Gia công trục khuỷu máy diezel

Lời nói đầu.
Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ
s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế chế tạo các loại máy, trang bị cơ khí phục vụ các ngành
kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực,v..v. Đồ án môn học
Công nghệ chế tạo máy là đồ án của sinh viên nghành công nghệ chế tạo máy, đồng
thời đồ án này cũng là một đồ án bắt buộc đối với một số nghành nh ô tô, động cơ đốt
trong, máy chính xácĐồ án công nghệ chế tạo máy hớng dẫn sinh viên giải quyết
một vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo máy sau khi đã nghiên cứu các giáo trình cơ
bản của nghành công nghệ chế tạo máy. Khi làm đồ án công nghệ chế tạo máy sinh
viên sẽ vận dụng lí thuyết của nhiều môn học: Công nghệ kim loại, Dung sai, các sổ tay
.. để giải quyết một nhiệm vụ công nghệ . Với mục đích nh vậy khi học môn học Công
nghệ chế tạo máy tôi đợc giao nhiệm vụ thiết kế qui trình công nghệ gia công Trục
khuỷu máy dập tấm.
Gia công Trục khuỷu máy diezel là một công việc hết sức phức tạp yêu cầu thợ
bậc cao, đồ gá, máy chuyên dùng có tính chính xác cao. Các nguyên công gia công trục
khuỷu máy diezel đều đòi hỏi phải có đồ gá song do phạm vi nghiên cứu cũng nh sự
hạn chế về mặt thời gian nên trong đồ án chỉ tiến hành thiết kế đồ gá cho nguyên công
phay rãnh then trên trục.
Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sơ tốt để tìm hiểu thiết
kế các loại chi tiết khác. Phát huy trí sáng tạo,ý thức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu
giải quyết các nhiệm vụ khoa học khác, hình thành phơng pháp luận khoa học cho ngời
học viên, đặc biệt là cách tra các bảng biểu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra các giả
thiết và so sánh kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khối lợng công
việc tơng đối lớn nên trong đồ án sẽ còn có những thiếu sót. Tôi rất mong nhận đợc sự
đóng góp ý kiến xây dựng để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn chỉ bảo của thầy giáo Nguyễn Đức Hát
và các giáo viên khác trong bộ môn công nghệ chế tạo máy của các đồng chí trong lớp
đã giúp tôi hoàn thành đồ án này.

Gvhd:Nguyễn Đức Hát 1 hvth:Trần Quang Trung
24

Mục lục:

Phần I: Phân tích chi tiết, chọn phôi và xác định phơng pháp chế tạo
1.1 Phân tích chi tiết gia công.
1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết:
1.3 Xác định phơng pháp chế tạo phôi .
Phần II : Lập qui trình công nghệ gia công cơ .
2.1 Thứ tự các nguyên công .
2.2 Sơ đồ nguyên công .
2.3 Tra lợng d cho các nguyên công .
2.4 Tra chế độ cắt cho các nguyên công .
Phần III: Tính toán thiết kế đồ gá .
3.1 Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công gia công cổ khuỷu.
Phần kết luận
Tài liệu tham khảo.

Gvhd:Nguyễn Đức Hát 2 hvth:Trần Quang Trung
24

Phần i
Phân tích chi tiết và xác định phơng pháp chế tạo phôi.
Trong nội dung chơng này chúng ta sẽ xem xét điều kiện làm việc của trục khuỷu
máy Diezel từ đó đa ra đợc những kết luận về tính công nghệ của kết cấu.
1.1. Phân tích chi tiết gia công:
Trục khuỷu máy Điezel là chi tiết dạng trục, là một trong những chi tiết quan trọng
nhất của động cơ, cờng độ làm vịêc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt

trong.
Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận từ pittông truyền qua thanh truyền, biến
chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay để đa công suất ra ngoài và nhận
mômen từ bánh đà truyền lên pittông để khởi động quá trình làm việc của động cơ.
Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu
chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính ( quán tính chuyển động tịnh tiến và quán
tính chuyển động quay).Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nên có
tính chất va đập rất mạnh.Các lực này tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng
thời gây ra hiện tợng dao động dọc và dao động xoắn, ngoài ra các lực tác dụng nói trên
còn gây hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và cổ khuỷu.
Vì vậy khi chế tạo trục khuỷu cần đạt những yêu cầu sau:
Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lợng nhỏ và ít mòn.
Có độ chính sát gia công cao, các bề mặt làm việc cần có độ bóng và độ cứng cao
Không sảy ra hiện tợng dao động cộng hởng trong phạm vi tốc độ sử dụng.
Kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng tính đồng đều tính cân bằng của động cơ và
phải dễ chế tạo.
Hình dạng kết cấu trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh cách bố trí xilanh số kỳ của
động cơ va thứ tự làm việc của xilanh.
Về kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau.
Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động mômen xoắn nhỏ.
Động cơ làm việc cân bằng ít rung động.
ứng suất sinh ra do dao động xoắn nhỏ.
Công nghệ chế tạo đơn giản.
Về hình thức kết cấu trục khuỷu có trục khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép và có trục
khuỷu đủ cổ trục và thiếu cổ trục.
Trục khuỷu ta cần chế tạo là trục khuỷu máy Diezel thiếu cổ trục
MTrục khuỷu máy Diezel có các bộ phận chính nh sau:
-Đầu trục khuỷu .
-Cổ trục .
-Má khuỷu .

-Cổ khuỷu .
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 3 hvth:Trần Quang Trung
24

-Đuôi trục khuỷu.
+Đầu trục khuỷu: Thờng dùng để nhận công suất từ máy chính.
+Cổ trục: là bộ phận để lắp trục lên thân máy qua bạc trợc.
+Má khuỷu: Là bộ phận nối cổ trục và cổ khuỷu.
+Cổ khuỷu : Là phần nối với thanh truyền tạo chuyển động quay.
+Đuôi trục khuỷu: Thờng lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyền dẫn công
suất (nh bánh răng, puli.v.v)
1.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết:
Trục khuỷu máy Diezel có dạng trục lệch tâm. Trục là loại chi tiết quan trọng, chúng
có bề mặt cơ bản cần gia công là dạng tròn xoay.
Bề mặt làm việc của trục là các bề mặt trụ tròn xoay 50
-0,050
-0,025,
và 60
-0,007
0,012
,
vì vậy các kích thớc quan trọng và bề mặt quan trọng của chi tiết là 50 và 60 và
chiều dài của nó. Độ nhám của bề mặt trụ 60 khá cao R
a
= 0,63 ( cấp 8 ), độ lệch tâm e
của cổ khuỷu so với cổ trục là e = 65 (mm).
Độ đồng tâm giữa các cổ trục là 0,02 (mm).
Độ song song giữa hai cổ khuỷu là 0,05 (mm).
Trục có chiều dài là 600(mm), đây là trục có độ cứng vững không cao.
Các má khuỷu đợc chế tạo với yêu cầu kỹ thuật không cao.

Vật liệu chế tạo thép 40Cr thành phần là:
C(%) Si(%) Mn(%) S(%) P(%) Ni(%) Cr(%) Cu(%)
0,050,06 0,170,27 0,20,4
0,02 0,027 0,30
1,31,65
0,25

Trong khi nhiệt luyện cần chú ý đến biến dạng trục. Khi nhiệt luyện cần đảm bảo
trục ở t thế thẳng đứng.
Các bề mặt gia công chính xác, để đảm bảo độ đồng tâm của hai cổ trục cần có hai lỗ
tâm làm chuẩn tinh thống nhất trong qúa trình gia công.
Từ sự phân tích trên ta nhận thấy điều kiện làm việc của trục phức tạp vừa chịu mô
men xoắn vừa chịu uốn nên khó gia công.
1.3 Phân Tích Vật Liệu Và Chọn Phôi.
Loại vật liệu chuyên dùng để chế tạo trục khuỷu hiện nay là thép các bon, thép hợp
kim mang gang, thép hợp kim niken Crôm, ở đây ta cần chế tạo trục khuỷu bằng thép
hợp kim Crôm với yêu cầu nhiệt luyện đạt độ cứng HRC= 4852
Trong chơng này chúng ta sẽ phân tích chi tiết và các phơng pháp gia công để quyết
định phơng pháp chế tạo phôi.
Các phơng pháp tạo phôi :
+ Phôi cán nóng
+ Rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản
+ Dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép
+ Rèn trên máy rèn ngang
+ Đúc
Căn cứ vào hình dáng của chi tiết ta thấy rằng chỉ có thể có các phơng pháp gia công
là rèn ( rèn tự do hoặc rèn khuôn) hoặc đúc.
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 4 hvth:Trần Quang Trung
24

- Đối với phơng pháp đúc, thờng là đúc các trục khuỷu là thép cácbon, thép hợp kim
và gang grafit cầu.
M Phơng pháp đúc trục khuỷu có những u điểm nh:
Trọng lợng phôi và lợng d gia công nhỏ, đồng thời có thể đúc đợc những kết cấu
phức tạp của trục khiến cho việc phân bố khối lợng bên trong trục khuỷu có thể thực
hiện theo ý muốn để đạt đợc sức bền cao nhất. Tuy nhiên phơng pháp đúc trục khuỷu
còn có rất nhiều nhợc điểm, đó là:
-Thành phần kim loại đúc khó đồng đều; thép kết tinh không đều tinh thể phía trong
thô hơn tinh thể phía ngoài, gang grafit cầu có quá trình cầu hoá không hoàn toàn nên
ảnh hởng đến sức bền của trục khuỷu.
-Dễ xảy ra các khuyết tật đúc nh rỗ ngót, rỗ khí, rạn nứt ngầm,..
-Sức bền kéo , nén tại các gấp khúc kém.
-Đối với phơng pháp rèn khuôn với các lý do sau đây:
* điểm:
+Rèn khuôn có thể chế tạo đợc các vật rèn đạt độ chính xác gia công từ cấp 4
đến cấp 8 và độ nhám bề mặt từ cấp 3 đến cấp 6.
+Thao tác trong quá trình rèn khuôn đơn giản không đòi hỏi trình độ tay nghề
cao
+Thuận lợi cho cơ khí hoá và tự động hoá quá trình rèn , phù hợp với công
nghiệp sản xuất hàng loạt và giá thành sản phẩm giảm, năng suất cao.
+Trớc khi gia công ta phải tiến hành ủ và thờng hoá để khử nội lực. Trớc khi
mài phải tôi hoặc ram để đảm bảo tính năng của trục khuỷu.
Nhợc điểm:
+Lợng d gia công lớn, khi gia công cắt gọt thớ kim loại của trục khuỷu bị cắt
đứt, không liên tục ảnh hởng đến sức bền của trục khuỷu, với những trục khuỷu có khối
lợng lớn, sản xuất loạt vừa và hoàn loạt có tính kinh tế không cao.
Căn cứ vào hình dáng của chi tiết, u nhợc điểm của các phơng pháp rèn, đúc.
ở phơng án của đồ án này ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là đúc. Trục khuỷu là chi
tiết quan trọng yêu cầu kỹ thuật cao nên ta đúc trong khuôn hợp kim có lớp trát phủ,
đúc áp lực.

