máy cắt mộng và máy bào via

Với nền kinh tế đang phát triển ở Việt Nam các ngành sản xuất chủ yếu là sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất nhỏ.

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học kỹ thuật phát triển tựu trung lại chỉ nhằm giải phòng sức

lao động chân tay cho con người Cùng với sự phát triển của các nghành

khoa học kỹ thuật- nghành cơ khí đóng một vai trò hết sức quan trọng

trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, đặc biệt quan

trọng là sự phát triển của nghành công nghệ chế tạo máy Sự phát triển

của xã hội bắt buộc nghành công nghệ chế tạo máy phải phát triển không

ngừng nhằm tăng năng suất, tăng hiệu quả lao động và tăng chất lượng

sản phẩm đáp ứng tối đa được nhu cầu về số lượng và chất lượng của

người tiêu dùng Với nền kinh tế thị trường đang trên đà phát triển như ở

nước ta hiện nay cùng với một nền khoa học chậm phát triển, thì việc

phát triển các hình thức sản xuất đơn chiếc hoặc loạt nhỏ là rất phù hợp

Đồ án tốt nghiệp này được thiết kế cũng không nằm ngoài yêu cầu thực

tế, nó ra đời nhằm đưa vào áp dụng thực tế giải quyết cho các cơ sở sản

xuất nhỏ, có thể lắp ráp nhanh chóng để đưa vào sử dụng tại những nơi

có nhu cầu với một chi phí thấp

Đồ án thiết kế được chia làm các phần như sau :

• Phần I : Tổng quan về hai máy được thiết kế

• Phần II : Tổng quan về vật liệu PVC

• Phần III : Từ nguyên lý đến thiết kế máy

• Phần IV : Tính toán thiết kế máy

• Phần V : Vận hành – bảo dưỡng, sửa chữa

• Phần VI : Kết luận

Đồ án này được hoàn thành nhờ sự nỗ lực không ngừng của bản

thân, sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn bè trong khoa và sự hướng dẫn

giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Máy và ma sát học

đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của Thầy giáo hướng dẫn Qua đây chúng

em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Máy và ma

sát học và các bạn sinh viên trong khoa đã giúp em hoàn thành đồ án

này

Là một công trình thiết kế đầu tay có tính chất đặc biệt quan trọng

này, bản thân chúng em đã hết sức cố gắng để hoàn thành nhưng cũng

không thể tránh khỏi những sai sót không đáng có Vậy kính mong các

thầy tận tình chỉ bảo để chúng em tránh những sai sót không đáng có

trong những bản thiết kế sau này

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn đến tất cả đã giúp

chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ HAI LOẠI MÁY THIẾT KẾ

Với nền kinh tế đang phát triển ở Việt Nam các nghành sản xuất

chủ yếu là sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất loạt nhỏ Do phải chịu sự chi

phối bởi vấn đề kinh tế đang phát triển này cho nên quá trình thiết kế và

chế tạo phải đặt vấn đề kinh phí đầu tư lên hàng đầu, giảm thiểu các

khoản chi phí Từ đó ta phải chú trọng tới các vấn đề về công nghệ, đơn

giản hoá trong thiết kế v.v Đồng thời giải quyết tối đa được khả năng

tăng năng suất và hiệu suất công tác trong giới hạn kinh phí cho phép,

đảm bảo được yêu cầu về mỹ thuật của sản phẩm và độ chính xác lắp

ghép phôi sau khi gia công v.v

Vật liệu gia công là nhựa PVC bán cứng, hơn nữa phôi gia công

có dạng hộp rỗng thành phôi có chiều dầy khoảng 1mm, cho nên công

suất cắt của máy không cần lớn, từ đó ta có thể nhận thấy độ va đập

trong máy nhỏ cho nên kết cấu máy không cần đặc biệt và phức tạp, có

nghĩa là các mối liên kết không yêu cầu cao Không phải vì thế mà

không chú trọng tới kết cấu của máy, các chi tiết lắp ghép phải đảm bảo

tính công nghệ độ chính xác và độ bền cần thiết Khi thiết kế, kích thước

máy phải liên quan với kích thước phôi đảm bảo không gian kẹp chặt

phôi khi gia công đồng thời phải hạn chế không gian đặt máy và đáp ứng

được vấn đề nhân trắc học cho người công nhân đứng máy làm việc

trong tư thế thoải mái, từ đây tận dụng được khả năng làm việc hiệu quả

nhất của người công nhân

I MÁY CẮT MỘNG

Để đảm bảo tính mỹ thuật khi ghép các thanh này với nhau tạo

thành góc mà không cần phải hàn thì ta phải cắt đầu của thanh này có

profile giống như profile đặc biệt ban đầu của thanh kia

Profile của thanh cái cửa hình thành từ công đoạn ban đầu tạo hình

phôi, công nghệ này là quá trình đùn phôi bằng khuôn nhờ đặc tính của

vật liệu Polime Từ đây ta nhận thấy để gia công Profile này một cánh

đơn giản nhất là sử dụng phương pháp phay định hình với điều kiện lưỡi

dao phay có profile này và chiều dầy của dao phải bằng bề dầy của phôi

II MÁY BÀO VIA

Ở đây via cửa hình thành do quá trình hàn nhiệt giữa hai thanh cái

cửa với nhau tạo thành góc vuông bằng một máy hàn đặc biệt Nguyên lý

làm việc của máy hàn này như sau: Hai thanh cái cửa bằng nhựa PVC

bán cứng được cắt ở đầu thành góc 450, sau đó chúng ghép với nhau tạo

thành góc vuông Khi đã ghép xong, máy có một tấm thép đặc biệt sinh

nhiệt được đặt vào khe của mối ghép rồi ép chúng lại cho hai thanh cùng

tiếp xúc với tấm thép Để một thời gian ∆t nào đó (do đặc tính kỹ thuật

của máy) sao cho nhựa đủ chảy mềm ra rồi dùng lực đẩy ép hai thanh lại

với nhau theo chiều tạo thành góc vuông rồi ngay lập tức rút tấm thép ra

Nhờ lực ép và do nhựa bị chảy cho nên sau khi đã tạo thành góc vuông

thì số nhựa dẻo phải bị đẩy ra khỏi chỗ tiếp xúc của hai thanh, từ đây tạo

thành via

Để cắt phẳng via này ta dùng biện pháp công nghệ đơn giản hiệu

quả nhất là bào ngang Cắt đồng thời hai mặt (do chiều dầy của thanh cái

cửa không đổi), đầu dao ta thiết kế hình chữ U

Via được hình thành sau khi hàn nhiệt

PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PVC

Khung cửa nhựa được chế tạo từ vật liệu PVC bán cứng

(Polyvinyl clorit) , có màu trắng đục khó cháy không mùi không mùi vị

không độc hại, nhưng nếu bị phân huỷ tạo Oxit Cacbon và HCl ở trạng

thái khí gây độc hại cho con người Do tính ưu việt của vật liệu PVC như

nguyên liệu sản xuất từ than đá, dầu mỏ, nói chung là nguyên liệu dồi

dào Hơn nữa nó còn có tính ổn định hoá học, bền cơ học, dễ gia công ra

nhiều loại sản phảm với nhiều kiểu hình dáng phức tạp khác nhau Là

sản phẩm trùng hợp của Vinyl clorua

I PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP

Các monome trùng hợp là những chất đơn giản khối lượng phân tử

thấp có chứa nối đôi Trong điều kiện thích hợp các phân tử này phản

ứng với nhau tạo thành Polime

Vinyl clorit Polyvinyl clorit [PVC]

Khi nói đến PVC ta thường đề cập tới 3 tiêu chí để đánh giá :

Đặc trưng, tính linh hoạt và cấu trúc phân tử của nó

Đặc trưng của PVC thường khi sản xuất ở dạng bột nhỏ có đường

kính phụ thuộc vào phương pháp trùng hợp Trùng hợp khối và trùng

hợp huyền phù có đường kính hạt d = 100÷180µm, trong khi đó trùng

hợp nhũ tương có d = 0,1÷3µm Sau khi sấy tạo ra PVC ở dạng bột ta

được loại có d = 5÷50µm Chính vì các yêu cầu về cấ trúc như vậy nên

hình thái của PVC đóng vai trò quan trọng

n(CH2 = CH ) [- CH2 – CH - ]n

Cl Cl

II PHÂN TỬ POLIME

Phân tử Polyme là khổng lồ so với các phân tử hữu cơ ban đầu (đã

trình bày ở trên), do có kích thước lớn nên nó được gọi là hợp chất cao

phân tử Trong phân tử các nguyên tử được liên kết với nhau bằng liên

kết đồng hoá trị Đa số các phân tử Polyme ở dạng mạch dài, mềm dẻo,

mạch chính gồm một chuỗi các nguyên tử Cacbon :

Hai hoá trị còn lại có thể liên kết với một nguyên tử hay một nhóm

nguyên tử tạo thành nhánh bên của mạch chính Các phân tử này được

hình thành từ các đơn vị cấu trúc gọi là mắt xích hay mer được lặp đi lặp

lại nhiều lần trong mạch tạo ra chuỗi phân tử

III CẤU TRÚC PHÂN TỬ - MẮT XÍCH (MER)

Polyme mạch thẳng là những Poyme trong đó các mer liên kết với

nhau thành một mạch duy nhất Những mạch này rất mềm dẻo có thể

hình dung như một sợi mì dài

PVC có tính hoạt động hoá học khá lớn, trong các quá trình biến

đổi hoá học đều có các nguyên tử Cl tham gia phản ứng và thường còn

kéo theo cả nguyên tử H và C ở bên cạnh

IV TÍNH CHẤT CƠ, LÍ, NHIỆT CỦA POLIME

Biến dạng dưới tác dụng của lực, nó có đặc trưng của một số

thông số của kim loại như Modul đàn hồi, giới hạn bền kéo, độ dai va

đập và độ bền mỏi Modul đàn hồi, giới hạn bền kéo, tính dẻo và độ dãn

dài của Polime được xác định như của kim loại

- C - C - C - C - C - C -

Tg Tm Nhiệt độ

ABC

Nhiệt độ thủy tinh hoá Nhiệt độ nóng chảy

Khi đốt núng PVC cú thoỏt ra HCl và xuất hiện hoỏ trị tự do

Chớnh nhờ cú hoỏ trị tự do này cho nờn trong mạch xuất hiện nối đụi

Khi nhiệt độ càng cao thỡ HCl thoỏt ra càng mạnh và càng cú nhiều liờn

kết nối cỏc mạch làm giảm tớnh hũa tan của Polime Ánh sỏng mặt trời

cũng cú tỏc dụng đẩy HCl ra và làm Oxy hoỏ Polime Ánh sỏng đốn

Quartz chiếu vào PVC thỡ ban đầu cú tỏc dụng phan huỷ Oxy hoỏ làm

tăng tớnh dẻo, nhưng càng lõu càng tạo thành liờn kết ngang làm giảm

tớnh dẻo của Polime PVC ở trong dung mụi và ngay nhiệt độ thường

cũng cú HCl thoỏt ra và ở đõy chủ yếu xảy ra quỏ trỡnh Oxy hoỏ Ngược

lại PVC trong khớ N2 khi đun núng sẽ khụng bị Oxy hoỏ mà sẽ tạo ra cấu

tạo lưới

Nhiệt độ núng chảy và thuỷ tinh hoỏ của Polime được xỏc định

tương tự như của vật liệu gốm, dựa theo đường biến thiờn của khối lượng

41ữ52

Độ gión dài khi đứt % 40ữ80%

Độ bền va đập ft.Pb/in 0,4ữ22

Polime phân tử lượng thấp dễ hoà tan trong Axêtôn, Kêtôn, phức,

Cacbua hidro Polime có phân tử lượng cao ít hoà tan ở nhiệt độ bình

thường và không hoà tan trong các chất hoá dẻo Khi ở nhiệt độ cao thì

PVC bị trương nở trong chất hoá dẻo, chỉ có một số chất hoá dẻo hoà tan

được PVC

Polime (PVC) có tính ổn nhiệt tốt, khi PVC làm việc ở miền nhiệt

độ cao hơn nhiệt độ phân huỷ ở 170÷1750C thì PVC phân huỷ mạnh cho

nên người ta đưa thêm vào PVC chất ổn nhiệt, chống cháy

Khi phân huỷ PVC tạo thành Oxit cacbon và clorua hidro Trong

đó chất ổn nhiệt có khả năng hấp thụ HCl được tách ra, do đó ngăn cản

được tác hại của HCl, ngăn cản được sự oxi hoá dưới tác dụng của tia

cực tím Có nhiều loại chất ổn nhiệt ( Vô cơ, hữu cơ hoặc kim loại )

Tính dẻo: PVC là vật liệu cứng, nhưng khi nung nóng sẽ dẻo

PVC thường được sử trong đời sống là loại không dẻo hoá đó là

PVC cứng hoặc bán cứng Nó là loại PVC không hoà trộn hoàn toàn

hoặc hoà trộn với lượng nhỏ, khoảng từ 5÷10%

PVC bán cứng có độ bền cơ học cao, độ bền hoá học cao Tính

chất cơ học của nó có các chỉ số được xếp vào loại vật liệu kết cấu Tuy

nhiên nó có độ bền nhiệt không cao từ 65÷700C, độ chịu lạnh kém - 10

÷ - 1600C PVC trở nên mềm khi dùng biện pháp dập nóng hoặc hút

chân không, nó có tính cách điện tốt ở nhiệt độ từ 20÷800C trong khoảng

nhiệt độ này tính cách điện hầu như không đổi

Nhờ vào các đặc tính này của vật liệu cho nên phôi được tạo hình

ban đầu bằng phương pháp đùn liên tục nhờ khuôn Cho nên nó có thể có

những Profile đặc biệt được tạo ra từ đầu

Nó thường được ứng dụng trong các lĩnh vực như điện, các loại

kết cấu xây dựng không yêu cầu chịu lực cao như cách cửa, các thiết bị

nội thất như bàn ghế v.v

PHẦN III TỪ NGUYÊN LÝ ĐẾN THIẾT KẾ MÁY

I MÁY CẮT MỘNG

Có hai phương án cho máy làm việc:

