Bài tập lớn đồ gá

Ngoài ra nó còn là một môn học đỏi hỏi tính sáng tạo rất cao trong việc lựa chọn các phướng án, các kết cầu để gá đặt chi tiết gia công sao cho đạt năng suất, chất lượng.. Là sinh viên l

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta đều biết môn học đồ gá là một trong những môn học hết sức quan trọng đối với các sinh viên ngành cơ khí Nó là một trong những môn học

bổ sung cho sinh viên nhiều kiến thức về các kết cấu cơ khí, các chỉ tiêu chất lượng, các phương án gá đặt v.v… để chế tạo ra một chi tiết cơ khí hoàn chỉnh đạt các chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế Ngoài ra nó còn là một môn học đỏi hỏi tính sáng tạo rất cao trong việc lựa chọn các phướng án, các kết cầu để gá đặt chi tiết gia công sao cho đạt năng suất, chất lượng

Sau khi học song môn đồ gá thi đây la một trong những cơ sở để cho các sinh viên làm bài tập lớn môn đồ gá Mỗi sinh viên phải thiết kế một đồ gá chuyên dùng để gia công một nguyên công nào đó của một chi tiết cơ khí

Là sinh viên lớp cơ điện tử 1- khoa cơ khí sau khi học song môn đồ gá đề bài mà em được giao là thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công pháy mặt đầu A với mặt chuẩn là mặt I của chi tiết càng C1 Với sự giang dậy và chỉ bảo tận tình của thầy Phí Trọng Hảo đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành bài tập lớn này

Trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót và có nhiều

cơ cấu chưa được tối ưu mong thầy chỉ bảo thêm

Em xin chân thành cảm ớn

Hà nội ngày 1 tháng 5 năm 2009 Sinh Viên: Nguyễn Đặng Bình An

BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ

* Nhiệm vụ: Tính toán thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết càng C1 cho nguyên công 1: Gia công mặt đầu A

Tài liệu ban đầu:

1 Bản vẽ chi tiết gia công

2 Bản vẽ tiến trình công nghệ gia công chi tiết

I Tiến trình công nghệ gia công chi tiết càng C1

1 Nguyên công 1: Gia công mặt đầu A

+ Chuẩn: Mặt thân I

+ Kích thước gia công: 36mm, độ nhám Rz20

2 Nguyên công 2: Gia công mặt đầu B

+ Chuẩn: Mặt đầu A và hai mặt trụ ngoài 33

+ Kích thước gia công: 12mm , độ nhám Rz20

3 Gia công mặt đầu C

+ Chuẩn: Mặt đầu A

+ Kích thước gia công: 35mm, Rz20

4 Nguyên công 4: Gia công lỗ 16  0 018

+ Chuẩn: Mặt đầu A, mặt trụ ngoài  35

+ Kích thước gia công: 16  0 018

5 Nguyên công 5: Gia công lỗ  42

+ Chuẩn mặt đầu A, 2 lỗ  16

+ Kích thước gia công: 42  0 , 025

 , Ra2 , 5

6 Nguyên công 6: Gia công rãnh then 4

+ Chuẩn: Mặt đầu A, lỗ  42 và lỗ  16

+ Kích thước gia công: 4  0 , 15, Rz20

6 Nguyễn công 7: Cắt đứt

+ Chuẩn: Như nguyên công 5

+ Kích thước 10mm

II Tính toán thiết kế

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết

Càng gạt là một trong những dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng Chúng là một loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản, mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó

Chi tiế dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này (thường là pistong của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác như trục khuỷu hoặc ngược lại Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng khi cần thay đổi tỷ số truyền trong các hộp tốc độ

Điều kiện làm việc của càng gạt khá cao

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ

+ Luôn chiu ứng suất tuần hoàn và va đập

2 Phân tích tính công nghệ của chi tiết

Bệ mặt làm việc chủ yếu của càng gạt là các bề mặt trong của các lỗ và cần đảm bảo các yêu cầu sau

+ Độ không song song giữa các đường tâm của lỗ

+ Độ vuôn góc giữa các lỗ và các mặt đầu

+ Khoảng cách giữa các đường tầm lỗ phải đảm bảo độ chính xác cấp 8 đến cấp 9

+ Chi tiế dạng càng là chi tiết có dạng thanh dẹt, dài, yếu do vậy phải đảm bảo kết cấu của càng phải đủ cứng vững

