Tính toán và thiết kế qui trình công nghệ chế tạo thân máy

Ngày nay, khi đất nước đang trong giai đoạn tiến tới Công nghiệp hoá - Hiện đại hóa, thì ngành Cơ khí nói chung và ngành Công nghệ chế tạo máy nói riêng chở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển đất nước. Bởi vì nó là ngành cơ bản để phát triển tất cả các ngành khác. Vì vậy đi sâu và tập trung nghiên cứu vào nó là hết sức quan trọng. Quyển đồ án này đ• đưa ra một số cơ sở lý thuyết và tính toán về thiết kế máy khoan bàn và qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy. Trong điều kiện sản xuất tại Việt nam, nên trong quá trình tính toán thiết kế em đ• cố gắng vận dụng vào thực tế để đảm bảo đồ án thiết kế khả thi. Như thiết kế qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy em đ• sử dụng phương án phân tán nguyên công, sử dụng các máy công cụ vạn năng sẵn có ở Việt nam cộng với các đồ gá chuyên dùng và tận dụng nguồn nhân lực dư thừa để đảm bảo tính kinh tế của đồ án. Kết cấu của đồ án được chia làm ba phần chính. Phần I : Tính toán và thiết kế máy khoan bàn. Phần II : Tính toán và thiết kế qui trình công nghệ chế tạo thân máy. Phần III: Tính toán và thiết kế các đồ gá chuyên dùng.

Lời nói đầu Ngày nay, khi đất nớc đang trong giai đoạn tiến tới Công nghiệp hoá - Hiện đại hóa, thì ngành Cơ khí nói chung và ngành Công nghệ chế tạo máy nói riêng chở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển đất nớc. Bởi vì nó là ngành cơ bản để phát triển tất cả các ngành khác. Vì vậy đi sâu và tập trung nghiên cứu vào nó là hết sức quan trọng. Quyển đồ án này đã đa ra một số cơ sở lý thuyết và tính toán về thiết kế máy khoan bàn và qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy. Trong điều kiện sản xuất tại Việt nam, nên trong quá trình tính toán thiết kế em đã cố gắng vận dụng vào thực tế để đảm bảo đồ án thiết kế khả thi. Nh thiết kế qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy em đã sử dụng phơng án phân tán nguyên công, sử dụng các máy công cụ vạn năng sẵn có ở Việt nam cộng với các đồ gá chuyên dùng và tận dụng nguồn nhân lực d thừa để đảm bảo tính kinh tế của đồ án. Kết cấu của đồ án đợc chia làm ba phần chính. Phần I : Tính toán và thiết kế máy khoan bàn. Phần II : Tính toán và thiết kế qui trình công nghệ chế tạo thân máy. Phần III: Tính toán và thiết kế các đồ gá chuyên dùng. Mặc dù đã cố gắng tìm tòi và học hỏi song bản đồ án này mới chỉ dừng lại ở mức tập thiết kế của một sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy. Nên chắc chắn còn nhiều sai sót rất mong các thầy và các bạn đồng nghiệp góp ý. Em xin trân thành cám ơn cám ơn thầy Đinh Đắc Hiến là ngời đã trực tiếp hớng dẫn em trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án, cùng các thầy cô ở bộ môn công nghệ đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại bộ môn. 5 Phần I Thiết kế máy khoan bàn Chơng i khảo sát một số máy tơng tự 1. Chức năng của máy khoan bàn. Máy khoan bàn là một loại máy khoan cỡ nhỏ, đặt ở trên bàn dùng để gia công những chi tiết nhỏ với những lỗ nhỏ có đờng kính không quá 16 mm. Truyền động trục chính dùng puli đai truyền có nhiều bậc thờng cho vân tốc cao. Loại máy này dùng rộng rãi trong các nghành cớ khí chính xác. 2. Một số máy khoan bàn có độ chính xác cao. a. Máy khoan bàn kiểu 2H106. Máy dùng để khoan các lỗ có đờng kính đến 6 mm trong các vật phẩm kim loại đen, màu và dùng có hiệu quả nhất trong sản xuất hàng loạt với khối l- ợng lớn. Động cơ điện quay trục chính qua bộ phận truyền động dây đai thang. Còn chuyển động chạy dao làm bằng tay. Cơ sở của máy là bàn, trong đó động cơ điện đợc bố trí trên một panen dùng tay quay để nâng đầu khoan qua hai bánh răng nghiêng và khớp vít. Máy có cơ cấu kéo căng và ổn định dây đai cũng nh có cơ cấu kẹp đầu khoan vào trụ. Xác định độ sâu khoan nhờ một gối đỡ đặc biệt nối liền với ống mũi chống. Sau khi khoan song bằng một lò xo ống mũi chống trở về vị trí cũ ở trên. Những số liệu cơ bản Kích th ớc chủ yếu: - Đờng kính khoan lớn nhất : 6 mm. - Tầm với trục chính : 125 mm. - Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất của trục chính: 70 mm. 6 - Dịch chuyển lớn nhất của đầu khoan trên trụ bằng tay: 130 mm. - Khoảng cách từ mặt đầu trục chính tới mặt bàn Bé nhất : 50 mm. Lớn nhất : 250 mm. Bàn và đầu trục chính: - Diện tích mặt bàn hiệu dụng : 200 x 200 mm. - Chiều rộng rãnh chữ T của bàn : 14 mm. - Đầu côn trục chính ngoài : Moóc sổ 1, Thu ngắn lại. Cơ học của máy: - Số lợng vận tốc của trục chính : 7 cấp. - Số vòng quay trục chính (vg/ph) : 1000; 1400; 2000; 2800; 4000; 5000; 8000. Dẫn động, kích th ớc và tải trọng: - Động cơ điện ba pha Công suất : 0,4 KW. Số vòng quay : 1500 (vg/ph). - Kích thớc của máy (dài x rộng x cao): 560 x 405 x 625 mm. b. Máy khoan bàn kiểu 2H112. Máy dùng để khoan các lỗ có đờng kính đến 12 mm trong các vật phẩm kim loại đen, màu và dùng có hiệu quả nhất trong sản xuất hàng loạt với khối l- ợng lớn. Động cơ điện quay trục chính qua bộ phận truyền động dây đai thang. Còn chuyển động chạy dao làm bằng tay. Cơ sở của máy là bàn, trong đó động cơ điện đợc bố trí trên một panen dùng tay quay để nâng đầu khoan qua hai bánh răng nghiêng và khớp vít. Máy có cơ cấu kéo căng và ổn định dây đai cũng nh có cơ cấu kẹp đầu khoan vào trụ. Xác định độ sâu khoan nhờ một gối đỡ đặc biệt nối liền với ống mũi chống. Sau khi khoan song bằng một lò xo ống mũi chống trở về vị trí cũ ở trên. 7 Những số liệu cơ bản Kích th ớc chủ yếu: - Đờng kính khoan lớn nhất : 12 mm. - Tầm với trục chính : 160 mm. - Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất của trục chính : 100 mm. - Dịch chuyển lớn nhất của đầu khoan trên trụ bằng tay: 250 mm. - Khoảng cách từ mặt đầu trục chính tới mặt bàn Bé nhất : 70 mm. Lớn nhất : 420 mm. Bàn và đầu trục chính: - Diện tích mặt bàn hiệu dụng : 250 x 250 mm. - Chiều rộng rãnh chữ T của bàn : 14 mm. - Đầu côn trục chính ngoài : Moóc sổ 1, Thu ngắn lại. Cơ học của máy: - Số lợng vận tốc của trục chính : 7 cấp. - Số vòng quay trục chính (vg/ph) : 500; 710; 1000; 1400; 2000; 2800; 4000. Dẫn động, kích th ớc và tải trọng: - Động cơ điện ba pha Công suất : 0,6 KW. Số vòng quay : 1500 (vg/ph). Kích thớc của máy (dài x rộng x cao): 785 x 465 x 795 mm. 3. Chon máy cơ sở: Qua số liệu của các máy khoan bàn đã khảo sát và theo yêu cầu thiết kế đã giao ta chọn máy khoan bàn kiểu 2H112 làm cơ sở để thiết kế máy mới. cHơng II thiết kế máy mới 8 I. thiết kế động học máy khoan bàn. - Yêu cầu khoan các lỗ từ 1 ữ 12. Ta chọn theo máy cơ sở là: - Số cấp tốc độ là : 7 - n min ữ n max = 500 ữ 4000 vòng/ phút. 1. Xác định chuỗi số vòng quay của máy khoan bàn. Nh đã nghiên cứu mỗi loại máy đều có một giới hạn số vòng quay của trục chính từ n min đến n max . Trong đó có Z cấp tốc độ n min = n 1 , n 2 , n k , n k +1 , n z = n max , các trị số này phải phân bố sao cho có lợi nhất Từ công thức 1000 .d.n V = [m/phút] Với d: Đờng kính chi tiết gia công. n: Số vòng quay trục chính. Cho d thay đổi ta sẽ đợc V xác định tơng ứng với một số vòng quay nào đó biểu diễn mối quan hệ V, d, n ta đợc đồ thị (hình 1) Giả sử đờng kính chi tiết gia công là d 0 ta xác định đợc V 0 hợp lý dùng đồ thị ta xác định đợc n 0 hợp lý. Nhng do máy có hữu hạn cấp tốc độ nên n 0 thờng 9 n 1 =n min n 2 n 2 = n max n k+1 n k n 0 V k+1 V 0 V k d 0 V (m/p) d(mm) Hình 1 không có trong máy mà n k < n 0 < n k + 1 hay V k < V 0 < V k + 1 . Để đỡ hao mòn máy ta chọn tốc độ gia công thực tế là n k ứng với V k Vậy ta có tổn thất tốc độ: %100 V V 1%100 V VV V 0 k k k0 ì =ì = Tổn thất lớn nhất khi V 0 tiến đến V k+1 %100 V V 1lim)V 0 k VVmax 1k0 ì = + ( %100 V V 1 1k k ì = + Nếu ta phân bố số vòng quay bất kỳ sẽ dẫn đến (V) max thay đổi bất kỳ mà ta mong muốn (V) max = const khi d 0 thay đổi %50C%100 V V 1 1k k =ì + Const n n V V 1k k 1k k == ++ số vòng quay phải phân bố theo cấp số nhân. 2. Xác định các số hạng của chuỗi số và công bội. Nếu gọi công bội của chuỗi số vòng quay là thì ta có trị số chuỗi số vòng quay nh sau: n 1 . = n min n 2 . = n 1 . n 3 = n 2 . . = n 1 . 2 . n Z = . n Z-1 . = n 1 . Z-1 = n max Ta có: Z-1 = min max n n = 1Z min max n n Trên một máy chuỗi số vòng quay của trục chính có thể có nhiều công bội khác nhau, có mục đích mở rộng phạm vi điêu chỉnh máy và tránh tốc độ thừa vô ích. Ta lấy các số hạng trong theo nguyên tắc gấp 10 nghĩa là một số hạng bất kỳ trị số của chuỗi số gấp 10 lần trị số của hạng cách nó x số hạng. n x+1 = 10.n 1 10 Mặt khác: n x+1 = n 1 . x Vậy ta có : x = 10 = x 10 . Với số cấp tốc độ = 7 = 17 500 4000 = 1,414 Chọn theo tiêu chuẩn = 1,41 bảng I-1 [3] Khoảng cách giữa các số hạng là x = lg 1 = 41,1lg 1 = 6 Theo dãy trị số vòng quay tiêu chuẩn (cơ sở thành lập từ trị số vòng quay đầu tiên n 1 = 1 vòng/phút, công bội = 1 ữ 40) trang 13 [3] ta có: n 1 = n min = 500; n 2 = 710; n 3 = 1000; n 4 = 1410 n 5 = 2000; n 6 = 2800; n 7 = 4000. 3. Lới kết cấu Xác định tỷ số nhóm truyền: sử dụng động cơ có tốc độ n đc = 1500 vòng/phút: 33,0 1500 500 n n i 0 1 1 === 3,1 1500 2000 n n i 0 5 5 === 47,0 1500 710 n n i 0 2 2 === 8,1 1500 2800 n n i 0 6 6 === 67,0 1500 1000 n n i 0 3 3 === 6.2 1500 4000 n n i 0 7 7 === 94,0 1500 1410 n n i 0 4 4 === Do chuỗi vòng quay tuân theo cấp số nhân nên các tỷ số truyền cũng tuân theo cấp số nhân với công bội là x với x là lợng mở. Ta có: i 1 : i 2 : i 3 : i 4 : i 5 : i 6 : i 7 = n 1 : n 2 : n 3 : n 4 : n 5 : n 6 : n 7 n 1 : n 2 : n 3 : n 4 : n 5 : n 6 : n 7 = 1 : : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 i 1 : i 2 : i 3 : i 4 : i 5 : i 6 : i 7 = 1 : : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 Nên ta vẽ đợc lới kết cấu: 11 n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6 n 7 n 0 4. Tính thông số bộ truyền. Chọn đờng kính bánh đai chủ động theo dãy tiêu chuẩn và theo công thức 4.2 t1 [4]. 1 i.d d 1 2 = [mm] d 1 : Đờng kính bánh đai chủ động. d 2 : Đờng kính bánh đai bị động. : Hệ số trợt; chọn = 0,02 Vậy ta có: Chọn đờng kính bánh chủ động theo dãy tiêu chuẩn - d 17 = 71 d 27 = 188 02,01 6,2.71 1 id 717 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 27 = 180 [mm] %4,2%100. 6,2 6,271180 i% 7 = = - d 16 = 90 d 26 = 165 02,01 8,1.90 1 id 616 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 26 = 160 [mm] %2,1%100. 8,1 8,190160 i% 6 = = - d 15 = 112 d 25 = 148 02,01 3,1.112 1 id 515 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 25 = 140 [mm] %8,3%100. 3,1 3,1112140 i% 5 = = 12 - d 14 = 125 d 24 = 8,119 02,01 94,0.125 1 id 414 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 24 = 125 [mm] %6%100. 94,0 94,0125125 i% 7 = = - d 13 = 140 d 23 = 7,95 02,01 67,0.140 1 id 313 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 23 = 90 [mm] %4%100. 67,0 67,014090 i% 3 = = - d 12 = 160 d 22 = 76 02,01 47,0.160 1 id 212 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 22 = 80 [mm] %6%100. 47,0 47,016080 i% 2 = = - d 11 = 180 d 21 = 6,60 02,01 33,0.180 1 id 111 = = [mm] Chọn theo tiêu chuẩn d 27 = 63 [mm] %6%100. 33,0 33,018063 i% 1 = = Xác đinh khoảng cách trục truyền a Theo công thức 4.3 t1[4] ta có khoảng cách trục truyền a là a (1,5 ữ 2).(d 1 + d 2 ) ở đây ta chon cặp truyền 7 để tính toán và chọn a = 1,8.(d 1 + d 2 ) a = 1,8.(d 17 + d 27 ) = 1,8.(71 + 180) = 451 xác định chiều dài dây đai. Theo công thức 4.4 t1 [4] ta có công thức xác đinh chiều dài dây đai là a.4 )dd( 2 )dd.( a.2l 2 1221 + + += 1302 451.4 )71180( 2 )18071.( 451.2l 2 = + + += [mm] 13 theo bảng 4.13 t1 [4] chọn loại đai thờng ký hiệu là O với các thông số nh sau: b t b h y 0 A l 8,5 10 6 2,1 4,7 1400 kiểm nghiệm về tuổi thọ đai Theo công thức 4.15 t1 [4] tuổi thọ đai đợc kiểm nghiệm theo điều kiện sau 10i l V i max == Với i là số lần uấn trong 1giây. 57,5 60000 1500.71. 60000 nd. V 017 === [m/s] 10i4 400l 1000.57,5 i max === Thoả mãn điều kiện. Xác định lại khoảng cách trục a Khoảng cách trục a đợc xác định lại theo công thức 4.6 t1[4] ta có 4 8 a 22 + = 1005,93 2 180).(71 1400 2 )d(d l 2717 = + = + = 5,54 2 71180 2 )d(d 2717 = = = 500 4 5,85493,005 a 22 = + = 1005,931 [mm] Kiểm nghiệm góc ôm 14 b y h 40 b t 0