Tài liệu Đề tài: Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ máy kéo M30 ppt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia
công piston động cơ máy kéo M30.
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta hiện nay đang có những chuyển biến lớn về mọi mặt, đặc biệt là sự phát triển
của nền kinh tế. Quá trình Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước cũng đang có sự thay đổi nhanh
chóng và tích cực, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế. Trong sự phát triển đó, ngành
Cơ khí đã chứng tỏ được tầm quan trọng không thể thiếu trong mọi mặt của nền kinh tế, từ những
sản phẩm cơ khí đóng vai trò hàng hoá cho đến việc sản xuất, chế tạo các máy móc, thiết bị, công
cụ sản xuất cho các ngành nghề khác. Nói cách khác, ngành Cơ khí đóng vai trò mũi nhọn trong quá
trình Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước.
Hiện nay, người kỹ sư Cơ khí nói chung và kỹ sư Chế tạo máy nói riêng cũng đang ngày
một chứng tỏ được vai trò của mình trong sự phát triển của ngành Cơ khí cũng như trong nền kinh
tế của đất nước. Mặt khác, người kỹ sư Cơ khí – Chế tạo máy cũng đang đứng trước những thử
thách mới không kém phần khó khăn. Đó là phải tìm cách làm như thế nào để các sản phẩm Cơ khí
được tạo ra có chất lượng cao, giá thành hạ, có khả năng cạnh tranh được trên thị trường trong nước
cũng như quốc tế.
Đối với sinh viên ngành Cơ khí – Chế tạo máy thì nhiệm vụ hàng đầu là phải nắm vững các
kiến thức chuyên ngành cơ bản để có thể thiết kế, chế tạo, hoàn thiện hơn nữa các sản phẩm cơ khí.
Đồng thời, phải tích cực tìm hiểu các thành tựu khoa học kỹ thuật mới trong lĩnh vực Công nghệ
chế tạo máy để sau khi ra trường có thể đáp ứng được những yêu cầu trong vai trò kỹ sư Cơ khí –
Chế tạo máy.
Đồ án tốt nghiệp là thử thách đầu tiên để sinh viên ngành Cơ khí – Chế tạo máy chứng tỏ
khả năng nắm bắt và vận dụng các kiến thức của mình trước khi trở thành một kỹ sư Cơ khí. Để có
thể hoàn thành đồ án này sinh viên phải biết cách tổng hợp các kiến thức đã được học tập trong
trường vận dụng một cách linh hoạt, kết hợp với các hiểu biết của mình về thực tế sản xuất trong
ngành Cơ khí – Chế tạo máy ở Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong khoa để
tiến hành phân tích và đưa ra phương án thực hiện có hiệu quả. Vì vậy sau khi thực hiện xong đồ án
thì sinh viên thu được rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích cho công việc sau này.
Với đề tài được giao: Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ

máy kéo M30. Sau một thời gian làm việc tích cực dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.S Lưu Văn
Nhang, đến nay em đã hoàn thành đồ án này. Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng, nhưng trong một
khoảng thời gian ngắn với kiến thức hạn chế và hiểu biết về thực tế sản xuất còn rất ít nên đồ án của
em không thể tránh khỏi nhiều sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô
giáo và các bạn sinh viên trong khoa.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới:
- Thầy giáo: Th.S Lưu Văn Nhang, người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án
tốt nghiệp.
- Thầy giáo: TS Nguyễn Trọng Doanh, giáo viên duyệt đồ án.
- Các thầy cô giáo trong bộ môn CNCTM – khoa Cơ khí trường ĐHBK Hà Nội, cùng
toàn thể các thầy cô giáo trong khoa cơ khí và trong trường ĐHBK Hà Nội.
- Các bạn sinh viên lớp CTM6 – K 44, đặc biệt là các bạn cùng nhóm làm tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày 10/05/2004
Sinh viên
Trịnh Thế Nam
Chương 1. Tổng quan về các phương tiện giao thông vận tải
trong kỹ thuật hiện đại
1.1. Các phương tiện vận tải hiện nay
Hiện nay khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ rất nhanh, cùng với sự phát triển của các
ngành khoa học thì các phương tiện vận tải trong kỹ thuật ngày nay cũng phát triển rất đa dạng và
phong phú. Các phương tiện vận tải đóng một vai trò rất quan trọng trọng, là một trong những nhân
tố thiết yếu của trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhu cầu về vận tải ngày nay là rất lớn, vì thế
song song với nhu cầu đó thì các phương tiện giao thông vận tải cũng phải phát triển để đáp ứng với
thực tế. Các phương tiện dùng để vận tải cũng rất đa dạng và gồm nhiều chủng loại và hình thức
như vận chuyển dùng đường không như máy bay, vận tải đường thuỷ như các loại tàu thuyền… ,
vận tải đường bộ và đường sắt. Trong đó vận tải đường bộ đóng vai trò rất quan trọng, vận tải
đường bộ thường dùng các loại phương tiện như: ôtô, máy kéo các loại xe gắn máy… trong đó ôtô,
máy kéo đóng vai trò chính và chủ yếu trong các phương tiện vận tải đường bộ. Ôtô chủ yếu dùng
để chuyên chở, vận chuyển hàng hoá hoặc hành khách, ngoài ra ôtô còn được trang bị các máy công
tác đặc biệt để thực hiện các công việc đặc biệt như cứu hoả, nâng hàng… ôtô cũng được sử dụng

rộng rãi trong mọi lĩnh vực kinh tế, quốc phòng, thể thao…
1.2. Vai trò của máy kéo trong cuộc sống
Máy kéo có một vai trò rất quan trọng trong cuộc sống, nó được sử dụng trong rất nhiều lĩnh
vực và các ngành trong nền kinh tế, nhu cầu về máy kéo ở nước ta hiện nay là rất lớn. Trong nông
nghiệp: máy kéo chủ yếu được sử dụng để thực hiện các công việc trên đồng ruộng như cày, bừa,
gieo hạt, chăm sóc cây trồng, cải tạo ruộng đồng, vận chuyển các sản phẩm vật tư nông nghiệp, thu
hoạch nông sản… Một số máy kéo còn có bộ phận trích công suất đôi khi còn được liên hợp với các
máy tĩnh tại như các máy bơm nước, tuốt lúa, nghiền thức ăn cho gia súc.
Trong lâm nghiệp: máy kéo chủ yếu được sử dụng để thực hiện các công việc khai thác và
vận chuyển gỗ, trồng rừng, san ủi mặt đường…
Trong giao thông vận tải và xây dựng máy kéo dùng để vận chuyển hàng hoá trong các
tuyến đường ngắn, đường xấu hoặc vận chuyển các cấu kiện có trọng lượng lớn, cồng kềnh, san ủi
mặt bằng xây dựng, đào cống rãnh…
Như vậy máy kéo đóng một vai trò rất lớn trong cuộc sống, trên máy kéo thì động cơ là một
bộ phận chính là nơi tạo ra công suất để giúp máy kéo hoạt động được.
1.3. Bộ truyền tay biên piston trong động cơ máy kéo và các đặc tính cơ bản của chúng
Bộ truyền tay biên piston gồm có: xecmăng, tay biên, trục khuỷu. Bộ truyền tay biên piston
trong động cơ đốt trong có nhiệm vụ nhận lực từ khí thể và truyền đến tay biên để biến thành
chuyển động quay của trục khuỷu để truyền công suất ra ngoài.
1.3.1. Piston
Piston cùng với xecmăng khí, xecmăng dầu trong quá trình làm việc của động cơ làm những
nhiệm vụ chính sau:
1. Tạo thành buồng cháy tốt, bảo đảm bao kín buồng cháy giữ không để khí cháy lọt xuống
cacte và dầu nhờn không sục vào buồng máy.
2. Tiếp nhận lực khí thể P
z
và truyền lực này cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu đưa
công suất ra ngoài. Trong các quá trình nén, piston nén khí nạp và trong quá trình thải piston làm
nhiệm vụ như một bơm đẩy và quét khí.
1.3.1.1. Điều kiện làm việc của piston