Để có được điều kiện kỹ thuật như trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình gia công chi tiết như sau:

+ Kết cấu của càng phải được đảm bảo khả năng cứng vững

+ Với càng gạt kích thước không lớn lắm, phôi nên chọn là phôi dập và vì

để đảm bảo điều kiện làm việc khắc nhiệt của càng

+ Chiều dài các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất

+ Kết cầu của càng nên chọn nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc

+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất

+ Như đối với càng C1 này nguyên công đầu tiên nên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để đảm bảo độ song song của hai mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyên công sau Tuy nhiên ta cũng có thể chia thành hai nguyên công riêng biệt như cách làm dưới

+ Gia công mặt đầu B và C ở nguyên công 2 và 3 ta sử dụng chuẩn là mặt đầu A đã gia công ở nguyên công 1

+ Gia công hai lỗ chính nên chọn chuẩn thô là hai mặt trụ của càng (không gia công) Với nguyên công này ta sẽ định vị chi tiết trên hai khối V và mặt đầu A

+ Công việc tiếp theo ta sử dụng các lỗ cơ bản và các mặt đầu đã được gia công để làm chuẩn gia công các mặt còn lại (ở đây cụ thể là phay rãnh then)

+ Cuối cùng là nguyên công cắt đứt chuẩn là hai lỗ và nguyên công kiểm tra

3. Chọ và tính toán các thông số công nghệ khi gia công

3.1 Chọn máy

Chọn máy phụ thuộc vào độ chính xác và độ bóng bề mặt gi công Với việc gia công chi tiết mặt đầu A có độ nhám bề mặt là Rz20 ta chọn máy phay vạn năng phay thô Tra bảng 9.38 sổ tay công nghệ chế tạo máy ta chọn máy phay đứng cụ thể là máy 6H82 của Liên Xô với các thông số kỹ thuật như sau: + Công suất động cơ chính của máy: 7Kw

+ Công suất động cơ chạy dao: 1 , 7Kw

+ Khối lượng máy: 2700Kg

+ Phạm vi tốc độ điều chỉnh trục chính: 30  1500 (vòng/ phút)

+ Số cấp tốc độ trục chính: 18

3.2 Chọn dụng cụ cắt

Dụng cụ cắt được chọn theo kết cấu bề mặt gia công, vật liệu, độ chính xác và năng suất yêu cầu Tra bảng 4.79 sổ tay dụng cụ cắt và dụng cụ phụ ta chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh thép gió có các thông số kỹ thuật như sau

) (

80 mm

D  B  36 mm( )

) (

27 mm

d  Z  10 mm( )

3.3 Chọn chế độ cắt

+ Ta có thể tra lượng dư của bề mặt gia công theo bảng 4.13 khi phay mặt phẳng kích thước bề mặt gia công lớn nhất là 62mm nhưng ở đây ta chọn chiều sâu cắt là: t  1mm

+ Theo bảng 5.35 với dao phay mặt đầu răng chắp mảnh thép gió ta co lượng chạy dao răng là: S Z  0 12  0 08 (mm/rang) ta lấy S Z  0 08

+ Lượng chạy dao vòng là

) / ( 8 , 0 10 08 , 0

S

3.4 Tính chế độ cắt

+ Tốc độ cắt của dao phay được tính theo công thức sau

V p u y Z x m

q

Z B S t T

D C



Với: D 80mm; t  1mm; S Z  0 , 08mm

Tra bảng 5.39 sổ tay công nghệ chế tạo máy II ta có các số mũ như sau:

Khi B  60mm thì C V  41; q 0 , 25mm; x 0 , 1mm; y  0 , 4mm

u  0 , 15mm; p  0mm; m 0 , 2mm; t  1mm

Tra bảng 5.40 ta có tuổi bền của dao: T  120

Các hệ số k tra các bảng từ 5.1 đến 5.6

K V K MV.K nv.K uv

Trong đó

93 , 1 500

750













v n v







34 , 1

) (

500 9 , 0

v B v K

Mpa n



K nv  0 , 8

K uv  0 , 4

Thay vào ta có: K V  1 , 93 0 , 8 0 , 4  0 , 62

Vậy tốc độ cắt la

) / ( 15 , 43 62 , 0 10 62 08 , 0 1 120

80 41

0 15 , 0 4 , 0 1 , 0 2 , 0

25 , 0

phút m

Vận tốc vòng quay của trục máy là

+ Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) / ( 77 , 171 80

14 , 3

15 , 43 1000

14 , 3

1000

phút vòng D

V

30

1500 min

max 20 1 21 1











n

n m







Theo bảng 8 (Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy – TKĐA_CNCTM)

