Nội dung các công việc cần thực hiện: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết, kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật cho trên bản vẽ. Phân tích yêu cầu của nguyên công được giao nhiệm vụ thiết kế. Chọn và tính toán các thông số công nghệ khi gia công: Máy, dụng cụ, chế độ cắt, lực cắt khi gia công Phân tích sơ đồ định vị, chọn cơ cấu định vị phù hợp. Xây dựng sơ đồ gá đặt, xác định phương, chiều, điểm đặt của các ngoại lực tác dụng lên phôi. Lập phương trình cân bằng tĩnh để xác định lực kẹp. Chọn cơ cấu kẹp để thoả mãn các yêu cầu công nghệ, năng suất dễ thao tác. Chọn cơ cấu dẫn hướng hoặc so dao (nếu cần) Chọn cơ cấu phân độ (nếu cần) Thiết kế hoặc chọn thân đồ gá phù hợp. Tính toán độ chính xác đồ gá, chọn yêu cầu kỹ thuật cảu đồ gá. Vẽ đồ gá trên khổ giấy A3 và tập thuyết minh.
Trang 1Khoa cơ khí Cộng hoà x hội chủ nghĩa Vệt Namã hội chủ nghĩa Vệt Nam
Bộ môn công nghệ chế tạo máy Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
*****
Bài tập lớn
Họ và tên sinh viên: Tống Mạnh Toàn
Nhiệm vụ thiết kế: Tính toán thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết càng C15 nguyên công 5
Các tài liệu ban đầu:
- Bản vẽ chi tiết gia công
- Bản vẽ tiến trình công nghệ gia công
Nội dung các công việc cần thực hiện:
- Phân tích chức năng làm việc của chi tiết, kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật cho trên bản vẽ
- Phân tích yêu cầu của nguyên công đợc giao nhiệm vụ thiết kế
- Chọn và tính toán các thông số công nghệ khi gia công: Máy, dụng cụ, chế
độ cắt, lực cắt khi gia công
- Phân tích sơ đồ định vị, chọn cơ cấu định vị phù hợp
- Xây dựng sơ đồ gá đặt, xác định phơng, chiều, điểm đặt của các ngoại lực tác dụng lên phôi
- Lập phơng trình cân bằng tĩnh để xác định lực kẹp
- Chọn cơ cấu kẹp để thoả mãn các yêu cầu công nghệ, năng suất dễ thao tác
- Chọn cơ cấu dẫn hớng hoặc so dao (nếu cần)
- Chọn cơ cấu phân độ (nếu cần)
- Thiết kế hoặc chọn thân đồ gá phù hợp
- Tính toán độ chính xác đồ gá, chọn yêu cầu kỹ thuật cảu đồ gá
- Vẽ đồ gá trên khổ giấy A3 và tập thuyết minh
Ngày 17 tháng 2 năm 2003 Giáo viên hớng dẫn
Tiến trình công nghệ gia công chi tiết càng C15
1 Gia công mặt đầu C
Chuẩn: Mặt b
Kích thớc: 21; 63
Độ nhám: R=20
Trang 22 Gia c«ng mÆt ®Çu B
ChuÈn: MÆt C
KÝch thíc: 200,1
§é nh¸m: Rz=20
3 Gia c«ng mÆt A
ChuÈn: MÆt C
KÝch thíc: 62+0,1
§é nh¸m: Rz=20
4 Gia c«ng mÆt D
ChuÈn: MÆt B
KÝch thíc: 42+0,1
§é nh¸m: Rz=20
5 Gia c«ng hai lç: 10+0,035
ChuÈn: MÆt B, 25
KÝch thíc: 180
§é nh¸m: Ra=2,5
6 Gia c«ng lç: 20+0,035
ChuÈn: MÆt C, hai lç 10
KÝch thíc: 900,1
§é nh¸m: Ra=2,5
7 Gia c«ng lç: 12+0,035
ChuÈn: MÆt D, lç 10, 20
KÝch thíc: 21
§é nh¸m: Ra=2,5
8 Gia c«ng lç 6+0,03
ChuÈn: MÆt B, hai lç 10
KÝch thíc: 10
§é nh¸m: Ra=2,5
Trang 3Phần thuyết minh
I, Phân tích chức năng làm việc của chi tiết, kiểm tra các
yêu cầu kỹ thuật cho trên bản vẽ
Càng gạt là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó
Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này (thờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (nh là trục khuỷu) hoặc ngợc lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng ( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ)
Điều kiện làm việc của càng gạt đòi hỏi khá cao:
+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ
+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập
* Điều kiện kỹ thuật:
- Kích thớc các lỗ cơ bản đực gia công với độ chính xác cấp 79, độ nhám bề mặt
Ra= 0,630,32
- Độ không song song của tâm các lỗ cơ bản trong khoảng 0,030,05(mm)
- Các rãnh then đợc gia công đạt cấp chính xác 810 và độ nhám Rz=4010 hay
Ra=102,5
- Các mặt làm việc càng đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 5055HRC
* Điệu kiện làm việc của càng gạt đòi hỏi khá cao:
+ Luôn chịu ứng suất của càng gạt đòi hỏi khá cao
+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ
Trang 4II, Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Nh mọi dạng chi tiết khác, đối với chi tiết càng gạt tính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến năng suất và độ chính xác gia công Vì vậy khi thiết
kế càng cần phải chú ý tới kết cấu
+ Độ cứng vững của càng
+ Chiều dài của các lỗ cơ bản nên bằng nhau và các mặt đầu của chúng cùng nằm trên 2 mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất
+ Kết cấu của càng nên đối xứng qua 1 mặt phẳng nào đó Đối với những càng có các lỗ vuông góc với nhau thì kết cấu đó phải thuận lợi cho việc gia công các lỗ đó
+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng 1 lúc
+ Hình dáng của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất
Đối với càng gạt C15 nguyên công đầu tiên là gia công mặt đầu C với chuẩn B, sau đó gia công mặt đầu B lấy C làm chuẩn, gia công mặt A lấy C làm chuẩn, Gia công mặt D lấy chuẩn B (nguyên công 1,2,3,4), gia công hai lỗ 10 lấy B làm chuẩn (nguyên công 5), gia công lỗ 20 lấy chuẩn mặt C và 2 lỗ 10(nguyên công 6) Gia công lỗ 12 lấy chuẩn mặt D và lỗ 10, 20 làm chuẩn (nguyên công 7), Gia công lỗ 6 lấy mặt B và
2 lỗ 10 làm chuẩn(nguyên công 8)
III, Thiết kế đồ gá cho nguyên công 5 gia công 2 lỗ 10 +0,035
1, Phân tích:
Để gia công 2 lỗ 10+0,035 cần phải thực hiện 2 bớc khoan, doa thô
Do đó chỉ cần thiết kế đồ gá cho khoan là đủ
+ Lập sơ đồ gá đặt: Gia công 2 lỗ 10+0,035 cần đảm bảo đồng tâm tơng đối giữa hình trụ trong và hình tròn ngoài của phôi Độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu đồng thời cần đảm bảo khoảng cách tâm lỗ 2 mặt đầu và tâm lỗ cơ bản 900,1 Do đó chi tiết đợc
định vị trên phiến tỳ, khối V (vừa định vị vừa kẹp phụ) kẹp chặt chi tiết bằng mỏ kẹp Các bạc thay nhanh có tác dụng dẫn hớng các dao, khi gia công chốt tỳ phụ tăng độ cứng vững của chi tiết khi gia công
2, Chọn máy:
Chọn máy khoan cần 2H53 (Bảng 8 [1])
Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy (mm) 320 1400
Trang 5Công suất động cơ (KW) 3
3, Chọn dao:
Chọn mũi khoan thép gió chuyên dùng (bảng 4-40 [2]), mũi doa có gắn các lỡi bằng thép gió (bằng 4-49 [2])
4, Chế độ cắt:
B
ớc 1:
Khoan đờng kính lỗ 9,8
Chiều sâu cắt: t=0,5.9,8=4,9(mm)
Lợng chạy dao: S=0,240,31(bảng 5-25 [3])
Tốc độ cắt v đợc tính:
) / (
.
