Tính và thiết kế một đồ gá

Lời nói đầu Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ s cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phảI có kiến thức cơ bản tơng đối rộng đồng thời p

Trang 1

Lời nói đầu

Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ s cơ khí

và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phảI có kiến thức cơ bản tơng đối rộng đồng thời phảI biết vận dụng kiến thức đó để giảI quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một môn học bắt buộc đối với sinh viênngành chế tạo máy Nhằm giúp sinh viên vận dụng những kiến thức đã học môn công nghệ chế tạo máy vào làm một công cụ thể Nh vậy sinh viên sẽ có điều kiện tập duỵệt

và tìm hiểu một phần của công việc sau này ra trờng , tìm hiểu về máy , dụng cụ gia công cơ khí

Trong đồ án này vì điều kiện thời gian có hạn do đó yêu cầu cũng chỉ giới hạn là:1.Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

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

3.Xác định dạng sản xuất

4.Chọn phơng pháp chế tạo phôI

5.Lập thứ tự các nguyên công

6.Tính lợng d gia công cho một bề mặt và tra cho các bề mặt còn lạI

7.Tính chế độ cắt cho một nguyên công tra cho các bề mặt còn lạI

8.Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công

9.Tính và thiết kế một đồ gá

Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Kim Nga , thầy Trần Xuân Việt đã tận tình

giúp đỡđể em có thể hoàn thành đợc đồ án này

Phần một

Phân tích và tính toán chi tiết

1.1.Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

Chi tiết là bánh răng liền trục Công dụng của chi tiết là truyền momen xoắn và vận

tốc

Chức năng làm việc của từng bộ phận là :

Trang 2

-Bề mặt 1 dùng để lắp nối trục đàn hồi

Mỗi dạng sản xuất có đặc điểm về thiết kế , chọn phôi riêng Do đó trớc khi thiết

kế ta cần xác định dạng sản xuất Muốn xác định dạng sản xuất trớc hết ta cần xác

Q :trọng lợng của chi tiết

V : thể tích của chi tiết

Để tính thể tích của chi tiết ta coi thể tích then hoa và rãnh răng không đáng kể

Trang 3

Căn cứ vào bảng 2 tài liệu tham khảo [5]Ta có dạng sản xuất là loạt lớn

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

Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lợng tiêu hao kim loại là ít nhất ,khối lợng gia công ,lắp ráp là ít nhất Gía thành chế tạo là thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản xuất nhất định

Để đánh gía một cách tơng đối chính xác ta dựa vào một số chỉ tiêu sau :

Chi tiết là bánh răng liền trục ,kích thớc nhỏ φ 20 do đó việc giảm khối lợng bằng cách làm trục rỗng sẽ dẫn tới kém cứng vững của chi tiết và chế tạo phôi sẽ khó khăn

3.2.Sử dụng vật liệu thóng nhất dễ kiếm và rẻ

Căn cứ vào sách Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 ta chọn vật liệu chếtạo chi tiết là thép 45 là hợp lí nhất

-Dung sai chiều dài mỗi bậc ± 0 , 2

-Dung sai đờng kính các bậc Js6

+Dộ chính xác về hình dáng hình học : dộ côn , độ ovan của trục nằm trong giới hạn 0,25-0,5 dung sai đờng kính cổ trục

+Độ đảo của các cổ trục lắp ghép không quá 0,03 mm

+Độ không song song của các dãnh then so với tâm trục không quá

+Kích thớc giảm dần về 2 phía cổ trục Đảm bảo gi công ,lắp ghép rễ dàng

+Thay rãnh then kín bằng rãnh then hở

+Các kích thớc cổ trục lấy theo kích thớc vòng bi và nối trục đàn hồi

1.4.Chọn phơng pháp chế tạo phôI

Với chi tiết đã cho ta có thể có các phơng pháp chế tạo phôi nh sau :

4.1Dùng phôi.rèn tự do

Trang 4

*§Æc ®iÓm

+Ph«i kh«ng chÝnh x¸c khã kh¨n cho bíc gia c«ng tiÕp theo

+§Çu t ban ®Çu nhá

*Gia c«ng tríc nhiÖt luyÖn

+Kho¶ mÆt vµ khoan t©m

Trang 5

Ta có thể dùng các phơng pháp

-Khoả mặt khoan tâm trên máy tiện→năng suất thấp

-Khoả mặt trên máy phay và khoan tâm trên máy tiện→không chính xác

-khoả mặt khoan tâm trên máy chuyên dùng→chính xác cho năng suất cao

⇒Dùng máy khoả mặt khoan tâm chuyên dùng

-Dùng phơng pháp bao hình ⇒Tơng đối chính xác

⇒ Dùng phơng pháp bao hình

*Gia công sau nhiệt luyện

+Gia công tinh cổ trục

-Dùng phơng pháp mài tròn ngoài

+Gia công tinh dãnh răng

-Dùng phơng pháp định hình⇒không chính xác chỉ phù hơp với bánh răng cómô dun lớn

• Lợng d quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu , tiêu hao lao động để gia công nhiều

đồng thời tốn năng lợng điện , dụng cụ cắt , vận chuyển nặng dẫn đến giáthành tăng

• Ngợc lại , lợng d quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biếnphôi thành chi tiết hoàn chỉnh

Trong công nghệ chế tạo máy , ngời ta sử dụng hai phơng pháp sau đây để xác địnhlợng d gia công:

- Phơng pháp thống kê kinh nghiệm

- Phơng pháp tính toán phân tích

Phơng pháp thống kê kinh nghiệm xác định lợng d gia công bằng kinh nghiệm

Nh-ợc điểm của phơng pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giátrị lợng d thờng lớn hơn giá trị cần thiết

Ngợc lại , phơng pháp tính toán phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ralớp kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh

Trong đồ án này chỉ tính lợng d theo phơng pháp phân tích cho nguyên công 4, cònlại là thống kê kinh nghiệm

Trang 6

• Độ nhám bề mặt : Ra=0,63 àm.

• Vật liệu : Thép 45

• Chi tiết máy: trục răng

- Rza : chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sát trớc để lại

- Ta : chiều cao lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệ sát trớc để lại

- ρa : sai lệch vị trí không gian do bớc công nghệ sát trớc để lại (độ cong vênh,

độ lệch tâm, độ không song song )

- εb : sai số gá đặt chi tiết ở bớc công nghệ đang thực hiện

- Zbmin : giá trị nhỏ nhất của lợng d gia công tính cho bớc công nghệ đangthực hiện

Theo bảng 10 tài liệu [5]

Rza=150 àm ; Ta=200 àm

Sai lệch vị trí tơng quan:

2 2 2

t cv lk

lk

ρ Độ lệch tâm của phôi dập so với tâm danh nghĩa của phôi

Theo bảng 17 tài liệu [5] ρlk=500 àm

ρcvđộ cong vênh của phôi đợc xác

ρcv= ∆K LDựa vào bảng 3-75 tài liệu [6] ta có độ cong của phôi

∆K = 1,5 àm/mm

L = 215 mm > ρa = 1,5.215 = 322,5 àm

t

ρ :Sai lệch của phôi do lấy tâm làm chuẩn

Theo công thức 3-16 tài liệu [6] : ρt =0,25 δ 2p + 1

Theo bảng 3-91 tài liệu [6] δp = 2100 àm

Trang 7

b Tiện tinh(đạt cấp chính xác 10,cấp nhẵn bóng 5)

Theo bảng 12 tài liệu [5]

+Cấp chính xác giảm đi một cấp (đến cấp 11)

+Độ nhám bề mặt tăng lên hai cấp (đến cấp 3)

d)Mài thô(đạt cấp chính xác 8,cấp nhẵn bóng 6)

+theo bảng 12 tài liệu [5]

e)Mài tinh(đạt cấp chính xác 6,cấp nhẵn bóng 7)

Kích

th-ớc giới hạn (mm)

Trị số giới hạn của lợng d ( à m)

Rz Ta ρa εb Zbmin

( à m)

Dt (mm) δ Dmin dmax 2Z

min 2Z

max 1.Phôi 150 200 1079 0 30.048 2100 32.200 30.100

Trang 8

- Lợng d trung gian:

δz3 = 2Z3max - 2Z3min = 400- 300 = 100

= δ2 - δ3 = 200 - 100 = 110

Vậy kết quả tính toán là hoàn toàn chính xác

2 Tra lợng d cho các nguyên công còn lại

Theo tài liệu tham khảo số [7] ta có:

Lợng d phay : 1 mm

Lợng d khoan tâm : 3 mm

+ Lợng d chotiện dãnh thoát dao a=1 mm

+ Lợng d cho tiện thô mặt φ26 : 2Z=4,4 mm

+ Lợng d cho tiện thô mặt φ23: 2Z=2,7 mm

+Lợng d cho tiện thô mặt φ20 : 2Z=3 mm

+Lợng d cho tiện thô mặt φ50 : 2Z=3,7 mm

+Lợng d cho tiện tinh mặt φ26 : 2Z=1mm

+Lợng d cho tiện tinh mặt φ23: 2Z=1mm

Lợng d cho phay dãnh then: Z=5 mm

Lợng d cho mài dãnh răng :2a=0.75 mm

1.7.Tính chế độ cắt cho một nguyên công tra cho các bề mặt còn lạI

1)Tính toán chế độ cắt cho nguyên công 1 phay và khoan tâm

Trang 9

K Z B S t T

D Cv

.

Theo b¶ng 5-39 tµi liÖu tham kh¶o sè [6]

40 4 , 67

0 15 , 0 2 , 0 1 , 0 2 , 0

25 , 0

π = 3 , 14 40

12 , 73 1000

u y z

x

K n

D

Z B S t Cp

.

10

Trang 10

Với D=40mm ; z = 10 ; B =30 mm; Sz=0,015 mm/răng n= 500 vg/ph

Theo bảng (5-40) tài liệu tham khảo số [6]

Cp=82,5 ; x=0,95 ; y=0,8 ; u=1,1 q=1,1 w=0

- KMP là hệ số điều chỉnh cho chất lợng của vật liệu gia công

Theo bảng (5-9) tài liệu tham khảo số [6]: KMP=1

Thay số vào công thức

500 40

10 30 015 , 0 2

1 1 8 , 0 95 , 0

63 404

D Cv

q

.

Kmv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công (bảng 5-1[6]), Kmv=1

Kuv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (bảng 5-6[6]), Kuv=1

Klv: hệ số phụ thuộc vào chiều sâu mũi khoan (bảng 5-31), Klv=1

Knv: hệ số điều chỉnh bổ sung khi khoét lỗ đúc hoặc dập sẵn(bảng 5-5), Knv=0,8 ⇒ Kv=1.1.1 = 1

⇒ 1 11 ( / )

5 , 1 25

6 7

7 , 0 2 , 0

4 , 0

ph m

Tốc độ quay của trục chính:

6 14 , 3

11 1000

1000

ph v D

Trang 11

Tiện dãnh thoát dao

+Chọn dao tiện hợp kim cứng có mác thép T15K6

+Lợng tiến dao tra bảng 5-72stcnctm2 S=0,1mm/vòng

+Tốc độ cắt tra bảng 5-74 stcnctm2 V=153 (m/phút)

-Vận tốc cắt thực tế Vt=V.K1.K2.K3

K1: Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K1=1

K2: Hệ số phụ thuộc vào mác hợp kim K2=1,54

K3: Hệ số phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội K3=1

Vt=153.1.1,54.1 =235,6(m/phút)

⇒ Số vòng quay tính toán

50 14 , 3

6 , 235 1000

1000

ph v D

1250 50 14 , 3

1000

.

ph m n

D

Lợng tiến dao phút là :Sp=Sv.n=0,1.1250= 125 (mm/ph)

Trang 12

Tiện thô mặt trụ ngoài φ 26

+Chiều sâu cắt t = 4,4 mm

- Bảng (5-60) tài liệu tham khảo số [6] chọn lợng chạy dao S = 0,4 mm/vg

- Bảng (5-64) tài liệu tham khảo số [6] chọn tốc độ cắt Vb = 182 m/ph

- Các hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào :

+ Chu kỳ bền của dao T = 120ph K1 =0,87

158 1000

.

= π

chọn theo máy lấy nm = 1600vg/ph

Vận tốc cắt thực tế

ph m n

D

1000

1600 28 14 , 3

Công suất cắt yêu cầu : 4,9 kw

Chiều sâu cắt t = 2,7 mm

- Bảng (5-60) chọn lợng chạy dao S = 0,5 mm/vg

- Bảng (5-64) chọn tốc độ cắt Vb = 182 m/ph

158 1000

.

= π

ph m n

D

1000

2000 5 , 24 14 , 3

Công suất cắt yêu cầu : 4,1 kw

Chiều sâu cắt t = 3 mm

- Bảng (5-60) chọn lợng chạy dao S = 0, 5mm/vg

Trang 13

+ Góc nghiêng chính ϕ = 450 K2 = 1+ Trạng thái bề mặt phôi rèn K3 = 1

158 1000

.

= π

ph m n

D

1000

2000 5 , 21 14 , 3

Chiều sâu cắt t = 3,5 mm

+ Chu kỳ bền của dao T = 120ph K1 =0,87+ Góc nghiêng chính ϕ = 450 K2 = 1+ Trạng thái bề mặt phôi rèn K3 = 1

178 1000

.

= π

ph m n

D

1000

1000 5 , 51 14 , 3

Chiều sâu cắt t = 1 mm

+ Chu kỳ bền của dao T = 120ph K1 =0,87+ Góc nghiêng chính ϕ = 900 K2 = 0,82+ Trạng thái bề mặt phôi rèn K3 = 1

- Vận tốc tính toán Vt = Vb K1 K4

Trang 14

185 1000

1000

=

= π

chän theo m¸y lÊy nm = 2000vg/ph

VËn tèc c¾t thùc tÕ

ph m n

D

1000

2000 5 , 26 14 , 3

- C¸c hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo :

+ Chu kú bÒn cña dao T = 120ph K1 =0,87

185 1000

1000

=

= π

ph m n

D

1000

1000 5 , 50 14 , 3

Trang 15

C¸c hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo :

+ Chu kú bÒn cña dao K1 =1

30 1000

.

= π

ph m n

D

1000

1120 8 14 , 3

Trang 16

C«ng suÊt c¾t yªu cÇu lµ : 1kw

- C¸c hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo :

+Sè ®Çu mèi ren K1 =1

+VËt liÖu gia c«ng K2 = 1

hay Vt = 36.1.1.1= 36 m/ph

Trang 17

36 1000

.

= π

ph m n

D

1000

100 112 14 , 3

ChiÌu dµi gia c«ng lín nhÊt L=700

Sè vßng quay cña trôc chÝnh 1080,1240

Sè r¨ng Modun Thèng sè

β α

h

Z m

5 0 10 20 15 3 TrÞ sè

KÝ hiÖu

Trang 18

Mài thô

Do đoạn trụ có Lmax = 60 mm ngắn mà lại có bậc do vậy ở trờng hợp này khi mài thô chúng ta phải tiến hành theo lợng tiến đá ngang

Theo bảng (5-203)

- Số của chi tiết nct = 45 vg/ph

- Lợng chạy dao ngang Sng = 0,99 mm/ph

- Hệ số điều chỉnh lợng chạy dao ngang phụ thuộc :

+ Đơng kính đá và vật liệu chi tiết gia công Dđ = 100 mm ; thép qua tôi : K1 = 0,78

+ Chu kỳ bền của đá T = 21 ph ⇒K2 = 0,8

Vậy lợng chạy dao ngang Sng = 0,99 K1 K2 = 0,99 0,78 0,8 = 0,62 mm/ph

- Dựa vào bảng (5-204) ta tra đợc

+ Số vòng quay của vật mài nct = 300 vg/ph

+ Lợng chạy dao ngang Sng = 1,34 mm/vg

- Vận tốc của vật mài

- Hệ số điều chỉnh lợng chạy dao ngang phụ thuộc vào :

+ Đờng kính đá mài và vật liệu gia công K1 = 0,95

Trang 19

enbo 0,375

1.8.Tính thời gian gia công cơ bản

I Xác định thời gian nguyên công

Trong sản xuất hành loạt và sản xuất hàng khối thời gian nguyên công đợc xác

định theo công thức:

Ttc =T0 + Tp + Tpv + Ttn (*)

ở đây

+) Ttc thời gian từng chiếc hay thời gian từng nguyên công

+) T0 là thời gian cơ bản (thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thớc

và tính chất cơ lý của chi tiết; thời gian này có thể đợc thực hiện bằng tay hoặc bằng máy hoặc tuỳ trờng hợp gia công có thể có công thức tơng ứng)

+) Tp là thời gian phụ ( thời gian cần thiết để ngời công nhân gá, tháo chi tiết, mở máy,chọn chế độ cắt, dịch chuyển ụ dao và bàn máy, kiểm tra kích thớc của chi tiết v.v ) Khi xác định thời gian nguyên công ta có thể lấy gần đúng Tp =10 % T0

+) Tpv là thời gian phục vụ

+) Ttn là thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân : Ttn = 5% T0

II Xác định thời gian cơ bản

Theo công thức:

To=

n S

L L L

.

2

1 + + (phút) (1)

trong đó

Trang 20

L lµ chiÒu dµi bÒ mÆt gia c«ng (mm)

L1 lµ chiÒu dµi ¨n dao (mm)

L2 lµ chiÒu dµi tho¸t dao (mm)

- ChiÒu dµi gia c«ng L = 32 mm

- ChiÒu dµi ¨n dao L1 = 4 mm

- ChiÒu dµi tho¸t dao L2 = 4 mm

32

= +

L L

.

1

+ (phót) (1)

- ChiÒu dµi gia c«ng L = 6 mm

- ChiÒu dµi ¨n dao L1 = 4 mm

- Lîng ch¹y dao : S =0.15mm/vg

- Sè vßng quay : n = 443 vg/ph

To= 0 , 15

443 15 , 0

4 6

=

+

ΣT01 =0,15 +0,55=0,7 (phót)

2 Nguyªn c«ng 2 tiÖn c¸c mÆt trô

*Nguyªn c«ng tiÖn th« c¸c mÆt trô

a TiÖn d·nh tho¸t dao

Trang 21

L L

- S = 0,5 mm/vg ; n = 2000 vg/ph To=

08 ,

L L

Trang 22

Theo c«ng thøc: To=

n S

L L L

2 6

L L

2 75

L L

Trang 23

Theo c«ng thøc: To=

n S

L L L

-ChiÒu dµi ¨n dao L1= 2 mm

-ChiÒu dµi tho¸t dao L2=2 mm

- S = 0,3 mm/vg ; n = 1000 vg/ph To

1000 3 0

L L L

.

2

1 + +

Trang 24

b Nguyªn c«ng mµi tinh

* §o¹n trô φ26 ; φ20 mm Bíc tiÕn ngang

15 0

=0,008 phótV× φ 26 cã 2 ®o¹n

- Thêi gian phô Tp = 10%To

- Thêi gian phôc vô kü thuËt Tpvkt = 8% T0

- Thêi gian phôc vô tæ chøc Tpvtc = 3% T0

Thay sè vµo c«ng thøc (*) ta cã

Ttc = T0 + 10% T0 + 8% T0 + 3% T0 + 5% T0 = T0(1 + 26%) = 3,372( 1 + 0,26)hay Ttc = 4,249 (phót)

Trang 25

Các cơ cấu định vị là cố định.

2 Xác định phơng chiều, điểm đặt lực cắt, lực kẹp.

Sơ đồ lực tác dụng lên chi tiết:

Lực tác dụng lên chi tiết bao gồm:

N: Phản lực

P0 : Lực cắt chiều trục

Mc : Mô men xoắn do cắt gây ra

W : Lực kẹp chi tiết

F1,F2,F3 : Các lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa phiến tỳ và chi tiết

Nhận xét Do ta dùng dao cắt hai đầu có chiều quay ngơc nhau do đó

-Khi khoan

+ Lực cắt chiều trục ở hai đầu sẽ triệt tiêu nhau

+Mô men xoắn do cắt gây ra ở hai đầu sẽ triệt tiêu nhau

-Khi phay

+ Lực cắt chiều trục ở hai đầu sẽ triệt tiêu nhau

+Mô men xoắn do lực cắt gây ra ở hai đầu sẽ triệt tiêu nhau

+Lực hớng kính luôn xuyên tâm nên không gây mô men xoay quanh tâm mà trạngthái nguy hiểm là quay quanh điểm A nh sơ đồ dới

sơ đồ đặt lực khi phay mặt đầu sơ đồ đặt lực khi khoan tâm

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,14 MB