Thiết kế và chế tạo ê tô vạn năng dùng cho máy phay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTrường đại học Hải Phòng Cộng hòa xã hội chủ nghĩaViệt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc --- Tên đề tài “ Thiết kế và chế tạo Ê TÔ vạn năng dùng cho máy phay ” Tên s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Trường đại học Hải Phòng Cộng hòa xã hội chủ nghĩaViệt Nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

Tên đề tài “ Thiết kế và chế tạo Ê TÔ vạn năng dùng cho máy phay ”

Tên sinh viên : - Lê Duy Thành

-Nguyễn Thanh Sơn

Lớp : Chế tạo máy K11

Niên khóa : 2000 – 2015

Người hướng dẫn : Nguyễn Tiến Tiệp

Nội dung thuyết minh :

- Xác định chế độ cắt, lực cắt khi phay ( làm thông số tính toán )

- Xây dựng mô hình để tính toán lực lên các chi tiết

- Xác định trạng thái phá hủy của các tiết máy dưới tác dụng củacác lực, từ đó xây dựng kết cấu

- Xây dựng đồ gá hàn

- Xây dựng đồ gá sửa tinh lỗ

- Các bản vẽ cần có :

Sơ đồ lắp của Ê TÔ

Kết cấu của Ê TÔ

Chúng em: Lê Duy Thành

Nguyễn Thanh Sơn

Nhận đề tài “Thiết kế và chế tạo Êtô vạn năng “

Tuy đề tài không phải là khó ,song phải thiết kế và chế tạo

mô hình theo bản vẽ cho nên phải rất cẩn thận

Chúng em đã có nhiều thay đổi theo y đồ chỉ đạo của củathầy hướng dẫn sao cho kết cấu là đơn giản nhất dễ chế tạo

Qua bốn tháng lao động sang tạo chúng em đã có them nhiềunhận thức bổ ích cho công tác sau này

Với kiến thức còn nhiều nông cạn,chắc chắn không thể tránhkhoie thiếu sót,rất mong được các thầy cô châm chước

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầyhướng dẫn Nguyễn tiến Tiệp để chúng em có thể hoàn thành đồ án nàyđúng thời hạn , đảm bảo chất lượng

Rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy, cô vàđồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn

Hải phòng ngày 12 tháng 6 năm 2015

Lê Duy Thành

Nguyễn Thanh Sơn

MỤC LỤC

để đạt được các yêu cầu về kĩ thuật là rất khó khăn

Đồ gá nói chung được chia làm 2 loại : vạn năng và chuyêndùng, trong đó Ê TÔ là thiết bị đồ gá vạn năng được sử dụng rất nhiềutrong các phân xưởng cơ khí, nó đóng 1 vai trò vô cùng quan trọngtrong việc kẹp chặt các chi tiết để gia công Vì thế đề tài : “ Thiết kế

và chế tạo E TÔ vạn năng ” có một ý nghĩa thực tế và đóng vai tròquan trọng

Nhiệm vụ chúng em được giao là thiết kế Ê TÔ dạng hàn tức là

2 chi tiết chính của Ê TÔ bao gồm hàm tĩnh và hàm động được tạothành từ các phần tử vật thể hàn ghép lại với nhau sao cho đảm baochức năng của một Ê TÔ vạn năng ( nghĩa là … ) như vậy Ê TÔ vừađảm bảo nhiệm vụ thực tế của nó đồng thời phải có kết cấu đơn giảnnhất Chúng em đã tìm hiểu một số kết cấu và lựa chọn ra phương án

Sau khi các phần tử chính được ra công sơ bộ và hàn ghép nốithành tiết máy chính là hàm tĩnh và hàm động việc còn lại là sửa tinhhai lỗ 35 và 40 đảm bảo độ đồng tâm để lắp ghép bạc gen và bạc đỡsao cho khi đưa trục viết me vào chi tiết chuyển động dẽ dàng, trơn,nhẹ nhàng

Vai trò đồ gá vạn năng trong gia công cơ khí

Đồ gá vạn năng –đúng như tên gọi của nó : VẠN NĂNG bất kỳ

ở vị trí nào trong cơ khí dân dụng hay công nghiệp đều có sự đónggóp của nó Người ta nói rằng có nó con người như được kéo dài bàntay ra,cứng hơn, khỏe hơn Ngay trong đề tài này nhiều vị trí gia công

ta vẫn cần sự có mặt của nó Nó là thiết bị có vai trò vừa định vị vừakẹp chặt

Khoảng dịch vụ của nó rất rộng

* Chi tiết nhỏ ,đến chi tiết lớn

* Chi tiết đa dạng về hình dáng

* Trên các thiết bị gia công cơ khí : Máy bào,khoan ,phay…

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN

2.1 Các ký hiệu

Lực cắt: P Z (N)

Lực hướng kính : P r (N)

Lực cản theo hướng chạy dao dọc x : P x (N)

Lực cản theo phương chạy dao ngang y: P y (N)

Đây là mô hình cắt phay

Hình 2.1 Lực cắt khi phay

2.3 Tính chế độ cắt phay cho mẫu thử

a) Tính chế độ cắt cho nguyên công phay thô

* Chọn dao :Dao phay hợp kim BK6 răng chắp

Đường kính dao Dmax =300(mm)

Số răng z=16 ( tra theo bảng 5 – 94 trang 375STCNCTM tập I)

*Lượng chạy dao: Tra bảng( 5 – 33)STCNCTM tập II trang

*Tốc độ cắt ; V (m/p).

Tinh theo công thức y u P V

Z x m

q

Z B S t T

D C

.

⇒ V = 0 88 202m / p

16 300 16

4 0 180

300 445

0 02 0 35 0 34 0 0

2 0

Z B S t C

w q

u y x p

16 300 4 , 0 10 54 10

0 1

1 75 , 0 1

PZ = (6185-15000)

Mx = (1500.300).0.348:2.1000=783Nm

Dựa vào bảng 5-33 tập II STCNCTM trang29 ta xác định các giá trịlực Px Py

Px =0.85 =0.85.15123=12854 N

Py=0.3=0.3.15123=4536 N

) ( 13630 12854

2 2

c) Các thông số tính toán

*Mô men xoắn Mx=783Nm (làm mất ổn định khi gá vật)

*Lực đẩy vật trượt dọc theo phương chạy dao

Px =12854 N

*Một số thông số kích thước tự chọn dựa theo mô hình mẫu

L = 200 - 220 ; h = 120 - 160 ; B =150 - 180

2.4 Giả định của bài toán đơn

Xét trường hợp thuần nhất chỉ chịu lực trượt theo phươngchạy dao

Điều kiện cân bằng của Êto là:

K4 : hệ số dự trữ cho độ bền của vật liệu = 1,8

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ TÍNH THIẾT KẾ CÁC

Hình 3.2 :Biểu đồ lực

Tại mặt cắt nguy hiểm

( Mặt cắt như hình vẽ )

Sơ đồ tính toán trên hình vẽ :

Tiết diện chịu một mô men uốn ,xoắn và một lực nén.Như vậy

bề mặt của tiết diện sẽ chịu một ứng xuất phức tạp, nghiên cứu vềtrường hợp bị phá hủy của ê tô người ta thấy nó bị nứt theo phương

30 – 45 độ (tức là phương mặt trượt của tinh thể)

Điều kiện bền của mặt cắt là

σk > σt

k

σ là ứng xuất kéo cho phép vật liệu

t

σ là ứng xuất sinh ra trên mặt cắt nguy hiểm

Để tính toán kích thước tiết diện cần xác định:

Mô men chống uốn thực

)

( 6

mm h

B

W = × =

6

1 0 B2B

W = ×

Chọn vật liệu CT3 ta có giới hạn bền kéo của thép là300N/mm2

Công thức tính mô men tương đương

2 2

1đ Mu 0 , 75 Mx

) ( 20577 783

75 , 0

W = ×

3

300 1

0

20577 5

Như vậy trục vít chịu lực phức tạp theo lí thuyết về chi tiết máytrong trường hợp như thế chi tiết hỏng chủ yếu là do Mô men xoắn( vì vật liệu chịu nén tốt hơn chịu xoắn )

Ngược lại ở chi tiết ăn khớp với nó tức là bạc ren thì nguyênnhân hỏng chính lại là do lực nén làm cắt chân ren – phần này sẽ đượctính toán riêng 3-3

Nếu ta chọn vật liệu là CT3 thì ứng xuất xoắn được tính toántheo điều kiện sau:

Điều kiện bền của trục trong trường hợp này

được tính như sau:

 

31 0

.

τ

M k

d > ×

M

180 1

0

783 3

3.3 Tính toán thiết kế bạc ren

Chi tiết bạc ren như hình vẽ

Theo lí thuyết về chi tiết máy nếu ren là ren vuông thì chi tiết ren

bị hỏng tại tiết diện trung bình của chiều cao ren vì tiết diện ren vuôngbằng nhau từ đỉnh đến chân nên ta cần tính số vòng ren cần thiết nằmtrong vùng làm việc, số ren tối đa bằng bao nhiêu cho kết cấu hợp lí,

số ren tối thiểu bằng bao nhiêu để có thể chịu đựng lực

Mặt ren bị cắt khai triển là một hình chữ nhât có kích thước

chiều dài là chu vi của hình tròn (3,14 d) ,chiều rộng là ½ bước t của

ren :

Hình 3.4: Bạc ren

Trong thiết kế này chọn t=6mm

Như vậy diện tích bị cắt tính cho 1 vòng ren là hình chữnhật tính theo công thức sau:

n:là số vòng ren cần có trong vùng làm việc

F :là diện tích mặt cắt ngang của trục đã giả định ở trênF=∏ d2=3.1416 d2

Thay các giá trị vào công thức

,

R k

×

giả định chọn d=25mm ta tính số vòng ren tối thiểu

82 ,

4 25

150 1416

CHƯƠNG 4:TÍNH MỐI HÀN CHỊU UỐN

4.1 Đặt vấn đề

Phân tích quá trinh làm việc của ê tô như hình vẽ ta thấy:

Hình 4.1: Gối đỡ mối hàn chịu uốn

Khi hàm động kẹp vào chi tiết với lực kẹp đã tính ở trên (R=51468N)lực kẹp này do tác động của trục vít gây ra Trục vít tác động vào vaitrục rồi vào gối đỡ làm gối đỡ có xu hướng bị uốn qua vị trí chân củagối đỡ

Do đó ở đây ta coi là trường hợp mối hàn chịu uốn

4-2 Tính toán chiều dài mối hàn

Hình 4.2:Chiều dài của mối hàn

Theo chương tính toán mối ghép trong chi tiết máy độ bền của

mối hàn trong trường hợp này là:

Điều kiện bền

σk > σt

65 , 0

, 0

51468 55 3

mm N

k = < σ ϕ = σ

6

) 10 75 0 (

162

51468 45 3

2 =

>

Đường hàn dọc theo chân gối đỡbằng chiều rộng =100mm nên thỏamãn điều kiện bền

Vật liệu CT3

Số lượng :02

Hình 5.2 :Chi tiết thành bên

CHI TIẾT TẤM TỰA NGANG

Vật liệu CT3

Số lượng :01

Hình 5.3 : Chi tiết tựa ngang

CHI TIẾT GỐI SĂU

CHI TIẾT BẠC GỐI ĐỠ

Vật liệu CT3

Số lượng :01

Hình 5.5: Chi tiết bạc gối đỡ

CHI TIẾT VÍT ĐẦU CHÌM

Vật liệu CT3

Số lượng :02

Hình 5.6: Chi tiết đầu chìm

Vật liệu CT3 Số lượng 01

Hình 5.8 : Chi tiết mặt trên

CHI TIẾT MẶT SĂU

Vật liệu CT3 Số lượng 01

Hình 5.9: Chi tiết mặt său

CHI TIẾT BẠC REN

Vật liệu CT3 Số lượng 01

Hình 5.10 : Chi tiết bạc ren

CHI TIẾT THANH NẸP.0

Vật liệu CT3 Số lượng 02

Hình 5.11: Chi tiết thanh nẹp

CHƯƠNG 6:GIA CÔNG CÁC PHẦN TỬ HÀM TĨNH

6.1 Đặt vấn đề Kết cấu Ê TÔ dạng hàn bao gồm hai chi tiếtchính

: hàm tĩnh và hàm động

Các chi chi tiết này được cấu thành từ một số phần tử

Chi tiết cơ bản là hàm tĩnh được tạo từ 6 phần tử nhỏ

Tấm đáy kích thước 490x130

Chi tiết thành bên 300x26x65

Chi tiết tưa ngang 185x30x54

Chi tiết gối đỡ 100x95x20

Các chi tiết này được cắt nhỏ tạo thành phôi, sau đó qua nguyêncông cắt gọt tạo nên các sản phẩm gần đúng với kích thước của nó chỉ

để lại một lượng dư nhỏ để gia công tinh lần cuối

Khi gia công trong trường hợp có thể người ta ghép một số “ n ”chi tiết để tăng năng suất và giảm giá thành chế tạo

Chi tiết đáy kích thước 490x130 được ghép 5 chi tiết trên đồ gá

để gia công các mặt xung quanh gồm :

nguyên công I, mặt cạnh trên

Nguyên công II, mặt cạnh đối diện

Nguyên công III, IV ; hai mặt đầu

Hai mặt bên kích thước 300x26x65 cũng được ghép 3 chi tiết gia

công một lúc

Nguyên công I, mặt trên 26x300

Nguyên công III, hai mặt đầu

Nguyên công IV, phay hạ thấp mặt bên kích thước chiều dày12mm

Khoan các lỗ 40 trên mặt đáy ( ghép 5 chi tiết )

Gia công gối đỡ kích thước đạt 100x90 và khoan lỗ 40, để lạilượng dư 0.2 mm để sửa đúng

Quy trình công nghệ của các chi tiết cơ bản được trình bày dướiđây

6.2 Gia công tấm đáy

Kích thước 130x490mm

6.2.1 NGUYÊN CÔNG I: Cắt phôi

Từ bản vẽ chi tiết, người ta tạo phôi bằng cách theo dấu dung khíAxeetylen cắt vì thế cần được gia công cơ khí để có kích thước gầnchính xác chỉ để lại một lượng dư rất nhỏ ở một vài kích thước cần

sửa tinh

lại-6 .2 2NGUYÊN CÔNG II: : Phay các mặt phẳng trên,dưới và xung

Chọn lượng chạy dao S=0,,3mm/vg,

a/ Tốc độ cắt:

y u p v

z x m

q

Z B S t T

D C

.

=

Hình 6.1: Tốc độ cắt Tra theo bảng 5-39/32 (Sổ tay C.N.C.T.M tập II)

CV = 322 ; q = 0.2 ; x = 0,1 ; y = 0,4

; u = 0,2 ; p = 0 ; m = 0,2

T chu ky bền của dao tra bảng 5 - 40/34 ( Sổ tay CNCTM2 )

Với D = 400 (mm) suy ra T = 400 (phut)

V 1.0,9.1

.8 162 0,126 1,35

400

322.(200)

0 0,2 0,4 0,1

q

u y z

x

p

n D

Z B S

.

10

=

) / ( 5 , 185 40

14 , 3

233 1000

.

1000

p v D

5

, 185 400

8 162 126 , 0 75 , 1

1 , 1 75 , 0 1

Z x m

v

Z B S t T

D C

.

0 2 , 0 4 , 0 1 , 0 2

,

0

2 , 0

p m

d, Tính lực cắt

mp w

q

u y Z

x

p

n D

Z B S

.

10.

Tra bảng 5-41/34 ( sổ tay CNCTM 2 )

Cp = 82,5 ; x =1 ; y =0,75 ; u = 1,1 ;

q = 1,3 ; w = 0,2

P 1 113 , 37 ( )

67 , 370 400

12 273 025 , 0 3 , 0 825

.

10

2 , 0 3

, 1

1 , 1 75 , 0

177,5 3,14.400

1000.228,5

6 .2 3 NGUYÊN CÔNG III: : :

: Phay các mặt đầu đạt kích thước chiều dài 490mm

Định vị và kẹp chặt như nguyên công II

Đinh vị 5 Chi tiết kẹp trên đồ gá

Toàn bộ khối chi tiết Hạn chế 5 bậc tự do

Phay Dao phay mặt đâù thép gió D=150 ; Z =16

Lượng chạy dao răng Sr=0,18mm/rg

Tốc độ cắt

z x

Z B S t

T . .

.D C

q v

=

Hình 6.2 : Lượng chạy dao

Tra theo bảng 5-39/32 (.S.TC.N.C.T.M tập II)

150 155

2 , 0 4 1 , 0 2 , 0

2 , 0

ph m

d Tính lực cắt

Pz= q w Mk

u y Z

x p

k n

D

Z B S t C

.

10

110 3,14.500

1000.188

150 186 .1 923( )

16 130 126 , 0 3 5 , 82 10

2 , 0 13

11 75 , 0

6.3.2 NGUYÊN CÔNG V: Phay mặt đấu

Định vị ,kẹp chặt như nguyên công IV

Chế độ cắt,

Dao phay đĩa 3 mặt cắt 1 lần

Tra các thông số bảng 4-82 trang 367 tậpI

Lượng chạy dao S=0.3mm/vg

D=125 mm ; B=28 mm Z = 12

6.3.3 NGUYÊN CÔNG VI:: Phay Hạ bậc 26-12=14mm

a/ chọn dao Phay Dao phay đâù thép gió ,

b/ chọn chế độ cắt Lượng chạy dao S=0,3mm/vg

T . .

.D C

q v

=

100 155

2 , 0 4 1

, 0 2 , 0

2 , 0

ph m

100 14 , 3

142 1000

u y Z

x p

n D

Z B S t C P

10

q

=

Cp: Tra bảng 5-41/34 ( Sæ tay CNCTM2 )

Cp = 82,5 ; x =1 ; y =0,75 ; u = 1,1 ; q = 1,3 ; w = 0,2

P 100 452 432( )

10 35 03 , 0 6 5 , 1082

2 , 0 13

1 , 1 75 , 0

= = w)

Phay lần cuối:

a, Chiêu sâu cắt : t = 2 mm

b, Lượng chạy dao : Tra bang 5-38/31 ( Sæ tay CNCTM2

S=0,15 mm/vong)

0,015 10

Z x m

v

Z B S t T

D C

6.3.4 NGUYÊN CÔNG VII:: Phay Rãnh30x14x26mm

a/ chọn dao Phay Dao phay dĩa 3 mặt lưỡi dao T15K6 ,

x

Z B S t

T . .

.D C

q v

v P z

x

Z B S t

T . .

.D C

q v

=

22 30 0.3

6 120

125 322

1000

ph v D

u y Z

x p

n D

Z B S t C P

10

125

22 3 03 , 0 6 5 , 1082

2 , 0 3 , 1

1 , 1 75 , 0

Bước Máy Dao t(mm) S(mm) V(m/ph) N(kw)

6.4 Gia công Tấm Tựa ngang

Toàn bộ khối chi tiết Hạn chế 5 bậc tự do

Phay Dao phay mặt đâù thép gió D=400 ; Z =26

Lượng chạy dao răng Sr=0,18mm/rg

Tốc độ cắt

z x

Z B S t

T . .

.D C

q v

400 155

2 , 0 4 , 0 1 , 0 2 , 0

2 0

ph m

d Tính lực cắt và công suất theo công thức

Mk w

q

u y Z

x p

n D

Z B S t C

.

10

=

186 1000.135

Cp: Tra bảng 5-41/34 ( Sæ tay CNCTM2 )

Cp = 82,5 ; x =1 ; y =0,75 ; u = 1,1 ; q = 1,3 ; w = 0,2

) ( 284 1 186

400

26 275 126 0 3 , 82 10

2 , 0 3 , 1

1 , 1 75 , 0 1

6.4.2 NGUYÊN CÔNG II: Phay mặt đấu

Định vị ,kẹp chặt như nguyên công I

Chế độ cắt,

Dao phay đĩa 3 mặt cắt 1 lần

Tra các thông số bảng 4-82 trang 367 tậpI

Lượng chạy dao S=0.3mm/vg

D=125 mm ; B=28 mm Z = 1

6.4.3 NGUYÊN CÔNGIII: Phay mặt đối diện

Cách gá đặt, và chế độ cắt got như nguyên công II

6 .4.4 NGUYÊN CÔNG IV: Phay mặt đấu

Cách gá đặt, và chế độ cắt got như nguyên công III

6.4.5 NGUYÊN CÔNG V:: Phay tạo bậc 30 x 14 mm

a/ chọn dao Phay Dao phay đâù thép gió ,

b/ chọn chế độ cắt Lượng chạy dao S=0,3mm/vg

chiều sâu cắt t 1= 6mm ; t2 =6 mm t3=2

Hình 6.7 : Phay tạo bậc D=100mm , Z=10 , B=25 mm

v P z y x

Z B S t

T . .

.D C

q v

100 155

2 , 0 4 , 0 1 , 0 2 , 0

2 , 0

ph m

100 14 3

152 1000

u y Z

x p

n D

Z B S t C P

10

100

10 25 03 , 0 6 5 , 2 8 , 10

2 , 0 3 , 1

1 , 1 75 , 0

6.4.6 NGUYÊN CÔNG Vi:: GHÉP BỘ

Sửa tinh lỗ

SƠ ĐỒ ĐỊNH VỊ VÀ KẸP CHẶT

Hình 6.8 : Sơ đồ định vị và kẹp chặt

a/ Chọn dao

Dao khoan 2 cấp thép gió liền khối

Dao khoét 2 cấp thép gió liền khối

c/ Chọn máy doa ngang 6213

theo phụ lục tập III-trang 50

B-GIA CÔNG CÁC PHẦN TỬ HÀM ĐỘNG

Chi tiết cơ bản là hàm động từ 4 phần tử nhỏ

Tấm thành bên 140x40x

Chi tiết trên 130x108x15

Chi tiết tưa sau108x70

Hình 6.9 : Các chi tiết hàm động

Các chi tiết này được cắt nhỏ tạo thành phôi, sau đó qua nguyêncông cắt gọt tạo nên các sản phẩm gần đúng với kích thước của nó chỉ

để lại một lượng dư nhỏ để gia công tinh lần cuối

Khi gia công trong trường hợp có thể người ta ghép một số “ n ”chi tiết để tăng năng suất và giảm giá thành chế tạo

Chi tiết thành bên 140x40ược ghép 5 chi tiết trên đồ gá để gia

công các mặt xung quanh gồm :

nguyên công I, mặt cạnh trên

Nguyên công II, mặt cạnh đối diện

Nguyên công III, IV ; hai mặt đầu

Khoan ta rô M14

Mặt trên kích thước 130x108x15 được ghép 3 chi tiết gia công

một lúc

Nguyên công I, mặt trên 130x15

Nguyên công II, mặt đối diện 130x15

Nuyên công III, hai mặt đầu

Khoan các lỗ 40 trên mặt đáy ( ghép 5 chi tiết )

lượng dư 0.2 mm để sửa đúng

Mặt sau kích thước 130x108x15

Nguyên công I, mặt trên 130x15

Nguyên công II, mặt đối diện 130x15

Nuyên công III, hai mặt đầu

Khoan lỗ D=40mm

Quy trình công nghệ của các chi tiết cơ bản giống quy trình côngnghệ hàm tĩnh nên ta không trình bầy nữa