Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng (thuyết minh + bản vẽ)

Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 Lời nói đầu Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc ta nói riêng hiện nay đó là việt cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất. Nó nhằm tăng năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong đó công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt . Để đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng nh khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu đợc. Với những kiến thức đã đợc trang bị, sự hớng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự cố gắng cuả bản thân. Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ đợc giao cơ bản em đã hoàn thành. Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn năng "có thể nhiều hạn chế. Rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự. Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau: Chơng I : Nghiên cứu máy tơng tự -chọn máy chuẩn Chơng II :Thiết kế máy mới Chơng III : Tính toán sức bền chi tiết máy Chơng IV :Thiết kế hệ thống điều khiển 1 Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 chơng 1:nghiên cứu máy đã có Có rất nhiều loại máy tiện nh : máy tiện vạn năng,máy tiện Tự động ,nửa tự động,máy tiện chuyên môn hoá và chuyen dùng,máy tiện revonve .v.v . Tuy nhiên chúng ta chỉ xem xét các đặc tính kỹ thuật của một số loại máy tơng tự máy T620. Bảng thống kê các đặc trng kỹ thuật chính của máy cùng cỡ Đặc tính kỹ thuật Nhóm máy tham khảo 1K62 T620 T616 200 200 160 Khoảng cách 2 mũi tâm 1400 1400 750 Vật liệu gia công có đờng kính D lớn nhất 400 400 320 Số cấp tốc độ Z 23 23 12 Tốc độ trục chính n min - n max 12,5-2000 12,5-2000 44-1980 Lợng chạy dao dọc 0,06-4,16 0,06-4,16 0,06-1,07 Lợng chạy dao ngang 0,027-0,52 0,035-2,08 0,04-0,78 Công suất trục chính(Kw) 10 10 4,5 Số cấp tiện trơn 42 42 Lực chạy dao lớn nhất 3530-5400 3530-5400 3000-8100 Khả năng cắt ren Ren quốc tế ( tp) Ren Anh (n) Ren Môđun (m) Ren pit (Dp) 1192 224 0,548 96--1 1192 124 0,548 I/ Các xích truyền động của máy tiện T620 : 1._ Xích tốc độ quay của trục chính : Xích này nối từ động cơ điện có công suất N = 1 kw,số vòng quay n=1450 vòng/phút ,qua bộ truyền đai thang vào hộp tốc độ (cũng là hộp trục chính ) làm quay trục chính VII . Lợng di động tính toán ở hai đầu xích là : n đ/c (vòng/phút) của động cơ n tc (vòng/phút) của trục chính. Từ sơ đồ động ta vẽ đợc lợc đồ các con đờng truyền động qua các trục trung gian tới trục chính nh sau: 2 Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 từ động cơ đường quay thuận đường truyền tốc độ cao đường truyền tốc độ thấp đường truyền nghịch li hợp ma sát - Xích tốc độ có đờng truyền quay thuận và đờng truyền quay nghịch. Mỗi đờng truyền khi tới trục chính bị tách ra làm đờng truyền - Đờng truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao - Đờngtruyền tốc độ thấp đi từ trục IV-V-VI-VII Phơng trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy 34 56 41 29 88 22 V 88 22 VI 54 27 60 60 1450(vg/ph). 260 145 II III 55 21 39 51 38 38 40 60 Từ phơng trình trên ta thấy: -Đờng tốc độ cao vòng quay thuận có 6 cấp tốc độ 2x3x1= 6 -Đờng tốc độ thấp vòng quay thuận có 24 cấp tốc độ 2x3x2x2x1= 24 Thực tế đờng truyền tốc độ thấp vòng quay thuận chỉ có 18 tốc độ ,vì giữa trục IV và trục VI có khối bánh răng di trợt hai bậc có khả năng cho ta 4 tỷ số truyền 88 22 88 22 IV V VI 60 60 49 49 Nhìn vào phơng trình thực tế chỉ có 3 tỷ số truyền 1, 4 1 , 16 1 Nh vậy đờng truyền tốc độ thấp vòng quay thuận còn 18 tốc độ 2x3x3x1= 18 Vậy đờng truyền thuận có 18+6=24 tốc độ Bao gồm: tốc độ thấp từ n 1 n 18 3 IV 49 49 VII Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 tốc độ cao từ n 19 n 24 Về mặtđộ lớn ta thấy n 18 =n 19 .vậy trên thực tế chỉ có 23 tốc độ khác nhau Các tỷ số truyền 1, 4 1 , 16 1 tạo nên i kđại dùng cắt ren khuếch đại 2._Xích chạy dao cắt ren và tiện trơn: a)Tiện ren: Máy tiện ren vít vạn năng T620 có khả năng cắt 4 loại ren : Ren Quốc tế (t p ) Ren Mođuyn (m) Ren Anh (n) Ren Pitch (D p ) Khi cắt ren tiêu chuẩn xích truyền từ trục VII xuống trục VIII (hoặc qua i kđ rồi mới xuống trục VIII ),về trục IX qua cặp bánh răng thay thế vào hộp dao và trục vít me - Lợng di động tính toán ở 2 đầu xích là : Một vòng trục chính - cho tiện đợc một bớc ren t p (mm) Để cắt đợc 4 loại ren máy có 4 khả năng điều khiển sau: + Cơ cấu bánh răng thay thế qua trục IX và trục X đảm nhận 2 khả năng (dùng cặp bánh răng 97 64 và 50 42 ) + Bộ bánh răng noóctông chủ động chuyển động từ trục IX qua li hợp C 2 tới trục X làm quay khối bánh răng hình tháp xuống trục XI qua C 3 tới trục XII đến trục XIV tới trục vít me + Noóctông bị động chuyển động từ trục X thông qua C 2 mà đi từ cặp bánh răng 36 28 tới trục XI và 28-25-36 bánh răng hình tháp XII qua bánh răng 35 (không truyền qua trục XV) xuống dới 18-28-35-XIII tiếp tục truyền qua XIV-XV tới vít me + Để cắt đợc nhiều ren khác nhau trong cùng một loai ren trong hộp chạy dao của máy dùng khối bánh răng hình tháp 7 bậc và 2 khối báng răng di trợt - khi cắt ren trái trục chính giữ nguyên chiều quay cũ cần đổi chiều chạy dao ng- ợc lại trong xích có cơ cấu đổi chiều nối giữa trục VIII và IX tới bánh răng đệm 28 Lợc đồ cấu trúc động học hộp chạy dao 4 i đcơ tt i csở i gbội i Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phơng trình tổng quát cắt ren nh sau: 1vòng trục chính x i cố định x i thay thế x i cơ sở x i gấp bội x t v = t p Khi cắt ren Quốc tế (dùng cho các mối ghép) - lợng di động tính toán : 1vòng trục chính t p (mm) - bánh răng thay thế 50 42 , bánh noóctông chủ động Khi cắt ren Anh - lợng di động tính toán : 1vòng trục chính 25,4/n (mm) Trong đó n: số vòng quay trên 1 tấc anh bánh răng thay thế 50 42 , con đờng 2bánh noóctông chủ động Phơng trình cắt ren Anh 1vòngtc(VII). 60 60 (VIII). 42 42 (IX). 50 42 (X). 38 35 . 35 28 (XI) 25 28 . n z 36 (XII) 28 35 . 35 28 .I).i gb .(XV).t v =t p khi cắt ren môđuyn: (Dùng cho truyền động) - Lợng di động tính toán : 1vòng tc m (mm) - Bánh răng thay thế 97 64 , con đờng 1 noóctông chủ động - Phơng trình xích động 1vgtc (VII). 60 60 (VIII). 42 42 (IX). 97 64 (X) C 2 36 n z . 28 25 (XI) C 3 (XII).i gb .(XV).12 = t p khi cắt ren Pitch: - Lợng di động tính toán : 1vòng tc 25,4./D p (mm) - Bánh răng thay thế 97 64 , con đờng 1 noóctông chủ động khi cắt ren khuyếch đại : Xích truyền không có gì thay đổi so với các xích trên mà chỉ thêm vào các tỉ số truyền khuyếch đại : 22 88 22 88 I kđ = 1 vòng tc(VII). 