TÍNH VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ - Đồ án tốt nghiệp công ngh- 123docz.net

4.1/ Thiết kế đồ gá cho nguyên công gia công lỗ đầu nhỏ . 4.1.1/ Phân tích sơ đồ gá đặt phôi.

Để đảm bảo được độ song song của hai đường tâm lỗ cơ bản và đường tâm lỗ vuông góc với mặt đầu của tay biên . Đồng thời chống xoay quanh tâm dao trong quá trình gia công thì chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do .

Định vị :

Đồ án tốt nghiệp

- Máy đặc hạn chế 3 bậc tự do.

- Định vị bằng chốt trụ ngắn tại lỗ φ 30 hạn chế 2 bậc tự do .

- Khối V tự lựa định vị tại đầu nhỏ thanh truyền hạn chế một bậc tự do .

w S

Kẹp chặt.

Dùng mỏ kép dạng tấm rút kẹp chặt vào cạnh hai đầu.

4.1.2/ Chọn cơ cấu định vị

- Do mặt đáy đã gia công nên nó là chuẩn tinh vì vậy ở hai mặt đáy ta dùng 2 bạc có vai ( kích thước tra sổ tay CNCTM tập II thể hiện trên bản vẽ đồ gá ) .

- Lỗ φ 30 đã gia công ta dùng 1 chốt trụ ngắn ( hạn chế 2btd )

- Dùng một khối V tự lựa định vị vào đầu nhỏ thanh truyền ( hạn chế 1 btđ).

- Kích thước chốt trụ, khối Vtự lựa tra sổ tay công nghệ tập II thể hiện trên bản đồ gá .

- Để kẹp chặt ta dùng một mỏ kẹp ( tra sổ tay CNCTM tập II thể hiện trên bản đồ gá ).

4.1.3/ Lực chiều trục và mô men xoắn :

Ta dùng lực cắt và mô men cắt lớn nhất sinh ra trong quá trình gia công qua các bước khoan, khoét, doa để dùng làm lực cắt và mô men cắt tính toán .

Ta nhận thấy với nguyên công này thì bước lỗ khoan để đạt kích thước φ 15 là sinh ra lực cắt và mô men cắt lớn nhất.

Phần trên tính chế độ cắ cho khoan lỗ φ 15 ta đã tính được . Mô men xoắn : Mx = Cm . Dq. Sy.Kp= 14,02 (Nm )

Lực chiều trục : P0 = Cp . Dq . tx .sy. kp = 2224,47 ( N ) 4/ Tính lực kẹp cần thiết .

S n

Sơ đồ chịu lực như hình vẽ :

Đồ án tốt nghiệp

Lực kẹp phải đảm bảo phôi cân bằng ổn định, không xê dịch trong suốt quá trình gia công, vậy ta phân tích như sau :

Dưới tác dụng của mô men xoắn khi khoan chi tiết có khả năng là sẽ xoay quanh tâm quay là tâm lỗ φ15 so đó nó sẽ làm ảnh hưởng tới kích thước cần thực hiện vì vậy lực kẹp cần thiết phải sinh ra mô men cản lớn hơn mô men quay chi tiết .

áp dụng phương trình mô men : ( tâm quay là tâm lỗ ) Ta được :

k . Mx – W .f . (a1 + a2 ) = 0 Với :

K : Hệ số an toàn .

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

K0 = 1,2 : Hệ số an toàn chung .

K1 = Hệ số tính đến trường hợp lực cắt tăng khi độ bóng thay đổi . Với bước gia công tinh K1 = 1,4.

K2 = 1,0 : Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi dao mòn.

K3 = 1,3 : Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi gia công gián đoạn K4 = 1,0 : Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt khi kẹp bằng tay K5 = 1,5 : Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay

K6 = 1,5 : Hệ số tính đến trường hợp mô men làm quay chi tiết khi định vị chi tiết trên phiến tỳ .

K = K0 . K1. K2. K3. K4. K5. K6 = 1,2.1,4.1,0.1,3.1,0.1,5 =3.6 f : Hệ số ma sát của đòn kẹp với bề mặt đầu

f = 0,45

a1 : Khoảng cách từ tâm quay tới điểm đặt lực kẹp chặt ở đầu 1 của mỏ . a2 : Khoảng cách từ tâm quay tới điểm đặt lực kẹp chặt ở đầu 2 của mỏ . a = 92mm

Thay vào phương trình trên :

⇒ W = K.M / f.( 0,074 + 0,010 ) = 3,6 . 14,02/0,45 . 0.092 = 1219,13 ( N )

Đồ án tốt nghiệp

⇒ Q = W = 1219,13 ( N )

4.1.5/ Tính đường kính bu lông :

Với lực kẹp tính toán được như trên ta đi tính toán đường kính trục ren để thoả mãn yêu cầu .

Đường kính trung bình của trục ren tính theo công thức ( Thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I trang 163 )d 1,3[ ].4kv 1,33.4,14.1219.128,13 3,97(mm)

= Π =

≥ σ

Chọn d = 8 ( M 8 )

4.1.6/ Cơ cấu hướng dẫn .

Vì nguyên công thiết kế là khoan, khoét lỗ , doa φ 15 do vậy cơ cấu dẫn hướng bao gồm bạc dẫn hướng và phiến dẫn .

Bạc dẫn hướng.

Do yêu cầu là phải khoét – doa lỗ φ 15 do vậy ta dùng loại bạc dẫn hướng thay nhanh. Rãnh trên bạc có tác dụng làm giảm thời gian thay bạc . Công nhân đứng máy chỉ cần xoay bạc sao cho phần khuyết trên chiều dày vai bạc ứng với vít hãm là có thể rút bạc ra khỏi phiến dẫn .

Phiến dẫn .

Dùng loại phiến dẫn lắp cố định với thân đồ gá do vậy ta không cần dùng đến phiến dẫn tháo nhanh hay kiểu trụ trượt thanh khía... Trong trường hợp này ta luôn đảm bảo được độ chính xác kích thước yêu cầu bởi vì không bị ảnh hưoửng bởi sai số do mòn bản lề ...

4.1.7/ Cơ cấu sinh lực và kẹp chặt.

+ 1/ Cơ cấu sinh lực : Bu lông dùng chìa vặn.

+ 2/ cơ cấu kẹp chặt : Mỏ kẹp

4.1.8/ Xác định các sai số chế tạo đồ gá.

a. Sai số chuẩn εc

Ta có sơ đồ gá đặt như sau ( hình vẽ )

Đồ án tốt nghiệp

Sai số chuẩn trong trường hợp này xuất hiện do chi tiết bị xê dịch khi định vị vào lỗ φ 30 bằng chốt trụ ngắn và khối V tự lựa .

Vậy : pmax=δ1 + δc + pmin

Trong đó :

δ1 : Dung sai đường kớnh lỗ chuẩn ( àm ) . Với lỗ định vị là mặt trụ trong φ 30 đã qua nguyên công doa vậy nó đạt cấp chính xác 7 tương ứng ta có tra miền daung sai ta được δ1 = 21àm = 0,021mm.

- 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 φ 30 h6 ta được δc = 13àm = 0,013mm.

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

Pmax = δ1 + δc + Pmin = 0,021 = 0,013 + 0 = 0,034 ( mm ).0,00036

92 034 ,

max = 0 =

= H tgα P

Vậy sai số chuẩn εc = 92.tgα = 92.0,00036 = 0,034 (mm).

b/ Sai số kẹp chặt.

Sai số kẹp chặt xuất hiện do lực kẹp chặt phôi sinh ra và giá trị của nó bằng lượng di động của chuẩn gốc chiếu lên phương cảu kích thước thực hiện . εkc = ( ymax – ymin ).cosα

α : Góc giữa phương của kích thước thực hiện và lực kẹp .

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.

c/ Sai số đồ gá εdg

Sai số đồ gá εdg bào 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.

εđg = εct + εjđ + εm.

- εct : Sai số chế tạo đồ gá .

- ε : Sai số lắp đặt nhỏ thường lấy ε = 10àm = 0,01mm.

Đồ án tốt nghiệp - εm : Sai số do mòn tính theo công thức

εm = β.√N (àm )

β : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng dồ vị, mặt định vị. Do mặt định vị của ta là mặt 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 định vị chính là số lượng phôi được 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.

00948 , 0 ) ( 48 , 9 1000 . 3 , 0

. N = = àm =

β Vậy εm =

Do sai số gá đặt đồ gá εεgd <[ ]εgd =(21÷12)δ gđ phải thoả mãn điều kiện sau :

δ : Dung sai cho phép của kích thước cần đạt với chuẩn định vị chính là mặt lỗ ( cấp chớnh xỏc cấp 7 ) : δ = 87 àm ( tra bảng 3 – 91 sổ tay cụng nghệ tập I ) .