1 Cho phôi chuyển động dao đứng yên thì bàn máy cũng

phải chuyển động, trong đó bàn máy lại bao gồm cả cơ cấu định vị và cơ

cấu kẹp, đồng thời khi bàn máy chuyển động phải đảm bảo độ chính xác

gia công Mà trong trường hợp này kích thước của bàn máy phụ thuộc

vào kích thước của phôi, với yêu cầu gia công phải đa dạng sản phẩm

cho nên kích thước phôi không có giới hạn, do đó không thể đáp ứng

được yêu cầu cần thiết Phương án gia công này không khả thi, vì nó ảnh

hưởng tới kết cấu máy phức tạp, không gian máy vận hành rất lớn v.v

mà điều này trong thiết kế máy phải đặc biệt quan tâm nhằm giảm tối đa

2 Khi ta cho dao chuyển động phôi đứng yên Để đơn giản

trong thiết kế ta cho dao gắn liền với trục động cơ đảm bảo được các yếu

tố sau: Độ chính xác lắp ghép cao, giảm thiểu các chi tiết máy, kết cấu

máy đơn giản.v.v

Khi dao chuyển động thì đồng nghĩa với việc động cơ cũng

chuyển động, có nghĩa là hệ chuyển động chỉ là một hệ gồm có dao -

động cơ

Qua đó ta thấy sự không giới hạn kích thước của phôi sẽ ảnh

hưởng tới không gian chuyển động của bàn máy nếu ta chọn phương án

cho phôi chuyển động, từ đó ảnh hưởng tới vấn đề hạn chế không gian

cho toàn máy Từ đó ta chọn phương án cho dao chuyển động sẽ đảm

bảo được yêu cầu hạn chế không gian máy, độ chính xác lắp ghép các

chi tiết với nhau đồng thời đảm bảo được tính hợp lý trong kết cấu

Dao được lắp trực tiếp trên trục động cơ Để quá trình cắt hết được

kích thước yêu cầu của phôi ta cần phải tạo cho dao một chuyển động

theo đường thẳng Nhưng do muốn thực hiện gia công chi tiết tiếp theo

ta phải tạo cho dao một chuyển động khứ hồi nhằm tăng tính tự động cho

máy, góp phần làm giảm thời gian chạy không đồng thời tăng năng suất

trong quá trình gia công

Để tạo ra chuyển động khứ hồi này ta phải gắn động cơ lên một hệ

thống bàn trượt, hệ thống này được đặt trên hai trục trượt, để giảm ma

sát ta phải lắp hai cặp bạc trên mỗi trục, hai cặp trục – bạc này được đặt

sao cho bàn trượt có chiều chuyển động song song với chiều phải gia

công chi tiết Tác động lực để cho hệ thống này chuyển động khứ hồi

được ta sử dụng cặp bánh răng – thanh răng răng thẳng qua bộ trục quay

có gắn vô lăng để giản tối đa các chi tiết không cần thiết của máy

II MÁY BÀO VIA

1 Sử dụng phương án truyền động cơ khí Do đặc điểm gia công

là bào via có dạng đường thẳng cho nên ta phải sử dụng một trong các

phương án truyền động sau: bằng bánh răng – thanh răng, trục vít - đai

ốc v.v từ đó phải đảm bảo được yêu cầu kết cấu máy tốt, các cơ cấu của

máy có độ bền cơ học cao.v.v Dẫn tới vấn đề kích thước máy lớn và

nặng nề, hiệu suất thấp tính tác động công tác chậm

2 Để máy làm việc có năng suất cao đồng thời giảm sự cồng

kềnh, ta sử dụng hệ thống khí nén cho máy giải quyết được các nhược

điểm so với hệ truyền động cơ khí như tính tác động công tác nhanh,

giảm thời gian chạy không, kết cấu máy đơn giản

Từ đó ta chọn phương án công nghệ sử dụng hệ thống khí nén cho

quá trình bào via Hệ thống khí nén được chia ra hai nhánh làm việc:

• Một nhánh dùng khí nén để kẹp chặt phôi và mở kẹp lấy phôi

Khí nén được dẫn vào hệ Piston – xylanh tác động lên má kẹp (má kẹp

được lắp cố định vào đầu của cần piston), để má kẹp được chính ta phải

gắn cho nó một cơ cấu định hướng Phôi được đặt nằm ngang trên phiến

tỳ, phiến tì và má kẹp có gắn một lớp cao su mỏng nhằm hạn chế sự xây

sớt của phôi trong quá trình gia công và trong khi gá lắp chi tiết Lực cắt

của dao tác động đẩy phôi ra xa bàn máy theo chiều của lực cắt, cho nên

ta phải dùng một cữ có góc vuông đặt vào góc trong của phôi có tác dụng

chặn phôi lại không cho nó dịch chuyển trong quá trình cắt Tấm cữ chặn

này có thể điều chỉnh được sao cho có góc độ phù hợp để thực hiện cắt

đạt chính xác Khi phôi đã gá chính xác rồi thì ta mở công tắc khí nén

vào Piston, cần piston động vào má kẹp để thực hiện việc kẹp chặt chi

tiết Kẹp chặt hay tháo phôi nhờ vào quá trình điều khiẻn dòng khí vào

piston sử dụng van 2-4 (hay còn gọi là van xoay)

• Chi tiết đã được kẹp chặt thì công việc tiếp theo là thực hiện cắt

Thực hiện quá trình cắt là nhánh khí nén thứ hai cũng chỉ gồm piston –

xylanh, nhưng ở đây cần piston được lắp chặt với đầu dao Quá trình tiến

hay lùi của đầu dao dựa vào piston đồng thời cũng được điều khiển bằng

dòng khí vào bằng van phân phối 2-4

Đầu dao được định hướng chuyển động nhờ hai trục trượt, trên

đầu dao có lắp bạc trượt Để đạt được kích thước gia công chính xác đầu

dao phải thiết kế sao cho có thể điều chỉnh được Hơn nữa ta cần phải

tính toán sao cho khi đầu dao thực hiện chuyển động cắt thì lưỡi cắt phải

hớt hết phần via đồng thời hạn chế việc hớt lẹm vào thân chi tiết Mặt

khác khi quá trình cắt đã thực hiện xong, dao phải chuyển động lùi trở về

sao cho nó không bị vướng kẹt vào chi tiết tránh biến dạng cơ học (bởi vì

đây là vật liệu PVC), hơn nữa để giảm ma sát giữa dao và phôi khi dao

lùi về thì lưỡi cắt phải chếch lên một góc nào đó theo bề mặt của phôi

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT MỘNG

Để mối ghép giữa các thanh với nhau đạt độ mỹ thuật cao, mà

thanh nhựa có Profile đặc biệt Cho nên ta phải cắt ở đầu của thanh kia

sao cho ghép vừa với profile đó (như hình vẽ) :

Phương pháp gia công:

Để đảm bảo độ chính xác khi lắp ghép ta phải dùng phương pháp

phay định hình nhằm đáp ứng yêu cầu về vấn đề kỹ thuật và năng suất

khi gia công

1.1 Phân tích các chuyển động chính khi gia công

Trong trường hợp gia công này, do không xác định chiều dài của

thanh được cắt cho nên ta phải cố định chi tiết đồng thời cho dao chuyển

động tịnh tiến khứ hồi Chi tiết được gia công ở đây có chiều dầy không

đổi B = 50mm vậy nên dao chỉ phải chuyển động trên một đường thẳng

Từ yêu cầu này ta thiết kế cho dao lắp trực tiếp trên trục động cơ, đồng

thời cho cả cụm động cơ - dao chuyển động khứ hồi bằng cách lắp lên

một bàn trượt với hai cặp trục - bạc Chuyển động tịnh tiến được tạo ra

nhờ sự tác động của cặp bánh răng – thanh răng, thanh răng gắn chặt trên

bàn trượt có chiều song song với chiều chuyển động cắt Chuyển động

khứ hồi nhằm tăng năng suất và tính tự động hoá trong quá trình gia

công, để thực hiện chu trình gia công tiếp theo Theo đó bánh răng ăn

khớp được lắp lên trục có gắn vô lăng, nhờ sự tác động lực của người thợ

đứng máy thì cụm động cơ - dao sẽ chuyển động tịnh tiến, tuỳ theo chiều

tác động mà ta có hướng chuyển động tiến hay lùi

1.2 Thiết kế dao

Ở trường hợp này, gia công bằng phương pháp phay định hình vậy

cho nên dao phải có đường kính:

Để giảm kinh phí chế tạo dao phay, hơn nữa phôi đưa vào cắt có

dạng từng lớp có profile khác nhau cho nên ta phải chế tạo dao theo

nhiều tầng, chúng được ghép lại sao cho chiều dầy của dao đủ chiều dầy

cần cắt chi tiết Các lớp lưỡi cắt này được thiết kế sao cho có đường kính

lỗ bằng nhau nhằm thuận tiện trong việc gá dao đồng thời đạt độ chính

xác cần thiết Mỗi lớp ứng với một profile cần cắt trên phôi, kết cấu dao

có dạng như hình vẽ dưới :

Để ghép các lớp lưỡi cắt này lại với nhau và đạt độ chính xác ta

phải có một chi tiết trung gian, chi tiết này có đường kính ngoài bằng

đường kính lỗ của các lưỡi cắt đồng thời phải có then cố định chúng lại

với tránh hiện tượng trượt khi dao thực hiện cắt Một đầu ta thiết kế có

vai để cố định, đầu còn lại ta tiện ren nghịch để bắt bulông (chiều tiến

của ren ngược chiều quay của động cơ) phòng lỏng khi động cơ quay

đồng thời thuận tiện cho công tác thay dao

− +

− cos sin

cos

Trong trường hợp này bề rộng cắt của chi tiết: B = 50

Vì phôi là rỗng mà có tiết diện phần được cắt bỏ rất nhỏ cho nên

khi dao thực hiện cắt ta cho dao có tốc độ ăn dao bé để giảm lực cắt Ta

5 cos 50 2 ,

Vì ở đây là cắt nhựa cho nên ta phải chọn tốc độ cắt lớn, động cơ

có tốc độ khoảng: n = 3000[v/ph]

⇒ v =

1000

1 , 0 3000

π = 0,942 [m/ph]

Công suất cắt:

Nc=

60 1020

v

P z

=

60 1020

942 , 0

824 = 0,013 [Kw]

Theo bảng P2.1 sách tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí

T.1, ta chọn động cơ có giá trị công suất gần với tính toán nhất:

Tuy nhiên do có yêu cầu đặc biệt đối với động cơ cho nên ta phải

cải tạo lại động cơ cho phù hợp với yêu cầu làm việc Những chi tiết

phải cải tạo lại bao gồm trục động cơ và nắp động cơ:

• Trục động cơ phải chế tạo lại sao cho dao phay có thể cố định

trên trục Nhưng do đầu trục động cơ có đường kính Φ20mm, cho nên để

có phần ngõng trục đủ dài để lắp dao phay ta phải khoan lỗ đầu trục và

tiện ren trong có chiều nghịch để lắp chặt chi tiết chuyển tiếp đường kính

trục động cơ và dao trên đầu trục động cơ Chi tiết chuyển tiếp này được

cố định với đầu trục động cơ bằng then, ren trái có tác dụng phòng lỏng

khi động cơ làm việc

• Một yêu cầu tối quan trọng là động cơ được treo trên bàn trượt,

vì vậy ta phải cải tạo lại để động cơ có thể treo trên bàn trượt được đảm

bảo chính xác và chắc chắn mà đơn giản hiệu quả Nắp động cơ được cải

tạo lại có mặt bích để bắt bulông định vị với bàn trượt:

1.4 Định vị và kẹp chặt chi tiết

Với phôi gia công có chiều rộng không thay đổi Để việc gá đặt

được chính xác ta phải định vị chi tiết lên bàn, bàn kẹp được chế tạo

bằng tấm tôn phẳng dầy 15mm và nó được lắp trực tiếp trên bàn máy

nhờ hai vít M10 Cho nên ta sử dụng bàn máy làm chuẩn lắp ghép

Để quá trình thao tác nhanh ta dùng cơ cấu kẹp lệch tâm Bên cạnh

chi tiết gia công ta phải có cữ để định vị phôi được chính xác sao cho

góc nghiêng ban đầu của phôi phù hợp với yêu cầu của sản phẩm Lực

kẹp tác dụng từ trên xuống phải đảm bảo trong quá trình cắt chi tiêt gia

công không bị xê dịch

Từ những yêu cầu đó ta có sơ đồ kẹp chặt như sau :

Trong đó :

L1 = 100mm khoảng cách từ vị trí cắt tới điểm kẹp

L2 = 200mm koảng cách giữa hai điểm kẹp

Ta sử dụng cơ cấu má kẹp cân bằng nên: P1 = P2 = P

Để đảm bảo tránh làm quay lật chi tiết khi gia công thì phải thoả

mãn:

Với: D là đường kính dao phay

f : Hệ số ma sát, theo bảng 32 sách thiết kế đồ án công nghệ

chế tạo máy Ta có: f = 0,5 ÷ 0,8 ⇒ ta chọn: f = 0,6

Vậy ta có :

P =

47 , 0 6 , 0

035 , 0 P z k

=

47 , 0 6 , 0

035 , 0 2059

k0 = 1,5 - hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp

k1 = 1 - hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt dẫn tới độ bóng bề

mặt phôi thay đổi khi gia công

k2 = 1 - hệ số tăng lực cắt khi dao mòn

k3 = 1,2 - hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn

k4 = 1,3 - hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, trườg hợp kẹp

bằng tay

k5 = 1 - hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay

k6 = 1,5 - hệ số tính đến mômen làm quay chi tiết, trường hợp chi

tiết định vị trên các phiến tì

⇒ k = 1,5.1.1.1,2.1,3.1,5 = 3,51

Vậy lực kẹp là :

W = 256.3,51 = 900 (N)

Kẹp chặt bằng bánh lệch tâm:

Bánh lệch tâm là một loại chi tiết có tâm quay không trùng với

tâm quay hình học của bề mặt làm việc, nhờ đó khi quay bánh lệch tâm

bán kính cong của nó tăng dần và tác dụng lực vào chi tiết để kẹp chặt

Bánh lệch tâm có các ưu điểm sau :

Kết cấu đơn giản

Thao tác kẹp chặt nhanh

Loại này được sử dụng nhiều vì dễ sử dụng, dễ chế tạo

Có ưu điểm lớn nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm:

Hành trình kẹp ngắn, không thích hợp với phôi có lượng dư thay

đổi nhiều

Tạo ra lực kẹp nhỏ hơn so với cơ cấu kẹp bằng ren

Tính vạn năng không cao, kích thước cơ cấu lớn, cồng kềnh và

tính tự hãm không cao bằng kẹp ren

Có nhiều loại bánh lệch tâm

Trong trường hợp này ta sử dụng bánh lệch tâm tròn

Tính lực kẹp khi sử dụng bánh lệch tâm :

Ta có :

L Q

ρ

Để đảm bảo kẹp chặt chi tiết khi gia công ta cần có: W = 900[N]

Nên ta suy ra : 900.ρa= Q.L.3,6

Để giảm độ cồng kềnh cho máy ta phải chọn bánh lệch tâm nhỏ

gọn nhưng vẫn đảm bảo làm việc tốt Vậy ta chọn loại bánh lệch tâm có

D = 60mm

Và khoảng hở để sau khi gia công xong quay cam ngược lại hành

trình ban đầu để tháo lắp chi tiết dễ dàng

Ta chọn chiều dài của cần điều chỉnh không quá dài nhằm tránh

vướng vào các chi tiết xung quanh Chọn L = 200mm

45

900 = 56,25[N]

Từ đây ta thấy cơ cấu kẹp đã chọn phù hợp với thao tác bình

thường của người công nhân Có nghĩa là người công nhân đứng máy

kẹp chặt chi tiết gia công với một lực tác dụng rất nhẹ

Chọn bề rộng của cam là 30mm

Vậy cơ cấu kẹp được thiết có dạng như sau:

1.5 Tính lực ma sát sinh ra trong cặp trục bạc

Như đã nói trên, động cơ - dao được lắp cố định trên một bàn

trượt, bàn trượt này làm việc trượt trên hai trục thép tròn có tác dụng

chịu lực, đồng thời cho cả hệ thống bàn trượt chuyển động được trên nó

nhờ hai cặp bạc

Ta chọn động cơ là loại có mặt bích ở trên, biết được các kích

thước tương đối của nó để xác định kích thước tối thiểu của bàn trượt

nhằm giảm khối lượng của hệ chuyển động

Từ đây ta chọn các kích thước của bàn trượt như sau :

Vật liệu là thép: C45; γ =7,852[Kg/dm3]

Chiều dầy: 15mm

Chiều dài: 360

Chiều rộng: 315

Trên bề mặt có khoan lỗ để treo động cơ:

Phía mặt dưới, trên phần chiều dài của bàn trượt ta hàn hai tấm

vách bằng thép có:

Chiều dầy: 20mm

Chiều rộng: 100mm

Chiều dài: 325mm

Trên mỗi tấm thép có khoan hai lỗ φ32 để lắp bạc trượt, sao cho

chúng từng đôi một thẳng hàng nhau để khi treo động cơ vào sẽ không bị

vướng vào trục trượt (như hình vẽ trên) Chúng được định vị với bàn

trượt bằng đinh ốc, mỗi tấm được cố định bằng 3 đinh ốc M10x1

Để giảm trọng lượng của toàn bộ bàn trượt ta khoét bớt ở giữa hai

tấm vách một lượng có kích thước 2x20x8[cm3] mà vẫn không ảnh

hưởng tới khả năng làm việc của nó

Từ đây ta đi tính khối lượng tương đối của toàn bộ bàn trượt tác

động lên hai thanh trượt:

M = mdao + mđ.cơ + mbàn + m2vách + mt.răng - (5.mlỗ + 2.mkhoét)

Có tính cả khối lượng của thanh răng vì nó được bắt cố định trên

bàn trượt Ta tính được khối lượng của hệ:

⇒ M = 40kg

Từ đây ta có trọng lượng của hệ bàn trượt :

Q = M.g ≈ 40.10 = 400[N]

Theo yêu cầu của sản phẩm, ta chọn hành trình tối đa phải cắt 150,

mặt khác kích thước tối đa của bàn trượt là 360 Cho nên chiều dài tối

thiểu (bao gồm cả khoảng hở ở hai đầu trục) của trục trượt cần có là 540

Do hệ thống bàn trượt được đặt trên hai trục trượt cho nên trọng

lực đặt lên mỗi trục là (tính tương đối) :

Q1 = Q2 = Q/2 = 400/2 = 200[N]

Trong hành trình chuyển động của bàn trượt trên hai trục, thì vị trí

nguy hiểm nhất là tại trung điểm của trục, tại đây mômen uốn Mu là lớn

nhất Cho nên ta phải xét tính uốn của trục tại vị trí này, do hệ bàn trượt

được đặt trên hai trục, mỗi trục có hai bạc trượt Chúng được đặt trên hai

gối đỡ cách nhau 540:

200

Vậy ta có đường kính trục sơ bộ tại vị trí nguy hiểm :

d =

[ ]

3

2 ,

0 E

T

= 3

63 2 , 0

27000

= 13mm

Do chiều dài của trục L = 540 cho nên ta phải chọn trục có đường

kính lớn hơn để giảm chi phí gia công trục:

Chọn d = 20 để đảm bảo thừa bền đồng thời giảm chi phí chế tạo

Do hệ bàn trượt được đặt trên hai trục trượt tại 4 vị trí cách xa

nhau cho nên lực tác động phân bố đều tại 4 vi trí

Vậy lực đặt tại một ổ trượt có thể coi là : N = 400/4 = 100 (N)

Pv = N/Sν = 100/105 = 0,95(N/mm2)

Theo bảng 2 Ma sát có chất bôi trơn bằng dầu vazơlin:

/ 10 5 ,

µ

cm Kg E

.

= 1/1,7

2 230

6 5 ,

1.6 Tính toán truyền động bánh răng - thanh răng

Để tạo chuyển động khứ hồi cho hệ thống trong quá trình làm

việc, ta lắp trên bàn trượt một thanh răng ăn khớp với một bánh răng

thẳng được lắp qua một trục ghép trên bàn máy có tay quay

Yêu cầu làm việc của máy là hành trình khứ hồi chỉ nằm trong

khoảng < 150mm (đây là kích thước bề rộng lớn nhất của thanh cửa) Do

đó thanh răng gắn trên bàn trượt chỉ cần có chiều dài L = 150 Ở chiếc

máy này là máy chuyên dụng cho nên để đơn giản trong thiết kế ta sử

Do profile gốc của thanh răng đã được tiêu chuẩn hoá, các thông

số cơ bản của profile chọn theo tiêu chuẩn như sau:

+ Gốc profile α0 = 200

+ Hệ số chiều cao đầu răng f0 = 1

+ Độ hở hướng tâm C = 0,25mm

+ Bán kính đường chuyển tiếp chân răng; có thể cho phép tăng

bán kính đường chuyển tiếp chân răng r nếu không phá hoại tính chất ăn

khớp của chuyển động, độ hở hướng tâm C có thể tăng tới 0,35mm

+ Khi gia công bánh răng bằng dao xọc và dao cà răng, tới 0,4mm,

khi mài răng chiêu cao của đoạn vát đầu răng hv = 0,45mm Hệ số vát

đầu răng av phụ thuộc vào momen và cấp chính xác của bánh răng(theo

bảng 11-7 sổ tay thiết kế cơ khí tập II)

+ Mỗi cấp chính xác của thanh răng được đánh giá bằng ba mức:

Mức chính xác động học, mức chính xác làm việc êm, mức chính xác vết

tiếp xúc

Từ yêu cầu làm việc của hệ thống ta chọn thanh răng – bánh răng

⇒ P =

D

d F

2

Để hợp lí về kết cấu và đảm bảo độ bền của hệ thống quay ta chọn

đường kính vô lăng:

100

833 = 210(N) Vừa đủ sức vặn của người công nhân đứng máy

Mô men sinh ra trên trục:

M = 2189,2.25 = 54731(N.mm)

Suy ra đường kính trục tay quay :

D = 3

63 2 , 0

54731 = 16,3(mm)

Ta chọn lớn hơn để an toàn trong quá trình làm việc: D = 20mm

Để cố định tay quay trên bàn máy ta dùng hai gối đỡ (sơ đồ như

hình vẽ) có lắp vòng bi để giảm ma sát Hai gối đỡ này được bắt chặt

trên bàn máy bằng bulông M10

Do tay quay đặt lệch về một bên của hệ thống bàn trượt, cho nên

ta phải tăng bề rộng của bánh răng lên nhằm tăng lực ăn khớp để hệ

thống di chuyển dễ dàng hơn khi quay tay quay

Ta chọn bw = 50(mm)

Các thông số cơ bản của thanh răng:

Chiều cao rănng h = 2.m = 5mm

Bước răng t = 7,854mm

Chiều dài thanh răng l = 150mm

Chiều dày răng b = 3,927mm

Góc nghiêng α0 = 200

Thanh răng được cố định lên bàn trượt bằng vít M10

1.7 Thiết kế bàn máy và chân đế

Trọng lượng tổng thể của máy không quá lớn cho nên bệ máy

được dùng chỉ cần loại khung thép có các thanh giằng tăng cứng vững

Các mối liên kết cố định trong chân đế ta dùng kết cấu hàn, còn lại các

mối liên kết khác trong các tiết máy với nhau và yêu cầu độ chính xác ta

dùng bulông hoặc các loại đinh vít Hơn nữa khung bệ máy phải đảm

bảo trong quá trình làm việc phải chịu được các rung động, các ngoại lực

tác động vào mà vẫn đứng vững máy không bị lật Mặt khác khung bệ

máy phải đủ kích thước để lắp các chi tiết của máy lên đó Điều quan

trọng hơn cả là đảm bảo được vấn đề nhân trắc học với người Việt Nam

nói chung, các nút điều khiển phải đặt ở vị trí thuận lợi trên máy và nằm

trong tầm kiểm soát của đôi tay người thợ và phù hợp với sức trung bình

của người thợ đứng máy

Từ các tính toán thiết kế các chi tiết máy ở trên ta chọn loại thép

làm khung chân đế như sau:

Tạo khung máy bằng thép thường hình vuông rỗng kích thước

50x50, có chiều dầy 5mm

Có các thanh giằng kích thước tương tự

Phần chân máy có lắp đế có thể điều chỉnh để cho máy được cân

bằng khi làm việc

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÀO VIA

Yêu cầu gia công là bào via ở góc cánh cửa Nó có đặc điểm là via

ở cả hai mặt của cánh cửa (phần nhựa bị chảy ra sau khi thực hiện công

đoạn tạo khung hình cánh cửa theo phương pháp hàn nhiệt như hình vẽ

dưới đây):

2.1 Chọn phương pháp gia công

Từ yêu cầu của sản phẩm, với tiết diện phần cắt nhỏ ( khoảng <

3mm), phần vật liệu được cắt đi có dạng đường thẳng cho nên chỉ chọn

phương án bào ngang là phù hợp nhất Khi gia công ta phải thực hiện

chuyển động khứ hồi cho dao, mặt khác để giảm thời gian gia công và

kẹp chặt ta tiến hành gia công đồng thời cả hai mặt via của cánh cửa

Cho nên thiết kế đầu dao hình chữ U là hợp lý hơn cả Các chuyển động

cần thiết của máy ta sử dụng hệ thống khí nén, như cơ cấu kẹp chặt,

chuyển động cắt của đầu dao Qua đây ta nghiên cứu sơ bộ về hệ thống

khí nén:

2.2 Các khái niệm chung về khí nén

Các hệ thống truyền động về khí nén hiện nay được sử dụng rộng

rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ cũng như trong ngành chế

tạo máy nói riêng Chúng được sử dụng dưới dạng các hệ thống truyền

động kẹp, giữ, vận chuyển, nâng hạ, cơ cấu tự động hoá v.v

Về tác động nhanh và khả năng làm việc với điều khiển từ xa, các

hệ thống truyền động khí nén không thể so với các hệ thống điện - điện

tử về mức độ tự động, hiệu suất làm việc và khả năng tác động nhanh,

nhưng có thể xếp chúng trên các hệ thống thuỷ lực và có thể hoàn toàn

thoả mãn với đa số các yêu cầu của nhiều hệ thống tự động hoá công

ngiệp

Tuy nhiên các hệ truyền động khí nén thường có kích thước lớn

hơn so với các hệ thống thuỷ lực có cùng công suất, nhưng xét trên

phương diện kết cấu máy thì nó đơn giản hơn Tính nén được của không

khí khá lớn, ảnh hưởng đáng kể tới chất lượng làm việc của hệ thống Do

tính tác động nhanh lên các cơ cấu nên dễ sảy ra va đập ở đầu và cuối

các hành trình Việc điều khiển theo qui luật vận tốc cho trước và dừng ở

các vị trí trung gian cũng khó thực hiện chính xác như đối vơí các hệ