THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG PISTONG PISTON
PITTONG , đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, bài tập lớn công nghệ chế
tạo máy, thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 3
Lời cảm ơn 4
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
5
Phần I:Phân tích chi tiết gia công
6
1.1: Phân tích chức năng điều kiện làm việc,tính công nghệ của chi
tiết 6
1.2: Phân tích vật liệu cho chi tiết
6
1.3: Phân tích chi tiết gia công
8
Phần II: Xác định phương pháp chế tạo phôi
14
2.1: Giới thiệu các dạng phôi 14
2.2: Chọn phương pháp chế tạo phôi 16
2.3: Tra lượng dư gia công sơ bộ phôi đúc 18
2.4: Tính khối lượng chi tiết và chi tiết lồng phôi
19
2.5: Xác định dạng sản xuất 20
Phần III: Lập quy trình công nghệ
22
3.1: Chọn phương pháp gia công cho các bề mặt 22
3.2:Lập các phương án công nghệ 23
3.3: Lập tiến trình công nghệ gia công
23

3.4:Chọn chuẩn gia công theo phương án 1 26
3.5:Thiết kế nguyên công 26
Phần IV:Biện luận quy trình công nghệ
27
4.1:Nguyên công 2:Tiện chuẩn 27
4.2:Nguyên công 3: Tiện thô mặt trụ và mặt đầu
27
4.3:Nguyên công 4:Tiện rãnh segment 27
4.4:Nguyên công 4: Khoan lỗ dầu 28
4.5:Nguyên công 6:Doa thô, doa tinh lỗ axe 28
4.6:Nguyên công 7:Tiện rãnh phanh 29
4.7:Nguyên công 8:Tiện côn méo ngoài 29
4.8:Nguyên công 9: Tiện đúng dài 29
Phần V:Xác định chế độ cắt và thời gian nguyên công 31
5.1:Nguyên công 2:Tiện chuẩn 31
5.2:Nguyên công 3: Tiện thô mặt trụ và mặt đầu
34
5.3:Nguyên công 4:Tiện rãnh segment 39
5.4:Nguyên công 4: Khoan lỗ dầu 44
5.5:Nguyên công 6:Doa thô, doa tinh lỗ axe 46
5.6:Nguyên công 7:Tiện rãnh phanh 52
5.7:Nguyên công 8:Tiện côn méo ngoài 57
5.8:Nguyên công 9: Tiện đúng dài 59
Phần VI:Thiết kế đồ gá 62
6.1:Nhiệm vụ của đồ gá 62
6.2: Thiết kế đồ gá gia công 6 lỗ dầu 63
6.3:Thiết kế đồ gá tiện côn méo 65
Phần VII:Phần hướng dẫn sử dụng,bảo dưỡng đồ gá 67
7.1:Hướng dẫn sử dụng đồ gá 67
7.2:Phân tích hiệu quả của đồ gá 67

7.3:Những yêu cầu kĩ thụât của đồ gá 67
7.4:Những yêu cầu về an toàn của đồ gá
1.1: Phân tích chức năng,điều kiện làm việc,tính công nghệ của chi tiết.
1.1.1: Chức năng làm việc của chi tiết gia công
Piston trực tiếp tạo ra áp suất buồng đốt khí nén, nó cũng nhận lực đẩy từ
buồng đốt truyền đi để tạo ra chuyển động quay cho trục chính của động cơ.
Piston chuyển động trong xi lanh với tốc độ rất lớn nên rất dễ bị mài mòn.
Những vị trí thường bị mài mòn là: phần dẫn hướng piston (váy piston), rãnh
chứa segment và lỗ axe. Trong quy trình làm việc, piston tiếp xúc trực tiếp
với dầu bôi trơn, đặc biệt l tiếp xúc với nguồn nhiệt rất lớn trong buông đốt
(đỉnh Piston nhiệt độ lên tới 250
o
C ). Vì vậy đòi hỏi piston chế tạo xong phải
có độ chịu mài mòn tốt, chịu nhiệt, kích thước ít bị biến động (hoặc biến
động trong phạm vi cho phép ) dưới tác dụng của áp lực và nhiệt độ.
Tại vị trí lắp chốt và lỗ ắc của piston là nơi truyền lực lớn của piston. Tại đây
lực có những va đập đột ngột (do piston chuyển trạng thi chuyển động qua
điểm chết trên hoặc dưới ). Vì vậy lỗ ắc phải được chế tạo khá chính xác.
1.1.2: Công nghệ kết cấu của chi tiết
Piston là chi tiết phức tạp, độ cứng vững yếu. Dễ bị biến dạng theo
hướng kính. Piston có nhiều bề mặt cần gia công chính xác như bề mặt tròn
ngoài, mặt phẳng lỗ, mặt định hình, vì vậy tính công nghệ trong kết cấu có ý
nghĩa quan trọng đối với việc gia công để đạt được các yêu cầu cần thiết.
• Các kích thước có liên quan đến đường kính ngoài, đường kính trong
của piston phải đảm bảo gốc kích thước trùng với đường tâm thân piston,
phải đảm bảo tính năng của piston (đảm bảo tỉ số nén và thể tích buồng
đốt) thì đỉnh của nó phải là gốc kích thước đối với tâm lỗ ắc và các rãnh
segment.
• Để gia công được phải dùng chuẩn tinh phụ trong hầu hết các nguyên
công gia công.

Xét tính công nghệ thì piston có thể gia công được bằng nhiều phương
pháp, trên các máy: chép hình, bán tự động, vạn năng, hoặc điều khiển theo
chương trình số (CNC). Nhưng ở đây, việc gia công không quá phức tạp, sản
lượng không quá cao vì vậy ta chọn giải pháp: Gia công trên máy vạn năng
và sử dụng đồ gá chuyên dùng là phù hợp hơn cả. Giải pháp này phù hợp với
sản xuất loạt lớn.
• Với kết cấu của chi tiết, ta xác định chuỗi kích thước công nghệ và khả
năng kiểm tra kích thước gia công bằng phương pháp đo trực tiếp.
Về mặt chi tiết: phải thoát được dao khi gia công.
1.2: Phân tích vật liệu cho chi tiết
Vật liệu chế tạo piston một hợp kim nhôm AC8A hoặc AC9A những hợp kim
có khả năng chịu mài mòn tốt. Trong quá trình tạo phơi, kim loại phải được
tinh luyện để tạo ra tổ chức hạt nhỏ mịn. Sau khi tạo phơi phải nhiệt luyền để
nâng cao cơ tính.


Ta chọn vật liệu chế tạo piston l nhôm hợp kim AC8A có :
Thành phần
hoá
Silic Sắt Magiê Mangan Niken Đồng Nhôm
% 12,1 0,86 1,07 0,9 0,83 1,23 83,01

Cơ tính :
Độ cứng HB = 90 ÷ 140
Ứng suất bền s
b
= 70 KG/mm
2
.
Trọng lượng riêng = 2,71 g/cm

3
.

1.3: Phân



tích chi tiết gia công.
1.3.1: Độ chính xác về chất lượng bề mặt.
+ Độ chính xác gia công mặt ngoài:
Đường kính tĩnh Piston: đạt cấp 8 – 9.
Đường kính thân Piston: đạt cấp 7.
Chiều rộng rảnh Segment: đạt cấp 7-8.
Đường kính trong rảnh Segment: đạt cấp 8-9.
Độ côn, độ ô van của các kích thước quá không quá (0,2¸ 0,3) dung sai đường
kính.
+Độ chính xác lỗ ắc:
Sai lệch về hình dáng lỗ không quá 0,4÷0,5 dung sai đường kích lỗ.
+Sai lệch vị trí tương qua giữa các bề mặt.
Đường tâm lỗ ắc vuông góc đường tâm thân piston. Sai lệch
≤(0,03¸0,06)/100 mm.
Dung sai khoảng cách từ đỉnh piston đến tâm lỗ ắc = 0,1÷0,12 mm
Độ không vuông góc giữa rảnh Segment với đường sinh mặt ngồi của
đầu piston ≤0,03/100mm.
Độ nhẵn thân piston và rãnh Segment đạt 1,25÷0,63 mm.
Độ nhẵn bóng lỗ ắc đạt R
a
= 1,25÷0,63.
1.3.2: Độ chính xác kích thước.
- Kích thước 72

±0.1
(mm) là kích thước giữa 2 mặt đáy và mặt đầu .
+ Kích thước danh nghĩa: 72mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= +0.1mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= -0.1mm.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất = 72.1mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất = 71.9mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.2mm
- Kích thước 23
±0.1
(mm) là khoảng cách giửa mặt đáy đến má rảnh
segment dầu .
+ Kích thước danh nghĩa: 23mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= +0.1mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= -0.1mm.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất = 23.1mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất = 22.9mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.2mm.
- Kích thước 64
-0.23
là khoảng cách từ đáy cho đến mặt đầu piston.
+ Kích thước danh nghĩa: 60mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= 0mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= -0.23mm.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất = 64mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất = 63.78mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.23mm.
- Kích thước Ø67.4
-0.25
là đường kính của rảnh segment .

+ Kích thước danh nghĩa: Ø67.4 mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= 0mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= -0.25mm.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất = Ø 67.4mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất = Ø 67.15mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.25mm.
- Kích thước 8.8
±0.1
(mm) là khoảng cách mặt đáy má rãnh dưới.
+ Kích thước danh nghĩa: 8.8mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= +0.1mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= -0.1mm.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất = 8.9mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất = 8.7mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.2mm.
- Kích thước 41
-0.1
(mm) là kích thước từ đáy đến tâm lổ axe.
+ Kích thước danh nghĩa: 16mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= +0.1mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= -0.1mm.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất = 16.1mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất = 15.9mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.2mm.
- Kích thước Ø23
+0.013
(mm) là kích thước lổ axe.
+ Kích thước danh nghĩa: D= 23mm.
+ Sai lệch giới hạn trên: ES= +0.013mm.
+ Sai lệch giới hạn dưới: EI= 0mm.

+ Kích thước giới hạn lớn nhất D
max
= 23.015mm.
+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất D
min
= 23mm.
+ Dung sai kích thước: T= 0.013mm.
Tra bảng 1, Trang 182, Giáo trình dung sai lắp ghép và kĩ thuật đo lường,
NXB Giáo Dục, ta có miền dung sai là H6.
Điều kiện kích thước đạt yêu cầu: 23 £ D
th
£ 23.013
Tra bảng 2.11, Trang 91, Sách sổ tay dung sai lắp ghép, NXB Giáo Dục,
NINH ĐỨC TỐN ta có:

PHẦN II: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.
2.1: Giới thiệu các dạng phôi.
2.1.1: Phương pháp đúc
- Phương pháp này sử dụng rộng rãi cho phôi đúc có hình dạng và kết
cấu phức tạp, có thể đạt kích thước từ nhỏ đến lớn,với nhiều loại vật liệu
khác nhau.
- Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng phương pháp nấu chảy kim loại,
rót kim loại lỏng vào long khuôn đúc có hình dạng kích thước của vật đúc,
sau khi kim loại đông đặc trong khuôn ta thu được vật đúc có hình dạng
giống như long khuôn đúc.
- Vật đúc ra có thể đem dùng ngay gọi là chi tiết đúc. Nếu qua gia công
cơ khí để nâng cao độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt gọi là phôi
đúc.
- Ưu điểm:
+ Đúc có thể đúc từ các loại vật liệu khác nhau, thường là gang, thép, kim

loại màu và hợp kim của chúng với khối lượng từ vài gam đến hàng trăm tấn
và có thành dày từ vài mm đến 1000mm.
+ Chế tạo được những vật đúc có hình dạng,kết cấu rất phức tạp như thân
máy công cụ, vỏ động cơ mà các phương pháp khác chế tạo khó khăn hoặc
không chế tạo được.
+ Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc.
+ Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa.
+ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt,
nămg suất cao.
- Nhược điểm:
+ Tốn kim loại cho hệ thống rót.
+ Có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỷ lệ phế phẩm khá cao.
+ Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc đòi hỏi thiết bị hiện đại.
- Phôi đúc có nhiều loại tùy thuộc vào phương pháp đúc, kiểu khuôn đúc
và các điều kiện tạo phôi khác. Phôi đúc được chia thành 3 cấp chính xác cho
cả phôi gang và phôi thép:
+ Chi tiết cấp chính xác I được bảo đảm bằng các mẫu kim loại cùng với
việc cơ khí hóa việc tạo khuôn, sấy khô và rót kim loại. Phương pháp này sử
dụng trong điều kiện sản xuất hàng khối, dùng để tạo nên các chi đúc có hình
dạng phức tạp và thành mỏng.
+ Chi tiết đúc chính xác cấp II nhận được bằng các mẫu gỗ, dùng khuôn kim
loại dễ tháo lắp và sấy khô. Phương pháp này thường dùng trong dạng sản
xuất hàng loạt.
+ Chi tiết đúc cấp chính xác cấp III thường đúc trong khuôn cát, chế tạo
khuôn bằng phương pháp thủ công. Phương pháp này thuận lợi khi chế tạo
các chi tiết có hình dạng, kích thước, trọng lượng bất kì từ những hợp kim
đúc khác nhau trong dạng sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
- Các loại phương pháp đúc:
+ Đúc trong khuôn cát: là phương pháp phổ biến nhất.
+ Đúc trong khuôn kim loại: có khuôn làm bằng kim loại.

+ Đúc áp lực: là khi hợp kim lỏng được điền đầy vào lòng khuôn dưới một áp
lực nhất định.
+ Đúc ly tâm: là điền đầy hợp kim lỏng vào khuôn quay. Nhờ lực ly tâm sinh
ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc tại đó.
+ Đúc khuôn mẫu chảy.
+ Đúc lien tục: là quá trình rót lien tục hợp kim lỏng vào một khuôn kim loại
có hệ thống làm nguội tuần hoàn và lấy vật đúc ra lien tục.
+ Đúc khuôn vỏ mỏng: là dạng đúc trong khuôn cát đặc biệt có thành khuôn
mỏng từ 6 ÷ 8mm.
2.1.2: Phương pháp cán.
- Cán là cho phôi đi qua khe hở giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau,
làm cho phôi bị biến dang dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm,
chiều dài tăng lên rất nhiều. Phôi cán có thể sử dụng để chế tạo trực tiếp chi
tiết hoặc dùng làm nguyên liệu ban đầu bằng phương pháp biến dạng dẻo.
Các dang phôi cán chuyên dụng được sử dụng trong sản xuất hàng khối và
loạt lớn cho phép giảm đáng kể lượng dư và khối lượng gia công, góp phần
giảm giá thành sản phẩm.
- Có 2 loại: cán nóng và cán nguội.
+ Cán nóng: thừơng tiến hành ở nhiệt độ gia công nóng, do vậy kim loại có
độ dẻo cao, nên năng suất cán cao, nhưng tăng kim loại bị oxi hóa nên độ
chính xác và độ bóng bề mặt thấp.
+ Cán nguội: nhiệt độ gia công nguội, kim loại cán có tính dẻo kém, nhưng
độ bóng bề mặt và độ chính xác cao. Cán nguội thường dùng cán tấm mỏng
và cán hình.
- Sản phẩm cán chia thành 4 nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống và đặc biệt.
2.1.3: Phương pháp rèn và dập.
- Rèn và dập dược dùng rộng rãi trong nghành cơ khí và các nghành khác
nhất là trong các nghành chế tạo ôtô, máy công cụ, máy công nghiệp, máy
bay.
- Phương pháp rèn dập hiện đại dược phát triển theo hướng tận lượng sao

cho phôi được rèn, dập có được hình thù gần giống chi tiết máy, nhờ đó mà
giảm bớt được chi phí cho việc gia công cơ tiếp theo.
- Cũng như các phương pháp gia công áp lực khác rèn, dập làm thay đổi
sự phân bố các thớ sợi của kim loại và thay đổi các kích thước các hạt kim
loại.
- Đặc tính và lĩnh vực của một số loại phôi rèn và dập thông thường sử
dụng khi thiết kế đồ án công nghệ trong điều kiện sản xuất hàng loạt và hàng
khối.
- Rèn tự do là quá trình gia công kim loại bằng lực rèn (thông qua búa
tay hoặc búa máy) để thay đổi hình dạng của phôi liệu.
- Rèn tự do có rèn bằng tay hay bằng máy.
- Rèn tay dùng để rèn những vật có khối lượng không lớn lắm.
- Rèn máy có năng suất cao rèn tay rất nhiều và có thể gia công được
những vật lớn. Rèn máy được tiến hành trên máy búa. Máy búa chia làm hai
loại:
+ Loại chạy bằng hơi ép.
+ Loại chạy bằng hơi nước.
- Những nguyên công cơ bản về rèn khi rèn tự do là chồn, vuốt, đột,
chặt,uốn.
- Dập thể tích là phương pháp gia công áp lực, trong đó kim loại được
biến dạng hạn chế trong lòng khuôn dưới tác dụng của lực dập.
- So với rèn tự do, dập thể tích có đặc điểm:
+ Độ chính xác và chất lượng vật dập cao.
+ Có khả năng chế tạo được những chi tiết phức tạp.
+ Năng suất cao.
+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
- Các phương pháp dập:
+ Lòng khuôn hở: là lòng khuôn mà trong quá trình gia công có một phần
kim loại được biến dạng tự do.
+ Lòng khuôn kín: là lòng khuôn mà kim loại biến dạng trong lòng khuôn

không có bavia trên sản phẩm.
2.2: Chọn phương pháp chế tạo phôi.
Với vật liệu là nhôm hợp kim AC8A, ta chọn phương pháp tạo phôi là
phương pháp đúc. Nó phù hợp với loại hình sản xuất và đồng thời phù hợp
với kết cấu của sản phẩm và loại hình sản xuất hàng loạt.
Để tạo phơi sản phẩm bằng phương pháp đúc, với kết cấu của chi tiết ta có
thể đúc bằng một số phương pháp như: đúc rong khuôn cát, đúc trong khuông
kim loại, đúc li tâm. Tuy nhiên qua phân tích ta thấy đúc trong khuông cát bề
mặt của sản phẩm không đảm bảo độ nhẵn cần thiết, độ chính xác km dẫn
đến lượng dư gia công lớn gây tốn kém vật liệu và thời gian gia công đồng
thời khó đảm bảo độ đồng đều trọng lượng sản phẩm theo yêucầu. Nếu đúc li
tâm thì gi thnh chi phí cao, đầu tư lớn, không ph hợp với dạng sản xuất loạt
vừa. Vì vậy ta lựa chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại với các ưu thế
sau:
• Là một trong những phương pháp đúc tiên tiến nhất, sản xuất ra vật
đúc có độ chính xác và độ bóngbề mặt cao.
• Năng suất cao, khuôn dùng được lâu. Với một khuôn có thể sản xuất ra
hàng nghìn vật đúc hợp kim màu.
• Chất lượng tốt: Cơ tính cao, độ chính xác và độ bóng bề mặt tốt hơn,
lượng dư gia công nhỏ, dễ thực hiện đồng đều trọng lượng chi tiết theo
yêu cầu.
• Tiết kiệm kim loại, vật liệu làm khuôn, tiết kiệm diện tích mặt bằng sản
xuất, tuy nhiên giá thành khuôn tương đối cao do chế tạo khuôn phức tạp.
• Ở phương pháp đúc khuôn kim loại độ chính xác của phôi đúc là cấp 3.
• Khuôn có dạng: