Thiết kế và tính toán gối đỡ

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY IPHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy gối đỡ là chi tiết dạng hộp Do gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục .Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tương đối của trục trong không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó . Gối đỡ còn làm nhiệm vụ của ổ trượt . Trên gối đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng có nhiều bề mặt không phải gia công. Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ trụ 40 Bề mặt đó có thể được lắp với bạc (nếu ổ trượt) hoặc vòng ngoài ổ lăn (nếu lắp ổ lăn) .Chi tiết được lắp trên thân của máy , bề mặt lắp giáp là bề mặt đế của gối đỡ .Để tránh hiện tượng chi tiết bị đảo khi làm việc hay không đồng tâm ,yêu cầu độ song song giữa mặt đáy gối đỡ và trục gối đỡ chính xác .phía trên gối đỡ có khoan lỗ 8 để cấp đầu bôi trơn Cần gia công mặt phẳng C và các lỗ 16 chính xác để làm chuẩn tinh gia công Đảm bảo kích thước từ tâm lỗ 40 đến mặt phẳng C là : 100+ 0,05 Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và thay đổi. Vật liệu sử dụng là : GX 1532 , có các thành phần hoá học sau : C = 3 – 3,7 Si = 1,2 – 2,5 Mn = 0,25 – 1,00 S < 0,12 P =0,05 – 1,00 bk = 150 MPa bu = 320 MPa

Lời nói đầu

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết dịnhtrong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc Nhiệm vụ của công nghệchế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành kinh

tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm

đặc biệt của Đồ án công nghệ chế tạo máy ảng và nhà nớc ta

Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải đ ợc tiến hành đồng thời vớiviệc phát triển nguồn nhân lực và đầu t các trang bị hiện đại Việc phát triểnnguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trờng đại học

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòihỏi kĩ s cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đ ợc đào tạo ra phải có kiến thức cơ bảntơng đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyếtnhững vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong ch ơng trình đàotạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khíphục vụ các ngành kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,

điện lực vv

Đồ án công nghệ chế tạo máy ể giúp cho sinh viên nắm vững đợc các kiến thức cơ bản của môn học vàgiúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong ch ơng trình đào tạo , đồ ánmôn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu đ ợc của sinh viênchuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo

Nguyễn Xuân Quỳnh đến nay Em đã hoàn thành đồ án môn học công nghệ chếtạo máy Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót dothiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong đ ợc sự chỉ bảo của các thầy côgiáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn đểlần thiết kế sau và trong thực tế sau này đợc hoàn thiện hơn

I-Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy gối đỡ là chi tiết dạng hộp

Do gối đỡ là loại chi tiết quan trọng trong một sản phẩm có lắp trục Gối đỡ làm nhiệm vụ đỡ trục của máy và xác định vị trí tơng đối của trục trong

không gian nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó Gối đỡ còn làmnhiệm vụ của ổ trợt

Trên gối đỡ có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau và cũng

có nhiều bề mặt không phải gia công Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ trụ 40

Bề mặt đó có thể đợc lắp với bạc (nếu ổ trợt) hoặc vòng ngoài ổ lăn (nếu lắp ổlăn) Chi tiết đợc lắp trên thân của máy , bề mặt lắp giáp là bề mặt đế của gối

đỡ Để tránh hiện tợng chi tiết bị đảo khi làm việc hay không đồng tâm ,yêucầu độ song song giữa mặt đáy gối đỡ và trục gối đỡ chính xác phía trên gối

đỡ có khoan lỗ 8 để cấp đầu bôi trơn

Cần gia công mặt phẳng C và các lỗ 16 chính xác để làm chuẩn tinh gia công

Đảm bảo kích thớc từ tâm lỗ 40 đến mặt phẳng C là : 100+ 0,05

Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động và thay đổi

Vật liệu sử dụng là : GX 15-32 , có các thành phần hoá học sau :

C = 3 – 3,7 Si = 1,2 – 2,5 Mn = 0,25 – 1,00

S < 0,12 P =0,05 – 1,00

[]bk = 150 MPa

[]bu = 320 MPa

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :

-Gối đỡ có đủ độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng có thể dùngchế độ cắt cao , đạt năng suất cao

-Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiệnnhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quátrình gá đặt nhanh

Chi tiết gối đỡ đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc Kết cấu tơng đối đơn giản, tuy nhiên cũng gặp khó khăn khi khoả 4 bề mặt bích do không gian gá daohẹp

3 Gia công các mặt bích đảm bảo việc gá lắp chặt khi làm việc

4 Phay 2 mặt phẳng đầu lỗ trụ 40

N- Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm

N1- Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm (5000 chiếc/năm)

m- Số chi tiết trong một sản phẩm

Q1 = V. (kg)

Trong đó

Q1- Trọng lợng chi tiết

 - Trọng lợng riêng của vật liệu gang xám= 6,8-:-7,4 Kg/dm3

V - Thể tích của chi tiết

Dựa vào N & Q1 bảng 2 (TKĐACNCTM) ta có dạng sản xuất là dạng sảnxuất hàng khối.

IV- Xác định ph ơng pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

1- Xác định ph ơng pháp chế tạo phôi

Kết cấu của chi tiết không phức tạp nên ta không thể dùng các phơng pháp nhdập ,rèn hay hàn để chế tạo phôI đợc ,hơn nữa vật liệu của chi tiết là gang xám15x32 là loại có tính chảy loãng rất cao thích hợp với đúc do bề mặt khônglàm việc không cần chính xác và ứng với sản xuất hàng loạt lớn nên ta chọn ph -

ơng pháp đúc trong khuôn cát.Làm khuôn bằng máy Sau khi đúc cần cónguyên công làm sạch và cắt ba via

Bản vẽ lồng phôi

t

d

V.thứ tự các nguyên công

1- Xác định đ ờng lối công nghệ

Do sản xuất hàng khối lớn và điều kiện sản xuất ở n ớc ta (chủ yếu là các máyvạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng và một số ít máy chuyên dùngkhác ) Để nâng cao năng suất và tính chuyên môn hoá ta chọn đ ờng lối côngnghệ phân tán nguyên công (tức số bớc công nghệ trong một nguyên công là ítnhất)

Do đó quy trình công nghệ đợc chia thành các nguyên công đơn giản và đ ợcthực hiện trên mỗi máy nhất định với đồ gá chuyên dùng

2- Chọn ph ơng pháp gia công

- Gia công lỗ 40+0,039 vật liệu là gang xám 15x32 Ta thấy dung sai +0,039ứngvới 40 là cấp chính xác 7, với độ nhám Rz=1,25 Ta chọn phơng pháp giacông lần cuối là doa thô.Các bớc gia công trung gian là: khoét

- Gia công mặt đáy đạt Rz = 20 Và 2 mặt đầu trụ 40 Theo bảng 2-1 Q2 ,đợc

Để tính đợc lợng d gia công cho nguyên công khoét và doa lỗ 40 ta cần xác

định trớc các thông số của phôi Theo bảng 10 , Thiết kế đồ án CNCTM ta cóchất lợng bề mặt của chi tiết đúc đạt đợc theo công nghệ làm khuôn bằng taymẫu gỗ ,vật liệu là gang xam ,cấp chính xác III ta có Rza và Ti của phôi là 250

và 350 m Sau bớc thứ nhất đối với gang loại trừ gia trị T i (chiều sâu lớp hhỏng bề mặt ).Chỉ còn lại Rz với giá trị 50 m(sau khoét thô) và 10 m (sau doathô) (bảng 13[1])

Sai lệch không gian tổng cộng đợc xác định theo công thức 3-17[3] ta có :

2 2

2 ) 2

2 ( ) 2

Dung sai đờng kính chốt định vị : B  11 m 0 , 011mm

Độ hở nhỏ nhất : min Dmax  dmin  0

Từ đó khe hở giữa lỗ chuẩn và chốt định vị sẽ là :

029 , 0

L¬ng d nhá nhÊt khi doa th« lµ :

Zbmin

kÝch

th-íc tÝnh to¸n d(mm)

Dung sai 

kÝch thíc giíi h¹n mm

Lîng d giíi h¹n

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt trên của đế 3 bậc tự do

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống ph ơngcủa lực kẹp trùng với phơng kích thớc cần thực hiện

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H12 Công suất máy Nm = 7 KW và

Hệ số phụ thuộc vào độ cứng gia công k1=1,12

Hệ số phụ thuộc vào mác của dao (BK6) k2=1,0

Hệ số phụ thuộc vào trang thái gia công k3=1,0

Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng dao k4=1,0

177 1000

1000







Ta chọn số vòng quay theo máy nm=380 vg/ph.