Piston là một chi tiết máy quan trọng của động cơ máy kéo. Trong quá trình làm việc của
động cơ, piston chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn ảnh hưởng xấu đến độ bền, tuổi thọ
của piston.
1. Tải trọng cơ học:
Chủ yếu là do lực khí thể và lực quán tính gây nên. Trong quá trình cháy áp suất khí thể tăng
đột ngột có khi tới 10 đến 12 MPa hoặc cao hơn nữa. Ngoài ra lực quán tính tác dụng trên nhóm
piston cũng rất lớn. Các lực này biến thiên theo chu kỳ nên đã gây ra va đập dữ dội của các chi tiết
máy của nhóm piston vớ xy lanh và thanh truyền làm piston bị biến dạng và đôi khi làm hỏng
piston.
2. Tải trọng nhiệt:
Do tiếp xúc với nhiệt độ rất cao trong quá trình cháy (khoảng 2300 – 2700
0
K) nên nhiệt độ
đỉnh piston thường rất cao gây ra những tác hại sau đây:
- Gây ra ứng suất nhiệt lớn có thể làm rạn nứt cục bộ, giảm độ bền của piston.
- Gây biến dạng nhiệt khiến piston bị bó kẹt trong xy lanh và làm tăng ma sát giữa piston và
xy lanh.
- Giảm hệ số nạp làm giảm công suất động cơ.
- Làm dầu nhờn chóng bị phân huỷ.
3. Ma sát và ăn mòn hoá học
Trong quá trình làm việc bề mặt thân piston thường làm việc ở trạng thái ma sát nửa khô do
thiếu dầu bôi trơn. Hơn nữa do piston bị biến dạng trong quá trình làm việc nên ma sát càng lớn.
Ngoài ra do đỉnh piston luôn tiếp xúc với khí cháy nên bị ăn mòn hoá học bởi các thành phần axít
sinh ra trong quá trình cháy.
Do điều kiện làm việc của piston như vậy nên khi thiết kế piston cần đảm bảo các yêu cầu
sau đây:
- Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất.
- Tản nhiệt tốt để tránh kích nổ và bó kẹt.
- Có trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính.
- Đủ bền và đủ độ cứng vững để tránh biến dạng quá lớn.

- Đảm bảo bao kín buồng cháy để công suất động cơ không giảm sút và ít hao dầu nhờn.
1.3.1.2. Vật liệu chế tạo piston
Do điều kiện làm việc của piston như trên nên vật liệu dùng để chế tạo piston phải có tính
năng cơ lý sau đây:
- Có sức bền cao và độ bền nhiệt lớn.
- Trọng lượng riêng nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn.
- Chịu mòn tốt và chịu ăn mòn hoá học.
Ngày nay thường sử dụng là gang và hợp kim nhôm. Để thoả mãn các yêu cầu làm việc trên,
piston được làm từ hợp kim nhôm với thành phần gồm có Si, Ni, Cu và các nguyên tố khác.
Vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất là hợp kim nhôm – niken, có trọng lượng riêng nhỏ, độ
dẫn nhiệt cao và khả năng đúc lớn, tổn thất ma sát nhỏ, nhôm có độ cứng nhỏ HB = 90 – 120 nên dễ
gia công. Độ truyền dẫn nhiệt tốt sẽ giúp cho nhiệt độ đỉnh piston thấp dẫn tới sẽ giảm được phụ tải
nhiệt phần đỉnh.
1.3.1.3. Kết cấu của piston
Piston có thể chia thành những phần như: đỉnh, đầu, thân và chân piston. Mỗi phần đều có
nhiệm vụ riêng và những đặc điểm kết cấu riêng.
- Đỉnh piston: là phần trên cùng của piston, cùng với xylanh, nắp xylanh tạo thành buồng
cháy. Về mặt kết cấu có các loại đỉnh piston như sau:
+ Đỉnh bằng: có diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
+ Đỉnh lồi: có sức bền lớn, có độ cứng vững cao, không cần gân tăng bền dưới đỉnh nên
trọng lượng nhỏ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn nên nhiệt độ của đỉnh lồi thường cao hơn đỉnh bằng.
§Ønh
§Çu
Th©n
+ Đỉnh lõm: là dạng đỉnh dùng trong động cơ diezen hoặc 2 kỳ có buồng cháy trực tiếp. Loại
đỉnh này có kết cấu rất đa dạng. Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt lớn hơn đỉnh bằng.
- Đầu piston: bao gồm đỉnh piston và vùng đai lắp xecmăng khí, xecmăng dầu, làm nhiệm vụ
bao kín buồng cháy. Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân vì thân là phần dẫn
hướng của piston. Trong quá trình làm việc của động cơ đầu piston truyền phần lớn nhiệt lượng do
khí cháy truyền cho nó (70 – 80 %) qua phần đai xecmăng, qua xecmăng đến xylanh rồi truyền cho

nước làm mát động cơ. Dòng nhiệt chủ yếu đi qua các xecmăng do đó xecmăng vừa làm nhiệm vụ
bao kín buồng cháy vừa làm nhiệm vụ truyền dẫn tản nhiệt cho phần đầu piston. Kết cấu đầu piston
phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Bao kín tốt: cho buồng cháy nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu bôi trơn từ
cacte sục lên buồng cháy. Thông thường người ta dùng xecmăng để bao kín. Có hai loại xecmăng là
xecmăng khí để bao kín buồng cháy và xecmăng dầu để ngăn dầu sục lên buồng cháy. Số xecmăng
tuỳ thuộc vào loại động cơ, tốc độ động cơ, số rãnh xecmăng khí và rãnh xecmăng dầu quyết định
kích thước của vành đai xecmăng và chiều cao của phần đầu piston.
+ Tản nhiệt tốt cho đầu piston: đây là vấn đề rất quan trọng vì nếu không thì nhiệt độ của
đỉnh piston sẽ quá cao gây nhiều tác hại như: rạn nứt, bó kẹt xecmăng, đầu piston, công suất động
có giảm sút, ứng suất nhiệt tăng lên Để tản nhiệt tốt thường dùng các biện pháp kỹ thuật sau đây:
Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính R lớn.
Dùng gân tản nhiệt ở dưới đỉnh piston.
Dùng rãnh ngăn nhiệt để giảm lượng nhiệt truyền cho xecmăng thứ nhất. Rãnh ngăn nhiệt sẽ
ngăn một phần dòng nhiệt truyền cho xecmăng thứ nhất, bảo vệ xecmăng này đồng thời hướng
dòng nhiệt phân tán xuống phía dưới vành đai xecmăng phân tán đều cho các xecmăng số 2, số 3.
Làm mát đỉnh piston, bố trí vị trí rãnh xecmăng thứ nhất gần khu vực làm mát của lót
xylanh. Vị trí của rãng xecmăng dầu thứ nhất ảnh hưởng rất lớn đến chiều cao của phần đầu piston
nên cũng không thể cách đỉnh quá xa.
+ Sức bền cao: để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta thiết kế các gân
trợ lực.
- Thân piston: là phần còn lại của piston có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động
tịnh tiến trong xylanh và chịu lực ngang N. Để dẫn hướng tốt, ít va đập khe hở giữa thân piston và
xylanh phải nhỏ nên gây hiện tượng bó kẹt piston. Khi thiết kế phần thân piston thường phải giải
quyết các vấn đề cơ bản sau:
+ Chiều cao của thân piston: tuỳ thuộc vào chủng loại động cơ, thân thường ngắn và vát bớt
hai bên hông. Thân piston của động cơ diezen tốc độ thấp thường có chiều dài khá lớn để giảm áp
suất do lực ngang N gây ra.
+ Vị trí tâm chốt: được bố trí sao cho piston và xylanh mòn đều, đồng thời giảm va đập va
gõ khi piston đổi chiều. Một số động cơ có tâm chốt piston lệch so với tâm xylanh một giá trị e về

