Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng Bài tập lớn đồ gá . Đề bài . Thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết H13 ở nguyên công 1:khoả mặt đầu A vàgia công lỗ 25. I . phân tích chức năng làm việc của chi tiết. Thân ba ngả là loại chi tiết hình hộp nó bao gồm nhiều lỗ ,nhiều vách nhiều gân II . Lập sơ đồ gá đặt . Chuẩn định vị: Mặt B đợc gia công ở nguyên công 1, độ nhám bề mặt R Z 40. Mặt phẳng B có hính chữ nhật, kích thớc 20*26. Gồm 2 mặt phẳng đối xứng nhau qua trục chi tiết. 2 Lỗ 4 đợc gia công ở nguyên công 4 bằng khoan. đạt độ nhám bề mặt Ra2,5; R Z 40. 2 lỗ nằm đối xứng nhau qua trục thẳng đứng của lỗ khoan cần gia công. Chiều dài của lỗ là 8mm. Đồ định vị: Lớp CTM4-K43 1 P 0 M 3 4 22 1 6 8 3 2 64 40 0.1 2 6 4 38 0.1 4 6 2 2 2 0 1 0 R z = 2 0 R z = 2 0 D B C R z 4 0 52 0.1 Rz40 66 E Rz40 Rz = 20 A W W Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng Mặt chuẩn định vị là 2 mặt phẳng và 2 lỗ trụ. Nh vậy để hạn chế các bậc tự do của chi tiết đồng thời để tránh siêu định vị ta sủ dụng các đồ định vị gồm: - 2 phiến tỳ. - 1 chốt trụ ngắn và một chốt trám. Đặc điểm của các đồ định vị: Phiến tỳ : Mặt chuẩn B đã đợc gia công tinh có kích thớc trung bình dài 22mm, rộng 12 mm. Sử dụng 2 phiến tỳ để tạo thành 1 mặt phẳng để định vị 3 bậc tự do của chi tiết. Các phiến tỳ đợc lắp lên thân đồ gá bằng vít kẹp và đợc mài lại cho đồng phẳng sau khi ghép.Sử dụng phiến tỳ cho đơn giản, dễ chế tạo và có độ cứng vững tốt. Tuy nhiên hơi khó lau chùi bụi và quét phoi do có chỗ lõm lắp vít kẹp. Theo sổ tay công nghệ chế tạo máy(STCN) tr394 có kích thớc của phiến tỳ(Hình bên) Phiến tỳ đợc đợc là bằng thép 20X, thấm than sau nhiệt luyện đạt độ cứng 55 HRC, chiều sâu lớp thấm 0,5ữ0,8mm. Sau khi qua mài bóng R Z 0,63ữR Z 25. dung sai giữa các lỗ: 0,1. Sử dụng vít kẹp M4. Chốt trụ ngắn : Chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do của chi tiết. Với tỉ số L/D < 1. Đợc làm từ vật liệu thép Y8A. Có độ cứng HRC50ữ60. Đờng kính D=4mm. lắp với chi tiết có khe hở theo chế độ 4 7 7 n H , lắp với thân đồ gá theo chế độ 3 6 7 k H . Chốt trám: Chốt trám chỉ định vị đợc 1 bậc tự do khi kết hợp với trụ ngắn và phiến tỳ. Do đờng kính =4<40mm. chọn loại chốt trám vát 4 mặt.Vật liệu chốt: Thép Y8A. Nhiệt luyện đạt HR C55ữ60 O C. lắp với thân đồ gá theo chế độ 3 6 7 k H . II . Phân tích lực cắt , mô men cắt , viết công thức tính lực cắt , mô men cắt: 1 Chế độ cắt khi gia công: a- Chiều sâu cắt: t = 0,5D = 0,5.4 = 2 mm. Lớp CTM4-K43 2 4 4 8 1 4 8 0,6*45 40 10 7 B B B-B 9 R0.5 3 0.8*45 0 . 4 * 4 5 2 3 9 0.8*45 0 . 4 * 4 5 3 , 5 Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng b- Chiều sâu chạy dao: Theo STCN-bảng 5-25 tr21, với đờng kính lỗ D=4mm, vật liệu gia công là thép C45, độ cứng 180-200HB, chiều sâu lỗ khoan L ct =5mm(xác định trên hình vẽ) có lợng chạy dao S = 0,08-0,10mm. c- Tốc độ cắt: Có công thức v ym q v k ST DC V = . Trong đó: theo bảng 5-82 trang 23, với mũi khoan bằng thép gió. Vật liệu khoan là thép C45 có b = 750MPa, lợng chạy dao S=0,10 mm<0,2, có C V =7,0; y=0,70; q =0,4; m=0,20. khi khoan có dung dịch trơn nguội. +T : Chu kỳ bền, với dao bằng thép gió, vật liệu thép C45 có T = 15 mm. +k v : Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt khi tính đến các điều kiện thực tế: k v =k MV .k UV .k LV . + k MV : Hệ số phụ thuốc vào vật liệu gia công. thép C45, B =750MPa,k MV =k n . trong đó k n =0,9(hệ số phụ thuộc vào vật liệu vật liệu gia công)k MV =0,9. + k UV : hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt. theo bảng 5-31 co k UV =0,35. + k LV : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan. L=5mm, theo bảng 5-31 có k LV =1 v = 579,11.35,0.9,0 08,015 4.7 5,02,0 4,0 = (m/phút). d-Mômen xoắn và lực chiều trục: Dao khoan có thể hình dung là sự ghép lại của hai dao tiện . nó có các phần tử sau . 1 . Hai lỡi cắt chính đối xứng hợp thành 2góc ở đỉnh 2 . 2 . Một lỡi cắt ngang nghiêng 1 góc . 3 . Hai lỡi cắt phụ . 4 . Hai rãnh thoát phoi xoắn có dạng mặt xoắn côngvôluýt ( là mặt trớc). 5 . Hai mặt sau có thể là côn , hoặc xoắn vít hoặc mặt phẳng đối với mũi khoan thép gió. Lực và momen Mx . - Tại điểm M trên lỡi cắt chính , lực cắt đợc chia thành 3 thành phần . + Pz : Lực vòng , tạo nên momen cắt chính . + Py : Lực hớng kính . + Px : Lực chiều trục. - Tại lỡi cắt ngang lực cắt cũng có 3 thành phần nh vậy . - Nếu mũi khoan mài thật đối xứng thì các lực Py ở 2 lỡi cắt chính sẽ triệt tiêu . - Lực chiều trục ký hiệu là Po của 2 lỡi cắt chính và 2 lỡi cắt ngang gây ra là : Po = 2Px + 2Pxn Trong đó : Pxn là lực chiều trục do lỡi cắt ngang gây ra . Lớp CTM4-K43 3 1 2 5 M 2 3 4 Pzf Pz Px Pxn Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng Po chống lại lực chạy dao , do đó dùng để tính sức bền của cơ cấu chay dao . - Lực cắt Pz tạo ra momen cắt Mc chống lại Mx do động cơ gây ra . Mc = 2Pz.R/2 + 2Pzf.R (Nm). Mc = Pz.R +2Pzf.R (Nm). ở đây coi Pz tác dụng lên điểm giữa của mũi khoan . P zf : lực cắt gây ra bởi lỡi cắt phụ . R : Bán kính mũi khoan . - Phần trăm của lực Po và M trên các lỡi cắt của mũi khoan . Lực và momen Lỡi cắt chính Lỡi cắt phụ Lỡi ngang Po 40% 3% 57% M 80% 12% 8% Theo sổ tay có , mô mem cắt khi khoan: M x = 10.C M .D q .S y .k P Theo bảng 5.32 có C M =0,0345; q = 2; y =0,8; k P =k MP =1 (Theo bảng 5.9, B =750Mpa, có k P =1) M X =10.0,345.4 2 .0,08 0,8 .1=7,318 Nm. Lực cắt: P O =10.C P .D q .S y .k P Theo bảng 5.32 có C P =68, q=1, y =0,7 P O =10.68.4 1 .0,08 0,7 .1=464,229 N. e-Công suất cắt: N e =(M X .n)/9750 với n = D v . .1000 =(1000.1,579)/3,14.0,004=125716,56 (v/f). N e = 7,318.125716,56/9750=94,358 (kW). III . Viết ph ơng trình tính lực kẹp: Ph ơng chiều của lực kẹp: + Ph ơng : Phơng của lực kẹp thẳng góc với mặt chuẩn định vị chính để có diện tích tiếp xúc lớn nhất, giảm áp suất lực kẹp gây ra để tránh biến dạng. + Chiều của lực kẹp: trùng với chiều chuyển động của mũi khoan nhằm lợi dụng lực khoan và trọng lợng của chi tiết. + Do mặt chuẩn định vị là mặt phẳng B, chỗ này có phiến tỳ. Vì vậy nên dặt lực kẹp tại đây để vật gia công ít biến dạng, khi kẹp không gây ra mômen quay, đảm bảo độ cứng vững khi gia công. Trị số của lực kẹp phôi trên đồ gá phải đảm bảo cho phôi cân bằng, ổn định, không bị xô lệch trong quá trình gia công dới tác dụng của ngoại lực, trong đó chủ yếu là lực cắt, mô men xoắn, trọng lợng của bản thân phôi và các lực loại 2 Lớp CTM4-K43 4 Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng sinh ra trong quá trình gia công. nghĩa là có thể xác định gần đúng bằng cách giải bài toán cân bằng tĩnh tuỳ theo sơ đồ gá đặt cụ thể với quan hệ: M= 0 W M = (k, M C , f ) P = 0 W P = (k, P C , f ) Trong đó + W: Lực kẹp phôi cần thiết. + f : Hệ số ma sát giữa mặt chuẩn định vị và mặt làm việc của đồ định vị. + K : Hệ số. + M C : Mômen cắt. + P C : Lực cắt. Với sơ đồ lực kẹp nh trên ta xác định đợc lực kẹp cần thiết : P = (K.M C )/f.a Trong đó : + M: Mômen xoắn, M = 7,318Nm. + K : Hệ số an toàn. ở đây K = K 0 .K 1 .K 2 .K 3 .K 4 .K 5 . Với : - K 0 =1,2ữ2 : Hệ số an toàn cho mọi trờng hợp gia công. Lấy K 5 =1,5. - K 1 : Hệ số lợng d không đồng đều. K=1 do cả 3 mặt định vị đã qua gia công tinh. - K 2 : Hệ số phụ thuộc vào độ mòn dao cắt, K=1ữ1,9. Lấy K 2 =1,9. - K 3 : Hệ số phụ thuộc vào lực cắt tăng không liên tục. Bỏ qua. - K 4 : Hệ số phụ thuộc vào nguồn sinh lực không ổn định. Kẹp chặt bằng tay, K 4 =1,3 - K 5 : Hệ số phụ thuộc vào sự thuật tiện vị trí của tay quay cơ cấu. Góc quay lớn hơn 90 0 , K 5 =1,2. K = 1,5.1.1,9.1,3.1,2=4,446. + a : Khoảng cách từ đầu kẹp đến vị trí gia công. Có a = 32mm + f : Hệ số ma sát ở đầu mỏ kẹp. Mỏ kẹp nhẵn, f = 0,25 P = (4,446.7,318)/0,25.0,032 = 4066,9785 Nm. Để giữ vững chi tiết, lực kẹp yêu cầu: W P-P c = 4066,9785-464,229=3602,7 Nm ở đây bỏ qua khối lợng của vật vì xác định rất phức tạp. điều này không những không ảnh hởng tới độ an toàn mà còn có lợi vì hớng của trọng lợng cùng chiều với lực kẹp. Lớp CTM4-K43 5 Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng Khi khoan lỗ từ trên, với cơ cấu kẹp nh hình vẽ trên thì có lực kẹp do 1 mỏ kẹp sinh ra. Cơ cấu trục vít ren vít, lực kẹp sinh ra (Sơ đồ bên) . . 1 21 21 1 l ll WQ ll l QW + = + = Trong đó: - Q: Lực kẹp cần thiết bulông phải sinh ra. - W: Lực kẹp nhỏ nhất để giữ cho cơ cấu đợcgiữ vũng. W=P/2= 1801,35 N. - : Hiệu suất cơ cấu kẹp ren vít =0,95. Ta có mỏ kẹp theo tiêu chuẩn nh hình dới: Có l 2 =(11ữ26) mm l 1 =(37ữ52)mm. l 1 /l =(0,29ữ0,9375) Q = 1801,35. N l 3229 95,0.37 63 95,0. 63 min == Lực kẹp Q bé nhất mà bulông sinh ra để giữ vững chi tiết là 3229 N. Khi đó bulông cần có đờng kính: [ ] k Q d . .4.3,1 Trong đó: + [ k ] : ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm bulông. Có [ k ]= ch /[s] Với [s] là hệ số an toàn không kiểm tra lực xiết. Có [s]=3. + ch : Giới hạn chảy của vật liệu bulông, với cấp bền cấp 3.6. Bulông bằng thép CT3, có ch =200MPa. [ k ] = 200/3 = 66,67MPa. mmd 955,8 67,66. 3229.4.3,1 = Nh vậy với bulông M10 thì đảm bảo lực kẹp cần thiết để giữ vững chi tiết. Lớp CTM4-K43 6 W Q l 1 l 2 Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng IV - Tính độ chính xác của đồ gá gđ = 2 dc 2 m 2 ct 2 K 2 c ++++ ở đây : gđ - sai số gá đặt c - sai số chuẩn ct - sai số chế tạo đồ gá m - sai số mòn đồ gá đc - sai số điều chỉnh đồ gá K - sai số kẹp chặt - c : Sai số chuẩn, do chi tiết định vị trên 2 phiến tỳ và 2 chốt trụ và chốt trám , gốc kích thớc trùng với gốc định vị nên c =0. - Sai số kẹp chặt K sinh ra do lực kẹp chặt của đồ gá và đợc xác định theo công thức: K = (Y max - Y min ).cos Trong đó Y max , Y min - biến dạng lớn nhất của mặt chuẩn dới tác dụng của lực kẹp. - góc hợp thành giữa phơng lực kẹp và phơng kích thớc thực hiện. K = 0 (do = 90 0 ) - Sai số mồn của đồ gá đợc xác định theo công thức sau: m = N ở đây : + - hệ số ( = 0,18) + N - số lợng chi tiết đợc gá đặt trên đồ gá. m = 0,18. 1 = 0,18 àm - Sai số điều chỉnh đồ gá đc phụ thuộc vào khả năng của ngời lắp ráp đồ gá và dụng cụ để điều chỉnh. Tuy nhiên khi thiết kế đồ gá có thể lấy đc = 10 àm - Khi tính toán các sai số ta có thể lấy giá trị gần đúng của sai số gá đặt gđ (hoặc sai số gá đặt cho phép [ gđ ]) nh sau: [ gđ ] = ữ 2 1 5 1 . ở đây : + - dung sai của kích thớc nguyên công cần cho thiết kế đồ gá Ta có: + = 0,1 mm =100 àm Lớp CTM4-K43 7 Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng [ gđ ] = ữ 2 1 5 1 .=20ữ50àm. Lấy [ gđ ] = 50àm. Nh vậy chỉ còn một ẩn số phải tìm là ct (sai số chế tạo đồ gá). để đặt yêu cầu kỹ thuật của đồ gá thay cho ct ta có khái niệm: Sai số chế tạo cho phép của đồ gá [ ct ].Sai số này đợc xác định theo công thức sau: [ ct ] = 2222222 18,050][ = dcmkcgd =45,9996 àm = 0,046 mm. V-Các kết cấu khác: Bạc dẫn hớng khi khoan:Để tiện thay thế sử dụng loại bạc dẫn hớng thay thế. Loại bạc đợc chế tạo theo tiêu chuẩn. Kích thớc mặt ngoài đợc chế tạo theo hệ lỗ, còn kích thớc lỗ bạc theo hệ trục. Mặt trụ ngoài và mặt trụ trong của bạc phải có độ nhám 1,25ữ0,63. độ không đồng tâm lớn hơn 0,005 mm. bạc lót đợc chế tạo từ thép C45, tôi cứng từ 44 đến 60 HRC. Bạc dẫn hớng đợc chế tạo từ thép Y10A. Tôi đạt độ cứng 62ữ64HRC. độ chính xác kích thớc đờng kính bạc thờng từ cấp 1 đến 4. bạc dẫn có cấp chính xác 1, 2 để gia công lỗ có yêu cầu chính xác từ cấp 1 đến cấp 4. Phiến dẫn: Đợc lắp với bạc dẫn tạo thành cơ cấu dẫn hớng khi khoan để gia công những lỗ có cấp chính xác khác nhau. Với cấp chính xác Rz40, sử dụng loại phiến dẫn cố định tuy thao tác phức tạp nhng có dùng cơ cấu bạc thay thế. ở đây dùng loại phiến dẫn cố định đợc lắp với thân đồ gá bằng vít M6. VI . Thiết kế đồ gá để gia công lỗ 4 của chi tiết Thân đồ gá đợc chế tạo bằng gang. - Dựa vào sơ đồ gá đặt ta thiết kế đợc kết kấu đồ gá nh trên bản vẽ lắp (khổ A3 cuối thuyết minh). VII . Những yêu cầu kỹ thuật của đồ gá : 1. Yêu cầu đối với thân đồ gá : Tất cả các thân đồ gá và đế đồ gá phải đợc ủ để khử ứng suất . 2 . Kiểm tra đồ gá : Lớp CTM4-K43 8 Bài tập lớn đồ gá trần hùng cờng - Phải kiểm tra tất cả các kích thớc chuẩn ( kích thớc của các chi tiết định vị ) , khoảng cách tâm các bạc dẫn . Kích thớc của các cơ cấu kẹp chặt và khả năng đa chi tiết gia công vào lúc kẹp chặt và rút chi tiết gia công ra khi tháo lỏng . - Kiểm tra chế độ lắp ghép của các chi tiết . - Kiển tra khả năng di trợt của các chi tiết di động trên đồ gá. 3 . Sơn đồ gá : - Sau khi đồ gá đợc kiểm tra tất cả các bề mặt không gia công phải đợc sơn dầu. Màu sơn có thể chọn tuỳ ý : xanh , vàng , ghi . lớp sơn phải hoàn toàn khô . - Các chi tiết nh bu lông , đai ốc đợc nhuộm màu bằng phơng pháp hoá học . 4 . Những yêu cầu an toàn về đồ gá : + Những chi tiết ngoài của đồ gá không đợc có cạnh sắc . + Không đợc làm xê dịch vị trí của đồ gá khi thay đổi điều chỉnh trên máy . + Các đồ gá phải đợc cân bằng tĩnh và cân bằng động . + Khi lấp các chi tiết trên đồ gá phải có dụng cụ chuyên dùng . VIII . Nguyên lý làm việc của đồ gá : + Sau khi thiết kế và gia công xong đồ gá để gia công chi tiết gối đỡ thì quá trình làm việc của đồ gá nh sau : - Cố định đế đồ gá trên bàn máy bằng cách xiết chặt các bu nhông trên đế . - Lắp các phiến tỳ lên trên thân đồ gá, vặt các vít 18 lại. Điều chỉnh độ đồng phẳng và vuông góc của phiến tỳ so với phơng thẳng đứng. - Lắp bạc dẫn hớng 9 vào bạc lót 10. Khi lắp các chi tiết 9, 10 lắp cả cụm này lên trên phiến dẫn 11 và cố định bằng vít M4(chi tiết 12). - Lắp phiến dẫn có mang các chi tiết 9, 10, 12 lên thân đồ gá bằng 2 vít 13. Chú ý điều chỉnh độ thảng góc của lỗ bạc so với thân đồ gá. - Lắp chi tiết thân đồ gá 1 với đồ gá và điều chỉnh các kích thớc bằng cách xê dịch chi tiết 14 trên phiến tỳ sao cho lỗ chi tiết cần gia công trùng với tâm lỗ của bạc dẫn hớng 9. - Lắp chốt trụ ngắn 8 và chốt trám 15 vào các vị trí của nó. - Lắp bulông đỡ 2 lên thân đồ gá, chú ý điều chỉnh khoảng cách hợp lý để đầu bulông có chiều cao tơng đơng chiều cao chi tiết. - Lắp bu lông kẹp chặt M10 (chi tiết 4) lên thân đồ gá. Chu ý nh khi lắp bulông đỡ 2. Cố định bằng đai ốc. - Tròng loxo đàn hồi vào thân bulông 4, lắp đệm thép lên và lắp đòn kẹp 3 lên chi tiết. Chú ý lắp sao cho đầu đòn kep đợc kẹp vào chính giữa vị trí kẹp của chi tiết. Sau đó xiết đai ốc 6 để tạo lực kẹp (Chú ý: Việc kẹp này tiến thành đồng thời, sau khi lắp cả 2 đòn kẹp ở 2 bên mới siết chặt bu lông để tạo lực, siết đều cả 2 bên). Lớp CTM4-K43 9 . lớn đồ gá trần hùng cờng Bài tập lớn đồ gá . Đề bài . Thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết H13 ở nguyên công 1: khoả mặt đầu A v gia công lỗ 25. I . phân tích chức năng làm việc c a chi. dụng cụ chuyên dùng . VIII . Nguyên lý làm việc c a đồ gá : + Sau khi thiết kế và gia công xong đồ gá để gia công chi tiết gối đỡ thì quá trình làm việc c a đồ gá nh sau : - Cố định đế đồ gá trên. bằng vít M6. VI . Thiết kế đồ gá để gia công lỗ 4 c a chi tiết Thân đồ gá đợc chế tạo bằng gang. - D a vào sơ đồ gá đặt ta thiết kế đợc kết kấu đồ gá nh trên bản vẽ lắp (khổ A3 cuối thuyết