Gvhd:Nguyễn Đức Hát 5 hvth:Trần Quang Trung
24

Phần II
Lập qui trình công nghệ gia công cơ
Trong chơng này, từ việc xác định phôi là đúc ta sẽ tiến hành phân tích và giải quyết
các vấn đề theo trình tự các nguyên công sau:
2.1 Thứ tự các nguyên công:
Để tạo ra sản phẩm chi tiết trục khuỷu máy Diezel ta phải tiến hành gia công theo thứ
tự các nguyên công sau:
Nguyên công 1 : Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.
Nguyên công 2 : Tiện thô mặt trụ 60 và 50 (cổ trục)
Nguyên công 3 : Tiện tinh mặt trụ 60 và 50 (cổ trục)
Nguyên công 4 : Tiện thô hai cổ khuỷu 50
Nguyên công 5 : Tiện tinh hai cổ khuỷu 50
Nguyên công 6 : Phay rãnh then.
Nguyên công 7 : Nhiệt luyện.
Nguyên công 8: Kiểm tra sự biến dạng của trục
Nguyên công 9: Sửa lỗ tâm
Nguyên công 10: Mài tinh cổ trục 60 và 50.
Nguyên công 11: Mài tinh hai cổ khuỷu 50
2.2 Sơ đồ các nguyên công:
Theo cách phân chia nh trên có 11 nguyên công, tuy nhiên nguyên công nhiệt
luyện,kiểm tra không có sơ đồ nguyên công mà ta chỉ hình dung là phải có những
nguyên công này.
MCác sơ đồ nguyên công đợc thể hiện lần lợt nh sau:
M Nguyên công i: phay mặt đầu và khoan lỗ tâm.
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 6 hvth:Trần Quang Trung
24

Chọn chuẩn thô: mặt trụ ngoài của đầu và đuôi trục.
Chọn máy:Tra bảng 9_38 sổ tay công nghệ chế tạo máy trang 73 ta chọn máy phay
vạn năng và khoan tâm bán tự động kí hiệu 6H82 có các thông số chính sau:
+ Khoang cách a từ đờng trục trục chính đếm bàn máy 30ữ350 mm
+ khoảng cách b từ sống trợt thân máy tới bàn máy 240ữ480 mm
+ khoảng cách lớn nhất từ sống trợc thẳng đứng đến thanh giằng 775 mm
+khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính đến mặt dới của xà ngang 155 mm
+ khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính đến ổ đỡ trục dao 700 mm
+ khoảng cách từ mặt sau của bàn đến sống trợc thân máy 320 mm
+ đờng kính lỗ trục chính 29 mm
+ đờng kính trục gá dao 32 mm
+ phạm vi tốc độ truc chính 30ữ1500 vg/phút
+ công suất động cơ chạy dao 1,7 KW
+ kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy B
1
= 320 mm, L= 1250 mm
+Công suất của động cơ phay-khoan:5,5{k}
Chọn dụng cụ:
+Dao phay:Theo bảng 4-92 trang 373 tập 1sổ tay công nghệ chế tạo máy chọn
dao phay mặt đầu bằng thép gió có các thông số :D=75 mm, d=32 mm,
L=45 mm,z=18 răng.
+Dụng cụ khoan lỗ tâm: Tra bảng 4_40 trang 321 chọn mũi khoan tâm kiểu xoắn
vít liền khối đuôi trụ loại ngắn có các thông số cơ bản sau:L=36mm, d=4 mm,l=8 mm
+Đồ gá: 2 khối V ngắn .
Các bớc trong nguyên công:
+ Phay mặt đầu dát kích thớc 600 mm
+ Khoan lỗ tâm.
M Nguyên công ii: tiện thô, vát mặt đầu 60 và 50.
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 7 hvth:Trần Quang Trung
24

Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự d o.
Chọn máy: Theo bảng 9_4 trang 17 sổ tay CNCTM ta chọ máy tiện 1K62 với các
thông số nh sau:
+Đờng kính lớn nhất của chi tiết đợc gia công trên máy:400[mm]
+Khoảng cách hai đầu tâm:700ữ1000 [mm]
+Hiệu suất:0,75
+Số cấp tốc độ trục chính: 23
+Phạm vi tốc độ trục chính:12,5ữ2000[v/p], máy tiện ren vít 1K62 có các cấp
tốc độ [v/p]: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400;
500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000.
+Động cơ của truyền động chính đạt công suất: 7,5ữ10[KW]
+Kích thớc máy: 2522ì1166ì1324 [mm]
+ Khối lợng của máy 2290 kg
+dịch chuyển lớn nhất bàn dao (dọc 460ữ930 mm, ngang 250 mm )
Chọn dao tiện : Theo bảng 4-6 trang 297 tập 1 sổ tay CNCTM chọn dao tiện ngoài
thân cong có góc nghiêng 90
o
(trái và phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bản
hìbìL=16ì10ì100 [mm] ,n=4,l=10,R=0,5 [mm],
Dao vát mép:Theo bảng 4-6 trang 297 sổ tay CNCTM là dao tiện ngoài thân cong có
góc nghiêng chính là 90
o
(phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bản là:
hìbìL=16ì10ì100[mm].
Đồ gá : 2 mũi tâm và kẹp tốc.
Các bớc trong nguyên công:
+ Lần gá 1.
Tiện thô đạt 60,925
Tiện thô đạt 50,925

Vát mét.
+ Lần gá 2.
Tiện thô đạt 60,925
Tiện thô đạt 50,925
Vát mép.
M Nguyên công III: tiện tinh 60 và 50.
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 8 hvth:Trần Quang Trung
24

- Chọn chuẩn: 2 lỗ tâm khống chế 5 bậc tự do
- Định vị : 2 mũi tâm và kẹp tốc. Hạn chế 5 bậc tự do
- Chọn máy: Theo bảng 9_3 sổ tay CNCTM trang 16 ta chọ máy tiện T616 có các
thông số cơ bản sau:
+Đờng kính gia công lớn nhất của chi tiết gia công trên thân máy:320 [mm]
+Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi tâm:750 [mm]
+Số cấp tốc độ trục chính:12
+Giới hạn vòng quay của trục chính:44ữ1980 [v/p]
+Công suất của động cơ:4,5 [kW]
+Kích thớc của máy:2355ì852ì1225 [mm]
- Chọn dao:
Theo bảng 4-6 trang 297 tập 1 sổ tay CNCTM chọn dao tiện ngoài thân cong có
góc nghiêng 90
o
(trái và phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bản là :
hìbìL=16ì10ì100 [mm] , n=4, l=10, R=0,5 [mm]
Các bớc trong nguyên công:
Lần gá 1.
1.Tiện tinh đạt 60,215
2.Tiện tinh đạt 50,215
Lần gá 2.

3.Tiện tinh đạt 60,215
4.Tiện tinh đạt 60,215
Nguyên công Iv: tiện thô cổ biên .
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 9 hvth:Trần Quang Trung
24

Chọn chuẩn: chuẩn tinh đầu trục, đuôi trục và một điểm ở má khuỷu; chuẩn thô: gờ
trục.
Định vị: 2 khối V ngắn.
Chọn máy: máy tiện 1K62 giống nguyên công 2.
Chọn dao:
Theo bảng 4-6 trang 297 tập 1 sổ tay CNCTM chọn dao tiện ngoài thân cong có
góc nghiêng 90
o
(trái và phải) gắn hợp kim cứng có kích thớc cơ bản
hìbìL=16ì10ì100 [mm] , n=4, l=10, R=0,5 [mm],
Thứ tự nguyên công:
Gá lần 1
Tiện thô cổ khuỷu đạt 50,925 mm và truc 54 đạt 54,12
Gá lần 2
- Tiện thô cổ khuỷu hai đạt 50,925 mm và truc 54 đạt 54,12
Nguyên công v: tiện tinh cổ biên .
Gvhd:Nguyễn Đức Hát 10 hvth:Trần Quang Trung
24