phía nào đó sao cho lực ngang N
max
giảm để hai bên chịu lực của piston và xylanh mòn đều.
+ Dạng thân của piston: Thân piston thường không phải hình trụ mà tiết diện thường có
dạng ô van hoặc vát ngắn hai phía đầu bệ chốt. Để khi piston chịu lực bị biến dạng thì cũng không
bị bó kẹt trong xylanh. Piston bị biến dạng do chịu lực khí thể P
z
, lực ngang N và do giãn nở nhiệt
vùng bệ chốt.
+ Để chống bó kẹt piston có các biện pháp thiết kế sau:
Chế tạo thân piston có dạng ô van có phương trục ngắn trùng với phương đường tâm chốt.
Tiện vát hoặc đúc lõm phần thân ở hai đầu bệ chốt.
Xẻ rãnh giãn nở trên thân piston (rãnh chữ U hoăc chữ T). Biện pháp này đảm bảo thân
piston có độ đàn hồi nên không bị bó kẹt, hơn nữa do khe hở giảm xuống tối thiểu nên nhiệt độ của
piston giảm xuống khá nhiều so với piston không sẻ rãnh.
Đúc hợp kim có độ giãn nở dài nhỏ (ví dụ: hợp kim inva có thành phần là (30 ÷ 38)% Ni, (0
÷ 8) % Cr còn lại là Fe, có độ giãn nở dài chỉ bằng 1/10 của hợp kim nhôm) vào bệ chốt piston để
hạn chế giãn nở của thân piston theo phương vuông góc với tâm chốt.
- Chân piston:
chân piston thường có vành đai để tăng cứng vững. Mặt trụ a
cùng với mặt đầu chân piston là chuẩn công nghệ khi gia công và là
nơi điều chỉnh trọng lượng của piston sao cho đồng đều giữa các
xilanh. Độ sai lệch về trọng lượng đối với động cơ máy kéo không
quá (0,2 ÷ 0,6)%.
1.3.2. Thanh truyền
1.3.2.1. Vai trò
a
Thanh truyền là chi tiết nối piston và trục khuỷu nhằm biến chuyển động tịnh tiến của piston
trong xylanh thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu.
1.3.2.2. Điều kiện làm việc

Trong quá trình làm việc thanh truyền chịu các lực tác dụng sau:
- Lực khí thể trong xylanh.
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston.
- Lực quán tính của bản thân thanh truyền.
Khi động cơ làm việc các lực trên thay đổi theo chu kỳ vì vậy tải trọng tác dụng lên thanh
truyền là tải trọng động nên khi tính toán phải có hệ số an toàn hợp lý.
Dưới tác dụng của các lực khi làm việc thân thanh truyền bị nén, uốn dọc, uốn ngang, đầu
nhỏ thanh truyền bị biến dạng méo, nắp đầu to thanh truyền bị uốn và kéo.
1.3.2.3. Vật liệu chế tạo
Vật liệu chế tạo thanh truyền thường là thép cacbon và thép hợp kim. Động cơ ôtô máy kéo
có thể dùng thép cacbon C40, C45 nhưng thường dùng loại thép hợp kim 45Mn2; 40CrNi; 40Cr;
40MnMo.
1.3.2.4. Kết cấu
Kết cấu của thanh truyền được chia làm 3 phần là: đầu nhỏ, đầu to và thân thanh truyền.
- Đầu nhỏ thanh truyền: Khi chốt piston lắp tự do với đầu nhỏ thanh truyền, trên đầu nhỏ
thường phải có bạc lót. Đối với động cơ ôtô máy kéo thường là động cơ cao tốc, đầu nhỏ thường
mỏng để giảm trọng lượng. Trong một số động cơ người ta thường làm vấu lồi trên đầu nhỏ để điều
chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xylanh. Để bôi trơn bạc lót và chốt piston có
những phương án như dùng rãnh hứng dầu hoặc bôi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ trục khuỷu dọc
theo thân thanh truyền .
- Thân thanh truyền: Tiết diện thân thanh truyền thường thay đổi từ nhỏ đến lơn kể từ đầu
nhỏ đến đầu to của thanh truyền để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính lắc của thanh
truyền.Tiết diện thân thanh truyền có các dạng như sau:
+ Tiết diện chữ I: có sức bền đều theo hai phương, được dùng rất phổ biến, được tạo phôi
bằng phương pháp rèn khuôn.
+ Loại tiết diện hình chữ nhật, ô van có ưu điển dễ chế tạo.
- Đầu to thanh truyền: Để lắp ráp với trục khuỷu một cách dễ dàng, đầu to thanh truyền
thường được cắt làm hai nửa và ghép với nhau bằng bulông hay vít cấy. Do đó bạc lót cũng phải
được chia làm hai nửa và phải được cố định trong lỗ đầu to thanh truyền.
1.3.3. Bulông thanh truyền

1.3.3.1. Vai trò
Bulông thanh truyền là chi tiết ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền. Nó có thể ở dạng
bulông hay vít cấy, tuy có kết cấu đơn giản nhưng rất quan trọng nên phải được quan tâm khi thiết
kế và chế tạo. Nừu bulông thanh truyền do nguyên nhân nào đó bị đứt sẽ dẫn tới phá hỏng toàn bộ
động cơ.
1.3.3.2. Điều kiện làm việc
Bulông thanh truyền khi làm việc chịu các lực như: lực xiết ban đầu, lực quán tính của nhóm
piston – thanh truyền. Những lực này đều là các lực có chu kỳ nên bulông thanh truyền phải có sức
bền mỏi cao.
1.3.3.3. Vật liệu chế tạo
Bulông thanh truyền thường được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần Crôm,
Mangan, Niken Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu bulông thanh truyền có hàm lượng kim loại quý
càng cao.
1.3.3.4. Kết cấu
Các phần chuyển tiếp trên bulông thanh truyền đều phải có bán kính chuyển tiếp trong
khoảng (0,2 ÷ 1) mm nhằm giảm tập trung ứng suất.
Phần nối giữa ren và thân thường làm thắt lại để tăng độ dẻo của bulông. Đai ốc có kết cấu
đặc biệt để ứng suất tập trung trên các ren đồng đều. Ren được tạo thành bằng những phương pháp
gia công không phoi như lăn, cán. Ngoài ra bulông thanh truyền còn được tôi, ram và xử lý bề mặt
bằng phun cát, phun bi để đạt độ cứng HRC 26 ÷ 32. Khi lắp ghép phải dùng cờlê lực kế để đảm
bảo mômen xiết đúng qui định của nhà chế tạo.
1.3.4. Xecmăng
1.3.4.1. Vai trò
Xecmăng có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, xecmăng khí làm nhiệm vụ bao kín tránh lọt khí
xuống cacte và xecmăng dầu không cho dầu từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy.
1.3.4.2. Điều kiện làm việc
Xecmăng làm việc trong điều kiện rất xấu: chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, ma sát lớn trong
điều kiện thiếu dầu bôi trơn và bị ăn mòn hoá học của khí cháy và của dầu nhờn.
- Chịu nhiệt độ cao: Trong quá trình làm việc, xecmăng khí trực tiếp tiếp xúc với khí cháy,
ma sát với thành vách xylanh, chuyển tải nhiệt từ đầu piston qua xecmăng sang xylanh để truyền

cho nước làm mát, nên nhiệt độ làm việc của xecmăng rất cao nhất là đối với xecmăng khí thứ nhất.
Khi xecmăng khí bị hở, không tiếp xúc khít với xylanh, để dòng khí chay thổi lọt qua chỗ bị hở làm
cho nhiệt độ cục bộ vùng này rất lớn dẫn đến cháy xecmăng và piston.
- Chịu va đập lớn: Khi làm việc, lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên xecmăng, các lực
này có trị số rất lớn, luôn thay đổi chiều nên gây ra va đập mạnh giữa xecmăng với rãnh xecmăng
làm cho xemăng và rãnh xecmăng mòn thành bậc, làm tăng khả năng lọt khí.
- Chịu ma sát lớn: Khi làm việc xecmăng trượt trên mặt gương xylanh với tốc độ trượt rất
cao, áp suất lớn nhưng lại thiếu dầu bôi trơn nên ma sát hầu như là ma sát khô đến nửa khô.
1.3.4.3.Vật liệu chế tạo
Một yêu cầu rất quan trọng đối với vật liệu chế tạo xecmăng là bảo đảm độ đàn hồi ở nhiệt
độ cao và chịu mòn tốt. Hầu hết xecmăng được chế tạo bằng gang xám pha hợp kim. Vì xecmăng
đầu tiên chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất nên ở một số động cơ xecmăng khí đầu tiên được
mạ Crôm xốp có chiều dày 0,03 ÷ 0,06 mm để tăng tuổi thọ của xecmăng này lên.
1.3.4.4. Kết cấu
Xecmăng khí: Về đại thể, xecmăng có kết cấu đơn giản là một vòng hở miệng. Kết cấu của
xecmăng khí được đặc trưng bằng kết cấu của tiết diện và miệng xecmăng.
Xecmăng dầu: Thông thường ở rãnh xecmăng dầu của piston có rãnh thoát dầu. Xecmăng
dầu có nhiệm vụ gạt dầu bôi trơn và dàn dầu đều lên mặt xylanh.
1.4. Thiết kế sơ bộ piston cho động cơ máy kéo M30
Theo máy mẫu ta có đường kính của piston là D = 110 mm
Theo [9] ta có các kích thước sơ bộ của piston như sau:
- Chiều dày đỉnh piston: δ
δ = (0,05 ÷ 0,1)D = (0,05 ÷ 0,1)110
δ = 5,5 ÷ 11 mm
Chọn sơ bộ δ = 10 mm
- Khoảng cách từ đỉnh đến xecmăng thứ nhất: c
c = (1 ÷ 2) δ = (1 ÷ 2).10
c = 10 ÷ 20 mm
- Chiều dày của phần đầu: S
S = (0,05 ÷ 0,1)D = (0,05 ÷ 0,1).110

S = 5,5 ÷ 11 mm
Chọn sơ bộ S = 8 mm
- Chiều cao H của piston:
H = (1 ÷1,6)D = (1 ÷ 1,6).110 =110 ÷ 176 mm
- Vị trí của chốt piston: H - h
H – h = (0,5 ÷ 1,2)D = (0, 5 ÷ 1,2).110
H – h = 55 ÷ 132 mm
- Đường kính chốt piston: d
ch
d
ch
= (0,3 ÷ 0,45)D = (0,3 ÷ 0,45).110
d
ch
= 33 ÷ 49,5 mm
Chọn sơ bộ d
ch
= 45 mm
- Đường kính bệ chốt: db
d
b
= (1,3 ÷ 1,6)d
ch
= (1,3 ÷ 1,6). 45
d
b
= 58,5 ÷ 72 mm
Chọn sơ bộ d
b
= 65 mm

- Đường kính lỗ trên chốt: d
o

d
o
= (0,6 ÷ 0,8)d
ch
= (0,6 ÷ 0,8). 45
- Chiều dày phần thân: S
1
S
1
= (0,3 ÷ 0,5)S = (0,3 ÷ 0,5). 8 = 2,4 ÷ 4 mm
- Số xecmăng khí: 3 ÷ 4
Chọn sơ bộ số xecmăng khí là 3.
- Chiều dày hướng kính t của xecmăng khí:
t = (1/26 ÷ 1/22)D = 4,2 ÷ 5 mm
- Chiều cao a của xecmăng khí:
a = 2,2 ÷ 4 mm
- Số xecmăng dầu: 1 ÷ 3
Chọn sơ bộ số xecmăng dầu là 2.
Chương 2: Phân tích chi tiết gia công
2.1. Phân tích tính công nghệ của chi tiết gia công
Chi tiết có các kết cấu cho phép thoát dao dễ dàng khi gia công như các bậc đường kính ở
phần đâu của piston khi gia công đã có các rãnh xecmăng cho phép thoát dao và gia công dễ dàng,
các lỗ trên chi tiết là các lỗ thông nên khi gia công và thoát dao được thao tác đơn giản và thực hiện
dễ dàng.
Các mặt gia công như các bậc đường kính, các rãnh xecmăng và lỗ ắc pison khi gia công
dụng cụ cắt tiếp cận một cách dễ dàng và thuận lợi khí gia công.
Khi gia công thì chuẩn tinh thống nhất là mặt trụ trong ∅94 và mặt đầu ∅110 là chuẩn tinh

thống nhất trong suốt quá trình gia công và hai mặt định vị này có đủ kích thước và độ lớn cần thiết
để định vị chi tiết và vẫn đảm bảo độ cứng vững khi gia công, và có thể thực hiện cắt ở chế độ cắt
cao.
Với yêu cầu làm việc trong điều kiện khắc nghiệt và nhiệt độ cao thì dung sai và độ nhám
cho ở các kích thước trên chi tiết là hợp lý như: lỗ ắc piston yêu cầu làm việc có độ chính xác cao
và tránh va đập nên cho độ nhám là R
a
= 0,63 và dung sai là +0,025µm là hợp lý, khi làm việc các
rãnh để lắp xecmăng có yêu cầu độ đồng tâm cao nên cho độ không đồng tâm giữa các rãnh
xecmăng không lớn hơn 0,05µm là phù hợp và có khả năng gia công được.
Trên chi tiết không tồn tại các lỗ tịt nên tạo thuận lợi cho quá trình gia công, nhưng với chi
tiết có kết cấu tương đối phức tạp ở bên trong bao gồm các bậc đường kính khác nhau như ∅94,
∅80, ∅86, các bán kính góc lượn và phần lồi của lỗ ắc nên phương pháp tạo phôi là tương đối khó
khăn.
Các phần kết cấu trên chi tiết là tương đối phù hợp, hai đầu piston được vát mép, các phần
chuyển tiếp giữa các bậc có độ dày khác nhau đều có phần bán kính chuyển tiếp và góc lượn phù
hợp để tránh tập trung ứng suất trên chi tiết trong quá trình làm việc và trong lúc tạo phôi bằng
phương pháp đúc thì tránh được hiện tượng chi tiết bị nứt do nguội không đều và tập trung ứng suất
bên trong.
2.2. Xác định dạng sản xuất
Muốn xác định dạng sản xuất, trước hết ta phải xác định được sản lượng phải sản xuất hàng
năm của chi tiết gia công.
Sản lượng sản xuất hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức sau:






+

+=
100
1
1
βα
mNN
trong đó:
N
1
: số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch.
m: số lượng chi tiết trong một sản phẩm.
α = 5%: lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi tạo phôi gây ra.
β = 6%: lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ.
Vậy sản lượng piston phải sản xuất hàng năm là:






+
+=
100
65
1.1.7000N
N = 7770 (chi tiết/năm)
Trọng lượng của chi tiết: trọng lượng của chi tiết được tính theo công thức sau:
γ
.VQ =
trong đó:

γ: khối lượng riêng của vật liệu chi tiết, γ = (2,6 ÷ 2,7) kg/dm
3
V: thể tích của chi tiết, V ≈ 0,461 dm
3
.
Thay vào công thức tính khối lượng chi tiết ta có:
kgQ 29,18.2.461,0 ==
Theo bảng 2.6 [1] ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất loạt lớn.
2.3. Chọn phôi và phương pháp tạo phôi
Căn cứ vào độ phức tạp của chi tiết ta thấy chỉ có thể tạo phôi bằng phương
pháp đúc là hợp lý vì phương pháp đúc có thể tạo ra các loại phôi có hình
dạng phức tạp.
Vì chi tiết có yêu cầu về độ chính xác cao nên khi tạo phôi cũng cần
phải tạo phôi có độ chính xác về kích thước và hình dáng hình học tương đối
cao để tạo cơ sở cho các bước gia công cơ sau này. Mặt khác vật liệu chi
tiết là hợp kim nhôm silumin có tính đúc tốt.
Vì vậy chọn phôi là phôi đúc và phương pháp tạo phôi là đúc trong
khuôn kim loại. Vì chỉ khi đúc trong khuôn kim loại mới đảm bảo được độ
chính xác về hình dáng hình học và độ chính xác về kích thước của phôi.
Phần lõi của phôi được chế tạo rời từng phần sau đó ghép lại khi tiến
hành tạo phôi. Lõi đúc được chia làm nhiều phần.
Sau khi đúc, ta phải rửa sạch chi tiết, cắt đậu ngót, đậu hơi, khử ứng suất, và tăng cơ tính
cho vật đúc bằng cách luộc trong dầu sôi từ 800 ÷ 100
0
C.
1 2 3
Chương 3: Thiết kế qui trình công nghệ gia công
3.1. Phân tích chuẩn và định vị
Trong quá trình gia công cắt gọt, ta chọn chuẩn tinh thống nhất là mặt trụ ∅94 và mặt đầu
∅110 của piston để đảm bảo quá trình gia công đạt độ chính xác yêu cầu và biến dạng phôi ít nhất.

3.2. Lập tiến trình công nghệ gia công
Tiến trình công nghệ gia công chi tiết có rất nhiều phương án để gia công chi tiết sau đây là
hai phương án tiêu biểu:
Nguyên
công
Phương án 1 Phương án 2
1 Gia công tạo chuẩn Gia công tạo chuẩn
2
Tiện thô ∅110, khoả đỉnh piston
Tiện ∅110, rãnh xecmăng dầu và
xecmăng khí thứ 3
3
Tiện tinh ∅110, tiện rãnh xecmăng dầu
và rãnh xecmăng khí thứ 3
Tiện đạt kích thước ∅109,7 và hai rãnh
xecmăng khí đầu tiên
4
Tiện đạt kích thước ∅109,7 và hai rãnh
xecmăng khí
Tiện đạt kích thước ∅109,5 và rãnh
ngăn nhiệt
5
Tiện đạt kích thước ∅109,5 và rãnh
ngăn nhiệt
Tiện đạt kích thước 109
6
Tiện đạt kích thước ∅109
Phay mặt đầu một bên lỗ ắc
7 Khoét thô, tinh lỗ ắc Phay mặt đầu bên lỗ ắc còn lại
8 Phay một bên mặt đầu lỗ ắc Khoét thô, tinh lỗ ắc

9 Phay mặt đầu lỗ ắc còn lại Doa thô lỗ ắc
10 Doa thô lỗ ắc Tiện một bên rãnh vòng hãm
11 Tiện một bên rãnh vòng hãm Tiện bên rãnh vòng hãm còn lại
12 Tiện bên rãnh vòng hãm còn lại Khoan 16 lỗ thoát dầu
13 Khoan 16 lỗ thoát dầu Khoan 10 lỗ thoát dầu
14 Khoan 10 lỗ thoát dầu Khoả đỉnh piston
15 Doa tinh lỗ ắc Doa tinh lỗ ắc
16 Kiểm tra và sửa trọng lượng pison Kiểm tra và sửa trọng lượng pison
17 Tổng kiểm tra Tổng kiểm tra
Phương án 1 và phương án 2 đều có thể đảm bảo được độ vuông góc của rãnh xecmăng và
các bậc đường kính gia công khi gia công nhưng ở phương án 1 thì khoả mặt đỉnh piston trước thì
khi gia công các rãnh xecmăng thì đảm bảo được khoảng cách từ đỉnh piston đến các rãnh xecmăng
thì đảm bảo được thể tích buồng đốt của động cơ khi làm việc hơn là phương án 2 khi gia công đỉnh
piston sau khi gia công các rãnh xecmăng thì khoảng cách giữa đỉnh piston và các rãnh xecmăng
không đảm bảo bằng ở phương án một, mặt khác ở phương án 2 khi gia công mặt đầu lỗ ắc ở bậc
định vị chống xoay cho chi tiết thì ở hai nguyên công phay mặt đầu lỗ ắc phải định vị vào bề mặt
chuẩn thô là lỗ ắc chưa gia công hai lần là không hợp lý.
Vậy tiến trình công nghệ ta chọn phương án 1 là hợp lý.
3.3. Tính lượng dư gia công cho bề mặt lỗ ắc
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
Phôi có dạng phôi đúc cấp chính xác II, khối lượng 1,29 Kg. Tiến trình công nghệ gia công
lỗ ắc ∅45 gồm bốn bước: khoét thô, khoét tinh, doa thô, doa tinh.
Chất lượng bề mặt phôi: cấp chính xác 12÷14 tra bảng 3.2 [1] ta có R
Z
= 200 µm, T
a
= 300
µm.
Lượng dư tối thiểu Z
iMin

được xác định theo công thức:
(
)
22
1min
1
22
ii
aizii
TRZ
ερ
+++=
−
−
trong đó:
i là bước công nghệ đang thực hiện;
i-1 là bước công nghệ sát trước;
ρ là sai số không gian;
R
z
, T
a
là chiều cao nhấp nhô tế vi và chiều sâu lớp khuyết tật do bước cắt sát
trước để lại.
Sai số không gian tổng cộng là:
22
lkcv
ρρρ
+=
trong đó:

ρ
cv
: độ cong vênh của phôi;
ρ
lk
: độ lệch khuôn;
Độ cong vênh của phôi được tính theo hai phương dọc trục và hướng kính theo công thức
sau:
( ) ( )
22
ld
kkcv
∆+∆=
ρ
l: chiều dài lỗ gia công, l = 94.
d: đường kính lỗ gia công, d = 45.
Theo bảng 3.7 [1] ta có ∆
k
= 0,8.
( ) ( )
m
cv
µρ
3,337894.8,045.8,0
22
=+=

Bước khoét thô: để thực hiện bước này trước hết người ta phải gia công mặt đầu ∅110 và
mặt trụ ∅94 để dùng làm chuẩn. Để khống chế bậc tự do chống xoay của chi tiết người ta định vị
vào mặt thô của vấu lỗ ắc. Vậy độ lệch khuôn ở bước này được tính theo công thức sau:

2
45
2
94
2
110 ΦΦΦ
++=
phlk
ρρρρ
Khi gia công các mặt chuẩn ∅110 và ∅94 thì người ta định vị vào mặt thô bên trong của
piston. Vậy sai số vị trí của mặt chuẩn ∅110 và ∅94 được tính theo công thức sau:
2
110
110
ρρ
ρ
+
=
Φ
ph
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
2
94
94
ρρ
ρ
+
=
Φ
ph

Các mặt chuẩn ∅94 và ∅110 đều qua các bước công nghệ tiện thô và tiện tinh.
Theo bảng 3.5 [1] với mặt trụ ∅94 ta có R
z
=20 µm, T
a
= 25 µm.
Theo bảng 3.4 [1] với mặt đầu ∅110 ta có R
z
=20 µm, T
a
= 30 µm.
Theo bảng 3.11 [3] ta có:
ρ
ph(
∅
110)
= 540 µm.
ρ
ph(
∅
94)
= 540 µm.
Bước khoét:
m
ph
µ
ρρ
ρ
285
2

30540
2
110
110
=
+
=
+
=
Φ
m
ph
µ
ρρ
ρ
5,2825
2
25540
2
94
94
=
+
=
+
=
Φ
Theo bảng 3.11 [3] ta có:
ρ
ph(

∅
45)
= 460 µm.
Với bước khoét thô độ lệch khuôn được tính theo công thức sau:
2
45
2
94
2
110 ΦΦΦ
++=
phlk
ρρρρ
ρ
ph
= 460 µm.
Vậy độ lệch khuôn ở bước khoét thô là:
2
2
94
2
110
222









+






+






=
ΦΦ
ph
lk
ρ
ρρ
ρ
m
lk
µρ
218,305
2
460
2
5,282

2
285
222
=






+






+






=
Sai số không gian tổng cộng của phôi là:
m
lkcvph
µρρρ
400,316218,305373,83

2222
=+=+=
- Xác định sai số không gian còn sót lại.
+ Sai số không gian còn sót lại sau khoét thô là:
phcxcl
K
ρρ
.=
K
cx
là hệ số chính xác hoá của các phương pháp gia công.Theo bảng 3.9 [1] ta có: K
cx
=
0.005
m
cl
µρ
582,1400,316.005,0 ==
+ Sai số không gian còn sót lại sau khoét tinh là:
mK
phcxcl
µρρ
0079,0582,1.005,0. ===
+ Sai số không gian còn sót lại sau bước doa thô là:
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
mK
phcxcl
µρρ
00079,0.005,0. ≈==
- Xác định sai số gá đặt

Sai số gá đặt được tính theo công thức:
22
kcgd
εεε
+=
Trong đó: ε
c
là sai số chuẩn, ε
k
là sai số kẹp chặt.
+ Xác định sai số chuẩn
Sai số định vị trong trường hợp này là do chi tiết bị dịch chuyển trên mặt phẳng ngang theo
phương vuông góc với tâm lỗ.
5,0).(
21
δδε
+=
c
trong đó: δ
1
là dung sai lỗ ∅94.
δ
2
là dung sai chốt ∅94.
Theo bảng 2.8 [3] với ∅94H7 ta có T = 35 µm.
Theo bảng 2.7 [3] với ∅94k6 ta có T = 22 µm.
Vậy sai số chuẩn là:
5,285,0).2235( =+=
c
ε

+ Xác định dung sai số kẹp chặt
Sai số kẹp chặt được tính theo công thức:
αε
cos
n
k
Qc=
do α = 0 nên
n
k
Qc.=
ε
Theo bảng 3.14 [1] ta có ε
k
= 90 µm.
Vậy sai số gá đặt là:
405,94905,28
2222
=+=+=
kcgd
εεε

Khi khoét tinh sai số không gian còn sót lại là:
ε
gđ2
= 0,005. ε
gđ1
= 0,005.94,405 = 0,472µm.
Khi doa thô sai số không gian còn sót lại là:
ε

gđ3
= 0,005. ε
gđ2
= 0,005.0,472 = 0,00236µm.
Khi doa tinh sai số không gian còn sót lại là:
ε
gđ4
= 0,005. ε
gđ3
= 0,005.0,00236 = 0,00µm.
Vậy lượng dư gia công tối thiểu Z
min
ở các bước công nghệ như sau:
- Ở bước khoét thô:
(
)
22
11min
1
22
ii
izii
TRZ
ερ
+++=
−
−−
Theo bảng 3.2 [1] ta có chất lượng bề mặt phôi là: R
z
= 200 µm; T

a
= 300 µm. Vậy ta có:
lượng dư tối thiểu ở bước khoét thô là:
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44

(
)
mZ
i
µ
422,16605,944,31630020022
22
min
=+++=

- Ở bước khoét tinh:
(
)
22
11min
1
22
ii
izii
TRZ
ερ
+++=
−
−−
Theo bảng 3.5 [1] ta có chất lượng bề mặt sau khoét thô là: R

z
= 50 µm; T
a
= 50 µm. Vậy ta
có: lượng dư tối thiểu ở bước khoét tinh là:
mZ
i
µ
302,203472,0582,1505022
22
min
=






+++=

- Ở bước doa thô:
(
)
22
11min
1
22
ii
izii
TRZ

ερ
+++=
−
−−
Theo bảng 3.5 [1] ta có chất lượng bề mặt sau khoét tinh là: R
z
= 30 µm; T
a
= 40 µm. Vậy ta
có: lượng dư tối thiểu ở bước doa thô là:
mZ
i
µ
017,1400023,00079,0403022
22
min
=






+++=

- Ở bước doa tinh:
( )
11min
22
−−

+=
izii
TRZ
Theo bảng 3.5 [1] ta có chất lượng bề mặt sau doa thô là: R
z
= 50 µm; T
a
= 50 µm. Vậy ta
có: lượng dư tối thiểu ở bước doa tinh là:
( )
mZ
i
µ
70251022
min
=+=

*Cột kích thước tính toán ta điền từ ô cuối cùng giá trị lớn nhất của kích thước theo bản vẽ
D
t
= 45,025. Các ô tiếp theo có giá trị bằng kích thước tính toán của bước tiếp sau trừ đi lượng dư
tối thiểu.
Doa tinh: D
t
= 45,025 mm.
Doa thô: D
t
= 45,025 – 0,070 = 44,955 mm.
Khoét tinh: D
t

= 44,955 – 0,140 = 44,815 mm.
Khoét thô: D
t
= 44,815 – 0,203 = 44,612 mm.
Phôi: D
t
= 44,612 – 1,660 = 43,451 mm.
*Dung sai của các bước tra theo bảng 2.8 [3] ta có:
δ
phôi
= 390 µm ; δ
khoét thô
= 160 µm ; δ
khoét tinh
= 100 µm; δ
doa thô
= 62 µm; δ
phôi
= 25 µm.
*Cột kích thước giới hạn D
max
nhận được bằng cách làm tròn kích thước tính toán đến con số
có nghĩa của dung sai bước tương ứng theo chiều giảm, còn D
min
nhận được bằng cách lấy hiệu của
D
max
với dung sai của bước tương ứng.
Bước doa tinh: D
max

= 45,025; D
min
= 45,025 – 0,025 = 45 mm.
Bước doa thô: D
max
= 44,955; D
min
= 44,955 – 0,062 = 44,893 mm.
Bước khoét tinh: D
max
= 44,815; D
min
= 44,815 – 0,140 = 44,715 mm.
Bước khoét thô: D
max
= 44,612; D
min
= 44,612– 0,203 = 44,452 mm.
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
Phôi: D
max
= 44,451; D
min
= 44,451 – 1,660 = 43,061 mm.
*Cột lượng dư nhỏ nhất giới hạn Z
gh
min
và lượng dư giới hạn Z
gh
max

được tính như sau:
Z
gh
mini
= D
max i
- D
max i-1
Z
gh
maxi
= D
min i
- D
min i-1
Bước doa tinh: Z
gh
min
= 45,025 – 44,905 = 70 µm.
Z
gh
max
= 45 – 44,893 = 107 µm.
Bước doa thô: Z
gh
min
= 44,905 – 44,815 = 140µm.
Z
gh
max

= 44,893 – 44,715 = 178µm.
Bước khoét tinh: Z
gh
min
= 44,815– 44,612 = 203µm.
Z
gh
max
= 44,715 – 44,452 = 263µm.
Bước khoét thô: Z
gh
min
= 44,612 – 43,451 = 1161µm.
Z
gh
max
= 44,452– 43,061 = 1391µm.
Lượng dư tổng cộng Z
0min
và Z
0max
bằng tổng các lượng dư trung gian và được ghi ở dưới các
cột tương ứng:
Z
0min
= 70 + 140 + 203 + 1161 = 1574 µm.
Z
0max
= 107 + 178 + 263 + 1391 = 1939 µm.
Từ các tính toán trên ta có bảng sau:

Bước
công
nghệ
2Z
min
D
p
δ
R
z
T
ρ ε
D
min
D
max
2Z
gh
min
2Z
gh
max
Phôi 200 300 316,40 - - 43,451 390 43,061 43,451 -
Khoét
thô
50 50 1 94,405 1660,442 44,162 160 44,452 44,612 1161 1391
Khoét
tinh
30 40 582 0,472 203,302 44,815 100 44,715 44,815 203 263
Doa thô 10 25 0,008 0,0024 140,017 44,955 62 44,893 44,955 140 178

Doa
tinh
5 10 - - 70 45,025 25 45 45,025 70 107
Z
∑
1574 1939
Kiểm tra: δ
phôi
- δ
doa tinh
= 390 – 25 = 365
∑Z
max
- ∑Z
min
= 1939 – 1574 = 365
Lượng dư gia công cho các bề mặt khác tra bảng 1.64 [2] ta có lượng dư một phía của bề
mặt trụ 2 mm; đối với mặt đỉnh piston để tránh hiện tượng rỗ co và đậu ngót thì ta tăng lượng dư
lên là 4 mm.
3.4. Thiết kế sơ bộ nguyên công.
3.4.1. Nguyên công 1: Gia công tạo chuẩn
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
Trong nguyên công này ta gia công các bề mặt dùng làm chuẩn tinh thống nhất cho các
nguyên công sau, các bề mặt chọn làm chuẩn tinh thống nhất là mặt đáy và mặt trụ trong ∅94, đồng
thời ta vát mép một đầu piston ngay ở nguyên công này.
3.4.1.1. Chọn máy, chọn dụng cụ đo, dụng cụ cắt, quyết định phương án và sơ đồ gá đặt
Chọn máy ở nguyên công này là máy 16K20.
Chọn dụng cụ đo là thước cặp để đo đường kính trong và thước cặp đo chiều dài có sai số
cho phép là 0,05 mm và khoảng kích thước giới hạn đo là 170 mm.
Dụng cụ cắt:

Trong bước khoả mặt đầu: Theo bảng 4.4 [3] chọn dụng cụ cắt là dao tiện ngoài thân cong
phải và có gắn mảnh thép gió P18, có các kích thước cơ bản là : H = 25 mm; B = 16 mm; L = 140
mm; m = 8; a = 16; r = 1.
Trong bước tiện mặt trụ trong ∅94: theo bảng 4.8 [3] chọn dụng cụ cắt là dao thép gió P18
thân cong phải có các kích thước cơ bản là: H = 25 mm; B = 16 mm; L = 140 mm; m = 8; a = 16; r
= 1.
3.4.1.2. Quyết định phương án và sơ đồ gá đặt
Trong nguyên công này để đảm bảo lượng dư phân phối đều và để đảm bảo độ chính xác
tương quan giữa các bề mặt gia công và các bề mặt không gia công thì ta chọn mặt chuẩn định vị ở
nguyên công này là mặt trong của piston.
3.4.1.3. Lượng dư gia công
Lượng dư ở nguyên công này không phải tính nên tra theo bảng 3.117 [3] ta có lượng dư của
mặt đầu là Z = 2mm, lượng dư của mặt trụ trong ∅94 là 2Z = 4mm.
3.4.1.4. Tính chế độ cắt
Nguyên công này gồm các bước sau:
Tiện thô mặt đầu ∅110.
Tiện tinh mặt đầu ∅110.
Tiện vát mép
Tiện thô mặt trụ ∅94.
Tiện tinh mặt trụ ∅94.
Lượng dư gia công ở các bước được phân bố như sau:
Tiện thô mặt đầu ∅110: t = 1,5 mm.
Tiện tinh mặt đầu ∅110: t = 0,5 mm.
Tiện thô mặt trụ ∅94: t = 1,5 mm.
Tiện tinh mặt trụ ∅94: t = 0,5 mm.
3.3.1.4.1. Tính chế độ cắt cho bước khoả thô mặt đầu
∅
110
- Chiều dài dịch chuyển của bàn dao công tác L
bd

:
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
21
LLLL
cbd
++=
Theo bảng 5.3 [1] ta có:
mm35,1
45
5,1
5,1
0
1
=+=+=
tg
tg
t
L
ϕ
L
2
= 3 mm.
Theo sơ đồ nguyên công ta có L
c
= 8 mm.
Vậy L
bd
= 8 + 3 + 3 = 14 mm.
- Chiều sâu cắt: t = 1,5 mm.
- Lượng chạy dao của bàn dao:

Theo bảng 5.75 [4] ta có lượng chạy dao của bàn dao là: S = 0,7 ÷ 1,0 mm/v.
Chọn theo lý lịch máy ta có lượng chạy dao ở bước này là: S = 0,8 mm/v.
- Tốc độ cắt:
Tốc độ cắt được tính theo công thức:
v
yxm
V
k
StT
C
V .

=
trong đó:
T là tuổi bền của dụng cụ cắt, theo bảng 4.6 [1] ta có T = 50 phút.
uvnvMVv
kkkk =
k
MV
là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4] ta có
k
MV
= 0,8.
k
nv
là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi, theo bảng 5.5 [4] ta có:
k
nv
= 1,0
k

uv
là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, theo bảng 5.6 [4] ta có:
k
uv
= 1,0
k
v
= 0,8.1,0.1,0 = 0,8
Theo bảng 5.17 [4] ta có: C
V
= 328; x = 0,12; y = 0,5; m = 0,28.
Thay vào công thức tốc độ cắt ta có:

m/ph45,938,0.
8,0.5,1.50
328
5,012,028,0
==V

Số vòng quay của trục chính máy theo tốc độ cắt tính toán là:
v/ph41,270
110.
45,93.1000
.
.1000
===
ππ
d
V
n

t
t

Số vòng quay của trục chính máy chọn theo chuỗi số vòng quay của máy là:
n
m
= 250 v/ph.
Vậy tốc độ cắt thực tế là:
m/ph39,86
1000
250.110.
1000

===
ππ
m
tt
nd
V

TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
- Lực cắt:
Lực cắt được tính theo công thức:
P
nyx
pz
kVStCP 10=
k
p
hệ số điều chỉnh, k

p
=K
MP
.k
ϕ
P
.k
γ
P
.k
λ
P
.k
rp
Theo bảng 5.10 [4] ta có: K
MP
= 1,0.
Theo bảng 5.22 [4] ta có: k
ϕ
P
= 1,0; k
γ
P
= 1,1; k
λ
P
= 1,0; k
rp
= 0,93.
k

p
= 1,0.1,0.1,1.1,0.0,93 = 1,023
Theo bảng 5.23 [4] ta có: C
P
= 40; x = 1; y = 0,75; n = 0.
Thay vào công thức tính lực cắt ta có:
N21,519023,1.394,86.8,0.5,1.40.10
075,01
==
z
P

- Công suất cắt thực tế:
kW733,0
61200
39,86.21,519
60.1020
.
===
z
VP
N

- Thời gian máy:

ph07,0
250.8,0
14
.
===

mo
bd
cb
nS
L
T
- Thời gian nguyên công:
Thời gian nguyên công được tính theo công thức sau:

kphvphcbng
TTTTT +++=
trong đó:
T
ng
: thời gian nguyên công.
T
cb
: thời gian cơ bản.
T
ph
: thời gian phụ, T
ph
= 10%T
cb
.
T
phv
: thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: thời gian phục vụ kỹ thuật (T
pvkt
) để thay đổi dụng

cụ, sửa đá (T
pvkt
= 8%T
cb
); thời gian phục vụ tổ chức (T
pvtc
) để tra dầu cho máy, thu dọn chỗ làm
việc, bàn dao ca (T
pvtc
= 3%T
cb
).
T
k
: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (T
tn
= 5%T
0
).
cbcbcbcbcbng
TTTTTT 26,105,011,0.1,0 =+++=
T
ng
= 1,26.T
cb
= 1,26.0,07 = 0,088 ph.
3.4.1.4.2. Tính chế độ cắt cho bước khoả tinh mặt đầu
∅
110
- Chiều dài dịch chuyển của bàn dao công tác L

bd
:
21
LLLL
cbd
++=
Theo bảng 5.3 [1] ta có:
mm25,1
45
5,0
5,1
0
1
=+=+=
tg
tg
t
L
ϕ

L
2
= 3 mm.
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
Theo sơ đồ nguyên công ta có L
c
= 8 mm.
Vậy L
bd
= 8 + 3 + 2 = 13 mm.

- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm.
- Lượng chạy dao của bàn dao:
Theo bảng 5.75 [4] ta có lượng chạy dao của bàn dao là: S = 0,2 ÷ 0,3 mm/v.
Chọn theo lý lịch máy ta có lượng chạy dao ở bước này là: S = 0,2 mm/v.
- Tốc độ cắt:
Tốc độ cắt được tính theo công thức:
v
yxm
V
k
StT
C
V .

=
trong đó:
T là tuổi bền của dụng cụ cắt, theo bảng 4.6 [1] ta có T = 50 phút.
uvnvMVv
kkkk =
k
MV
là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4] ta có
k
MV
= 0,8.
k
nv
là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi, theo bảng 5.5 [4] ta có k
nv
= 1,0.

k
uv
là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, theo bảng 5.6 [4] ta có: k
uv
=
1,0.
k
v
= 0,8.1,0.1,0 = 0,8
Theo bảng 5.17 [4] ta có: C
V
= 485; x = 0,12; y = 0,25; m = 0,28.
Thay vào công thức tốc độ cắt ta có:
m/ph856,2108,0.
2,0.5,0.50
485
25,012,028,0
==V

Số vòng quay của trục chính máy theo tốc độ cắt tính toán là:
v/ph160,610
110.
856,210.1000
.
.1000
===
ππ
d
V
n

t
t

Số vòng quay của trục chính máy chọn theo chuỗi số vòng quay của máy là: n
m
= 500 v/ph.
Vậy tốc độ cắt thực tế là:
m/ph788,172
1000
500.110.
1000

===
π
π
m
tt
nd
V

- Lực cắt:
Lực cắt được tính theo công thức:
P
nyx
pz
kVStCP 10=
k
p
hệ số điều chỉnh, k
p

=K
MP
.k
ϕ
P
.k
γ
P
.k
λ
P
.k
rp
Theo bảng 5.10 [4] ta có: K
MP
= 1,0.
Theo bảng 5.22 [4] ta có: k
ϕ
P
= 1,0; k
γ
P
= 1,1; k
λ
P
= 1,0; k
rp
= 0,93.
k
p

= 1,0.1,0.1,1.1,0.0,93 = 1,023
Theo bảng 5.23 [4] ta có: C
P
= 40; x = 1; y = 0,75; n = 0.
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44
Thay vào công thức tính lực cắt ta có:
N90,61023,1.788,172.2,0.5,0.40.10
075,01
==
z
P

- Công suất cắt thực tế:
kW175,0
61200
79,172.90,61
60.1020
.
===
z
VP
N

- Thời gian máy:
ph13,0
500.2,0
13
.
===
mo

bd
cb
nS
L
T

- Thời gian nguyên công: T
ng
Theo như bước trên ta có: T
ng
= 1,26.T
cb
= 1,26.0,13 = 0,164 ph.
3.4.1.4.3. Chế độ cắt cho bước tiện vát mép piston
Ở bước này ta dùng luôn dao và chế độ cắt của bước tiện mặt đầu ∅110 để vát mép nhưng
với bước tiến dao được điều chỉnh bằng tay.
Ta có chế độ cắt ở bước này là: t = 5 mm; n = 500 v/ph; V = 172,788 m/ph.
3.4.1.4.4. Tính chế độ cắt cho bước tiện thô mặt trụ
∅
94
- Chiều dài dịch chuyển của bàn dao công tác L
bd
:
1
LLL
cbd
+=
Theo bảng 5.3 [1] ta có: L
1
= 3 mm.

Theo sơ đồ nguyên công ta có L
c
= 15,5 mm.
Vậy L
bd
= 15,5 + 3 = 18,5 mm.
- Chiều sâu cắt: t = 1,5 mm.
- Lượng chạy dao của bàn dao:
Theo bảng 5.75 [4] ta có lượng chạy dao của bàn dao là: S = 0,6 ÷ 0,8 mm/v.
Chọn theo lý lịch máy ta có lượng chạy dao ở bước này là: S = 0,8 mm/v.
- Tốc độ cắt:
Tốc độ cắt được tính theo công thức:

v
yxm
V
k
StT
C
V .

=
trong đó:
T là tuổi bền của dụng cụ cắt, theo bảng 4.6 [1] ta có T = 50 phút.
uvnvMVv
kkkk =
k
MV
là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tính cơ lý của hợp kim nhôm, theo bảng 5.4 [4] ta có
k

MV
= 0,8.
k
nv
là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi, theo bảng 5.5 [4] ta có:
k
nv
= 1,0.
k
uv
là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt, theo bảng 5.6 [4] ta có: k
uv
=
1,0.
TrÞnh ThÕ Nam Líp CTM6 – K44