Với 17 50



 tương ứng với   1 , 26 Mặt khác 5 , 72

30

77 171 min







n

n t x



Theo bảng 8 với   1 , 26ta có gia trị 17 5 , 72



 là gần với 7 5 , 04



Vậy n m  5 , 04 30  151 , 2 (Vòng/phút) vậy lấy n m  150 (vòng/phút)

Như vậy tốc độ cắt thực tế là:

Vtt= 37 , 68 ( / )

1000

150 80 14 , 3

ph m



+ Lực cắt khi gia công

Ta có công thức tính lực cắt khi gia công như sau

Mp w

q

n y

n D

Z B Sz Cp

.

10



Tra bảng 5.41 sổ tay công nghệ chế tạo máy II ta có:

5 , 82



P

C ; x  0 , 95; y 0 , 8; n  1 , 1; q  1 , 1 và w 0 Tra bảng 5.9 ta có: 0 , 85

750 











n B

M P

K 

Từ đó ta tính ra được 0 , 85 702 38 ( )

150 80

10 62 08 , 0 5 , 82 10

0 1 , 1

1 , 1 8 , 0

KG

+ Mômen xoắn trên trục chính của máy phay

) ( 95 280 200

80 38 , 702 100

2

.

Nm D

Pz

+ Công suất cắt

) ( 7 , 1 43 , 0 60 1020

68 , 37 38 , 702 60 1020

.

Kw v

Pz

N tt

+ Tỷ số giữa lực cắt và các lực thành phần khi phay: Tra bảng 5.24

4

,

0

3

,

0 



Z

h

P

P

) ( 95 280 38 , 702 4 , 0

4

,

95 , 0 85

,



Z

V

P

P

) ( 14 , 632 38 , 702 9 , 0

9

,

4

,

0

3

,

0 



Z

y

P

P

) ( 95 280 38 , 702 4 , 0

4

,

P y  Z  

55 ,

0

5

,

0 



Z

x

P

P

) ( 19 , 351 38 , 702 4 , 0

5

,

4 Phân tích sơ đồ định vị

Theo yêu cầu của đề bài mặt chuẩn là mặt I do do vậy ở đây ta có hai phương án hoặc là dùng phiến tỳ hoặc là dùng chốt tỳ, nhưng do bề mặt I hơi hẹp nên ta chọn phương án định vị bằng 3 chốt tỳ hạn chế 3 bậc tự do Ngoài ra dùng một khối V ngắn định vị vào mặt ngoài của khối trụ lớn hạn chế 2 bậc tự

do, và dùng một khối V di động dùng để kẹp chặt vào mặt ngoài của khối trụ nhỏ định vị thêm 1 bậc tự do

Theo cách định vị chi tiết như vậy ta tính lực kẹp cho tay kẹp qua hệ ren vít ở khối V di động

Sở đồ định vị như hình vẽ dưới đây

Theo cách này ta co

2 45

.Sin W

W

N i   

Vậy ta phải tính sao cho lực kẹp W sinh ra lực Ni sinh ra phải thắng được lực Pv

và Ph

Nghĩa là hệ sau đây phải được thỏa mãn



















) ( 95 , 280 2

) ( 14 , 623 2

2

1

KG P

W

N

KG P

W

N

h V

Suy ra: W  2 P V  2 623 , 14  1246 , 28 (KG)

Như vậy ta phải kẹp chặt chi tiết gia công với lực kẹp tối thiểu là 1246,28(KG) Tuy nhiên để đảm bảo an toàn khi gia công chi tiết ta cần thêm hệ số an toàn K

6 5 4 3 2 1

K

K 

Trong đó:

