Cơ cấu kẹp của đồ gá

KHÁI NIỆM VỀ KẸP CHẶT 3 Kẹp chặt là cố định chi tiết đã được định vị để: - Chi tiết không bị rung động, xê dịch - Không bị biến dạng do lực cắt, lực ly tâm, hoặc do trọng lượng của chi t

Trang 1

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 7th - 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

Chương 4:

Cơ cấu kẹp chặt của đồ gá

1 KHÁI NIỆM VỀ KẸP CHẶT

3

Kẹp chặt là cố định chi tiết đã được định vị để:

- 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

Chương 4:

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

Chương 4:

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

Lực kẹp phải vừa đủ tránh biến dạng chi tiết kẹp Hoặc biến dạng do lực kẹp 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

Chương 4:

9

3 PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP

3.2 Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Trang 10

Chương 4:

10

Trang 12

Phương pháp kẹp này tương đối tốt.

Trang 14

Chương 4:

14

Sơ đồ 4:

Lực kẹp W ngược chiều với lực cắt

Phương pháp kẹp này không tốt

Trang 15

Chương 4:

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

Chương 4:

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

Chương 4:

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

Chương 4:

18

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 vịKhoét mặt đầu Khoét lỗ

Trang 19

Trang 20

Chương 4:

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 24

+ 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

c

K M W

f D

=

×

Trang 27

Chương 4:

27

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 O’

Trang 28

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 32

Trang 33

 Chêm là chi tiết có hai mặt phẳng làm việc không song song với nhau Khi đóng chêm vào, mặt làm việc của nó sẽ tạo ra lực kẹp chặt.

 Trong quá trình cắt gọt dưới tác dụng của ngoại lực, chêm không bị tháo lỏng ra nhờ lực ma sát ở hai mặt làm việc => tính tự hãm của chêm

 Cơ cấu kẹp bằng chêm được sử dụng phổ biến khi kết hợp với các cơ cấu khác hoặc dùng nguồn sinh lực là khí nén hay thủy lực

Trang 35

Chương 4:

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 ma sát.

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

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

• Phân tích phản lực N:

Cân bằng lực theo phương thẳng đứng:

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

Thay vào công thức tính F1 ta được:

F1 = W’ tan ϕ1 = W (1 + tan α tan ϕ ) tan ϕ1

Điều kiện tự hãm: F’ + F1 ≥ P với P = W tan α

⇒ W tan ϕ + W (1 + tan α tan ϕ ) tan ϕ1 ≥ W tan α

Do góc α nhỏ nên tan α tan ϕ tan ϕ 1 ≈ 0; tan x ≈ x

⇒ ϕ + ϕ1 ≥ α

6 CÁC LOẠI CƠ CẤU KẸP CHẶT

6.1 Kẹp chặt bằng chêm

Trang 37

Chương 4:

37

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Kẹp chặt bằng ren là phương pháp được dùng phổ biến trong 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

Chương 4:

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

Phương trình cân bằng momen: Q L=M1 + M2Trong đó: M1 : Momen ở ren bu lông đai ốc

M2 : Momen ma sát ở miếng kẹp và vật gia công

=> Q L = P rtb + F1 R’

Trang 40

Chương 4:

40

Trong đó:

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

+ α : Góc nâng của ren

+ ϕ : 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 ϕ1

+ ϕ 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 ren vít d

Từ phương trình cân bằng hệ lực tác dụng lên phôi ta tính được giá trị W.Thay W vào phương trình (*), xác định được Rtb từ đó

tìm được đường kính bu lông d

Trang 41

Chương 4:

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

Chương 4:

42

CHỌN ĐƯỜNG KÍNH NGOÀI CỦA REN

Sau khi tính được lực kẹp cần thiết, đường kính ngoài của ren có thể được tính theo công thức:

Trong đó: d: đường kính ngoài của ren vít (cm)

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

Trang 43

Chương 4:

43

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

6.3 Kẹp chặt bằng ren phối hợp với tay đòn

Trang 44

• η : 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

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Tính đường kính ngoài của ren:

0, 5.[ ]K

Q d

σ

=

Trang 45

0, 5.[ ]K

Q d

σ

=

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

σ

=

Trang 47

Chương 4:

47

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Các kiểu kết cấu tay đòn

Trang 48

Chương 4:

48

Trang 49

 Cơ cấu kẹp bằng bánh lệch tâm có kết cấu đơn giản, kẹp chặt nhanh.

 Nhược điểm: - hành trình kẹp ngắn, không thích hợp với các phôi có lượng dư thay đổi nhiều ; giá trị lực kẹp nhỏ hơn 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

+ ϕ1: Góc ma sát giữa chốt quay và lỗ của bánh lệch tâm

Trang 51

Chương 4:

51

ĐIỀU KIỆN TỰ HÃM CỦA BÁNH LỆCH TÂM

Để bánh lệch tâm tự hãm được thì các momen tác dụng lên bánh lệch tâm phải cân bằng tại O1 (tâm chốt quay):

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 tâmThí dụ: nếu f= f1= 0,15 ; d=10 mm thì điều kiện tự hãm: �/�≥ 14

Trang 52

6.5 Kẹp chặt bằng cơ cấu trụ trượt thanh răng

Trang 53

 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 xẻ thành 3 cánh cách đều nhau 1200

 Khi tác dụng lực kéo theo hướng trục, ống kẹp sẽ bóp các cánh vào để định vị rồi kẹp chặt chi tiết (sau khi đã khử hết khe hở giữa lỗ của ống kẹp và đường kính ngoài làm chuẩn của chi tiết)

6.6 Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi

Trang 54

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:

• η: Hệ số hiệu dụng của cơ cấu

• 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

2.Bình phun dầu 7.Đồng hồ đo áp lực

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

4.Van 1 chiều 9.Đòn kẹp

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 58

Lực đẩy Q (sinh lực kẹp):

Lực giải phóng kẹp:

Lực kẹp Q:

Với d: Đường kính cần Piston (cm)

6.8 Kẹp chặt bằng khí nén

Trang 64

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

(Lực kẹp bàn từ máy mài: 50kg -1 tấn)

6.12 Kẹp chặt bằng chân không

Trang 66

Chương 4:

66

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Kẹp chặt bằng từ chỉ có thể thực hiện đối với các vật liệu dẫn

từ như thép không nhiệt luyện Các loại gang, thép nhiệt luyện, thép hợp kim dẫn từ kém nên không thể ứng dụng được

6.13 Kẹp chặt bằng từ - điện từ

Trang 68

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 7th - 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