Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ gá đặt phôi và các yêu cầu kĩ thuật của nguyên công, xác định bề mặt chuẩn, chất lượng bề mặt cần gia công, độ chính xác về kích thước hình dáng, số lượng chi tiết bề mặt cần gia công, độ chính xác về kích thước hình dáng, số lượng chi tiết gia công và vị trí các cơ cấu định vị và kẹp chặt trên đồ gá. Bước 2: Xác định lực cắt, momen cắt, phương chiều điểm đặt của lực kẹp, và các lực cùng tác động chi tiết trong quá trình gia công. Xác định các lực nguy hiểm mà lực cắt hoặc momen cắt gây ra. Sau đó viế phương trình cân bằng về lực để xác định giá trị lực kẹp cần thiết. Bước 3: Xác định kết cấu và các bộ phận khác nhau của đồ gá( cơ cấu định vị, kẹp chặt, dẫn hướng, so dao, than đồ gá,…). Bước 4: Xác định kết cấu và các bộ phận phụ của đồ gá (chốt tỳ phụ, cơ cấu phân độ, quay). Bước 5: Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá theo yêu cầu kỹ thuật của từng nguyên công. Bước 6: Ghi kích thước giới hạn của đồ gá ( chiều dài, rộng, cao,…). Đánh số các vị trí của chi tiết trên đồ gá.
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ GIA CÔNG LỖ Ø22 VÀ LỖ REN M20 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU Phần Phân tích yêu cầu kỹ thuật ngun cơng 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 Phân tích sơ đồ gá đặt nguyên công 2.1 Phương án 2.2 Phương án 11 2.3 Phương hướng lựa chọn đồ gá 12 Phần Tính tốn thiết kế lựa chọn cấu đồ gá 14 3.1 Lựa chọn cấu định vị 14 3.2 Tính tốn lựa chọn cấu kẹp chặt 15 3.2.1 Lực cắt, momen cắt 15 3.2.2 Sơ đồ phân tích lực 18 3.2.3 Tính lực kẹp 19 3.2.4 Lựa chọn xác định cấu kẹp 20 3.3 Xác định cấu khác đồ gá 21 3.3.1 Thân đồ gá 21 3.3.2 Bạc dẫn hướng 22 Phần Tính tốn sai số chế tạo cho phép đề yêu cầu kỹ thuật đồ gá 23 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép 23 4.1.1 Sai số gá đặt: 23 4.1.2 Sai số chuẩn c 23 4.1.3 Sai số kẹp chặt k 23 4.1.4 Sai số mòn m 23 4.1.5 Sai số điều chỉnh dc 23 4.2 Sai số chế tạo cho phép đồ gá ct 23 Tài liệu tham khảo 25 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ định vị theo phương án Hình 2.2 Sơ đồ định vị theo phương án 11 Hình 3.1 Cơ cấu định vị [4, 11] 14 Hình 3.2 Chốt tỳ cạnh bên [4, 11] 14 Hình 3.3 Sơ đồ phân tích lực 18 Hình 3.4 Cơ cấu kẹp 20 Hình 3.5 Thân đồ gá [4, 13] 21 Hình 3.6 Bạc dẫn hướng [4, 15] 22 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thơng số tính lực cắt khoan lỗ Ø19.8 15 Bảng 3.2 Thông số tính chế độ cắt taro lỗ M8 16 Bảng 3.3 Thông số tính lực cắt khoan mở rộng lỗ Ø22 16 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 N Đơn vị lực Niutown D Đường kính dao mm LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đây, chứng kiến phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp nói chung ngành Cơ khí nói riêng Là ngành đời từ lâu với nhiệm vụ thiết kế chế tạo máy móc phục vụ cho ngành cơng nghiệp khác Do địi hỏi kỹ sư cán ngành Cơ khí phải tích lũy đầy đủ & vững kiến thức ngành, đồng thời không ngừng trau dồi nâng cao vốn kiến thức để giải vấn đề cụ thể thường gặp trình sản xuất thực tiễn 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 Phần Phân tích yêu cầu kỹ thuật ngun cơng trình tự thiết kế đồ gá 1.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật nguyên cơng Mục đích: gia cơng lỗ 22 lỗ ren M20 để bắt chặt định vị chi tiết q trình làm việc u cầu: gia cơng đảm bảo độ đồng tâm lỗ 22 ren M20, độ bóng xác hai lỗ địi hỏi không cao yêu cầu ta - rô ren trắc diện Độ song song đường trục lỗ khoan mặt A khơng vượt q 0,1 mm 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá Bước 1: 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 dáng, 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 trình gia công Xác định lực nguy hiểm mà lực cắt momen cắt gây 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, rộng, cao, ) Đánh số vị trí chi tiết đồ gá Phần Phân tích sơ đồ gá đặt ngun cơng 2.1 Phương án Hình 2.1 Sơ đồ định vị theo phương án * Phân tích định vị: Phương án 1: hạn chế bậc tự Phiến tỳ: hạn chế bậc tự Tịnh tiến theo oz Quay quanh oy Quay quanh ox Chốt trụ ngắn: hạn chế bậc tự Tịnh tiến theo ox Tịnh tiến theo oy 10 * Phân tích kẹp chặt: Sử dụng cấu kẹp ren vít Hướng lực kẹp vng góc với mặt định vị Điểm đặt tâm mặt đầu chi tiết * Ưu điểm: Dễ dàng lắp đặt định vị Đảm bảo độ cứng vứng gia công * Nhược điểm: Một số bề mặt dùng làm định vị chưa gia cơng dẫn đến khơng đảm bảo độ xác gia cơng Đồ gá có nhiều chi tiết Định vị sơ sài thiếu chắn 13 Ở gia công khoan lỗ Ø22 gia công lỗ ren M20 Đây bề mặt đóng vai trị kẹp chặt định vị cấu sử dụng với chi tiết khác Sản lượng chi tiết 10000 chiếc/ năm, tương đối nhiều Ngồi cịn có yêu cầu kỹ thuật khác như: Gia công đảm bảo độ đồng tâm lỗ 22 ren M20 Độ bóng xác hai lỗ địi hỏi khơng cao u cầu ta - rô ren trắc diện Đảm bảo độ song song đường trục lỗ khoan mặt A không vượt 0,1 mm Do chọn đồ gá chuyên dùng để gia công cho nguyên công Tiến hành tính tốn thiết kế đồ gá chun dùng để gia cơng cho ngun cơng 14 Phần Tính toán thiết kế lựa chọn cấu đồ gá 3.1 Lựa chọn cấu định vị Cơ cấu định vị có kích thước hình vẽ, làm thép 20X, nhiệt luyện đạt độ cứng 55÷60 HRC Hình 3.1 Cơ cấu định vị [4, 11] *Chốt tỳ cạnh bên Chốt tỳ có kích thước hình vẽ Vật liệu: Y7A, nhiệt luyện đạt độ cứng 55-60 HRC Hình 3.2 Chốt tỳ cạnh bên [4, 11] 15 3.2 Tính tốn lựa chọn cấu kẹp chặt 3.2.1 Lực cắt, momen cắt *Chọn máy: máy khoan đứng 2A135 *Lực cắt momen cắt khoan lỗ Ø19.8 Lực cắt: P0 = 10 Cp ⋅ Dp ⋅ S y ⋅ K p (3.1) Tra bảng 5-32 [2, 25] ta có Bảng 3.1 Thơng số tính lực cắt khoan lỗ Ø19.8 Cp p y D 25,3 0,75 0,8 19,8 Theo bảng (5 − 9) [2, 9]có 𝐻𝐵 0,6 K mp = K p = ( ) =1 190 (3.2) Thay vào công thức (3.1) ta P0 = 10.25,3 19.80,75 ⋅ 0, 750,8 ⋅ = 1886,55 ( N) So với lực cất cho phép máy pm = 2000( kg) > P0 ⇒ đảm bảo an toàn + Momen xoắn: Mx = 10 CM ⋅ D𝑞 ⋅ S 𝑦 ⋅ Kp Tra bảng − 32 [2, 25]có CM = 0,021; q = 2; y = 0,8 Mx = 10.0,021 19,82 0, 750,8 ⋅ = 65,4( N ⋅ m) Công suất cắt : Ne = 𝑀𝑥⋅𝑛 9750 ( kW) = Máy chọn làm việc 65,4.275 9750 = 1,84 ( kW) (3.3) 16 *Taro lỗ M20 Chiều sâu cắt: t = 1,2 (mm) Mômen xoắn Mx Mx = 10 CM ⋅ Dq ⋅ P y ⋅ K mp (N ⋅ m) (3.4) Tra bảng 5-50 [2, 43]ta có: K MP = 1,5 Tra bảng 5-51 [2, 43]ta có: Bảng 3.2 Thơng số tính chế độ cắt taro lỗ M8 CM q 0,013 y 1,4 1,5 ⇒ Mx = 10.0, 013.201,4 ⋅ 20,5 ⋅ 1,5 = 18,28( N ⋅ m) Tính nghiệm công suất 𝑁= 𝑀 𝑛 18,28.190 = = 0,356(KW) 9750 9750 (3.5) Vậy công suất cắt đảm bảo an toàn *Khoét lỗ lỗ Ø22 Lực cắt: P0 = 10 Cp ⋅ Dp ⋅ S y ⋅ K p (3.6) Tra bảng 5-32 [2, 25]ta có Bảng 3.3 Thơng số tính lực cắt khoan mở rộng lỗ Ø22 Cp Zp Xp Yp 25,3 1 0,8 Theo bảng (5 − 9) [2, 9]có 17 K mp 𝐻𝐵 0,6 = Kp = ( ) =1 190 (3.7) Thay vào công thức (3.6) ta P0 = 10.25,3 2,41 ⋅ 0, 340,8 ⋅ = 256,16( N) So với lực cất cho phép máy pm = 2000( kg) > P0 ⇒ đảm bảo an toàn + Momen xoắn: Mx = 10 CM ⋅ D𝑞 ⋅ S 𝑦 ⋅ Kp Tra bảng − 32 [2, 25]có CM = 0,021; q = 2; y = 0,8 Mx = 10.0,021 2,42 0,340,8 ⋅ = 0,51( N ⋅ m) Công suất cắt : Ne = 𝑀𝑥⋅𝑛 9750 = 0,51.400 9750 Máy chọn làm việc = 0,02 ( kW) (3.8) 18 3.2.2 Sơ đồ phân tích lực Hình 3.3 Sơ đồ phân tích lực Trong q trình gia công xuất thành phần lực sau: - Lực kẹp W - Các phản lực N lực kẹp sinh xuất vị trí phiến tỳ - Các lực ma sát Fms1 Fms2 sinh vị trí phản lực mỏ kẹp - Trọng lực Q chi tiết - Lực cắt Po - Momen cắt Mx 19 3.2.3 Tính lực kẹp Nhận thấy khoan lỗ Ø19.8 lực cắt lớn taro hay khoan mở rộng lỗ Ø22 nên tính tốn cấu kẹp chặt theo trường hợp khoan lỗ Ø19.8 *Trường hợp 1: Chi tiết bị quay quanh theo phương Ox Ta có hệ phương trình: 𝐹 + 𝐹𝑚𝑠2 + 𝑃𝑜 + 𝑄 = { 𝑚𝑠1 35 𝐹𝑚𝑠1 − 35 𝐹𝑚𝑠2 = 65 𝑃𝑜 𝑓 𝑊 + 𝑓 𝑁 = −𝑃𝑜 − 𝑄 { 35 𝑓 𝑊 − 35 𝑓 𝑁 = 65 𝑃𝑜 (3.9) Với f hệ số ma sát Lấy f = 0.3 Hệ phương trình (3.9) tương đương: 0,3 𝑊 + 0,3 𝑁 = − 1886,55 − 100 { 35.0,3 − 35.0,3 𝑁 = 65.1886,55 0,3 𝑊 + 0,3 𝑁 = −1986,55 { 10,5 𝑊 − 10,5 𝑁 = 122625,75 𝑊 = 2528,40 (𝑁) { 𝑁 = −9150,23 (𝑁) *Trường hợp 2: Chi tiết bị quay quanh theo phương Oz Trường hợp chủ yếu momen cắt Mx gây lên Lực ma sát sinh để chống lại momen cắt Mx Ta có hệ phương trình: 𝑊−𝑁 =0 { 65 𝑊 + 65 𝑁 = 𝑀𝑥 { 𝑊−𝑁 =0 65 𝑊 + 65 𝑁 = 65,4 𝑊 = 0,50 (𝑁) { 𝑁 = 0,50 (𝑁) (3.10) 20 Nhận thấy trường hợp có lực kẹp W = 2528,40 (N) lớn nên tính toán thiết kế đồ gá theo trường hợp 3.2.4 Lựa chọn xác định cấu kẹp Sử dụng cấu kẹp chặt ren vít Hình 3.4 Cơ cấu kẹp Đường kính bulong xác định thơng qua lực kẹp cần thiết [4, 23] Wct = W.k (3.11) với k hệ số an toàn [4, 23] k=𝑘1 𝑘2 𝑘3 𝑘4 𝑘5 𝑘6 𝑘0 : an toàn cho tất trường hợp 𝑘0 = 1,5 𝑘1 : hệ số tính đến trường hợp độ bóng thay đổi Trong trường hơp gia công tinh => 𝑘1 =1 𝑘2 : hệ số tăng lực dao mòn 𝑘2 = 1,3 𝑘3 : hệ số tăng lực gián đoạn gia công 𝑘3 = 1,2 𝑘4 : hệ số tính đến sai số cấu kẹp chặt 𝑘4 =1,2 𝑘5 : hệ số tính đến thuận lợi cấu kẹp k5 =1 𝑘6 : hệ số tính đến momen quay chi tiết 𝑘6 =1 =>k= 1,5 1,3 1,2 1,2 1 = 2,808 Lực kẹp cần thiết: Wct = 2528,40 2,808 = 7099,74 (N) (3.12) 21 Đường kính bulong kẹp xác định theo công thức bảng 6-3 [4, 29] D=√ 𝑊𝑐𝑡 0,5.[𝜎] =√ 7099,74 0,5.80 = 13,32 mm (3.12) Chọn bulong M14 3.3 Xác định cấu khác đồ gá 3.3.1 Thân đồ gá Thân đồ gá chế tạo hàn, đúc, rèn lắp ghép các thép tiêu chuẩn bulông - đai ốc Thông thường người ta dùng thân đồ gá đúc gang thép Thân đồ gá đúc có độ cứng vững cao đúc kết cấu phức tạp, nhiên thời gian chế tạo lâu đắt tiền Thân đồ gá hàn có độ cứng vững thấp, khó tạo thành kết cấu phức tạp, lại có ưu điểm nhẹ, thời gian chế tạo nhanh rẻ tiền Thân đồ gá làm từ nhơm đồng (khi độ cứng vững không cần cao lắm) Chọn thân đồ gá làm phương pháp đúc Hình 3.5 Thân đồ gá [4, 13] 22 3.3.2 Bạc dẫn hướng Lựa chọn bạc dẫn thay đổi nhanh lắp với phiếm dẫn nhờ bạc lót theo kiểu trung gian lắp lỏng Vít hãm có tác dụng chống xoay bạc gia công Bạc dẫn làm vật liệu 9XC, nhiệt luyện đạt độ cứng 55–60 HRC Hình 3.6 Bạc dẫn hướng [4, 15] 23 Phần Tính tốn sai số chế tạo cho phép đề yêu cầu kỹ thuật đồ gá 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép 4.1.1 Sai số gá đặt: Tra bảng 7-2 [4, 35] ta có 1 3 gd = 𝛿 = 200 = 66,67 (m) (4.1) Với 𝛿 dung sai nguyên công (lấy 𝛿 = 0.2 𝑚𝑚) 4.1.2 Sai số chuẩn c c = 4.1.3 Sai số kẹp chặt k k sai số kẹp chặt phôi xác định theo công thức (7-2) [4, 42] k =C.Q0.5 = 0,3.7099,740,5 = 25,27 m (4.2) 4.1.4 Sai số mòn m Sai số mịn tính theo cơng thức (7-6) [4, 49] sau: m = √𝑁(m) chọn =0,22 m = 0,22 √10000 = 22 (m) 4.1.5 Sai số điều chỉnh dc dc = 510 (m) Lấy dc = 5(m) 4.2 Sai số chế tạo cho phép đồ gá ct Sử dụng công thức (7-9) [4, 49] ta có: (4.2) 24 2 − 𝜀2 𝜀ct = √[𝜀𝑔𝑑 ] − 𝜀𝑐2 − 𝜀𝑘2 − 𝜀𝑚 𝑑𝑐 (4.3) 0,2 [𝜀ct ] = √( ) − 02 − 0,025272 − 0, 0222 − 0,0052 = 0,057 (mm) Yêu cầu kỹ thuật đồ gá : Độ không song song mặt phiến tỳ mặt thân đồ gá 0,057 (mm) Độ khơng vng góc thân đồ gá mặt đế đồ gá 0,057 (mm) Độ khơng vng góc trục bạc dẫn mặt thân đồ gá 0,057 (mm) 25 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 I, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 [2] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 [3] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập III, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 [4] Trần Văn Địch, Atlas đồ gá, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 10 Ø5H7/js6 11 Ø35H7/k6 Ø5H7/js6 12 Ø34H7/k6 Ø9H7/js6 Ø9H7/js6 14 13 A-A II Tỷ lệ 2:1 Tỷ lệ 2:1 Ø12H7/k6 17 Ø35H7/k6 15 16 B A B II 18 19 B-B 35±0.1 90±0.15 210±0.2 Tỷ lệ 2:1 A Ø5H7/js6 Ø5H7/js6 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá : 405±0.2 Độ khơng vng góc mặt phiến tỳ mặt thân đồ gá ≤ 0,057 (mm) Độ khơng vng góc thân đồ gá mặt đế đồ gá ≤ 0,057 (mm) 465±0.2 19 Bulong M6 C45 Chiếc 18 Chốt định vị Ø5 Y7A Chiếc 17 Chốt tỳ phẳng Y7A Chiếc 16 Bạc dẫn hướng Y7A Chiếc 15 Bulong M5 C45 Chiếc 14 Chốt tỳ phụ Y7A Chiếc 13 Mặt bắt chốt tỳ C45 Chiếc 12 Đai ốc M14 C45 Chiếc 11 Đệm tròn C45 Chiếc 10 Đệm chữ U C45 Chiếc Mặt bắt bạc dẫn hướng C45 Chiếc Cơ cấu định vị 20X Chiếc Cơ cấu kẹp C45 Chiếc Đệm lót C45 Chiếc Bulong M8 C45 Chiếc 4 Giá đỡ GX 15-32 Chiếc Bulong M8 C45 Chiếc 2 Chốt định vị Ø9 Y7A Chiếc Thân đồ gá GX 15-32 Chiếc Số lượng Vật liệu Đơn vị Tổng số Số lượng STT Tên chi tiết Độ khơng vng góc đường tâm bạc dẫn mặt thân đồ gá ≤ 0,057 (mm) Ghi BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ GIA CÔNG LỖ Ø22 VÀ LỖ REN M20 505±0.2 Tr.Nhiệm H Dẫn Duyệt Th.Kế Họ tên Ký Ngày BẢN VẼ LẮP Tỷ lệ: Khối lượng: Tờ: Số tờ: 16 16 10 11 19 12 18 17 14 13 19 Bulong M6 C45 Chiếc 18 Chốt định vị Ø5 Y7A Chiếc 17 Chốt tỳ phẳng Y7A Chiếc 16 Bạc dẫn hướng Y7A Chiếc 15 Bulong M5 C45 Chiếc 14 Chốt tỳ phụ Y7A Chiếc 13 Mặt bắt chốt tỳ C45 Chiếc 12 Đai ốc M14 C45 Chiếc 11 Đệm tròn C45 Chiếc 10 Đệm chữ U C45 Chiếc Mặt bắt bạc dẫn hướng C45 Chiếc Cơ cấu định vị 20X Chiếc Cơ cấu kẹp C45 Chiếc Đệm lót C45 Chiếc Bulong M8 C45 Chiếc 4 Giá đỡ GX 15-32 Chiếc Bulong M8 C45 Chiếc 2 Chốt định vị Ø9 Y7A Chiếc Thân đồ gá GX 15-32 Chiếc Số lượng Vật liệu Đơn vị Tổng số Số lượng STT Tên chi tiết Ghi BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ GIA CÔNG LỖ Ø22 VÀ LỖ REN M20 Tr.Nhiệm H Dẫn Duyệt Th.Kế Họ tên Ký Ngày BẢN VẼ PHÂN RÃ Tỷ lệ: Khối lượng: Tờ: Số tờ: