Tính toán thiết kế đồ gá khoan lỗ 13 gia công tay biên lớn

Tài liệu tham khảo Tính toán thiết kế đồ gá khoan lỗ 13 gia công tay biên lớn

------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. Khoa cơ khí học viện ktqs bộ môn chế tạo máy BM chế tạo máy ------------------------------------ đồ án môn học tính toán thiết kế đồ gá Họ và tên : Hoàng Văn Linh. Lớp : Công nghệ chế tạo vũ khí. Khóa : 35. Tên đề tài : Tính toán thiết kế đồ gá khoan lỗ 13 gia công tay biên lớn. 1. Nhiệm vụ thiết kế. Thiết kế đồ gá để gia công lỗ 13 trên tay biên lớn. 2. Khối l ơng thiết kế. + Thiết kế nguyên lí làm việc của đồ gá. + Tính toán sai số của đồ gá. + Tính năng suất. 3. Bản vẽ. - Bản vẽ chi tiết (1A 3 ). - Bản vẽ lắp của đồ gá (1A 1 ). 4. Giáo viên h ớng dẫn. TS Lại Anh Tuấn. Bộ môn chế tạo máy- Khoa cơ khí. 5. Nhận xét của giáo viên. Ngời giao đồ án : Ngày giao : Hạn nộp : . -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 1 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. mục lục TT Nội dung Trang - Đầu đề đồ án. 1 - Mục lục. 2 - Lời nó đầu. 3 phần i 5 Thiết kế nguyên lí làm việc của đồ gá 5 I - Chọn chuẩn và sơ đồ định vị. 5 II -1. Xác định phơng án kẹp chặt. Chọn máy. 5 5 2. Tính lực kẹp. 6 phần ii 8 tính toán Thiết kế cơ cấu truyền lực và kiểm bền cho chi tiết chịu lực chính 8 I - Tính toán cơ cấu truyền lực. 8 II - Chọn nguồn sinh lực. 9 III - Kiểm bền cho chi tiết chịu lực chính. 9 1. Kiểm nghiệm bền theo ứng suất tơng đơng. 10 2. Kiểm nghiệm bu lông theo hệ số an toàn mỏi. 10 phần iii 10 kết luận 10 TàI liệu tham khảo 11 -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 2 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. Lời nói đầu ! Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ vũ bão đã mang lại lợi ích to lớn cho con ngời cả vật chất lẫn tinh thần. Do đó chúng ta phải công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc và một trong những nghành cần quán tâm là cơ khí chế tạo, nghành sản xuất cơ khí cần phải nhanh chóng nâng cao chất lợng và năng suất chế tạo, vì nó là một trong các nghành trọng điểm của nền công nghiệp quốc gia đặc biệt là chế tạo thiết bị và phụ tùng, cung cấp cho các nghành công nghiệp khác thiết bị sản xuất. Đồ gá gia công cơ góp phần không nhỏ vào nhiệm vụ đó, bởi máy móc,thiết bị đều phải dùng đến đồ gá mới có thể gia công đợc. Một trong những nhiệm vụ chính của chuẩn bị sản xuất là thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ, có thể chiếm tới 80% khối lợng chuẩn bị sản xuất và 10-15% giá thành sản phẩm (giá thành máy). Chi phí cho thiết kế và chế tạo đồ gá chiếm một tỉ lệ lớn trong tổng chi phí cho trang bị công nghệ.Vì vậy việc thiết kế và tiêu chuẩn đồ gá cho phép giảm thời gian sản xuất, tăng năng suất lao động một cách đáng kể. Đồ án môn học Thiết kế đồ gá là hết sức cần thiết đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh viên ngành Chế Tạo Máy nói riêng, giúp cho sinh viên nắm đợc những kiến thức cơ bản về đồ gá gia công cơ và cách thức thiết kế đồ gá để gia công một chi tiết nhất định. Trong thời gian làm đồ án,đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy giáo Lại Anh Tuấn và các thầy giáo trong bộ môn Chế Tạo Máy em đã hoàn thành đồ án môn học. tuy nhiên do khả năng và trình độ còn hạn chế nên đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em mong đợc sự chỉ bảo tận tình của các thầy và sự đóng góp chân tình của các đồng chí giúp em hoàn thành đồ án tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lại Anh Tuấn cùng các thầy trong bộ môn Chế Tạo Máy đã giúp đỡ tận tình em trong quá trình làm đồ án. Học viên : Hoàng Linh -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 