TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ = = = = = = BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOÉT 4 LỖ Ø40 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Mã sinh viên 20 = = = BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOÉT 4 LỖ Ø40
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ = = = = = = BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOÉT LỖ Ø40 Giáo viên hướng dẫn : Trần Quốc Hùng Sinh viên thực : Vũ Đình Hữu Mã sinh viên : 2020607630 Lớp : ME6020.4 Hà Nội – 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc BÀI TẬP LỚN Học phần Đồ gá (ME6020) Số: 30 Họ tên: Vũ Đình Hữu MSSV: 2020607630 Khố: 15 Khoa: Cơ Khí Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Quốc Hùng Lớp: ME6020.4 Đề bài: Cho sơ đồ gá đặt để khoét lỗ Փ40 chi tiết hình vẽ Biết: Số lần gá đặt: N = 10.000 Vật liệu: GX15-32 Máy: 2A135 Dụng cụ cắt: dao khoét Փ40, vật liệu dao BK8 Đặc tính tiếp xúc (hệ số mịn): β = 0,2 Chế độ cắt: V = 100 (m/ph); S = 0,12 (mm/ph); t = (mm) Yêu cầu thực hiện: I Phần thuyết minh: 1) Phân tích yêu cầu kỹ thuật ngun cơng 2) Phân tích sơ đồ gá đặt ngun cơng (phân tích tối thiểu 02 phương án chọn phương án hợp lý) 3) Tính tốn, thiết kế lựa chọn cấu định vị, cấu kẹp chặt cấu khác đồ gá 4) Tính sai số chế tạo cho phép xác định yêu cầu kỹ thuật đồ gá II Phần vẽ: TT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Bản vẽ lắp đồ gá 2D A0 01 Bản vẽ 3D phân rã đồ gá A0 01 Một số lưu ý: Thuyết minh trình bày theo quy định số 815/QĐ-ĐHCN ban hành ngày 15/08/2019 Bản vẽ trình bày theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7283; TCVN 0008) Giảng viên hướng dẫn định kỳ sinh viên 01 buổi/ tuần/ tuần theo thời khóa biểu Sinh viên nộp thuyết minh vẽ cho giảng viên hướng dẫn trước ngày thực thi kết thúc học kỳ Thời gian thực hiện: từ ngày 10/05/2022 đến ngày 14/06/2022 Khoa Cơ khí Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Anh Tú TS Trần Quốc Hùng MỤC LỤC PHẦN I PHÂN TÍCH U CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUN CƠNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 1.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật nguyên công 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá PHẦN II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUN CƠNG 2.1 Phương án I 2.2 Phương án II 2.3 Kết luận 10 PHẦN III TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 11 3.1 Chọn máy dụng cụ cắt 11 3.2 Phân tích sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết 12 3.3 Tính lực kẹp lực cắt 13 3.4 Xác định cấu kẹp chặt 14 3.5 Lựa chọn cấu định vị 15 3.6 Chọn cấu khác đồ gá 16 PHẦN IV TÍNH SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ ĐỀ RA CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 17 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép đồ gá 18 4.2 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá 19 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Rãnh then chi tiết gia công Hình 2.1: Sơ đồ gá đặt theo phương án I Hình 2.2: Sơ đồ gá đặt theo phương án II Hình 3.1: Sơ đồ phân tích lực 12 Hình 3.2: Lực kẹp chi tiết 15 Hình 3.3: Trục gá 16 Hình 3.4: Bạc thay nhanh 17 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Thông số trục giá 16 Bảng 3.2: Thông số bạc thay nhanh 17 DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT Viết tắt Ý nghĩa Đơn vị V Vận tốc cắt m/phút S Lượng chạy dao mm/vòng t Chiều sâu cắt mm Mx Momen xoắn N.mm Po Lực chiều trục N T Tuổi bền dao phút Ne Công suất cắt k.W Wct Lực kẹp cần thiết N Fms Lực ma sát N LỜI NÓI ĐẦU Đồ gá môn học thiếu sinh viên chuyên ngành khí, đồ gá không làm tăng khả gá đặt chi tiết gia cơng mà cịn làm tăng khả cơng nghệ máy Do mơn đồ gá quan trọng sản xuất Nhằm cụ thể hóa kiến thức học mơn học Đồ gá nhằm mục đích Trong q trình thiết kế đồ gá mơn học sinh viên làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay cơng nghệ, tiêu chuẩn có khả kết hợp, so sánh kiến thức lý thuyết với thực tế sản xuất Mặt khác thiết kế đồ án, sinh viên có dịp phát huy tối đa tính độc lập sáng tạo, ý tưởng lạ để giải vấn đề công nghệ cụ thể Do tính quan trọng Đồ án mà mơn bắt buộc sinh viên chuyên ngành Cơ khí số ngành có liên quan Qua thời gian tìm hiểu với hướng dẫn bảo tận tình thầy Trần Quốc Hùng, em hoàn thành Đồ án môn học Đồ gá giao Với kiến thức trang bị trình tìm hiểu tài liệu có liên quan thực tế Tuy nhiên, khơng tránh khỏi sai sót ngồi ý muốn thiếu kinh nghiệm thực tế thiết kế Do vậy, em mong bảo thầy cô giáo Bộ môn Công Nghệ đóng góp ý kiến bạn bè để hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Trần Quốc Hùng người tận tình hướng dẫn em q trình thiết kế hồn thiện đồ án 6 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 Hình 1.1: Rãnh then chi tiết gia công ➢ Sai số tương quan Ø175 ±0.1 ➢ Độ nhám bề mặt lỗ cần đạt Rz40 ➢ Dung sai kích thước cần đạt: + Bề rộng lỗ Ø40 +0,03 −0,01 + Chiều sâu lỗ 13mm ➢ Dung sai độ vng góc đường tâm lỗ so với A nhỏ 0,02 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá Thiết kế đồ gá gia công cắt gọt bao gồm bước sau: Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ gá đặt phôi yêu cầu kỹ thuật nguyên công, xác định bề mặt chuẩn, chất lượng bề mặt cần gia cơng, độ xác kích thước hình dạng, số lượng chi tiết gia cơng vị trí cấu định vị kẹp chặt đồ gá Bước 2: 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… q trình gia cơng Sau viết phương trình cân lực để xác định giá trị lực kẹp cần thiết Bước 3: Xác định kết cấu phận khác đồ gá (cơ cấu định vị, kẹp chặt, dẫn hướng, so dao, thân đồ gá, …) Bước 4: Xác định kết cấu phận phụ đồ gá (chốt tỳ phụ, cấu phân độ, quay …) Bước 5: Xác định sai số chế tạo cho phép đồ gá theo yêu cầu kỹ thuật ngun cơng Bước 6: Ghi kích thước giới hạn đồ gá (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) Đánh số vị trí chi tiết đồ gá Nét vẽ đường bao chi tiết gia công nên để nét chấm gạch màu 8 PHẦN II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUN CƠNG 2.1 Phương án I Hình 2.1: Sơ đồ gá đặt theo phương án I ❖ Phân tích định vị: - Dùng chốt trụ ngắn định vị bậc tự - Dùng mặt đế đồ gá gia công tinh định vị bậc tự ❖ Phân tích kẹp chặt: - Dùng đai ốc long den chữ C siết chặt ❖ Phương chiều điểm đặt lực: - Phương lực kẹp: lực W có phương thẳng đứng song song chiều tiến dao - Chiều lực kẹp: + Hướng từ xuống bề mặt định vị + Chiều: song song ciếu tiến dao - Điểm đặt lực: lực kẹp tác dụng từ hai bên chi tiết phân bố bề mặt định vị, tác dụng diện tích định vị 9 ❖ Ưu điểm: - Định vị dễ dàng nhanh chóng, đồ gá đơn giản - Lực kẹp hướng vào mặt định vị - Đồ gá đơn giản, dễ dàng - Sai số kẹp nhỏ - Sai số chuẩn = mặt định vị trùng gốc kích thước ❖ Nhược điểm: - Mất nhiều thời gian để gá đặt 2.2 Phương án II Hình 2.2: Sơ đồ gá đặt theo phương án II ❖ Phân tích định vị: - Dùng chốt trụ ngắn định vị bậc tự - Dùng mặt đế đồ gá gia công tinh định vị bậc tự ❖ Phân tích kẹp chặt: - Dùng địn kẹp ren vít 10 ❖ Phương chiều điểm đặt lực: - Phương lực kẹp: lực W có phương thẳng đứng góc với bề mặt gia cơng - Chiều lực kẹp: + Hướng vào mặt bên chi tiết hình vẽ + Cùng chiều với lực dọc trục phay + Cùng chiều với lực dọc trục phay - Điểm đặt lực: lực kẹp tác dụng từ hai bên chi tiết phân bố bề mặt định vị, tác dụng diện tích định vị ❖ Ưu điểm: - Định vị dễ dàng nhanh chóng ❖ Nhược điểm: - Đồ gá phức tạp, không đảm bảo chống xoay chi tiết lực kẹp không đủ * Kết luận Từ hai phương án đưa ta chọn phương án gia công số phương án phù hợp với phương án gia cơng, đảm bảo kích thước xác Đồ gá dễ tháo lắp gá đặt 11 PHẦN III TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 3.1 Chọn máy gia công dụng cụ cắt * Chọn máy: Bảng 3.1 Một số thông số máy 2A135 Công suất N = kW Hiệu suất ƞ = 0,8 Phạm vi tốc độ trục (vịng/ph) 42 – 2000 Lượng chạy dao (mm/vịng) 0,1 – 1,4 Số cấp tốc độ trục Z = 12 Lực khoan lớn Pmax = 15700 N * Chọn dao: Bảng 3.2 Một số đặc tính dao P6M5 Đường kính dao D = 10 mm Chiều dài L = 240 mm Chiều dài phần làm việc mũi khoan L = 160 mm Vật Liệu Thép gió P6M5 Tuổi bền T = 35 phút 12 3.2 Phân tích sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết Hình 3.1: Sơ đồ phân tích lực W ÷ Lực kẹp tác dụng lên chi tiết Fms1 ÷ Lực ma sát chi tiết lên mặt định vị Fms2 ÷ Lực ma sát phiến dẫn hướng chi tiết N ÷ Phản lực 13 3.3 Tính lực cắt lực kẹp Giả sử: Các lực biểu diễn hình CT tính mơmen xoắn (Mx) lực chiều trục (Po): Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.KP (3.6) P0 = 10 CP.Dq tx.Sy.KP (3.7) Tra bảng 5-32 theo ⌊2⌋: CM = 0,09 ; y = 0,8; x = 0,9 ; q = Cp = 67; y = 0,65 ; x = 1,2 ;q = 𝐻𝐵 ) = 190 Tra bảng 5-9 theo ⌊2⌋: Kmp = Kp = ( 0.8 (với HB= 150) (3.8) Thay số vào cơng thức ta có: Mx = 10.0,09.40.60,9.0,80,8.0.8= 120,8 (N.m) = 120800 (N.mm) P0 = 10.67.400 61,2 0,80.65.0.8 = 3980,6 (N) Công suất cắt Ne Ne = 𝑀𝑥 𝑛 9750 = 120,8.375 9750 = 4,6 (kW) (3.9) Ta thấy Ne < N.η = 6.0,85 = 5,1 (kW) nên máy đảm bảo an toàn làm việc Khả xảy ra: Momen Mx khiến chi tiết bị xoay quanh trục gá Phương trình cân mômen: (tại điểm O) Mx – 60.4Fms1 – 60.4Fms2 = Ta có: Fms1 = N.f1 = 0,25.N Fms2 = W.f2 = 0,25.W → 120800 – 60.(N + W) = → N + W = 2013,3 (N) (3.10) 14 Theo định luật II Newton ta có: N = W + (mchitiet + mphiendan + mbac C + mtrucga).g N = W + (4,3 + 2,5+ 0,5 +1,5).10 = 88 (N) → W = 963 (N) Để đảm bảo an toàn ta cần nhân thêm hệ số an toàn K theo cơng thức: Wct = k.W (3.11) Trong K hệ số an toàn: k = k0 k1 k2 k3 k4 k5 k6 k0 – hệ số an toàn định mức k0 = 1,5 k1 – hệ số có tính tượng tăng lực cắt gia công thô (k1=1) k2 – hệ số có tính tượng tăng lực cắt mịn dao (k2 = 1) k3 – hệ số an toàn kể đến trình cắt (k3 = 1,2) k4 – hệ số an tồn kể đến nguồn sinh lực khơng ổn định với cấu kẹp tay (k4 = 1,3) k5 – hệ số kể đến góc quay cấu cần sinh lực kẹp thuận tiện k5 =1 k6 – hệ số tính đến mơmen làm lật quanh điểm tựa (Khi định vị phiến tỳ) (k6 = 1,5) → k = 1,5 1,2 1,3 1,5 = 3,51 → Wct = k.W = 3,51 509 = 1786,6 (N) KL: Vậy lực kẹp cần thiết Wct = 1786,6 (N) 15 3.4 Xác định cấu kẹp chặt Hình 3.2: Lực kẹp chi tiết Đường kính bulơng xác định theo độ bền kéo bulông : + Đường kính bu lơng: d = C W (mm) Trong : C :hệ số phụ thuộc vào loại ren ( C = 1,4) d :đường kính ngồi ren (mm) W :lực kẹp chặt tính từ momen cắt : ứng suất bền vật liệu ; d = 1,4 √ 2713 = -10 kg/mm2 = 28,77 (mm) Chọn bulông M30 theo tiêu chuẩn ren hệ Mét (3.12) 16 3.5 Lựa chọn cấu định vị ❖ Trục gá: Thép C45, gia cơng đạt kích thước hình vẽ: Hình 3.3: Trục gá 17 3.6 Chọn cấu khác đồ gá: ❖ Bạc thay nhanh: Hình 3.4: Bạc thay nhanh 18 PHẦN IV TÍNH 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 đồ gá ⌊2⌋ - Sai số cho phép chi tiết đồ gá: [𝜀𝑐𝑡] = √𝜀 𝑔𝑑 − (𝜀 𝑐 + 𝜀 𝑘 + 𝜀 𝑚 + 𝜀 𝑑𝑐) (4.1) + Sai số kẹp chặt: ⌊2⌋ k=0 mm (do phương lực kẹp vng góc với phương kích thước thực hiện) ⌊2⌋ + Sai số mịn: m=.√N (4.2) = 0,3- 0,8: chọn = 0,3 N= 1000 (chi tiết) => Vậy: m=0,3 √1000 = 9,48 (m) = 0,0095mm + Sai số điều chỉnh: ⌊2⌋ d c = 5-10: chọn dc =10 (m) =0,01 (mm) + Sai số gá đặt: ⌊2⌋ 1 gd = ( ÷ ). (4.3) : Dung sai kích thước cần đạt nguyên công là: = 0,04 (mm) 1 2 => Chọn gd = = 0,04= 0,02 (mm) + Sai số chuẩn: Dung sai lắp ghép chốt trụ lỗ chi tiết H7 h6 Dung sai lắp ghép phiế dẫn hướng trục gá 1 3 H7 h6 c = ( chốt + chitiet) = (0,025 + 0,016) = 0,0137 (mm) c < [c ] = D = 0,03 (Thỏa mãn) + Sai số lắp đặt đồ gá máy: ⌊2⌋ Là sai số sinh trình lắp ráp điều chỉnh đồ gá Sai số lắp đặt [lđ] phụ thuộc trình gá đặt (lắp) đồ gá máy gia công Thường lấy lđ = 10 m (5 10) 19 → Vậy sai số chế tạo đồ gá: [𝜀𝑐𝑡] = √𝜀 𝑔𝑑 − (𝜀 𝑐 + 𝜀 𝑘 + 𝜀 𝑚 + 𝜀 𝑑𝑐) = √0,022 − (0,01372 + 0,00952 + 0,012 ) = 0,0047 (mm) 4.2 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá - Độ khơng vng góc tâm bạc dẫn mặt đáy đồ gá ≤ 0.0047 mm - Độ không đồng tâm giữa bạc dẫn chốt trụ ngắn ≤ 0.0047 mm Độ khơng vng góc đế đồ gá thân ≤ 0.0047 mm 20 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội,2006 [2] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội,2007 [3] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội,2005 [4] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế San, Chế độ cắt gia cơng khí, Nhà xuất Đà Nẵng [5] Trần Văn Địch, Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội,2005 [6] Trần Văn Địch, Sổ tay Atlats đồ gá, nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2000 21 22