TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MỘT ĐỒ GÁ CỤ THỂ

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TANG QUẤN XÍCH

VIII- TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MỘT ĐỒ GÁ CỤ THỂ

1-Đồ gá khoan khoét 2 lỗ φ18

1.1- Xây dựng sơ đồ gá, xác định phương, chiều, điểm đặt của ngoại lực tác dụng lên phôi.

S n

ỉ18 55 100

Hình 19- Mô hình tính lực.

Mô hình tính toán:

P Mx W

N3 Fms

Fms ỉ18

55 100

Hình 20- Sơ đồ tính lực.

Theo hình vẽ thì lực kẹp W nằm trên phương thẳng ngang, ta thấy khi gia công thì chi tiết có khả năng bị xoay quanh tâm chi tiết hoặc xoay quanh tâm mũi khoan, do vậy để gia công được thì lực kẹp phải thắng được mômen Mx , mô men này có thể làm cho chi tiết bị xoay, lực kẹp đồng thời phải giữ chặt chi tiết không cho chi tiết bị xoay.

Trên hình vẽ ta thấy lực kẹp tạo ra mômen ngược chiều với Mx do đó ta có phương trình cân bằng sau:

Phương trình điều kiện chi tiết không bị xoay:

K.Mx =(100).Fms

K.Mx =100.Fms=100.W.f

→K.Mx >100.W.f

→W=

f Mx K 472

. Trong đó:

W: lực kẹp chặt;

f : hệ số ma sát tiếp xúc giữa chi tiết với mỏ kẹp và đồ gá;

ta chọn f= 0,25 ;

K : là hệ số an toàn K=Ko .K1 .K2 .K3 .K4 .K5 .K6 ; K0: là hệ số an toàn K0 = 1,6 ;

K1: là hệ số kể đến lượng d không đều K1=1;

K2 : là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt K2=1,5 ;

K3 : là hệ số kể đến lực cắt không liên tục làm lực cắt tăng K3 = 1;

K4 : Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định K4=1,3 ;

K5 : Hệ số kể đến vị trí của tay quay của cơ cấu kẹp hay không khi kẹp chặt bằng tay K5 = 1;

K6 : Hệ số tính đến mô men làm lật quanh điểm tựa K6 = 1,5 ;

⇒ K = 1,6.1.1,5.1.1,3.1.1,5 = 4,68;

+) Mô men xoắn Mx

Mô men xoắn: Mx =10.CM.tx.Dq.S y.kp (Nm)

Theo bảng 5-32 trang 25 sổ tay CNCTM tập 2 ta có:

CM = 0,09; q=1; x=0,9; y=0,8;

kp= kMP= 1

750 750 750

75 1 , 0

75 , 0

 =



 



=



 



 δB là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công:

Thay số ta có:

Mx = 10.0,09.1,40,9.181.1,2 0,8.1 =2500 (Nmm).

Thay vào ta có

 W= f

Mx K 472

. =4472,68..02500,25 =964N

1.2- Chọn cơ cấu kẹp để thoả mãn yêu cầu công nghệ.

Hình 21- Cơ cấu kẹp.

Kẹp chặt là công việc tiếp theo sau khi định vị để hoàn thành việc gá đặt chi tiết. Cơ cấu kẹp chặt của đồ gá sinh ra lực kẹp khi có nguồn lực tác dụng vào nó.

Tác dụng của lực kẹp chủ yếu là đảm bảo sự tiếp xúc chắc chắn giữa phôi và đồ

định vị đồng thời không cho nó dịch chuyển cũng như không bị rung động trong quá trình gia công của lực cắt.

1.3- Tính đường kính bulông của cơ cấu kẹp.

Ta có sơ đồ tính kích thước tiết diện ngang của đòn chống theo sơ đồ kẹp lực kẹp cần thiết là W tác dụng vào phôi nên ta có lực kẹp tại vị trí bulông là Q.

Hình 22- Sơ đồ tính đường kính bu lông.

Ta có phương trình cân bằng là: (90)W = 100.Q

Q =190.W/100 =190.1864/100=3541,6Kg

Đường kính bulông trung bình của bu lông kẹp tính theo công thức:

d = C.

σ Q

Chọn σ=8Kg/mm2

Lực Q để tính đường kính đai ốc do có lò xo đỡ ngược chiều nhau nên ta cộng thêm lực lò xo q (ta chọn bằng 0,5 kg=5N )

d =1,4.

8 5 , 0 6 , 3541 +

=29,4(mm) Ta chọn d=30 mm

1.4- Tính toán độ chính xác đồ gá.

1- Sai số chuẩn ε c

Ta có sơ đồ gá đặt như sau: (hình vẽ)

Chi tiết được định vị vào lỗ Φ150 bằng chốt trụ ngắn và mặt đầu bằng mặt phẳng.

ỉ150±δl ỉ150±δc x

ỉ10

Theo sơ đồ trên ta lập được chuỗi kích thước: (với H là kích thước cần thực hiện) H = x+y+z (với x và z là các đại lượng biến thiên.)

Vậy εc(H) = δl + δc + 2.∆

Trong đó:

- δl : dung sai đường kớnh lỗ chuẩn (àm). Với lỗ định vị là mặt trụ trong Φ26 đã qua nguyên công tiện tinh vậy nó đạt cấp chính xác 7 tương ứng ta có Φ150H7 tra miền dung sai ta được δl = 30àm.

- δc : dung sai đường kính chốt định vị, do đồ gá chế tạo luôn có độ chính xác cao hơn độ chính xác về kích thước của chi tiết một cấp, tra dung sai cho chốt Φ28h6 ta được δc = 25àm.

- ∆: khe hở nhỏ nhất giữa chốt và lỗ định vị, đối với lắp ghép là H7/h6 ta cú khe hở nhỏ nhất ∆ = EI - es = 0 - 0 = 0 (àm) (EI và es là cỏc sai lệch dưới và sai lệch trên của lỗ và chốt)

Vậy sai số chuẩn εc = εc(H) = δl + δc = 2.∆ = 30 + 25 = 55àm 2- Sai số kẹp chặt εk

Theo sơ đồ gá đặt thì phương và chiều của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện nên ở trường hợp này sai số sinh ra do kẹp chặt εk = 0 3- Sai số đồ gá εđg

Sai số đồ gá εđg bao gồm sai số sinh ra do chế tạo εct , do lắp ráp đồ gá không chính xác εlđ , do mòn cơ cấu định vị εm

m ld ct

dg =ε +ε +ε

ε   

 - εct : sai số chế tạo đồ gá

- Sai số lắp đặt εlđ nhỏ thường lấy εlđ = 0,01mm - Sai số do mòn tínhtheo công thức:

εm = β. N(àm)

β: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng đồ định vị, mặt định vị. Do mặt định vị của ta là mặt phẳng chuẩn tinh nên tra bảng 6.2 (tính và thiết kế đồ gá) ta được β = 0,3.

N: Số lần tiếp xúc giữa chi tiết gia công và đồ định vị chính là số lượng phôi đuợc định vị giữa hai lần điều chỉnh cơ cấu định vị của đồ gá. Do điều kiện sản xuất hàng loạt nên ta chọn N = 1000.

Vậy εm = β. N = 0,3. 1000 = 9,48(àm) = 0,0095mm Do đó sai số gá đặt đồ gá εgđ phải thoả mãn điều kiện sau:

εgđ < [εgđ] = ( 2 1 ÷

5 1) δ

δ: Dung sai cho phép của kích thước cần đạt, với chuẩn định vị chính là mặt đầu nờn δ = 200àm

Vậy lấy [εgđ] = ( 2 1 ÷

1)δ = 60àm . Mặt khác ta lại có:

εgđ < [εgđ] = ε2c +ε2k +ε2dg = ε2c +ε2k +ε2ld +ε2m +ε2ct

Như vậy để thoả mãn yêu cầu làm việc, nghĩa là khi gia công trên đồ gá luôn đạt được yêu cầu kỹ thuật của chi tiết thì ta phải có:

εct = ε2gd −(ε2c +ε2k +ε2m +ε2ld)=

= 0,072 −(0,0552 +02 +0,00952 +0,012)= 0,041mm = 41àm Vậy khi chế tạo đồ gá phải thoả mãn sai số chế tạo ở trên.

Điều kiện kỹ thuật của đồ gá

Từ kết quả tính toán giá trị sai số gá đặt cho phép của đồ gá ở trên ta có thể nêu yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau:

- Độ không vuông góc giữa đường tâm phiến dẫn so với mặt định vị chốt tỳ nhỏ hơn 0,041mm trên 100 mm chiều dài.

- Độ không vuông góc giữa đường tâm chốt và mặt định vị chốt tỳ nhỏ hơn 0,041mm

- Độ cứng bề mặt làm việc của chốt phải đạt độ cứng 50...52 HRC

2-Đồ gá khoan và ta rô 4 lỗ M12

2.1- Xây dựng sơ đồ gá, xác định phương, chiều, điểm đặt của ngoại lực tác dụng lên phôi.

21,13

P W

ỉ180±0,2 4lỗ vít M12

Rz40

Hình 23- Mô hình tính lực.

Mô hình tính toán:

ntc

M20

27 154

ỉ140H7/n6 M16

Hình 24- Sơ đồ tính lực.

Theo hình vẽ thì lực kẹp W nằm trên phương thẳng đứng, ta thấy khi gia công thì chi tiết có khả năng bị xoay quanh tâm B-B, do vậy để gia công được thì lực kẹp phải thắng được mômen Mx , mô men này có thể làm cho chi tiết bị xoay, lực kẹp đồng thời phải giữ chặt chi tiết không cho chi tiết bị xoay.

Khi đó ta sẽ có phương trình cân bằng:

Phương trình điều kiện chi tiết không bị xoay:

Ta viết phương trình cân bằng mô men tại B.

K.Mx =154-27).Fms

K.Mx =129Fms=129.W.f

→K.Mx > 129.W.f

→W=129K.Mx.f Trong đó:

W: lực kẹp chặt;

f : hệ số ma sát tiếp xúc giữa đòn kẹp và phiến dẫn; f= 0,25 K : là hệ số an toàn K=Ko .K1 .K2 .K3 .K4 .K5 .K6 ;

K0: là hệ số an toàn K0 = 1,6 ;

K1: là hệ số kể đến lượng d không đều K1=1;

K2 : là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt K2=1,5 ;

K3 : là hệ số kể đến lực cắt không liên tục làm lực cắt tăng K3 = 1;

K4 : Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định K4=1,3 ;

K5 : Hệ số kể đến vị trí của tay quay của cơ cấu kẹp hay không khi kẹp chặt bằng tay K5 = 1;

K6 : Hệ số tính đến mô men làm lật quanh điểm tựa K6 = 1,5 ;

⇒ K = 1,6.1.1,5.1.1,3.1.1,5 = 4,68;

+) Mô men xoắn Mx

Mô men xoắn: Mx =10.CM.Dq.S y.kp (Nm)

Theo bảng 5-32 trang 25 sổ tay CNCTM tập 2 ta có:

CM = 0,0345; q=2; y=0,8;

kp= kMP= 1

750 750 750

75 1 , 0

75 , 0

 =



 



=



 



 δB là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công:

Thay số ta có:

Mx = 10.0,0345.10,52.0,18 0,8.1 =9,1 (Nm).

2.2- Chọn cơ cấu kẹp để thoả mãn yêu cầu công nghệ.

W W

Hình 25- Cơ cấu kẹp.

Tác dụng của lực kẹp chủ yếu là đảm bảo sự tiếp xúc chắc chắn giữa phôi và đồ định vị đồng thời không cho nó dịch chuyển cũng như không bị rung động trong quá trình gia công của lực cắt.

2.3- Tính đường kính bulông của cơ cấu kẹp.

W W

Hình 26- Sơ đồ tính đường kính bu lông.

Ta có phương trình cân bằng là: (93+93)W = Q Q =186.W=186.9,1 =1692,6Kg

Đường kính bulông trung bình của bu lông kẹp tính theo công thức:

d = C.

σ Q

Chọn σ=8Kg/mm2

Lực Q để tính đường kính đai ốc do có lò xo đỡ ngược chiều nhau nên ta cộng thêm lực lò xo q (ta chọn bằng 0,5 kg=5N )

d =1,4.

8 5 , 0 6 ,

1692 + =14.7(mm) Ta chọn d=16 mm

2.4- Tính toán độ chính xác đồ gá.

1- Sai số chuẩn ε c

Ta có sơ đồ gá đặt như sau: (hình vẽ)

Chi tiết được định vị vào lỗ Φ150 bằng chốt trụ ngắn và mặt đầu bằng mặt phẳng.

ỉ150±δl ỉ150±δc x

ỉ10

Theo sơ đồ trên ta lập được chuỗi kích thước: (với H là kích thước cần thực hiện) H = x+y+z (với x và z là các đại lượng biến thiên.)

Vậy εc(H) = δl + δc + 2.∆ Trong đó:

Vậy sai số chuẩn εc = εc(H) = δl + δc = 2.∆ = 30 + 25 = 55àm 2- Sai số kẹp chặt ε k

Theo sơ đồ gá đặt thì phương và chiều của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện nên ở trường hợp này sai số sinh ra do kẹp chặt εk = 0

3- Sai số đồ gá ε đg

Sai số đồ gá εđg bao gồm sai số sinh ra do chế tạo εct , do lắp ráp đồ gá không chính xác εlđ , do mòn cơ cấu định vị εm

m ld ct

dg =ε +ε +ε

ε   

 - εct : sai số chế tạo đồ gá

- Sai số lắp đặt εlđ nhỏ thường lấy εlđ = 0,01mm - Sai số do mòn tínhtheo công thức:

εm = β. N(àm)

Vậy εm = β. N = 0,3. 1000 = 9,48(àm) = 0,0095mm Do đó sai số gá đặt đồ gá εgđ phải thoả mãn điều kiện sau:

εgđ < [εgđ] = ( 2 1 ÷

5 1) δ

δ: Dung sai cho phép của kích thước cần đạt, với chuẩn định vị chính là mặt đầu nờn δ = 200àm

Vậy lấy [εgđ] = ( 2 1 ÷

1)δ = 60àm . Mặt khác ta lại có:

εgđ < [εgđ] = ε2c +ε2k +ε2dg = ε2c +ε2k +ε2ld +ε2m +ε2ct

Như vậy để thoả mãn yêu cầu làm việc, nghĩa là khi gia công trên đồ gá luôn đạt được yêu cầu kỹ thuật của chi tiết thì ta phải có:

εct = ε2gd −(ε2c +ε2k +ε2m +ε2ld)=

= 0,072 −(0,0552 +02 +0,00952 +0,012)= 0,041mm = 41àm Vậy khi chế tạo đồ gá phải thoả mãn sai số chế tạo ở trên.

Điều kiện kỹ thuật của đồ gá

Từ kết quả tính toán giá trị sai số gá đặt cho phép của đồ gá ở trên ta có thể nêu yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau:

- Độ không vuông góc giữa đường tâm phiến dẫn so với mặt định vị chốt tỳ nhỏ hơn 0,041mm trên 100 mm chiều dài.

- Độ không vuông góc giữa đường tâm chốt và mặt định vị chốt tỳ nhỏ hơn 0,041mm

- Độ cứng bề mặt làm việc của chốt phải đạt độ cứng 50...52 HRC

2.4- Tính toán độ chính xác đồ gá.

Sai số chế tạo đồ gá cho phép:Theo yêu cầu của nguyên công qui định, điều kiện kỹ thuật, chế tạo và lắp ráp đồ gá gồm:

a) Sai số gá đặt:

Ta có công thức sau:

g ε® k + +ε εc

® = εg

εgđ = εc + εk + εđg ; εgđ : Sai số gá đặt;

ε c : Sai số do việc định vị chi tiết (do chuẩn không hợp lí ) ; ε k : Sai số do quá trình kẹp chặt ;

εđg : Sai số do đồ gá( chế tạo, lắp ráp, chỉnh đồ gá )

b) Sai số chuẩn: Chỉ phát sinh khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước.

c) Sai số kẹp chặt phôi:

Sai số kẹp chặt là lượng chuyển vị của chuẩn gốc chiếu trên phương kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra.

Sai số kẹp chặt phôi xuất hiện lực kẹp chặt phôi thay đổi εk = (ymax - εmin ).Cosα

Trong đó:

α : Góc giữa phương của kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y của chuẩn gốc

ymax , ymin : lượng dịch chuyển lớn nhất và nhỏ nhất của gốc kích thước khi lực kẹp thay đổi.

d) Sai số đồ gá:

Sai số này gồm sai số do chế tạo, lắp ráp đồ gá không chính xác, sai số độ mòn đồ định vị và sai số do lắp đặt

+ ® +

® = εl

εm εct ε g

Trong đó:

εct : sai số do chế tạo, lắp ráp đồ gá không chính xác ;

εm : sai số do độ mòn đồ định vị,sai số mòn đợc xác định theo công thức

m β N

ε = Với β là hệ số mòn εlđ : sai số do lắp đặt ;

Vậy ta có

εgđ ≤ [εgđ ] = ε2c +ε2k +ε2ct +ε2m +ε2ld ; εct : sai số chế tạo ;

εct =

2ld 2m 2k 2c

]2 ε ε ε ε

[εgd − − − −

; Trong đó:

[εgđ ] : sai số gá đặt cho phép ; [εgđ ] = (

2 1÷

5 1).δ ;

trong đó δ : dung sai của kích thước nguyên công cần thiết kế đồ gá ta cho là:

δ = 0,2 - (-) = 0,2 mm = 200 àm ; εgđ = (

2 1÷

1).200 = (100 ữ 40) àm ; ⇒ chọn εgđ =50 àm ;

εc = 0 (do chi tiết định vị trên phiến tỳ, gốc kích thước trùng gốc đơn vị)

εk = 0 do góc giữa phương của kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y của chuẩn gốc là 90o.

sai số mòn εmlà sai số do mòn đồ gá gây ra εm = β N

Trong đú β = 0,2 Ta lấy N = 1100 chi tiết; εm = 0,2. 1110 ≈ 6,66 àm ; sai số lắp đặt đồ gỏ cú thể lấy εlđ = 10 àm;

Vậy sau khi thay vào ta có:

εct =

2 l 2 m 2 k 2 c 2

g ] ε ε ε ε

[ε ® ®

;

εct = 502−02 −02−6,662 −102 ≈ 50 àm;

Vậy sai số chế tạo đồ gỏ là εct =50àm= 0,05 mm;

3-Đồ gá xọc răng m =3 ,Z= 48

3.1- Xây dựng sơ đồ gá, xác định phương, chiều, điểm đặt của ngoại lực tác dụng lên phôi.

ỉ140H7/f7 120°

js6

H7ỉ10

Hình 27- Mô hình tính lực.

Mô hình tính toán:

W P

Mx 80 156

ỉ10

H7 js6

120°

Hình 28- Sơ đồ tính lực.

Theo hình vẽ thì lực kẹp W nằm trên phương thẳng đứng, ta thấy khi gia công thì chi tiết có khả năng bị xoay quanh tâm lỗ 160, do vậy để gia công được thì lực kẹp phải thắng được mômen Mx , mô men này có thể làm cho chi tiết bị xoay, lực kẹp đồng thời phải giữ chặt chi tiết không cho chi tiết bị xoay.

Khi đó ta sẽ có phương trình cân bằng:

Phương trình điều kiện chi tiết không bị xoay:

Ta viết phương trình cân bằng mô men tại tâm 160.

75.Pz.K =(156+80).Fms

75.Pz.K =236Fms=236.W.f

→W=K236.75.Pzf Trong đó:

W: lực kẹp chặt;

f : hệ số ma sát tiếp xúc giữa đòn kẹp và phiến dẫn; f= 0,25 K : là hệ số an toàn K=Ko .K1 .K2 .K3 .K4 .K5 .K6 ;

K0: là hệ số an toàn K0 = 1,6 ;

K1: là hệ số kể đến lượng d không đều K1=1;

K2 : là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt K2=1,5 ;

K3 : là hệ số kể đến lực cắt không liên tục làm lực cắt tăng K3 = 1;

K4 : Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định K4=1,3 ;

K5 : Hệ số kể đến vị trí của tay quay của cơ cấu kẹp hay không khi kẹp chặt bằng tay K5 = 1;

K6 : Hệ số tính đến mô men làm lật quanh điểm tựa K6 = 1,5 ; ị K = 1,6.1.1,5.1.1,3.1.1,5 = 4,68;

- Lực cắt: PZ (N)

P= q w MP

u y Z x

P .K

n . D

z . B . S . t.

C . 10

Theo bảng trang 34 Sổ tay CNCTM tập 2, với xọc , vật liệu phần cắt bằng hợp kim cứng, vật liệu gia công gang, HB=190, ta có:

CP=101 ; x=0,88 ; y=0,75 ; u=1 ; q=0,87 ; w=0,5.

KMV hệ số điều chỉnh cho chất lượng vật liệu gia công. Theo bảng 5.9 trang 9 Sổ tay CNCTM tập 2, với vật liệu gia công gang.

⇒ KMV=(190/HB)n=(190/190)n=1.

⇒ Lực cắt khi xọc là:

PZ= .1=

475 . 63

8 . 60 . 2 , 0 . 2 . 101 . 10

5 , 0 87 , 0

0 , 1 75 , 0 88 , 0

332 (N).

→W= 2183N

25 , 0 . 394

332 . 138 . 68 ,

4 =

3.2- Chọn cơ cấu kẹp để thoả mãn yêu cầu công nghệ.

Hình 29- Cơ cấu kẹp.

3.3- Tính đường kính bulông của cơ cấu kẹp.

Hình 30- Sơ đồ tính đường kính bu lông.

Ta có phương trình cân bằng là: (93+100)W = 100Q

Q =193W/3.100=193.2183/3.100 =1423Kg Đường kính bulông trung bình của bu lông kẹp tính theo công thức:

d = C.

σ Q

Chọn σ=8Kg/mm2

Lực Q để tính đường kính đai ốc do có lò xo đỡ ngược chiều nhau nên ta cộng thêm lực lò xo q (ta chọn bằng 0,5 kg=5N )

d =1,4.

8 5 , 0

1423+ =32(mm) Ta chọn d=32 mm

3.4- Tính toán độ chính xác đồ gá.

Sai số chế tạo đồ gá cho phép:Theo yêu cầu của nguyên công qui định, điều kiện kỹ thuật, chế tạo và lắp ráp đồ gá gồm:

a) Sai số gá đặt:

Ta có công thức sau:

g ε® k + +ε εc

® = εg

εgđ = εc + εk + εđg ; εgđ : Sai số gá đặt;

ε c : Sai số do việc định vị chi tiết (do chuẩn không hợp lí ) ; ε k : Sai số do quá trình kẹp chặt ;

εđg : Sai số do đồ gá( chế tạo, lắp ráp, chỉnh đồ gá )

b) Sai số chuẩn: Chỉ phát sinh khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước.

c) Sai số kẹp chặt phôi:

Sai số kẹp chặt là lượng chuyển vị của chuẩn gốc chiếu trên phương kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra.

Sai số kẹp chặt phôi xuất hiện lực kẹp chặt phôi thay đổi εk = (ymax - εmin ).Cosα

Trong đó:

α : Góc giữa phương của kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y của chuẩn gốc

ymax , ymin : lượng dịch chuyển lớn nhất và nhỏ nhất của gốc kích thước khi lực kẹp thay đổi.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MỘT ĐỒ GÁ CỤ THỂ

TÍNH LƯỢNG GIƯ GIA CÔNG