Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá Chơng 1 Lực kẹp và cơ cấu kẹp 1.1 Tính toán lực kẹp 1.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của lực kẹp - Tạo ra chi chi tiết gia công 1 hệ lực cân bằng cung vơic các phần lực khác xuất hiên trong quá trình gia công để chi tiết không bị dịch chuyển trong quá trình cắt: - yêu cầu lực kẹp + không phá hỏng vị trí chi tiết đã đợc định vị + lực kẹp phải đủ lớn để đảm bảo cân bằng đã đợc định vị chi tiết gia công nhng không đợc quá lớn làm biến đổi chi tiết +lực kẹp ổn định đặc biệt là khi kẹp nhiều chi tiết hoặc trên 1 chi tiết kẹp ở nhiều vị trí khác nhau. +vị trí của điểm đặt phải hợp lí để thao tác dễ dàng . 1.1.2 Ph ơng pháp tính toán lực kẹp. mục đích tính toán : tạo chi tiết 1 hệ cân bằng 0 ( ) 0 Fct M F = = 1.>Các loại lực tác dụng lên chi tiết gia công a) lực kẹp : Q ur Xác định phơng chiều , điểm đặt và trị số + Phơng và chiều - Phơng lực kẹp vuông góc với lực kẹp - chiều lực kẹp hớng vào mặt định vị chính - Chiều lực kẹp nên chọn cùng chiều với lực cắt và cùng chiều với trọng lực chi tiết gia công . + Điểm đặt : Chọn điểm đặt sao cho chi tiết gia công không bị biến dạng muốn vậy điểm đặt lực kẹp phải đặt ở vị trí trên chi tiết có độ cứng vững cao nhất b.>Lực cắt . Điểm đặt luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào điểm cắt vậy chúng ta sẽ chọn 1 điểm để tíh . chon sao cho chi tiết hc bị mất ổn định nhất dới tác dụng của lực cắt c.> các lực quán tính/ Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 1 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá Lực quán tinh chuyển động thẳng thờng xuất hiện khi gia công trên máy bào hoặc máy phay F=- ma m là khối lợng chi tiết gia công a là gia tốc của chi tiết gia công - lực quán tính của chuyển động quay , trên bàn máy mài khi chi tiết chuyển động quay không trùng với tâm F ct = m.w 2 .R m khối lợng của chi tiết gia công w vận tốc góc của chi tiết gia công R là khoảng cách từ tâm quay đến trọng tâm d.>Các lực ma sát , xuất hiện tại ác vị trí tiếp xúc giữa các chi tiết gia công , với các phần tử định vị với cơ cấu kẹp. có xu hớng chông lại sự dịch chuyển chi tiết trong quá trình gia công . Điều kiện cân bằng ccs chi tiết không bị dịch chuyển khi cắt viết ph- ơng trình cân bằng 2>Một số ví dụ về tính lực cắt a> chi tiết gia công với tác dụng của lực cắt (1) Q Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com P1 2 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá P 1 là lực cắt Q là lực kẹp (của máy chuốt) trên máy chuốt Q = 0 hoặc Q0 Q= K.N (2) K là hệ số an toàn và K>1 + TH1 F 1 +F 2 >P 1 F 1 +F 2 = K.P 1 Qf 1 +Q.f 2 =K.P 1 vậy ta có Q= K.P 1 .( f 1 +f 2 ) (3) b) Chi tiết gia công chịu tác dụng của lực cắt và mô men cắt (1) Gia công trên máy tiện. Điều kiện cân bằng - chi tiết gia công không bị trợt do mômen cắt D/2.n(số chấu cặp)F 1 => kP z .d/2 n Q 1 f.D/2=kP z d/2 Q 1 =(kP z d/2)/( n.f.D/2) để chi tiết không bị trợt dới tác dụng của lực kẹp tơng tự ta có Q 2 =(P z k) / (n.f) từ hai điều kiện trên ta sẽ chọn Q nào lớn hơn làm lực kẹp (2) gá chữ V dịch chuyển của phôi do Mc, P 0 + phôi không quay dới tác quanh O dới tác dụng cảu Mc +Phôi không dịch chuyển dọc trục do P 0 N 1 = N 2 = N điều kiện cân bặng 1 2 0 ' ' 2 1 2. 2 2 F F P D D F F kMc + = + = Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 3 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá dùng mặt phẳng vuông góc với phơng của bề mặt gia công làm mặt ma sát thì có 1 điểu kiện cân bằng; .Fms k Mc= vậy theo bài ta có ' ' 2 1 0 ( ) ( ) ( )Mms Mms F Mms F Mms P= + + 3 3 0 0 2 2 1 ( ) 3 D d Mms P fP D d = - khi diện tích mặt đầu tiếp xúc trên toàn bộ hình tròn ta coi d=0 D là đg kính của phôi d là đờng kính sau khi gia công 0 0 1 ( ) 3 Mms P fP D= hệ số an toàn K 6 0 K Ki= K0 = 1,6 K1 là hệ số kể đến không đều lực cắt tăng K2 là hệ số kể đến mòn dao K3 là hệ số kể đến sự cắt không liên tục K4 hệ số kể đến nguồn sinh lực kẹp không đều K5 là hệ số kể đến vị trí của tay qay của cơ cấu kẹp K6 là hệ số kể đến khả năng lật phôi trong thực tế ta thòng chọn K = 1.9 ữ 2.6 K=1,9 lấy trong gia công tinh K= 2,6 lấy trong gia công thô Đề bài chung cho sơ đồ nh hình vẽ (Hình Vẽ) Hệ số ma sat giữa các phần tử kẹp chặt và chi tiết gia công là . Khối V Tĩnh và động có hóc là 2 đờng kính trụ ngoài là D tính lực kẹp Q cần thiết ta có: ' ' 1 1 2 1 . . . . . . 2 3 4 4 z D d D dD K P Q f f + + = + 2.2Tính toán thiết kế cơ cấu kẹp. 2.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu cơ cấu kẹp . sinh lực và có tác dụng lên chi tiết gia công 1 lực từ nguồn yêu cầu Q + khuyếch đại lực lực kẹp nếu cần + Thay đổi phơng chiều của lực do yêu cầu kết cấu đồ gá + đảm bảo độ cứng vững Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 4 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá +Đảm bảo thao tác thuận tiên không gây cản trở trong quá trình cắt . +phải có kết cấu đơn giản nhất có thể phù hợp vơi điều kiện sản xuất , phù hợp với thời gian gia công của nguyên công + có khả năng tự hãm 2.2.2 Tính toán thiết kế cơ cấu kẹp ren vít. * Ưu điểm đơn giản , dễ chế tạo có khả năng tự hãm cao. * nhợc điểm : - thời gian gá kẹp lâu -năng suất thấp Thờng dùng thủ công trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và hàng loạt vừa 1> nguyên lí kết cấu *Vít - Đai ốc ( Hình Vẽ) *Vít 2)các b ớc thiết kế. - chọn sơ đồ kết cấu a) Tính sơ bộ đ ờng kính. [ ] sb Q d c= dờng kính tiêu chuẩn d tc , điều kiện là d tc >=d sb b) tính mô men cần thiết tác dụng lên cơ cấu kẹp . . . ( ) k tb ms M P L Q R tg M = = + + Q là lực kẹp cần thiết tác dụng lên chi tiết R tb là bán kính tác dụng của chi tiết là góc nâng của ren ta có . tb S tg D = S là bớc ren, D tb là đờng kính trung bình ren là góc ma sát ta có tg= f f là hệ số ma sát - dùng cơ cấu kẹp vít đai ốc 3 3 1 2 2 1 3 D d Mms f Q D d = f 1 là hệ số ma sát giữa đai ốc và vòng đệm D là đờng kính đờng trong ngoại tiếp của đai ốc d là đờng kính bu lông -vít 1 1 3 Mms Qf d= tính gần đúng mô men kẹp Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 5 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá 0,2. . k ms M Q d M= + d là đờng kính ngoài của ren 3) các Ph ơng pháp nâng cao năng suất của cơ cấu kẹp 2.2.3 cơ cấu kẹp nêm 1) Nguyên lí và kết cấu (Hình Vẽ) đây là nêm thẳng 2) xác định góc làm việc xác định theo điều kiện tự hãm nên không tự tháo khi không có tác dụng của lực P sau khi R F N= + ur ur uur ta tách 1 2 R P P= + ur ur uur ta có P 2 +F 1 0 theo phơng y { 1 1 2 1 . ( ) P N P P tg = = vẽ lại ta tách 1 2 R P P= + ur ur uur 1 . ( )P tg -P 1 tg 1 0 tg(-)tg 1 + 1 3. xác định lực tác dụng lên cơ cấu nêm phẳng ( Hình Vẽ) theo phơng ox P=P 2 +F oy P 1 = N 1 trong đó P 1 =P 2 tg(+)(1) F 1 =N 1 tg 1 khi tác lực theo(1) ta đặt các lực đó lên các hình (2) vậy F 2 =N 2 .tg 2 Q-P 1 +F 2 =0 vậy ta cóQ= P 1 -F 2 =P 2 .tg(+)-P 2 .tg 2 =P 2 (tg(+)-tg 2 ) Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 6 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá P=Q. 1 2 1 ( ). ( ) tg tg tg tg + + + u điểm : có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá rất cao Nhợc điểm: jàm trình kẹp ngắn thờng sử dụng có cấu nêm trong quá trình gia công tinh 2.2.4 Cơ cấu kẹp bằng bánh định tâm 1> nguyên lý và kết cấu 2> Tính toán thiết kế a) xác định độ lệch tâm e ( Hình Vẽ) Để tính tâm ta có sơ đồ trích hoán (Hình vẽ) =2.e min = 1 + 2 + 3 1 là khe hở tối thiều giữa bánh lệch tâm và đầu kẹp để có thể thực hiện việc gá đặt chi tiết . 2 là lợng để dung sai giữa bề mặt định vị đến bề mặt kẹp 3 là lợng bù biến dạng đàn hồi của các chi tiết do định vị ta có 1 2 1 cos e = = b)Đ ờng kính bánh lệch tâm (Hình vẽ) Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 7 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá ms R Q F= + ur ur uuur -Xác định điều kiện tự hãm của bánh lệch tâm ở hiện tợng tự hãm thì = 0 điều kiện cân bằng . 2 ms D M F Q e+ với . 2 ms d M s f= ( với d/2 bán kính chốt ngợc chiều R) 2 sin D e R = ( M ms =.S chỉ tính có khớp quay bản lề ) ta có tg=f 2 là hệ số ma sát giữa bán kính lệch tâm và phôi là bán kính ma sát =d.f - Xác định bề rộng B Xác định điều kiện bền dập 2 2 1 2 1 2 0,565. 1 1 . . d Q R B E E à à = Q là lực kẹp R là bán kính bánh lệch tâm B là bề rộng bánh lệch tâm 1 à , 2 à là hệ số poát xông của vật liệu gia công E 1 ,E 2 là modun đàn hồi đối với thép và gang E 1 =E 2 =E đối với thép và gang à 1 =à 2 = 0,25 [ ] 0,41. 80 1200( ) . d d Q MPa R B = = ữ B bề rộng của bánh lệch tâm [ ] 2 0,17. . d Q E B R = c)Xác định lực P tác dụng lên bánh lệch tâm (Hình Vẽ) Q.b+F.a+M ms =M =P.L M=Q.esin +Qtg(R+ecos )+S SQ M=Q.[e(sin +fcos )+f.R+] R.f=Rtg ,, rất nhỏ tg Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 8 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá Rtg R.Rsin=e- sin +f.cos = ' ' cos sin sin cos cos 1 + ; = sin( +) M=Q.e.[1-sin( +)] với =180 o - 1.2.5)Cơ cấu kẹp bằng ống kẹp đàn hồi: 1)Nguyên lý kết cấu ( Hình Vẽ) 2)Công dụng: Dùng kẹp chặt khi mặt chuẩn là các mặt trụ ( ngoài ,, trong) . Có khả năng định tâm rất cao ( có thêt đạt đợc độ đồng tâm 0,005ữ0,01mm) 3)Tính lực kéo( đẩy) P: 1 + là hệ số ma sát giữa mặt côn ống kẹp và thân máy 1 là góc ma sát giữa côn và ống kẹp Q= Q 1` +Q 2 Q 1 là thành phần lực cần thiết gây ra biến dạng cảu các chấu kẹp để triệt tiêu khe hở: ( Hình Vẽ) Q 2 là thành phần tạo lực kẹp tác dụng chi tiết gia công Ta chỉ cần tính Q 2 ta có : 2 3 3. . .E J Q L = với E là modun đàn hồi vật liệu khe hở hớng kính giữa phôi và bề mặt chấu L chiều dài làm việc của chấu kẹp J momen quán tính tĩnh của mặt cắt ngang n số chấu kẹp ta có J= 2 3 1 1 1 1 1 2.sin. ( sin cos ) 8 D + + D-đờng kính ngoài ống kẹp đàn hồi - chiều dày ống kẹp 1 - góc ôm tong chấu kẹp 1 - (rad) 1 = 2. 3 n=3 Q 1 =600. 3 3 .D s l n=4Q 1 =200. 3 3 .D s l Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 9 Bài giảng cơ sở thiết kế đồ gá (Hình Vẽ) Trờng hợp 1:Phôi không có cơ cấu chặn phôi điều kiện tự hãm P=(Q 1 +Q 2 ) tg(+) *Trờng hợp 2: P=(Q 1 +Q 2 )[ tg(+)+tg 1 ] hành trình kẹp đối với ông kẹp đàn hồi là rất nhỏ (0,2ữ0,4 mm) , nên bề mặt trụ gia công tinh IT6ữIT7 đợc dùng trên các loại máy gia công tinh , máy khoan. 1.2.6)Cơ cấu kẹp chặt bằng các bạc đàn hồi (Hình vẽ) 1) bạc đàn hồi 2) thân gá 3) chất nhão( không chịu nén) 4) chốt p= 2 4 P d p= 2 . . . . 2. . . E h J Q L + -khe hở ban đầu gữa bạc đàn hôi và phôi E- modun đàn hồi cảu vật liệu làm bạc. h-chiều dài phần phụ biến dạng a- bán kính phần trụ ngoài của bạc -hệ số phụ thuộc vào tỷ số h/a và L/a J hệ số ta có 2 1 2 1 0,85 0,15 a J R = + a 1 là bán kính trong phần làm việc của bạc h L 0,5 0,75 1 1,5 2 0,03 0,54 0,6 0,69 0,82 0,87 0,04 0,53 0,57 0,63 0,78 0,85 0,05 0,56 0,58 0,6 0,73 0,83 0,06 0,53 0,55 0,59 0,71 0,80 Created by Mạnh Mán yopopovp@yahoo.com 10 . giảng cơ sở thiết kế đồ gá Chơng 1 Lực kẹp và cơ cấu kẹp 1.1 Tính toán lực kẹp 1.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của lực kẹp - Tạo ra chi chi tiết gia công 1 hệ lực cân bằng cung vơic các phần lực. kế cơ cấu kẹp. 2.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu cơ cấu kẹp . sinh lực và có tác dụng lên chi tiết gia công 1 lực từ nguồn yêu cầu Q + khuyếch đại lực lực kẹp nếu cần + Thay đổi phơng chiều của lực. F = = 1.>Các loại lực tác dụng lên chi tiết gia công a) lực kẹp : Q ur Xác định phơng chiều , điểm đặt và trị số + Phơng và chiều - Phơng lực kẹp vuông góc với lực kẹp - chiều lực kẹp hớng vào mặt