bài tập lớn đồ gá đề tài thiết kế đồ gá khoan lỗ 40

- Chất lượng bề mặt gia công : Bề mặt gia công không yêu cầu độ nhám bề mặt Ra 2.5 nên với nguyên công này ta chỉ cần sử dụng phương pháp khoan - Độ không vuông góc giữa bề mặt A và đườn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ

= = =  = = =

BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ

Giáo viên hướng dẫn : Trần Quốc Hùng Sinh viên thực hiện : Khang Bảo Ngọc Mã sinh viên : 2019602412

Hà Nội – 2022

BÀI TẬP LỚN Học phần Đồ gá (ME6020)

Số: 42

Họ và tên: Khang Bảo Ngọc MSSV: 2019602412 Lớp:Cơ khí 03

Giáo viên hướng dẫn: Th.s Trần Quốc Hùng

Đề bài: Cho sơ đồ gá đặt để khoan 4 lỗ Փ40 của chi tiết như hình vẽ Biết:

1) Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên công

2) Phân tích sơ đồ gá đặt của nguyên công (phân tích tối thiểu 02 phương án và chọn

2 Bản vẽ trình bày theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7283; TCVN 0008)

3 Giảng viên hướng dẫn định kỳ sinh viên 01 buổi/ tuần/ 5 tuần theo thời khóa biểu

4 Sinh viên nộp thuyết minh và bản vẽ cho giảng viên hướng dẫn trước ít nhất 5 ngày khi thực hiện thi kết thúc học kỳ

Thời gian thực hiện: từ ngày 10/05/2022 đến ngày 07/06/2022

Khoa Cơ khí

TS Nguyễn Anh Tú

Giảng viên hướng dẫn

TS Trần Quốc Hùng

Ø176±0.1

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA NGUYÊN CÔNG

3.1 Chọn máy gia công và dụng cụ cắt 7

3.2 Phân tích sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết 8

3.5 Lựa chọn cơ cấu định vị 15

3.6 Cơ cấu khác của đồ gá 16

3.6.1 Phiến dẫn 16

3.6.2 Bạc dẫn 17

3.6.3 Đệm tháo nhanh 18

3.6.4 Thân đồ gá 19

CHƯƠNG 4 : TÍNH SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 20

4.1 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá 20

4.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với đồ gá 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

Danh mục bảng biểu

Bảng 3.1 : Thông số kĩ thuật của máy khoan cần 2H55 7 Bảng 3.2 : Thông số cơ bản của dụng cụ cắt 7 Bảng 3.3 : Các trị số Momen, trị số lực 10

Mx Momen xoắn trên trục chính N.m

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp mới nói chung và ngành Cơ khí nói riêng Là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ là thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành công nghiệp khác Do vậy đòi hỏi kỹ sư và cán bộ ngành Cơ khí phải tích lũy đầy đủ & vững chắc những kiến thức cơ bản nhất của ngành, đồng thời không ngừng trau dồi và nâng cao vốn kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn

Nhằm cụ thể hóa những kiến thức đã học thì môn học Đồ gá nhằm mục đích đó Trong quá trình thiết kế đồ gá môn học sinh viên được làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay công nghệ, tiêu chuẩn và có khả năng kết hợp, so sánh những kiến thức lý thuyết với thực tế sản xuất Mặt khác khi thiết kế đồ án, sinh viên có dịp phát huy tối đa tính độc lập sáng tạo, những ý tưởng mới lạ để giải quyết một vấn đề công nghệ cụ thể Do tính quan trọng của Đồ án mà môn bắt buộc đối với sinh viên chuyên ngành Cơ khí và một số ngành có liên quan

Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Trần Quốc Hùng, em đã hoàn thành bài tập lớn môn học Đồ gá được giao Với kiến thức

được trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế Tuy nhiên, sẽ không tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn do thiếu kinh nghiệm thực tế trong thiết kế Do vậy, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong Bộ môn Công Nghệ và sự đóng góp ý kiến của bạn bè để hoàn thiện hơn đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Quốc Hùng

người đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thiết kế và hoàn thiện đồ án này

Sinh viên viên thực hiện

Khang Bảo Ngọc

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA NGUYÊN CÔNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

1.1 Phân tích yêu cầu kĩ thuật của nguyên công

- Chất lượng bề mặt gia công : Bề mặt gia công không yêu cầu độ nhám bề mặt Ra 2.5 nên với nguyên công này ta chỉ cần sử dụng phương pháp khoan

- Độ không vuông góc giữa bề mặt A và đường tâm lỗ nhỏ hơn 0.1, các lỗ phân bố đều trên mặt đầu

- Độ chính xác kích thước về đường kính lỗ khoan là Ø40+0,03

- Thiết kế đồ gá khoan lỗ Փ40 để đảm bảo sai số kích thước tương quan Փ176±0.1

- Cơ cấu kẹp chặt, chốt tỳ phải đảm bảo độ cứng vững khi gá đặt và đảm bảo khi kẹp chi tiết không bị biến dạng bởi lực kẹp

1.2 Trình tự thiết kế đồ gá

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 dạng, 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 và mômen lực cắt, phương, chiều, điểm đặt lực kẹp và các

lực tác dụng vào chi tiết như: trọng lực, lực ma sát, phản lực tại các điểm, … trong quá trình gia công Xác định các điểm nguy hiểm mà lực cắt momen cắt có thể gây ra Sau đó viết phương trình cân bằng về lực để xác định giá trị kẹp cần thiết

Bước 3: Xác định kết câu 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,…)

Bước 5: Xác định sai số chế tạo cho phép [𝜀𝑐𝑡] của đồ gá theo yêu cầu kĩ 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 trên đồ gá

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUYÊN CÔNG 2.1 Phương án 1

Ta sử dụng phương pháp định vị và gá đặt như hình vẽ :

Hình 2.1 : Định vị bằng khối V ngắn

Theo nguyên tắc định vị, chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do: - Mặt đầu của chi tiết hạn chế 3 bậc tự do bao gồm:

 Chống tịnh tiến theo phương Oz  Chống quay quanh Ox

 Chống quay quanh Oy

- Khối V ngắn khống chế 2 bậc tự do, gồm :  Chống tịnh tiến theo phương Ox  Chống tịnh tiến theo phương Oy

Theo phương án định vị như trên ta cần sử dụng 1 chốt tì và 1 khối V ngắn (khối V tĩnh) để định vị chi tiết

Chi tiết được kẹp chặt trên đồ gá:

 Phương của lực kẹp vuông góc với phương Oz

 Chiều của lực kẹp hướng vào mặt bên của chi tiết như hình vẽ

 Đối với chi tiết này ta nên sử dụng khối V ngắn , phiến tì và khối V động để kẹp chặt

Từ phương án gá đặt trên, ta nhận thấy được ưu và nhược điểm của nó :

Ưu điểm :

- Đảm bảo cứng vững khi gia công

- Đồ gá gia công phù hợp với phương pháp gia công tinh ở nguyên công sau khi đã gia công mặt trụ ngoài làm chuẩn tinh

2.2 Phương án 2

Ta sử dụng phương pháp định vị và gá đặt như hình vẽ :

Hình 2.2 : Định vị bằng chốt trụ ngắn

Theo nguyên tắc định vị, chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do: - Mặt đầu của chi tiết hạn chế 3 bậc tự do bao gồm:

 Chống tịnh tiến theo phương Oz  Chống quay quanh Ox

 Chống quay quanh Oy

- Mặt trụ trong của chi tiết hạn chế 2 bậc tự do  Chống tịnh tiến theo phương Ox

 Chống tịnh tiến theo phương Oy

Theo phương án định vị như trên ta cần sử dụng 1 phiến tì và 1 chốt trụ ngắn Chi tiết được kẹp chặt trên đồ gá:

 Phương của lực kẹp song song với phương Oz

 Chiều của lực kẹp hướng vào mặt phiến tì như hình vẽ  Điểm đặt lực kẹp nằm ở trọng tâm của mặt mút trên

 Đối với chi tiết kích thước ngắn ta nên sử dụng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít và đệm chữ C

Từ phương án gá đặt trên, ta nhận thấy được ưu và nhược điểm của nó :

Ưu điểm:

- Đồ gá đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt

- Sử dụng phiến dẫn treo định vị trực tiếp trên chi tiết vì vậy độ chính xác gia công cao

- Thời gian gá đặt nhanh, tăng năng suất gia công

- Phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước gia công nên không xảy ra sai số do kẹp chặt

Nhược điểm:

- Do sử dụng phiến dẫn nên phiến dẫn được chế tạo với độ chính xác cao, tăng giá thành đồ gá

 Kết luận: Từ 2 phương án đã đưa ra, ta lựa chọn phương án thứ 2 vì đồ gá

đơn giản, dễ gá đặt và tháo lắp, sử dụng chi tiết để gá đặt phiến dẫn nên độ chính xác cao, thời gian tháo lắp nhanh

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ

3.1 Chọn máy gia công và dụng cụ cắt

 Chọn máy : máy 2H55, một số thông tin cơ bản của máy : Bảng 3.1 : Thông số kĩ thuật của máy khoan cần 2H55

Đường kính lớn nhất khoan được 50 mm Khoảng cách từ tâm trục chính tới trụ máy 450÷1600 mm Kích thước bề mặt làm việc của bệ máy 2530x1000x3320 mm Số cấp bước tiến của trục chính 12 cấp

3.2 Phân tích sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết

Ta có sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết như hình vẽ :

Hình 3.1 : Sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết

Phân tích các thành phần lực tác dụng lên chi tiết khi gia công Gồm có 4 thành phần lực chính :Momen M, phản lực N, lực ma sát Fms và lực kẹp W

- Trong quá trình gia công có 2 ngoại lực tác dụng lên vật:

 Mô men lực M có chiều cùng chiều với chiều quay của dụng cụ cắt Bên cạnh đó mô men M làm chi tiết quay quanh Oz nếu lực kẹp không đủ  Lực chiều trục Pz có phương và chiều như hình vẽ , nếu lực kẹp không đủ

lớn sẽ làm chi tiết lật quanh điểm C quanh trục Oy - Phản lực liên kết tác dụng lên chi tiết:

 Phản lực từ phiến tì tác dụng lên chi tiết N2  Phản lực từ chi tiết tác dụng lên đai ốc kẹp N1 - Lực ma sát tác dụng lên chi tiết:

 Lực ma sát từ đai ốc kẹp tác dụng lên chi tiết: Fms1  Lực ma sát từ phiến tì tác dụng lên chi tiết: Fms2

- Lực kẹp tác dụng lên chi tiết W có phương và chiều như hình vẽ

3.3 Tính lực gia công và lực kẹp

3.3.1 Tính toán lục dọc trục Pz, momen M và công suất cắt Ne

Ta tiến hành khoan lỗ mở rộng Փ40, sau khi đã khoan lỗ Փ28 - Mô men khi khoan :

 Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng: kp = kMP

 Trị số kMP dùng cho thép và gang cho trong bảng

3.3.2 Tính lực kẹp

Trường hợp 1: Lực kẹp đảm bảo chi tiết không bị lật quanh điểm C

- Các lực tác dụng lên vật bao gồm: Lực chiều trục Pz, lực kẹp W, phản lực N và lực ma sát Fms

- Lực ma sát tác dụng lên chi tiết:

 Lực ma sát từ đai ốc kẹp tác dụng lên chi tiết: Fms1 = N1.f1 (hệ số ma sát của đai ốc kẹp và chi tiết f1 = 0,2 )

 Lực ma sát từ mỏ kẹp tác dụng lên chi tiết: Fms2 = N2.f2 (hệ số ma sát của phiến tì và chi tiết f2 = 0,2 )

Ta có phương trình mô men cân bằng :

Vậy lực kẹp cần thiết dùng trong trường hợp này là : W = 1162,5 (N)

Trường hợp 2: Lực kẹp đảm bảo chi tiết không bị quay quanh Oz

- Các lực tác dụng lên vật bao gồm: Lực chiều trục Pz, lực ma sát Fms1; Fms2

- Lực ma sát tác dụng lên chi tiết:

 Lực ma sát từ đai ốc kẹp tác dụng lên chi tiết: Fms1 = N1.f1 (hệ số ma sát của đai ốc kẹp và chi tiết f1 = 0,2)

 Lực ma sát từ mỏ kẹp tác dụng lên chi tiết: Fms2 = N2.f2 (hệ số ma sát của phiến tì và chi tiết f2 = 0,2 )

Ta có phương trình mô men cân bằng : M = Mx – (Fms1 + Fms2).88 = 0  N1.0,2 + N2.0,2 = 𝑀𝑥

 N1 + N2 = 3543,75 (1)

Phương trình cân bằng của chi tiết gia công : ƩFz = 0

Vậy lực kẹp cần thiết dùng trong trường hợp này là : W = 1218,75 (N) Từ trường 2 hợp trên ta có lực lớn nhất để kẹp chặt chi tiết là:

 K6 – là hệ số phụ thuộc vào mô men làm lật phôi quanh điểm tựa Khi định vị trên các phiến tỳ Lấy K6 = 1,5

 σ: ứng suất bền của vật liệu ; σ = 8 -20 kG/mm2 Thay các thông số trên vào công thức, ta có:

D = 20,68 ÷ 32,7 (mm) Chọn bulông M24 theo tiêu chuẩn ren hệ Mét

Lực tác dụng lên cần của cơ cấu được xác định bằng công thức :

 𝑙 – khoảng cách từ tâm ren vít đến điểm đặtlực 𝑄, với 𝑙 ≈ 14𝑑 (𝑑 là đường kính ngoài ranh nghĩa của ren vít)

 𝑟 – bán kính trung bình của ren vít

 𝛼 – góc nâng của ren vít, 𝛼 = 2o30′ ÷ 3o30′ (điều kiện tự hãm của ren vít là 𝛼 ≤ 6o30′)

 𝜑0 – góc ma sát trong cặp ren vít – đai ốc, 𝜑0 = 𝑓 𝑐𝑜𝑠𝛽1 ≈ 6o40′

 𝑓 - hệ số ma sát tại vị trí tiếp xúc phẳng của ren vít với chi tiết gia công hoặc của đai ốc với vòng đệm, 𝑓 = 0,1 ÷ 0,15

 𝑅 – bán kính mặt cầu ở đầu ren vít

 𝛽 – góc giữa hai đường tiếp tuyến của mặt cầu ở đầu ren vít, 𝛽 ≈ 120o

 𝛽1 – nửa góc đỉnh ren vít

 𝐷N - đường kính ngoài của mặt đầu đai ốc  𝐷T - đường kính trong của mặt đầu đai ốc Vậy mômen cần để xiết đai ốc kẹp chặt là :

Mw = Q.l = W.r.tan(α+φ0) + 0,67.r.f = 5275 (Nmm)

3.5 Lựa chọn cơ cấu định vị

Phiến tì: là đồ định vị khi chuẩn là mặt phẳng có diện tích phù hợp Do chi tiết được định vị 5 bậc tự do, các chốt trụ ngắn có D≤50mm và nhỏ hơn lỗ được gá đặt của chi tiết, nên ta thiết kế 1 phiến tì có bậc để định vị chi tiết

Yêu cầu kĩ thuật:

3.6 Cơ cấu khác của đồ gá 3.6.1 Phiến dẫn

Phiến dẫn có nhiều loại trong đó có hai loại chính : phiến dẫn cố định và phiến dẫn động

Công dụng : Để tăng độ chính xác gia công, đơn giản trong việc tháo lắp khi gá đặt, ta thiết kế phiến dẫn được định vị trực tiếp lên chi tiết

Yêu cầu kĩ thuật:

 Vật liệu: gang xám GX15-32

 Loại bỏ bavia, cạnh sắc sau khi gia công

 Các mặt lắp ráp với chi tiết được gia công tinh tương ứng với cấp số 9 đạt độ nhám Ra0.63 và Rz1.6

Hình 3.4 : Phiến dẫn

3.6.2 Bạc dẫn

Bạc dẫn hướng là bộ phận đưa dụng cụ vào đúng chỗ gia công

Công dụng : giúp gia công một cách thuận tiện, chính xác nhất, tăng năng suất và độ cứng vững cho dụng cụ cắt khi gia công

Yêu cầu kĩ thuật : Với d > 25mm

3.6.3 Đệm tháo nhanh

Bulong– đai ốc – vòng đệm là một bộ lắp xiết đầy đủ thường thấy

Trong đó, vòng đệm đóng vai trò chi tiết trung gian của các đai ốc và vị trí mối nối ghép vào bulong hoặc mối nối ghép vào ốc vít để khi siết chặt đai ốc không làm hỏng cũng như không ảnh hưởng bề mặt chi tiết bị ghép

Hơn thế, vòng đệm còn có tác dụng làm cho lực ép của đai ốc phân bố đều hơn và siết chặt hơn

Trong quá trình thi công các công trình thì vòng đệm có công dụng hạn chế khả năng tự tháo của mối ghép của bulong – đai ốc khi được siết chặt

Với vít M24 đã chọn, ta chọn được đệm tháo nhanh sau : Yêu cầu :

 Vật liệu : thép C45  Độ cứng HRC = 40÷45

Hình 3.6 : Đệm tháo nhanh

3.6.4 Thân đồ gá

Với số lần gá đặt 10000 chi tiết/năm là gia công chi tiết hàng loạt lớn Vì vậy ta phải lựa chọn thân đồ gá có độ cứng vững cao Thân đồ gá nên chọn là đồ gá dạng đúc Yêu cầu kĩ thuật:

 Vật liệu GX15-32

 Loại bỏ bavia, cạnh sắc sau khi gia công  Phôi không có khuyết tật như nứt, rỗ khí

Hình 3.7 : Đế đồ gá

CHƯƠNG 4 : TÍNH SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ

4.1 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá

Sai số cho phép của chi tiết trên đồ gá được xác định theo công thức sau : [𝜀𝑐𝑡] = √𝜀2𝑔𝑑 − (𝜀2𝑐 + 𝜀2𝑘 + 𝜀2𝑚 + 𝜀2𝑑𝑐) (4.1) [6] Trong đó :

Sai số kẹp chặt k sinh ra do lực kẹp chặt của đồ gá và được xác định theo công thức sau đây :

k = ( Ymax – Ymin ).cosα (4.2) [6]

- Ymax,Ymin :là biên dạng lớn nhất và nhỉ nhất của mặt chuẩn dưới tác dụng của lực kẹp

- α:góc hợp thành giữa phương lực kẹp và phương kích thước thực hiện

 Theo công thức (4.2) thì k = 0 khi phương lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện (α = 900)

Sai số mòn của đồ gá được xác định theo công thức sau :

m=.√N (4.3) [6]

- Hệ số phụ thuộc vào kết cấu định vị phiến tì  = 0,22 - Số chi tiết gá đặt N= 10000 (chi tiết)

 Vậy: m=0,22 √10000 = 22 (m ) = 0,022mm

Sai số điều chỉnh đồ gá phụ thuộc vào khả năng của người lắp ráp đồ gá và dụng

cụ để điều chỉnh Tuy nhiên khi thiết kế gá có thể lấy d c = 5-10 (m)

Sai số chuẩn c là lượng dịch chuyển của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước thực hiện Sai số chuẩn xuất hiện khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước Với việc sử dụng định vị là chốt trụ ngắn khi kẹp chặt sẽ tạo khe hở một phía, ta có sơ đồ sai số chuẩn như hình vẽ :

- Dung sai lắp ghép giữa chốt trụ và lỗ chi tiết H7k6 - Ta có chuỗi kích thước : H = a + h = a + (d1 – d2)/2

- Với d1 là kích thước đường kính lỗ và d2 là kích thước đường kính chốt - Ta thấy kích thước H lớn nhất khi tâm chốt lệch với tâm lỗ 1 khoảng lớn