Thiet ke may tien ren vit van nang 165913

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa Lời nói đầu Một nội dung đặc biệt quan trọng cách mạng khoa học kỹ thuật toàn cầu nói chung với nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc ta nói riêng việc khí hoá tự động hoá trình sản xuất Nó nhằm tăng suất lao động phát triển nhanh kinh tế quốc dân Trong công nghiệp chế tạo máy cắt kim loại thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứng nh cầu này, đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế, nâng cấp máy cắt kim loại việc trang bị đầy đủ kiến thức sâu rộng máy cắt kim loại trang thiết bị khí hoá nh khả áp dụng lý luận khoa học vào thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán khoa học kỹ thuật thiếu đợc Sau thời gian học tập trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp đến nay, em đà hoàn thành chơng trình học ngành khí chế tạo máy Để có tổng hợp kiến thức đà học môn học ngành có đợc khái quát chung nhiệm vụ ngời thiết kế, em đợc nhận đề tài: "Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng" Đợc bảo hớng dẫn tận tình thầy giáo Dơng Công Định thầy cô giáo môn Máy tự động hoá với nỗ lực cố gắng thân, đến em đà hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do trình độ hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong đợc bảo thầy cô để em có điều kiện học hỏi thêm Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng 12 năm 2002 Sinh viên thiết kế Nguyễn Thị Thanh Vân phần I thiết kế cấu trúc động học máy tổng quan máy thiết kế Máy tiện loại máy cắt kim loại đợc dùng rộng rÃi để gia công vật thể tròn xoay Trong số trờng hợp dùng để gia công vật thể định hình Máy tiện chiếm khoảng 40 50% máy cắt kim loại phân xSVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa ởng khí, có nhiều chủng loại kích thớc khác (từ máy tiện nhỏ để bàn đến máy tiện nặng đến 1300 tấn) Máy tiện loại máy đợc hình thành đầu tiên, đồng thời loại máy đợc phát triển có độ xác cao, suất lớn với việc sử dụng hệ thống điều khiển theo chơng trình số Máy tiện ren vít vạn loại máy thông dụng nhóm máy tiện, đợc sử dụng phổ biến nhà máy khí nớc ta Máy tiện ren vít vạn có nhiệm vụ chủ yếu gia công ren, máy tiện đợc bề mặt tròn xoay, mặt côn ngoài, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt, khoan, khoét, doa, ta rô đạt độ xác cao Khi lắp thêm đồ gá phạm vi công nghệ máy đợc mở rộng (Ví dụ gia công đợc mặt cầu) I- Sơ đồ gia công: Một bề mặt đợc tạo thành cách tạo đờng sinh thực trợt đờng sinh theo đờng chuẩn Sơ đồ gia công: 1: Đờng sinh 2: Đờng chuẩn Ren đợc tạo thành 2bằng cách cho prôfin ren chuyển động theo đờng xoắn vít Prôfin ren đờng sinh đờng xoắn vít đờng chuẩn Đờng sinh đợc tạo phơng pháp chép hình từ biên dạng lỡi cắt Chuyển động tạo hình đờng chuẩn đờng xoắn vít cần chuyển động quay phôi (Q) chuyển động tịnh tiến dụng cụ cắt (T), đảm bảo phôi quay vòng dụng cụ cắt tiến bớc (t) Sơ đồ gia công bề mặt trụ trơn: Mặt trụ trơn có đờng sinh khả nghịch, nghĩa đờng sinh đờng chuẩn đổi lẫn cho mà không làm thay đổi hình dáng bề mặt gia công Vì gia công mặt trụ tròn xoay cách tiện định hình - Dïng dao tiƯn thêng: Q 1: §êng sinh 2: Đờng chuẩn SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân T - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa Đờng sinh công nghệ đợc tạo thành quỹ tích chuyển động mũi dao, lỡi cắt có hình dáng độc lập với hình dạng đờng sinh công nghệ Vì chế tạo dao đơn giản song máy lại phức tạp, thích hợp với máy vạn - Dùng dao định hình: Q 1: Đờng sinh 2: Đờng chuẩn Phơng pháp chép hình đờng sinh công nghệ (1) đợc tạo thành cách chép nguyên hình lỡi cắt thực dao Quá trình cắt xẩy toàn đờng sinh nên lực cắt lớn, áp dụng cho đờng sinh ngắn 80mm Phơng pháp chép hình đòi hỏi dao phức tạp, đắt tiền nhng cấu tạo máy lại đơn giản, thích hợp với sản xuất loạt lớn khối, máy đơn giản nên sản phẩm chế tạo đạt độ xác cao II- Các chuyển động máy: Chuyển động tạo hình: Chuyển động tạo hình chuyển động cần thiết để tạo đờng sinh công nghệ dịch chuyển theo đờng chuẩn để tạo bề mặt gia c«ng N = NS + NC - NT Trong đó: NS : Số lợng chuyển động thành phần tạo hình đờng sinh NC: Số lợng chuyển động thành phần tạo hình đờng chuẩn NT: Số lợng chuyển ®éng trïng Khi tiÖn ren : NS = ; NC = ; NT =  N = Khi tiƯn tr¬n : NS = ; NC = ; NT =  N = Nh hai trờng hợp N = 2, nghĩa chuyển động tạo hình có hai thành phần: chuyển động quay phôi (Q) chuyển động tịnh tiÕn cđa dơng c¾t (T) Ký hiƯu (Q,T) Chuyển động cắt gọt: Chuyển động cắt gọt chuyển động cần thiết để thực trì trình cắt gọt chuyển động cắt gọt trùng với chuyển động tạo hình, cấu trúc máy đơn giản nhng hạn chế suất cắt gọt Chuyển động phân độ: SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa Chuyển động phân độ chuyển động cần thiết để dịch chuyển tơng đối dao phôi sang vị trí chi tiết có nhiều bề mặt giống Chuyển động phân độ trùng với chuyển động tạo hình không Khi chuyển động phân độ trùng với chuyển động tạo hình chuyển động phân độ mang tính chất liên tục Khi chuyển động phân độ độc lập với chuyển động tạo hình chuyển động phân độ thực gián đoạn Các chuyển động khác: Ngoài chuyển động trên, máy có chuyển động khác: chuyển động chạy dao nhanh, chuyển động tải phoi, chuyển động điều khiển đợc thực hệ thống tay gạt Để đảm bảo an toàn cho máy ngời vận hành, máy có số cấu an toàn, khóa lẫn, che chắn III- Sơ đồ cấu trúc động học: Để thiết lập chuyển động chấp hành cần phải liên kết khâu chấp hành với nguồn chuyển động Để tạo bề mặt xoắn vít xác định cần phải liên hệ chuyển động quay tròn trục (Q) chuyển động tịnh tiến (T) dọc trục bàn dao, mối liên kết gọi liên kết Để nhận đợc chuyển động khâu chấp hành cần phải có nguồn chuyển động Trong máy cắt kim loại nguồn chuyển động động Ngoài chạy dao dọc, máy tiện ren vít có chuyển động chạy dao ngang (T2) để thực công việc nh: xén mặt đầu, tiện cắt đứt m¸y cã vÝt me ngang Khi thùc hiƯn tiƯn ren chuyển động chạy dao dọc (T1) cấu vít me đai ốc làm cho chuyển động chạy dao êm xác ( Cơ cấu vít me đai ốc có khả khử khe hở) Để thực chạy dao dọc tiện trơn, ta dùng bánh nhằm nâng cao hiệu suất máy Trên máy gia công phôi có đờng kính khác Vì để đảm bảo chế độ cắt gọt hợp lý trục máy phải có nhiều tốc độ khác nhau, để thỏa mÃn yêu cầu ta dùng hộp tốc độ Để thực chạy dao với bớc khác ta sử dụng hộp chạy dao Ta thành lập đợc sơ đồ cấu trúc động học máy (hình vẽ trang bên ) Điều chỉnh máy tiện ren vít vạn theo bớc: - Xích tốc độ: Lợng di động tính toán: nđc  nTC (vg/ ph) XÝch liªn kÕt: M - - - iV - - - - TC Phơng trình cân động học: nđc i12  iV  i34  i45 = nTC SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự ®éng hãa C«ng thøc ®iỊu chØnh: iV = cv nTC M T2 T1 iS tvm1 tvm2 Z m - XÝch ch¹y dao: 10 + Khi tiƯn ren: vòng trục t bàn dao (mm) vòng TC  i45  i46  iS  i78  tvm1 = t  i S = cS  t + Khi tiện trơn: vòng quay trục làm dao đợc lợng Sd(mm) vòng TC i35  i46  iS  i78  i69  mz = Sd  iS = csd  Sd + Khi chạy dao ngang: vòng quay trục làm dao đợc lợng Sn (mm) vòng TC  i45  i46  iS  i78  i78910  tvm2 = Sn iS = csn  Sn phần II xác định đặc trng kỹ thuật I- Đặc trng công nghệ: Các loại bề mặt gia công máy: - Các bề mặt tròn xoay trong, (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình) - Bề mặt ren vít - Mặt phẳng SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa Các nguyên công thực máy: tiện trơn, tiện ren, khoan, khoét, doa Phôi đa vào gia công: phôi gá mâm cặp chống tâm không chống tâm; phôi luồn qua trục chính, phôi rời, phôi qua rèn qua đúc Nếu thêm đồ gá thích hợp mở rộng phạm vi công nghệ máy Nguyên công đặc trng mang tải máy tiện mặt trụ Do phần đặc trng tính toán kỹ thuật máy tính theo trờng hợp Theo bảng (5-1) [5] gia công máy đạt đợc: Phơng pháp gia công Cấp xác đạt Độ bóng (m) Tiện thô IT  11 Ra = 12,5  2,5 TiƯn b¸n tinh IT  Ra = 3,2  6,3 TiÖn tinh IT  Ra = 1,26  1,6 TiÖn máng IT Ra = 0,25  0,63 C¾t ren IT Ra = 1,25  1,6 VËt liệu máy: Chủ yếu thép kết cấu B = 750N/mm2 thép hợp kim Vật liệu dụng cụ cắt: thép gió, hợp kim cứng II- Đặc trng kích thớc máy: - Chiều cao tâm máy: H = 160mm - Đờng kính phôi lớn gia công băng máy: Dmax = 2H = 160 = 320 (mm) - Đờng kính lớn phôi gia công máy có hiệu mà ta dùng để tính toán đặc trng kỹ thuật là: Dlmax = (1,1  1,5)H = 1,2  160 = 192 (mm) - Đờng kính phôi luồn qua trục chính: dmax = (0,15  0,2) Dlmax = 0,15  192 = 29 (mm) - Đờng kính bé phôi là: Dmin = Rd Dlmax Trong đó: Phạm vi thay đổi ®êng kÝnh Rd =  10 Dmin = 10 192 = 19,2 (mm) - Khoảng cách xa hai mũi tâm: Lấy theo dÃy: L = 500 - 750 - 1000 - 1400 Chän L = 750 (mm) - TiÕt diƯn th©n dao: B  H = 20 20 SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa - Số dao lắp bàn dao: III- Đặc trng động học máy: Xích tốc độ: Việc tính tốc độ cắt lớn bé máy cách phối hợp điều kiện thuận lợi khó khăn với dẫn đến tăng lớn phạm vi điều chỉnh máy làm cho kết cấu máy phức tạp Do chọn trị số tốc độ cắt giới hạn tốt vào tài liệu thống kê sử dụng tốc độ cắt máy theo bảng (TKMCKL) Tốc độ cắt dùng máy tiện (50 150) mm/ph, tiÖn ren tõ (10  150) mm/ph Cã thể tăng trị số tốc độ cắt lớn lên 25% kĨ ®Õn sù tiÕn bé cđa kÕt cÊu vµ vËt liƯu dơng Ta chän: Vmin = 10mm/ph ; Vmax = 150 mm/ ph Đối với máy có chuyển động quay, tần số quay giới hạn tính theo công thức: 1000V max nmax = ìD 1000V n = π ×D max (3-11) [2] (3-12) [2] Ta cã: 1000×150 nmax = 3,14 ×19,2 = 100 (vg/ ph) 1000×10 3,14 ×192 nmin = = 22,4 (vg/ ph) Phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn: nmax = 1000 22 , Rn = nmin = 45 TÝnh công bội vòng quay trục chính: z1 nmax = 12−1 1000 √ nmin 22, = 1,413 = Ta chän  tiªu chuÈn  = 1,41 SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa - Số vòng quay trục chính: áp dơng c«ng thøc: nz = nz-1   ta cã n tiªu chuÈn (vg/ ph) 22,4 - 31,5 - 45 - 63 - 90 - 125 - 180 - 250 - 355 - 500 - 710 - 1000(vg/ph) XÝch chạy dao: Tốc độ chạy dao máy phụ thuộc vào chiều sâu cắt chất lợng bề mặt gia c«ng Khi gia c«ng ph«i rÌn thÐp kÕt cÊu: 3 tmax = C×√ D 1max = 0,7×√192 = (mm) tmin = 1 ÷ ( )t max = tmax = (mm) (II-1) [1] (II-21) [1] Khi tiện thô lợng chạy dao: Smax tra theo tmax: Smax = 1,07mm/ vg Smin tra theo chất lợng bề mặt yêu cầu: Smin = S.KS = 0,04 mm/vg Khoảng ren cần gia công (Bảng V- [1]) Ren quèc tÕ : t = 0,5  Ren mô đuyn: m = 0,5 Ren Anh : n = 38  Ren pÝt: p = 38 IV- Đặc trng động lực học: Chế độ cắt tính toán: 3 - Chiều sâu cắt: t* = 0,7 D1max = 0,7ì192 = (mm) (3-19) [2] - Lợng chạy dao: S* = 0,4 t* - 0,3 = 1,3 mm/ vg (3-20) [2] CV ×K V xv yv t ×S - VËn tèc c¾t tính toán: V = Với vật liệu gia công thÐp kÕt cÊu cã b = 750(N/mm2), vËt liÖu dao thép gió P18, lợng chạy dao > 0,25mm/ vg Ta cã: KV = 1,09 : HÖ sè hiÖu chØnh xét tới ảnh hởng tính vật liệu nhân tố khác đến tốc độ cắt CV = 31,6 : Hệ số để tính tốc độ cắt xV = 0,25 : Sè mị xÐt tíi ¶nh hëng cđa chiều sâu cắt đến tốc độ cắt yV = 0,66 : Hệ số ảnh hởng đến bớc tiến SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hãa 31,6 ×1 ,09 0,25 ,66 V* = ×1,3 = 20,4 (mm/ ph) Ta cã: Lùc c¾t: Theo công thức bảng [2] ta có: Pz = Cz  txpz  Sypz Py = Cy  txPy  SYPy Px = Cx  txpx  SYPx Trong ®ã: Cz = 2000 xPZ = yPZ = 0,75 Cy = 1250 xPY = 0,9 yPy = 0,75 Cx = 650 xPx = 1,2 yPx = 0,65 Thay giá trị vào công thức ta có: Pz = 2000  41  1,30,75 = 9739,7 (N) Py = 1250  40,9  1,30,75 = 5299,3 (N) Px = 650  41,2  1,30,65 = 4068,6 (N) C«ng suất cắt: Công suất cắt hiệu đợc tính theo công thức: Pz V 9739 ,74ì20,4 = 60ì10 60ì103 = 3,3 (Kw) NC* = Chọn động điện: Để có sở chọn phơng án truyền dẫn, ta sơ xác định công thức động chọn động Công suất động truyền dẫn chung cho xích tốc độ xích chạy dao xác định theo công thức: K SìN C η Trong ®ã: ¿ N®c = KS = 1,02  1,2 : Hệ số kể đến công suất chạy dao  = 0,75  0,85 : HiƯu st chung cđa truyền dẫn 1,02ì3,3 Nđc = 0,85 = 3,96 (Kw) Chọn động mang ký hiệu K112 M2 có : Công suÊt N = 4Kw Tèc ®é: 1440 vg/ ph SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Máy & Tự động hóa phần III thiết kế động học máy a- thiÕt kÕ ®éng häc xÝch trun dÉn chÝnh I- Chän phơng án truyền dẫn: Chọn kiểu truyền dẫn: Chọn kiểu truyền dẫn cần vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trợt, thuận tiện điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ tốt Với máy chuyển động quay có N < 100 Kw theo ENIMS nên dùng truyền dẫn điều chỉnh tốc độ khí gồm động xoay chiều hộp tốc độ bánh Kiểu truyền dẫn đảm bảo độ cứng vững, thay đổi tốc độ đơn giản nhng phải dừng máy thay đổi đợc Yêu cầu hộp tốc độ: - Kích thớc nhỏ gän, hiÖu suÊt cao, tiÕt kiÖm vËt liÖu, kÕt cÊu có tính công nghệ cao, làm việc xác, sử dụng bảo quản dễ dàng, an toàn làm việc - Khi gia công với tốc độ cắt khác phải đảm bảo công suất không thay đổi thay đổi số vòng quay trục P V = const (trong phạm vi tốc độ đà cho) - Hộp tốc độ phải đảm bảo đạt đợc trị số tốc độ định thích hợp khoảng giới hạn điều chỉnh tốc độ - Hộp phải đảm bảo độ kín khít, đảm bảo vệ sinh công nghệ - Việc bố trí cấu hộp phải đảm bảo có tác dụng tăng bền, tăng tuổi thọ cho vá hép, ỉ bi, trơc Bè trÝ c¬ cÊu truyền động: Có phơng án bố trí cấu truyền động a) Hộp tốc độ hộp trục chung vỏ: - Ưu điểm cách bố trí gọn gàng toàn truyền dẫn giá thành hạ (chỉ dùng vỏ), dễ tập trung cấu điều khiển - Nhợc điểm: + Có thể trun rung ®éng, trun nhiƯt hép tèc ®é sang hép trơc chÝnh + Khã dïng trun ®éng ®ai cho trục b) Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính: - Ưu điểm: + Không lan truyền rung động nhiệt từ hộp tốc độ sang hộp trục chính, nhờ nâng cao độ xác gia công SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân - Lớp TC97MB 10