K : Hệ số an toàn chung, K0  1 , 5

1

K : Hệ số tính đến sự lực cắt khi độ bóng thay đổi, K1  1 , 2

2

K : Hệ số tăng lực cắt khi dao mòn, K2  1

3

K : Hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn, K3  1 , 1

4

K : Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, K4  1 , 2

5

K : Hệ số kể đến sự thuận lợi của cơ cầu kẹp bằng tay, K5  1

6

K : Hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết, K6  1 , 5

Vậy K  1 , 5 1 , 2 1 , 1 1 , 1 1 , 2 1 1 , 5  3 , 56

Như vậy để đảm bảo độ cứng vững của chi tiết khi gia công và điều kiện an toàn khi sản xuất ta phải kẹp chi tiết với lực kẹp W0 K.W  3 56 1246 , 28  4362 (KG) Với lực kẹp như vậy ta chọn cơ cấu bu lông đai ốc như sau

+ Đường kính bu lông

4362 4

.

4 0

cm

W d

K











Trong đó: W 0 4362 (KG)

K 500  900 (KG)

Vậy ta chọn đường kính bu lông là d  30 mm( )

5 Chọn cơ cấu so dao và dẫn hướng

Cơ cấu là so dao là một cơ cấu luôn đi cùng với nguyên công phay dùng để xác định một cách chính xác vị trí của dụng cụ so với bề mặt chi tiết gi công và

đồ gá Ở đây ta dùng cơ cấu so dao đơn giản như đã biểu diễn trên bản vẽ đồ gá + Cơ cấu dẫn hướng cũng thể hiện rõ trên bản vẽ

6 Chọn thân đồ gá

Chọn thân đồ gá như mọi thân đồ gá phay khác Cụ thể được môt tả như trong bản ve trên và trong bản vẽ

7 Tính độ chính xác chế tạo đồ gá

Sai số chế tạo đồ gá ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết gia công, cụ thể

là độ chính xác và sai số về vị trí tương quan giữa các bề mặt Trong nguên công phay mặt đầu A ta quan tầm nhiều đến kích thước chiều cao và độ bóng bề mặt

Sai số cho phép của đồ gá được tính theo công thức sau

ĐC M K C GĐ

ct     

Trong đó:   0 , 125 0 , 042 ( )

3

1 3

1

mm m

CTĐT K

C



(Ở đây:  – dung sai của kích thước nguyên công thiết kế đồ gá Ta có:  = 0,125 (mm))))

C

 : Sai số chuẩn

Sai số chuẩn gây ra bởi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước Kích thước cần đạt có dung sai bằng 0,125 và mặc dù chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước nhưng kích thước cần đạt 2mm cũng không yêu cầu sai số, hơn nưa các kích thước trung gian cũng không có kích thước, và đây nguyên công đầu tiên để làm chuẩn cho các nguyên công tiếp theo do đó sai số chuẩn không ảnh hưởng đến sâi số chế tạo đồ gá

0



C



K

 : Sai số kẹp chặt

Do ta dùng phương án kẹp chặt theo phương kích thước chiều cao của đồ gá

Do đó nó ảnh hưởng không lớn đến độ chính xác gia công chiết do đó ta không quan tâm đến sai số kẹp chặt hay

0



K



ĐC

 : Sai số điều chỉnh

Sai số điều chỉnh là do thao tác của người công nhân gây ra Thông thường sai số do điều chỉnh đồ gá lấy tương đối như sau:

01 , 0 005 ,



ĐC



Lấy sai số điều chỉnh ĐC  0 , 01

m

 : Sai số mòn

Sai số mòn chi tiết có nguyên nhân từ việc chế tạo hàng loạt chi tiết, việc

gá đặt nhiều gây nên mòn bề mặt tiếp xúc của nó

Trong thực tế sai số mòn tính theo công thức sau

N

m 

  Trong đó: +  : Hệ số phụ thuộc vào kết cấu định vị chi tiết Khi định vị bằng chốt đinh vị   0  , 1 0 , 5 ta chọn   0 , 2

+ N : Số lượng chi tiết gia công N  5000

Suy ra: m  0 , 3 500 0  0 , 021 (mm)

Sai số chế tạo đồ gá là

8 Nhận xét

+ Đồ gá khá đơn giản và dễ chế tạo

+ Kích thước đồ gá nhỏ, gọn

+ Độ chính xác và năng suất gia công đảm bảo

- Một số kích thước của đồ gá còn chọn theo cảm tính