Thiết kế đồ gá gia công cơ khí

Tài liệu tham khảo Thiết kế đồ gá gia công cơ khí

Mục lục

Lời nói đầu

Trang 04 1.Yêu cầu kỹ thuật của nguyên công, sơ đồ gá đặt

Trang 06 2.Các yếu tố của chế độ cắt

Trang 07 3.Xác định phơng án kẹp chặt

Trang 09 4.Tính lực kẹp cần thiết

Trang 09 5.Chọn cơ cấu kẹp

Trang 10 6.Kiểm tra điều kiện tự hãm

Trang 13 7.Kiểm bền cho bulông kẹp

Trang 13 8.Thông số của các chi tiết lắp ráp đồ gá

Trang 15 9.Kết luận

Trang 19 Tài liệu tham khảo

Trang 20

Lời nói đầu.

Ngày nay, trong thiết kế và chế tạo các sản phẩm cơ khí, chúng ta ngày càng rộng rãi các loại công cụ lao động, với két cấu và tính năng kỹ thuật ngày càng hoàn thiện hơn Đây là yếu tố quan trọng góp phần nâng cao tính sử dụng cũng nh yếu tố cạnh của sản phẩm, do năng suất,

chất lợng của sản phẩm đợc nâng lên, giảm tối đa thời gian gia công chi tiết.

Các loại công cụ đợc sử dụng dù là các trang thiết bị công nghệ hiện

đại, hay các loại máy vạn năng đều không thể thiếu một bộ phận quan trọng, đó là đồ gá.

Đồ gá gia công trên các loại máy vạn năng cho phép mở rộng khả năng hoạt động của máy công cụ, giảm thời gian gia công nhờ quá trình gá dặt phôi tự động, nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế.

Tuy nhiên, để phát huy tối đa khả năng, việc tính toán thiết kế đồ gá cần phải đảm bảo theo những tiêu chuẩn và yêu cầu nhất định Do đó, môn học “ Thiết kế đồ gá gia công cơ khí ” không nằm ngoài mục đích trang bị cho học viên một phơng pháp tổng quát ban đầu trong việc tính toán thiết kế đồ gá gia công chi tiết máy.

Trong phạm vi đồ án của mình, bản thân em có sự vận dụng nhất

định những kiến thức đã học Nội dung đồ án đã thẻ hiện đợc phần nào yêu cầu đề ra, ban đầu có sự hợp lý trong việc kết hợp yếu tố kết cấu và yếu tố công nghệ.

Tuy nhiên, do còn thiếu thực tế, việc nắm vững kiến thức môn học còn cha thực sự sâu cho nên trong quá trình hoàn thiện, nội dung đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định Em kính mong có đợc những nhận xét cụ thể, sự chỉ bảo tận tình của các thầy để em kịp thời bổ xung

và sửa chữa.

Cũng qua đây chon em đợc gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Lại Anh Tuấn cùng các thầy giáo trong bộ môn CNCT Máy đã tận tình gúp đỡ

em hoàn thiện đồ án này.

HVKTQS, ngày 01-03-2004 Học viên thực hiện Dào Mạnh Lân

Thiết kế nguyên lý làm việc của đồ gá

1.Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên công, sơ đồ gá đặt:

Chi tiết gia công: tấm tỳ có gờ – thép C45(Bảng 6.1.TTKCK.T92) Độ cứng: HB = 170 217

Giới hạn bền: B = 600(MPa)

Giới hạn chảy: ch = 340(MPa)

Đờng kính lỗ gia công  = 24, yêu cầu của lỗ gia công đạt độ nhám Ra = 0,63 ta tiến hành khoan theo các bớc nh sau:

+ Lần 1: khoan lỗ 17,4

+ Lần 2: khoan lỗ 23

+ Lần 3: khoét lỗ 24 để đạt dộ nhám Ra0,63

a Chọn chuẩn:

Vì sản suất loạt vừa, số lợng chi tiết tơng đối lớn nên sử dụng phơng pháp tự

động gá đặt nhờ các cơ cấu định vị

Chi tiết tấm tỳ có dạng khối, để định vị chi tiết ta hạn chế 6 bậc tự do Trên chi tiết, sử dụng các bề mặt đã qua gia công cơ với độ bóng tơng đối cao làm chuẩn định vị cùng các đồ định vị nh sau:

+ Mặt phẳng đế đồ gá định vị mặt phía dới của chi tiết, hạn chế ba bậc tự do

+ Mặt trớc đế đồ gá có dạng nh một phiến tỳ dịnh vị mặt sau của chi tiết, hạn chế hai bậc tự do

