đồ án máy cắt thiết kế máy tiên ren vít vạn năng trên cơ sở dựa theo máy chuẩn 16k20

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy tiên ren vít vạn năng trên cơ sở dựa theo máy chuẩn 16K20 Giáo viên hướng dẫn: TRẦN VỆ QUỐC Sinh viên thiết kế : NGUYỄN VĂN VIỆN Lớp: K33MB MỤC LỤC Phần Trang Phân I: Tổng hợp cấu trúc động học máy. 1-8 Phần II: Đặc trưng kỹ thuật của máy. 9-15 Phần III: Thiết kế động học máy. 16-56 Phần IV: Thiết kế động lực học máy. 57-69 Phần V: Tính toán chi tiết máy. 70-80 Phần VI: Tính toán hệ thống bôi trơn và làm mát. 81-85 PHẦN I : TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG. Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp. Nó được dùng để gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Phù hợp với loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, thính hợp với sửa chữa,chế tạo các chi tiết thay thế. Ngày nay do tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, máy tiện ren vít vạn năng được cải tiến nhiều cho phù hợp với nhu xu hướng phát triển của thời đại. Đặc biệt là các máy được điều khiển theo chương trình số (CNC), ứng dụng công nghệ mới CAD/CAM/CNC. Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Nếu sử dụng thêm các đồ gá chuyên dùng thì có thể mở rộng thêm khả năng công nghệ của máy để thực hiện các nguyên công khác như khoan, khoét, doa, tiện các bề mặt định hình, mặt phẳng, cắt đứt có độ chính xác cao. Những công việc chủ yếu của máy tiện ren vít vạn năng là để tiện trơn và tiện ren. Máy có thể tiện được các loại ren hệ mét, ren hệ Anh, ren nhiều đầu mối, ren khuếch đại, ren tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn, ren trái và ren phải. . . II. TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG. 1. Sơ đồ gia công. Máy tiện ren vít vạn năng chủ yếu dùng để gia công các bề mặt tròn xoay (Trụ trơn) và bề mặt ren. Chọn hai nguyên công đặc trưng này của máy để xác định sơ đồ gia công. Q 1 + 2 1 A T 2 H 1 :sơ đồ nguyên công tiện trụ trơn a. Nguyên công tiện trụ trơn. Bề mặt này được hình thành nhờ hai chuyển động: chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi Q 1 và chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang dao T 2 nhằm tạo ra lượng chạy dao. Vậy có hai chuyển động tạo hình là: + φ S (Q 1 ): Chuyển động tạo hình đường sinh 1. + φ c (T 2 ): Chuyển động tạo hình đường chuẩn 2. phương pháp tạo hình bề mặt là vết ( quỹ tích) b. Nguyên công tiện ren. Đường sinh (1) là prôfin ren được hình thành từ phương pháp chép hình. Đường chuẩn (2) là đường xoắn vít trụ được hình thành từ phương pháp vết. Để tạo ra bề mặt ren thì 2 chuyển động thành phần Q 1 , T 2 phải có mối quan hệ chặt chẽ với nhau đảm bảo khi trục chính mang phôi quay được 1 vòng thì bàn maý mang dao phải dịch chuyển một lượng bằng bước ren t hay bước xoắn H (đối với ren nhiều đầu mối). Vậy có hai chuyển động tạo hình là : φ S (Q 1 ) : Chuyển động tạo hình đường sinh 1. φ c (Q 1 , T 2 ) : Chuyển động tạo hình của đường chuẩn 2. 2. Các chuyển động cần thiết của máy. a. Chuyển động tạo hình (ký hiệu φ ) . + H 2 sơ đồ nguyên công tiện ren + 2 T 2 Q 1 1 t Chuyển động tạo hình là chuyển động cần thiết để tạo ra đường sinh và đường chuẩn. Số lượng các chuyển động tạo hình được xác định qua biểu thức: N φ = N φ s + N φ c - 1/2 N φ T Trong đó: N φ s : Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường sinh. N φ c : Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường chuẩn. N φ T : Số chuyển động trùng. Trong đó : N φ s =0 ; N φ c =2 ; N φ T =0 (Tiện ren) N φ s =1 ; N φ c =1 ; N φ T =0 (Tiện trơn) Như vậy trong cả hai trường hợp tiện thì N φ =2 nghĩa là chuyển động tạo hình gồm có 2 thành phần φ(Q 1 ,T 2 ). b. Chuyển động cắt gọt. Chuyển động căt gọt là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình bóc phoi, ở đây chuyển động cắt gọt trùng với chuyển động tạo hình do đó cấu trúc động học máy đơn giản nhưng nó lại hạn chế công suất cắt gọt. Ngoài các chuyển động chạy dao dọc của bàn máy, chuyển động phụ còn có chuyển động chạy dao ngang để thực hiện một số nguyên công khác như : Xén mặt đầu, tiện cắt đứt. c. Chuyển động phân độ. Chuyển động phân độ là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tương đối giữa dao và phôi sang vị trí mới, khi trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt gia công căn bản giống nhau. Ví dụ như : Tiện ren nhiều đầu mối. d. Chuyển động định vị. Chuyển động định vị là chuyển động nhằm khống chế kích thước gia công của chi tiết gia công, nó có nhiệm vụ xác định hướng của tọa độ phôi và dao với nhau, tức là xác định vị trí tương đối của đường sinh và đường chuẩn với nhau trong các trục toạ độ của máy. Chuyển động định vị có thể là chuyển động ăn dao nếu trong lúc thực hiện có tiến hành cắt gọt và có thể là chuyển động điều chỉnh nếu trong lúc thực hiện không có quá trình cắt gọt. e. Chuyển động điều khiển. Là chuyển động nhằm đảm bảo máy hoạt động theo một tiến trình công nghệ xác định, chuyển động này của máy là chuyển động cần thiết để cho máy trở thành máy tự động hay bán tự động. Ví dụ các chuyển động thực hiện đóng mở lý hợp hay khống chế hành trình. g. Các chuyển động phụ khác. Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn mà không tham gia cắt gọt, các chuyển động này cần thiết khi kết thúc một lượt gia công để chuyển sang lượt gia công khác. 3. Liên kết đông học và nhóm động học. a. Liên kết động học. Để thiết lập một chuyển động chấp hành hoàn toàn xác định cần phải thực hiện một liên kết về chuyển động giữa các khâu chấp hành với nhau và với nguồn chuyển động, liên kết đó gọi là liên kết động học. Có hai loại liên kết động học là: + Liên kết trong: Có nhiệm vụ nối giữa các khâu chấp hành với nhau đảm bảm chuyên động chấp hành đi theo quỹ đaọ đã cho và bản thân nó nếu không có nguồn chuyển động thì không thể chuyển động được. + Liên kết ngoài: Là liên kết nối các khâu chấp hành với nguồn chuyển động đảm bảo thực hiện các thông số gốc, hướng tốc độ và hành trình của chuyển động chấp hành đã cho. - Các thành phần tạo nên một liên kết là: khâu cố định đưa vào có tỷ số truyền cố định vì lý do kết cấu và để cân bằng động học, ký hiệu trên sơ đồ bằng nét ((- - - - - - -)) khâu điều chỉnh có tỷ số truyền điều chỉnh được tuỳ theo các thông chuyển động chấp hành, ký hiệu trên sơ đồ bằng hình thoi (( φ )) hay dấu ((- x -)). b. Nhóm động học. Liên kết trong và liên kết ngoài hợp lại tạo thành nhóm động học và thực hiện một chuyển động chấp hành xác định. Liên kết ngoài và liên kết trong không nhất thiết phải tại khâu chấp hành mà có thể nối vào bất kỳ một khâu cố định nào ( gọi là khâu bị động) của liên kết trong.Tên của nhóm sẽ mang tên của chuyển động chấp hành mà nó thực hiên như : + Nhóm tạo hình. + Nhóm phân độ. II. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẦU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY. Tập hợp một hay vài nhóm động học nối kết cấu hay nối động học với nhau, tạo thành cấu trúc động học toàn máy. Vì vậy muốn xây dựng cấu trúc động học máy cần nắm vững nguyên tắc nối động và nguyên tắc bố trí các khâu điểu chỉnh. Biết rằng ngoài chuyển động chạy dao dọc T 2 máy còn có chuyển động chạy dao ngang T 3 để tiện mặt phẳng, tiện mặt đầu và tiện căt đứt. . . Do đó liên kết của máy phải có vít me ngang. Khi thực hiện tiện trơn chuyển động tịnh tiến của bàn xe dao T 2 sẽ do + + p ,m,z 3 4 5 6 T 3 T 2 t vmn t vmd 1 Q 1 2 t H 3 : Sơ đồ cấu trúc động học máy. cơ cấu bánh răng thanh răng đảm nhận khi cắt ren sử dụng vít me dọc để chạy dạo dọc. Theo yêu cầu máy chế tạo ra phải gia công được các loại phôi có kích thức khác nhau nằm trong phạm vi cho phép, nhằm thoả mãn tính công nghệ khi chọn chế độ cắt hợp lý. Vì vậy trục chính phải có nhiều tốc độ tương ứng với chế độ cắt. Để bảo đảm điều đó ta phải thiết kế hộp tốc độ(i v ) và cơ cấu điều chỉnh tốc độ cho trục chính. Để tạo ra các lượng chạy dao khác nhau (dọc, ngang) trong máy cần bố trí hộp chạy dao (i s ) khi này sơ đồ cấu trúc động học máy và điều chỉnh động học máy được thể hiện như hình vẽ. Trục vít me ngang- T 3 Trục vít me dọc T 2 - Liên kết trong: Trục chính Q 1 →i s Trục trơn (B r - T r )- T 2 - Liên kết ngoài: i đ/c →i v →Trục chính. *. Xích tốc độ: - Từ động cơ M 1 đến trục chính mang phôi + + 4 7 8 9 H 4 : Tổng hợp cấu trúc động học toàn máy M 1 i s 5 6 M 2 i v 3 21 t vmn 10 π,m,z T 3 T 2 t Q 1 t vmd M 1 – 1 – 2 – i v – 3 – 4 – Trục chính. - Lượng di động tính toán n đ/c = n T/c (Vòng/phút) - Phương trình điều chỉnh. n đ/c × i 12 × i v ×i 34 = n t/c - Công thức động học. i v = C v . n t/c *. Xích chạy dao tiện trơn. - Từ trục chính mang phôi đến bộ truyền bánh răng thanh răng. Trục chính – 4 – 5 – i s – 6 – 8 – BR – TR - Lượng di động tính toán. 1 vòng trục chính tạo ra S d (mm) bàn dao dọc - Phương trình điều chỉnh. 1× i 45 ×i s ×i 68 ×π.m n .Z =S d (mn) - Công thức động học. i s =C s1 .S d * Xích chạy dao tiện ren. - Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc dọc (t vmd ) - Trục chính – 4 –5 – i s – 6 – 7 – t vmd - Lượng di động tính toán. 1 vòng trục chính tạo ra t(mm) bàn dao. - Phương điều chỉnh. 1×i 45 ×i s ×i 67 ×t vmd = t(mn) - Công thức động học i s = C s2 . t *. Xích chạy dao ngang. - Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc ngang (t vmn ) Trục chính – 4 – 5 – i s – 6 – 9 – t vmn - Lượng di động tính toán. 1 vòng trục chính tạo ra S ng (mm) bàn dao ngang. - Phương trình điều chỉnh 1×i 45 ×i s ×i 69 ×t vmn = S ng (mm) - Công thức động học. i s = C S3 .S ng *. xích chạy dao nhanh. +. chạy dao dọc. - Từ động cơ chạy dao nhanh M 2 đến bộ truyền BR/TR M 2 – 10 – 8 – BR/TR - Phương trình điều chỉnh n đ/c (M 2 ) ×i 108 ×π.m n .z = S d (mm) +. chạy dao ngang. [...]... động cơ không đồng bộ 3 pha có N= 10(Kw) ; n=1460(v/ph) PHẦN IV: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY I XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, àn toàn Một máy mới đã thiết kế, chế tạo song phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy. ..- Từ động cơ dao nhanh M2 đến bộ truyền vít me ngang M2 – 10 – 9 – tvmn - Phương trình điều chỉnh nđ/c(M2) ×i109×tvmn = Sng(mm) PHẦN II : ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA MÁY I ĐẶC TRƯNG CÔNG NGHỆ - Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công được các bể mặt trụ tròn xoay (trong, ngoài); mặt đầu và các bề mặt ren, tiện cắt đứt - Các nguyên công thực hiện trên máy tiện là : Tiện trụ trơn, tiện ren, khoan, doa,... trước khi đưa vào sản xuất Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy Chế độ cắt gọt bao gồm: Chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt thử máy 1.Chế độ cắt gọt cực đại Theo kinh nhiệm tính toán S, v, t bằng các công thức sau: t max = C.3 D1 max = 0,7.3 220 ≈ 4,226(mm) trong đó: C= 0,7 ( chọn vật liệu... việc ở mọi tốc độ vì vậy phải chọn chế độ cắt phù hợp Đặc trưng động lực học của máy được xác định theo chế độ cắt tính toán có tải trọng và công suất lớn nhất 1 Chế độ cắt tính toán Chiều sâu cắt tính toán: Được xác định theo biểu thức: t * = 0,7 × 3 D1max (mm) Với D1max=220 (mm) thay số t * = 0,7 × 3 220 ≈ 4,226 - Lượng chạy dao tính toán: Được xác định theo biểu thức: S * = 0,4.t * − 0,3 (mm/v)... 0,66 Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ chi tiết máy làm việc với tải trọng cực đại Thực tiễn cho thấy không bao giờ máy làm việc hết tải trọng Độ bóng, độ chính xác, trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác là nguyên nhân hạn chế khả năng sử dụng của máy Để tính toán hợp lý hơn có thể sử dụng chế độ cắt gọt tính toán 2.Chế độ cắt gọt tính toán Chuỗi số vòng quay n của máy biến đổi từ... bảo đảm máy làm việc hết công suất 3.Chế độ thử máy Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà sản xuất quy định Trước khi đưa máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ kiểm nghiệm nhất định Thử máy theo chế độ cắt gọt với mục đích kiểm tra máy làm việc có ổn định và đủ bền hay không Nếu cho máy làm việc ngoài phạm vi cho phép thì chi tiết sẽ nhanh hỏng do đó ta chọn... V : TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY I THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP CHẠY DAO - ở đây ta tính cho cặp bánh răng Z = 28/35 ( truyền từ trục XII đến XIV) - các thông số thiết kế: + Công suất trên trục XIII : NXIII = 0,471 (kw) + Tỉ số truyền : iXIII – iXIV = 5/4 + Số vòng quay tính toán : nt = 23,2 (v/ph) + Mô men xoắn: Mx = 193881 (N.mm) 1 Chọn vật liệu Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm... máy và làm cho kết cấu rất phức tạp.Do đó chọn các trị số tốc độ cắt tới hạn tốt nhất là căn cứ vào các tài liệu thống kê về sử dụng tốc độ cắt trên các máy khác nhau Có thể tăng trị số tốc độ cắt lớn nhất lên 25% khi kể đến sự tiến bộ về mặt kết cấu và vật liệu dụng cụ cắt + Chuỗi số vòng quay tới hạn của trục chính Theo đề tài thiết kế ta có: nmin= 12,5 (v/ph) ; nmax= 1600 (v/ph) + Số cấp tốc độ là... (mm/vòng) - Bước ren: Hệ mét : t= 0,5112(mm) Hệ Anh: n = 560,25 (số vòng ren trong 1’’) Ren mô đun: m = 0,5112 (mm) Ren pít: p = 560,25 (số vòng pít/1’’) III ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC 1 Xích tốc độ + Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và bé nhất của máy, bằng cách phối hợp những điều kiện thuận lợi hoặc khó khăn nhất với nhau, sẽ dẫn tới tăng rất lớn phạm vi điều chỉnh của máy và làm cho kết cấu rất phức... nếu bố trí thêm đồ gá thì có thể mở rộng thêm phạm vi công nghệ của máy - Các dụng cụ cắt được sử dụng trên máy tiện thường là : Thép cacbon dụng cụ, thép gió, thép hợp kim dụng cụ, hợp kim cứng - Phôi có thể gia công được trên máy là phôi thanh, phôi rèn hoặc đúc Vật liệu phôi chủ yế là thép cacbon, thép hợp kim , gang Ngoài ra còn có hợp kim mầu và vật liệu phi kim loại - Tuy theo phương pháp . KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy tiên ren vít vạn năng trên cơ sở dựa theo máy chuẩn 16K20 Giáo viên hướng dẫn: TRẦN VỆ QUỐC Sinh viên thiết kế : NGUYỄN VĂN VIỆN Lớp:. TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG. Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp ren vít vạn năng là để tiện trơn và tiện ren. Máy có thể tiện được các loại ren hệ mét, ren hệ Anh, ren nhiều đầu mối, ren khuếch đại, ren tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn, ren trái và ren phải.