Cơ cấu kẹp chặt của đồ gá

- Chi tiết không bị rung động, xê dịch- Không bị biến dạng do lực cắt, lực ly tâm, hoặc do trọng lượng của chi tiết trong quá trình gia công gây ra Thông thường, cơ cấu định vị và cơ cấu

Hải Phòng, 25/03/2015

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Địa chỉ: Phòng 702, tầng 7 th - nhà A6, 484 Lạch Tray – Ngô Quyền – Hải Phòng

Điện thoại: (+84) 3 1382 9245, Fax: (+84) 3 1382 9245, E-mail: viencokhi@vimaru.edu.vn , Website: sme.vimaru.edu.vn

Chương 4: Cơ cấu kẹp chặt của đồ gá

BÀI GIẢNG

HỌC PHẦN: ĐỒ GÁ

của đồ gá

1 Khái niệm về kẹp chặt

2 Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt

3 Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

4 Phương pháp tính lực kẹp

5 Các ví dụ tính lực kẹp

6 Các loại cơ cấu kẹp chặt

- Chi tiết không bị rung động, xê dịch

- Không bị biến dạng do lực cắt, lực ly tâm, hoặc do trọng lượng của chi tiết trong quá trình gia công gây ra

Thông thường, cơ cấu định vị và

cơ cấu kẹp chặt tách rời nhau để tránh gây biến dạng cơ cấu định vị dưới tác dụng của lực kẹp, đảm bảo độ chính xác của phôi

của đồ gá

4

Ý nghĩa của vấn đề kẹp chặt

- Giảm được sức lao động thủ công

- Giảm thời gian gia công

- Nâng cao độ chính xác khi gia công

- Nâng cao độ bóng gia công

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

1 Khái niệm về kẹp chặt

2 Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt

3 Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

4 Phương pháp tính lực kẹp

5 Các ví dụ tính lực kẹp

6 Các loại cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp:

kẹp gây ra không được vượt quá giới hạn cho phép

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

1 Khái niệm về kẹp chặt

2 Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt

3 Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

4 Phương pháp tính lực kẹp

5 Các ví dụ tính lực kẹp

6 Các loại cơ cấu kẹp chặt

- Chiều hướng vào mặt định vị (Lưu ý: Chiều của lực kẹp

không nên ngược chiều lực cắt và chiều của trọng lượng chi

tiết.)

Điểm đặt:

- Điểm đặt phải được đặt trong diện tích mặt định vị hoặc ở

các điểm đỡ (để giúp chi tiết gia công ít bị biến dạng khi chịu

lực kẹp) và phải gần mặt gia công ( để tránh gây momen

quay)

3.1 Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

3 PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP

3.2 Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

của đồ gá

3.2 Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

của đồ gá

Sơ đồ 4:

Lực kẹp W ngược chiều với lực cắt

Phương pháp kẹp này không tốt

3.2 Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Phương pháp kẹp này không tốt.

=> Nên chọn sơ đồ kẹp có lợi về lực và thao tác dễ dàng

3 PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP

3.2 Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

của đồ gá

Yêu cầu 1: Không gây biến dạng cho chi

tiết

Vị trí I: gây biến dạng chi tiết gia công

Vị trí II: đối diện với điểm tì của chi tiết Vị

trí này hợp lý

3.3 Một số yêu cầu về điểm đặt của lực kẹp

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

Yêu cầu 2: Không gây ra momen

lật đối với chi tiết gia công

Vị trí I: sinh ra momen lật M=W.a

Vị trí II: đối diện với điểm tì của chi

tiết Vị trí này hợp lý Momen lật

M=0

3 PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP

3.3 Một số yêu cầu về điểm đặt của lực kẹp

của đồ gá

Một số trường hợp không cần kẹp chặt

Có thể không cần kẹp chặt khi chi tiết có trọng lượng lớn và lực cắt có giá trị nhỏ, hoặc khi lực cắt khi gia công có xu hướng ấn chi tiết xuống cơ cấu định vị

3.3 Một số yêu cầu về điểm đặt của lực kẹp

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

1 Khái niệm về kẹp chặt

2 Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt

3 Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

4 Phương pháp tính lực kẹp

5 Các ví dụ tính lực kẹp

6 Các loại cơ cấu kẹp chặt

- Phương chiều, điểm đặt lực kẹp (Wct )

- Phương chiều, điểm đặt và giá trị của lực cắt, mô men cắt

- Trọng lực, lực ly tâm, lực quán tính (nếu có)

- Các kích thước liên quan về vị trí giữa các lực nói trên với nhau và với đồ định vị

Việc tính toán lực kẹp được coi là gần đúng trong điều kiện phôi ở trạng thái cân bằng tĩnh dưới tác dụng của các ngoại lực (phản lực, lực ma sát, lực cắt, trọng lực, lực kẹp )

2 Viết phương trình cân bằng tĩnh hệ lực: nếu chi

tiết bị tịnh tiến hoặc quay thì lực kẹp phải chống lại sự tịnh tiến và quay đó

F (G, Pc , W, lực khác) = 0

=> Wi = F (G, Pc , lực khác)Chọn giá trị lớn nhất để kẹp: W= K.Max(Wi)Với K: Hệ số an toàn

3 Từ lực kẹp cần thiết, chọn và tính toán cơ cấu

kẹp: như tính kích thước xilanh, đường kính ren vít,…

Trong quá trình cắt, do: - chiều sâu cắt không đều

- độ cứng của vật liệu không đồng nhất

Gia công thô: K1 = 1,2Gia công tinh: K1 = 1,0K2 – Hệ số tính đến dao bị mòn, k2 =1,1÷1,8K3 - Hệ số tính đến do cắt không liên tụcK4 – Hệ số tính đến nguồn sinh lực kẹp không ổn định

Kẹp bằng tay: K4 = 1,3Kẹp bằng cơ khí, khí nén: K4 = 1,0K5 – Hệ số tính đến sự thuận lợi trong thao tác kẹp

Góc quay để kẹp <90o ; k5 =1,0Góc quay để kẹp >90o ; k5 =1,2K6 - Hệ số tính đến lực kẹp gây lật cho chi tiết

Định vị trên chốt tỳ: k6 =1,0Định vị trên phiến tỳ: k6 =1,5

của đồ gá

1 Khái niệm về kẹp chặt

2 Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt

3 Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

4 Phương pháp tính lực kẹp

5 Các ví dụ tính lực kẹp

6 Các loại cơ cấu kẹp chặt

+ f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ định vị Mặt chuẩn thô, chấu kẹp khía nhám:

hệ số ma sát f = 0,5-0,7+ Rc, R: khoảng cách (mm)

W= max |W|

+ Mc: momen xoắn do khoan (Nmm)

+ P0: lực tiến dao do khoan (N)

+ W: lực kẹp cần thiết (N)

+ f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ định vị (f=0,2)

+ a: khoảng cách từ mũi tâm khoan tới mỏ kẹp (mm)

+ f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ định vị (f=0,2)+ a: khoảng cách từ mũi tâm khoan tới mỏ kẹp (mm)

2 N f R = K Mc

N = ()/sin Khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài và được kẹp chặt bằng hai khối V

α sin

2

c

K M W

f D





của đồ gá

Khi chuẩn định vị là trụ ngoài (khoan lỗ lệch tâm)

Cân bằng chống trượt dọc trục

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸP

Khi chuẩn định vị là trụ trong (khoan lỗ trên đầu công xôn)

Lực cắt P0 gây ra quay quanh tâm O

Momen cắt Mc gây ra quay quanh tâm

Lực kẹp W vuông góc với lực cắt P, vuông góc mặt chuẩn

Hệ số ma sát giữa phôi và mỏ kẹp f1, giữa phôi và đồ gá f2

Mặt thô f = 0,2-0,3 ; mặt tinh f = 0,1-0,15

5.3 Lực kẹp khi phay

của đồ gá

Khi chuẩn định vị là mặt phẳng (phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu)

Cân bằng chống trượt dọc

của đồ gá 6.1 Kẹp chặt bằng chêm

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

vào, mặt làm việc của nó sẽ tạo ra lực kẹp chặt

lực ma sát ở hai mặt làm việc => tính tự hãm của chêm

dùng nguồn sinh lực là khí nén hay thủy lực

Þ

của đồ gá

ĐIỀU KIỆN TỰ HÃM CỦA CHÊM

Sơ đồ tính điều kiện tự hãm của chêm vát một mặt

Trong quá trình làm việc, chêm có xu hướng bị đẩy ra, nhưng vì nó có tính tự hãm nên

không tụt ra được mà ở nguyên vị trí được đóng vào ban đầu Lực tự hãm này chính là lực

ma sát.

• Lực ma sát nghiêng: F = N tan  = (W/ cos α) tan 

• Lực ma sát ngang: F’ = F cos α = W tan 

• Phân tích phản lực N:

Cân bằng lực theo phương thẳng đứng:

W’ = W + F sin α = W (1 + tan α tan  )

Thay vào công thức tính F 1 ta được:

F 1 = W’ tan  1 = W (1 + tan α tan  ) tan  1

Điều kiện tự hãm: F’ + F 1 ≥ P với P = W tan α

Þ W tan  + W (1 + tan α tan  ) tan  1 ≥ W tan α

Do góc α nhỏ nên tan α tan  tan 1  0; tan x  x

Þ  + 1 ≥ α

6.1 Kẹp chặt bằng chêm

của đồ gá

sản xuất hàng loạt, loạt nhỏ và đơn chiếc

Ưu điểm: kết cấu đơn giản, lực kẹp lớn, tự hãm tốt

Nhược điểm: phải thao tác nhiều, lực kẹp không ổn định

6.2 Kẹp chặt bằng ren

của đồ gá

TÍNH LỰC KẸP KHI QUAY BULONG

Khai triển đường xoắn của ren như trên hình Khi đó ta có thể tính lực kẹp của ren tương tự như tính lực kẹp của chêm

=> Q L = P rtb + F1 R’

6.2 Kẹp chặt bằng ren

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

Trong đó:

+ P: Lực nằm ngang ở ren bu lông và đai ốc: P = W.tg(α +  )

+ α : Góc nâng của ren

+  : Góc ma sát giữa ren của bu lông và đai ốc

+ rtb: Bán kính trung bình của ren: rtb=𝑑𝑡𝑏/2

+ 𝐹1:Lực ma sát giữa miếng kẹp và vật gia công

𝐹1= W.tg 1+  1: Góc ma sát giữa miếng kẹp và vật gia công

+ ′ : Bán kính ma sát giữa miếng kẹp và vật gia công R’ phụ 𝑅′ : Bán kính ma sát giữa miếng kẹp và vật gia công R’ phụ

thuộc vào đường kính ngoài miếng kẹp D và đường kính ngoài

của đồ gá

TÍNH LỰC KẸP KHI QUAY ĐAI ỐC

Lực kẹp do cơ cấu tạo ra giống như kẹp chặt bằng

quay bu long:

Trong đó:

6.2 Kẹp chặt bằng ren

W: lực kẹp trong thân bulong (kG) (10N = 1kG)[]K  58÷98 (kG/cm2): ứng suất tới hạn của vật liệu làm bulong.

6 CÁC LOẠI CƠ CẤU KẸP CHẶT

của đồ gá

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Các thiết bị trong hệ thống:

3.Van điều chỉnh áp lực 8.Xy lanh – Piston

5.Van phân phối

Ưu điểm: tạo được lực kẹp lớn, ổn định, đỡ tốn

sức lao động của công nhân

Nhược điểm: Tốn chi phí đầu tư trang thiết bị, dễ

sinh ra sự xê dịch chi tiết khi kẹp

6.8 Kẹp chặt bằng khí nén

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Kẹp chặt bằng thủy lực có nguyên lý hoạt động tương

tự, với đặc điểm độ tin cậy và hiệu suất cao hơn

6 CÁC LOẠI CƠ CẤU KẸP CHẶT

6.8 Kẹp chặt bằng khí nén