Phần I: Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản 1.1 Khái niệm đồ gá Đồ gá trong chế tạo máy là các cơ cấu phụ của các thiết bị công nghệ được sử dụng khi thực hiện các nguyên công gia công
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM ĐỒ GÁ
Giáo viên hướng dẫn:
Tên sinh viên:
Mã lớp TN:
Mã Sinh viên:
Mã lớp LT: …
Trang 2Lời nói đầu
Đồ gá là một môn học nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư của Viện Cơ khí trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Môn học sẽ giúp sinh viên các năm cuối thực hành kỹ năng thiết kế và ứng dụng các trang thiết bị công nghệ vào các bài toán của thực tế sản xuất Với phương châm giảm tải phần lý thuyết cơ bản, tăng thời lượng thực hành, Bộ môn CNCTM lần đầu tiên đưa vào môn học một nội dung mới là Thí nghiệm Đồ gá
Thí nghiệm được tiến hành theo các nội dung có liên hệ mật thiết với nhau nhưng được chia thành 4 bài riêng biệt để phù hợp với thời gian trên lớp của sinh viên Các bài thí nghiệm đều có tóm tắt ngắn gọn mục đích yêu cầu, các nội dung và các bước cần thực hiện Phần tóm tắt lý thuyết cơ bản của thí nghiệm được thực hiện cô đọng nhưng đầy đủ để sinh viên có thể hiểu và thực hiện tốt các nội dung yêu cầu
Để đạt hiệu quả cao, sinh viên cần chuẩn bị phần lý thuyết ở nhà trước ngày thí nghiệm Các nhóm thí nghiệm phải được chia nhỏ hợp lý, các bảng để điền dữ liệu nên được chuẩn bị sẵn
Các nội dung thí nghiệm là cơ bản và đã được cô đọng từ kinh nghiệm giảng dạy của tập thể giáo viên Bộ môn CNCTM cũng như đúc kết từ thực tế sản xuất Tuy nhiên do được biên soạn lần đầu nên chắc chắn không thể tránh khỏi các sai sót Rất mong được sự góp ý chân tình của các bạn đồng nghiệp và các nhà chuyên môn có quan tâm tới môn học Các ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 115 – C5 Đại Học Bách Khoa Hà Nội, số 1 Đại Cồ Việt
Trang 3Phần I: Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản
1.1 Khái niệm đồ gá
Đồ gá trong chế tạo máy là các cơ cấu phụ của các thiết bị công nghệ được sử dụng khi thực hiện các nguyên công gia công cơ, lắp ráp hay kiểm tra Sử dụng đồ gá sẽ cho phép hoàn thiện, bổ sung và nâng cao khả năng công nghệ của các thiết bị chính
Đồ gá có thể hoạt động như một phần hợp thành của một máy hoặc một quá trình sản xuất hay tạo thành một tập hợp các cơ cấu riêng biệt phục vụ cho quá trình chính
1.2 Ý nghĩa sử dụng của đồ gá
Sử dụng đồ gá cho phép định vị và kẹp chặt tin cậy các chi tiết gia công, ổn định chất lượng, giảm bớt tối đa sự phụ thuộc của chất lượng sản phẩm vào tay nghề công nhân
Sử dụng đồ gá cho phép tăng năng suất gia công, mở rộng khả năng công nghệ của các thiết bị chính, nâng cao trình độ kỹ thuật và giảm giá thành sản phẩm
