Đang tải... (xem toàn văn)
Máy phay là môt trong những loại máy chiếm số lượng lớn trong các nhà máy cơ khí, ở Liên Xô cứ 100 máy công cụ thì có chừng 10 máy phay. Máy phay đã được chế tạo từ thế kỷ 16, nhưng phát triển rất chậm. Tới năm 60 80 của thế kỷ 19 nó mới chiếm tỷ lệ 115 máy tiện. Năm 1815 có máy phay nằm ngang và năm 1884 có máy phay giường. Loại máy phay nặng có kích thước bàn máy 5 x16. Máy phay giường 6682 có 23 đông cơ, nặng 400 tấn. Hiện nay có xu hướng ngày càng dùng phay thay cho bào. Việc phát triển máy phay chuyên dùng có tầm quan trọng đặc biệt. Ở nước ta, nhà máy cơ khí Hà Nôi đã sản xuất được các loại máy phay vạn năng P623, P613 và đã nhập nhiều loại máy phay điều khiển theo chương trình số CNC.
ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Lời nói ®Çu (TrÝch lêi nãi lÇn ®Çu cã bỉ sung) Trong công nghiệp nặng nh công nhẹ Máy công cụ cắt gọt kim loại thiết bị chủ chốt nhà máy phân xởng khí để chế tạo chi tiết máy, cụm máy, khí cụ , dụng cụ loại sản phẩm khác khí để phục vụ sản xuất đời sống hàng ngày Với trình độ khoa học ngày phát triển đòi hỏi nhà máy công cụ phải đợc tự động hoá, tăng số lợng, tăng tính năng, tăng chủng loại ngày phát triển đại nhằm tăng xuất lao động góp phần phát triển nhanh đất nớc Trong chơng trình đào tạo kĩ s chế tạo máy thuộc trờng Đại Học Bách Khoa máy công cụ môn học quan trọng Nhận thức rõ tầm quan trọng đó, Bộ môn Máy Ma sát đà giao cho Sinh Viên Đồ án môn học Thiết Kế Máy đợc nhận đề tài Đồ án: thiết kế Máy phay vạn nằm ngangthiết kế Máy phay vạn nằm ngang hạng trung dựa sở máy chuẩn P623 dựa sở máy chuẩn P623 Trong phần thuyết minh giới thiệu trình tính toán thiết kế máy phay vạn , chủ yếu phần thiết kế hộp tốc độ Việc thiết kế đợc phân tích , chọn máy chuẩn dựa sở máy chuẩn thiết kÕ ®éng häc , ®éng lùc hoc , thiÕt kÕ hệ thống điều khiển máy Đợc hớng dẫn, bảo tận tình Thầy, GS,TS đà hớng dẫn tham khảo đồ án bạn lớp Đến đà hoàn thành đồ án môn học Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn Đồ án tránh đợc thiếu sót, mong đợc Thầy, GS,TS bạn có ý kiến để Đồ án đợc hoàn thiện Em xin trân thành cảm ơn Chơng I Phân tích máy tơng tự chọn máy chuẩn A Tính kỹ thuật số máy tơng tự: Thông số kỹ thuật Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng 6H81 6H82(P623) 6H13 CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Kích thớc gia công Khoảng cách từ mặt mút trục đến bàn máy (mm) Khoảng cách từ sống trợt thân máy tới tâm bàn máy (mm) Khoảng cách từ đờng trục đến sống trợt thẳng đứng thân máy (mm) Khoảng cách lớn từ sống trợt thẳng đứng tới giằng (mm) Khoảng cách từ trục tới mặt dới xà ngang (mm) Khoảng cách lớn từ mặt mút trục tới ổ đỡ dao (mm) Khoảng cách lớn từ mặt sau bàn tới sống trợt thân máy (mm) Lực kéo lớn cấu chạy dao + Dọc + Ngang + Thẳng đứng Đờng kính lỗ trục (mm) độ côn trục (mm) Đờng kính trục gá dao (mm) Số cấp tốc độ trục Phạm vi điều chỉnh tốc độ (v/ph) Công suất động (kW) Công suất động chạy dao (kW) Khối lợng máy (kg) Kích thớc lớn máy Dài Rộng Kích thớc bề mặt làm việc máy + B1 + L1 Góc quay lớn bàn Số rÃnh chữ T Dịch chuyển lớn bàn máy + Dọc + Ngang + Thẳng đứng (mm/phút) Dịch chuyển nhanh bàn máy (mm/phút) + Dọc + Ngang + Thẳng đứng Số cấp bớc bàn máy Bớc tiến bàn máy + Däc + Ngang 30340 30350 30450 170370 220380 260580 - 450 510 775 157 155 470 700 - 240 320 380 1500 1200 500 17 N02 22;27;32 10 651800 4,5 1,7 2100 2100 1940 1500 1200 500 29 N03 32,50 18 301500 1,7 2700 2440 2440 2000 1500 750 29 N03 32,50 18 631500 10 2,8 4500 2370 3140 250 1000 450 320 1250 450 400 1600 450 600 200 350 700 260 320 900 320 420 2900 2300 1150 16 2300 2300 770 18 2300 2300 770 18 35980 27765 23,51180 23,51180 23,51180 8390 Trong qu¸ trình tính toán thiết kế máy việc tìm hiểu nghiên cứu máy tơng tự đà có (máy cũ) công việc thiếu đặc biệt quan trọng trình thấy đợc vấn đề hay mà máy cũ đà có,qua ta tiếp thu mặt khác tìm vấn đề mà máy cũ thiếu sót từ tiếp tục hoàn thiện thêm Với nhệm vụ thiết kế máy , lần đầu vào tính toán thiết kế máy việc lại quan trọng Thấy dõ đợc điều trình tìm hiểu em đà có đợc số liệu máy tơng tự đợc thống kê bảng Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Qua bảng ta thấy số liệu máy cần thiết kế gần giống nh máy P623, nên chọn máy P623 hạng trung làm máy chuẩn để tính toán thiét kế B Khảo Sát Máy phay P623: *) Hộp tốc độ: Số cấp tốc độ Zn = 18, công bội n = 1,26 Tèc ®é trơc chÝnh nmin = 30 v/p, nmax = 1500 (v/f) Công suất động hộp tốc độ N = kW, tốc độ động hộp tốc độ n = 1440 (v/f) Trục có chuỗi vòng quay đợc xếp theo thứ tự: 30 37,5 47,5 60 75 95 118 150 190 300 375 600 750 950 1180 1500 *) Hép ch¹y dao: Sè cÊp tèc độ Zs = 18, công bội s = 1,26 Bàn dao gåm chun ®éng: Däc, ngang, ®øng Sd = Sng = 19 23,5 30 37,5 47,5 60 75 118 150 190 235 300 375 475 600 750 950 §éng hộp chạy dao N = 1,7 kW, n = 1440 v/f I Phân tích hộp tốc độ: Phơng án trung gian: Từ trục III qua cặp bánh 26/54 làm giảm tốc độ Từ trục IIIII qua khối bánh di trợt bậc, đợc tốc độ Từ trục IIIIV dùng khối bánh di trợt bậc bánh z = 18 có bánh dùng chung Z = 39 truyền từ trục II lên trục III, từ trục IIIIV nhằm làm giảm số bánh kết cấu gọn nhẹ Phơng án không gian tóm tắt nh sau: 39 26 28 22 33 22 33 16 cña39hép 82 38 19 71 (IV) (III) (V)=ntc n§C = 1440v/f(I)x 26 37 54 18 (II) 47 Vậy phơng án không gian tốc độ 3x3x2-Cách bố trí làm cho kết cấu hộp nhỏ gọn, số bánh trục cuối Phơng án thứ tự: Tính công bội : Rn = n max 1500 z 50 17 50 1,259 n 30 LÊy theo tiªu chuÈn = 1,26 nI = 1440v/f nII = nI.ic® = 1440 26 =693 (v/f) 54 * Nhóm truyền I: Tính độ xiên tia đồ thị vòng quay: Tia nghiêng phải Tia nghiêng trái [x] : Lợng mở tia lân cËn Tõ trơc II qua trơc III qua cỈp bánh độ xiên tia biểu diễn tốc ®é lµ: lg 16 lg 39 i1 = 16/39 = x1 lg 1,26 3,85 x1 i i2 = 19/36 = x2 x x : x : lg 19 lg 36 2,77 x lg 1,26 lg 22 lg 33 1,8 x3 lg 1,26 i3 = 22/33 = x3 Xác định lợng mở hai tia l©n cËn: xI = i3 1,8 [ x I ] 1 i ,8 ; xII = i ,8 [ x II ] i1 3,8 Lợng mở tia l©n cËn [x] = Nhãm nhóm sở * Nhóm truyền 2: Từ trục III ®Õn trơc IV cã tû sè trun i4, i5, i6 độ xiên tia là: lg 18 lg 47 i4 = 18/47 = x4 lg1,26 4,25 x Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ i5 = 28/37 = x5 lg 28 lg 37 1,25 x5 lg1,26 lg 39 lg 26 1,75 x lg1,26 i6 = 39/26 = x6 Xác định lợng mở hai tia lân cận: xIII = i6 1, 75 1, 25 [ x III ] 3 i5 ; xIV = i5 1, 25 [ x IV ] 3 i 4, 25 Nhãm truyÒn II có [x] = Nhóm truyền khuyếch đại thø nhÊt * Nhãm trun III: §êng trun tõ trơc IV đến trục V với tỷ số truyền i7, i8 Độ xiên tia: lg 19 lg 71 i7 = 19/71 = x7 lg1,26 5,7 x7 lg 82 lg 38 i8 = 82/38 = x8 lg1,26 3,3 x8 Xác định lợng mở hai tia lân cận: xV = i8 3,3 [ xV ] 9 i7 5, Nhãm truyÒn III cã [xV] = Nhóm truyền khuyếch đại thứ Nhóm Cố định Cặp bánh ăn khớp Cơ sở Khuyếch đại Khuyếch đại 2 26 54 16 19 22 ; ; 39 36 32 18 28 36 ; ; 47 37 26 19 82 ; 71 38 Độ xiên ria [x] iO x1 = -3,8; x2 = -2,8, x3 = -1,8 x4 = -4,25; x5 = 1,25; x6 = 1,75 x7 = -5,7; x8 = 3,3 Vậy Phơng án trung gian: 3x3x2 PATT : I II Đồ thị vòng quay hộp tốc độ máy chuẩn 6H82(P623): [I] n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 [II] i1 i2 [III] i4 i5 [IV] i7 i3 i6 i8 [V] NhËn xÐt: Đồ thị vòng quay hộp tốc độ có hình rẻ quạt, lợng mở tăng dần, đờng giảm tốc giảm dần, kết cấu tốc độ chặt chẽ, trục trung gian có số vòng quay lớn nên mô men xoắn nhỏ, chúng có kết cấu hợp lý Số vòng quay trục nằm nmaxnmin, tăng giảm tốc gặp tỷ số truyền lớn Imin = 19/71 = 1/3,7 imax = 82/38 = 2,1 > nhng không đáng kể loại máy có cấp xác II Phân tích hộp chạy dao: Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Số cấp tốc độ Zs = 18, lợng chạy dao Sd = Sng, chuỗi sè vßng quay:19 23,5 30 37,5 47,5 60 75 118 150 190 235 300 375 475 600 750 950 Lỵng chạy dao đứng: Sđ = 0,5 Lợng chạy dao ngang: Sng = 8400, thĨ: 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 315 400 1.Phơng án không gian: Bàn xe dao có chun ®éng: Ngang, däc, ®øng XÝch trun ®éng: 18 36 1440x 27 27 36 2.Phơng án thứ tự: 18 21 37 24 34 18 40 40 28 18 18 18 * * * * *6 40 35 33 16 18 13 18 40 28 18 18 18 * * * * * * *6 45 40 40 35 37 16 18 Trục I nối động n = 1440 v/f truyền qua trục II cặp bánh i 1= 26 lg 26 lg 44 x1 x1 2,28 2,3 44 lg1,26 Trôc II đến trục III qua cặp bánh 20 lg 20 lg 68 i2= 68 x x lg1,26 5,3 * Nhãm trun 1: Tõ trơc III đến trục IV cặp bánh di trợt bËc t¬ng øng víi tû sè trun i3, i4, i5 độ xiên tia là: lg 26 lg 18 i3 = 36/18 = x3 lg 1,26 3 x3 i4 = 27/27 = x4 lg 27 lg 27 0 x lg 1,26 lg 18 lg 36 x lg 1,26 i5 = 18/36 = x6 Xác định lợng mở hai tia lân cận: i3 [ x I ] 3 i4 xI = xII = i4 [ x II ] 3 i5 Nhãm truyÒn I cã [x] = Nhóm truyền khuyếch đại thứ * Nhóm trun 2: Tõ trơc IV ®Õn trơc V qua cặp bánh tơng ứng với tốc độ i6, i7, i8 : lg 18 lg 40 i6 = 18/40 = x6 lg1,26 3,45 x6 i7 = 21/37 = x7 lg 21 lg 37 2,45 x lg 1,26 lg 24 lg 34 1,45 x8 lg1,26 i8 = 24/34 = x8 Xác định lợng mở hai tia l©n cËn: xIII = i7 2, 45 [ x III ] 1 i6 2, 45 xIV = i8 1, 45 2, 45 [ x IV ] i7 Nhóm truyền II nhóm sở * Nhóm truyền 3: Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Trong máy có dùng cấu phản håi trung gian qua c¸c trơc VIVV cã t¸c dơng mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ , mặt khác có tác dụng tiết kiệm đợc không gian hộp , không sử dụng cấu phản hồi ta phải sử dụng trục để lắp hai cặp bánh gồm hai tỷ số truyền tơng ứng với cặp bánh 13/45 18/40 không hợp lý không gian cịng nh vÊn ®Ị tiÕt kiƯm vËt liƯu chÕ tạo trục Độ xiên tia là: lg13 lg 45 i9 = 13/45 = x9 lg1,26 5,35 x9 = xV i9 3, 45 5,35 [ xV ] 2 i10 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 lg18 lg 40 i10 = 18/40 = x10 lg1,26 3,45 x10 Xác định lợng mở hai tia lân cận: PAKG x x PATT II x I x III [3] [1] [2] VËy ta cã: Nhãm truyÒn III cã [x] = Nhãm truyÒn khuyếch đại thứ hai * Các tỷ số truyền lại: Từ trục V đến trục VI qua cặp bánh 40/40: i11 = 40/40 = x 11 x11 = Từ trục VI đến trục VII qua cặp bánh 28/35: lg 28 lg 35 i12 = 28/35 = x12 x12 = lg 1,26 0,97 Từ trục VII đến trục VIII qua cặp bánh 18/33: lg 18 lg 33 i13 = 18/33 = x13 x13 = lg1,26 2,62 Tõ trục VIII đến trục IX qua cặp bánh 33/37: lg 33 lg 37 i14 = 33/37 = x14 x14 = lg1,26 0,5 Tõ trôc IX đến trục X qua cặp bánh 18/16: lg 18 lg 16 i15 = 18/16 = x15 x15 = lg 1,26 0,5 Tõ trơc X ®Õn trục XI qua cặp bánh 18/18: lg 18 lg 18 i16 = 18/18 = x16 x16 = lg 1,26 * Đờng chạy dao nhanh: Trục I II i1 = 26/44 = x1 x1 = -2,3 Trôc II III i2 = 44/37 = x2 x2 = 0,76 Trôc III IV i3 = 37/43 = x3 x3 = -0,66 Trôc IV V i3 = 28/35 = x4 x4 = -1 Trôc V VI i5 = 18/33 = x5 x5 = -2,02 Trôc VI VII i6 = 33/37 = x6 x6 = -0,5 Trôc VII VII i7 = 18/16 = x7 x7 = 0,5 Trôc VII VIII i8 = 18/18 = x8 x8 = [v] [iv] [iii] CTM8 K44 [ii] [i] Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng n1 *> Đồ thị vòng quay hộp chạy dao máy phay P623 (6H82): ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Nhận xét : Vì máy chuẩn P623 có tính gần giống máy thiết kế nên ta dựa vào máy chuẩn để thiết kế Chơng II Tính toán thiết kế máy A.Thiết kế động học toàn máy: I Đặc tính khả công nghệ máy: Qua phân tÝch m¸y chn P623, ta cã thĨ thiÕt kÕ m¸y mang đặc điểm u việt máy chuẩn đạt yêu cầu đặt cho máy , thiết kế thích hợp với sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, đạt độ xác cấp 56 II Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ: Các số liệu ban ®Çu: nmin = 28(v/f); n = 1,26, Zn = 18 a ) Chuối số vòng quay: Có tốc độ thứ z đợc xác định theo công thức: nz = n1.z-1 Tốc độ Giá trị Tốc độ Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng Giá trị Tốc độ Giá trị CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ (n) (Vßng/phót) 28 35,8 44,45 56 70,57 88,92 (n) 10 11 12 (Vßng/phót) 112,02 141,17 177,87 224,13 282,4 355,8 (n) 13 14 15 16 17 18 (Vßng/phót) 448,34 564,9 711,77 896,93 1130,01 1423,8 Theo tiªu chuÈn ta cã = 1,26 E = Ta có bảng trị số vòng quay tiêu chuẩn thành lập từ trị số vòng quay n1 = nmin = 28 (Vòng/phút) Tốc độ Giá trị Tốc độ Giá trị Tốc độ Giá trị (n) (Vßng/phót) (n) (Vßng/phót) (n) (Vßng/phót) 28 112 13 450 35,5 140 14 560 45 180 15 710 56 10 225 16 900 71 11 280 17 1120 90 12 355 18 1400 Nh có trị số vòng quay lớn nhÊt thùc tÕ n max = 1400 (v/f) Cã sai sè cho phÐp: n = ntc ntt 1440 1423,8 100 0 1,7 % ntc 1440 Cã giới hạn sai số vòng quay cho phép: [n] = 10( - 1)% = 10(1,26 – 1)% = 2,6% Nh n < [n] b) Phơng án không gian(PAKG): PAKG chọn cho rút ngắn xích động, đờng truyền ngắn, giảm số bánh răng, hạn chế cấu truyền động xác nh đai, ly hợp ma sát, truyền dẫn thuỷ lực PAKG cần đạt hiệu cao cho xích truyền động chính, lại hiệu suất thấp nhng tổn hao không đáng kể PAKG cần có độ xác cao xích động, chế tạo xác với kết cấu phù hợp, truyền động êm Với yêu cầu máy truyền động chủ yếu cặp bánh di trợt đảm bảo mở rộng phạm vi tốc độ, từ động nối tiếp với hộp tốc độ cặp bánh có tỷ số truyền cố định nhằm đảm bảo kích thớc nhỏ, gon Do máy cần thiết kế có 18 cấp tốc độ, ta có phơng án không gian sau: Z = x = 18 Z = x = 18 Z = x = 18 Z = x = 18 Z = x x = 18 Z = x x = 18 Z = x x = 18 Sè nhãm trun tèi thiĨu : (x) imin n ndc = 4x X= lg( n dc n )/lg(4) = lg( 1440 )/lg(4) =2,84 ( i ) 28 Sè nhóm truyền tối thiểu 3, lại PAKG là: 3x3x2 3x2x3 2x3x3 Vậy ta cần so sánh PAKG thông qua bảng so sánh bố trí hộp thành xích tốc độ với yêu cầu: - Số trục, số bánh br = 2.Pi (Pi số bánh khối di trợt, không kể bánh dùng chung) - Kích thớc hộp nhỏ gọn, đảm bảo độ cứng vững - Chỉ Số bánh răngPAKG trục cuối chịu mô men xoắn lớn nhất Công thức x x 3x2x3 2x3x2 tiêu so sánh Lập bảng so sánh phơng án KG Tổng số bánh z = 2Pi 16 16 16 Số bánh di trợt Ni 3 ChiỊu dµi trơc 17b + 16f Lmin=b+f 17b + 16f 17b + 16f CTM8 K44 Đàorăng Tuấntrên Hng trục Nguễn Số cuốivăn Dơng 3 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Ta thÊy trơc ci cïng thêng lµ trơc chÝnh hay trục với trục trục thực chuyển động quay với số vòng quay từ n nmax nên tính toán sức bền dựa vào vị trí số n ta có Mxmax Do kích thớc trục lớn suy bánh lắp trục có kích thớc lớn Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trục cuối PAKG cuối có số bánh chịu M xmax lớn nên ta chọn phơng án 3x3x2, phơng án có số bánh trục cuối nhỏ c)Vẽ sơ ®å ®éng: Trôc cuèi Trôc III Trôc II Trôc I d) Chọn phơng án thứ tự (PATT): Với phơng án kh«ng gian x x ta cã phơng án thứ tự khác với điều kiện nh sau: x( Pi ) = Xmax Trong ®ã: - Pi : Tû sè trun nhãm - [x] : Lợng mở tia lân cận -TT123456PAKG3 [xmax] : Lợng mởxgiữa tia truyền x 23 x 3ngoµi x 23 cïng x x cđa 23 xnhãm x 23 x x 23 x x 2PATTI - II - IIII - III - IIII - I - IIIII - III - IIII - I - IIIII - II - I[x][1] [3] [9][1] [6] [3][3] [1] [9][2] [6] [1][6] [1] [3][6] [2] [1]Líi kÕt 12 cấu[xmax]9129121212xmax 1,26 =81,26 =161,269=81,2612=81,2612=161,2612=16 Lập bảng so sánh: Kết luậnĐạtLoạiĐạt LoạiĐạtLoại 11 33 11 66 Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng 33 11 9 22 66 66 11 66 22 CTM8 K44 ĐHBKHN Đồ án thiết kế máy công cụ Qua bảng ta thấy có PATT thoả mÃn điều kiện Rn Ta vÏ líi kÕt cÊu cđa PATT so sánh: PAKG PATT [X] n1 16 PAKG PATT [X] 3x3 x2 I II III [1] [3] [9] 17 18 10 11 12 13 14 15 x x II I III [3] [2] [9] (I) [3] (II) [1] (III) [9] (IV) n1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 NhËn xÐt: Qua líi kÕt cÊu ®· vÏ, PATT cã líi kÕt cÊu hình dẻ quạt, tia xiên từ từ, tốc độ biến thiên không đột ngột, truyền êm Ta chän PATT : I II III e)VÏ ®å thị vòng quay chọn tỉ số truyền nhóm : Xác định vùng vòng quay n0 để đảm bảo : i0 Đào Tuấn Hng Nguễn văn Dơng 10 CTM8 K44