Yêu cầu kĩ thuật của đồ gá...26 Trang 3 DANH MỤC HÌNH VẼHình Tên hìnhTrang 2.1 Sơ đồ gá đặt theo phương án 1 8 Trang 4 DANH MỤC BẢNG BIỂUBảngTên bảngTrang3.1 Kích thước phiến tì 113.2
lOMoARcPSD|39222806 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ = = = = = = BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ PHAY MẶT TRÊN A VÀ CÁC MẶT THÀNH Giáo viên hướng dẫn : TS Dương Văn Đức Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình An Mã sinh viên : 2019603368 Lớp : 20212ME6020004 Hà Nội – 2022 1 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU 3 DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT 4 LỜI NÓI ĐẦU .5 Phần I: PHÂN TÍCH YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA NGUYÊN CÔNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 6 1.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên công 6 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá .6 Phần II: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUYÊN CÔNG 8 2.1 Phương án 1 8 2.2 Phương án 2 9 Phần III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 11 3.1 Lựa chọn cơ cấu định vị 11 3.2 Tính toán và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt 13 3.2.1 Phân tích lực tác dụng lên chi tiết 13 3.2.2 Tính lực cắt và lực kẹp 14 3.2.3 Xác định cơ cấu kẹp chặt 20 3.3 Các cơ cấu khác của đồ gá .22 PHẦN IV TÍNH SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 25 4.1 Tính sai số chế tạo 25 4.2 Yêu cầu kĩ thuật của đồ gá 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO .27 1 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Hình DANH MỤC HÌNH VẼ Trang 2.1 Tên hình 8 2.2 9 3.1 Sơ đồ gá đặt theo phương án 1 11 3.2 Sơ đồ gá đặt theo phương án 2 12 3.3 Phiến tì 13 3.4 Chốt tỳ đầu khía nhám 21 3.5 Sơ đồ phân tích lực 22 3.6 Cơ cấu kẹp chặt 23 3.7 Thân đồ gá 24 Then dẫn hướng Cữ so dao 2 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Bảng DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang 3.1 11 3.2 Tên bảng 12 3.3 Kích thước phiến tì 14 3.4 Kích thước chót tỳ đầu khía nhám 14 3.5 Thông số máy 15 3.6 Thông số dụng cụ cắt 16 3.7 Hệ số Cv và các số mũ thành phần cho phay thô 17 3.8 Hệ số Cv và các số mũ thành phần cho phay tinh 23 3.9 Thông số tính lực cắt 24 Kích thước then dẫn hướng Kích thước cữ so dao 3 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Viết tắt DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT Đơn vị V m/phút Ý nghĩa W Vận tốc cắt N t Lực ma sát N n Lực kẹp chi tiết mm D Chiều sâu cắt vòng/phút Tốc độ vòng quay trục chính mm Ph Đường kính của dao N Mc Lực cắt chính N Lực chạy dao N Momen cắt của dao 4 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu gá đặt để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng Bài tập lớn môn đồ gá nằm trong chương trình đào tạo của ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà người kỹ sư gặp phải khi thiết kế một quy trình sản xuất chi tiết cơ khí Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: TS Dương Văn Đức đến nay cơ em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, tuy còn nhiều thiếu sót trong quá trình làm bài tập lớn, em kính mong sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong bộ môn để em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình An 5 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Phần I: PHÂN TÍCH YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA NGUYÊN CÔNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 1.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên công + Phay mặt trên A đạt kích thước yêu cầu, phay đạt độ nhám Rz20 làm chuẩn tinh để làm chuẩn định vị cho các nguyên công còn lại + Cơ cấu kẹp chặt, chốt tỳ phải đảm bảo độ cứng vững khi gá đặt và đảm bảo khi kẹp chặt chi tiết không bị biến dạng bởi lực kẹp + Cơ cấu và hệ thống gá đặt phải đủ điều kiện làm việc là cứng vững, đồng thời cũng phải đảm bảo một số tiêu chí + Độ không phẳng và độ không song song của bề mặt chính < 0,02 (mm) trên toàn + Độ không đồng tâm các lỗ đồng trục < 0,02 (mm) + Độ không vuông góc giữa các bề mặt < 0,02 (mm) 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá * Thiết kế đồ gá gia công cắt gọt bao gồm các bước cơ bản sau đây: − Bước 1: Nguyên cứu sơ đồ gá đặt phôi và các yêu cầu kỹ thuật của nguyên công, xác định bề mặt chuẩn, chất lượng bề mặt cần gia công, độ chính xác về kích thước hình dạng, số lượng chi tiết gia công và vị trí của các cơ cấu kẹp chặt trên đồ gá − Bước 2: Xác định lực cắt, moomen cắt, phương cắt, phương chiều điểm đặt lực kẹp, và các lực cùng tác động vào chi tiết như trọng lực chi tiết G, phản lực tại các điểm N, lực ma sát Fms… trong quá trình gia công Xác định các điểm nguy hiểm và các lực cắt hoặc momen cắt gây ra Sau đó viết các phương trình cân bằng về lực để xác định gia trị lực kẹp cần thiết − Bước 3: Xác định kết cấu và các bộ phận khác của đồ gá (cơ cấu định vị, kẹp chặt, dẫn hướng, so dao, thân đồ gá…) − Bước 4: Xác định kết cấu và các bộ phận phụ của đồ gá (chốt tỳ phụ, cơ cấu phân độ, quay…) 6 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 − Bước 5: Xác định sai số chế tạo cho phép [εct] của đồ gá theo yêu cầu kỹ thuật của từng nguyên công − Bước 6: Ghi kích thước giới hạn của đồ gá (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) Đánh số các vị trí của chi tiết đồ gá 7 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Phần II: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUYÊN CÔNG 2.1 Phương án 1 Hình 2.1 Sơ đồ gá đặt theo phương án 1 Sơ đồ định vị và kep chặt * Định vị: 6 bậc tự do Hai phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do: + Quay quanh Ox, Oy + Tịnh tiến Oz Chốt trụ tỳ cố định hạn chế 2 bậc tự do: + Tịnh tiến theo Ox + Quay quanh Oz Chốt tỳ hạn chế 1 bậc tự do: + Tịnh tiến theo Oy * Kẹp chặt: 8 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 + Cơ cấu ren vít * Xác định phương, chiều và điểm đặt của lực kẹp: + Lực W có phương thẳng đứng và vuông góc với bề mặt gia công + Chiều từ trên xuống, cùng chiều với lực dọc trục + Điểm đặt lực: nằm ở giữa chi tiết * Ưu điểm: + Đảm bảo cứng vững khi gia công + Sai số chuẩn bằng 0 + Dễ gá lắp và định vị * Nhược điểm: + Cần lực kẹp lớn 2.2 Phương án 2 Hình 2.2 Sơ đồ gá đặt theo phương án 2 9 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 3.2 Tính toán và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt 3.2.1 Phân tích lực tác dụng lên chi tiết Hình 3.3 Sơ đồ phân tích lực - Trong quá trình gia công khoan: + Momen xoắn M của dụng cụ cắt do lực cắt gây ra + Lực kẹp W theo hướng OZ chiều từ trên xuống + Phản lực N là phản lực của phiến tì chiều từ dưới lên trên theo phương OZ + Trọng lực Q của chi tiết, nhưng có thể bỏ qua trong quá trình tính toán do giá trị nhỏ và là lực có lợi + Lực ma sát Fms1 =Fms2 sinh ra tại vị trí kẹp theo phương Oy chiều từ trong ra ngoài + Lực cắt Ph chạy theo phương ngang, chiều ngược chiều với chiều chuyển đọngo của bàn máy - Phương tác dụng lực: + Chi tiết có xu hướng dịch chuyển quay quanh Oz + Chi tiết có xu hướng dịch chuyển quay quanh Oy 13 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 3.2.2 Tính lực cắt và lực kẹp a, Hệ thống gia công * Chọn máy: − Chọn máy: Máy khoan cần 6H12 − Một số thông số của máy phay được tra trong bảng 9-38 [3] Bảng 3.3 Thông số máy Thông số Kích thước Đường kính lỗ trục chính 29 Khoảng cách từ trục chính đến bàn máy (mm) 585-865 Độ côn trục chính N03 Công suất 7 KW Kích thước máy (mm) 550~910 Khối lượng máy(kg) 2900 kg * Dụng cụ cắt: − Chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh thép Bảng 3.4 Thông số dụng cụ cắt [6] Thông số Kích thước Đường kính dao D = 250 mm Chiều dày dao B = 45 mm Đường kính đài dao d = 50 mm Số răng 26 răng b, Tính lực cắt Phay thô − Chiều sâu cắt: t = h - 0,5 = 2 - 0,5 = 1,5(mm) − Lượng chạy dao S(mm/vòng) + Theo bảng 4-5[1] ta có: Sz = 0,09-0,11mm/răng 14 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Chọn Sz = 0,1mm/răng * Vận tốc cắt: Vận tốc cắt được tính theo công thức: V= C v Dqv ×Kv (m/ p ) yv T m t xv S z Buv Z pv (3.1) Bảng 3.5 Hệ số Cv và các số mũ thành phần[1] CV qv XV YV UV PV m 332 0,2 0,1 0,4 0,2 0 0,2 Bảng 2-1[1]: V =75 σb σb=65 KG /mm2 đối với thép K ⇒ mv=756,5 =1,1 Bảng 7-1[1]: Knv = 0,8 Bảng 8-1[1]: Kuv = 1,54 Kv = Kmv Knv Kuv = 1,1.0,8.1,54 = 1,3 Thay vào ta có: V= 332 2500,2 ×1,3=124 (m/ p ) 0,4 2400,2 1,50,1 0,1 z 1350,2 140 Số vòng quay trong 1 phút của dao: N=1000 V =1000 124 =158(v / p ) π D 3 , 14 250 Theo thuyết minh máy chọn n = 150(v/p) Tốc độ cắt thực tế là: 15 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 V t= π D n 1000 = 3 , 14 250 150 1000 =118(m/ p ) Phay tinh Chiều sâu cắt: t = h – 3 = 3,5 - 3= 0,5(mm) Chọn lượng chạy dao: Theo bảng 4-5[1] ta có: S0 = 1mm/v Do đó S z= S0 Z = 1 14 =0 , 07 mm/răng Vận tốc cắt Vận tốc cắt được tính theo công thức: V= C v Dqv ×Kv (m/ p ) yv T m t xv S z Buv Z pv Theo bảng 1-5[1] ta có: Bảng 3.6.Hệ số Cv và các số mũ thành phần CV qv XV YV UV PV m 332 0,2 0,1 0,4 0,2 0 0,2 Bảng 2-1: V =75 σb σ b=60 kg /mm 2đối với gang ⇒ Kmv = 6075 = 1,25 Bảng 7-1[1]: Knv = 0,8 Bảng 8-1[1]: Kuv = 1,54 Kv = Kmv Knv Kuv = 1,25.0,8.1,54 = 1,3 Thay vào ta có: 16 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 V= 332 2500,2 ×1,3=528 ( m/ p ) 0,4 2400,2 0,50,1 0 , 07 z 1350,2 140 Số vòng quay trong 1 phút của dao: N= 1000 V =1000.528 =672(v / p) π D 3,14.250 Theo thuyết minh máy chọn n = 600(v/p) Tốc độ cắt thực tế là: V t= π D n 1000 = 3 , 14 250 600 1000 =471( m/ p ) * Lực cắt Lực cắt Pz được tính theo công thức (trang 28-[2]): P z= 10C P t x SZy Bu Z kMP qw D n Tra bảng 5-41[2] Hệ số CP và các số mũ Bảng 3.7 Thông số tính lực cắt CP x y u q w 0 54,5 0,9 0,74 1,0 1,0 17 HB n k MP=( ) =1 190 Pz = 921 (N) Các lực thành phần khác: Lực chạy dao: + Ph = 0,4.Pz = 368,4(N) Lực momen xoắn, N.m trên trục chính của máy:(trang28- [2]): M x= Pz D = 460.5 (N.m) 2.100 = 46500 (N.mm) Tra bảng Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Công suất cắt Ne, kW(trang 28-[2]): Ne= Pz V = 3,24 (kW) 1020.60 Kiểm tra công suất máy: Ne ≤ Nm.n [2] Ở đây: Nm- công suất động cơ của máy; n - hiệu suất của máy (n = 0,9) Công suất khi cắt Ne = 3,24 (kW) < Nm.n = (7 kW) ➔ Thoản mãn c, Tính lực kẹp - Trong quá trình phay mặt đầu thì đã xuất hiện các lực như ở trên phân tích để chi tiế được giữa ổn định khi khi công thì lực kẹp W phải thắng được lực cắt gây ra Vì sử dụng cơ cấu kẹp chặt liên động nên ta có: W1 = W2 = W - Ta có: +𝐹𝑚𝑠1 = 𝑁1 𝑓1 (3.7) với 𝑓1 𝑙à ℎệ 𝑠ố 𝑚𝑎 𝑠á𝑡 𝑔𝑖ữ𝑎 𝑚ặ𝑡 𝑘ẹ𝑝 𝑣à 𝑚ỏ 𝑘ẹ𝑝 = 0.25 +𝐹𝑚𝑠2 = 𝑁2 𝑓2 (3.8) với 𝑓2 𝑙à ℎệ 𝑠ố 𝑚𝑎 𝑠á𝑡 𝑔𝑖ữ𝑎 𝑚ặ𝑡 A đã 𝑔𝑖𝑎 𝑐ô𝑛𝑔 𝑣à 𝑝ℎ𝑖ế𝑛 𝑡ỳ = 0.1 * Các phương trình cân bằng lực: − Trường hợp 1: Lực kẹp đảm bảo chi tiết không quay quanh Oz ∑ MC = 0 Fms1.77 + Fms2.77 – MC= 0 W.f2.77 + W.f1.77 = 46500 (N) W = 1725,42 (N) − Trường hợp 2: Lực kẹp đảm bảo chi tiết không tịnh tiến theo Ox - Giả sử lực kẹp phân bố đều lên phiến tỳ ta có phương trình cân bằng momen: Ph – Fms2 – Fms1 = 0 18 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Ph – W.f2 - W.f1 = 0 Ph = W(f2 + f1) W = 1052,57 (N) Kết luận: Từ 2 trường hợp trên ta có lực lớn nhất cần để kẹp chặt chi tiết là: W = 1725,42 (N) Kết luận: Qua đó ta thấy trường hợp 2 có lực W lớn nhất (W=1725,42N) nên ta sẽ tính toán cơ cấu kẹp cho trường hợp này Vậy lực kẹp cần tính là: W = 1725,42 (N) Để an toàn thực tế thì người ta cần phải nhận lực kẹp với hệ số an toàn K 𝐾 = 𝑘0 𝑘1 𝑘2 𝑘3 𝑘4 𝑘5 𝑘6 (3.12) Trong đó K0: hệ số an toàn trong tất cả các trường hợp gia công (K0 = 1,5); K1: hệ số làm tăng lực cắt khi lượng dư gia công và độ nhám bề mặt không đồng đều (gia công thô= 1,2; gia công tinh =1) K2: hệ số làm tăng lực cắt khi dao bị mòn (K2 = 1); K3: hệ số làm tăng lực cắt khi gia công gián đoạn (K3=1,3); K4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt (kẹp chặt bằng tay: K4 = 1,3; kẹp chặt bằng cơ khí K4 = 1); K5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay (kẹp thuận lợi =1; kẹp không thuận lợi = 1,2); K6: hệ số tỉnh mômen làm quay chi tiết (định vị trên các chốt tỳ K6 = 1; định vị các phiến tỳ: K6=1,5) ➔ K= 1,5.1,2.1.1,3.1.1.1 = 2,6 ➔ Lực kẹp cần thiết là Wct = W.K = 1725,42.2,6 = 4486,1 (N) 19 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com)