cho quá tr ình gia công vỏ hộp số, từ đó tính toán hợp lý các nguyên công trong quá trình gia công đồ gá cũng như kiểm tra chất lượng sản phẩm có sử dụng các thiết bị c[r]
(1)J Sci & Devel., Vol 11, No 3: 380-390 Tạp chí Khoa học Phát triển 2013, tập 11, số 3: 380-390 www.hua.edu.vn
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ĐỒ GÁ CHUYÊN DỤNG DÙNG TRONG GIA CÔNG VỎ HỘP GIẢM TỐC XE NÂNG
Phạm Thị Hằng1, Ngô Đăng Huỳnh1, Bùi Văn Bắc2
1
Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội;2Lớp CTM-K53
Email*: phang034@yahoo.com
Ngày gửi bài: 19.03.2013 Ngày chấp nhận: 20.06.2013
TÓM TẮT
Vỏ hộp số xe nâng chi tiết máy có kết cấu phức tạp Chính vậy, q trình gia cơng khơng thể sử dụng loại đồgá thơng thường có sẵn mà phải thiết kế, chế tạo đồ gá chuyên dụng Mục đích nghiên cứu thiết kế loại đồgá đặc biệt dùng riêng cho gia công vỏ hộp số dựa vẽ, yêu cầu kỹ thuật vỏ hộp số lập quy trình cơng nghệ chế tạo đồgá Đồgá thiết kế có phận đế, kẹp, ống kẹp đàn hồi Quy trình chế tạo bao gồm chế tạo đế, kẹp ống kẹp đàn hồi từphôi ban đầu đến nguyên công gia công, nhiệt luyện, kiểm tra lắp ráp Kết kiểm tra chi tiết gia công, kiểm tra tổng thể sau lắp ráp dùng thửđồgá để gia công vỏ hộp số cho thấy đồgá thiết kế hợp lý, quy trình chế tạo đạt yêu cầu kỹ thuật đề
Từ khóa: Chế tạo máy, đồ gá, vỏ hộp giảm tốc
Design and Manufacture Specialized Fixture
for Manufacturing Process Reduction Gear Housing of Fork-lift Truck
ABSTRACT
Gear housing of fork-lift truck is a machine part of complex structure, thus, available common fixtures can not be used during manufacturing process, therefore, designing and manufacturing a specialized fixture is required This study aimed at designing specialized fixture based on drawing of gear housing, its technical and technological requirements and designing manufacturing process The designed fixture consists of the following main parts: one bearing plate, two bolster plates, and collet chuck The manufacturing process includes manufacturing bearing plate, bolster plates and collet chuck, thermal treatment, checking process and assembly Overall test results show that the fixture designed is reasonable and meets technical requirements
Keywords: Fixture, manufacturing process, reduction gear housing
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Chất lượng sản phẩm khí, suất lao động giá thành tiêu kinh tế, kỹ thuật quan trọng sản xuất khí Để đảm bảo tiêu trình chế tạo sản phẩm khí, ngồi máy cắt kim loại
dụng cụ cắt, còncần loại đồ gá
dụng cụ phụ
Đồ gá gia cơng đóng vai trị quan trọng
Độ xác đồ gá liên quan chặt chẽđến
độ xác chi tiết Do vậy, phải chế tạo chuẩn, đảm bảo lắp vào phơi
khơng bị cong vênh Tùy theo hình dạng chi tiết tạo hình mà chế tạo đồ gá cho có kích cỡ
hình dạng hợp lý (Nguyễn Văn Nang & cs.,
(2)Phạm Thị Hằng, Ngô Đăng Huỳnh, Bùi Văn Bắc
tiến hành gia công cách dễ dàng đạt độ xác đặt Đồ gá có kết cấu phức tạp, độ xác u cầu cao, tính tốt Chính phải tính tốn, thiết kế đề gá riêng
cho q trình gia cơng vỏ hộp số, từ tính tốn hợp lý ngun cơng q trình gia cơng đồ gá kiểm tra chất lượng sản phẩm có sử dụng thiết bị cơng nghệ đại truyền thống có sẵn để đạt yêu cầu kỹ thuật hiệu kinh kế
2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1 Vật liệu
Vỏ hộp số, vẽ thiết kế; đồ gá (dùng để gia công vỏ hộp số xe nâng); thép dùng để chế tạo chi tiết đồ gá; số thiết bị, máy
móc gia cơng, kiểm tra nhiệt luyện
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Dựa sở lý thuyết tính tốn thiết
kế đồ gá gia cơng khí Sau đó, tiến hành
nghiên cứu thực nghiệm gồm: thiết kế đồ gá chuyên dụng cho trình gia công vỏ hộp dựa yếu tố đầu vào vẽ chi tiết, yêu cầu kỹ thuật tính cơng nghệ kết cấu vỏ hộp giảm tốc để có vẽ
thiết kế đồ gá Từ đó, thiết lập thứ tự
ngun cơng cho q trình chế tạo sản phẩm đồ gá; tính tốn ngun công, chế độ cắt, lượng dư gia công cho bước ngun cơng, quy trình kiểm tra chất lượng chi tiết sản phẩm dựa vẽ thiết kế, quy trình gia cơng vỏ hộp số, tài liệu hướng dẫn, sổ tay tra cứu kinh nghiệm sản xuất đề quy trình gia cơng đồ gá chun
dụng Tiếp theo, tiến hành gia công thử; kiểm
tra chất lượng thiết bị máy móc truyền thống đại khảo nghiệm dùng thử sản phẩm để đánh giá chất lượng đồ gá chế tạo
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Thiết kếđồ gá gia công vỏ hộp số
3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật trình gia công vỏ hộp số
Vỏ hộp giảm tốc chế tạo nhôm
hợp kim ADC12 (theo tiêu chuẩn JIS - Nhật)
Hộp chế tạo phương pháp đúc đặc biệt, sử dụng nhiều sản suất hàng
khối, loạt lớn Đặc điểm chi tiết dạng hộp
mà ta cần chế tạo có kích thước nhỏ khơng q lớn, vách với độ dày mỏng khác nhau, vách có gân, hốc, với phần lồi lõm Trên hộp có nhiều mặt phải gia cơng với độ xác khác có bề mặt khơng phải gia cơng
Hình Mơ hình 3D vỏ hộp
Đồ gá giúp thực gia công lỗ vỏ hộp giảm tốc bao gồm bước: phay thô bề mặt lỗ, phay tinh bề mặt lỗ, tạo rãnh mang cá phía lỗ, phay bề mặt trụ (bán tinh), tạo
rãnh rộng 1,5mm
Khối lượng gia công chi tiết vỏ hộp số chủ yếu tập trung vào việc gia công lỗ Do cần phải tạo chuẩn tinh thống cho chi tiết hộp (Trần Văn Địch & cs, 2003) Trong trường hợp này, ta sử dụng mặt nắp hộp với lỗ lắp ổ lăn (lỗ xác) làm chuẩn giúp gia công
Chọn chuẩn mặt nắp A, lỗ B (Hình 2),
giúp gia cơng mặt trụ C
Sơ đồ gá đặt cho phép gá đặt chi tiết qua nhiều nguyên công nhiều đồ gá, tránh sai số tích lũy thay đổi chuẩn gây nên Tạo chuẩn tinh vậy, đồ gá đơn giản nhiều tương tự nhiều
nguyên công
3.1.2 Kết cấu đồ gá
(3)Thiết kế chế tạo đồ gá chuyên dụng dùng gia cơng vỏ hộp giảm tốc xe nâng
Hình Chuẩn định vị trên vỏ hộp giảm tốc xe nâng
Hình Kết cấu đồ gá dùng gia công vỏ hộp giảm tốc
(1 -trụ côn; - ống kẹp đàn hồi; -tấm đệm phải; -tấm đệm trái;
5 -tấm đế; -lỗ lắp bu lông M8x1,5x30; -lỗ lắp bu lông M6x1x30)
2
3
5
6
(4)Phạm Thị Hằng, Ngô Đăng Huỳnh, Bùi Văn Bắc
Hình Tấm đệm phải
Hình Tấm đệm trái
0.01 0.01 A 1.6
G
3.2
M6 x1 Ø8H7
G Ø8H7
1
.6
1
.6
A
3l? Ø14
Ø9
1
0
2
3
±
0
.0
1
7.5
74±0.01
1
5
±
0
.1
60±0.1 60±0.1
2
3
-0.1
44 44
140
20±0.1
5
±
0
.1
20±0.1 70±0.1
M8x1.25 thru
30 °0' 30°0'
3
0
±
0
.1
60±0.1 60±0.1
70
140
35±0.1 35±0.1
G
M8x1.25
3
0
±
0
.1
36 36
1
2
±
0
.1
1
0
Ø9 l? Ø14
1
8
-0.1
0.01 0.01 A
2
3
±
0
.0
1
1.6
G
3.2 A
8
±
0
.1
30
(5)Thiết kế chế tạo đồ gá chuyên dụng dùng gia công vỏ hộp giảm tốc xe nâng
3.1.3 Bản vẽ chi tiết phận đồ gá
Bản vẽ phận đồ gá bao gồm đệm phải (Hình 4), đệm trái (Hình 5) ống kẹp đàn hồi (Hình 6)
3.1.4 Tính tốn lực cắt, mơmen cắt lực kẹp chặt đồ gá
* Tính tốn lực cắt mơmen cắt
Để tính tốn lực cắt mơ men cắt phải dựa vào quy trình phay lỗ vỏ hộp giảm tốc
lượng dư cần gia công vỏ hộp số
Căn vào liệu điều kiện gia công thực tế theo (Nguyễn Đắc Lộc & cs, 2007) để đạt đường kính lỗ cần gia cơng
0,039
45
đường kính phơi đúc 4310,6
để đạt đường kính ngồi cần gia cơng 5200,03
thì đường kính phơi 541,20,8
Hình Ống kẹp đàn hồi
Hình Lượng dư gia công lỗtrên vỏ hộp
(1 -Vỏ hộp số; -Ống kẹp)
0.01 A
0.01 Z B
0.01 Z
D
R0.5 Ø15H6
R1
Ø
30
h6
10 23 31 11
Ø
47
Ø57± 0.1
14.5
Ø
6
6±
0.1
Ø
35
Ø
4
7
-0.01
1.5 (4 rãnh)
0.0° -0.5°
Ø21 Ø26
1.6
1
.6
0.01 A
A 73
1.6G
0.01 A 0.01 B D 0.01
G 1.6 Chú ý
15
13°
M6x1.0
23 1.6
Ø
25
Z G
G
Ø6 C
0.02 C
1
2 Ø47
Ø43+1+0.6
Ø54+1.2+0.8
7
1
2
Ø45+0.039
51-0.2
(6)Phạm Thị Hằng, Ngô Đăng Huỳnh, Bùi Văn Bắc
Hình Q trình gia cơng lỗ hình thành lực cắt
1 - Phơi (vỏ hộp tốc độ); - Đồ gá (ống kẹp); - Dao phay ngón
Khi lỗ 45 rãnh mang cá phía
được gia cơng loại dao tương ứng theo
kiểu chạy dao Pocket máy phay CNC Do
bước nguyên cơng phay lỗ 45 có chiều sâu ăn
dao lớn yêu cầu độ nhám bề mặt khắt khe bước nguyên công khác nên ta tính lực cắt mơ men cắt cho bước ngun
công Để mở rộng lỗ từ 43 45 ta sử
dụng dao phay ngón có D=16; Z=4
Lượng chạy dao tra Sz = 0,050,08
(Trần Văn Địch & cs., 2008) Tuy nhiên,
phay hợp kim nhôm giá trị Sztăng 3040% nên
được Sz = 0,070,1 Chọn Sz = 0,1 (mm/răng)
Vận tốc cắt:
V =
v
v v v v
q v
v
x y u p
m z
C D
K
T t S B Z
(m/phút)
Trong đó:
Chiều sâu cắt: t = (mm); Chiều rộng phay: B = 12 (mm)
Tuổi bền dụng cụ: T = 60 phút (theo Trần
Văn Địch & cs., 2008)
Hệ số điều chỉnh vận tốc cắt:
Kv = Kmv.Knv.Kuv
Kmv : Hệ số điều chỉnh vận tốc nhôm
hợp kim nhôm: Kmv = 0,8 (Theo Trần Văn Địch
& cs., 2008)
Knv : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc trạng thái
bề mặt phôi: Knv= 0,9 (Theo Trần Văn Địch &
cs., 2008)
Kuv: Hệ số điều chỉnh vận tốc phụthuộc vật
liệu dụng cụ cắt: Kuv= (Trần Văn Địch &
cs., 2008)
Kv = 0,8.0,9.1 = 0,72
Từ đó, hệ số số cơng thức tính vận tốc
khi phay xác định trình bàynhư bảng
V =
0,45
0,33 0,3 0,2 0,1 0,1
185,5.16 0,72
129,6
60 0,1 12
(m/ph) Vòng quay phút dao:
n = 1000V
D
n = 1000.129,6
3,14.16 = 2579,6 (vòng/phút)
Chọn lại số vòng quay theo máy: n = 2500
(vg/ph)
Vận tốc cắt thực tế: VT =
Dn 1000
T
3,14.16.2500
V 125,6
1000
(7)Thiết kế chế tạo đồ gá chuyên dụng dùng gia công vỏ hộp giảm tốc xe nâng
Bảng Các hệ số cơng thức tính vận tốc tra theo tài liệu
Cv qv xv yv uv pv m
185,5 0,45 0,3 0,2 0,1 0,1 0,33
Lượng chạy dao thực tế chọn lại:
Sm = Sz bảng.Z.n
Sm = 0,1.4.2500 = 1000 (mm/phút)
Sz thực = m th
S Z.n
1000
4.2600= 0,1 (mm/răng)
Lực cắt sinh trình phay:
Pz =
p p p
p
x y u
p z
p
q wp
C t S B Z
K D n
(kG)
Trong Kp hệ số điều chỉnh lực cắt: Kp =
Kmp =
Các hệ số sốtrong cơng thức tính lực cắt
xác định bảng
Pz =
0,86 0,72
0,86
17.1 0,1 12.4.1
16 2500
14,3 (kG)
Mômen cắt:
Mc = P Dz
2.1000
14,3.16
2000 0,1144 (kG.m)
Như vậy, lực cắt có độ lớn 14,3kG, chiều theo chiều quay trục chính, điểm đặt
cạnh sắc lưỡi dao có phương tiếp tuyến
* Tính tốn lực kẹp chặt
Từ phân tích có sơ đồ lực tác dụng trình phay vỏ hộp giảm tốc thể hình
Lực cắt Pztạo mơmen cắt Mc có xu
hướng làm chi tiết quay quanh trục Oz (trục thẳng đứng) Trong trục gá bung, với vào ống côn tạo lực ép chặt má
trục gá vào mặt trụ 47 Trên má
phát sinh lực ma sát tạo mômen ma sát
chống lại mômen cắt Mc cho MFms Mc Khi
đó phơi (vỏ hộp giảm tốc) giữ vị trí cố định Ta có phương trình cân lực:
4.W.f.47
2 = Pz
45
Trong :
Pz: lực cắt dao (Pz = 14,3 kG)
W: lực kẹp chặt phôi trục gá
f: hệ số ma sát ống kẹp với vỏ hộp tốc độ
(f = 0,47)
W = 45.Pz 45.14,3
4.f.47 4.0, 47.47= 7,28 (kG)
Gọi Q lục kéo hướng trục kéo trụ côn vào
Nửa góc trụ : o
13
Trong trình ống kẹp làm việc, ống kẹp phơi khơng có khe hở (rất nhỏ, bỏ
qua) không phát sinh thành phần lực W2
làm biến dạng mảnh ống kẹp Nên ta có:
W =
1
Q tg( ) tg
Trong đó:
1
;2: góc ma sát trụ với ống kẹp
và ống kẹp với phôi;
tg1= f1: hệ số ma sát thép với thép →
f1 = 0,571= arctg(0,57) = 29,6
o
tg2= f = 0,47: hệ số ma sát ống kẹp với phôi (giữa nhôm thép)
Q = W.[tg( 1) + tg2] = 7,28.[tg(42,7o) +
0,47] = 10,14 (kG)
Bảng Các hệ số cơng thức tính lực cắt tra theo tài liệu
Cp xp yp up wp qp