àm δ 43.5 2

1 =

Vậy lấy [εgđ ] =

Mặt khác ta lại có :εc2 + εk2 + εdg2 = εc2+ εk2+ εld2 + εm2 + εct2

εgđ < [ εgđ ] =

Như vậy để thảo 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 :

m m

k c

gd ε ε ε à

ε2 −( 2+ 2+ 2)= 43,52−(342+02 +9,482+102) =40,75

εct =

Vậy khi chế tạo đồ gá phải thoả mãn sai số chế tạo ở trên . Điều kiện kỹ thuật của đồ gá .

Đồ án tốt nghiệp

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 tâm mặt phiến tù và mặt đáy ≤ 0,002mm trên 100mm chiều dài .

+ Độ không vuông góc giữa tâm mặt phiến tỳ và mặt đáy ≤ 0,02mm.

4.1.9/ Kiểm tra bền .

Các chi tiết trên đồ gá trừ đòn kẹp đều chịu ứng suất nén với lực cắt và lực kẹp không lớn nên không phải tính cho các chi tiết đó, chỉ tính cho đòn kẹp chịu mô men uốn .

Sơ đồ lực tác dụng lên đòn kẹp ( hv3 )

N1 N2

Các phương trình cân bằng cho chi tiết : - Phương trình cân bằng lực :

∑F = W – N1 – N2 = 0 ( 1 )

- Phương trình cân bằng mô men :

∑M ( A ) = N 2.1 – W1/2 = 0 ( 2 ) Từ (1) và ( 2) ta có :

N1 = N2 =W/2 =569,57 ( N ).

Biểu đồ mô men uốn tác dụng lên chi tiết :

N1 N2

24,38 Nm

Wx Ms

d= σ

ở đây mặt cắt tại B chịu mô men uốn lớn nhất, đồng thời ở đây chi tiết có tiết diện nhỏ nhất và thay đổi đột ngột, ta chỉ kiểm tra bền cho chi tiết ở tiết diện này .2 2 9,6 6 2

6 12 . 220 6

2b.h m

Wx= = = −

Trong đó Wx là mô men chống uốn, được tính bằng công thức .A 13,68.10 N/m 13,68MPa [ ] 600MPa

10 . 6 , 9

3 ,

131 6 2

6 = = < =

⇒=σ − σ

⇒ Chi tiết đủ bền .

4.2/ Thiết kế đồ gá cho nguyên công gia công lỗ .

Đồ án tốt nghiệp 4.2.1/ Phân tích sơ đồ gá đặt phôi :

Khi gia công lỗ dầu ta dùng mặt lỗ đầu to đã được gia công để làm chuẩn chính.

Để thực hiện nguyên công này ta phải định vị chi tiết sao cho chống xoay quanh tâm dao, cũng như chi tiết bị lật trong quá trình gia công thì chi tiết cần được hạn chế 6 bậc tự do .

Định vị :

- Máy đáy hạn chế 3 bậc tự do

- Định vị bằng chốt trụ ngắn tại lỗ φ 30 hạn chế 2 bậc tự do .

- Chốt trán định vị tại đầu nhỏ thanh truyền hạn chế một bậc tự do ( chống xoay )

Kẹp chặt .

Dùng thanh kẹp dạng tấm lật kẹp chặt vào đầu nhỏ thanh truyền.

4.2.2/ Chọn cơ cấu định vị .

- Do Mặt đáy đã gia công nên nó là chuẩn tinh vì vậy ở mặt đáy ta dùng 2 phiến tỳ ( kích thước tra sổ tay CNCTM tập II thể hiện trên bản vẽ đồ gá ) .

- Lỗ 30 φ 30 đã gia công ta dùng 1 chốt trụ ngắn ( Hạn chế 2btd ) - Dùng 1chốt trám định vị vào đầu nhỏ thanh truyền ( Hạn chế 2btd ) - Kích thước chốt trụ, chốt trám tra sổ tay công nghệ tập II thể hiện trên bản đồ gá .

- Để kẹp chặt ta dùng một thanh kẹp dạng tấm lật ( tra sổ tay CNCTM tập II thể hiện trên bản đồ gá ).

