Đồ gá kẹp chặt trong công nghệ chế tạo máy

Đồ gá và kẹp chặt trong công nghệ chế tạo máy, sơ lược cách tính toán lực kẹp và cơ cấu kẹp chặt, khuếch đại lực kẹp cần thiết trong gia công cơ khí, cách làm slide thuyết trình căn bản về đồ gá Đồ gá và kẹp chặt trong công nghệ chế tạo máy, sơ lược cách tính toán lực kẹp và cơ cấu kẹp chặt, khuếch đại lực kẹp cần thiết trong gia công cơ khí, cách làm slide thuyết trình căn bản về đồ gá

Trang 1

Hải Phòng, 25/03/2015

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

1

Trang 2

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

Trang 3

- 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

Trang 4

Cơ cấu kẹp chặt

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

1 KHÁI NIỆM VỀ KẸP CHẶT

Trang 5

Trang 6

của đồ gá

6

2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI CƠ CẤU KẸP CHẶT

Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp:

Không được phá vỡ vị trí đã định vị

gây ra không được vượt quá giới hạn cho phép

Lực kẹp phải ổn định

Đảm bảo thao tác phải nhanh, an toàn, tiết kiệm công sức

Cơ cấu kẹp chặt phải nhỏ gọn, đơn giản, dễ sửa chữa

Trang 7

Trang 8

- 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

Trang 9

của đồ gá

9

3 PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP

3.2 Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Trang 10

của đồ gá

10

Trang 12

Phương pháp kẹp này tương đối tốt.

Trang 14

của đồ gá

14

Sơ đồ 4:

Lực kẹp W ngược chiều với lực cắt

Phương pháp kẹp này không tốt

Trang 15

của đồ gá

15

Sơ đồ 5:

Lực kẹp W ngược chiều với lực cắt và trọng

lượng của chi tiết

Phương pháp kẹp này không tốt

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

tác dễ dàng

Trang 16

của đồ gá

16

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

Trang 17

của đồ gá

17

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

Trang 18

Trang 19

Trang 20

của đồ gá

20

4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH LỰC KẸP

Lực kẹp cần thiết là lực kẹp vừa đủ để chống lại lực cắt và các loại lực khác trong quá trình gia công

Chọn và tính toán cơ cấu kẹp theo lực kẹp cần thiết sẽ cho ta cơ cấu nhỏ gọn, tiết kiệm vật liệu

Những yếu tố để tính lực kẹp cần thiết

- Phương án định vị và đồ định vị

- 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 )

Trang 21

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

Trang 22

Trang 23

+ 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|

Trang 24

của đồ gá

24

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸPKhi chuẩn định vị là mặt phẳng và được kẹp chặt bằng mỏ kẹp

+ 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)

Trang 25

+ 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

� �



�

Trang 26

của đồ gá

26

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸPKhi chuẩn định vị là trụ ngoài (khoan lỗ lệch tâm)

Cân bằng chống trượt dọc trục

Trang 27

của đồ gá

27

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸPKhi 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 O’

5.2 Lực kẹp khi khoan

W

Mc

P0O

D

l

0

2

Trang 28

của đồ gá

28

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸPKhi chuẩn định vị là mặt phẳng

Lực cắt P cùng chiều lực kẹp W,

có khả năng trượt theo lực N

Lực cắt P ngược chiều lực kẹp W

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

Trang 30

của đồ gá

30

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸPKhi chuẩn định vị là mặt phẳng (phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu)

Cân bằng chống trượt dọc

2.W.f= K.P H

Trang 31

của đồ gá

31

5 CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸPKhi chuẩn định vị là mặt phẳng (phay mặt phẳng bằng dao phay trụ)

Cân bằng chống lật

W l 1 + W l 2 ≥ K P l

Trang 32

Trang 33

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

Trang 35

của đồ gá

35

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

• 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

 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

  +  1 ≥ α

6 CÁC LOẠI CƠ CẤU KẸP CHẶT

6.1 Kẹp chặt bằng chêm

Trang 37

của đồ gá

37

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

Trang 39

của đồ gá

39

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’

Trang 40

của đồ gá

40

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=��/2

+ �1:Lực ma sát giữa miếng kẹp và vật gia công

�1= 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 �

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

Trang 41

của đồ gá

41

TÍNH LỰC KẸP KHI QUAY ĐAI ỐC

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

quay bu long:

Trong đó:

Trang 42

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

Trang 43

của đồ gá

43

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

6.3 Kẹp chặt bằng ren phối hợp với tay đòn

Trang 44

•  : Hệ số hiệu dụng của cơ cấu (mất mát do ma sát)

• Q: Lực tạo ra do cơ cấu Bu lông – Đai ốc

• l1: Khoảng cánh từ điểm sinh lực kẹp đến chốt quay

• l2: Khoảng cách từ điểm kẹp tới chốt quay

• W: Lực kẹp vào vật gia công

Tính đường kính ngoài của ren:

0, 5.[ ]K

Q d





Trang 45

0, 5.[ ]K

Q d





Trang 46

Viết phương trình cân bằng momen tại tâm quay O.

Lực kẹp phân bố tỉ lệ theo tay đòn

0, 5.[ ]K

Q d





Trang 47

của đồ gá

47

Trang 48

của đồ gá

48

Trang 49

của đồ gá

49

tiết có tâm quay không trùng với tâm hình học của bề mặt làm việc, nhờ đó khi quay bánh lệch tâm, bán kính cong của nó tăng dần và ấn vào chi tiết để kẹp chặt

so với kẹp chặt bằng ren vít ; tính vạn năng và tính tự hãm kém hơn ren vít

6.4 Kẹp chặt bằng bánh lệch tâm

Trang 50

Trong đó:

+ F: Lực ma sát giữa mặt ngoài bánh lệch tâm với vật gia công+ Q1: Lực ma sát giữa bánh lệch tâm và chốt quay

+ α: Góc nâng của bánh lệch tâm tại điểm tiếp xúc+ 1: Góc ma sát giữa chốt quay và lỗ của bánh lệch tâm

Trang 51

của đồ gá

51

ĐIỀU KIỆN TỰ HÃM CỦA BÁNH LỆCH TÂM

Trong đó:

+ W: Lực kẹp+ e: Độ lệch tâm của bánh lệch tâm+ F: Lực ma sát giữa mặt ngoài của bánh lệch tâm với vật gia công+ D: Đường kính ngoài của bánh lệch tâm

+ F1: Lực ma sat giữa chốt quay và lỗ của bánh lệch tâm+ d: Đường kính của chốt quay

+ f: Hệ số ma sát giữa mặt ngoài của bánh lệch tâm với vậtgia công

+ f1: Hệ số ma sát giữa chốt quay và lỗ của bánh lệch tâm

Trang 52

6.5 Kẹp chặt bằng cơ cấu trụ trượt thanh răng

Trang 53

của đồ gá

53

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

định tâm, nó làm cả hai nhiệm vụ là định vị và kẹp chặt chi tiết

 Ống kẹp đàn hồi có bề mặt làm việc hình côn, phía trong là lỗ trụ để định

vị và kẹp chặt chi tiết Phần côn được

6.6 Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi

Trang 54

Trong đó:

+ Q : Lực kéo ống kẹp + α : Góc côn của ống kẹp +  : Góc ma sát giữa ống kẹp và thân đồ gá + 1: Góc ma sát giữa ống kẹp và phôi

6.6 Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi

Trang 55

+ Bên phải: Lực kẹp W được tính theo

+ Bên trái: Lực tác dụng vào đòn kẹp Q1

Trong đó:

• Q: Lực do kẹp bằng ren của bu lông phải tạo ra

Lực Q được xác định theo công thức:

6.7 Kẹp chặt bằng cơ cấu liên động

Trang 56

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

Trang 57

của đồ gá

57

Kẹp chặt bằng thủy lực có nguyên lý hoạt động tương

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

Trang 58

Lực đẩy Q (sinh lực kẹp):

Lực giải phóng kẹp:

Lực kẹp Q:

Với d: Đường kính cần Piston (cm)

Trang 64

của đồ gá

64

Cơ cấu kẹp chặt bằng chân không được dùng để kẹp các chi tiết phẳng, mỏng, dễ biến dạng Bằng cách hút liên tục

không khí ở trong rãnh phía dưới thân đồ gá, sự chênh lệch áp suất giữa các rãnh này với môi trường bên ngoài sẽ làm

cho chi tiết bị hút chặt vào đồ gá

Kẹp chặt bằng chân không rất hợp với các vật liệu không hoặc ít dẫn từ, thường dùng trên các máy phay, máy mài

6.12 Kẹp chặt bằng chân không

Trang 65

+ F: diện tích bên trong vùng giới hạn hút chân không (cm2)

+ py: lực đàn hồi của miếng đệm (kG)

(Lực kẹp bàn từ máy mài: 50kg -1 tấn)

6.12 Kẹp chặt bằng chân không

Trang 66

6.13 Kẹp chặt bằng từ - điện từ

Trang 68

Hải Phòng, 25/03/2015

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

HẾT CHƯƠNG 4 Thanks for your attention!

Định dạng
Số trang	68
Dung lượng	5,83 MB