trục có nhiều bậc nhưng các bậc không cùng nằm trên một đường tâm,ví dụ : trục khuỷu của động cơ ô tô. Những loại bề mặt lệch tâm này phải có biện pháp gia công thích hợp mới tạo nên hình dạng bề mặt cũng như độ chính xác kích thước của chúng. Sau đây là một số biện pháp công nghệ chủ yếu để gia công bề mặt lệch tâm trên chi tiết dạng trục.

2. CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU ĐỂ GIA CÔNG BỀ MẶT LỆCH TÂM TRÊN CHI TIẾT DẠNG TRỤC

  1.2.1. Gia công mặt lệch tâm tròn xoay.

  Để gia công những bề mặt lệch tâm tròn xoay,các đường tâm trục lệch nhau một khoảng e nào đó,có thể dùng các phương pháp sau:

  Phương pháp 1: Tiện trên mâm cặp 3 chấu bằng cách gá lệch chi tiết đi một đoạn nhờ bề dày của miếng căn đệm thích hợp.

    Phôi được gá trên mâm cặp 3 chấu , tại 1 chấu có lót miếng đệm để xê dịch tâm của phôi một đoạn bằng e . Chiều dày của miếng căn đệm được xác định theo công thức  :   (mm).

    Trong đó D là đường kính của phôi kẹp trên mâm cặp.

                                                                      

                                                                    

                                                                         Hình 1: Gá phôi để tiện chi tiết                                        

                                                                                lệch tâm trên mâm cặp 3 chấu

                                                                                    1: Chi tiết gia công.

                                                                                    2: Miếng căn đệm.

                                                                                    3: Mâm cặp 3 chấu.

                                                                                    4: Vấu cặp.

                                                                                    5: Dao tiện.

 

 Phương pháp 2: Tiện trên mâm cặp 4 chấu.

   Đầu tiên tiện thô phôi tròn, sau đó gá lên mâm cặp 4 chấu sao cho tâm O₁ trùng tâm trục chính. Sau đó quay mâm cặp để 2 vấu ở vị trí nằm ngang, đưa dao đã gá trên bàn dao đến tiếp xúc với bề mặt của phôi và đánh dấu số vạch của bàn xe dao ngang.

   Đưa mũi dao ra khỏi phôi một khoảng bằng độ lệch tâm e ( Hình 2.a), sau đó điều chỉnh các vấu của mâm cặp để phôi tiếp xúc với mũi dao  (Hình 2.b).Tiến hành tiện để đạt được đường kính trục.

             a) O₁ trùng tâm trục chính                        b) O₂ trùng tâm trục chính

Hình 2: Gá phôi để tiện chi tiết lệch tâm trên mâm cặp 4 chấu.

                                      a) Dao tiện cách phôi một khoảng e.

                                      b) Phôi tiếp xúc với dao.

  Phương pháp 3: Gia công lỗ chống tâm của từng trục trên hai mặt đầu của phôi sao cho đường tâm của các lỗ cách nhau bằng khoảng cách của độ lệch tâm e. Sau đó gá lên hai mũi chống tâm và tốc cặp để gia công từng bề mặt trục tương ứng.

Hình 3: Gia công trục lệch tâm gá trên 2 mũi chống tâm.

                              1: Đường trục lỗ tâm gia công bề mặt đoạn trục A.

                            2: Đường trục lỗ tâm gia công bề mặt đoạn trục B.

  Phương pháp 4 : Dùng đồ gá vạn năng điều chỉnh

 

Hình 4:Gia công trục khuỷu trên máy tiện bằng đồ gá vạn năng.

                                    1: Chi tiết.

                                    2: Mũi chống tâm.

                                              3:Tốc cặp.

                                    4: Phần di động.

                                    5: Phần cố định.

   Đồ gá vạn năng gồm 2 phần : Phần cố định 4 được kẹp trên mâm cặp 3 chấu, phần di động 3 có thể tịnh tiến trên phần cố định nó có gắn 2 mũi chống tâm, phôi được kẹp bởi 2 mũi chống tâm và tốc kẹp.Nhờ vào sự di chuyển của phần di động nên có thể điều chỉnh được tâm trục cần gia công trùng với tâm trục chính của máy tiện.

Phương pháp 5: Gia công bằng máy tiện chuyên dùng ( tiện đuổi

Hình 5 : Gia công trục khuỷu bằng máy tiện chuyên dùng.

   Để gia công được bề mặt đoạn trục A thì định vị bằng 2 lỗ tâm trùng tâm quay của máy (hình 5.a).Lúc đó tâm của đoạn trục cần gia công quay quanh trục chính một khoảng bằng độ lệch tâm e ,muốn gia công được thì dao tiện phải luôn luôn tiếp xúc với bề mặt này (hình 5.b).

  Gắn dao vào cơ cấu bản lề có cánh tay.

 

 Hình 6 : Cơ cấu bản lề gá dao tiện trục lệch tâm

PHẦN II

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ CÁC TRANG

BỊ CÔNG NGHỆ ĐỂ GIA CÔNG TRỤC KHUỶU

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRỤC KHUỶU

1. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA TRỤC KHUỶU

.Tác dụng của trục khuỷu

   Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việc lớn nhất, giá thành cao nhất của động cơ. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực khí thể tác dụng lên Piston qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài.

.Trạng thái làm việc của trục khuỷu

   Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác động của lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động thẳng và quán tính chuyển động quay). Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính va đập mạnh.

   Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn làm động cơ rung động mất cân bằng.

   Các lực tác dụng gây ra hao mòn lớn trên bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.

.Yêu cầu kỹ thuật của trục khuỷu

• Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn.
• Độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc cần có độ bóng và độ cứng cao.
• Không xảy ra dao động cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng.
• Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo tính cân đối, tính đồng đều của động cơ.
• Dễ chế tạo, trọng lượng bé, gọn nhưng vẫn đảm bảo tính năng sử dụng.

2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO TRỤC KHUỶ

   + Mác thép thường dùng là thép cacbon có thành phần cacbon trung bình. Thường dùng thép 45,thép này được dùng nhiều nhờ đặc tính sau:

• Rẻ tiền.
• Độ bền kém thép hợp kim nhưng có thể đảm bảo đầy đủ yêu cầu bằng các biện pháp kết cấu.

• Hệ số ma sát trong của thép cacbon cao hơn thép hợp kim nên có khả năng giảm được dao động xoắn tốt hơn thép hợp kim Mangan, Crôm, Niken.

+ Ngoài ra người ta còn dùng gang cầu grafit để đúc trục khuỷu vì gang có ưu điểm sau:

• Có tính đúc tốt.
• Giá thành rẻ hơn.
• Có khả năng dập tắt dao động tốt hơn.
• Giữ dầu bôi trơn tốt hơn.

3. KẾT CẤU CỦA TRỤC KHUỶU

.Yêu cầu và đặc điểm kết cấu của trục khuỷu

    Hình dạng kết cấu của trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh, cách bố trí xilanh, số kỳ của động cơ, thứ tự làm việc của xilanh.

  + Các yêu cầu về kết cấu:

• Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động của mômen xoắn tương đối nhỏ.
• Động cơ làm việc cân bằng, ít rung động.
• Ưng suất sinh ra do mômen xoắn nhỏ.
• Công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ.
• Kích thước của trục khuỷu phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách giữa hai đường tâm xilanh, đường kính xilanh, chiều dày của lót xilanh, phương pháp làm mát.
• Khi thiết kế trục khuỷu cần phải cố gắng dùng các biện pháp để thu gọn kích thước của trục khuỷu nhưng phải chú ý đến độ cứng vững, sức bền của trục khuỷu.

     + Chất lượng bề mặt của cổ trục và cổ biên sau khi gia công cơ:

• Độ cứng: HRC = 52¸62.
• Độ chính xác cấp 1;2.
• Độ bóng bề mặt: cấp 10 ( Ra = 0,16)

+ Sai lệch về kích thước hình học:

• Độ không song song giữa đường trục của cổ trục và cổ biên: 10¸12 mm trên suốt chiều dài cổ biên.
• Độ côn cho phép của cổ trục và cổ biên: 10 mm.
• Độ ô van cho phép của cổ trục và cổ biên: 10 mm.
• Độ chính xác cân bằng từ 20¸30 g.cm/khoảng lệch tâm e.

Bản vẽ số 01.

.Phân loại trục khuỷu

   + Về kết cấu có thể phân làm hai loại:

• Trục khuỷu nguyên.
• Trục khuỷu gép.

   + Về hình dáng hình học có thể phân làm hai loại:

• Trục khuỷu đủ cổ trục.
• Trục khuỷu thiếu cổ trục.

.Kết cấu các phần của trục khuỷu

   Trục khuỷu gồm các phần: đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, má khuỷu, cổ biên và đuôi trục khuỷu. Ngoài ra để trục khuỷu làm việc được cân bằng người ta còn lắp thêm đối trọng trên trục khuỷu.

4. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

   Việc chế tạo trục khuỷu thường dùng 3 phương pháp sau:

. Rèn tự do

   Thực chất rèn tự do là phương pháp gia công áp lực trong đó kim loại biến dạng gần như tự do, chỉ bị khống chế bởi các bề mặt tiếp xúc với bề mặt dụng cụ gia công.

   Phương pháp này thường dùng trong dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, thường áp dụng để rèn trục khuỷu có khích thước lớn, có hình thù đơn giản, trọng lượng chi tiết rèn có thể tới 250T.

   Ưu điểm của phương pháp này là: thiết bị đơn giản, vốn đầu tư thấp, có thể gia công được phôi lớn,thay đổi mặt hàng dể Nhưng có nhược điểm là lượng dư gia công lớn, hạn chế độ chính xác,độ nhẳn bề mặt của phôi thấp, cơ tính của phôi không đạt được tốt, điều này ảnh hưởng đến quá trình gia công cơ. Như vậy phương pháp này không kinh tế.

. Dập thể tích

   Dập thể tích là phương pháp gia công áp lực trong đó kim loại được biến dạng trong một không gian hạn chế bởi lồng khuôn dập.

Ưu điểm của phương pháp:

   + Độ chính xác và độ bóng bề mặt của phôi cao.

   + Chất lượng sản phẩm đồng đều và cao, ít phụ thuộc tay nghề công nhân.  

   + Có thể chế tạo các phôi có hình dạng phức tạp hơn rèn tự do.

   + Năng suất cao, dể cơ khí hoá và tự động hoá.

Nhược điểm của phương pháp:

   + Thiết bị cần có công suất lớn, yêu cầu độ cứng vững, độ chính xác cao.

   + Chi phí chế tạo khuôn cao.

    Do vậy phương pháp này thường được dùng trong sản xuất loạt và hàng khối với loại trục khuỷu nhỏ hoặc trung bình. Phôi rèn trước khi gia công phải tiến hành ủ và thường hoá để khử ứng suất.

. Phương pháp đúc

   Đúc là phương pháp tạo phôi và các vật phẩm định hình khác bằng cách nấu chảy kim loại hoặc hợp kim rồi đem rót vào khuôn, sau khi kim loại lỏng ( hoặc hợp kim) lỏng đông đặc trong khuôn, ta nhận được vật phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.

   Ưu điểm của phương pháp này là:

   + Có thể đúc với hầu hết kim loại và hợp kim.

   + Chế tạo được phôi có hình dáng phức tạp, kích thước, khối lượng lớn.

   + Có thể tạo được các vùng có thành phần và tính chất khác nhau trong cùng một phôi.

   + Vốn đầu tư thấp, giá thành rẻ.

   Nhược điểm:

   + Tổn hao kim loại lớn do cháy hao khi nấu luyện và tạo hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi.

   + Độ chính xác, độ nhẳn bề mặt bề mặt của phôi thường không cao.

   + Phôi đúc thường bị khuyết tật như rổ khí, rổ xỉ...

   + Điều kiện lao động nặng.

   + Cơ khí hoá và tự động hoá khó khăn.

   Ap dụng cho trục khuỷu và vật liệu chế tạo là thép cacbon, gang grafit cầu, phương pháp này có các ưu điểm sau:

• Trọng lượng phôi và lượng dư gia công nhỏ.
• Đúc được những kết cấu phức tạp của trục khuỷu.

  Tuy nhiên, phương pháp này còn có những nhược điểm như:

• Thành phần kim loại không đồng đều. Khi đúc thép kết tinh không đều làm ảnh hưởng đến cơ tính của trục khuỷu.
• Dễ gây khuyết tật như rỗ khí, rỗ co, rạn nứt.

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC KHUỶU

1. ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1. Tính trọng lượng sản phẩm

   Theo kích thước và kết cấu đã cho ở bản vẽ chế tạo chi tiết, ta tiến hành phân đoạn để tính trọng lượng của trục khuỷu:

• Cổ trục khuỷu:

   Ta có kích thước cổ trục F76,vậy R=38.

Chiều dài tổng cộng các cổ trục là 381 mm.

S = PR    Þ  S = 3,14.38=4534,16 (mm).

Từ đó ta có thể tích cổ trục khuỷu:

            V₁ = 4534,16.381 = 1727514,9 (mm).

• Cổ biên:

   Kích thước cổ biên F68,vậy R=34

Chiều dài tổng cộng các cổ biên là 224 mm.

            S = 3,14.34 = 3629,8 (mm).

            V₂ = 3629,8.224 = 813084 (mm).

• Má khuỷu:

Chiều rộng:   96

Chiều cao:    130

Chiều dày:    20.

  Þ V = 96.130.20 = 249600 (mm).

Số lượng má khuỷu 8 má:

Vậy thể tích V₃ = 249600.8 = 1996800(mm).

• Mặt bích:

Đường kính mặt bích F170, vậy R=85.

Chiều dày 20.

   Diện tích mặt bích: S = 3,14.85 = 22686,5(mm).

   Thể tích mặt bích:  V₄ = 22686,5.20 = 453730(mm).

Vậy thể tích tổng cộng của trục khuỷu là:

   V=åV=V­₁+V₂+V₃+V₄ = 4991129mm » 4,9 dm.

Như vậy ta có trọng lượng gần đúng của trục khuỷu là:

   G = V.g (kg)

Với g = 7,852 kg/dm là khối lượng riêng của thép.

   Þ G = 4,9. 7,852 » 38,5 (kg).

1.2. Xác định dạng sản xuất

    Căn cứ vào trọng lượng của chi tiết đã tính toán ở trên, và theo yêu cầu sản lượng 15000 chiếc/năm, tra bảng 2.6 sách hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy ta xác định được dạng sản xuất trục khuỷu động cơ đốt trong là hàng loạt lớn.

. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

    Qua phân tích các phương pháp chế tạo phôi ở trên để phù hợp với dạng sản xuất hàng khối theo yêu cầu đề tài, nên chọn chế tạo phôi bằng phương pháp rèn khuôn trên máy dập và máy búa nằm ngang từ phôi cán nóng.

1.3.1. Chọn vật liệu

   Chọn vật liệu là thép 45 (Thép Austenit - ferit). Thực chất đây còn gọi là thép không gỉ Austenit - ferit.                       

   Đặc điểm quan trọng của thép loại này là cơ tính của chúng rất tốt: hầu như không có hiện tượng giòn của thép Feti, còn giới hạn đàn hồi lại cao gấp 3 lần so với thép Austenit.

   Ngoại ra độ bền chống ăn mòn đảm bảo, đặc biệt trong điều kiện chịu áp lực (ăn mòn ứng suất) hoặc chịu ăn mòn tập trung (ăn mòn điểm) và ăn mòn dạng hang hốc trong khí quyển có tính xâm thực mạnh...

Thành phần hoá học và cơ tính của thép 45 kết cấu cacbon chất lượng tốt:

Mác thép	C%	Mn%	sb MPa	s0,2 MPa	d5%	y%	HB	Độ cứng sau ủ HB	akKJ/m2
45	0,42-0,50	0,50-0,80	610	360	16	40	229	197	500

1.3.1. Xác định nhiệt độ nung

   Ta có bảng xác định nhiệt độ nung của thép 45 như sau:

 Bảng 1: Xác định nhiệt độ nung của phôi dập.

Mác thép	Nhiệt độ bắt đầu rèn tmax	Nhiệt độ thôi rèn		Khoảng nhiệt độ nên dùng
		³	£
Thép 45	1260°C	760°C	850°C	1200°C-800°C

   Như vậy cần nung phôi đến 1260°C và sau đó ép kim loại chảy ra điền vào lòng khuôn.

1.3.2. Một số bước cần thực hiện khi rèn

• Tính toán chế tạo khuôn dập theo bản vẽ vật rèn.
• Nung kim loại đến 1260°C.
• Gá chặt phôi trên máy ép.
• Cho vật nung vào khuôn.
• Mở máy dập ( chưa chồn mặt bích ).
• Nung phần cuối trục khuỷu đến 1260°C.
• Cho trục khuỷu vào khuôn trên máy búa ngang để chồn mặt bích.
• Nén thẳng phôi, cắt bavia, thường hoá.

   Bản vẽ số 01.

2. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC KHUỶU

    Trục khuỷu động cơ là loại trục phức tạp nên cường độ gia công lớn. Sự phức tạp khi gia công trục khuỷu không chỉ về hình dáng hình học ( độ ôvan, độ côn...), độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt mà còn do độ cứng vững của nó kém nên dễ gây ra biến dạng trong quá trình gia công dưới tác dụng của lực cắt. Độ cứng vững của nó không đều nhau trên các hướng khác nhau.

    Khi có tải trọng liên tục, trục khuỷu sẽ tăng độ mềm lên do biến dạng. Độ cứng vững kém sẽ khó đạt được độ chính xác trong quá trình gia công. Nhưng sai số về hình dáng hình học và vị trí các cổ biên sẽ dẫn đến việc sẽ làm xấu các điều kiện làm việc của các gối tựa. Còn sai số của các bán kính khuỷu và các góc phân bố của nó sẽ dẫn đến sự không đồng đều về tỷ số nén trong các xilanh khác nhau.

    Do trục khuỷu có độ cứng vững kém nên trong suốt quá trình gia công cần phải nắn thẳng phôi, nhất là sau khi gia công thô hoặc nhiệt luyện.

    Do đó trong quá trình gia công cần tính đến các điều kiện sau:

  - Khi gia công thô cần áp dụng biện pháp thích hợp để loại trừ khả năng bị biến dạng do tác dụng của lực kẹp hay lực cắt.

  - Cần sử dụng loại máy công cụ có độ cứng vững tốt và phải có luynet đỡ các cổ trục, đồ gá đủ độ cứng vững để gia công các má khuỷu.

   Các cổ trục chính, các má khuỷu, mặt đầu, mắt bích, đầu trục khuỷu cần được gia công trước để dùng làm chuẩn gia công các mặt còn lại.

   Từ các điều kiện trên, khi thiết lập quy trình công nghệ bao gồm cả việc thiết kế cho những trang thiết bị cần thiết. Mức độ phức tạp của quy trình công nghệ phụ thuộc vào dạng sản xuất. Ở đây trục khuỷu được sản xuất hàng khối, vậy muốn có một quy trình công nghệ tốt phải có các điều kiện sau:

- Bảo đảm được chất lượng sản phẩm.

- Phương pháp gia công phải kinh tế nhất.

- Ap dụng được những thành tựu khoa học kỹ thuật.

- Phải thích hợp điều kiện cần thiết của trang thiết bị hiện có, có thể sử dụng được phù hợp với điều kiện tổ chức sản xuất của nhà máy, khả năng và lực lượng cán bộ.

- Ứng dụng phương thức sản xuất tiên tiến.

- Khi gia công cần tăng độ cứng vững của chi tiết. Ap dụng các biện pháp công nghệ tiên tiến để tăng độ chính xác về kích thước cũng như chất lượng bề mặt.

   Vậy ta có quy trình công nghệ gia công như sau:

  Bảng 2: Thứ tự các nguyên công gia công trục khuỷu.

TT N.công	Tên gọi nguyên công	Loại máy sử dụng
01	Nắn thẳng phôi	Máy ép thuỷ lực T40
02	Gia công các mặt chuẩn: Phay hai mặt đầu. Khoan lỗ tâm. Tiện rộng lỗ đầu mặt bích.	Máy doa ngang 2615
03	Tiện cổ giữa,má khuỷu giữa và đầu trục khuỷu. Vát mép đầu trục. Tiện rãnh thoát dao.	Máy tiện bán tự động nhiều dao 1731
04	Tiện các cổ trục còn lại. Tiện các má khuỷu ngoài.	Máy tiện bán tự động nhiều dao 1731
05	Khoan các lỗ mặt bích.	Máy khoan cần 2B56
06	Phay các mặt lắp đối trọng.	Máy phay ngang P623
07	Khoan các lỗ lắp đối trọng. Ta rô ren.	Máy khoan cần 2B56
08	Tiện các cổ biên. Tiện các mặt trong má khuỷu.	Máy tiện bán tự động nhiều dao 1731
09	Phay rãnh cavet.	Máy phay đứng 6H12
10	Khoan lỗ dầu.	Máy khoan cần 2B56
11	Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần.	Lò tôi cao tần
12	Sửa trục.	Máy ép 40T
13	Mài thô và mài tinh cổ trục.	Máy mài tròn 3A172
14	Mài thô và mài tinh cổ biên.	Máy mài tròn 3A172
15	Gia công tinh lần cuối cổ trục.	Máy mài tròn 38725
16	Gia công tinh lần cuối cổ biên.	Máy mài tròn 38725
17	Lắp đối trọng và cân bằng .	Máy cân bằng bán tự động
18	Kiểm tra.	Máy tiện T616

   Sau đây là sơ đồ định vị và biện pháp thực hiện các nguyên công:

2.1 NGUYÊN CÔNG I: NÉN THẲNG PHÔI

   Nguyên công này thực hiện sau khi phôi được làm sạch ba via, phải xem xét độ công vênh là bao nhiêu sau đó gá trên hai khối V ngắn định vị 4 bậc tự do và thực hiện trên máy ép 40T.

Hình 7: Sơ đồ nén thẳng phôi.

2.2 NGUYÊN CÔNG II: GIA CÔNG CÁC MẶT CHUẨ

   Mục đích của nguyên công này là gia công để đạt được kích thước chính xác về chiều dài và gia công các mặt chuẩn định vị. Để đạt được kích thước về chiều dài thì dùng cữ so dao.

   Trình tự các bước trong nguyên công này thực hiện trên máy doa ngang 2615:

+ Định vị: Chi tiết được khống chế 4 bậc tự do trên 2 khối V ngắn, 1 bậc tự do bằng chốt tì khía nhám ở má khuỷu giữa, không định vị bậc tự do làm chi tiết quay quanh trục tâm cổ trục khuỷu.

Hình 8: Sơ đồ định vị và kẹp chặt gia công các mặt chuẩn

+ Kẹp chặt: Lực kẹp chặt từ  trên xuống ở trên khối V.

+ Các bước trong nguyên công:

• Tiến hành phay mặt đầu: sau khi phay xong mặt đầu thứ nhất quay bàn máy đi góc 180° để tiếp tục phay tiếp đầu còn lại.
•  Thực hiện bước khoan tâm: sử dụng dao khoan tâm chuyên dùng, dao được gá trên trục chính của máy.
• Thực hiện bước tiện rộng lỗ.

2.3 NGUYÊN CÔNG III: TIỆN CỔ GIỮA VÀ ĐẦU TRỤC KHUỶU

   Do yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặt của trục khuỷu cao: độ chính xác cấp 1,2 còn độ bóng bề mặt đạt cấp 10 ( Ra=0,16 mm). Mặt khác trục khuỷu gia công có chiều dài lớn nên cần phải tiến hành trên máy có độ cứng vững tốt. Vậy chọn máy tiện bán tự động 1731 nhiều dao. Khi tiện cổ thì sử dụng dao rộng bản, còn tiện má thì dùng dao tiện mặt đầu thép gió, dùng bàn dao sau ăn dao hướng kính.

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai mũi chống tâm, như vậy khống chế 5 bậc tự do.

Hình 9: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu để tiện cổ giữa

+ Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng mũi chống tâm (lực kẹp trùng với tâm cổ trục) và càng kẹp đặc biệt. Ở đây chi tiết quay được chỉ nhờ tốc kẹp đặc biệt.

+ Các bước trong nguyên công:

• Tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh cổ trục giữa, đầu trục khuỷu.
• Vát mép.
• Cắt rãnh.
• Tiện mặt F170.

   Tiện các cổ trục bằng dao tiện rộng bản gá lên bàn dao trước còn dao vát mép, dao cắt rãnh, dao tiện mặt khuỷu được gá lên bàn dao sau và chỉ chạy dao ngang.

2.4 NGUYÊN CÔNG IV: TIỆN CÁC CỔ TRỤC,  MÁ KHUỶU CÒN LẠI

   Yêu cầu kỹ thuật các cổ trục còn lại cũng giống như cổ trục giữa, chọn máy cho nguyên công này là máy tiện bán tự động nhiều dao 1731. Khi tiện cổ dùng dao tiện rộng bản, còn tiện má khuỷu dùng dao tiện mặt đầu thép gió. Để tăng độ cứng vững cho chi tiết dùng luynet để đỡ ở cổ giữa.

+ Định vị: Gá chi tiết trên hai mũi chống tâm, vậy chi tiết được định vị 5 bậc tự do.

+ Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp trên mâm cặp 3 chấu ở đầu nhỏ của chi tiết.

+ Các bước thực hiện cho nguyên công này:

• Tiến hành tiện thô, bán tinh, tiện tinh 4 cổ trục.
• Đồng thời tiện 6 má khuỷu ngoài, dao được gá lên bàn dao ngang và chỉ chạy dao ngang, má khuỷu chỉ tiện thô và bán tinh.

Hình 10: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu để tiện các cổ trục má khuỷu còn lại

2.5 NGUYÊN CÔNG V: KHOAN 8 LỖ F10 Ở MẶT BÍCH

Gia công 8 lỗ F10 trên mặt bích.

Nguyên công này được thực hiện trên máy khoan cần 2B56.

+ Định vị: Chi tiết được gá lên hai khối V ngắn, như vậy chi tiết được định vị 4 bậc tự do.

Hình 11: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu để khoan lỗ ở mặt bích

+ Kẹp chặt: Lực kẹp đặt ở hai cổ biên ngoài cùng, hướng từ  trên xuống.

   Để chống cong vênh trục do lực kẹp gây nên dùng chốt tỳ điều chỉnh đặt đối diện với lực kẹp.

2.6 NGUYÊN CÔNG VI: PHAY CÁC MẶT LẮP ĐỐI TRỌNG

   Nguyên công này được thực hiện trên máy phay nằm ngang P623. Để  phay được tất cả các mặt lắp đối trọng thì đồ gá phải có cơ cấu phân độ để sau khi phay xong 4 mặt má trên quay 180° để phay tiếp phía bên kia.

   + Định vị:

    Gá chi tiết trên 2 khối V ngắn định vị 4 bậc tự do, dùng 1 chốt trám trên lỗ mặt bích để định vị góc xoay, vậy chi tiết được định vị 5 bậc tự do.

+ Kẹp chặt:

   Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu trên đầu phân độ, dùng tốc kẹp nối liền với mâm cặp để tăng độ cứng vững khi phay.

+ Các bước thực hiện:

• Phay 8 rãnh lắp đối trọng. Trường hợp này phải chọn đường kính dao thích hợp tránh tình trạng dao phay ăn vào bề mặt không gia công của má khuỷu khác.
• Thay dao bằng dao phay trụ để phay mặt phẳng trên.

Hình 12: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu để phay các mặt lắp đối trọng

2.7 NGUYÊN CÔNG VII: KHOAN CÁC LỖ LẮP ĐỐI TRỌNG, TARÔ REN

Nguyên công này được thực hiện trên máy khoan cần 2B56.

Sơ đồ định vị, kẹp chặt giống nguyên công VI.

Hình 13: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu để khoan lỗ và tarô ren

2.8 NGUYÊN CÔNG VIII: TIỆN CỔ BIÊN

   Đây là nguyên công quan trọng nhất, phức tạp nhất, đồ gá cho nguyên công này là đồ gá chuyên dùng. Khi thiết kế đồ gá cho nguyên công này phải đảm bảo đúng khoảng cách tâm trục giữa cổ trục chính và cổ biên. Khi đưa tâm cổ biên về tâm trục chính máy đồng thời còn phải định vị góc xoay bằng chốt trám. Tiện trên máy tiện bán tự động, dùng nhiều dao tiện cùng một lúc các bề mặt.

+ Định vị: Trục khuỷu được định vị bằng hai mũi chống tâm và một chốt trám ở lỗ mặt bích trên đồ gá chuyên dùng, vậy có 6 bậc tự do được định vị.

+ Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng tốc kẹp trên đồ gá chuyên dùng     .

+ Các bước thực hiện:

• Gia công xong 2 cổ biên ở 1 phía sau đó điều chỉnh đồ gá để gia công tiếp 2 cổ biên còn lại.
• Thực hiện các bước tiện bán tinh và tiện tinh.

Hình 14: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu để tiện cổ biên

2.9 NGUYÊN CÔNG IX: PHAY RÃNH CAVÉT

   Được thực hiện trên máy phay đứng 6H12.

+ Định vị: Chi tiết định vị trên hai khối V (hạn chế 4 bậc tự do), chốt trám chống xoay lắp vào lỗ mặt bích và chốt tỳ chống tịnh tiến, vậy định vị tất cả 6 bậc tự do.

+ Kẹp chặt: Lực kẹp chặt đặt ngay trên hai khối V.

+ Thực hiện: Tiến dao vào nhờ cữ so dao để phay rãnh then theo kích thước mong muốn.

 

Hình 15: Sơ đồ định vị và kẹp chặt để phay rãnh cavet.

2.10 NGUYÊN CÔNG X: KHOAN 4 LỖ DẦU

   Thực hiện trên máy khoan cần 2B56. Lỗ dầu là lỗ sâu, nên khi khoan mũi khoan phải ra vào tự động và làm mát mũi khoan liên tục. Bề mặt để bắt đầu khoan lỗ là mặt trụ nên phải có bạc dẫn hướng chuyên dùng.

+ Định vị: Sử dụng hai khối V ngắn, một chốt trám định vị ở lỗ mặt bích, một chốt tỳ ở mặt đầu, vậy định vị 6 bậc tự do.

+ Kẹp chặt: Lực kẹp đặt ngay trên khối V.

Hình 16: Sơ đồ định vị và kẹp chặt trục khuỷu gia công lỗ dầu

2.11 NGUYÊN CÔNG XI: NHIỆT LUYỆN

    - Tôi cổ biên và tôi cổ trục : Đây là phương pháp tôi cục bộ trên chi tiết,do đó cần có tôi cao tần và được thực hiện theo phương pháp sau:

    - Các cổ biên và cổ trục được lồng vào các vòng tôi, khe hở giữa các bề mặt cần tôi và các bề mặt trong cua vòng tôi khoảng 1-1,5 mm . Trong khi tôi cao tần, trục khuỷu quay với 30vòng/phút.Khi cho dòng điện có tần số cao ( khoảng 2000HZ ), bề mặt trục bị nung nóng đạt đến nhiệt độ 830 - 850⁰C trong khoảng thời gian từ 4 - 6 giây.

   - Sau khi đạt đến nhiệt độ này, trong vòng tôi có các ống đặc biệt xuyên thấu qua nước, nước theo ống phun vào bề mặt chi tiết, nước có nhiệt độ từ 30 - 40⁰C phun ra vòi áp suất 3 - 4 kg/cm² . Toàn bộ nguyên công này kéo dài từ 10 - 18 giây .

   - Sau khi tôi, cần phải ram để khử ứng suất bên trong ở nhiệt độ khoảng 200 - 220⁰C và giữ nhiệt độ đó trong khoảng thời gian 2 giờ

   - Khi tôi cao tần, trục khuỷu bị biến dạng do xuất hiện ứng suất bên trong. Các cổ trục bị đốt nóng không đều do đặt các vòng không đúng , làm nguội không đồng đều.

2.12 NGUYÊN CÔNG XII: SỬA TRỤC

   Khi tôi cao tần xong, trục thường bị cong vênh do các yếu tố sau :

     + Cong vênh do phân bố nhiệt độ không đều .

     + Do cấu tạo đặc biệt cổ trục khuỷu để bị cong vênh. Do đó sau khi tôi phải có nguyên công sửa trục, để nắn thẳng chi tiết, đảm bảo độ song song giữa cổ khuỷu và cổ biên theo đúng yêu cầu. Nguyên công này được thực hiện trên máy ép 40T.

2.13 NGUYÊN CÔNG XIII: MÀI THÔ VÀ MÀI TINH CỔ TRỤC

   Nguyên công này gồm bước mài thô và mài tinh , thực hiện trên máy mài tròn ngoài 2A172. Trong quá trình  mài có tiến dao ngang nên lực cắt lớn, để tránh biến dạng tại vị trí đối diện với đá mài ta dùng các vấu tỳ đỡ các cổ trục.

Hình 17: Sơ đồ nguyên công mài thô và mài tinh cổ trục

2.14 NGUYÊN CÔNG XIV: MÀI THÔ VÀ MÀI TINH CỔ BIÊN

   Trong nguyên công này cách gá đặt và kẹp chặt giống như nguyên công cổ tiện cổ biên . Còn trình tự mài giống như mài cổ trục.

2.15 NGUYÊN CÔNG XV: GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI CỔ TRỤC

   Cách gá đặt, kẹp chặt và trình tự thực hiện nguyên công này giống như nguyên công mài cổ trục.

2.16 NGUYÊN CÔNG XVI: GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI CỔ BIÊN

   Trình tự thực hiện giống nguyên công mài cổ biên, định vị và kẹp chặt giống nguyên công tiện cổ biên.

2.17 NGUYÊN CÔNG XVII: LẮP ĐỐI TRỌNG VÀ CÂN BẰNG

    Khi cân bằng trục khuỷu , thường sử dụng một số mặt phẳng điều chỉnh (ở đây là các đối trọng). Các máy cân bằng tự động xác định lượng dư cần hớt đi trên mặt điều chỉnh đó  và sẽ cho các dấu hiệu tương ứng đồng thời cho tất cả các mặt khác trên trục.

    Máy cân bằng tự động gồm có các thiết bị cân bằng và có đầu để lấy kim loại  từ trục khuỷu ra.

2.18 NGUYÊN CÔNG XVIII: KIỂM TRA

   Đối với trục khuỷu nguyên công này được thực hiện một cách phức tạp trên nhiều bề mặt khác nhau:

           - Kiểm tra độ song song giữa tâm cổ trục và cổ biên.

            - Độ  côn của cổ trục và cổ biên.

            - Độ ô van của cổ trục và cổ biên.

            - Độ chính xác cân bằng của trục khuỷu.

   Đối với các chi tiết dạng trục thường phải kiểm tra kích thước, độ nhám bề mặt, hình dáng hình học các bề mặt .

   Kiểm tra kích thước  bao gồm kích thước đường kính, chiều dài bậc trục, kích thước then, then hoa, ren trên trục vv...Khi dung sai kích thươc lớn hơn 0,02 mm dùng thước cặp, nhỏ hơn 0,02mm dùng thước panme hoặc calíp, đồng hồ so vv...

   Nếu yêu cầu chính xác cao dùng dụng cụ quang học. Trong sản xuất lớn dùng đồ gá chuyên dùng để kiểm tra.

   Kiểm tra hinh dáng hình học của các cổ trục nhờ đồng hồ so. Chi tiết đươc gá trên hai mũi tâm của máy tiện hoặc đồ gá chuyên dùng, kiểm tra ở một tiết diện đánh giá độ ô van, kiểm tra nhiều tiết diện dọc trục suy ra độ côn .

   Kiểm tra vị trí tương quan giữa các bề mặt bao gồm :

      + Kiểm ra độ dao động giữa các cổ trục được thực hiện bằng cách đặt trục lên khối V, còn đầu đo của đồng hồ thì tỳ vào cổ trục cần đo. Hiệu số lớn nhất và nhỏ nhất khi quay trục một vòng, chính là trị số dao động đó .

      + Kiểm tra độ song song các then, then hoa (chân đỉnh mặt bên) với đường tâm của các cổ đỡ được xác định nhờ đồng hồ ở hai vị trí 

      + Kiểm tra độ đồng tâm của các cổ trục nhờ đồ gá mang đồng hồ so quay quanh một bậc trục trong khi mũi tì đồng hồ tì vào bậc trục cần kiểm tra.

3. LỰA CHỌN MÁY VÀ DAO CHO CÁC NGUYÊN CÔNG

3.1 LỰA CHỌN MÁY

   Chọn máy phải đảm bảo các yêu cầu:

• Kích thước của máy phải đủ lớn để gia công được chi tiết.
• Có khả năng gia công được chi tiết với cách gá đặt đơn giản nhất.
• Phù hợp với năng suất làm việc của máy.
• Phải đủ độ cứng vững để quá trình cắt diễn ra được thuận lợi.

3.1.1. Máy phay ngang P623

            + Đường kính trục máy f = 80 mm

            + Kích thước làm việc của bàn máy ( 800 . 1000 ) mm

            + Công suất động cơ chính : 9 kw

            + Số cấp tốc độ là 20

            + Phạm vi tốc độ trục chính : 20 - 1600 ( v/p )

            + Kích thước phủ bì của máy : ( 4300 . 2735 . 1850 ) mm

3.1.2. Máy tiện bán tự động nhiều dao 1731

            + Kích thước phôi lớn nhất gia công  được f = 550 mm

            + Khoảng cách lớn nhất giữa hai đầu tâm 1250 mm

            + Công suất động cơ chính : 22 kw

            + Số cấp tốc độ trục chính  : 26

            + Phạm vi tốc độ trục chính : 56 - 1000 ( v/p )

            + Phạm vi tốc độ của bàn dao : chép hình 7,5 - 500 ( mm/p ), cắt đứt tiện

       mút : 25 - 400 ( mm/p )

            + Kích thước phủ bì của máy ( 3500 .1650 .1850 )mm

3.1.3. Máy khoan cần 2B56

            + Đường kính lớn nhất khoan được :f = 50 mm

            + Phạm vi tốc độ trục chính: 2,1

            + Số cấp bước tiến trục chính: 12

            + Phạm vi bước tiến: 0,056 - 2,59 (mm/v)

            + Công suất động cơ chính: 4Kw

            + Kích thước làm việc của bệ máy (968.1650) mm

3.1.4. Máy phay đứng 6H12

            + Đường kính lỗ trục chính 17mm

            + Số cấp tốc tốc độ chính chính: 18

            + Phạm vi tốc độ trục chính: 30 - 1500(v/p)

            + Số cấp bước tiến của bàn máy: 12

            + Bước tiến của bàn máy: dọc, ngang, 23,5 - 1180 mm/p

            + Công suất động cơ chính, chạy dao: 1,7 Kw.

3.1.5. Máy mài tròn ngoài 3A172.

            + Đường kính lớn nhất chi tiết gia công f = 560 mm

            + Phạm vi đường kinh gia công được f = 40 - 500 mm

            + Chiều dài lớn nhất gia công được: L = 2500 - 3550 mm

            + Số cấp tốc độ mâm cặp: vô cấp.

            + Phạm vi tốc độ mân cặp ụ trước: 9 - 90 (v/p)

            + Tốc độ đá mài: 1100 - 890 (mm/p)

            + Phạm vibước tiến của bàn: 0,1 - 2,5 (mm/p)

            + Số cấp bước tiến của bàn: vô cấp

3.1.6. Ngoài ra còn dùng các loại máy: Máy ép 40T, máy cân bằng trục, máy tiện T616 dùng trong việc kiểm tra sản phẩm.

3.2 LỰA CHỌN DAO

  - Dao tiện: Dao tiện rộng bản gắn mảnh hợp kim cứng (tiện cổ khuỷu, cổ trục).

H(mm)	B(mm)	l(mm)	L(mm)	g	j
32	20	20	170	200	900

       Dao tiện rãnh thép gió P6M5 (tiện rãnh thoát dao).

H(mm)	B(mm)	L(mm)	L(mm)	A(mm)
20	12	120	50	3

       Dao tiện ngoài thân thẳng, gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 (Tiện mặt đầu j = 65, F = 170, tiện má khuỷu).

h(mm)	b(mm)	L(mm)	l(mm)	r(mm)
32	20	140	20	1,5

D(js16)	B(k11)	d(k11)	Z(số răng)
80	5-20	27	18

- Dao phay.  

 Dao phay ngón thép gió P6M5 (phay rãnh then)

D(e8)	L	l	a
80	5-20	27	180

  Dao phay mặt đầu thép gió:

D(js)	L	D(h7)	Z(loại 1)
80	5-20	27	18

 - Mũi khoan:

Mũi khoan ruột gà bằng thép gió P6M5 loại ngắn (khoan lỗ M10, khoan lỗ tâm)

Khoan	Đường kính (d)	L	Chiều dài làm việc (1)
Lỗ M10	9,5	20-131	3-60
Lỗ tâm	6	20-131	3-60

      Mũi khoan ruột gà loại dài (khoan lỗ đầu F = 6).

 

Đường kính (d)	L	Chiều dài làm việc (1)
6	56-254	33-166

      Mũi khoét

Vật liệu gia công	w	j
Thép đúc	100 - 200	300

     Mũi khoan bằng thép gió (khoét lỗ tâm).

4. TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG

4.1 TÍNH LƯỢNG DƯ GIA CÔNG CHO BỀ MẶT CỔ BIÊN F68^-0.03.

   Khi tiện cổ khuỷu chi tiết đuợc gá lên hai mũi tâm, nên sai số gá đặt trong trường hợp này là  Như vậy, công thức tính lượng dư trở thành :

           2Z_bmin = 2(R_za + T_a + r_a ).

a. Tiện thô:

Dung sai của phôi dập tra bảng 3.19 ( Sổ tay CNCTM T1): d_p = 2500 (mm)

Chất lượng bề mặt phôi dập tra bảng 3.17( Sổ tay CNCTM T1)

           R_zp =250  , T_p = 300

Sai lệch về vị trí không gian của phôi:

Trong đó:

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE, đồ án môn học công nghệ chế tạo máy CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE, bài tập lớn công nghệ chế tạo máy CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE, thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết CHI TIẾT TRỤC KHUỶU 3TGE