4.2.3/ Lực chiều trục và mô men xoắn .

Ta dùng lực cắt và mô men cắt lớn nhất sinh ra trong quá trình gia công qua các bước khoan, vát mép để dùng làm lực cắt và mô men cắt tính toán .

Ta nhận thấy với nguyên công này thì bước khoan lỗ để đạt kích thước φ 2,5 là sinh ra lực cắt và mô men cắt lớn nhất.

Phần trên tính chế độ cắt cho khoan lỗ φ 2,5 ta đã tính được .

Đồ án tốt nghiệp Mx = CM . Dq. Sy. Kp = 0,275 ( N.m )

Lực chiều trục : P0 = Cp . Dq. Sy. Kp = 172,56 ( N )

4.2.4/ Tính lực kẹp cần thiết.

Sơ đồ chịu lực như hình vẽ :

Lực kẹp phải đảm bảo phôi cân bằng ổn định, không xê dịch trong suốt quá trình gia công, vậy ta phân tích như sau :

Dưới tác dụng của mô men xoắn khi khoan chi tiết có khả năng là sẽ xoay quanh tâm quay là tâm lỗ φ 2,5 do đó nó sẽ làm ảnh hưởng tới kích thước cần thực hiện vì vậy lực kẹp cần thiết phải sinh ra mô men cản lớn hơn mô men quay chi tiết, cũng như chi tiết bị lật .

áp dụng phương trình mô men : ( tâm quay là tâm lỗ ) Ta được :

+ Lực kẹp cần để chống lật : W1 = K . Mx .d/2.

+ Lực kẹp chống trượt dọc : W2 = P0.f Với :

K : Hệ số an toàn .

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

K0 = 1,2 : Hệ số an toàn chung .

K1 = Hệ số tính đến trường hợp lực cắt tăng khi độ bóng thay đổi . Với bước gia công tinh K1 = 1,4.

K2 = 1,0 : Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi dao mòn.

K6 = 1,5 : Hệ số tính đến trường hợp mô men làm quay chi tiết khi định vị chi tiết trên phiến tỳ .

K = K . K . K. K . K . K. K = 1,2.1,4.1,0.1,3.1,0.1,5 =3.6

Đồ án tốt nghiệp f : Hệ số ma sát của đòn kẹp với bề mặt đầu

f = 0,45

d/2 : Điểm tiếp xúc xa nhất giữa đầu nhỏ với bề mặt đầu : d/2 = 19,4/2 = 9,7mm

Thay vào phương trình trên :

⇒ W1 = K.Mx/ 0,5d = 3,6 . 257 . 9,7 = 95,38 ( N ) W2 = K . P0.f = 172,56.0,45 = 279,57

⇒ Lực kẹp cần thiết : W = W1 + W2 = 392,95 ( N ) 4.2.5/ Tính đường kính bu lông.

Với lực kẹp tính toán được như trên ta đi tính toán đường kính trục ren để thoả mãn yêu cầu :

Đường kính trung bình của trục ren tính theo công thức ( Thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I trang 163 )

[ ].4 1,33.,414.392.128,95 2,25( )

3 ,

1 V mm

= Π =

≥ σ

Chọn d = 6 ( M6 ) 4.2.6/ Cơ cấu dẫn hướng .

Vì nguyên công thiết kế là khoan, vát mép φ 2,5 do vậy cơ cấu dẫn hướng bao gồm bạc dẫn hướng và phiến dẫn .

a / Bạc dẫn hướng .

Do yêuc ầu là phải khoét – dao lỗ φ 2,5 do vậy ta dùng loại bạc dẫn hướng thay nhanh . Rãnh trên bạc có tác dụng làm giảm thời gian thay bạc. Công nhân đứng máy chỉ cần xoay bạc sao cho phần khuyết trên dày vai bạc ứng với vít lãm là có thể rút bạc ra khỏi phiến dẫn .

b/ Phiến dẫn .

Dùng loại phiến dẫn lắp cố định với thân đồ gá do vậy ta không cần dùng phiến dẫn tháo nhanh hay kiểu trượt thanh khía... trong trường hợp này ta luôn đảm bảo được độ chính xác kích thước yêu cầu bởi vì không bị ảnh hưoửng vởi sai số do mòn bản lề ...

Đồ án tốt nghiệp 4.2.7/ Cơ cấu sinh lực và kẹp chặt .