.
ph m K
S
T
D
C
v m y v
q
v
Tuổi thọ mũi khoan T=35 (bảng 5-30 [3])
Trong đó các hệ số và số mũ (tra bảng 5-28 [3])
Cv=34,2 q=0,45 y=0,3 m=0,2
Hệ số: Kv=KMV.Kuv.Klv
Kuv=0,83 (tra bảng 5-6 [3])
KMV=
nv
HB
190 (tra bảng 5-1[3])
HB=190 KMV=1
KLV=1(tra bảng 5-3 [3])
KV=1.0,83.1=0,83
31 , 0
35
8 , 9
2
,
43
3 , 0 2
,
0
45 , 0
ph m
) / ( 1797 8
, 9
55 1000
.
1000
ph vg D
V
B
ớc 2:
Khoan rộng lỗ 10
Chiều sâu cắt: t=0,5(10-9,8)=0,1(mm)
Lợng chạy dao: S=0,240,31(mm) (Tra bảng 5-25 [3])
Tốc độ cắt khi khoan
Trang 6) / (
.
.
ph m K S
t
T
D
C
V m x y v
q
v
Tuổi thọ mũi khoan T=35(phút) (5-30 [3])
Trong đó hệ số và số mũ (tra bảng 5-29 [3])
Cv=56,9 q=0,5 y=0,45 m=0,4 x=0,15
Hệ số: Kv=KMV.Kuv.Klv
Kuv=0,83 (tra bảng 5-6 [3])
KMV=
nv
HB
190 (tra bảng 5-1 [3])
HB=190 KMV=1
KLV=1(tra bảng 5-3 [3])
KV=1.0,83.1=0,83
31 , 0 1 , 0
35
10 9 , 56
45 , 0 15 , 0 4
,
0
45 , 0
ph m
) / ( 2738 10
.
86 1000
.
1000
ph vg D
V
B
ớc 3
Doa thô lỗ 10
Chiều sâu cắt t=0,035(mm)
Lợng chạy dao S=2,2(mm/vg) (tra bảng 5-27 [3])
Tốc độ V đợc tính theo công thức
) / (
.
.
ph m K S
t
T
D
C
v m x y v
q
v
Tuổi thọ mũi doa T=30(phút) (5-109 [3])
Trong đó hệ số và số mũ (tra bảng 5-29 [3])
Cv=109 q=0,2 x=0 y=0,5 m=0,45
Hệ số: Kv=KMV.Kuv.Klv
Kuv=0,83 (tra bảng 5-6 [3])
KMV=
nv
HB
190 (tra bảng 5-1 [3])
HB=190 KMV=1
KLV=1(tra bảng 5-3 [3])
KV=1.0,83.1=0,83
2 , 2 035 , 0 30
10 109
5 , 0 0 45
,
0
2 , 0
ph m
Trang 7) / ( 666 10
.
21 1000
.
1000
ph vg D
V
III, Lập sơ đồ tính lực
Chỉ cần tính mômen Mx (N.mm) và lực chiều trục P0 (N ) cho khi khoan là đủ
Mx=10.Cm.Dq.Sy.kp
P0=10.Cp.Dq.Sy.kp
n
Mp
HB
190 (tra bảng 5-9 [3])
BH=190 KMp=1
Kp=1
CM, CP và cá số mũ tra bảng 5-32 [3]
CM=0,021 q=2 y=0,8
Cp=42,7 q=1 y=0,8
Mx=10.0,021.9,82.0,310,8.1=7,9 (N.mm)
P0=10.42,7.9,8.0,310,8.1=1639,6(N)
Công suất cắt Ne (KW)
) (
9750
.
KW
n
M
Ne x
Với
D
V n
.
1000
n = 1797(vg/ph)
) ( 46 , 1 9750
1797
.
9
,
7
KW
Ne
IV, Tính lực kẹp
Để gia công đợc chi tiết lực kẹp phải thắng đợc mômen cắt khi khoan
Mms=Mx
Để tăng tính chất an toàn khi kẹp chặt ta thêm hệ số toàn K
Mms Mx.K
Với sơ đồ lực kẹp:
Trang 8z d M
P
2
. ;
2
. tb ms
D W
M ;
2
. x ms
M K
M ; M x P z.L
Do khoan thủng lỗ nên không kể đến lực chiều trục P0
Trong đó
f : là hệ số ma sát, với phiến tỳ khía nhám f=0,45
L: khoảng cách cánh tay đòn L=90 (mm)
Dtb: Đờng kính trung bình của phiến tỳ
d: đờng kính mũi khoan
d
L M K
D f P
W tb 2 K.
2 ).
( 0 0
2 P f D
M K W
tb
k
Trong đó:
K: là hệ số an toàn đợc tính nh sau:
K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6
K0: Hệ số an toàn trong mọi trờng hợp K0=1,5
K1: Hệ số kể đến lợng d không đều, khi gia công thô K1=12
K2: Hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt K2=1,5
K3: Hệ số kể đến vì cắt không liên tục làm tăng lực cắt K3=1
K4: Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định khi kẹp chặt bằng tay
K4=1,3
K5: Hệ số kể đến vị trí của tay quay của cơ cấu kẹp thuận tiện hay không, khi kẹp chặt khi kẹp chặt bằng tay: Góc quay > 900 K5=1,2
K6: Hệ số tính đến mômen làm lật phôi quanh điểm tựa
Khi định vị trên chốt tỳ: K6=1
Hệ số điều chỉnh chung để đảm bảo an toàn là:
K=1,5.1,5.1,2.1.1,3.1,2.1=4,212
) ( 3290 6
, 1639 30
45
,
0
1000 9 , 7 212
,
4
.
V, Chọn cơ cấu kẹp
Cơ câuc kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu: Khi kẹp phải giữ đúng vị trí phôi, lực kẹp tạo ra phải đủ, không làm biến dạng phôi, kết cấu nhỏ gọn, thao tác thuận lợi, an toàn
Trang 9Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp đơn giản, kẹp chặt bằng mối ghép ren, lực kẹp hớng từ trên xuống thông qua mỏ kẹp
Từ đó ta có phơng trình cân bằng lực:
W(la +lb)=Q.lb
lb
lb la
W
Q ( )
VI, Xác định sai số đồ gá
Sai số chế tạo đồ gá cho phép theo yêu cầu của nguyên công để qui định điều kiện kỹ thuật chế tạo và lắp ráp đồ gá
Nh vậy ta có sai số gá đặt cho phép:
Theo công thức trong tài liệu [1]
2 2 2 2 2
2 2 2 2 2
c dc m k gd
ct
ct dc m k c
gd
Trong đó:
k: Là sai số do kẹp chặt phôi trong trờng hợp này lực kẹp vuông góc với phơng kích thớc do đó k=0
m: Sai số do mòn đồ gá m N
Trong đó: N là số chi tiết gia công chọn N=400 chi tiết
) ( 10 400 5 ,
N
dc: Là sai số sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá, trong thực tế khi tính toán đồ gá có thể lấy dc=5( m )
c: Là sai số chuẩn do định vị chi tiết gia công, với sơ đồ định vị chi tiết nh hình vẽ
ta có sai số chuẩn:
c =0 (tra bảng 19 [1])
Trang 10 gd: Là sai số gá đặt 0 , 035 11 , 67 ( )
3
1 3
1
m
) ( 35 , 3 5 10 67 ,
VII, Yêu cầu kỹ thuật
- Các kích thớc của các chi tiết sau gia công tinh có độ chính xác cấp 7
- Các kích thớc tự do khác có độ chính xác cấp 5
- Thân đồ gá phải đợc ủ để khử ứng suất
- Kiểm tra các kích thớc chuẩn khoảng cách tâm bạc dẫn, kích thớc của cơ cấu kẹp, kiểm tra các chế độ lắp ghép chi tiết, đặc biệt là kích thớc thay đổi của đồ gá
- Đồ gá đợc sơn bằng sơn dầu có màu ghi
- Đóng nhãn mác tại nơi chế tạo đồ gá
Trang 11Tài liệu tham khảo
Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy [1]
Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 [2]
Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 [3]
Công nghệ chế tạo máy tập 1, tập 2 [4]
Đồ gá [5]
Atlat đồ gá [6]