3 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. Căn cứ vào yêu cầu của đầu bài, chi tiết gia công sản xuất loạt vừa nên để nâng cao năng suất và chất lợng sản phẩm ở nguyên công yêu cầu cần phải thiết kế đồ gá chuyên dùng. Sau khi nghiên cứu bản vẽ chi tiết gia công, yêu cầu kỹ thuật và tính công nghệ trong kết cấu của nó và nghiên cứu quy trình công nghệ gia công chi tiết ta tiến hành thiết kế đồ gá đảm bảo các yêu cầu sau : - Chọn phơng án kết cấu đồ gá hợp ly về mặt kỹ thuật và kinh tế, sử dụng các kết cấu tiêu chuẩn để đảm bảo điều kiện sử dụng tối u nhằm đạt đợc chất lợng nguyên công một cách kinh tế nhất trên cơ sở kết cấu và tính năng của máy cắt sẽ lắp sơ đồ gá. - Đảm bảo các yêu cầu về an toàn kỹ thuật, đặc biệt là điều kiện thao tác và thoát phoi khi sử dụng đồ gá. - Tận dụng các loại kết cấu đã đợc tiêu chuẩn hoá. - Đảm bảo lắp ráp và điều chỉnh đồ gá trên máy thuận tiện. - Đảm bảo kết cấu đồ gá phù hợp với khả năng chế tạo và lắp ráp thực tế của cơ sở sản xuất. Chi tiết cần gia công lỗ 13 nh sau : * Yêu cầu kỹ thuật : - Nhiệt luyện HRC 42 . 45. - Làm sạch mặt thô. - Vê tròn cạnh sắc. -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 4 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. phần I Thiết kế nguyên lí làm việc của đồ gá I - Chọn chuẩn và sơ đồ định vị. Chi tiết ta cần gia công yêu cầu khoan lỗ nhỏ 13 của tay biên nên ta chọn chuẩn định vị là mặt trụ trong của lỗ 20 đã đợc gia công với độ nhám Ra = 2,5 àm. Gốc kích thớc là tâm lỗ 20. Sơ đồ định vị nh sau : Hình 1.1 : Sơ đồ định vị. Ta dùng một khối V ngắn để hạn chế 2 bậc tự do trên mặt trụ ngoài ở đầu nhỏ của tay biên và một chốt trụ ngắn để hạn chế 2 bậc tự do trên mặt trụ trong ở đầu to của tay biên, dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do. Nh vậy có bậc tự do hạn chế bị trùng. II - Xác định ph ơng án kẹp chặt. 1. Chọn máy. Để chọn máy ta tiến hành tính mômen xoắn M x và lực chiều trục P 0 . - Mômen xoắn đợc tính theo công thức : M x = 10.C M .D q .S y .k p , Nm. (1.1) Tra các số liệu trong bảng 5-32, 5-9 [1] ta đợc : C M = 0,0345; q = 2,0; y = 0,8; S = 0,2 mm/vg; D = 13 mm, k p = (750/750) 0,75 . Thay số vào (1.1) ta đợc: M x = 10.0,0345.13 2,0 .0,2 0,8 .(750/750) 0,75 = 16 Nm - Lực chiều trục P 0 đợc tính theo công thức : P 0 = 10.C p .D q .S y .k p , N. (1.2) Tra các số liệu trong bảng 5-32, 5-9 [1] ta đợc : C p = 68; q = 1,0; y = 0,7; S = 0,3 mm/vg; D = 13 mm, k p = (750/750) 0,75 . Thay số vào (1.2) ta đợc : P 0 = 10.68.13 1,0 .0,2 0,7 . (750/750) 0,75 = 2865 N. - Công suất cắt đợc tính theo công thức : N e = 9750 n.M x , KW. (1.3) -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 5 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. n = D. V.1000 , vg/ph. (1.4) Trong đó tốc độ cắt khi khoan đợc tính theo công thức : v ym q v k ST DC V = , m/ph. (1.5) Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đếna các điều kiện cắt thc tế : k v = k MV .k uv .k lv (1.6) Tra bảng 5-1, 5-2, 5-6; 5-31 [1] ta có : k MV = .1 750 750 .0,1 750 .k 9,0 n B n v = = k uv = 1,0. k lv = 1,0. Thay vào công thức (1.6) ta có : k v = 1.1,0.1,0 = 1. Tra bảng 5-28; 5-30 [1] ta có : C V = 9,8; q = 0,4; y = 0,5; m = 0,2; T = 45, ph. Thay vào (1.5) ta có : V = 55,281. 2,0.45 13.8,9 5,02,0 4,0 = m/ph. Thay V vào (1.4) ta có : 699 13.14,3 55,28.1000 n == vg/ph. Thay vào (1.3) ta có công suất cắt là : N e = 15,1 9750 699.16 = KW. Vậy theo các số liệu tính toán ta chọn máy nh sau : + Loại máy : Máy khoan đứng 2H125 của Nga. + Đờng kính lớn nhất khoan đợc : 25 mm. + Kích thớc bề mặt làm việc của bàn máy, mm : 400x450, D = 14, E= 200. +Phạm vi bớc tiến, mm/ vòng : 0,1 ữ 1,6. +Lực tiến dao, KG : 900. + Mô men xoắn, KGcm : 2500. + Khối lợng máy, kg : 1000. + Công suất động cơ chính : 2,2 KW. 2.Tính lực kẹp. Ta có sơ đồ lực tác dụng nên chi tiết nh hình 1.2. Gọi f là hệ số ma sát giữa chi tiết với đồ định vị, f = 0,13. l Khoảng cách từ tâm lỗ khoan đến tâm lỗ 20, l = 98 mm M c Mômen cắt khi khoan. K Hệ số an toàn chung. d - Đờng kính mũi khoan. r Bán kính trung bình của mặt tiếp xúc giữa chi tiết và đồ định vị, r = 20,2 mm. -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 6 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. Hình 1.2 : Sơ đồ lực tác dụng tác dụng lên chi tiết. Để gia công đợc thì lực kẹp phải thắng đợc mômen cắt M c . Tức là : W.f.r K. l. d M.2 C (1.7) Trong đó : K Hệ số an toàn chung. K = K 0 .K 1 . K 2 . K 3 . K 4 . K 5 . K 6 . (1.8) K 0 = 1,5 là hệ số an toàn cho tất cả các trờng hợp. K 1 = 1,2 là hệ số tính đến trờng hợp tăng lực cắt khi cấp độ nhám thay đổi. K 2 = 1 là hệ số tăng lực cắt khi dao mòn. K 3 = 1 là hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn. K 4 = 1,3 là hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt. K 5 = 1 là hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp thủ công. K 6 = 1 là hệ số tính đến mômen làm quay chi tiết. Thay các giá trị vào (1.8) ta có : K = 1,5. 1,2. 1. 1. 1,3. 1.1 = 2,34. Từ (1.7) ta có lực kẹp cần thiết : W = r.d.f l.M.K.2 C , N. Thay số ta có : .N215 2,20.13.13,0 98.16.34,2.2 W == -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 7 M C ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. phần II tính toán Thiết kế cơ cấu truyền lực và kiểm bền cho chi tiết chịu lực chính I - Tính toán cơ cấu truyền lực. Ta dùng bulông và tai hồng để kẹp chặt chi tiết, theo tính toán ở trên ta chọn bulông M10 và tai hồng có đờng kính danh nghĩa d = 10mm để kẹp chặt chi tiết. - Phiến tỳ định vị chi tiết có kích thớc : 100x90x10, mm. - Tấm tỳ kẹp trên chi tiết có kích thớc nh sau : 62 mm; dày 8 mm. - Hai bulông điều chỉnh : M5. - Tấm kẹp có thể lật và tháo đợc có kích thớc : dày 10mm, khoảng cách hai tâm lỗ : 100mm. - Kích thớc khối V chọn theo tiêu chuẩn bảng 8-4, [1] nh sau : - Kích thớc chốt trụ ngắn chọn theo tiêu chuẩn bảng 8-9, [1] với các kích thớc nh sau : D t d D 1 L h c C 1 b b 1 B l 20 16 16 25 40 4 4 0,6 3 4 D-2 14 -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 8 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. - Kích thớc chốt tỳ phụ chọn theo TCVN 1229 71 [2] nh sau : d L l l 3 d 1 M8 50 35 6 3 - Kích thớc của bạc dẫn khoan : d d 1 D D 1 H H 1 h b n k r r 1 13 21,6 22 22 19 20 4 18 6,5 2 1,0 3,0 Sau khi đã định vị đợc chi tiết ta kẹp chặt chi tiết để khi gia công, dới tác dụng của lực cắt chi tiết không bị xê dịch, rung động hoặc bị biến dạng. + Phơng lực kẹp vuông góc với mặt định vị + Chiều hớng từ trên xuống. + Điểm đặt biểu diễn trên sơ đồ. Do lực kẹp tơng đối lớn nên ta chọn cơ cấu kẹp chặt là cơ cấu ren vít, cơ cấu ren vít có u điểm kết cấu đơn giản, tính linh hoạt cao, làm việc chắc chắn, tính tự hãm tốt. II - Chọn nguồn sinh lực. Do ta chọn cơ cấu truyền lực kẹp là cơ cấu ren vít, mặt khác lực kẹp không lớn lắm nên ta chọn nguồn sinh lực là cơ năng. Theo tính toán ở trên ta có lực kẹp cần thiết W = 215 N nên lực kẹp tác dụng nên tai hồng Q = W/2 = 107,5 N. Theo bảng 8-51 [1] chọn tai hồng có các thông số nh sau : d, mm r tb , mm L, mm P, N Q, N 10 4,5 17 40 390 Trong đó : d - đờng kính tiêu chuẩn, mm. r bán kính trung bình, mm. L chiều dàig tay vặn, mm. P Lực tác động vào tay vặn, N. Q Lực kẹp, N. Nh vậy ta thấy lực tác dùng vào tay vặn không đến 40 N nên công nhân có thể thao tác dễ dàng, có thể cho năng suất cao. III - Kiểm bền cho chi tiết chịu lực chính. ở đây ta tiến hành kiểm bền cho bulông tai hồng dùng để kẹp chặt chi tiết. Vì dới tác dụng của lực khi gia công chi tiết thì bulông tai hồng chịu lực lớn, dễ bị phá huỷ, ảnh hởng đến chất lợng gia công và an toàn cho công nhân, vì thế chọn bulông tai hồng kẹp phải đủ độ bền, ta kiểm nghiệm bền cho bulông tai hồng kẹp. 1. Kiểm nghiệm bền theo ứng suất tơng đơng. Trong quá trình làm việc bu lông chịu nén, xoắn hoặc kéo xoắn, dựa vào sức bền vật liệu, tính ứng suất tơng đơng của bu lông theo công thức: 22 td 3 += [ ] Trong đó td -ứng suất tơng đơng, khi kể đến mômen ren thì đợc tính theo công thức thực nghiệm sau: td =1.3 . - ứng suất kéo hoặc nén khi bu lông làm việc,đợc tính theo công thức : -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 9 ------ Đồ án thiết kế đồ gá --- Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn. 22 v 10143 3904 d F4 ì ì = = . = 5 ( 2 mmN / ). F v - lực vặn chặt tác động lên bu lông F v = Q = 390 N. Do đó td =1.3 = 6,5 ( 2 mmN / ). [ ] - ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông, tra sổ tay thiết kế chi tiết máy ta có [ ] =75 ữ 80 Mpa. Nh vậy td [ ] ,bu lông thoả mãn điều kiện bền tĩnh. 2. Kiểm nghiệm bu lông theo hệ số an toàn mỏi. Theo sơ đồ kẹp chặt chi tiết ta thấy bu lông chỉ chịu lực vặn chặt F v , ngoài ra bu lông còn chịu lực dọc trục, tuy nhiên lực này nhỏ không đáng kể nên gây ra ứng suất mỏi không lớn vì thế bulông cũng thoả mãn điều kiện bền mỏi. phần IIi kết luận Thông qua quá trình tính toán căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật đề ra ta nhận thấy rằng quá trình thiết kế là hợp lí, kết cấu máy gọn nhẹ, đảm bảo đợc chỉ tiêu kinh tế và tính sử dụng cao. Quá trình thiết kế đã chú ý đến sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn, yêu cầu kỹ thuật các chi tiết đảm bảo có thể thực hiên đợc trong nền công nghiệp nớc ta làm cho đồ án có tính thực thi cao. Thông qua việc làm đồ án môn học Thiết Kế Đồ Gá đã giúp cho học viên nắm đợc những kiến thức cơ bản của ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Để thực hiện một nguyên công nào đó ta có thể sử dụng nhiều loại đồ gá khác nhau, các đồ gá này khác nhau ở phơng pháp định vị và kẹp chặt, mức độ cơ khí hoá và các chốt tỳ phụ, mâm quay, bạc chặn, các đồ gá khác nhau sẽ cho năng suất và hiệu quả kinh tế khác nhau.Trong quá trình thực hiện tôi đã hết sức cố gắng song trong quá trình thiết kế không thể tránh đợc các sai sót trong tính toán thiết kế, rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và các bạn ! -------------- ------------------------------------------------------------------------- * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh -- 10 [...]... Đồ án thiết kế đồ gá - Giáo viên hớng dẫn : TS Lại Anh Tuấn TàI liệu tham khảo 1 Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1, 2, 3 Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật - Hà Nội 2001 2 Tiêu chuẩn nhà nớc Đồ Gá - Hà Nội 1976 Tập 1, 2, 3, 4 3 Lê Văn Tiến,Trần Văn Địch,Trần Xuân Việt Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá Nhà xuất... Tiêu chuẩn nhà nớc Đồ Gá - Hà Nội 1976 Tập 1, 2, 3, 4 3 Lê Văn Tiến,Trần Văn Địch,Trần Xuân Việt Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật - Hà Nội 1999 3.Trần Văn Địch Sổ tay ATLAS đồ gá Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật - Hà Nội 2000 * Học viên thực hiện : Hoàng Văn Linh 11 . 400x450, D = 14, E= 200. +Phạm vi bớc tiến, mm/ vòng : 0,1 ữ 1,6. +Lực tiến dao, KG : 900. + Mô men xoắn, KGcm : 2500. + Khối lợng máy, kg : 1000. . cắt khi cấp độ nhám thay đổi. K 2 = 1 là hệ số tăng lực cắt khi dao mòn. K 3 = 1 là hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn.