THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tàiTHIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 1K62

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài THIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 1K62 LỜI MỞ ĐẦU Máy công cụ cắt gọt kim loại là thiết bị chủ chốt trong các nhà máy và các phân xưởng cơ khí để chế tạo r

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề tài

THIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 1K62

LỜI MỞ ĐẦU

Máy công cụ cắt gọt kim loại là thiết bị chủ chốt trong các nhà máy

và các phân xưởng cơ khí để chế tạo ra các chi tiết máy, máy móc, dụng cụ

và các loại sản phẩm khác về cơ khí ứng dụng trong sản xuất và đời sống.Máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong ngành chế tạomáy để sản xuất ra các chi tiết của máy đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện nay

Với trình độ khoa học ngày càng phát triển đòi hỏi nhà máy công cụphải được tự động hoá, tăng về số lượng, chủng loại Nhằm tăng năng xuấtlao động góp phần phát triển nhanh đất nước Trong chương trình đào tạo

kĩ sư ngành công nghệ chế tạo máy thì máy công cụ là một học phần chính.Nhận thức rõ tầm quan trọng đó, em đã nhận đồ án thiết kế máy Tiện renvít vạn năng dựa trên cơ sở máy chuẩn 1K62

Việc thiết kế được bắt đầu từ phân tích, chọn máy chuẩn Dựa trên cơ

sở máy chuẩn, thiết kế động học, động lực học, thiết kế hệ thống điềukhiển của máy mới Việc tính toán có sự tham khảo máy chuẩn và có sự kếthừa máy chuẩn Ngoài thuyết minh, trong lĩnh vực thiết kế còn có trìnhbày các bản vẽ sơ đồ động toàn máy, bản vẽ khai triển hộp chạy dao

Trong thời gian vừa qua, dưới sự hướng dẫn của Thầy Trần Xuân Tùy đã giúp em thực hiện việc thiết kế máy và nắm vững được nguyên lý

hoạt động của chúng Để thực hiện công việc gia công, cắt gọt, chế tạo một

chi tiết theo yêu cấu đề ra Vấn đề không chỉ đơn thuần là thiết kế máy màcòn giúp em ôn lại việc sử dụng phần mềm autocad cũng như kỹ năng vẽ

và đọc bản vẽ Tuy vậy, công việc thiết kế máy của em vẫn còn nhiều saisót, mong các thầy và các bạn góp ý kiến để em sửa chữa nhằm hoàn thiện

tốt hơn Sau đây, em chân thành cảm ơn Thầy Trần Xuân Tùy và các bạn đã

chỉ dẫn giúp em hoàn thành đồ án này Tuy vậy, vẫn còn nhiều điều mà emchưa nắm bắt hết, em hi vọng sau này sẽ cố gắng thêm

Đà nẵng, 10 / 2019

Sinh viên

Phạm Bá Khương

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ

1.1 Tính năng kỹ thuật của máy

- Đường kính phôi lớn nhất khi gia công: ø 400mm trên bàn máy, ø

- Lượng chạy dao dọc : Sd = 0,67÷4,16 ( mm/vòng )

- Lượng chạy dao ngang : Sng = 0.035÷2,08 ( mm/vòng )

- Động cơ chính : N1 = 10Kw ; nđc1 = 1450 ( vòng/phút )

- Động cơ chạy nhanh: N2 = 1Kw ; nđc2 = 1410 ( vòng/phút )

- Trọng lượng máy : 2200kg

Ta có bảng so sánh đặc tính kỹ thuật của các loại máy cùng cỡ

Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi

Các loại ren tiện được Ren Quốc tế , ren Anh,

ren Môđun và ren Pitch

1.2 Công dụng

Máy tiện là loại máy cắt kim loại được sử dụng rộng rãi trong ngành

cơ khí cắt gọt Thường nó chiếm khoảng 50 – 60 % trong các phân xưởng

cơ khí Các công việc chủ yếu thực hiện trên máy tiện vạn năng là: giacông các mặt tròn xoay ngoài và trong, mặt đầu, ta-rô và cắt răng, gia côngcác mặt không tròn xoay với đồ gá phụ trợ

Máy tiện được chia thành máy tiện ren vít vạn năng (loại trung, bé vàcực bé để trên bàn) máy tiện chép hình, máy tiện chuyên dùng, máy tiênđứng, máy tiên cụt, máy tiện nhiều dao, máy tiện Rơvônve, máy điều khiển

số CNC Các loại máy tiện ren vít vạn năng được sử dụng phổ biến ở nước

ta hiện nay chủ yếu do Liên-Xô cũ viện trợ gồm các máy: 1616, 1A616,1A62, 1K62

Tuy nhiên, máy 1K62 là máy tiện được sử dụng rộng rãi và phổ biếnnhất trong các máy tiện hiện nay ở Việt Nam.

1.3 Phân tích động học của máy

Xích tốc độ 1K62 được nối từ động cơ điện có công suất N = 10 (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 Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là: nđ/c (vòng/phút) của động cơ và ntc (vòng/phút) của trục chính

Ta có sơ đồ động H1 như sau:

Từ sơ đồ động ta vẽ được lược đồ các đường truyền động qua cáctrục trung gian tới trục chính như sau: H2

Theo tính toán thì đường tốc độ thấp có : Zthấp = 2 x 3 x 2 x 2 = 24 tốc

độ nhưng do hai khối bánh răng di trượt hai bậc giữa trục IV và VI chỉ có

3 tỉ số truyền (lý thuyết là 2 x 2 = 4) vì có hai tỉ số truyền trùng nhau :

22 88

Vì vậy đường tốc độ thấp có: Zthấp = 2 x 3 x 2 = 18 tốc độ, đường tốc

độ cao có Z = 2 x 3 = 6 tốc độ Để nối tiếp liên tục chỉ số tốc độ thấp và cao người ta đặt n18 ~n19

Do đó máy chỉ còn 23 tốc độ (thay vì 18 + 6 = 24 tốc độ)

1.4 Phân tích kết cấu máy

+ 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 đường truyền khácnhau Nên nếu không có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gãytrục Cơ cấu ly hợp siêu việt được dùng trong những trường hợp khi máychạy dao nhanh và khi đảo chiều quay của 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 sẽtrượt theo rãnh ăn khớp với vít me

+ Cơ cấu an toàn: Trong hộp chạy dao nhằm đảm bảo khi làm việc

quá tải, được đặt trong xích chạy dao (tiện trơn) nó tự ngắt truyền động khimáy quá tải

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

2.1 Tính toán và lựa chọn tính năng ký thuật

Các thông số của máy:

- Lượng chạy dao dọc : Sdmin = 0,07 (mm/v); Sdmax = 0,06 (mm/v)

- Lượng chạy dao ngang: Snmin = 0,035 (mm/v); Snmax = 2,08 (mm/v)

2.2 Thiết kế hộp tốc độ

2.2.1 Thiết kế trên phương án không gian

- Như trên đã phân tích ở phần xích tốc độ máy có Z = 23 tốc độ Đểphân tích phương án không gian hộp tốc độ máy tiện 1K62 ta dùng phương

Tiến hành so sánh lựa chọn phương án bố trí không gian hợp lý nhất:

Số nhóm truyền tối thiểu:

Ta thấy phương án (1), (2), (3), (4) có số nhóm truyền nhỏ hơn 4.

 Vậy lấy phương án (5) vì số nhóm truyền của phương án này bằng 4

- Tổng số răng của hộp tốc độ:

SZ = 2 (p1 + p2+ p3+ ……+ pi)

p: tỷ số truyền trong nhóm truyền

+ Phương án không gian 2x2x2x3 có

f- khoảng hở giữa hai bánh răng và khe hở để lắp miếng gạt, để bảo

vệ và để thoát dao xọc răng

Đối với 4 PAKG kể trên thì ta dễ tính được L = 19.b + 18.f

- Số lượng bánh răng trên trục cuối cùng

Trong máy công cụ trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếptrục chính nên chịu momen xoắn lớn Do đó, kích thước trục lớn Các bánhrăng lắp trên trục này có kích thước lớn nên tránh bố trí nhiều hay nói cáchkhác càng ít càng tốt

Với các PAKG có khả năng được chọn ta có:

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 3 x 2 x 2 x 2 2 x 2 x 3 x 2 2 x 2 x 2 x 3

Nhìn vào bảng trên ta xét về khía cạnh tiều chỉ bánh răng lắp trên trụcchính ta có thể loại bớt phương án không gian 2 x 2 x 2 x 3

- Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp tốc độ :

Đối với máy tiện, trong hộp tốc độ, để có thể đáp ứng được yêu cầu thayđổi chiều quay của trục chính đồng thời làm thay đổi chiều quay của động

cơ cần thiết phải có đường truyền quay nghịch Đường truyền này đượcthực hiện (điều khiển) nhờ cơ cấu ly hợp ma sát nhiều đĩa.

Ly hợp ma sát hoạt động nhờ lực ép ma sát giữa các đĩa ép chặt vào nhau

để truyền chuyển động Do đó, việc bố trí trên trục nào đó phải hợp lý, cómomen xoắn nhỏ là một yêu cầu cần chú ý

 Từ các chỉ tiêu trên, ta có bảng so sánh các PAKG như sau:

Phương án

yếu tố so sánh

3x2x2x2 2x2x3x2 2x3x2x2 2x2x2x31.Tổng số bánh răng Sz

ly hợp ma sát

18519b + 18f2

ly hợp ma sát

18519b + 18f2

ly hợp ma sát

18519b + 18f3

ly hợp ma sát

Kết luận: Với phương án và bảng so sánh trên ta thấy nên chọnphương án không gian 2x3x2x2 vì:

- Tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối Nhưng phải bố trítrên trục đầu tiên một bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa và một bộ bánh răng đảochiều

-Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2 -Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất

Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều, ưu tiên việc bố trí

kết cấu ta chọn PAKG 2x3x2x2.

2.2.2 Phân tích và chọn phương án thứ tự

 Tính toán và lập bảng để chọn phương án thứ tự (PATT) tối ưu

- Số phương án thứ tự q = m! Trong đó: m - Số nhóm truyền

13

2x3x2x2III I II IV[6][1][3][12]

19

2x3x2x2

IV I II III[12][1][3][6]

14

2x3x2x2III II I IV[6][2][1][12]

20

2x3x2x2

IV II I III[12][2][1][6]

15

2x3x2x2III IV I II[4][8][1][2]

21

2x3x2x2

IV III I II[12][4][1][2]

2x3x2x2

IV I III II

2x3x2x2III II IV I[6][2][12][1]

23

2x3x2x2

IV II III I[12][2][6][1]

18

2x3x2x2III IV II I[4][8][2][1]

24

2x3x2x2

IV III II I[12][4][2][1]

x max 12 16 12 16 12 16 12 16

φ xma x 16 40,32 16 40,32 16 40,32 16 40,32

Nhận xét: qua bảng trên, ta thấy các phương án đều có ϕ xmax>8 Như vậy

không thỏa mãn điều kiện: ϕxmax= ϕi( p−1)≤8

Do đó để chọn được phương án đạt yêu cầu ta cần thêm trục trung gianhoặc tách ra làm hai đường truyền

- Ta vẽ một số lưới kết cấu điển hình :

+ Phướng án: Z = 2 x 3 x 2 x 2

I II III IV [1] [2] [6] [12]

I II III IV V

+ Phương án: Z = 2 x 3 x 2 x 2

IV I III II

[12] [1] [6] [3]

I II III IV V

+ Phương án: Z = 2 x 3 x 2 x 2

III II I IV

[6] [2] [1] [12]

I II III IV V

Từ đó ta tìm được phương án thứ tự tối ưu là:

Z = 2 x 3 x 2 x 2 I] [II] [III] [IV]

[1] [2] [6] [12]

* Nhận xét : Phương án này có lưới kết cấu hình rẻ quạt xít đều nhau do đólượng mở, tỉ số truyền của các nhóm truyền thay đổi từ từ đều đặn làm chokích thước hộp nhỏ gọn, bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽnhất

Thế nhưng ngay cả lưới kết cấu của phương án tối ưu nhất ta cũngnhận thấy rằng φ X max = 1,26 12 = 16 > 8 hay lượng mở quá lớn không đạtyêu cầu φxmax ≤ 8 Để đạt yêu cầu này ta thu gọn lưới kết cấu sao cho: x

max = 6

Hay: Z =2 x 3 x 2 x 2

[1] [2] [6] [6]

Vì lý do thu hẹp nên số cấp tốc độ không còn đủ 24 cấp nữa mà chỉcòn 18 cấp tốc độ (do 6 cấp tốc độ đã bị trùng) Để bù lại 6 cấp tốc độ bịthiếu ta thiết kế thêm lưới kết cấu phụ có:

Z phu = 2 x 3 x 1

[1] [2] [0]

Nhưng yêu cầu thiết kế chỉ cần có 23 cấp tốc độ mà ta đã lấy Z ao =

24 vậy ta cho trùng một cấp tốc độ cụ thể là: n 18 = n 19

Trong đó: n 18 : là cấp tốc độ thứ 18 của đường truyền tốc độ thấp

n 19 : là cấp tốc độ thứ nhất của đường truyền tốc độ cao đượcthiết kế bằng lưới kết cấu phụ

2.2.3 Xây dựng lưới đồ thị vòng quay

Nhược điểm của lưới kết cấu là không biểu diễn được tỷ số truyền cụthể, các trị số vòng quay cụ thể trên các trục Do đó không tính đượctruyền dẫn trong hộp Để khắc phục nhược điểm này ta vẽ đồ thị vòngquay Từ đồ thị vòng quay sẽ cho ta tỉ số truyền của các nhóm truyền cụ

thể và từ đó có thể đi tính toán được số răng của các bánh răng trong hộptốc độ.

Qua khảo sát máy tiện 1K62 ta nhận thấy dạng máy mà ta thiết kế cókết cấu và phương án được chọn gần như tương tự máy 1K62 Vì vậy để

vẽ được đồ thị vòng quay hợp lí ta dựa vào máy này và các loại máy hạngtrung khác để khảo sát Do trên trục của hộp tốc độ lắp li hợp ma sát tronglòng các bánh răng để thực hiện đường truyền thuận và nghịch cho nên đểtăng diện tích ma sát thì các đĩa ma sát phải lớn hay có nghĩa là bánh răngphải lớn Vì vậy, ta phải tăng tốc độ từ trục thứ nhất tới trục thứ hai làmbánh răng chủ động có kích thước lớn dể có thể lắp được li hợp ma sát

Chọn số vòng động cơ điện: trên thực tế, đa số các máy vạn nănghạng trung đều dùng động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha có nđc

Trong đó: n dc : số vòng quay của động cơ

i d : tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục đầu tiên

η : hệ số trượt của dây đai

Đối với mỗi nhóm truyền ta chỉ cần chọn một tỉ số truyền tuỳ ý (độ dốc của tia tuỳ ý) nhưng cần phải đảm bảo yêu cầu

1

4 ¿ i ¿ 2 Các tỷ số khác dựa vào đặc tính của từng nhóm truyền để xác định

Đối với hộp tốc độ ta xác định giá trị n ở các trục I, II, III, IV, V, VI và quan tâm đến các giá trị n ở trục chính VI

12,65 15,93 20,44 25,75 33,13 41,73 50,60 63,73 81,76 102,98132,51 166,90 202,38 254,90 327,04 411,91 530,03 667,58 611,83770,61 988,71 1254,31 1602,40 2018,27

1 =ϕ tia i11 chếch sang phải 1 khoảng lg

Lượng mở của nhóm này là: [X] được xác định từ:

ϕ x=i11

i12=

ϕ2

ϕ =ϕ ⇒[ X ]=1

Lượng mở là [X] = 1chứng tỏ đây là nhóm cơ sở

+) Nhóm truyền thứ 2 (từ trục II-III): có 3 tỷ số truyền

+) Nhóm truyền thứ 6 (từ truch III-VII) có 1 tỷ số truyền

tia i61 chếch sáng phải 2 khoảng lg

Từ đó ta có được đồ thị vòng quay của máy 1K62 là:

2.2.4 Tính các số răng của bánh răng trong các nhóm truyền

 Phân tích tính toán số răng của các bánh răng

K = 2 x 32 = 18Tính Emin: tỷ số truyền i2 có độ nghiêng lớn hơn i1 nên số bánh răng có

Nhóm truyền này có 3 tỷ số truyền

Sử dụng phương pháp tra bảng để xác định tổng số răng của cặp bánh răng

ăn khớp Từ đó ta sử dụng công thức tính số răng cho từng cặp bánh răng với sai số 10(+1)%

bánh chủ động và bị động như công thức rồi sau đó đảo lại Như vậy ta

có các tỉ số truyền của nhóm II lúc này là:

i5’ = i5 = 1; i4’ =(i4)-1 = 1,262  1,58; i3’ = (i3)-1 = 1,264  2,51 Đối chiếu 3 tỉ số truyền này để tra bảng ta chọn được cột có Z=80răng

Từ đó ta có số răng của từng cặp bánh răng:

i5’ = 1 

Z5

Z5'= 40 80−40=

54  sai số nằm trong giới hạn cho phép

- Nhóm truyền đường tắt (IV-VI)

Nhúm truyền thứ 6 cú 1 tỷ số truyền thực hiện truyền động trên đường truyền tốc

Để tiện theo dõi, ở đây ta tính luôn sai số so với chuỗi vòng quay đượcchọn tiêu chuẩn.

Sai số vòng quay cho phép:

+) Số vòng quay chọn theo tiêu chuẩn.

Nhận xét: Qua bảng trên ta thấy sai số giữa số vòng quay trục chínhnhận được qua các đường truyền (với các cặp bánh răng chọn sơ bộ trênđây) so với giá trị tính toán lý thuyết chuỗi cấp tốc độ theo cấp số nhân vàchuỗi cấp tốc độ tiêu chuẩn hầu hết nằm trong phạm vi cho phép.

Có một số tốc độ có sai số vượt quá giới hạn cho phép song khôngnhiều nên có thể chấp nhận được

 Đồ thị biểu diễn sai số

Nhận xét: trên đồ thị ta thấy tất cả các sai số vòng quay đều nằm trong miền giớihạn cho phép do đó việc chọn số răng của các bánh răng ở đây đều hợp lý

 Vẽ sơ đồ động hộp tốc độ:

V

ÐC

II III

VI

IV

2.3 Thiết kế hộp chạy dao

2.3.1 Yêu cầu đối với các cơ cấu truyền động trong hộp chạy dao máy:

- Trong các máy công cụ, hộp chạy dao thường có công suất truyền bé.Tốc độ làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ

- Đối với một số máy công cụ, hộp chạy dao phải đáp ứng được một số yêucầu cụ thể như độ chính xác, mức độ làm việc êm, chuyển động phức tạp…

- Đối với máy tiện ren vít vạn năng, đặc trưng nhất là tiện được các loạiren chính xác theo tiêu chuẩn Do đó nếu tỷ số truyền trong hộp chạy dao

có sai số sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến bước ren tiện được

- Hộp chạy dao của máy tiện tuy có hai công dụng tiên ren và tiện trơnnhưng thiết kế ta chỉ chú ý đến tiện ren Sau khi thiết kế song nếu tính cácbước tiên trơn thấy chúng có thể trùng nhau, sát nhau hoặc có thể cáchquãng Vấn đề đó không quan trọng lắm vì trên thực tế các bước tiện nói

chung khá dày đặc nên chỗ cách quãng hầu như ít gây ra tổn thất năng suấtgia công.

2.3.2 Thiết kế hộp chạy dao dùng cơ cấu Norton:

a Các bước ren mà máy có thể tiện được:

- HCD dùng cơ cấu Norton cần phải thiết kế để có thể cắt được ren quốc tế,ren Anh và trên cơ sở đó, có thể cắt được ren mođun và ren hệ Pitch

- Dựa trên máy chuẩn T620, ta tra các bước ren như sau:

- Ren Quốc tế: t = 1; 1.25; 1.5; 1.75; 2; 2.25; 2.5; 3; 3.5; 4; 4.5 ; 5; 5.5;6; 7; 8; 9 ; 10; 11; 12 mm

- Ren Anh: có số vòng ren trên 1 tấc Anh là :

n= = 24; 20 ; 19; 18; 16 ; 14 ; 12; 11; 10; 9 ; 8 ;7 ; 6; 5; 4 ; 4; 3

; 3 ; 3; 2

- Ren mođun : m = = 0.5; 1; 1.25; 1.5; 1.75; 2; 2.25; 2.5; 3

Ren Pitch: Dp= = 96; 88 ; 80 ; 72; 64 ; 56; 48; 44; 40 ; 36 ; 32 ;28; 24 ; 22 ; 20 ; 18; 16; 14 ; 12 ; 11 ;10 ; 9 ; 8 ; 7

b Sắp xếp các bước ren cần cắt để tạo thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội:

t

4.25

2 1