Thiết kế đồ gá cho một số nguyên công.

Yêu cầu chung với các đồ gá máy:

Chất lượng và năng suất của quá trình gia cơng phụ thuộc rất nhiều vào trang thiết bị công nghệ của nguyên cơng, trong đó đồ gá các loại có tầm quan trọng đặc biệt. Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, để nâng cao năng suất và chất lượng của qúa trình gia công, người ta sử dụng đồ gá để gá đặt phơi lên máy. Vì vậy có thể tưởng tượng phơi và đồ gá là một chi tiết tổng hợp cho phép gá đặt

nhanh và chính xác khi gia cơng. Đồ gá trong chế tạo máy được gọi là các cơ cấu phụ, sử dụng khi thực hiện các nguyên công gia công cơ, lắp ráp và kiểm tra. Tuỳ thuộc vào chức năng, đồ gá được phân chia thành nhiều loại như đồ gá máy, đồ gá kẹp chặt dụng cụ cắt, đồ gá lắp ráp, đồ gá kiểm tra và đồ gá khác. do vậy đồ gá được thiết kế phải đạt được các tiêu chí cơ bản như sử dụng thuận tiện, tác động nhanh, bảo đảm độ chính xác u cầu của ngun cơng, có độ an tồn cao, kết cấu đơn giản, rẻ tiền, dễ sữa chữa thay thế và điều chỉnh.

Các phần tử cơ bản của đồ gá: Thân đồ gá;

Các phần tử định vị; Cơ cấu kẹp chặt; Cơ cấu dẫn hướng; Cơ cấu so dao;

Các cơ cấu phụ khác.

2.3.1. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 5 của chi tiết số 4. Đây là nguyên công tiện tinh mặt lắp ghép C, D. a, Sơ đồ định vị và kẹp chặt ở ngun cơng này như sau:

b, Tính lực kẹp cần thiết.

Các thành phần lực tác dụng lên chi tiết:

Lực cắt P được phân tích thành các thành phần: Px; Py; Pz. Lực kẹp chặt W.

Các thành phần lực được tính như sau: P X,Y,Z = 10.CP.tx.Sy.Vn.kp. Thành phần PX:

+ Cp và các số mũ tra bảng 5.23 TL2 ta có: Cp = 46; x = 1; y = 0,4; n = 0.

+ KP: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào các điều kiện gia công cụ thể KP = KMp.Kửp.Kóp.Kởp.Krp, tra bảng 5.9, 5.10 và 5.22 TL2 ta có: KMV = 1; Kửp = 1; Kóp = 1,4; Kởp = 0,85; Krp = 1.  KP = 1x1x1,4x0,85x1 = 1,19.  vậy Px = 10x46x0,61 x0,230,4x158,60x1,19 = 182,442(N). Thành phần PY: + Cp và các số mũ tra bảng 5.23 TL2 ta có: Cp = 54; x = 0,9; y = 0,75; n = 0.

+ KP: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào các điều kiện gia công cụ thể KP = KMp.Kửp.Kóp.Kởp.Krp, tra bảng 5.9, 5.10 và 5.22 TL2 ta có: KMV = 1; Kửp = 1; Kóp = 1,4; Kởp = 1,25; Krp = 1.  KP = 1x1x1,4x1,25x1 = 1,75.  vậy Py = 10x54x0,60,9 x0,230,75x158,60x1,75 = 198,18(N). Thành phần PZ: + Cp và các số mũ tra bảng 5.23 TL2 ta có: Cp = 92; x = 1; y = 0,75; n = 0.

+ KP: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào các điều kiện gia công cụ thể KP = KMp.Kửp.Kóp.Kởp.Krp, tra bảng 5.9, 5.10 và 5.22 TL2 ta có: KMV = 1; Kửp = 1; Kóp = 1,1; Kởp = 1; Krp = 1.

 KP = 1x1x1,1x1x1 = 1,1.

 vậy Pz = 10x92x0,61x0,230,75x158,60x1,1 = 201,66(N). Momen ma sát do lực kẹp gây ra như sau:

Mms = 210.2W.f (N.mm).

Từ sơ lực ta thấy rằng khả năng lức cắt có khả năng gây ra xoay chi tiết quanh trục là nguy hiểm nhất. Vì vậy ta sẽ tính lực kẹp của chi tiết theo khả năng chống xoay này.

Phương trình cân bằng lực như sau: 225.Pz = Mms = 210.2W.f.

Với f là hệ số ma sát giữa chi tiết và phiến tỳ, giá trị của f có thể tra theo bảng 7.7 TL4, f = 0,16.

 W = 225.Pz/(210.2.0,16) = 225.201,66/(420.0,16) = 675,2 N.

Để đảm bảo an toàn ta thêm hệ số an tồn K, hệ số này có thể được tính tốn dựa vào các bảng tra như sau:

K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6

K0: hệ số an toàn định mức K0=1,5

K1: hệ số làm tăng lực cắt ảnh hưởng của các nhấp nhô bề mặt phôi thô khi gia công K1= 1.

K2: hệ số tính đến trường hợp làm tăng lực cắt do dao mòn K2=1,6. K3: hệ số tăng lực cắt khi gia cơng gián đoạn K3 = 1.

K4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp bằng tay K4 = 1,2.

K5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay K5 = 1. K6: hệ số tính đến mơ men làm quay chi tiết K6= 1,5.

K = 1,5.1.1,6.1.1,2.1.1,5 = 4,32.

 W = 4,32.675,2 = 2916,8 N.

* Cơ cấu kẹp chặt: ta sử dụng cơ cấu kẹp chặt bằng đòn kẹp. Chọn chiều dài cánh tay địn ở hai phía là như nhau và bằng l.

Từ sơ đồ lực ta có thể tính được lực kẹp Q cần thiết như sau: - Tính lực kẹp Q do ren tạo ra: Q=

b b a l l l W.(  )  Q = 2.W = 2.2916,8 = 5833,6 (N). - Đường kính bu lơng d= 11,95 80 6 , 5833 . 4 , 1 .    Q C (mm).

Tra bảng 8.50 TL2và 8.51 TL2 ta có đường kính bu lơng d = 16 mm.

Các cơ cấu khác của đồ gá chọn theo các bảng tra trong TL4 và được lấy sao cho phù hợp với kích thước của bàn máy và chi tiết gia công.

d.Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá :

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá được tính bằng cơng thức :  2  2        2 2 2 2 dc m k c gd ct            Trong đó : gd

 : sai số gá đặt được lấy bằng  /3 với  là dung sai nguyên công

 = 200 m.  gd

= 200/3 = 66,6m.

 : sai số chuẩn, c= 0 do ở ngun cơng này chuẩn định vị và chuẩn kích thước trùng nhau.

l l

W W W

 : sai số kẹp chặt được tra theo bảng 3.14TL4, với bề mặt đã qua gia công thô k= 40 m.

 : sai số do mòn đồ gá : m . N

: là hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị = 0,3.

N: số lượng chi tiết đựoc gia công trên đồ gá N= 1000. m 0,3. 1000 9,5m.

 : sai số điều chỉnh dc = 30mtheo bảng 7.9 TL4.   2

 = 66,62- (402+9,52+302) = 432 m. e. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá:

Điều kiện kỹ thuật của đồ gá bao gồm độ nhám bề mặt làm việc của đồ gá, sai số về độ song song và độ vng góc giữa các phần tử lắp ghép của đồ gá, độ cứng của các bề mặt làm việc và một số yêu cầu chế tạo đặc biệt khác. Để có thể xác định được độ song song và độ vng góc của các phần tử lắp ghép của đồ gá ta phải dựa vào sai số chế tạo của đồ gá đã tính tốn ở trên thơng qua quan hệ như sau:

 2

 = ss2+vg2

Dựa vào quan hệ này ta có thể định ra các yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau: - Độ không song song giữa mặt phiến tỳ với mặt đáy đồ gá  0,03m/100mm; - Độ nhám của các bề mặt lắp ráp và định vị Ra= 0,63;

- Độ cứng của phiến tỳ và chốt định vị: HRC 4045. 2.3.2. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 3 của chi tiết số 5. Đây là nguyên công khoan 6 lỗ ỉ12.

Chi tiết được định vị bằng mặt lỗ và mặt đầu. b. Các thành phần lực tác dụng lên chi tiết:

Khi gia cơng lỗ bằng phương pháp khoan thì phơi chịu tác động của momen xoắn và lực dọc trục P0. Với phương án định vị và kẹp chặt như trên, lực chạy dao và lực kẹp chặt tác động cùng phương và đều có xu hướng ép phơi vào mặt tỳ, vì vậy phương án này không cần lực kẹp lớn. Lực kẹp lớn nhất giữ cho chi tiết không bị xoay xảy ra ở thời điểm bắt đầu và kết thúc q trình khoan. Momen cắt M có xu hướng làm cho chi tiết xoay quanh đường tâm. muốn cho chi tiết không bị xoay thì momen ma sát do lực hướng trục P0 và lực kẹp Q gây ra phải thắng momen cắt. phương trình cân bằng lực có dạng:

2 K.R (P0 Q)f.R1 d

M  

M: momen xoắn trên mũi khoan do lực cắt gây ra; d: đường kính mũi khoan;

K: hệ số an toàn;

R: khoảng cách từ tâm mũi khoan đến tâm chi tiết; P0: lực cắt dọc trục;

f: hệ số ma sát;

R1: khoảng cách từ tâm phiến tỳ tới tâm chi tiết. Các thành phần lực cắt được tính như sau:

Mx = 10.CM.Dq.Sy.Kp. P0 = 10.Cp. Dq.Sy.Kp.

Trị số Kp được xác định theo bảng 5.9 TL2, Kp = 1.

Trị số của CM, Cp và các số mũ tra theo bảng 5.32 TL2, ta có: Momen xoắn Mx: CM = 0,021; q = 2; y = 0,8.

Lực hướng trục Po: Cp = 42,7; q = 1; y = 0,8.

 Mx= 10.0,021.122

.0,450,8.1 = 15,96 Nm.

 Po = 10.42,7.121.0,450,8.1 = 2705 N. Hệ số an tồn K được tính như sau: K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6

K0: hệ số an toàn định mức K0=1,5

K1: hệ số làm tăng lực cắt ảnh hưởng của các nhấp nhô bề mặt phôi thô khi gia công K1= 1.

K2: hệ số tính đến trường hợp làm tăng lực cắt do dao mòn K2=1,6. K3: hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn K3 = 1.

K4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp bằng tay K4 = 1,2.

K5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay K5 = 1.

K6: hệ số tính đến mơ men làm quay chi tiết K6= 1,5.

Với f là hệ số ma sát giữa chi tiết và phiến tỳ, giá trị của f có thể tra theo bảng 7.7 TL4, f = 0,3.

c.Thiết kế cơ cấu của đồ gá :

Lực kẹp Q cần thiết do bu lông tạo ra là:

270532 32 , 4 3 , 0 . 012 , 0 96 , 15 . 2 . 2 0     K P f d M Q .  Q = 35599 N. - Đường kính bu lơng d = 9,4 800 35599 . 4 , 1 .    Q C (mm).

Tra bảng 8.51 TL2 ta có đường kính bu lơng d = 10 mm.

Các cơ cấu khác của đồ gá chọn theo các bảng tra trong TL4 và được lấy sao cho phù hợp với kích thước của bàn máy và chi tiết gia công.

d.Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá :

 : sai số gá đặt được lấy bằng  /3 với  là dung sai nguyên công

 = 250 m

 gd= 250/3 = 83,3m;

 : sai số chuẩn, ở ngun cơng này do chuẩn kích thước trùng với chuẩn định vị là tâm lỗ chính của chi tiết nên sai số chuẩn bằng 0;

 : sai số kẹp chặt được tra theo bảng 3.14TL4, với bề mặt đã qua gia công thô

 = 40 m;

 : sai số do mòn đồ gá : m . N

N: số lượng chi tiết được gia công trên đồ gá N= 1000. m 0,3. 1000 9,5m.

 : sai số điều chỉnh dc = 30mtheo bảng 7.9 TL4.   2

 = 83,32- (402+9,52+302) = 662 m. e. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá:

 2

 = ss2+vg2

- Độ cứng của phiến tỳ và chốt định vị: HRC 4045. 2.3.3. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 6 của chi tiết số 6. Đây là nguyên cơng khoan và khoả mặt bích lỗ dầu M15x1,5. . a, Sơ đồ định vị và kẹp chặt ở nguyên công này như sau:

Chi tiết được định vị 6 bậc tự do bằng mặt đáy, mặt lỗ chính và mặt bên của gân trợ lực. Nguyên công được thực hiện trên máy phay ngang 6H82.

b. Các thành phần lực tác dụng lên chi tiết:

Khi gia công lỗ bằng phương pháp khoan thì phơi chịu tác động của momen xoắn và lực dọc trục P0. Lực kẹp lớn nhất giữ cho chi tiết không bị xoay xảy ra ở thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình khoan. Momen cắt M có xu hướng làm cho chi tiết lật quanh đường biên ngồi của chi tiết, cịn lực dọc trục có xu hướng làm xê dịch chi tiết ra khỏi vị trí định vị. Ở đây ta thấy rằng khả năng chi tiết bị xê dịch vị trí là lớn hơn, vì vậy ta sẽ tính lực kẹp cho khả năng chống trượt chi tiết. Muốn cho chi tiết khơng bị trượt thì lực ma sát do lực kẹp Q gây ra phải thắng lực cắt dọc trục P0, phương trình cân bằng lực có dạng:

Q.f = P0.

Để đảm bảo an toàn ta thêm hệ số an toàn K. Q.f. = P0.K.

Trong đó:

Q: lực kẹp do bu lơng kẹp tạo ra; P0: lực cắt dọc trục;

f: hệ số ma sát;

Thành phần lực cắt dọc trục được tính như sau: P0 = 10.Cp. Dq.Sy.Kp.

Trị số Kp được xác định theo bảng 5.9 TL2, Kp = 1.

Trị số của Cp và các số mũ tra theo bảng 5.32 TL2, ta có: Cp = 42,7; q = 1; y = 0,8.

 Po = 10.42,7.151

.0,450,8.1 = 3381 N. Hệ số an tồn K được tính như sau: K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6.

K0: hệ số an toàn định mức K0=1,5

K1: hệ số làm tăng lực cắt ảnh hưởng của các nhấp nhô bề mặt phôi thô khi gia công K1= 1.

K2: hệ số tính đến trường hợp làm tăng lực cắt do dao mòn K2=1,6. K3: hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn K3 = 1.

K4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp bằng tay K4 = 1,2.

K5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay K5 = 1. K6: hệ số tính đến mơ men làm quay chi tiết K6= 1,5.

K = 1,5.1.1,6.1.1,2.1.1,5 = 4,32.

Với f là hệ số ma sát giữa chi tiết và phiến tỳ, giá trị của f có thể tra theo bảng 7.7 TL4, f = 0,2.

Ở nguyên công này ta dùng 2 bulong có cùng đường kính để kẹp chặt, vì vậy lực kẹp Q được chia đều cho 2 bu lông. Như vậy mỗi bu lông sẽ chịu tác dụng của một lực là Q/2.

Lực kẹp Q được tính như sau:

Q = P0.K/f = 3381.4,32/0,2 = 73030 N.  Lực kẹp do một bu lông tạo ra là: Q1 = 36515 N. - Đường kính bu lơng d = 9,5 800 36515 . 4 , 1 . 1    Q C (mm).

Tra bảng 8.50 TL2và 8.51 TL2 ta có đường kính bu lơng d = 10 mm.

Các cơ cấu khác của đồ gá chọn theo các bảng tra trong TL4 và được lấy sao cho phù hợp với kích thước của bàn máy và chi tiết gia công.

d.Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá :

Sai số chế tạo cho phép của đồ gá được tính bằng cơng thức :  2  2        2 2 2 2 dc m k c gd ct            Trong đó :