Tính toán trục xoay B

3.2.1. Tính toán chọn bàn xoay

Chọn thông số đầu vào

- Khối lượng bàn xoay là m = 2 kg

- Tốc độ quay lớn nhất của trục là n = 100 v/ph

- Ta chọn tỷ số truyền của bộ truyền là i =1, Bộ truyền được nối trực tiếp qua khớp nối

- Thời gian để đạt tốc độ cực đại là 0,4 s - Hiệu suất bộ truyền đai 𝜂1 = 0,92 - Hiệu suất của ổ bi là 𝜂2 = 0,99 Những thông số cần phải tính toán

- Momen cần thiết để cho bàn quay với tốc độ mong muốn - Tính công suất động cơ

- Chọn động cơ step - Tính toán chọn lựa ổ bi Tính toán các thông số

Hình 3. 12: Sơ đồ lực của trục xoay B

 Để xác định được trọng tâm đặt lực của chi tiết là rất phức tạp ta quy bài toán về bài toán chất điểm quay quanh một trục và ta xét điểm ra nhất của bàn máy và giả sử đặt chất điểm tại đó:

 Trong quá trình gia công thì bàn xoay trục B chịu thêm tác dụng của trọng chính P , như đã trình bày ở phần ta có 𝑃 = 20𝑁

 Di chuyển lực cắt chính về tâm của bàn xoay B như trên hình ta được 1 momen 𝑚𝑝

và 1 lực 𝑃` = 𝑝 , momen 𝑚𝑝 = 𝑃. 0,05 = 20.0,05 = 1 (𝑁/𝑚)

 Lúc này khối lượng thực tế bàn quay phải chịu là 2kg .

 Lúc này momen lớn nhất phải tác dụng để cho bàn quay chính là lúc đứng yên

 Lúc đó momen T1 = F.X ( X là khoảng cách từ lực F đến tâm quay)

 Ta xét đinh luật II niutơn cho bài toán này : F = ma

 Với vận tốc max của bàn máy là:

Vmax=2π.0,05.100 60 =0,52(ms)  Gia tốc a=Vtmax=0,520,4 =1,3(m s2)  F = m.a = 2.1,3 = 2,6 N  Momen T’ = F.X = 2,6.0,03 = 0,078 N.m  Monmen để bàn xoay B xoay theo ý muốn là

T1 = T’+ 𝑚𝑝 =0,078 + 1 = 1,078 N/m

b) Tính công suất động cơ

Vì ta chọn tỷ số truyền là i = 1 nên momen xoắn tại động cơ sẽ là T2 = T1

1.η=1,0781.0,9=1,2N .m

(T2 là momen xoắn trên trục động cơ) Và với nđc=nη.2=100.20,9 =222,22(phv )

Từ đây ta có thể tính được công suất động cơ như sau:

Pđc= T2. nđc

9,55.106=

7,66.1000.222,22

c) Chọn động cơ

 Dựa vào momen T2 = 1,2 N.m ở trên ta chọn được động cơ hãng Sumtor theo trang http://en.sumtor.com có thông số sau:

 Kích thước: Mặt bích 57mmx57mm, chiều dài thân 760mm, đường kính trục 8mm, rãnh then.

 Chịu tải: 3A, moment xoắn 3Nm, 4 dây, nặng 1050g. Là động cơ bước 3 pha

Tính toán tương tự như phần chọn ổ cho cụm trục Z ta chọn được ổ bi có thông số theo trang wed hãng SKF (www.skf.com ) như sau:

Hình 3.14: Thông số và chọn ổ bi

3.3. Tính toán trục xoay C

3.3.1. Tính toán chọn bàn xoay

Chọn thông số đầu vào

 Khối lượng bàn xoay 10 kg

 Tốc độ quay lớn nhất của trục là n = 100 v/ph

 Chọn kiểu dẫn động qua khớp nối

 Thời gian để đạt tốc độ cực đại là 0,4 s

 Hiệu suất của ổ bi là 𝜂𝑜= 0,99

 Hiệu suất của khớp nối là 𝜂𝑘𝑛= 0,99 Những thông số cần phải tính toán

 Momen cần thiết để cho bàn quay với tốc độ mong muốn

 Tính công suất động cơ Chọn động cơ step

Chọn được khớp nối

 Tính toán chọn lựa ổ bi

 Tính toán bộ truyền trục vít bánh vít Tính toán các thông số

a) Tính momen cần thiết để bàn quay

Hình 3.15: sơ đồ lực trục xoay C

 Để xác định được các lực tác dụng vào hệ trên trong quá trình hàn là rất khó, vì trong quá trình hàn lực cắt không đưuọc tạo ra nên ta chỉ cần tính momen sao cho thắng được khối lượng khối lượng bàn máy và phôi mpz.

 Để bàn xoay trục C hoạt động theo ý muốn thì ta cần phải cấp cho bàn xoay trục C một momen sao cho 𝑇𝐶 > 𝑚𝑝𝑧

 Momen được tính như sau:

mpz=D . pz

2 =0,01.1102 =0,55(Nm)

 Để an toàn trong quá trình công tác của máyta nhân thêm hệ số an toàn là 2 Khi đó momen cần cấp cho truc C là 𝑇𝐶 = 0,55.2 = 1,1 𝑁𝑚

b) Tính công suất động cơ

 Tính hiệu suất dẫn động:

𝜂 = 𝜂1. 𝜂22 = 0,99. 0,992 = 0,97

 Vậy momen xoắn cần thiết trên trục động cơ:

T=Tc

η =0,971,1 =1,067(Nm)

Dựa vào momen T2 = 1,067 N.m ở trên ta chọn được động cơ hãng Sumtor theo trang http://en.sumtor.com có thông số sau:

Kích thước: Mặt bích 57mm x 57mm, chiều dài thân 760mm, đường kính trục 8mm, rãnh then.

Chịu tải: 3A, moment xoắn 3Nm, 4 dây, nặng 1050g. Là động cơ bước 3 pha

Hình 3.16: Thông số và chọn động cơ trục xoay C

Sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít để làm cơ cấu giảm tốc

 Bộ truyền có khả năng tự hãm: trong quá trình gia công, cụm trục xoay C có momen rất lớn nên sử dụng cơ cấu trục vít bánh vít có khả năng tự hãm tốt, đảm bảo được độ chính xác của máy trong quá trình gia công.

Hình 3.17: Hộp giảm tốc trục vít bánh vít trục C

Hình 3.18: Kết cấu và thông số hộp giảm tốc trục vít bánh vít truc C

Sau khi tính toán ta chọn bộ giảm tốc trục vít bánh vít có các thông số như sau: + Tỷ số truyền: 1/30

+ Đường kính trục đầu vào: ∅8 + Đường kính trục đầu ra: ∅12

+ Kích thước bao của hộp là: 143X114X138

f) Tính toán và chọn ổ bi đỡ cho trục:

Tính toán tương tự như phần chọn ổ cho cụm trục Z ta chọn được ổ bi có thông số theo trang wed hãng SKF (www.skf.com ) như sau:

Thiết kế khung máy cho máy hàn

Quy trình thiết kế:

 Chọn sơ bộ vật liệu làm khung và dựng khung máy.

 Kiểm bền thông qua phần mềm

3.4.1. Chọn sơ bộ vật liệu làm khung và dựng khung máy

 Chọn sơ bộ

 Vật liệu làm khung

Thép ống 40x40 ( cơ tính: 𝜎𝑏 = 610 Kg/mm2, HB= 23, 𝛿= 16%). Dựng kết cấu máy:

Ta có: kích thước chi tiết tối đa: A x B x H= 400x500x200

Từ đó, chọn kích thước không gian làm việc: A x B x H= 400x550x450 Chọn kích thước bàn máy để gia công: A x B= 400x550

Chọn kích thước khung máy : A x B x H= 1657 x 1557 x 1587

 Phương pháp gia công và lắp ráp khung máy.

Khung máy là bộ phận quan trọng, chịu áp lực lớn nhất và đẩm bảo độ chính xác của máy nên yêu cầu độ chính xác khi gia công cao.

3.4.2. Kiểm bền cho khung máy trong quá trình hoạt động

 Các lực tác dụng vào khung gồm có:

 Trọng lực do khối lượng máy tác dụng P= 920 N

Hình 3.20: Khối lượng máy

 Lực của mỏ hàn trong quá trình chuyển động (T)

Ta có: Vmax= 1200 (v/p) = 20 (v/s)= 20.𝜋.D= 20. 𝜋.8= 502,4 (mm/s)

a= 504,4 (mm/s)

 Xét trường hợp động cơ đi về 1 phía theo chiều Y, khi đó 2 động cơ điều khiển mỏ hàn, gia tốc và vận tốc tăng gấp 2 lần:

amax= 2.502,4= 1004,8 (mm/s2)

 Nên ta tính được lực quá tính lớn nhất của động cơ sinh ra trong quá trình hàn là: F= m.a= 2.1,005= 2,01 N

Sử dụng phần mềm Inventor để tính toán ta có : Phân tích lực trên khúng máy:

Lực do mỏ hàn gây ra trong quá trình hàn: F= 2,01 (N) điểm đạt theo chiều trục Y Trọng lực của máy: P= 620N

Qua phần mềm cho ta kết quả

Hình 3.22: Biểu đồ chuyển vị

3.5. Tính toán thiết kế hệ thống hàn

3.5.1. Máy hàn

 Thông thường trên mỗi máy hàn thường có những thông số về cấu tạo, điện áp, cũng như công suất hoạt động của máy. Nên ta cần biết hết những thông số đó. Cần hiểu các thông số kỹ thuật trên máy hàn mig, để có được lựa chọn phù hợp và sử dụng máy bền, an toàn, hiệu quả.

Hình 3.23: các thông số cơ bản trên máy hàn

Nguồn điện sử dụng.

 Trước tiên, bạn cần xác định loại nguồn điện mà bạn sử dụng để chọn được máy hàn phù hợp.

 Các máy hàn điện tử có dòng hàn từ 160A đến 250A: Thường được thiết kế dùng với cấp điện áp 1 pha 220V.

 Các máy hàn điện tử có dòng hàn từ 250A đến 500A: Thường được thiết kế dùng với điện áp 3 pha 380V.

Các thông số kỹ thuật máy hàn MIG.

Điện áp không tải (Open load): 56V

 Duty Cycle: Là chu kỳ làm việc của máy trong thời gian 10 phút

 60% có nghĩa là máy làm việc trong thời gian 6 phút liên tục và có 4 phút ngưng lại để giải nhiệt. Như vậy tại 60% chu kỳ làm việc thì máy có khả năng cấp dòng hàn 160A liên tục trong 6 phút (Que hàn 3.2mm nếu đốt liên tục hết 1 que thì mất thời gian khoảng hơn 1 phút, 60% chu kỳ làm việc tương đương với việc bạn đốt liên tục 5 que hàn 3.2mm).

 Nếu tiếp tục đốt thì sau 8 phút (80% chu kỳ làm việc) dòng hàn tụt xuống còn 143 ampes.

 Và tiếp tục đốt đến phút thứ 10 (100% chu kỳ làm việc) thì máy chỉ có thể cấp được dòng hàn là 124 ampes.

 Điều này giải thích lý do tại sao các máy hàn điện tử càng đốt liên tục thì hồ quang càng yếu đi. Thông số 60% Duty cycle còn thể hiện khả năng cấp dòng hàn thực của máy chỉ 160A (tương đương máy hàn 160 ampes). Để máy hàn điện tử làm việc hiệu quả bạn nên cho máy làm việc ở 60% chu kỳ mà thôi.

 Điện áp đầu ra của máy hàn (U0)

 Dòng điện nguồn ra để hàn (I0): Dựa vào thông số này để điều chỉnh phạm vi dòng hàn phù hợp.

 Dòng điện nguồn cấp phù hợp cho máy hoạt động (Input): Dòng điện nguồn cấp cần thiết cho máy hoạt động. Ở bảng trên tối đa là 16.5 ampes. Bạn dựa vào thông số này để chọn tiết diện dây cấp nguồn thích hợp cho máy.

 Sinput: Thông số này cho biết chỉ số tiêu thụ điện lưới của máy.

 Power Factory: Đây là hệ số cho biết mức độ tiết kiệm điện năng của máy hàn. Hệ số này càng lớn gần bằng 1 thì máy càng tiết kiệm điện.

 Protection IP21: IP là viết tắt của (ingress protection). Đây là thông số thể hiện mã bảo vệ máy dưới các tác động từ phía môi trường bên ngoài. IP21 thì chỉ số thứ nhất (số 2) cho biết các vật có đường kính lớn hơn 12mm sẽ không thể bay vào trong máy. Còn chỉ số thứ 2 (số 1) thì cho biết các giọt nước không thể rơi vào trong máy. Dựa vào việc đọc thông số Protection thì bạn có thể tùy thuộc vào điều kiện làm việc mà lựa chọn cho mình sản phẩm phù hợp. Nếu điều kiện làm việc là trong nhà xưởng thì bạn có thể hoàn toàn yên tâm sử dụng các máy có mã bảo vệ là IP21 còn nếu điều kiện làm việc là ngoài trời thì bạn có thể lựa chọn các máy có mã bảo vệ là IP23 hoặc IP24.

 Xác định độ dày của hàn thép.

 Việc chọn công suất của máy cho phù hợp với độ dày của vật hàn là rất cần thiết.Ta có thể tính toán công suất máy như sau:

Vậy để hàn thép dày 5mm, dựa vào công thức trên thì bạn cần chọn máy có khả năng cấp dòng hàn là 200 (ampe). Ví dụ như máy hàn: Jasic ARC-200V, Jasic ARC-200.

 Để hàn thép dày 4 mm bạn phải chọn mua máy hàn có khả năng cấp dòng tối thiểu là 160 (ampe).

3.5.2. Vận hành máy

 Các thông số cần lưu ý khi vận hành máy hàn để đạt được sản phẩm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

 Chiều dày vật liệu quyết định cường độ dòng điện:

 Việc chọn công suất của máy cho phù hợp với độ dày của vật hàn là rất cần thiết.Ta có thể tính toán công suất máy như sau:

 Công suất máy hàn (ampe) = [Độ dày cần hàn (mm) : 0.025].

 Ví dụ: hàn thép dày 5mm, dựa vào công thức trên thì bạn cần chọn máy có khả năng cấp dòng hàn là 200 (ampe).

 Để hàn thép dày 4 mm bạn phải chọn mua chế độ hàn có khả năng cấp dòng tối thiểu là 160 (ampe).

 Theo hướng dẫn, mỗi 0,001 inch độ dày vật liệu yêu cầu 1 amp đầu ra: 0.125 inch = 125 amps.

 Chọn kích thước dây hàn phù hợp theo cường độ dòng điện:

 Việc chọn kích thước dây hàn cho các chế độ hàn khác nhau sẽ đảm bảo cho việc tạo ra mối hàn đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật

 30-130 amps: .023 inch

 40-145 amps: .030 inch

 50-180 amps: .035 inch

 75-250 amps: .045 inch

 Đặt điện áp:

 Điện áp xác định chiều cao và chiều rộng của hạt. Giữa điện áp hồ quang và chiều dài hồ quang có mối quan hệ. Hồ quang ngắn làm giảm điện áp và tạo ra một mối hàn nhỏ, nhô cao. Hồ quang dài(nhiều điện áp hơn) tạo ra mối hàn phẳng và rộng hơn. Chiều dài hồ quang quá lớn sẽ tạo ra mối hàn rất phẳng và khả năng bị cháy chân.

 Tốc độ cấp dây (cường độ dòng điện):

 Tăng tốc độ cấp dây là tăng cường độ dòng điện và tăng độ ngấu mối hàn. Tốc độ cấp dây quá cao có thể dẫn đến kim loại mối hàn bị cháy hoạc thủng vật hàn. Nếu không có hướng dẫn sử dụng hoặc tờ thông số kỹ thuật mối hàn, hãy sử dụng hệ số nhân trong biểu đồ sau để tìm điểm bắt đầu tốt cho tốc độ cấp dây. Ví dụ: đối với

trên phút (ipm).

Bảng 3.5: bảng tra kích thước dây và tốc độ ra dây

Kích

thước dây Nhân với

Tốc độ cấp dây (VD: sử dụng 1/8 inch (125

amps)) .023 inch 3.5 inches/amp 3.5 x 125 = 437.5 ipm .030 inch 2 inches/amp 2 x 125 = 250 ipm .035 inch 1.6 inches/amp 1.6 x 125 = 200 ipm .045 inch 1 inch/amp 1 x 125 = 125 ipm

Chương 4 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ĐAI ỐC VIT-ME

4.1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu sản phẩm

4.1.1. Chức năng làm việc

 Trong quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí người ta sử dụng nhiều loại công cụ lao động khác nhau với kết cấu và tính năng kỹ thuật ngày càng hoàn thiện, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm , tăng năng xuất lao động và hạ giá thành sản phẩm, cho sản phẩm có ưu thế về giá cả, chất lượng, thời gian để cạnh tranh trên thị trường. Đai ốc vít me T8 là sản phẩm đai ốc cho vitme T8 thường được sử dụng trong chế tạo máy CNC, laser và các loại máy tự động khác. Được thiết kế bằng kim loại chắc chắn, chính xác, chống gỉ sét khi sử dụng lâu dài.

 Đai ốc vít me là một chi tiết thuộc loại chi tiết điển hình dạng bạc, được dùng nhiều trong chế tạo máy. Mặt bích được trục được cố định với thân máy bởi 4 bu lông.

4.1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

 Trên cơ sở nghiên cứu bản vẽ chi tiết và điều kiện làm việc của chi tiết ta nhận thấy: + Đai ốc vitme T16 làm nhiệm vụ đỡ bàn máy và thay đổi chuyển động quay của

vitme thành chuyển động tịnh tiến dọc trục vitme. + Các bề mặt gia công cho phép thoát phoi đễ dàng. + Chi tiết không có những bề mặt gia công quá phức tạp.

+ Trên chi tiết không có những bề mặt cần gia công nghiêng so với mặt đáy.

4.1.3. Yêu cầu sản phẩm

 Chi tiết có các bề mặt quan trọng khi gia công đòi hỏi phải có độ chính xác cao để đảm