intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam của trục cam DS60 động cơ Diesel bằng phương pháp bao hình và các giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lượng của cam

Chia sẻ: Orchid_1 Orchid_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST
Báo xấu
169
lượt xem 48
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay để gia công tinh các bề mặt tròn xoay trong chế tạo máy thường dùng các phương pháp gia công phổ biến như mài và tiện cứng. Đối với các bề mặt định hình không phải là mặt tròn xoay thường dùng phương pháp mài chép hình, gia công tia lửa điện, phay bao hình trên trung tâm phay CNC... Trong thực tế khi sản xuất loạt lớn, hàng khối thường sử dụng mài chép hình và phay bao hình, với phương pháp gia công tia lửa điện chỉ sử dụng đối với các bề mặt phức tạp,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam của trục cam DS60 động cơ Diesel bằng phương pháp bao hình và các giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lượng của cam

  1. Luận văn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam của trục cam DS60 động cơ Diesel bằng phương pháp bao hình và các giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lượng của cam
  2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam TRƢỜNG ĐẠI HỌC KTCN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Họ và tên học viên: Ngô Ngọc Vũ Ngày tháng năm sinh: 15/10/1981 Đơn vị công tác: TT Thí Nghiệm, Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp, TN Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Công nghệ Chế tạo máy Chuyên nghành: Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Phan Quang Thế TÊN ĐỀ TÀI: "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam của trục cam DS60 động cơ Diesel bằng phƣơng pháp bao hình và các giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lƣợng của cam" 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay để gia công tinh các bề mặt tròn xoay trong chế tạo máy thường dùng các phương pháp gia công phổ biến như mài và tiện cứng. Đối với các bề mặt định hình không phải là mặt tròn xoay thường dùng phương pháp mài chép hình, gia công tia lửa điện, phay bao hình trên trung tâm phay CNC... Trong thực tế khi sản xuất loạt lớn, hàng khối thường sử dụng mài chép hình và phay bao hình, với phương pháp gia công tia lửa điện chỉ sử dụng đối với các bề mặt phức tạp, đòi hỏi độ chính xác vì giá thành gia công cao và tốn nhiều thời gian [4]. Mài chép hình là phương pháp gia công tinh theo biên dạng chi tiết mẫu trên các máy mài chuyên dùng. Mài chép hình có ưu điểm là cho năng suất và chất lượng cao [7]. Tuy nhiên có nhược điểm là độ chính xác và chất lượng bề mặt của chi tiết phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của chi tiết dùng làm chi tiết mẫu trong suốt quá trình gia công, vào độ chính xác của máy mài và chất lượng của đá mài. Phương pháp này thực hiện bằng cách chi tiết mẫu được lắp lên một trục riêng và thực hiện chuyển động quay, chi tiết gia công được lắp lên trục chính, bề mặt chi tiết luôn tiếp xúc với bề mặt đá mài. Trục chính mang chi tiết gia công có một đầu tỳ luôn tiếp xúc với bề mặt chi tiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2
  3. mẫu để khi gia công, trục chính sẽ chuyển động tịnh tiến ra vào nhằm tạo ra chuyển động chép hình trên chi tiết gia công. Có một số chi tiết khi chế tạo dùng phương pháp này như: mài chép hình biên dạng cam, biên dạng răng của các bánh răng . . . Một cách giải quyết khác đối với gia công tinh các bề mặt định hình không tròn xoay, không cần sử dụng chi tiết mẫu trong quá trình gia công đó là phương pháp phay bao hình trên trung tâm phay CNC. Phương pháp này có ưu điểm là : - Có thể thực hiện chuyển động bao hình theo toạ độ biên dạng chi tiết. - Phương pháp này có thể tạo ra trực tiếp biên dạng các chi tiết mà không cần qua chi tiết mẫu và độ chính xác chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của máy và biên dạng ban đầu của mẫu. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là do lượng kim loại hớt đi nhiều và gia công thép đã qua nhiệt luyện nên đòi hỏi phải gia công trên máy có độ chính xác cao và dụng cụ cắt phải tốt. Có thể khắc phục bằng cách sử dụng các máy phay CNC và dụng cụ phủ PVD, CVD hay CPN. . . để gia công. Để thực hiện phương pháp này, biên dạng chi tiết mẫu sẽ được thiết kế dựa vào công nghệ tái tạo ngược. Công việc này được thực hiện như sau: + Xác định tọa độ các điểm trên biên dạng chi tiết mẫu bằng các phương pháp đo tọa độ. + Xây dựng phương trình các đường cong của biên dạng chi tiết mẫu trên cơ sở dữ liệu điểm thu thập đươc [14]. + Xây dựng bản vẽ thực của chi tiết mẫu từ phương trình đường cong. + Sử dụng công nghệ CAD/CAM/CNC thiết kế và gia công. + Kiểm tra độ chính xác hình dáng hình học bằng cách so sánh mô hình CAD và sản phẩm. Với phương pháp này có thể sử dụng để gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp mà nhiều khi phương pháp mài chép hình không gia công được hay khó gia công. Xuất phát từ đó đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam của trục cam DS60 động cơ Diesel bằng phƣơng pháp bao hình và các giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lƣợng của cam” được chọn làm đề tài trong luận văn này. Chi tiết cam Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3
  4. sẽ được sử dụng như một chi tiết điển hình trong nghiên cứu sử dụng phương pháp phay bao hình ứng dụng công nghệ tái tạo ngược trong thiết kế và chế tạo. Cam sử dụng trong nghiên cứu này là cam bơm nhiên liệu trong các động cơ Diesel do công ty Diesel Sông Công chế tạo. Loại cam này đang chế tạo bằng phương pháp chép hình trên máy mài chép hình của Nga (3M344) theo biên dạng cam mẫu, sau khi chế tạo xong mới được lắp lên trục cam. Quy trình chế tạo Cam là mài chép hình thô, nhiệt luyện sau đó mài tinh là công đoạn cuối cùng. Đây là phương pháp gia công cam truyền thống được sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo cam bơm nhiên liệu nói chung và ở công ty Diesel nói riêng. Cam mẫu được sử dụng để mài biên dạng cam theo nó. Vì vậy, việc chế tạo cam mẫu là một trong những bước quyết định trong chế tạo cam. Cam mẫu phải có độ chính xác cao phù hợp với máy mài hiện có. Trên cơ sở máy mài của Nhà máy, cam mẫu phải có kích thước lớn gấp 4 lần cam thật, nhằm để đảm bảo độ chính xác. Biên dạng của cam mẫu được xây dựng dựa trên biên dạng cam khởi thủy ban đầu có kích thược giống với kích thước cam thật. Như vậy, việc chế tạo cam theo phương pháp chép hình đã có sai số khi chế tạo cam mẫu. Với phương pháp phay bao hình: + Phương pháp phay sau nhiệt luyện không phụ thuộc hoàn toàn vào cam mẫu, độ chính xác của đá mài mà chỉ phụ thuộc vào chất lượng ban đầu của cam mẫu về hình dáng hình học. + Biên dạng chi tiết được thiết kế bằng phương pháp tái tạo ngược cho độ chính xác cao. + Áp dụng được các công nghệ hiện đại như công nghệ CAD/CAM/CNC, công nghệ tái tạo ngược thay cho các công nghệ gia công truyền thống mà vẫn đảm bảo được các tính chất cơ bản của chi tiết. Với đề tài này, ngoài sử dụng cho chế tạo cam bơm nhiên liệu của động cơ Diesel còn có thể mở rộng để ứng dụng chế tạo các chi tiết có biên dạng phức tạp mà phương pháp mài chép hình không thực hiện đươc hay thực hiện không hiệu quả. 2. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Phạm vi nghiên cứu của đề tài giới hạn chủ yếu trong phạm vi thiết kế, chế tạo cam bơm nhiên liệu của đông cơ Diesel DS60 trên máy phay CNC sử dụng dao phay Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4
  5. ngón phủ PVD (TiAlN) với vật liệu Cam là thép hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng trong khoảng 50HRC 55HRC. Biên dạng cam được thiết kế nhờ vào công nghệ tái tạo ngược sử dụng các phương pháp đo và phương pháp toán giải tích. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Ngày nay công nghệ CAD/CAM/CNC và công nghệ tái tạo ngược đang được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất các sản phẩm cơ khí chất lượng cao, nhờ vào các công nghệ này mà chúng ta có thể sản xuất được những sản phẩm cơ khí chất lượng có tính kinh tế và kỹ thuật cao. Bên cạnh đó không thể không kể đến tầm quan trọng của các loại dụng cụ mới như dụng cụ phủ PVD, CVD . . . đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong ngành cơ khí chế tạo. Các kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu kết hợp công nghệ CAD/CAM/CNC và công nghệ tái tạo ngược. - Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp xây dựng đường cong trong thiết kế - CAD/CAM nhằm xây dựng phương trình biên dạng cam. Nghiên cứu khả năng cắt của dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) gia công thép - hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC trên trung tâm phay CNC kiểu VMC 85S. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Từ các kết quả nghiên cứu tác giả đánh giá được khả năng cắt của dao phay ngón phủ PVD gia công thép hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC trên các trung tâm phay CNC, mà ở đây tác giả ứng dụng trực tiếp vào chế tạo Cam của đông cơ DS60 nhằm thay thế cho phương pháp mài chép hình đã được sử dụng từ lâu tại công ty Diesl Sông Công. Ứng dụng được các công nghệ mới như công nghệ tái tạo ngược, công nghệ CAD/CAM/CNC vào sản xuất các sản phẩm cơ khí chất lượng cao. Và đặc biệt ứng dụng kỹ thuật khớp đường cong trong việc xây dựng phương trình biểu diễn biên dạng cam từ đó có thể mở rộng để xây dựng phương trình của các đường cong và bề mặt phức tạp trong công nghệ tái tạo ngược. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5
  6. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu trong phòng Thí nghiệm, về phương pháp xây dựng phương trình các đường cong và bề mặt trong công nghệ tái tạo ngược từ những điểm thí nghiệm có được từ chi tiết mẫu, nghiên cứu khả năng cắt của dao phay ngón phủ PVD (AlTiN) gia công thép hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt 50HRC 55HRC, kiểm tra chất lượng bề mặt của chi tiết bằng máy đo độ nhám. Sử dụng máy đo 3 chiều CMM nhằm kiểm tra sai số biên dạng chi tiết với mẫu đo ban đầu. 5. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết + Ứng dụng công nghệ tái tạo ngược vào: Thu thập tọa độ các điểm thông qua các phương pháp đo trong kỹ thuật tái - tạo ngược. Xử lý dữ liệu tìm ra phương trinh đường cong biên dạng chi tiết. - Xây dựng bản vẽ chi tiết. - + Thí nghiệm gia công biên dạng bằng phương pháp phay sau nhiệt luyện bằng dao phủ PVD (TiAlN). + Kiểm tra độ chính xác hình dáng hình học, chất lượng bề mặt sau gia công từ đó đưa ra đánh giá và so sánh với các phương pháp gia công cơ khác. + Phân tích đánh giá hiệu quả của phương pháp gia công phay với phương pháp mài. 6. Dự kiến kế hoạch thực hiện Từ ngày 30/07/2008 đến ngày 30/01/2009 7. Tài liệu tham khảo Bùi Quý Lực, Phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/CAM, NXB Khoa học và 1. kỹ thuật. Trịnh Quang Vinh, Trần Văn Lầm, Phan Quang Thế, Vũ Quý Đạc (2000), 2. Giáo trình Nguyên lý máy, Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hoá quá trình gia công cắt gọt, NXB 3. Giáo dục. Lê Công Dƣỡng (1996), Vật liệu học, NXB Khoa học kỹ thuật. 4. B.N. Arzamaxov (2004), Vật liệu học, NXB Giáo dục. 5. Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB Khoa học và kỹ thuật. 6. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6
  7. Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất 7. lượng của quá trình cắt, Trường Đại học KTCN Thái Nguyên. Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công 8. vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật. Trần Mao, Phạm Đình Sùng (1998), Vật liệu cơ khí, NXB Giáo dục. 9. 10. Trần Ngọc Hiền, Lập trình và điều khiển máy CNC với Mastercam Đại học GTVT. Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2006), Lập trình Matlab và ứng 11. dụng, NXB khoa học kỹ thuật. 12. NUMERICAL METHODS FOR ENGINEERINGS (Steven C. Chapra .Ph.D-Proessor of civil Engineering The University of Colorado ; Raymond P.Canale. Ph.D-Professor of Civil Engineering The University of Michigan). 13. Operation's manual for machining center Fanuc Series O-MD, Oi Mate-TC 14. Advanced Modelling for CAD/CAM System. (Heidelberg 1991).. 15. Mastercam Version 9.0 User Guide, Software Mastercam Version 9.0, 9.1. Mechanical Design Solutions 1,2,3. Catia V5R16. Duyệt BGH Khoa sau Đại học Hƣớng dẫn Học viên khoa học TS. Nguyễn Văn Hùng PGS.TS Phan Quang Thế Ngô Ngọc Vũ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7
  8. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -4- Chuyên nghành CN CTM PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay để gia công tinh các bề mặt tròn xoay trong chế tạo máy thường dùng các phương pháp gia công phổ biến như mài và tiện cứng. Đối với các bề mặt định hình không phải là mặt tròn xoay thường dùng phương pháp mài chép hình, gia công tia lửa điện, phay bao hình trên trung tâm phay CNC... Trong thực tế khi sản xuất loạt lớn, hàng khối thường sử dụng mài chép hình và phay bao hình, với phương pháp gia công tia lửa điện chỉ sử dụng đối với các bề mặt phức tạp, đòi hỏi độ chính xác vì giá thành gia công cao và tốn nhiều thời gian [4]. Mài chép hình là phương pháp gia công tinh theo biên dạng chi tiết mẫu trên các máy mài chuyên dùng. Mài chép hình có ưu điểm là cho năng suất và chất lượng cao [7]. Tuy nhiên có nhược điểm là độ chính xác và chất lượng bề mặt của chi tiết phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của chi tiết dùng làm chi tiết mẫu trong suốt quá trình gia công, vào độ chính xác của máy mài và chất lượng của đá mài. Phương pháp này thực hiện bằng cách chi tiết mẫu được lắp lên một trục riêng và thực hiện chuyển động quay, chi tiết gia công được lắp lên trục chính, bề mặt chi tiết luôn tiếp xúc với bề mặt đá mài. Trục chính mang chi tiết gia công có một đầu tỳ luôn tiếp xúc với bề mặt chi tiết mẫu để khi gia công, trục chính sẽ chuyển động tịnh tiến ra vào nhằm tạo ra chuyển động chép hình trên chi tiết gia công. Có một số chi tiết khi chế tạo dùng phương pháp này như: mài chép hình biên dạng cam, biên dạng răng của các bánh răng . . . Một cách giải quyết khác đối với gia công tinh các bề mặt định hình không tròn xoay, không cần sử dụng chi tiết mẫu trong quá trình gia công đó là phương pháp phay bao hình trên trung tâm phay CNC. Phương pháp này có ưu điểm là : - Có thể thực hiện chuyển động bao hình theo toạ độ biên dạng chi tiết. - Phương pháp này có thể tạo ra trực tiếp biên dạng các chi tiết mà không cần qua chi tiết mẫu và độ chính xác chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của máy và biên dạng ban đầu của mẫu. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là do lượng kim loại hớt đi nhiều và gia công thép đã qua nhiệt luyện nên đòi hỏi phải gia công trên máy có độ chính xác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  9. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -5- Chuyên nghành CN CTM cao và dụng cụ cắt phải tốt. Có thể khắc phục bằng cách sử dụng các máy phay CNC và dụng cụ phủ PVD, CVD hay CPN. . . để gia công. Để thực hiện phương pháp này, biên dạng chi tiết mẫu sẽ được thiết kế dựa vào công nghệ tái tạo ngược. Công việc này được thực hiện như sau: + Xác định tọa độ các điểm trên biên dạng chi tiết mẫu bằng các phương pháp đo tọa độ. + Xây dựng phương trình các đường cong của biên dạng chi tiết mẫu trên cơ sở dữ liệu điểm thu thập đươc [14]. + Xây dựng bản vẽ thực của chi tiết mẫu từ phương trình đường cong. + Sử dụng công nghệ CAD/CAM/CNC thiết kế và gia công. + Kiểm tra độ chính xác hình dáng hình học bằng cách so sánh mô hình CAD và sản phẩm. Với phương pháp này có thể sử dụng để gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp mà nhiều khi phương pháp mài chép hình không gia công được hay khó gia công. Xuất phát từ đó đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cam của trục cam DS60 động cơ Diesel bằng phương pháp bao hình và các giải pháp công nghệ bề mặt nâng cao chất lượng của cam” được chọn làm đề tài trong luận văn này. Chi tiết cam sẽ được sử dụng như một chi tiết điển hình trong nghiên cứu sử dụng phương pháp phay bao hình ứng dụng công nghệ tái tạo ngược trong thiết kế và chế tạo. Cam sử dụng trong nghiên cứu này là cam bơm nhiên liệu trong các động cơ Diesel do công ty Diesel Sông Công chế tạo. Loại cam này đang chế tạo bằng phương pháp chép hình trên máy mài chép hình của Nga (3M344) theo biên dạng cam mẫu, sau khi chế tạo xong mới được lắp lên trục cam. Quy trình chế tạo Cam là mài chép hình thô, nhiệt luyện sau đó mài tinh là công đoạn cuối cùng. Đây là phương pháp gia công cam truyền thống được sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo cam bơm nhiên liệu nói chung và ở công ty Diesel nói riêng. Cam mẫu được sử dụng để mài biên dạng cam theo nó. Vì vậy, việc chế tạo cam mẫu là một trong những bước quyết định trong chế tạo cam. Cam mẫu phải có độ chính xác cao phù hợp với máy mài hiện có. Trên cơ sở máy mài của Nhà máy, cam mẫu phải có kích thước lớn gấp 4 lần cam thật, nhằm để đảm bảo độ chính xác. Biên dạng của cam mẫu được xây dựng dựa trên biên dạng cam Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  10. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -6- Chuyên nghành CN CTM khởi thủy ban đầu có kích thược giống với kích thước cam thật. Như vậy, việc chế tạo cam theo phương pháp chép hình đã có sai số khi chế tạo cam mẫu. Với phương pháp phay bao hình: + Phương pháp phay sau nhiệt luyện không phụ thuộc hoàn toàn vào cam mẫu, độ chính xác của đá mài mà chỉ phụ thuộc vào chất lượng ban đầu của cam mẫu về hình dáng hình học. + Biên dạng chi tiết được thiết kế bằng phương pháp tái tạo ngược cho độ chính xác cao. + Áp dụng được các công nghệ hiện đại như công nghệ CAD/CAM/CNC, công nghệ tái tạo ngược thay cho các công nghệ gia công truyền thống mà vẫn đảm bảo được các tính chất cơ bản của chi tiết. Với đề tài này, ngoài sử dụng cho chế tạo cam bơm nhiên liệu của động cơ Diesel còn có thể mở rộng để ứng dụng chế tạo các chi tiết có biên dạng phức tạp mà phương pháp mài chép hình không thực hiện đươc hay thực hiện không hiệu quả. 2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Phạm vi nghiên cứu của đề tài giới hạn chủ yếu trong phạm vi thiết kế, chế tạo cam bơm nhiên liệu của đông cơ Diesel DS60 trên máy phay CNC sử dụng dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) với vật liệu Cam là thép hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng trong khoảng 50HRC 55HRC. Biên dạng cam được thiết kế nhờ vào công nghệ tái tạo ngược sử dụng các phương pháp đo và phương pháp toán giải tích. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Ngày nay công nghệ CAD/CAM/CNC và công nghệ tái tạo ngược đang được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất các sản phẩm cơ khí chất lượng cao, nhờ vào các công nghệ này mà chúng ta có thể sản xuất được những sản phẩm cơ khí chất lượng có tính kinh tế và kỹ thuật cao. Bên cạnh đó không thể không kể đến tầm quan trọng của các loại dụng cụ mới như dụng cụ phủ PVD, CVD . . . đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong ngành cơ khí chế tạo. Các kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu kết hợp công nghệ CAD/CAM/CNC và công nghệ tái tạo ngược. - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  11. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -7- Chuyên nghành CN CTM Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp xây dựng đường cong trong thiết kế - CAD/CAM nhằm xây dựng phương trình biên dạng cam và mở rộng cho các chi tiết có biên dạng phức tạp. Nghiên cứu khả năng cắt của dao phay ngón phủ PVD (TiAlN) gia công thép - hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC trên trung tâm phay CNC kiểu VMC 85S. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Từ các kết quả nghiên cứu tác giả đánh giá được khả năng cắt của dao phay ngón phủ PVD gia công thép hợp kim 40X đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC 55HRC trên các trung tâm phay CNC, mà ở đây tác giả ứng dụng trực tiếp vào chế tạo Cam của đông cơ DS60 nhằm thay thế cho phương pháp mài chép hình đã được sử dụng từ lâu tại công ty Diesl Sông Công. Ứng dụng được các công nghệ mới như công nghệ tái tạo ngược, công nghệ CAD/CAM/CNC vào sản xuất các sản phẩm cơ khí chất lượng cao. Và đặc biệt ứng dụng kỹ thuật khớp đường cong trong việc xây dựng phương trình biểu diễn biên dạng cam từ đó có thể mở rộng để xây dựng phương trình của các đường cong và bề mặt phức tạp trong công nghệ tái tạo ngược. 4. Phương pháp nghiên cứu + Ứng dụng công nghệ tái tạo ngược vào: Thu thập tọa độ các điểm thông qua các phương pháp đo trong kỹ thuật tái - tạo ngược. Xử lý dữ liệu tìm ra phương trinh đường cong biên dạng chi tiết. - Xây dựng bản vẽ chi tiết. - + Thí nghiệm gia công biên dạng bằng phương pháp phay sau nhiệt luyện bằng dao phủ PVD (TiAlN). + Kiểm tra độ chính xác hình dáng hình học, chất lượng bề mặt sau gia công từ đó đưa ra đánh giá và so sánh với các phương pháp gia công cơ khác. + Phân tích đánh giá hiệu quả của phương pháp gia công phay với phương pháp mài. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  12. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -8- Chuyên nghành CN CTM MỤC LỤC Danh mục các từ viết tắt ..........................................................................................1 Danh mục các sơ đồ, bảng biểu ...............................................................................2 Phần mở đầu .............................................................................................................4 Chương I : Quá trình cắt kim loại ..........................................................................8 1.1. Bản chất vật lí của quá trình cắt gọt kim loại ................................................8 1.1.1. Cơ chế tạo phoi ................................................................................................8 1.1.2. Ma sát trong quá trình cắt kim loại ..................................................................9 1.1.3. Lực tác dụng lên mặt trước và mặt sau của dụng cụ ......................................10 1.1.4. Nhiệt trong quá trình cắt kim loại ..................................................................11 1.2.. Dụng cụ phủ PVD ..........................................................................................12 1.2.1. Phủ bay hơi lý học ..........................................................................................12 1.2.2. Đặc tính của lớp phủ ......................................................................................15 1.2.3. Ảnh hưởng của lớp phủ đến tương tác ma sát giữa vật liệu gia công và dụng cụ cắt ........................................................................................................................16 1.3. Chất lượng lớp bề mặt sau gia công cơ .........................................................16 1.3.1. Khái niệm chung về lớp bề mặt .....................................................................16 1.3.2. Bản chất của bề mặt .......................................................................................17 1.3.3. Tính chất lý hoá của lớp bề mặt .....................................................................18 1.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công cơ ............................21 1.4.1. Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá ....................................................21 1.4.2. Độ sóng bề mặt ..............................................................................................24 1.4.3. Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ ...................................................24 1.5. Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi gia công cơ ....................27 1.5.1. Ảnh hưởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt .................................27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  13. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -9- Chuyên nghành CN CTM 1.5.2. Ảnh hưởng của tốc độ cắt ..............................................................................28 1.5.3. Ảnh hưởng của lượng chạy dao ...................................................................... 28 1.5.4. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt .........................................................................29 1.5.5. Ảnh hưởng của vật liệu gia công ...................................................................29 1.5.6. Ảnh hưởng của rung động hệ thống công nghệ .............................................30 Chương II : Tổng quan về quá trình phay ..........................................................31 2.1. Khái niệm chung .............................................................................................31 2.2. Lực cắt khi phay ..............................................................................................31 2.2.1. Các yếu tố của chế độ cắt và lớp kim loại bị cắt khi phay .............................31 2.2.2. Phay thuận và phay nghịch ............................................................................38 Chương III : Thiết lập phương trình biên dạng của Cam theo phương pháp thực nghiệm và giải tích .........................................................................................42 3.1. Tổng quan về cơ cấu Cam ..............................................................................42 3.1.1. Các thông số hình học và động học của cơ cấu cam ......................................42 3.1.2. Chuyển động của cần .....................................................................................43 3.1.3. Một vài quy luật chuyển động của cơ cấu cam .............................................44 3.2. Thiết kế biên dạng cam lý thuyết ...................................................................47 3.3. Thành lập phương trình Cam thực bằng phương pháp giải tích kết hợp với thực nghiệm ............................................................................................................48 3.3.1.Cơ sở toán học của các đường cong 2D dùng trong kỹ thuật .........................48 3.3.2. Kỹ thuật khớp đường cong (Curve fitting) ....................................................50 3.3.3. Ứng dụng xây dựng phương trình đường cong Cam .....................................52 3.4. Thiết kế biên dạng cam từ cam bằng thực nghiệm ......................................61 Chương IV : Nghiên cứu chế tạo Cam từ biên dạng thiết kế .............................64 4.1. Kỹ thuật tái tạo ngược ...................................................................................64 4.2. Các phương pháp quét hình ...........................................................................65 4.2.1.Phương pháp quang học ..................................................................................65 4.2.2. Phương pháp cơ học ......................................................................................67 4.2.3. Máy đo toạ độ 3 chiều CMM ........................................................................68 4.3. Công nghệ CAD/CAM ...................................................................................69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  14. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 10 - Chuyên nghành CN CTM 4.3.1. Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD ...................................................69 4.3.2. Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính CAM .................................................71 4.4.Gia công cam bằng thép hợp kim 40X độ cứng 54-55HRC bằng dao phay ngón phủ TiAlN ......................................................................................................73 4.4.1.Máy đo 3 chiều CMM trong thiết kế biên dạng Cam .....................................74 4.4.2.Máy gia công ...................................................................................................74 4.4.3. Kết cấu dao phay ............................................................................................75 4.4.4. Phôi gia công ..................................................................................................76 4.4.5. Dụng cụ đo kiểm ............................................................................................76 4.4.6. Dung dịch trơn nguội .....................................................................................76 4.4.7.Thiết kế chương trình gia công .......................................................................76 4.5. Chế độ cắt khi phay và kết quả thí nghiệm ..................................................79 4.6. Phân tích bề mặt sau gia công và cơ chế mòn của dao dùng gia công .......79 5. Kiểm tra hình dáng hình học sau gia công ......................................................82 Chương V : Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo..........................................83 Tài liệu tham khảo .................................................................................................84 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  15. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 11 - Chuyên nghành CN CTM CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng anh Tiếng việt Coordinate Measuring Machine Máy đo toạ độ 3 chiều CMM Kỹ thuật tái tạo ngược RE Reverse engineering Hệ toạ độ Co-or. Sys Coordinate System Trung tâm gia công đứng VMC Vertical machining center Thiết kế với trợ giúp của máy tính CAD Computer Aided Design Sản xuất có trợ giúp của máy tính CAM Computer Aided Manufacturing Điều khiển số bằng máy tính CNC Computer Numerical Control Phương pháp phủ vật lý PVD Physical Vapour Deposition Phương pháp phủ hóa học CVD Chemical Vapour Deposition Alumilum Nitơrit Titan Hợp chất phủ TiAlN Máy cắt dây CW Cutting Wire Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  16. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 12 - Chuyên nghành CN CTM HÌNH VÀ NỘI DUNG Nội dung Hình Trang Mô hình vùng tác động trong quá trình tạo phoi Hình 1.1 10 Vùng tiếp xúc ma sát giữa dao và chi tiết gia công Hình 1.2 12 Lực tác dụng lên mặt trước và mặt sau của dụng cụ Hình 1.3 13 Ba nguồn nhiệt và sơ đồ truyền nhiệt trong quá trình cắt Hình 1.4 14 Sơ đồ 4 phương pháp phủ PVD cơ bản Hình1.5 15 Chi tiết bề mặt vật rắn Hình 1.6 19 Độ nhám bề mặt Hình 1.7 23 Quan hệ giữa bán kính mũi dao và chiều sâu lớp biến cứng Hình 1.8 28 với các lượng chạy dao khác nhau (Khi dao chưa bị mòn) Ảnh hưởng của các thông số hình học của dao tiện đến độ Hình 1.9 31 nhám bề mặt Hình 1.10 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến nhám bề mặt khi gia công thép 32 Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt Hình 1.11 Quỹ đạo của lưỡi cắt khi phay 33 Tốc độ cắt khi phay Hình 2.1 36 Góc tiếp xúc khi phay Hình 2.2 37 Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu Hình 2.3 38 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay trụ Hình 2.4 39 Sơ đồ phay thuận (a,c) và phay nghịch (b,d) Hình 2.5 40 Thông số hình học của Cam Hình 2.6 42 Quy luật chuyển động điều hòa Hình 3.1 46 Sơ đồ cam cần đẩy đáy bằng Hình 3.2 48 Biên dạng cam đo được bằng máy CMM Hình 3.3 51 Tọa độ các điểm trên cung AB (P1, P2 . . .) Hình 3.4 57 Tọa độ các điểm trên cung AC (P1, P2 . . .) Hình 3.5 58 Tọa độ các điểm trên cung BD (P1, P2 . . .) Hình 3.6 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  17. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 13 - Chuyên nghành CN CTM Phương pháp đổi giá Hình 3.7 62 Phương pháp đổi giá Hình 3.8 66 Đồ thị chuyển vị của cần Hình 3.9 67 Một số hình ảnh trong RE Hình 4.1 69 Hệ thống đo COMET Hình 4.2 70 Cấu tạo máy CMM Hình 4.3 73 Máy đo toạ độ CMM Hình 4.4 79 Hình 4.5 Trung tâm gia công CNC 79 Thông số cơ bản của dao Hình 4.6 80 Ảnh SEM chụp mòn mặt sau của dao sau khi gia công ở chế Hình 4.7 85 độ cắt v= 40(m/ph), s = 110(m/ph) với thời gian cắt T = 18,7(ph) Ảnh SEM chụp mòn mặt sau của dao sau khi gia công ở chế Hình 4.8 85 độ cắt v = 80(m/ph), s = 200(m/ph) với thời gian cắt T = 10(ph) Ảnh SEM chụp chất lượng bề mặt gia công theo phương Hình 4.9 86 pháp mài chép hình (a,b) và chất lượng bề mặt chi tiết thực(c,d) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  18. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -8- Chuyên nghành CN CTM CHƢƠNG I QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI 1.1. Bản chất vật lí của quá trình cắt gọt kim loại 1.1.1. Cơ chế tạo phoi Quá trình cắt kim loại thực chất là sử dụng dụng cụ hình chêm để hớt đi một lớp kim loại từ phôi hình 1.1. Tác dụng lực cắt sinh ra từ dụng cụ sẽ tạo ra bề mặt gia công và phoi. Hình 1.1. Mô hình vùng tác động trong quá trình tạo phoi. Quá trình tạo phoi được phân tích kỹ trong vùng tác động như hình 1.1 bao gồm: Vùng 1: Vùng biến dạng thứ nhất là vùng vật liệu phôi nằm trước mũi dao được giới hạn giữa vùng vật liệu phoi và vùng vật liệu phôi. Dưới tác dụng của lực tác động trong vùng này xuất hiện biến dạng dẻo (còn gọi là vùng biến dạng thứ nhất). Khi ứng suất do lực tác động gây ra vượt quá giới hạn bền của kim loại thì xuất hiệ n hiện tượng trượt và phoi được hình thành. Trong quá trình cắt, vùng tạo phoi 1 luôn di chuyển cùng với dao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  19. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật -9- Chuyên nghành CN CTM Vùng 2: Vùng ma sát thứ nhất là vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt trước của dao. Vùng 3: Vùng ma sát thứ 2 là vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặ t sau của dao. Vùng 4: Vùng tách là vùng bắt đầu quá trình tách kim loại khỏi phôi để tạo thành phoi. Muốn tạo ra phoi phải tác động lên phôi thông qua dụng cụ cắt một lực chủ động nhằm : Tạo ra trong kim loại ở vùng biến dạng dẻo thứ nhất ứng suất vượt quá giới hạn bền của vật liệu gia công. Thắng được lực cản ma sát xuất hiện do sự biến dạng của bản thân vật liệu cũng như giữa vật liệu và các mặt phẳng của dao. Các lực cản ma sát đó bao gồm: 1.1.2. Ma sát trong quá trình cắt kim loại Lực ma sát xuất hiện trong mặt phẳng trượt do sự trượt của lớp vật liệu tách ra để tạo thành phoi. Lực ma sát xuất hiện do chuyển động tương đối giữa lớp vật liệu mặt sau của phoi với mặt trước của dao cũng như do ma sát tiếp xúc giữa vật liệu phôi với mặt sau của dao ở trong mặt phẳng cắt. Ma sát trên các bề mặt dụng cụ có bề mặt tiếp xúc giống như trên (Hình 1.2), trong đó trượt tương đối kết hợp với biến dạng trong lòng vật liệu gần bề mặt tiếp xúc chung của vật liệu có sức bền kém hơn. ở đây đã trích dẫn được mối quan hệ giữa bề mặt tiếp xúc lý thuyết A và bề mặt thực Ar như sau: Ar 1 e B¦W A Trong đó: B – Là hằng số cho mỗi cặp vật liệu. W – Là tải trọng pháp tuyến. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  20. Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật - 10 - Chuyên nghành CN CTM Hình 1.2. Vùng tiếp xúc ma sát giữa dao và chi tiết gia công Đặc tính tiếp xúc của cặp ma sát dao với phoi và dao với phôi là cặp ma sát của hai bề mặt luôn mới. Ta biết rằng trong gia công cắt gọt thì phoi và bề mặt gia công liên tục được tạo ra và chúng trượt trên mặt trước và mặt sau của dao. Do vậy dạng mặt tiếp xúc trong vùng tạo phoi luôn ổn định. 1.1.3. Lực tác dụng lên mặt trƣớc và mặt sau của dụng cụ Khi cắt phoi lên mặt trước sinh ra lực pháp tuyến N. Phoi chuyển động trên mặt trước sinh ra lực ma sát: F= 1 . N1 Trong đó: là hệ số ma sát trung bình trên mặt sau. 1 Hướng của lực ma sát F1 trùng với quỹ đạo chuyển động làm việc tương đối của dụng cụ cắt tại điểm cho trước của lưỡi cắt. Lực tác dụng lên mặt sau gọi là lực bị động R2. T ổng hình học của lực N, F, N 1 , F 1 l à lực tác dụng lên dụng cụ cắt, gọi l à lực cắt P. P = N + N 1 + F + F1 Lực ma sát F trên mặt trước có thể thành lực pháp tuyến với lưỡi cắt FN và lực có hướng dọc theo lưỡi cắt FT. Do đó: P = N + F N + FT + N 1 + F 1 Trị số lực P có vị trí của nó trong không gian được xác định bằng trị số và tỷ lệ các lực pháp tuyến và lực ma sát mà những lực này phụ thuộc vào các thông số hình học của dụng cụ cắt cũng như chế độ cắt. Theo các phương X, Y, Z ta có: PX2 Py2 Pz2 P Trong đó: PZ = NYZ. cos + Ftsin + F1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1474 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2