Cho phép ứng dụng kỹ thuật tự động hóa vào các quá trình sản xuất khi mà con người không thể trực tiếp tham gia do độ phức tạp, tính nguy hiểm của quá trình
- Đồ gá chuyên dùng là các đồ gá có phần tử định vị và kẹp chặt cố định sử dụng khi gia công ở loạt phôi có cùng kích thước và hình dáng Đồ gá chuyên dùng sử dụng chủ yếu trong sản xuất hàng khối và loạt lớn Theo chức năng các đồ gá có thể được phân thành:
+ Đồ gá để gá đặt và kẹp chặt chi tiết gia công + Đồ gá để kẹp chặt dụng cụ
Trang 4+ Đồ gá lắp ráp + Đồ gá kiểm tra
+ Đồ gá cho các công việc phụ như vận chuyển, quay, định hướng chi tiết và nhiều công việc khác
Do điều kiện về thời gian, các bài thí nghiệm sẽ được thực hiện chỉ với các đồ gá sử dụng khi gá đặt và kẹp chặt chi tiết gia công
Trang 52 Bản vẽ chi tiết và phôi
3 Bộ các chi tiết tiêu chuẩn để lắp ráp đồ gá 4 Phôi gia công đã qua xử lý nguội
5 Bộ các dụng cụ sử dụng cho quá trình lắp ráp như: kìm, búa, tô vít, ke vuông, thước cặp, thước đo chiều cao, bàn map, đồng hồ so 0,01mm, compa, mũi rà,…
III Trình tự thí nghiệm
1 Thiết kế sơ đồ gá đặt
Dựa vào phương pháp gia công đã xác định, bản vẽ chi tiết và phôi, loại máy sử dụng, số chi tiết gia công trên đồ gá, tiến hành thiết lập sơ đồ gá đặt và kẹp chặt phôi trên đồ gá (có thể đưa ra 2 phương án để so sánh)
2 Chính xác hóa sơ đồ gá đặt với đầy đủ các chi tiết của đồ gá
Dựa vào kết quả đánh giá so sánh độ tin cậy, độ an toàn khi sử dụng, kích thước khuôn khổ và trọng lượng, khả năng điều chỉnh mà quyết định chọn sơ đồ bố trí tổng thể của đồ gá với đầy đủ các chi tiết cấu thành
3 Xác định các yêu cầu kỹ thuật chính của đồ gá
IV Lắp ráp đồ gá
Quá trình lắp ráp bắt đầu bằng việc chọn tấm đế
- Dựa vào hình dáng và kích thước mà chọn tấm đế phù hợp Tấm đế phải cho phép gá đặt hết các chi tiết cấu thành mà sẽ tiếp nhận lực cắt Vệ sinh và đặt tấm đề lên bàn công tác chuẩn bị lắp ráp
Trang 6- Theo sơ đồ gá đặt, bố trí các chi tiết định vị và kẹp chặt trên tấm đế - Bố trí các chi tiết khác vào các vị trí phù hợp
- Xác định vị trí sơ bộ của các chi tiết lắp bằng thước thẳng hay thước cặp - Xác định vị trí chính xác của các chi tiết định vị và điều chỉnh bằng bộ các căn
mẫu chiều dài hoặc micromet Cuối cùng là kiểm tra độ chính xác của đồ gá và điều chỉnh nếu cần
V Thực hành lắp với đồ gá phay rãnh trên chi tiết trục
- Kiểm tra các thông số của đồ gá bằng đồng hồ so, căn mẫu chiều dài, các thông số chính như độ song song tấm V với mặt bên của then dẫn, độ chính xác của kích thước xác định vị trí của then
* Lưu ý khi lắp ráp đồ gá vạn năng – lắp ráp
1 Không cố lắp các mối lắp bằng cách gõ lắp cưỡng bức, nếu chi tiết khó lắp cần kiểm tra lại các bề mặt xem có bị xước hoặc biến dạng hay không, làm sạch lại bằng giẻ mềm có thấm dầu bôi trơn
2 Kiểm tra các kích thước điều chỉnh bằng đồng hồ so hoặc tấm căn chiều dài 3 Kiểm tra độ không song song, độ không vuông góc của các mặt phẳng chuẩn so với đường tâm và mặt tỳ của các rãnh chữ T
4 Kiểm tra lại kẹp chặt các mối ghép quan trọng bằng chìa vặn có đồng hồ đo lực trước khi vận hành
VII Phần lý thuyết cơ bản về đồ gá vạn năng - lắp ráp
- Một trong các đặc trưng nổi bật của ngành chế tạo máy hiện đại là sự gia tăng đáng kể hàm lượng các sản phẩm được chế tạo theo dạng đơn chiếc và hàng loạt nhỏ
- Để giảm chi phí cho quá trình chuẩn bị sản xuất và sản xuất chính người ta sử dụng rộng rãi các loại đồ gá điều chỉnh, sử dụng nhiều lần Đồ gá vạn năng lắp ráp cũng thuộc nhóm này (xem hình 1)
Trang 7Hình 1: Bộ các chi tiết và đơn vị lắp của đồ gá vạn năng - lắp ráp Định nghĩa: Các đồ gá vạn năng – lắp ráp là một nhóm trang bị công nghệ mà các chi tiết và đơn vị lắp được chế tạo theo tiêu chuẩn hóa Chúng được chế tạo tập trung và sử dụng cho hầu hết các lĩnh vực chế tạo máy và chế tạo dụng cụ
Đặc điểm đặc biệt của quá trình chuẩn bị công nghệ sử dụng đồ gá vạn năng – lắp ráp đó là để thực hiện một nguyên công cụ thể nào đó, người ta tiến hành lắp ráp đồ gá nhanh chóng từ các chi tiết và đơn vị lắp tiêu chuẩn Sau khi gia công xong, các đồ gá sẽ được tháo dỡ để dùng cho quá trình lắp ráp đồ gá mới Thời gian chuẩn bị và lắp ráp một đồ gá dạng này yêu cầu không lớn (chỉ khoảng 3- 4h)
Các phần tử của đồ gá vạn năng – lắp ráp được liên kết với nhau theo sơ đồ then – rãnh then và được cố định bằng bulông, vít hãm hoặc đai ốc các loại Các rãnh then trên các phần tử của đồ gá vạn năng – lắp ráp được chế tạo dạng chữ T và chữ U Tùy thuộc vào chiều rộng của các rãnh chữ T người ta chia làm các bộ chi tiết tiêu chuẩn khác nhau cho đồ gá vạn năng – lắp ráp Có ba bộ cơ bản với chiều rộng rãnh then là 8, 12 và 16mm
+ Bộ các chi tiết có chiều rộng rãnh then 8mm sử dụng để gia công các chi tiết có khối lượng dưới 5kg và kích thước khuôn khổ lớn nhất là 480x180x240mm Các đồ gá vạn năng lắp ráp nhóm này sử dụng chủ yếu trong công nghiệp chế tạo dụng cụ và công nghiệp điện tử
Trang 8+ Các đồ gá vạn năng lắp ráp có chiều rộng rãnh then 12mm sử dụng khi gia công các chi tiết có khối lượng tới 60kg, kích thước khuôn khổ lớn nhất 1440x300 x720mm Các đồ gá nhóm này được dùng phổ biến trong các xí nghiệp chế tạo máy, trong sản xuất dụng cụ cũng như sản xuất sửa chữa
+ Các đồ gá vạn năng lắp ráp có chiều rộng rãnh then 16mm sử dụng để gia công - các chi tiết có khối lượng tới 300kg và kích thước khuôn khổ lớn nhất lên tới 2400x2400x960mm Các đồ gá này sử dụng chủ yếu trong công nghiệp chế tạo máy hạng nặng
Thông thường các đồ gá vạn năng – lắp ráp được tổ hợp từ các chi tiết và đơn vị lắp của 1 bộ xác định tuy nhiên trong 1 số ít trường hợp có thể tổ hợp từ các chi tiết khác bộ Trong trường hợp này cần sử dụng các then trung gian chuyên dùng
Tất cả các chi tiết tham gia vào một bộ tùy thuộc vào chức năng được phân thành 8 nhóm cơ bản: nhóm chi tiết đế, nhóm chi tiết thân, nhóm chi tiết định vị, nhóm chi tiết dẫn hướng, nhóm chi tiết đòn kẹp, nhóm chi tiết kẹp chặt, nhóm các chi tiết phụ trợ và các đơn vị lắp
+ Nhóm chi tiết đế: thuộc nhóm này là các chi tiết dạng tấm vuông, chữ nhật, tròn, tấm giảm trọng lượng và nhiều loại khác (xem hình 2) Đặc trưng kết cấu của các chi tiết đế đó là trên bề mặt làm việc của chúng có một lưới các rãnh chữ T và U cách nhau theo bước bằng bội số của của 30mm
Hình 2: Tấm đế a) Chữ nhật; b) Vuông; c) Tròn
Trên giao điểm của các rãnh T và U có các lỗ ren Mặt dưới của các tấm đế có các rãnh được chế tạo chính xác và sử dụng để định vị chính xác vị trí của đồ gá so với các rãnh chữ T của bàn máy Để định vị các tấm đế hình tròn so với bàn quay đầu phân độ, người ta thiết kế một rãnh tròn phía mặt dưới của tấm đế
Trang 9+ Nhóm chi tiết thân: thuộc nhóm này là các loại gối đỡ, trụ đứng, các tấm đệm, lót (chữ nhật, vuông, chữ T, tròn), các tấm kê, chêm, tấm kê hình vuông và nhiều loại khác (xem hình 3)
Hình 3: Các chi tiết thân
a) Thân đỡ vuông; b) Thân đỡ chữ nhật; c) Thân đỡ nghiêng; d, e, f) Tấm đệm chữ nhật; g) Tấm đệm tròn
Các loại chi tiết nhóm này dùng để tạo ra phần thân của đồ gá Chúng có thể dùng thay cho các tấm đế khi tổ hợp các đồ gá có kích thước nhỏ Còn khi các tổ hợp đồ gá có kích thước lớn, các chi tiết nhóm này lại được sử dụng như các chi tiết nối kết trung gian
Các chi tiết nhóm thân được chế tạo theo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn với dung sai khắt khe, trên bề mặt làm việc có các rãnh chữ T và U tiện lợi cho việc lắp ráp các chi tiết khác
+ Nhóm chi tiết gá đặt: sử dụng để gá đặt các chi tiết thân một cách chính xác so với các chi tiết định vị và so với nhau Chúng cũng được dùng để gá đặt phôi trên đồ gá (xem hình 4)
Trang 10Hình 4: Các chi tiết gá đặt
a, b, c, d, e, f) Khối V; g) Chốt trụ; h) Chốt trám
+ Nhóm các chi tiết dẫn hướng: Thuộc nhóm này là các loại bạc trung gian, bạc dẫn khoan (xem hình 5), các trục dẫn,… Chúng sử dụng để dẫn hướng dụng cụ cắt và điều chỉnh kích thước tới vị trí ban đầu của đồ gá
Hình 5: Các chi tiết dẫn hướng Bạc dẫn khoan
+ Nhóm chi tiết đòn kẹp: sử dụng để kẹp chặt phôi trên đồ gá Thuộc nhóm này là các đòn kẹp có hình dáng đa dạng như trên hình 6
Trang 11Hình 7: Các chi tiết kẹp chặt
a, b) Bulong kiểu rãnh; c) Đai ốc sáu cạnh thành mỏng; d) Đai ốc tròn; e) Đai ốc sáu cạnh chiều cao lớn; f) Đai ốc sáu cạnh có gờ; g) Vòng đệm phẳng; h) Vòng đệm vênh
Trang 12+ Nhóm chi tiết phụ trợ: thuộc nhóm này có các chi tiết như: tai vặn, vòng ôm, vòng kẹp, vòng đệm chặn, tay vặn, lò xo và các chi tiết khác (xem hình 8) Các chi tiết nhóm này có chức năng đa dạng.
Hình 8: Các chi tiết phụ a) Tai vặn; b) Lò xo; c) Đai ốc chịu tải
+ Các đơn vị lắp: Sử dụng các đơn vị lắp cho phép tạo ra các đồ gá vạn năng lắp ráp gọn nhẹ với số chi tiết cấu thành ít Điều này cho phép thực hiện quá trình tổ hợp đồ gá nhanh hơn, điều kiện vận hành sử dụng đồ gá thuận tiện hơn rất nhiều Thuộc nhóm này là đẩu quay, các bộ hãm tiêu chuẩn, ụ tâm, khối V di động (xem hình 9), các phiến dẫn, khoan lật được, đĩa chia độ, cơ cấu cam, cơ cấu lệch tâm, cơ cấu nêm,
Hình 9: Đơn vị lắp ráp – Khối V di động
Các đơn vị lắp cũng giống như các chi tiết thân đế, có các rãnh chữ T và U trên bề mặt làm việc để chúng có thể liên kết với nhau hoặc với các phần tử nhóm khác Số lượng chi tiết trong từng nhóm, loại kích cỡ có thể lên đến vài trăm tùy thuộc vào các bộ xác định
Yêu cầu kỹ thuật đối với các chi tiết và đơn vị lắp của đồ gá vạn năng – lắp ráp
Trang 13Các phần tử của đồ gá vạn năng – lắp ráp phải đáp ưng các yêu cầu sau: 1 Chịu mòn cao
2 Chế tạo chính xác
3 Các chi tiết của bộ chi tiết lắp ráp phải được chế tạo từ vật liệu có độ bền cao, lớp bề mặt chịu mài mòn, nhưng phần lõi phải giữ được độ dẻo sau nhiệt luyện
4 Các chi tiết quan trọng như tấm đế, thân được chế tạo từ thép 12XH34, được thấm cacbon lớp bề mặt mới chiều sâu 0,8 ÷ 1,6mm, sau đó nhiệt luyện đạt độ cứng 58 – 62 HRC
5 Các chi tiết gá đặt (cam, chốt định vị, chốt đầu cầu, then vít) được chế tạo từ thép 20X, 40X, Y84 Với thép 20X quá trình thấm và tôi như với thép 12XH34 Các chi tiết kẹp chặt được chế tạo từ thép 38XA, 40X, 45 và nhiệt luyện đạt độ cứng 36 – 42 HRC Các chi tiết quan trọng hơn nên chế tạo từ thép 38XA hoặc 40X
6 Hầu hết các chi tiết đều được chế tạo với độ nhám bề mặt trong khoảng cấp 7 – 8
7 Do quá trình tổ hợp đồ gá không cho phép thực hiện quá trình cạo sửa, do đó các chi tiết lắp ráp được chế tạo với độ chính xác cao theo nguyên tắc lắp lẫn
Lưu ý khi thiết kế đồ gá vạn năng – lắp ráp
- Quá trình thiết kế đồ gá vạn năng – lắp ráp liên quan chủ yếu tới việc chọn lựa các chi tiết và đơn vị lắp cần thiết hợp lý, bố trí chúng theo sơ đồ tối ưu, tiện lợi cho quá trình vận hành và sử dụng trên máy
- Dữ liệu ban đầu để xác định sơ đồ chung của đồ gá là phương pháp gia công (phay, tiện, khoan,…), bản vẽ chi tiết, sơ đồ định vị đã chọn, chạy máy, số chi tiết gia công trên đồ gá Nếu có bản vẽ phôi quá trình tổ hợp đồ gá sẽ đơn giản hơn rất nhiều
- Quá trình thiết kế nên bắt đầu bằng việc chính xác hóa lại sơ đồ tổng thể của đồ gá từ vài sơ đồ riêng Việc chính xác hóa nên dựa vào một số tiêu chí như: độ tin cậy, độ an toàn khi vận hành, kích thước khuôn khổ, khối lượng ước lượng, mức độ tiện lợi khi vận hành và phục vụ, khả năng hiệu chỉnh,…
- Các chi tiết của đồ gá chỉ được lựa chọn sau khi đã chọn được phương án cuối cùng theo kích thước thực của phôi
- Quá trình tổ hợp đồ gá được bắt đầu bằng việc chọn tấm đế Kích thước và hình dáng tấm đế phụ thuộc hoàn toàn vào sơ đồ bố trí của đồ gá đã được xác định ở
Trang 14trên Tấm đế phải có kích thước bảo đảm bố trí được toàn bộ các chi tiết và đơn vị lắp mà sẽ tiếp nhận tải trọng chính do lực cắt gây ra
- Tiếp theo thực hiện bố trí xác định vị trí của các phần tử định vị và kẹp chặt phôi gia công trên tấm đế Các phần tử khác như ụ đỡ vuông góc, các tấm dẫn dùng để lắp bạc dẫn dụng cụ, các chi tiết phụ sẽ được lắp sau các phần tử định vị và kẹp chặt
- Vị trí tương đối của các phần tử so với nhau sẽ được xác định thông qua nhiều then Các then này sẽ được cố định trong các rãnh T nhờ vít hãm
- Vị trí sơ bộ của các chi tiết lắp được xác định nhờ thước thẳng hoặc thước cặp Vị trí chính xác sẽ được xác định thông qua bộ căn mẫu chiều dài hoặc micromet - Tùy thuộc vào kích thước và khối lượng của chi tiết gia công, thân đồ gá có thể
được ráp lại từ vài tấm đế và cố định với nhau nhờ các ke vuông hoặc các tấm đỡ phẳng Với các nguyên công gia công tinh khi mà lực cắt không lớn, thân đồ gá có thể lắp trực tiếp từ các chi tiết riêng lẻ
- Trong thực tế sản xuất đôi khi không thể tổ hợp được hoàn chỉnh một đồ gá vạn năng – lắp ráp theo sơ đồ đã chọn, hoặc nếu được thì kết cấu sẽ cồng kềnh và không thuận tiện khi vận hành Với các trường hợp này cho phép sử dụng một vài chi tiết đặc biệt Các chi tiết đặc biệt này sẽ cho phép giảm bớt đáng kể độ phức tạp của kết cấu và tăng các ưu thế vận hành của đồ gá
- Với mục đích tăng cường độ an toàn sử dụng của các đồ gá vạn năng – lắp ráp, độ tin cậy của các mối lắp được đặc biệt quan tâm Nên sử dụng các tay vặn có đồng hồ đo momen để vặn chặt các mối ghép ren Trong bảng 1 là giá trị lực và momen kẹp của một số bulong và vít hãm thông dụng
- Trong xí nghiệp lớn việc sử dụng đồ gá vạn năng – lắp ráp sẽ rất hiệu quả khi số chủng loại chi tiết không ổn định
- Độ chính xác tối đa có thể đạt được khi gia công trên đồ gá vạn năng – lắp ráp đạt cấp 7
- Bảng 1: Lực và momen vặn của bulong và vít hãm
Trang 15Hình 10: Đồ gá phay rãnh then
1 - Tấm đế; 2, 5 – Khối V; 3 – Vít kẹp; 4 – Đòn kẹp; 6 – Phôi.
VIII Phần câu hỏi bảo vệ thí nghiệm
1 Đồ gá vạn năng – lắp ráp nên sử dụng cho dạng sản xuất nào?2 Ưu nhược điểm của đồ gá vạn năng – lắp ráp là gì?
3 Trong 1 bộ lắp có các nhóm chi tiết nào? 4 Số lượng chi tiết trong 1 bộ lắp thay đổi thế nào?
5 Có thể tổ hợp bao nhiêu đồ gá từ một bộ lắp cho các máy làm việc đồng thời trong một nhà máy?
6 Có thể tổ hợp 1 đồ gá vạn năng – lắp ráp từ các bộ lắp khác nhau không?7 Các phần tử của bộ lắp được chế tạo từ các vật liệu gì?
8 Các phần tử của bộ lắp được chế tạo với độ nhám bề mặt cấp mấy? 9 Các phần tử của bộ lắp được chế tạo với độ chính xác thế nào? 10 Đồ gá vạn năng – lắp ráp thường sử dụng trên các máy nào?11 Đồ gá vạn năng – lắp ráp thường sử dụng cho các công việc gì?
12 Có thể đạt độ chính xác thế nào khi gia công trên các đồ gá vạn năng – lắp ráp?
13 Để gia công các chi tiết có kích thước lớn thân đồ gá được hình thành như thế nào?
14 Trình tự tổ hợp một đồ gá vạn năng – lắp ráp thực hiện như thế nào?
Trang 1615 Các yêu cầu đối với đồ gá vạn năng – lắp ráp là gì?
16 Có cho phép cạo sửa các phần tử khi khi lắp ráp đồ gá vạn năng – lắp ráp không?
17 Kiểm tra lực vặn của các mối lắp ren khi tổ hợp đồ gá vạn năng – lắp ráp thế nào?
18 Có cho phép chế tạo một số chi tiết đặc biệt khi tổ hợp đồ gá vạn năng – lắp ráp không?
19 Để tạo ra các mặt phẳng nghiêng so với mặt nằm ngang hoặc thẳng đứng người ta dùng các phần tử nào?