.







Chiều sâu cắt t =0,5 mm, lợng chạy dao vòng S0=1 mm/vòng(Bảng 5-127 [4] ) Tốc độ cắt lấy theo bớc 1 ta có Vtt=143,2 m/ph

Vậy số vòng quay của máy nm=380 vg/ph

2-Nguyên công 2 : Khoan 4 lỗ và doa 2 lỗ để làm chuẩn

Định vị : Chi tiết đợc định vị trên một khối V dài nhng do khối V dài đặt trênmột chỏm cầu nên nó chỉ hạn chế 2 bậc tự do, 1 chốt trụ ngắn hạn chế bậc xoayquanh tâm và 2 chốt trụ ở mặt C

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng cơ cấu trụ trợt từ trên xuống

Chọn máy : Máy khoan 2H125 Công suất máy Nm = 2,2KW

Chọn dao : Mũi khoan ruột gà bằng hợp kim cứng có d ờng kính  15 , 8 mũidoa tiêu chuẩn  15 , 8

Chế độ cắt bớc 1: Khoan lỗ ( 4 lỗ 15,8 mm )

Chiều sâu cắt t =7,9 mm

Lợng chạy dao So = 0,4 mm/vòng (Bảng 5-25[4] ) .Độ cứng vững của hệthống đạt trung bình kcs=0,75,để đạt đợc chất lợng lỗ cao nhờ nguyên công doatiếp theo có kls=0,5,do đó lợng chạy vòng sẽ là :s0=0,4.0,75.0,5= 0,15mm/vòng

Vận tốc cắt đợc tính theo công thức :

y m

q

S T

D C

16 1 , 17

40 , 0 125 , 0

25 , 0

4 , 45 1000

1000

.

7 , 11 1000

1000

.

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng cơ cấu trụ trợt từ trên xuống

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H12 Công suất máy Nm = 7 KW và

.

.

662 225 14 3

52 1000 1000

Theo bảng 5-150 SổTayCNCTM ,ta có : Nyc = 1,4 Kw < Nm = 2,8 Kw

4.Nguyên công 4 :phay 2 mặt đầu

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do và 2 lỗ hạn chế 3 bậc tự do(Dùng một chốt trụ ngắn , một chốt trám )

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuônggóc với mặt đáy

Chọn máy : máy phay nằm ngang 6H82 Công suất máy Nm = 7 KW và

Nchạydao=1,7 KW (tra theo bảng 9-38[5] )

Chọn dao : Dao phay đĩa 2 mặt gắn mảnh thép gió có kích th ớc : D=80 ,B=28;d=60 ; số răng Z =18

Lợng d gia công : phay 2 lần

+ Bớc 1 : Zb= 3 mm

4 , 79 1000

1000

.







Phay víi cÊp chÝnh xac 5 vµ chiÒu s©u c¾t t =0,5 mm , lîng ch¹y dao vßng S0=1mm/vßng (B¶ng 5-37 [4])

256 1000

1000

.

Chọn máy góc với mặt đáy

Chọn máy : Máy khoan K125 Công suất máy Nm = 2,8KW , = 0,8

Chọn dao : Dao phay ngón và mũi khoan là thép gió

120 1000

1000

.





 

6.Nguyên công 6 :Khoan lỗ đầu 6

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do ,2 lỗ 6 hạn chế 3 bậc tự do( Dùng một chốt trụ , một chốt trám )

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuông Chọn máy khoan dứng 2H125 có công suất Nm=2,2 kW ( tra bảng 9-21[5])Chọn mũi khoan ruột gà bằng thép gió có đờng kính d= 6mm

28 1000

1000

.





 

7.Nguyên công 7 : Tính chế độ cắt cho nguyên công khoét , doa lỗ 40

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do , 2 lỗ 16 hạn chế 3 bậc tựdo

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng cơ cấu tháo lắp nhanh lực kẹp vuông gócvới mặt đáy

Chọn máy : Máy khoan đứng 2H150 Công suất máy Nm = 7,5 Kw (tra theobảng 9-21[5])

Chọn dao : Mũi khoét phi tiêu chuẩn ,còn dao doa có  40

q v

K S t T

D C

.

40 105

45 , 0 15 , 0 4 , 0

4 , 0

= 70 m/ph

 Sè vßng quay trôc chÝnh sÏ lµ :

n = 10003,14..D V = 3 , 14 40

70 1000

.

+ Tốc độ cắt V đợc tính theo công thức

y x m

q v

K S t T

D C

.

40 109

5 , 0 0 3 , 0

2 , 0

 V = 39,7 m/ph

 Số vòng quay trục chính : n = 10003,14..D V = 3 , 14 40

7 , 39 1000

= 316,1vòng/phút

.

8 Nguyên công kiểm tra

Kiểm tra độ song song giữa mặt lỗ trụ và mặt đáy <0,02mm/cả chiều dài

III- Xác định thời gian nguyên công

Thời gian nguyên công đợc xác định theo công thức 28[1]

Tp: thời gian phục vụ Tp  10 0 T0

Ttn: thời gian tự nhiên gồm thời gian nghỉ ngơi và thời gian sinhhoạt cá nhân của ngời đứng máy (Ttn500 T0)

Nh vậy công thức trên có thể viết lại dới dạng gần đúng nh sau :

2

n S

L L L T

L- Chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1- Chiều dài ăn dao (mm)

L2- Chiều dài thoát dao (mm)

Sv- Lợng chạy dao vòng (mm/vg)

n- Số vòng quay trong 1 phút (vg/ph)

i- Số lần gia công

Sp=Sv.n (mm/ph)

Thời gian cơ bản cho nguyên công 1:

Công thức tính thời gian phay

.

2 1

n

S

L L L

T0    (phut)

Phay thô

L=150 mm

24 ) 3 5 , 0 ( ) 3 160 ( 3 ) 3 5 , 0 ( ) (

24 , 0 380 2

4 24 150







 0

Phay tinh

L= 150 mm

11 ) 3 5 , 0 ( ) 5 , 0 160 ( 5 , 0 ) 3 5 , 0 ( ) (

L2=2 5=4 mm

44 , 0 380

1

4 11 150







 0

2 1

n S

L L L

T0    => 4 0 , 56

720 4 , 0

3 5 35

4 5 35

L L L T

.

2 1 0







L = 125 mm

13 2 ) 5 , 2 50 ( 5 , 0 ) 3 5 , 0 ( ) (

413

T01    Phay tinh :

47

T02    VËy thêi gian c¬ ban cho nguyªn c«ng 7 lµ

L L L T

.

2 1 01





 => 0 , 07

960 8 , 1

4 30 80

L L L T

.

2 1 02





 0 , 12

380 1

4 13 80

n s

L L L T

.

2 1 0

L L L T

.

2 1 0





240.3,0

161616







(ph)Thêi gian c¬ b¶n cho nghuyªn c«ng 6 : khoan lç 

L2 = 13 =3mm

n s

L L L

T

.

2 1 0





1440.2,0

3225

2

33 40

L L L

T

.

2 1 01





 1 0 , 17 ( )

565 4 , 1

3 8 120

40  ,

cotg30 + (0,5  2) = 3mm

n s

L L L

T

.

2 1 0





 => 1 ( )

253 5 , 0

3 3

T0    

+ Hai lỗ trụ 16 định vị hạn chế 3 bậc tự do và có Rz = 2,5 Dùng 1 chốt trụngắn và 1 chốt trám để hạn chế

Chuyển động cắt song song với mặt đáy và vuông góc với lỗ định vị 16 Hớng của lực kẹp vuông góc với mặt phẳng định vị và vuông góc với chuyển

=

9750

168

m

Xác định lực cắt, tính lực kẹp

Với phơng pháp định vị và kẹp chặt nh hình vẽ ,lực kẹp vuông góc với lực cắt và

mặt chuẩn Để tránh hiện tợng chi tiết bị trợt theo phơng thẳng đứng làm ảnh hởngtới các chốt định vị và gây sai số gia công

Ta có phơng trình cân bằng phải là

W1.f1+ W1.f2= KP0+P

=>W1 =

2 1 0

.

f f

P P K

K.Mc+2.N.f1.R=0

Trong đó :

N=

2 sin

W

f.R=0 => W2=

R f

M

K c

2 sin

Với : Ko:là hệ số an toàn trong mọi trờng hợp , lấy Ko=1,8

K1:là hệ số kể đến lợng d không đều ,khi khoan lỗ rỗng lấy K2=1,2

K2:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt ,lấy Ko=1,5

K3:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục , lấy K3=1

K4:là hệ số kể đến nguồn sinh lực , kẹp chặt bằng tay lấy K4=1,3

K5:là hệ số kể đến vị trí tay quay , lấy K5=1

Ko:là hệ số kể đến tính chất tiếp xúc , lấy K6=1,5

Từ đó tính đợc : K = 1,2.1,5.1.1,3.1.1,5= 3,51

Thay các giá trị vào công tức tính W1 và W2 ta đợc :

W1=

16,05,0

791579.51,3

45 sin 135 15 , 3

Vậy chọn W=W1 = 8508 N vì khi dùng một lực W1 thì cũng đảm bảo để chi tiếtkhông bị xoay

3* Chọn cơ cấu kẹp và cơ cấu sinh lực

Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu : khi kẹp phải giữ đúng vị trí phôi lựckẹp tạo ra phải đủ ,không làm biến dạng phôi , kết cấu nhỏ gọn ,thao tác thuận lợi

và an toàn Với các yêu cầu nh vậy ta chọn cơ cấu kẹp là cơ cấu đòn kẹp , kẹp chặtbằng ren.

Cơ cấu sinh lực là tay công nhân

4.Chọn cơ cấu dẫn h ớng và các cơ cấu khác

*Cơ cấu dẫn hớng

Với đồ gá khoan , khoét , doa thì cơ cấu dẫn hớng là một bộ phận quan trọng ,nóxác định trực tiếp vị trí của mũi khoan và tăng độ cứng vững của dụng cụ trong quátrình gia công

Cơ cấu dẫn hớng đợc dùng là phiến dẫn cố định , bạc dẫn đợc chọn là loại bạc thaynhanh

* Các cơ cấu khác

Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên bàn máy là Bulông và đai ốc

Thân đồ gá đợc chọn theo kết cấu nh bản vẽ lắp , thân đợc chế tạo bằng gang

1

2 2 2 2 2

gd ctlr ld m k c gd

Suy ra :  2 2 2 2 2

c ld m k gd ctlr     

Trong đó  = 0,5 là hệ số phụ thuộc vào kết cấu đồ định vị

N=15000 là số lợng chi tiết đợc gia công trên đồ gá

c : là sai số chuẩn do định vị chi tiết gia công c=0 vì shuẩn định vị trùng vớigốc kích thớc

gđ: là sai số gá đặt, sai số gá đặt có thể lấy bằng 1/3 dung sai nguên

với  = 0,039 mm là sai lệch cho phép về vị trí của nguyên công,

ta thấy sai số gá đặt quá nhỏ nếu tat hay vào công thức trên sẽ nhận đợc giátrị âm và vậy ta có thể thay đổi giá trị của dung sai (và sai số quá nhỏ ) ta cóthể chọn dung sai của nguyên công là  = 0,15 mm

Thân đồ gá đợc chếtạo bằng gang ,phơng pháp chế tạo là phơng pháp đúc

Thân đồ gá đợc gia côngđạt độ chính xác yêu cầu

4.5 Điều kiện kĩ thuật của đồ gá

Từ vị trí sai số gá đặt cho phép ta có yêu cầu của đồ gá chế tạo nh sau :

-độ không vuông góc giữa tâm lỗ đẫn hớng và mặt đáy  0,03 mm/100mm chiềudài

- độ không vuông góc giữa mặt đế và mặt thân gá  0,03/100 mm chiều dài

- bề mặt làm việc của bạc dẫn đợc nhiệt luyện HRC 3550

-bề mặt làm việc của chốt trụ đợc nhiệt luyện HRC 50  55

4.6 Bảng liệt kê các chi tiết Đồ gá: