MỤC LỤC Phần I PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUYÊN CÔNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 1 1 1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên công 1 1 2 Trình tự thiết kế đồ gá 1 Phần II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUYÊN CÔNG 3 2 1 Phương án I 3 2 2 Phương án II 5 Phần III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 7 3 1 Lựa chọn cơ cấu định vị 7 3 2 Tính toán và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt 8 3 2 1 Sơ đồ phân tích lực 10 3 2 2 Tính lực kẹp 10 3 2 3 Lựa chọn và xác định cơ cấu kẹp 16 3 3 Xác định các cơ cấu.
MỤC LỤC Phần I: PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUN CƠNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 1.1 Phân tích u cầu kỹ thuật ngun cơng 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá Phần II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUYÊN CÔNG 2.1 Phương án I 2.2 Phương án II Phần III TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 3.1 Lựa chọn cấu định vị 3.2 Tính tốn lựa chọn cấu kẹp chặt 3.2.1 Sơ đồ phân tích lực 10 3.2.2 Tính lực kẹp 10 3.2.3 Lựa chọn xác định cấu kẹp 16 3.3 Xác định cấu khác đồ gá 16 Phần IV TÍNH TỐN SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ ĐỀ RA CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 18 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép 20 4.2 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Tên hình Trang 2.1 Sơ đồ gá đặt theo phương án I 2.2 Sơ đồ gá đặt theo phương án II 3.1 Chốt trụ ngắn Chốt trám 3.2 Phiền tì 3.3 Sơ đồ kẹp chi tiết mỏ kẹp 16 Mỏ kẹp 3.4 Cữ so dao 18 Then dẫn hướng 3.5 Đế đồ gá 19 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tên bảng Trang 3.1 Bảng trị số hệ số mũ tính lực cắt 12 DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT Viết tắt Ý nghĩa Đơn vị V Vận tốc cắt m/phút t Chiều sâu cắt mm Sv Lượng chạy dao vòng mm/vòng Sz Lượng chạy dao mm/răng n Số vòng quay dao phay phút vịng/phút Phần I: PHÂN TÍCH U CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUN CƠNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 1.1 Phân tích u cầu kỹ thuật ngun cơng Vật liệu: GX 18 - 36 Theo yêu cầu đề đưa ra: Gia công phay mặt vát Yêu cầu kĩ thuật: + Độ nhám yêu cầu Rz40 đảm bảo độ nhám chi tiết + Gia công xong làm bavia cạnh sắc + Đảm bảo kích thước góc 138° ± 0°30′ theo yêu cầu vẽ 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá Bước Nghiên cứu sơ đồ gá đặt phôi yêu cầu kĩ thuật nguyên công, xác định bề mặt chuẩn, chất lượng bề mặt cần gia cơng, độ xác kích thước hình dạng , số lượng chi tiêt gia cơng vị trí cấu định vị kẹp chặt đồ gá Bước Xác định lực cắt momen cắt, phương chiều điểm đặt lực kẹp lực tác động vào chi tiết trọng lực chi tiết G, phản lực điểm N, lực ma sát Fms … trình gia cơng Xác định điểm nguy hiểm mà lực cắt momen cắt gây Sau viết phương trình cân lực để xác định giá trị kẹp cần thiết Bước Xác định kết câu phận khác đồ gá ( cấu định vị,kẹp chặt, dẫn hướng , so dao ,thân đồ gá,…) Bước Xác định kết cấu phận phụ đồ gá ( chốt tỳ phụ,cơ cấu phân độ, quay,…) Bước Xác định sai số chế tạo cho phép đồ gá theo yêu cầu kĩ thuật nguyên công Bước Ghi kích thước giới hạn đồ gá ( chiều dài, chiều rộng, chiều cao) đánh số vị trí chi tiết đồ gá Phần II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUN CƠNG 2.1 Phương án I Hình Sơ đồ gá đặt theo phương án I * Phân tích định vị: Xét mặt phẳng xOy, chi tiết định vị bậc tự mặt phẳng A phiến tì - Tịnh tiến theo Oy - Xoay quanh Ox - Xoay quanh Oz Xét lỗ 1, chi tiết định vị bậc tự chốt trụ ngắn - Tịnh tiến theo Oz - Tịnh tiến theo Ox Xét lỗ 2, chi tiết định vị bậc tự chốt chám - Xoay quanh Oy Chi tiết định vị bậc tự * Phân tích kẹp chặt: Chi tiết kẹp chặt qua đòn kẹp lên phần thân chi tiết Bulong đai ốc kẹp chặt phía lỗ định vị chốt trụ ngắn Lực kẹp hướng từ vào * Ưu điểm: - Như ta biết sai số kẹp lực kẹp gây xác định lượng chuyển vị gốc kích thước lực kẹp thay đổi chiều theo phương kích thước gây 𝜀𝑘 =(𝑦𝑚𝑎𝑥 - 𝑦𝑚𝑖𝑛 ).cos𝛼 - Với α góc hợp phương kích thước thực phương dịch chuyển - Mà trường hợp ta xét phương lực kẹp vng góc với phương kích thước trường hợp 90o k Lấy bề mặt A làm chuẩn tinh cho việc gia công - Việc định vị chốt trụ ngắn bề mặt lỗ gia công đạt chuẩn tinh thống giảm sai số gia công chi tiết - Bề mặt gia cơng vng góc với đường tâm lỗ nhờ định vị chốt trụ ngắn * Nhược điểm: - Khi ta muốn tháo chi tiết khó khắn phải tháo cấu kẹp nâng chi tiết khỏi đồ gá 2.2 Phương án II Hình 2 Sơ đồ gá đặt theo phương án II * Phân tích định vị: Xét mặt phẳng xOy, chi tiết định vị bậc tự mặt phẳng A phiến tì - Tịnh tiến theo Oy - Xoay quanh Ox - Xoay quanh Oz Xét mặt đường tròn, chi tiết định vị bậc tự khối V ngắn - Tịnh tiến theo Ox - Tịnh tiến theo Oz Xét mặt phẳng B, chi tiết định vị bậc tự chốt tì - Xoay quanh Oy - Chi tiết định vị bậc tự - * Phân tích kẹp chặt: Chi tiết kẹp chặt qua đòn kẹp lên phần thân chi tiết Lực kẹp hướng từ vào * Ưu điểm: - Dễ dàng tháo lắp chi tiết gia cơng cần nới lỏng mỏ kẹp rút chi tiết * Nhược điểm: - Như ta biết bề mặt định vị chưa gia cơng bề mặt thô nên định vị để gia cơng khơng đạt độ xác chi tiết gia cơng Nó ngun nhân gây sai số cho chi tiết không đảm bảo yêu cầu kĩ thuật * Kết luận: Khi ta so sánh hai phương án tiêu chí sai số gia công chọn chuẩn định vị ta thấy rõ phương án sai số gia công lúc nhỏ định bề mặt gia cơng , cịn với phương án hai sai số kẹp chặt lúc lớn Do ta chọn phương án để đảm bảo độ xác chi tiết gia công đồ gá thiết kế Hình Phiến tỳ 10 3.2 Tính tốn lựa chọn cấu kẹp chặt 3.2.1 Sơ đồ phân tích lực - Các lực tác dụng vào chi tiết: lực cắt Px,Pv,Pz, lực kẹp W, phản lực N 3.2.2 Tính lực kẹp a) Chọn máy gia công - Máy gia công máy phay vạn 6H82 (bảng 9-38 [3]) + công suất động cơ: Kw + Công suất động chạy dao: 1.7 kW + Kích thước bề mặt làm việc bàn máy: 320 x 1250 11 + Số cấp tốc độ trục chính: 18 + giới hạn tốc độ trục chính: 30-1500 (v/p) + Kích thước phủ bì máy dài x rộng x cao = 2440 x 2440 x 2350 + Số rãnh chữ T: + Chiều rộng rãnh T: b1=18 mm + Khoảng cách rãnh chữ T= 70 mm - Dụng cụ: dao phay định hình Z=10 + Vật liệu dao thép gió P18 b) Tính toán chế độ cắt: - Chiều sâu cắt: t=2 mm - Lượng chạy dao: tra bảng 5-34 [2] ta có Sz= 0.2 ữ0.4 (mm/rng) Chn Sz=0,2 mm/rng S= ì 𝑍 = 0.2 × 10 = 20(mm/vịng) - Tốc độ cắt: V= 𝐶𝑉 ×𝐷𝑞 𝑇 𝑚 ×𝑡 𝑥 ×𝑆𝑧 𝑦 ×𝐵𝑢 ×𝑍 𝑝 (3.1)[2] × 𝑘𝑣 (3.2)[2] + Trong hệ cố Cv hệ số mũ cho bảng 5-39, 5-40 [2], ta có: Cv q m x y u p T 72 0.2 0.15 0.5 0.4 0.1 0.1 120 + Hệ số điều chỉnh chung: 12 𝑘𝑣 = 𝑘𝑀𝑉 × 𝑘𝑛𝑣 × 𝑘𝑢𝑣 (3.3)[2] Trong đó: kMV – hệ số phụ thuộc vật liệu gia công Tra bảng 5-1÷5-4 [2] ta có kMV=1 knv – hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt phôi Tra bảng 5.5 [2] ta có kuv = kuv – hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt Tra bảng 5.6 [2] ta có kuv = 𝑘𝑣 = × × = V= 72×800.2 1200.15 ×20.5 ×0.20.4 ×180.1 ×100.1 𝑛= 1000×𝑉 𝜋×𝐷 = 1000×67.5 𝜋×80 × = 67.5(m/ph) = 269(vòng/phút) (3.4)[7] Theo máy ta chọn nm= 235 vịng/phút Vtt= 𝑛𝑚 ×𝜋×𝐷 1000 = 59 (m/ph) - Lực cắt Pz (N) 𝑃𝑧 = 10×𝐶𝑝 ×𝑡 𝑥 ×𝑆𝑧 𝑦 ×𝐵𝑢 ×𝑍 𝐷𝑞 ×𝑛𝑤 × 𝑘𝑀𝑉 (3.5)[2] Với trị số CM số mũ ta tra bảng 5-41 [2]: Cp x y u q w 30 0.83 0.63 0.83 Bảng Bảng trị số hệ số mũ tính lực cắt Hệ số tính đến yếu tố gia cơng thực tế kp = kMP = (Tra bảng 5-9 [2]) 10 × 30 × 20.83 × 0.20.63 × 181 × 10 𝑃𝑧 = × = 917 (𝑁) 800.83 × Tra bảng 5-42[2] ta có tỉ số Pz thành phần lực khác: 𝑃ℎ = 0,8 × 𝑃𝑧 = 0,8 × 917 = 733.6 (𝑁) 𝑃𝑦= 0,9 × 𝑃𝑧 = 0,9 × 917 = 825.3 (𝑁) 𝑃𝑣= 0,6 × 𝑃𝑧 = 0,6 × 917 = 550.2 (𝑁) 𝑃𝑥= 0,5 × 𝑃𝑧 = 0,5 × 917 = 458.5 (𝑁) - Mơmen xoắn Mx trục máy: 𝑀𝑥 = 𝑃𝑧 ×𝐷 2×100 = 917×80 200 = 366.8 (𝑁 𝑚) (3.6)[2] 13 - Công suất cắt Ne (kW) 𝑁𝑒 = 𝑃𝑧 ×𝑉 1020×60 = 917×59 1020×60 = 0.88 (𝑘𝑊) (3.7)[2] Ta thấy Ne = 0.88≤ 𝑁𝑚 × 𝜂 = × 0,8 = 5,6 Kw (thỏa mãn) c) Tính lực kẹp - Lực kẹp theo Px - Phương trình cân lực theo Ox −𝑃𝑥 + 𝐹𝑚𝑠 + 𝐹𝑚𝑠′ = - Với: N = 𝑊 Fms = W × f1 Fms’ = N1 × f2 Trong đó: (3.8) 14 f1 hệ số ma sát mỏ kẹp bề mặt chi tiết chưa gia công f1 ∈ (0,4 ; 0,7), ta chọn f1 = 0,5 f2 hệ số ma sát phiến tì bề mặt chi tiết f2 ∈ (0,1 ; 0,15), ta chọn f2 = 0,15 𝑊 × 0.5 + 𝑊 × 0.15 = 458.5 𝑊 = 705.4 (𝑁) - Lực kẹp theo Pv - Phương trình cân lực theo Oz −𝑃𝑣 + 𝐹𝑚𝑠 + 𝐹𝑚𝑠′ = - Với: N = 𝑊 Fms = W × f1 Fms’ = N1 × f2 (3.9) 15 Trong đó: f1 hệ số ma sát mỏ kẹp bề mặt chi tiết chưa gia công f1 ∈ (0,4 ; 0,7), ta chọn f1 = 0,5 f2 hệ số ma sát phiến tì bề mặt chi tiết f2 ∈ (0,1 ; 0,15), ta chọn f2 = 0,15 𝑊 × 0.5 + 𝑊 × 0.15 = 550.2 𝑊 = 846.5 (𝑁) Trong TH ta chọn W= 846.5 (N) Ta có lực kẹp cần thiết W’ = K × W (3.10)[4] Với K hệ số an toàn tính theo cơng thức(1-17)[4] K= K0 × K1 × K2 × K3 × K4 × K5 × K6 (3.11)[4] Trong K0 – hệ số an tồn cho tất trường hợp K0 = 1,5 K1 – hệ số tính đến trường hợp lực cắt thay đổi lượng dư không đều, K1 =1,2 K2 – hệ số tăng lực cắt dao mòn K2 = 1,4 K3 – hệ số tăng lực cắt gia công gián đoạn K3 = 1,2 K4 – hệ số tính đến độ sai số cấu kẹp chặt Trường hợp kẹp chặt tay với K4 = 1,3 K5 – hệ số tính đến mức độ thuận lợi cấu kẹp tay Trường hợp kẹp thuận lợi với K5 = K6 – hệ số tính đến momen làm quay chi tiết Trường hợp định vị chi tiết có dùng chốt tỳ K6 = W’ = 1,5 × 1,2 × 1, 4× 1,2 × 1,3 × 846.5= 3328 (N) 16 3.2.3 Lựa chọn xác định cấu kẹp Ta chọn kẹp chặt chi tiết Mỏ kẹp (hay Ren vít – Địn) Hình 3 Sơ đồ kẹp chi tiết mỏ kẹp Phương trình cân mơmen lực điểm tỳ cố định viết sau: 𝑄∗𝑙1∗𝜂=𝑊(𝑙1+𝑙2) Trong đó: (3.12)[4] - Q lực bulong tạo (kG) -𝜂 hệ số có ích tính đến ma sát đòn kẹp chốt tỳ điều chỉnh Ta chọn l1 = l2, 𝜂 = Ta có Q = 2*W = 2*3328 = 6656 (N) Đường kính bulong tính theo cơng thức: 𝐷=√ Chọn [σ]k = 75 Mpa 𝑄 0.5×[𝜎]𝐾 (3.13)[7] 17 𝐷=√ 6656 = 13.3 (𝑚𝑚) 0.5 × 75 3.3 Xác định cấu khác đồ gá Then dẫn hướng: Thơng số kích thước , thể hình 3.4 Yêu cầu kĩ thuật: + Vật liệu: Thép 40X + Nhiệt luyện đạt 40-45 HRC Cữ so dao: Thơng số kích thước , thể hình 3.4 Yêu cầu kĩ thuật: + Thép C45 + Miếng nhiệt luyện đạt 40-50 HRC Mỏ kẹp : Thơng số kích thước , thể hình 3.4 Yêu cầu kĩ thuật: + Thép C45 + Miếng nhiệt luyện đạt 40-45 HRC Đế đồ gá: Thơng số kích thước , thể hình 3.5 Yêu cầu kĩ thuật: + Gang xám 15-32 + Nhiệt luyện bề mặt đạt 30-40 HRC + Độ nhám bề mặt làm việc lắp ghép đạt Ra1.6 18 Hình Mỏ kẹp, Cữ so dao , Then dẫn hướng 19 Hình Đế đồ gá 20 Phần IV TÍNH TỐN SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ ĐỀ RA CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép Khi chế tạo đồ gá có sai số đồ gá, làm cho việc gia công chi tiết khơng xác, chế tạo đồ gá ta phải chế tạo đạt tới độ xác định để không ảnh hưởng đến yếu tố khác sai số gia cơng khơng vượt yêu cầu kỹ thuật cho phép Ta cần xác định độ xác đồ gá Sai số gá đặt sai số vị trí phơi bị lệch so với vị trí yêu cầu đồ gá sai số gá đặt [𝜀]𝑔𝑑 tính theo cơng thức sau [4]: [𝜀]𝑔𝑑 = √𝜀𝑐 + 𝜀𝑘 + 𝜀𝑐𝑡 + 𝜀𝑚 + 𝜀đ𝑐 (4.1)[5] Sai số gá đặt cho phép xác định theo cơng thức sau: [𝜀𝑔𝑑 ] = × 𝜎 Với 𝜎 = 200 𝜇𝑚 1 3 [𝜀𝑔𝑑 ] = × 𝜎 = × 200 = 66.7 (𝜇𝑚) Sai số chuẩn 𝜀𝑐 (4.2)[5] 21 A C B Bề mặt gia công : mặt A Chuẩn định vị mặt phẳng B Gốc kích thước mặt phẳng C Ta có chuỗi kích thước: BC=AB+AC 𝜀𝑐 = 𝛿𝐵𝐶 = 0.04 =40 (𝜇𝑚) Sai số kẹp chặt 𝜀𝑘 : Sai số kẹp chặt xuất lực kẹp phôi thay đổi.TH phương lực kẹp vng góc vưới phương kích thước nên sai số kẹp chặt 𝜀𝑘 = (𝜇𝑚) Sai số điều chỉnh 𝜀đ𝑐 Ta chọn 𝜀đ𝑐 = 10 (𝜇𝑚) Sai số mịn dao 𝜀𝑚 : 22 Ta có 𝜀𝑚 = 𝛽 × 𝑁 1/2 (4.3)[5] Với số chi tiết gia cơng N=15000 , hệ số mịn 𝛽 =0,2 𝜀𝑚 = 𝛽 × 𝑁 1/2 = 0,2 × 150001/2 =24.5(𝜇𝑚) Từ ta xác định độ xác cần chế tạo đồ gá là: [𝜀𝑐𝑡 ] = √[𝜀𝑔đ ]2 − [𝜀𝑐 + 𝜀𝑘 + 𝜀𝑚 + 𝜀đ𝑐 ] = √66.72 − [402 + 02 + 24.52 + 102 ] = 46 (𝜇𝑚) 4.2 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá Yêu cầu kỹ thuật đồ gá 1.Độ không song song mặt tỳ mặt thân đồ gá