+ Một chốt trụ định vị mặt bên chi tiết, hạn chế một bậc tự do

b Sơ đồ định vị:

2 Các yếu tố của chế độ cắt:

a.Lực cắt:

Mômen xoắn:

+ Khi khoan: Mx = 10.CM.Dq.S y.kP

+ Khoan rộng, khoét: Mx = 10.CM.Dq.S y.kP.tx

Lực chiều trục:

+ Khi khoan: P0 = 10.CP.Dq.S y.kP

+ Khoan rộng, khoét: P0 = 10.CP.Dq.S y.kP.tx

Trong đó: Bảng 5.32.Sổ tay CNCTM.T25

+ Các hệ số và số mũ: CM,CP,q,y,x tra bảng 5.32.STCNCTM.T25

+ Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế: Bảng 5.9.Sổ tay CNCTM.T9

kP = kMP =

n B











 750



n = 0,75

B = 600(MPa)

 kP = 0 , 845

750

600 0,75















+ Đờng kính gia công:

D = 24(mm)

+ Lợng chạy dao: Bảng 5.25.Sổ tay CNCTM.T21

S = 0,40(mm/vòng)

+ Chiều sâu cắt:

Khi khoan:

t = 0,5.d = 0,5.17,5 = 8,65(mm)

Khi khoan rộng:

t = 0,5(D - d) = 0,5.(23 – 17,5) = 2,75(mm)

Vậy:

+ Khi khoan:

MX = 10.0,0345.17,52.0,40,8.0,845 = 42,89(N.m)

P0 = 10.68.17,51,0.0,40,7.0,845 = 5294(N)

+ Khi khoan rộng:

MX = 10.0,09.231,0.0,40,8.0,845.2,750,9 = 20,886(Nm)

Từ đó ta tính toán cho trờng hợp khoan lỗ 17,5

c Tốc độ cắt:

v = V

y m

q

S T

D C

.

.

+ Bảng 5.28 & 5.30 cho ta:(dao thép gió)

CV = 9,8 q = 0,4

y = 0,7 m = 0,2

T = 45

+ Hệ số kV:

kV = kMV.kUV.kLV

= 0,9.1,0.1,0 = 0,9

v = 0 , 9

4 , 0 45

5 , 17 8 , 9

7 , 0 2 , 0

4 , 0

= 27,3(m/ph) + Số vòng quay:

n = 362 ( / )

24 14 , 3

3 , 27 1000

.

D

V







d Công suất cắt:

Nc = 1 , 59 ( )

9750

362 89 , 42 9750

.

KW n

M x





Với hiệu suất máy:  = 0,8 ta có công suất máy:

Nđc = Nc/ = 1,99(KW))

e Chọn máy:

Trên cơ sở các thông số của chế độ cắt, tham khao bảng 9.21.Sổ tay

CNCTM Tập3 về đặc tính kỹ thuật của các máy khoan đứng, chọn máy gia công là máy khoan đứng 2H125 kiểu Nga với các hông số cơ bản sau:

+ Đờng kính lớn nhất khoan đợc: 25 (mm)

+ Dịch chuyển lớn nhất của trục chính: 170 (mm)

+ Số cấp tốc độ: 12

+ Phạm vi tốc độ trục chính: 452000(vg/ph)

+ Số cấp chạy dao: 9

+ Phạm vi bớc tiến dao: 0,11,6(mm/vg)

+ Lực tiến dao: 900 (Kg)  9000 (N) + Mômen xoắn: 2500(Kg.cm)250(N.m) + Công suất động cơ chính: 2,2 (KW))

Từ số cấp tốc độ và phạm vi tốc độ trục chính ta có công bội chuỗi số vòng

quay  = 1,41 Suy ra trục chính quay với cấp tốc độ 7 và số vòng quay thực tế:

n1 = 1,416x45 = 354(vg/ph)

Từ số cấp chạy dao và phạm vi bớc tiến dao ta có công bội chuỗi lợng chạy dao

 = 1,41 Suy ra cơ cấu đẩy có tốc độ cấp 5 và lộng chạy dao thực tế:

S1 = 1,414x0,1 = 0,4(mm/vg) Mômen cắt thực tế:

) ( 47 , 48 354

8 , 0 2 , 2 9750

9750

Nm n

N

3 Xác định phơng án kẹp chặt:

Gia công chi tiết là quá trình khoan lỗ 24, lực cắt P0 theo phơng thẳng đứng, mômen cắt Mx, chi tiết gia công có xu hớng xoay quanh trục mũi khoan.Để cố

định chi tiết, ta tiến hành kẹp chặt chi tiết theo sơ đồ sau:

4 Tính lực kẹp cần thiết:

Theo sơ phơng án kẹp chặt trên đây, lực kẹp cần thiết P1 phải đủ lớn để chông xoay cho chi tiết Nó đợc tính theo công thức:

0

1 2

.

l f

M K



Trong đó:

+ Mômen cắt thực tế:

MC = 48,47(Nm) + Hệ số ma sát ở bề mặt kẹp:

f = 0,45 + Cánh tay đòn giữa lực P0 và P1:

l0 = 55(mm) + Hệ số an toàn chung:

K = K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6

Hệ số an toàn trong mọi trờng hợp:

K0 = 1,5 Hệ số kể đến lợng d không đều:

K1 = 1,0 Hệ số thay đổi lực cắt do mòn dụng cụ:

K2 = 1,0 Hệ số tăng lực cắt do cắt không liên tục:

K3 = 1,2 Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định:

K4 = 1,3

Hệ số kể đến vị trí tay quay cơ cấu kẹp:

K5 = 1,0 Hệ số tính đén khả năng suất hiện mômen lật:

K6 = 1,0 Suy ra hệ số an toàn chung:

K = 1,5x1,04x1,3x1,2 = 2,34

Từ đó:

) ( 10 29 , 2 10 55 45 , 0 2

47 , 48 34 ,

3

5 Chọn cơ cấu kẹp chặt:

+ Nguồn sinh lực: cơ năng

+ Cơ cấu truyền lực : bulông-đai ốc

Gọi R là lực dọc trục bulông do đai ốc sinh ra Trên đai, phơng trình cân bằng mômen:

Q.L = M1 + M2

Trong đó:

Q: lực tay vặn, do tay quay cờlê

L: cánh tay đòn

M1: momen ma sát trên mỗi vòng ren đai ốc

M2: momen ma sát giữa đai ốc và vòng đệm

Triển khai một vòng ren ta có:

Mômen M1:

M1 = P.rtb

P = W).tg(+1)  : góc nâng ren

1 : góc ma sát giữa bulông và đai ốc

rtb : bán kính trung bình của ren đai ốc: rtb = d/2

) (

2

1

1

1  W d tg   

M

Mômen M2 :

M2 = F2.R’

F2 : lực ma sát giữa đai ốc và vòng đệm

F2 = W).tg2

2 : góc ma sát giữa đai ốc và vòng đệm

R’ : bán kính tính toán của đai ốc khi tiép xúc vòng đệm

2 2

3 3

3

1 '

d D

d D R







D : đờng kính vòng ngoài đai ốc

d : đờng kính danh nghĩa đai ốc

2 2

2

3 3

2 3

1



tg W d D

d D M







Từ đó:



L

Q. ( )

2

1

1



tg d

2 2

3 3

.

3

1



tg W d D

d D





Hay:

2 2 2

3 3

1 3

1 ) (

2 1

.





d D

d D tg

d

L Q W











Các thông số của công thức trên đợc xác định nh sau:

+ Đờng kính bulông:



1

C

d 

Lực kẹp cần thiết: P1 = 5,23.103(N)

Ren hệ mét: C = 1,4

ứng suất kéo:  = 8 11(Kg/mm2)

Suy ra:

) ( 3 , 9 11 8 , 9

10 23 , 5 4 , 1

3

mm

Chọn bulông M10, bớc ren h = 1,5(mm)

+ Từ đó có đờng kính vòng ngoài đai ốc:

D = 17(mm) + Góc nâng ren:

0

04 , 3 9 14 , 3

5 , 1























d

h arctg

tb





+ Góc ma sát 

f1 = tg1 = 0,15

1 = arctg0,15 = 8,530

+ Góc ma sát 2 :

f2 = tg2 = 0,25 + Lực vặn:

Q = 10(Kg) + Cánh tay đòn:

L = 150(mm)

Nh vậy:

) ( 10 4 , 5 25 , 0 10 17

10 17 3

1 ) 53 , 8 04 , 3 ( 10 2 1

150 89 , 9

2 2

3

tg











Theo kết cấu trên có:

) ( 10 98 , 2 27 22

27 10 4 , 5

.

3 3

1

1 1

' 1

1 1 '

N l

l

l W P

l

l l P W

















Suy ra:

P1 < P1’ Tức là cơ cấu đã chọn đảm bảo sự kẹp chặt

6 Kiểm tra điều kiện tự hãm:

Điều kiện tự hãm của renvít:

2

1 '.

4

1 ) (

2

1





tg

d tb  

Trong đó:

dtb = 9(mm) + Đờng kính tính toán của đai ốc tiếp xúc vòng đệm:

d’ = 14(mm)

Điều kiện trên tơng đơng với:

25 , 0 14 4

1 ) 53 , 8 04 , 3 ( 9 2





tg

Điều này luôn đúng, vậy điều kiện tự hãm đợc đảm bảo

7 Kiểm bền cho bulông kẹp:

a Tiến hành kiểm bền cho bulông theo ứng suất tơng đơng:

 





td  2 3 2 

Một cách gần đúng:

tđ = 1,3.

Trong đó:

+ [] : ứng suất cho phép của bulông Với vật liệu chế tạo bulông là thép C45 ta có:

  193 ( )

3

580 3

2 , 0

MPa





 



+  : ứng suất kéo khi bulông làm việc:

 













.

2 , 5

2 , 5

4 3 , 1 4

.

2 2

2

W d

d

W d

W d

W

td    





) ( 8 , 7 193 14 , 3

10 02 , 7 2 ,

mm



Nh vậy bulông đã chọn đảm bảo bền

b Kiểm bền theo hệ số an toàn:

8 Thông số của các chi tiết lắp ráp đồ gá:

+ Đế đồ gá: Gang xám

B = 130 L = 260 H = 15

+ Mỏ kẹp: thép C45m, HRC = 40…4545

Bảng 8.30.ST CNCTM.T434

B = 28 H = 12 L = 63

b1 = 18 h1 = 4 l = 28

b2 = 18 d = 12 r = 10

+ Chèt trô: thÐp 20Cr thÊm than, HRC = 50…4555

B¶ng 8.10.ST CNCTM.T401

D = 8(mm) L = 32(mm) l = 10(mm)

R = 0,5(mm) h = 4(mm)

+ B¹c dÉn híng: thÐp DC 100A, HRC = 58…4563

B¶ng 8.78.ST CNCTM.T527

D = 60 d = 24 H = 50

D1 = 60 d1 = 36 H1 = 25

D2 = 50 d2 = 8 h = 22

r = 3 r1 = 25 r2 = 11

t = 19 m = 36

+ Bạc lót: thép C20, thấm than đạt HRC = 56…4560

d = 40 D = 52 H = 25 c = 1,5

+ Vít cấy: TCVN 3068-81

L1 = 27 L2 = 27 L3 = 30

+ Chốt tỳ: thép DC 100A, HRC = 58…4563

L1 = 55 L2 = 30 R = 2

+ Đai ốc: TCVN 1905-76

d = 10 D = 19,6 D1 = 16

S = 17 H = 8

+ Vòng đệm: thép C45

d = 11 D = 24 S = 5

+ Bulông M6, TCVN 1892-76

d = 6 D = 11,5 H = 4,5

l0 = 15 l = 28

9 Kết luận:

Với kết cấu đồ gá nh trên, quá trình tiến hành khoan lỗ cho chi tiết đợc thực hiện một cách dễ dàng Cơ cấu định vị và kẹp chặt đảm bảo cố định tốt chi tiết,

đồng thời thuận tiện trong việc tháo lắp

Tuy nhiên, kết cấu trên của đồ gá vẫn còn có điểm hạn chế Đó là, quá trình tháo lắp chi tiết yêu cầu phải vặn đồng thời cả hai bulông để giải phóng hai mỏ kẹp Điều này có ảnh hởng nhất định đến năng suất của máy do có sự tiêu hao

về thời gian

Tóm lại, đồ gá trên hoàn toàn có thể ứng dụng để gia công chi tiết với sự

đảm bảo cao về yêu cầu kỹ thuật cũng nh năng suât gia công

TàI liệu tham khảo

1 Đồ gá Tập 2

TCVN 1173-71và TCVN 1217-71

2 Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí

Học viện kỹ thuật quân sự - 2001

3 Hớng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

Bộ môn công nghệ chế tạo máy

Học viên kĩ thuật quân sự - 2003

4 Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá

Lê Văn Tiến ,Trần Văn Địch ,Trần Xuân Việt Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 1999

5 Sổ tay Atlas đồ gá

Trần Văn Địch

Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật – 2000

6 Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1,2,3

Nguyễn Đắc Lộc ,Lê Văn Tiến

Ninh Đức Tốn ,Trần Xuân Việt

Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 2001