27 54 (VI). (V) VI 45 45 45 45 khi tiện ren chính xác : yêu cầu xích truyền động ngắn nhất : 1 vòng tc(VII).i cd .i tt = t p b) Xích tiện trơn : - Chạy dao dọc : Từ trục bánh vít 28 (trục XVII ) qua cặp bánh răng 14/60 (bánh răng 60 lồng không) đóng ly hợp bánh răng thanh răng t=10 (m=3)xe dao chạy dọc hớng vào mâm cặp (chạy thuận)khi chạy dao lùi đờng truyền từ trục XVIII 5 Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 xuống ly hợp qua bánh răng đệm 38 tới bánh răng 14/60 tới cặp bánh răng thanh răng 14/60làm bánh xe dao chạy lùi - Chạy dao ngang : Đờng truyền giống nh chạy dao dộc truyền theo nửa bên phải hộp chạy dao tới vít me ngang t=5 (mm) - Chạy dao nhanh : Máy có động cơ điện chạy dao nhanh N=1 kw, n =1410 vg/ph trực tiếp làm quay nhanh trục trơn XVI 3. _Một số cơ cấu đặc biệt : + Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đờng truyèen khác nhau. Nên nếu không có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gẫy trục. Cơ cấu ly hợp siêu việtđợc dùng trong nhữnh trờng hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay cảu trục chính + Cơ cấu đai ốc mở đôi : vít me truyền động cho 2 má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao . Khi quay tay quay làm đĩa quay chốt gắn cứng với 2 má sẽ trợt theo rãnh ăn khớp với vít me + Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải , đợc đặt trong xích chạy dao (tiện trơn)nó tự ngắt truyền động kh máy quá tải . II/ Phơng án không gian và phơng án thứ tự của máy : Từ sơ đồ động của máy ta thấy rằng:Xích tốc độ đợc chia ra thành 2 đờng truyền: đờng truyền tốc độ thấp và đờng truyền tốc độ cao . Phơng án không gian của máy là: Z1 = 2 x 3 x 2 x 2 = 24 tốc độ Z2 = 2 x 3 x 1 = 6 tốc độ Số tốc độ đủ là : Z = Z1 + Z2 = 24 + 6 = 30 tốc độ Phơng án thứ tự của Z1 là: Z1 đủ = 2[1] x 3[2] x 2[6] x 2[12] trong đó nhóm truyền 2[12] có 12 = 1,26 12 = 16 > 8 cho nên ta khắc phục bằng cách thu hẹp l- ợng mở nh sau: Z1 thu hẹp = 2[1] x 3[2] x 2[6] x 2[6] và số tốc độ bị trùng do thu hẹp lợng mở là : Z t = 12 6 = 6 tốc độ trùng. Để bù lại số tốc độ đã bị trùng ,ngời ta sử dụng thêm đờng truyền thứ 2 : Z2 = 2[1] x 3[2] Nh vậy, bằng cách tách thành 2 đờng truyền đồng thời thu hẹp lợng mở thì ngời ta đã giải quyết vấn đề về lợng mở lớn hơn 8 ( Xmax > 8 ) Số tốc độ của cả 2 đờng truyền là 24 tốc độ nhng trong thực tế thi máy này chỉ có 23 tốc độ và nh thế tức là có 2 tốc độ nào đó trùng làm một. Ta có lới kết cấu của 2 đờng truyền nh sau: 2[1] 2[1] 6 I II Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 3[2] 3[2] 2[6] 1[0] 2[6] Từ sơ đồ động ta có thể biết đợc số răng và mô đun của từng bánh răng và nh vậy ta có thể thiết lập lại đồ thị lới vòng quay thực tế của hộp tốc độ III/ Đồ thị số vòng quay thực tế của máy t620 : a .Tính trị số : Ta có : n min = 12,5 vòng/phút n max = 2000 vòng/phút Z = 23 Tính công bội theo công thức = 1 min max z n n = 1 5,12 2000 Z = 1,26 Ta có các tỉ sổ truyền nh sau : - Từ trục II- III : i 1 = 59 51 1,30 = x1 x 1 1,13 i 2 = 34 56 1,65 = x2 x 2 2,17 - Từ trục III IV : i 3 = 55 21 0,38 = x3 x 3 - 4,19 i 4 = 47 29 0,62 = x4 x 4 - 2,07 i 5 = 38 38 1 = x5 x 5 0 - Từ trục IV V : i 6 = 88 22 0,25 = x6 x 6 - 6 i 7 = 45 45 1 = x7 x 7 0 - Từ trục V VI : i 8 = 88 22 0,25 = x8 x 8 - 6 i 9 = 45 45 1 = x9 x 9 0 - Từ trục VI VII : i 10 = 54 27 0,5 = x10 x 10 - 3 - Từ trục VI VII : i 11 = 43 65 1,51 = x11 x 11 1,78 - Số vòng quay của động cơ : n m = 1440 vòng / phút 7 III IV V Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 - Tỉ số truyền của bộ truyền đai : I đ = 260 145 = 0,5577 - Hiệu suất của bộ truyền đai : = 0,985 trị số vòng quay cuả trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục II : n II = n đcơ x i đ x = 1440 x 260 145 x0,985 = 791 (vg/ph) - Xác định vị trí đặt n o trên đồ thị vòng quay : n o = n II = 791 800 = n 19 Căn cứ vào và các giá trị x I đã tìm đợc ta có thể vẽ đợc đồ thị số vòng quay nh sau b. Xác định độ xiên của các nhóm truyền : Theo công thức : i = x với = 1,26 Nhóm truyền thứ nhất có hai tỷ số truyền : i 1 = 39 51 =1,26 x1 x 1 1,13 i 2 = 34 56 =1,26 x2 x 2 2,17 Tia i 1 lệch sang phải 1 khoảng là : 1,33log Tia i 2 lệch sang phải 1 khoảng là : 2,17log Lợng mở giữa hai tia [ ] x : x = i 1 /i 2 = 1,13 / 2.17 = ,-1,04 = x [ ] x = -1.04 Nhóm truyền thứ 2 (từ trục II tới trục III) có 3 tỷ số truyền i 3 = 55 21 i 4 = 47 29 i 5 = 38 38 Tơng tự nh cách làm nhóm truyền 1 ta có : x 3 - 4,19 Tia i 3 lệch sang trái 1 khoảng là : 4,19log x 4 - 2,07 Tia i 4 lệch sang trái 1 khoảng là : 2,07log x 5 = 0 Tia i 5 thẳng đứng Lợng mở [ ] x = [ ] 2 ứng với nhóm truyền khuếch đại: Nhóm truyền thứ 3 (từ trục III tới trục IV) có 2 tỷ số truyền i 6 = 88 22 i 7 = 45 45 x 6 = - 6 Tia i 6 lệch sang trái 6 khoảng log x 7 =0 Tia i 7 thẳng đứng Nhóm truyền thứ 4 (từ trục IV tới trục V) có 2 tỷ số truyền i 8 = 88 22 i 9 = 45 45 x 8 = -6 Tia i 8 lệch sang trái 6 khoảng log x 9 =0 Tia i 9 thẳng đứng Nhóm truyền gián tiếp (từ trục V tới trục VI) có1 tỷ số truyền i 10 = 54 27 x 10 = - 3 Tia i 10 lệch sang trái 3 khoảng log Nhóm truyền trực tiếp (từ trục III tới trục VI) có1 tỷ số truyền 8 Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 i 11 = 43 65 x 11 = 1,78 Tia i 11 lệch sang phải 1 khoảng là 1,78log c.Vẽ đồ thị vòng quay 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 d.Kết luận : Công thức động học cuả máy T620 PAKG chạy vòng 2x3x2x2x1= z 1 PAKG chạy tắt2x3x1= z 2 Số tốc độ đủ : z= z 1 + z 2 = 24+6 =30 Phơng án thứ tự của z 1 2 [ ] 1 . 3 [ ] 2 2 [ ] 6 . 2 [ ] 12 Trong đó nhóm truyền 2 [ ] 12 có 12 =1,26 12 =16>8 không thoả mãn điều kiện 8 max Nên phải tạo ra hiện tợng trùng tốc độ nh sau : Z 1 thu hẹp = 2 [ ] 1 . 3 [ ] 2 2 [ ] 6 . 2 [ ] 6 Số tốc độ trùng z x = 12- 6 =6 đợc bù lại bằng đờng truyền thứ hai có phơng án không gian PAKG: 2x3 PATT : 2 [ ] 1 . 3 [ ] 2 1 [ ] 0 ở vận tốc khoảnh 630 vòng/phút thì hai tốc độ n 18 n 19 cho nên máy chỉ có 23 tốc độ. Các tốc độ thực tế không đúng nh đã thiết kế mà nhỏ hơn 1 lợng nào đó tuy nhiên ta có thể chấp nhận đợc sai số đó. IV/ Bàn xe dao: Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng-thanh răng cho việc chạy dao dọc,sử dụng bộ truyền vít me-đai ốc cho việc chạy dao ngang. Để chạy dao nhanh thì có thêm 1động cơ phụ 1KW , n = 1410 vòng/phút qua bộ truyền đai để vào trục trơn. Chơng II Thiết kế máy mới A.TíNH hộp tốc độ I/ thiết lập chuỗi số vòng quay 9 Hoàng Hồng Giang Lớp: CTM5-k45 z=23 , n min = 12,5 vòng/phút , công bội = 1,26 1._Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân Công bội = 1 min max z n n Ta có = z-1 n max /12,5 = 1,26 Suy ra n max = 2000 vg/ph n 1 = n min = 12,5 vg/ph n 2 = n 1 . n 3 = n 2 . = n 1 . 2 . n 23 = n 22 . = n 1 . 22 Công thức tính tộc độ cắt V= 1000 dn m/ph Trong đó d- Đờng kính chi tiết gia công (mm) n- Số vòng quay trục chính (vg/ph) 2._Tính số hạng của chuỗi số Phạm vi điều chỉnh R n = min max n n = 5,12 2000 =160 Công bội = 1,26 Số cấp tốc độ z = 23 Trị số vòng quay cơ sở thành lập từ trị soó vòng quay đầu tiên n 1 = 12,5 vg/ph và n z = n 1 . z-1 Lần lợt thay z = 1ữ23 vào ta có bảng sau: Tốc độ Công thức tính n tính n tiêu chuẩn 10 . cắt ren khuếch đại 2._Xích chạy dao cắt ren và tiện trơn: a )Tiện ren: Máy tiện ren vít vạn năng T620 có khả năng cắt 4 loại ren : Ren Quốc tế (t p ) Ren. 1:nghiên cứu máy đã có Có rất nhiều loại máy tiện nh : máy tiện vạn năng ,máy tiện Tự động ,nửa tự động ,máy tiện chuyên môn hoá và chuyen dùng ,máy tiện revonve