Bài tập lớn đồ gá Lời nói đầu Trong quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí ngời ta dùng nhiều công cụ lao động với kết cấu và tính năng kỹ thuật ngày càng hoàn thiện hơn nhằm nâng cao chất lợng sản phẩm và hạ giá thành sản xuất. Đối với khâu gia công chi tiết cơ khí thì trang bị công nghệ là toàn bộ phụ tùng kèm theo máy nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy, tạo điều kiện cho thực hiên quá trình gia công với hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao. Để đảm bảo chức năng làm việc và hiệu quả sử dụng của đồ gá về các mặt kỹ thuật và kinh tế, trớc hết phải lựa chọn và xác định hợp lý những đồ gá vạn năng sẵn có; còn với đồ gá chuyên dùng thì phải thiết kế và tính toán kết cấu đồ gá theo đúng nguyên lý, thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật do nguyên công đặt ra và chất lợng, năng suất, hiệu quả của quá trình gá đặt đối tợng sản xuất trên thiết bị sản xuất. Sau đó phải giám sát và điều hành chặt chẽ quá trình chế tạo và thử nghiệm đồ gá chuyên dùng. Trong nội dung của bài tập lớn đồ gá, em đợc giao tính toán và thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết tay biên ở nguyên công 1. Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của GS.TS Lê Văn Tiến trong bộ môn công nghệ chế tạo máy đến nay bài tập lớn của em đã hoàn thành. Tuy nhiên việc tính toán, thiết kế không tránh khỏi sai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự góp ý, bổ xung của các bạn. Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Lê Văn Tiến đã giúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao. Hà Nội, ngày 28/04/2009 1) Phân tích sơ đồ gá đặt, yêu cầu công nghệ và chọn cơ cấu định vị: +) Yêu cầu công nghệ ở nguyên công 1(phay 2 mặt đầu): - Đảm bảo độ nhám bề mặt R a = 1,25. - Độ song song 2 bề mặt 0,08. - Kích thớc cần đạt B = 29(mm). - Đảm bảo độ đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của biên. +) Sơ đồ gá đặt: SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá - Chuẩn: Để đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ, tay biên phải đợc hạn chế tối thiểu 3 bậc tự do ( ) ; ;x y z r ) ). Tuy nhiên, để gá đặt nhanh, giảm thời gian phụ, nâng cao năng suất ta sẽ hạn chế cả 6 bậc tự do. Các mặt chuẩn và các bậc tự do tơng ứng đợc hạn chế đợc thể hiện trên hình vẽ: A( ) ; ;x y z r ) ); B( ) ;y z ) ) ; C( x ) ) - Định vị và kẹp chặt: Tay biên đợc định vị và kẹp chặt trên 2 má của êtô tự định tâm. Sử dụng êtô tự định tâm có thể đảm bảo đợc độ đối xứng qua mặt phẳng đối xứng của biên. Ta dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, hớng của lực kẹp từ hai phía cùng tiến vào, phơng của lực kẹp cùng phơng với phơng của kích thớc thực hiện. 2 má của êtô là đồ định vị vào mặt chuẩn A hạn chế 3 bâc tự do ( ) ; ;x y z r ) ). Trên bền mặt 1 bên má ta sử dụng 1 chốt trụ ngắn định vị vào bề mặt bên B hạn chế 2 bậc tự do ( ) ;y z ) ). Sử dụng 1 chốt tỳ điều chỉnh định vị vào bề mặt C hạn chế 1 bâc tự do ( x ) ). Chốt tỳ điều chỉnh còn có tác dụng điều chỉnh lại vị trí của phôi cho phù hợp. Để đảm bảo độ phẳng của hai mặt đầu ta cần gia công hai mặt của hai đầu biên trong cùng một nguyên công bởi vậy ta dùng cơ cấu bàn phân độ. 2) Sơ đồ tác dụng của các ngoại lực: SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá 3) Xác định giá trị, phơng chiều, điểm đặt của ngoại lực tác dụng: Chọn máy: Máy phay nằm ngang 6H82. Công suất của máy N m = 7kW Chọn dao: Phay bằng hai dao phay đĩa ba mặt răng gắn mảnh thép gió, có các kích thớc sau: D = 160 mm, d =40 mm, B = 18 mm, số răng Z = 18 răng. Lợng d gia công: Phay 2 lần với lợng d phay thô Z b = 2,5 mm Chế độ cắt: Chiều sâu cắt t = 1,25 mm, lợng chạy dao S z = 0,15mm/răng, tốc độ cắt V = 32,5 m/phút. a) Phay đầu to: Lực cắt lớn nhất khi chiều rộng cắt bằng đờng kính ngoài của mặt đầu to: B = 70 (mm) Lực cắt lớn nhất đợc xác định theo công thức: 10. . . . . . . x y n p Z z MP q w C t s B Z P k D n = SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá Tra bảng 5-41 Sổ Tay CNCTM2: C p = 82,5 ; x = 0,95 ; y = 0,8 ; u = 1,1 ; q = 1,1 ; w = 0. k MP là hệ số điều chỉnh cho chất lợng vật liệu gia công. Và đợc tính theo công thức sau: 750 n B MP k = ữ với n = 1; B = 580(N/mm 2 ). Vậy: 0,95 0,8 1,1 1,1 10. . . . . 10.82,5.1, 25 .0,15 .70 .18 580 . . 1253(N) . 160 .1 750 x y u p Z z MP q w C t s B Z P k D n = = = Đối với phay đối xứng bằng dao phay mặt đầu ta có các tỷ số giữa các lực P h , P v với P z nh sau: P h / P z = 0,35 ; P v / P z = 0,9 . từ đó ta có: P h = 0,35. P z = 0,35.1253 = 438,5(N). P v = 0,9. P z = 0,9.1168 = 1128(N). Phơng, chiều điểm đặt của 2 lực P h ; P v nh trên hình vẽ. a) Phay đầu nhỏ: Lực cắt lớn nhất khi chiều rộng cắt bằng đờng kính ngoài của mặt đầu nhỏ: B = 50 (mm) Lực cắt lớn nhất đợc xác định theo công thức: 10. . . . . . . x y n p Z z MP q w C t s B Z P k D n = Tra bảng 5-41 Sổ Tay CNCTM2: C p = 82,5 ; x = 0,95 ; y = 0,8 ; u = 1,1 ; q = 1,1 ; w = 0. k MP là hệ số điều chỉnh cho chất lợng vật liệu gia công. Và đợc tính theo công thức sau: 750 n B MP k = ữ với n = 1; B = 580(N/mm 2 ). Vậy: 0,95 0,8 1,1 1,1 10. . . . . 10.82,5.1, 25 .0,15 .50 .18 580 . . 865(N) . 160 .1 750 x y u p Z z MP q w C t s B Z P k D n = = = Đối với phay đối xứng bằng dao phay mặt đầu ta có các tỷ số giữa các lực P h , P v với P z nh sau: P h / P z = 0,35 ; P v / P z = 0,9 . từ đó ta có: P h = 0,35. P z = 0,35.865 = 303(N). P v = 0,9. P z = 0,9.865 = 778,5(N). SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá 4) Tính lực kẹp W: +) Tính hệ số an toàn: K = K 0 .K 1 .K 2 .K 3 .K 4 .K 5 .K 6 K 0 - hệ số an toàn trong mọi trờng hợp (K 0 = 1,5). K 1 - hệ số kể đến lợng d không đều (K 1 = 1,2). K 2 - hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt(K 2 = 1,2). K 3 - hệ số kể đến vì cắt không liên tục làm tăng lực cắt (K 3 = 1,2). K 4 - hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định (K 4 = 1). K 5 - hệ số kể đến vị trí tay quay của cơ cấu kep không thuận tiện (K 5 = 1). K 6 - hệ số kể đến mômen làm lật phôi quanh điểm tựa(K 6 = 1). Vậy: K = 1,5 . 1,2 . 1,2 . 1,2 . 1. 1. 1 = 2,6 Hệ số ma sát với bề mặt chuẩn là mặt thô là f = 0,3. +)Với sơ đồ gá đặt có sử dụng cơ cấu phân độ để gia công cả 2 đầu của tay biên trong 1 lần gá, ta phải xác định lực kẹp W sao cho đảm bảo khả năng chống xoay và chống lật với cả 2 vị trí. a) Phay đầu to: - Lực P h có tác dụng đẩy tay biên dịch chuyển theo phơng ngang. Lực kẹp W phải sinh ra 1 lực F ms có độ lớn đủ để chống lại khả năng địch chuyển do lực P h gây ra. Từ đó ta xác định đợc lực kẹp W nhờ phơng trình cân bằng tĩnh của hệ lực nh sau: K.2.P h = 2.F ms = 2.f.W (do sử dụng 2 dao phay đĩa ba mặt và kẹp chặt sử dụng 2 má êtô nên trong công thức trên phải nhân 2 lần lực W và P h ). Từ đó, xác định đợc lực kẹp W nh sau: W = K.P h / f = 2,6. 408,8/ 0,3 = 9183(N). - Lực cắt P yz tại vị trí nguy hiểm nhất B, có tác dụng làm lật tay biên quanh điểm A. Lực kẹp W phải sinh ra mômen ma sát quay quanh điểm A có giá trị đủ lớn để chống lại mômen của lực P yz . Tuy nhiên mômen ma sát không thể tính chính xác nên ta tính bằng cách quy đổi ra mômen ma sát trung bình. Từ sơ đồ đặt lực nh hình vẽ ta xác định đợc lực kẹp W: 2.K(P h .a + P v .b) = 2.f.W.(c/2) => W = h v K(P .a + P .b) 2,6(438,5.13+1128.37,5) 9244( ) .0,5. 0,3.0,5.90 N f c = = SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá b) Phay đầu nhỏ: - Tơng tự phay đầu to, tuy nhiên ở trờng hợp này lực P h = 303(N). W = K.P h / f = 2,6. 303/ 0,3 = 2626s(N). - Lực cắt P yz tại vị trí nguy hiểm nhất B, có tác dụng làm xoay tay biên quanh điểm O . Lực kẹp W phải sinh ra mômen ma sát quay quanh điểm O có giá trị đủ lớn để chống lại mômen của lực P yz . Tuy nhiên mômen ma sát không thể tính chính xác nên ta tính bằng cách quy đổi ra mômen ma sát trung bình. Từ sơ đồ đặt lực nh hình vẽ ta xác định đợc lực kẹp W: 2.K(P h .a + P v .b) = 2.f.W.(c/2) => W = h v K(P .a + P .b) 2,6(303.23+778,5.82,5) 27423( ) .0,5. 0,3.0,5.45 N f c = = Lực kẹp W đợc chọn là giá trị lớn nhất trong số các lực kẹp tính ở trên: W = 27423(N) 5) Các thành phần chính của đồ gá: +) Cơ cấu định vị và kẹp chặt phôi: Sử dụng êtô tự định tâm để định vị và kẹp chặt phôi. SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá +) Cơ cấu phân độ đồ gá: Chọn cơ cấu phân độ trục quay thẳng đứng có sử dụng chốt côn, kẹp chặt phần quay bằng trục lệch tâm. +) Chọn thân đồ gá và cơ cấu định vị đồ gá lên bàn máy: 6) Tính độ chính xác của đồ gá: Từ công thức xác định sai số gá đặt: 2 2 2 2 2 . 1 1 : 2 5 dg c k m ld cltr gd can dat = + + + + = ữ Từ đó ta có sai số chế tạo đồ gá: SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá 2 2 2 2 2 ( ) cltr gd c k m ld = + + + Trong đó: +) [ gd ] - Sai số gá đặt cho phép. [ gd ] = (1/2) cần đạt = 0,5 . 0,2 = 0,1(mm) = 100(àm) +) c - Sai số chuẩn. Với chuẩn định vị là mặt đối xứng của thân biên, và với yêu cầu gia công đảm bảo đối xứng của kích thớc B29 qua mặt đó, ta có thể thấy chuẩn định vị ở đây trùng với gốc kích thớc nên sai số chuẩn ở đây bằng 0. c = 0 +) k - Sai số kẹp chặt phôi. Mặt chuẩn là mặt đối xứng của thân biên nên trong quá trình kẹp chặt mặt chuẩn không bị xê dịch đo lực kẹp. Vì vậy sai số kẹp chặt bằng 0. +) m - sai số do mòn đồ định vị gây ra. N m . = (àm) = 0,3. 8000 = 26,83 àm. +) ld - sai số điều chỉnh đợc sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy ld = 5 ữ 10 àm. Tóm lại ta tính đợc sai số chế tạo đồ gá là: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 100 0 0 26,83 10 95,98 cltr gd c k m ld = + + + = = àm. Tài liệu tham khảo: 1) Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá (PGS.PTS Lê Văn Tiến, PGS.PTS Trần Văn Địch, PTS Trần Xuân Việt ) Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật . SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá 2) Sổ tay công nghệ chế tạo máy (PGS.PTS Lê Văn Tiến, PGS.PTS Trần Văn Địch,PGS,TS Ninh Đức Tốn, PTS Trần Xuân Việt )(Tập 1,2,3) Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 . Bài tập lớn đồ gá +) Cơ cấu phân độ đồ gá: Chọn cơ cấu phân độ trục quay thẳng đứng có sử dụng chốt côn, kẹp chặt phần quay bằng trục lệch tâm. +) Chọn thân đồ gá và cơ cấu định vị đồ gá. quá trình gá đặt đối tợng sản xuất trên thiết bị sản xuất. Sau đó phải giám sát và điều hành chặt chẽ quá trình chế tạo và thử nghiệm đồ gá chuyên dùng. Trong nội dung của bài tập lớn đồ gá, em. Sơ đồ gá đặt: SVTH Hoàng Ngọc Bách CTM4 K50 Bài tập lớn đồ gá - Chuẩn: Để đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ, tay biên phải đợc hạn chế tối thiểu 3 bậc tự do ( ) ; ;x y z r ) ). Tuy nhiên, để gá