+ 1/ Cơ cấu sinh lực : Tai hồng

+2 / Cơ cấu kẹp chặt : Tấm kẹp dạng tấm lật.

4.2.8/ Xác định các sai số chế tạo đồ gá . a/ Sai số chuẩn .

Sai số chuẩn xuất hiện khi chuyển định vị không trùng với gốc kích thước.

Nhìn trên sơ đồ nguyên công ta thấy chuẩn định vị trùng với gốc kích thước cho nên sai số chuẩn ở đây εc = 0 .

b/ Sai số kẹp chặt.

Sai số kẹp chặt xuất hiện do lực kẹp chặt phôi sinh ra và giá trị của nó bằng lượng di động của chuẩn gốc chiếu lên phương của kích thước thực hiện .

εkc = ( ymax – ymin ). cosα

α : Góc giữa phương của kích thước thực hiện và lực kẹp .

Theo sơ đồ gá đặt thì phương và chiều của lực kẹp cùng phương với gốc kích thước thực hiện nên ở trường hợp này có sai số sinh ra do kẹp chặt .

Tham khảo sách hướng dẫn đồ án môn học CNCTM tác giả Trần Văn Định bảng 24 trang 48 cú εkc = 40( àm )

c/ Sai số đồ gá εđg.

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

εđg = εct + εlđ + εm εct : Sai số chế tạo đồ gá

εlđ : Sai số lắp đặt nhỏ thường lấy εlđ = 10àm = 0,01mm.

εm : Sai số do mòn tính theo công thức : εm = β.√N ( àm )

Đồ án tốt nghiệp

β : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng đồ định vị, mặt địnhvị, Do mặt định vị của ta là mặt 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 được 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.

[ ]ε δ

ε )

2 1 2 (1÷

< gd

gd β. N =0,3. 1000 =9,48(àm)=0,00948mm

Vậy εm = Do đó sai số gá đặt đồ gá εlđ phải thoả mãn điều kiện sau :

δ : Dung sai cho phép của kích thước cần đạt với chuẩn định vị chính là mặt lỗ ( cấp chớnh xỏc cấp 7 ) : δ = 110àm ( tra bảng 3 – 91 sổ tay cụng nghệ tập I ) .δ 55àm

2 1 =

Vậy lấy [ εgđ ] =

Mặt khác ta lại có :εc2 + εk2 + εdg2 = εc2+ εk2+ εld2 + εm2 + εct2

εgđ < [ εgđ] =

Như vậy để thảo 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 : m

m k c

gd ε ε ε à

ε2 −( 2+ 2+ 2)= 552 −(02+402+9,482+102) =35,14 εct =

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 tâm mặt phiến tỳ và mặt đáy ≤ 0,06mm trên 100mm chiều dài .

+ độ không vuông góc giữa hai mặt đầu và lắp phiến tỳ ≤0,06mm.

4.2.9/ Kiểm tra bền .

Đồ án tốt nghiệp

Sơ đồ lực tác dụng đòn kẹp .

N1 N2

L1 L1

Các phương trình cân bằng cho chi tiết : - Phương trình cân bằng lực :

∑F = W – N1 – N2 = 0 ( 1 )

- Phương trình cân bằng mô men :

∑M ( A ) = N 2.1 – W1/2 = 0 ( 2 ) Từ (1) và ( 2) ta có :

N1 = N2 =W/2 =569,57 ( N ).

Biểu đồ mô men uốn tác dụng lên chi tiết :N1 N2

3,005Nm

- Do các bề mặt chưa được gia công cho nên ở nguyên công này ta chọn chuẩn thô để gia công. Chuẩn thô là vành ngoài ở biên và mặt đầu .

- Mặt đáy chưa gia công ta dùng hai phiến tỳ khía để chi tiết định tỳ mặt đầu vào đó ( Hạn chế 3 bậc tự do ).

- Do các lỗ chưa được gia công cho nên ta dùng các khối V cố định và khối V tự lựa để định vị vào vành ngoài .

- Kích thước khối V cố định và khối V tự lựa tra sổ tay công nghệ tập II thể hiện trên bản đồ gá .

- Để kẹp chặt ta dùng bu lông gắn vào đầu khối V tự lựa và dùng clê vặn sinh lực ( clê tra trong sổ tay CNCTM tập hai thể hiện trên bản đồ gá ).

4.3.3/ Lực chiều trục và mô men xoắn :