Noi dung thuyet minh

Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi Ống kẹp đàn hồi là cơ cấu kẹp đùng để định vị và kẹp chặt các mặt trụ ngoài của chi tiết gia công.. Ngoài mặt trụ, ống kẹp còn có thể dùng để định vị và kẹp

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1 LÝ THUYẾT

1.1 Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi

1.2 Cơ cấu kẹp bằng dầu thuỷ lực

1.3 Cơ cấu kẹp bằng từ điện từ

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

2.1 Yêu cầu của đồ gá

2.2 Nhiệm vụ thiết kế

2.3 Thành phần đồ gá

a Cơ cấu định vị

b Cơ cấu kẹp chặt

c Đế gá, thân gá

d Các chi tiết nối ghép

2.4 Tính lực cắt tiếp tuyến P z khi phay

a Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu

b Tìm tích hệ số an toàn

c Tính lực kẹp khi phay

2.5 Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá

2.6 Nguyên lý hoạt động và các yêu cầu của đồ gá

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, môn học Đồ gá thực sự là hành trang mỗi kĩ sư trước khi tiến hành làm các đò án môn học khác Môn Đồ gá được đem vào giảng dạy ở hầu hết các trường kĩ thuật và càng ngày không ngừng được cải tiến Đối với mỗi sinh viên cơ khí, đồ án Đồ gá là môn học giúp sinh viên làm quen với việc giải quyết các vấn đề trang bị gá đặt để gia công Khi làm đồ án này ta phải làm quen với cách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay cũng như so sánh lý thuyết đã học với thực tiễn sản xuất cụ thể một đồ gá Để hoàn thành được đồ án

này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy : ……… đã hướng

dẫn em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

……., ngày….tháng….năm 20…

Sinh viên thực hiện

………

PHẦN 1.

LÝ THUYẾT

1.1 Kẹp chặt bằng ống kẹp đàn hồi

Ống kẹp đàn hồi là cơ cấu kẹp đùng để định vị và kẹp chặt các mặt trụ ngoài của chi tiết gia công Ngoài mặt trụ, ống kẹp còn có thể dùng để định vị và kẹp chặt nhiều dạng bề mặt khác nhau khi gia công trên các máy tiện, máy tự động và máy revônve Các ống kẹp đàn hồi cho phép định tâm cao, đạt độ chính xác 0,02-0,05mm, khi đó mặt chuẩn định vị của chi tiết cần được gia công đạt cấp chính xác

2 - 3

Ống kẹp đàn hồi có hai loại loại đẩy và loại kéo Trong ống kẹp đàn hồi, lực kéo hay lực đẩy cần thiết ở cán để xiết các vấu kẹp phụ thuộc vào lực kẹp chặt chi tiết gia công

Ống kẹp đàn hồi còn được gọi là xăngga hay bạc bóp Thực chất nó là các ống xẻ rãnh, tuỳ theo kích thước mà có 3, 4, 5 khác nhau để tạo thành các chấu đàn hồi được ống kẹp với nguyên lý tạo ra lực kẹp dựa vào sự biến dạng của các ống xẻ rãnh

Với ống kẹp loại đẩy, khi đó dưới tác dụng của lực đẩy các chấu bóp lại khử khe hở f và kẹp chặt chi tiết lại

Các công thức tính:

Lực Q ở cán, trong trường hợp không có chốt tỳ mặt đầu để định vị chính xác chi tiết theo chiều dài, xác định theo:

2

Q w w tg   

Với:

w: Lực kẹp tổng cộng của tất cả các vấu kẹp

w’: Lực kẹp sơ bộ của các vấu kẹp để khử khe hở giữa các vấu kẹp và bề mặt gia công

: Góc ở dỉnh ống kẹp:  = 300 - 400

: Góc ma sát giữa mặt côn của ống kẹp và bạc lót bên ngoài

tg = 0,1 - 0,15

Khi đó lực kẹp tổng cộng w được xác định theo công thức:

2 2

r W

f





Trong đó:

K: Hệ số an toàn K = 1,2 - 1.5

f: Hệ số ma sát giữa ống kẹp và chi tiết gia công, phụ thuộc vào dạng bề mặt làm việc của cơ cấu kẹp, f = 0,25 - 0,5

M: Momen do ống kẹp tạo ra (kG.cm)

r: Bán kính phần bề mặt bị kẹp của chi tiết (mm)

Px: Lực tác dụng dọc trục chi tiết gia công (MPa)

Mỗi vấu kẹp ta coi là một chi tiết conxon do đó lực tác dụng w’ được tính theo công thức:

1 3

3 .

l



Trong đó:

E: Modul đàn hồi của vật liệu làm ống kẹp

J: Momen quán tính của phần tiết diện mỏng của ống kẹp.

f1: Độ võng của vấu kẹp bằng một nửa khe hở đường kính giữa ống kẹp và mặt chuẩn của chi tiết gia công

l: Chiều dài chuẩn của vấu kẹp tính từ đầu cuỗi của rãnh tới điểm giữa của phần côn ống kẹp

n: Số lượng vấu kẹp

1.2 Cơ cấu kẹp bằng dầu thuỷ lực

Dầu thuỷ lực cũng là một hình thức truyền động hay được dùng trong đồ gá Dầu thuỷ lực có áp suất cao nên dùng để kẹp chặt các chi tiết to và nặng có lực cắt lớn

Trong trường hợp chi tiết gia công lớn mà dùng cơ cấu kẹp khác như khí nén chẳng hạn thì kết cấu kết cấu của cơ cấu kẹp sẽ rất cồng kềnh

Dầu thuỷ lực có nhược điểm là luôn phải chịu áp suất nên cần có thiết bị kèm theo máy vì thế tốn kém và ít được sử dụng Tuy nhiên trên các máy công cụ

có hệ thống bơm thuỷ lực trung tâm thì có thể lấy một nhánh ra để dùng cho đồ gá

Tuỳ thuộc vào công dụng truyền động mà có thể ứng dụng vào một hay nhóm 3 - 5 đồ gá cùng một lúc Nhóm đồ gá dùng dầu thuỷ lực bao gồm các thiết

bị chủ yếu sau đây: động cơ, xilanh công tác, bơm dầu, bể chứa dầu, thiết bị điều khiển, hệ thống đường ống dẫn

Ví dụ như sơ đồ kẹp ở trên cơ cấu kẹp có các bộ phận chính như sau:

1: Bể chứa dầu

2: Bơm bánh răng

3: Van an toàn

4: Pittông chính

5: Xilanh chính

6: Các ống dẫn

7: Cơ cấu điều khiển

8: Đòn kẹp

9: Chi tiết cần kẹp

Những số liệu cần thiết để tính toán cơ cấu kẹp chặt bằng dầu thuỷ lực là lực cán ở pittông Q (kG) phụ thuộc vào áp xuất dầu và diện tích của pittông, chiều dài hành trình của pittông L (m) và thời gian hành trình của pittong (phút)

Lực Q ở cán pittông của xilanh tác động một chiều

- Loại đẩy:

2

4

D

Q p  q

- Loại kéo:

4

Đối với xilanh tác dụng hai chiều:

- Lực bền buồng không có cán pittông:

2

4

D

Q p

- Lực bên buồng có cán pittông:

4

Với các ký hiệu:

D: Đường kính của pittông (cm);

p: áp suất dầu lên pittông (25 - 75 kG/cm2)

: Hệ số có ích  = 0,85 - 0,9

q: Lực cản của lò xo ở vị trí căng nhất (kG)

d: Đường kính cán pittông (cm)

Khi chúng ta đã biết áp suất của dầu là p, diện tích tiếp xúc của pittông là F thì:

2

4

F

p



Từ đó đường kính của pittông là:

1,13.

.

D

Năng xuất của máy bơm V (lít/phút)

1

.

1000 .

Q L V

t p



Trong đó:

Q: Lực ở cán pittông (kG)

L: Chiều dài hành trình công tác của pittông (cm)

t: Thời gian hành trình của cán (phút).

p: áp suất của dầu (Mpa hay kG/cm2)

1: Hệ số có ích của cơ cấu có tính đến hiện tượng rò rỉ dầu (1=0,85) Thời gian cho cán pittông chuyển động được xác đinh theo công thưc:

2 3

4.10

D L

t

V





Công suất tiêu thụ:

2

612.

V P

N





Với

V: Năng suất máy bơm (lít/phút)

p: áp suất của dầu

2: Hiệu xuất của máy bơm

1.3 Cơ cấu kẹp bằng từ điện từ

Các truyền động bằng từ hay điện từ hay được dùng để kẹp chặt các chi tiết mỏng nếu như dùng các cớ cấu kẹp khác dễ làm cho chi tiết bị biến dạng

Ở cớ cấu kẹp loại này ta có thể sử dụng từ tính vĩnh cửu hay điện từ

+ Từ tính vĩnh cửu ít được sử dụng do lực kẹp yếu, mà sau một thời gian làm việc từ tính bị yếu đi do nhiệt độ và xung lực

+ Điện từ được sử dụng nhiều hơn, nhất là trên các máy mài hoặc đôi khi trên các máy phay, máy khoan để gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp Trên hình vẽ là các sơ đồ nguyên lý của đồ gá dùng điện từ và từ vĩnh cửu

Kết cấu của đồ gá điện từ trên hình vẽ gồm:

Các cuộn dây 5.

Các tấm dẫn từ 3

Tấm ngăn cách 2

Lớp ngăn cách từ 4 và đế 7

Chi tiết cần gia công 1

Nguyên lý hoạt động của đố gá này như sau: Khi có dòng điện đi qua cuộn dây 5, trong cuộn dây tao ra một từ trường, hướng của từ thông  đi từ N tới S, tạo thành một mạch kín và sinh ra lực kẹp chặt chi tiết 1 Kết cấu của đồ gá dùng từ vĩnh cửu trên hình vẽ chỉ khác đồ gá điện từ là dùng nam châm vĩnh cửu 5 thay cho các cuộn dây (của đồ gá điện từ) Khi dùng từ vĩnh cửu thì từ thông  cũng tạo

ra một mạch kín và sinh ra lực để kẹp chặt chi tiết 1

Đồ gá từ hoặc điện từ dùng để kẹp chặt các chi tiết có tính dẫn từ cao Những vật liệu có tính dẫn từ cao là thép không nhiệt luyện Các loại gang thép nhiệt luyện thép hợp kim có tính dẫn từ kém, cho nên khi gia công các điện từ

Khi thiết kế đồ gá điện từ cần có những dữ liệu ban đầu như: hình dáng và kích thước của chi tiết gia công, lực cắt, lực kẹp cần thiết Những thông số cần xác định khi tinh đồ gá điện từ là:

Lực kẹp:

p

w

f



Trong đó:

Pc: Là lực cắt (kG)

f: Hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ gá f = 0,1 - 0,15

Tuỳ thuộc vào hình dáng và kích thước của chi tiết cần gia công mà người ta chọn số đôi cực bằng 2p Khi đó lực kẹp của một đôi cực là:

1

2

c

w

w

p



Diện tích của lõi cuốn dây (cm2)

6 1 2,5.10 w

F

B



Với:

B: Cảm ứng từ của vật liệu chế tạo lõi

Từ thông:  0, 7 .F B

Kích thươc cuộn dây:

.

0, 4.

R I







V i:ới:

I: Cường độ dòng điện

: số vòng của cuộn dây

R: điện trở của cuộn dây

: từ thông

Kiểm tra sự phát nhiệt của cuộn dây:

.L

R

q





Với:

R : Điện trở của cuộn dây

L: Chiều dài của cuộn dây (m)

q: Tiết diện của cuộn dây (mm2).

p: Điện trở riêng của cuộn dây

Sau khi tính được R ta dựa vào hiệu điện thế U và dòng công suất tính ra lượng nhiệt của cuộn dây và có các biện pháp làm nguội cơ cấu

PHẦN 2.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

2.1 Yêu cầu của đồ gá

- Đồ gá phải đảm bảo sao cho quá trình định vị và kẹp chặt được nhanh chóng

- Đồ gá phải góp phần đảm bảo đồ chính xác gia công

- Đảm bảo yêu cầu về an toàn kỹ thuật đặc biệt là điều kiện thao tác và thoát phôi khi sử dụng

- Giá thành rẻ, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp, vật liệu phải dễ kiếm,

dễ thay thế, sử dụng dễ dàng, thuận tiện, đảm bảo kết cấu phù hợp với khả năng chế tạo và lắp ráp thực tế của cơ sở sản xuất

- Đồ gá phay được dùng trên máy phay để xác định vị trí tương quan giữa phôi và dụng cụ cắt, đồng thời kẹp chặt phôi để phay và khống chế số bậc tự do cần thiết

- Các thành phần của đồ gá phải có bề mặt tiếp xúc với bề mặt chi tiết thì phải được tôi luyện để đảm bảo độ cứng và gia công có độ bóng cao

2.2 Nhiệm vụ thiết kế

- Thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh b = 3 mặt 8

- Đồ gá đóng vai trò rất quan trọng trong gia công cơ khí Nó quyết định độ chính xác của chi tiết cũng như năng suất gia công Tùy theo dạng sản xuất mà quyết định phương pháp định vị và kẹp chặt trên đồ gá cho phù hợp

- Ở đây sản xuất hàng khối nên ta chọn phương án kẹp chặt và định vị bằng

cơ khí

2.3 Thành phần đồ gá

a Cơ cấu định vị

- Phiến tỳ

- Chốt trụ ngắn

- Chốt trám

b Cơ cấu kẹp chặt

Kẹp chặt bằng Bulong

c Đế gá, thân gá

Đế gá được ghép với bàn máy thông qua trục đầu bulong và đai ốc xiết

d Các chi tiết nối ghép

Bulong - đai ốc

2.4 Tính lực cắt tiếp tuyến P z khi phay

a Hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu

+ Thông số:

n (vòng/phút)

Sm

+ Dựa vào công thức trang 28 sổ tay 2, ta có :

P z= 10.C p t x S z y B u Z

D q .n w k MP

Trong đó:

+ Số răng dao phay, Z = 24 răng

+ Đường kính dao, D = 100 mm

+ Bề rộng phay, B = 2 mm

C p và các số mũtra b5.41tr34 ST2 [2]

Với C p=68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0

k MP = (190HB)n= (190190)1= 1 b5.9tr9 ST2 [2]

Vậy P z= 10.C p t x S z y B u Z

D q n w k MP = 1110 (N)

Ta lại có: lực chạy dao

P x = ( 0,3 ÷ 0,4 ) P z = 0,4.1110 = 444 N

P y = ( 0,3 ÷ 0,4 ) P z = 0,4.1110 = 444 N

P v = ( 0,85 ÷ 0,9 ) P z = 0,85.1110 = 943,5 N

b Tìm tích hệ số an toàn

Hệ số an toàn K, công thức 36 tr85 [1]

K = K0.K1 K2 K3 K4 K5 K6

Trong đó:

K0: Hệ số an toàn, K0=1,5

K1: Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi, K1=1,2 khi gia công nhỏ

K2:Hệ số tăng lực cắt khi mòn dao, K2=1.

K3:Hệ số tăng lực cắt khi gai công gián đoạn, K3=1,2.

K4:Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt, K4=1,3.(kẹp chặt bằng tay)

K5:Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay,K5=1(thuận lợi)

K6:Hệ số tính đến momen làm quay chi tiết, K6=1,5 (định vị phiến tỳ)

→Vậy K = 1,5.1,2.1.1,2.1,2.1,3.1.1 = 5,55

c Tính lực kẹp khi phay

Dựa vào phương trình cân bằng ta có: công thức 53 tr90 [1]

Phương trình cân bằng lực:

W = K P s

f =

5,55.444

Với f là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt tiếp xúc, f = 0,15 khi bề mặt chi tiết đã gia công và định vị bằng phiến tỳ

2.5 Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá

+ Sai số chế tạo cho phép của đồ gá [εct] được xác định theo công thức sau:

ε ct= √ ¿ ¿

Trong đó:

ε c:Sai số chuẩn: do bề mặt định vị không trùng với gốc kích thước

Sai số chuẩn trong trường hợp này ε c=0.

ε m:Sai số mòn: do mòn đồ gá

Sai số mòn được tính theo công thức ε m=β√N

Với β là hệ số phụ thuộc vào kết cấu đồ định vị , β=0,3

N = 100000 (Số lượng chi tiết gia công)

→ε m=0,3√100000 = 94,8 µm

ε k: Sai số kệp chặt: do lực kẹp gây ra.

Do phương án lực kẹp vuông góc với phương của kích thước đang thực hiện nên ε k=0

ε dc

¿ ¿ sai số điều chỉnh, ε dc = 5 ÷ 10 µm, lấy ε dc = 10 µm.

[ε gd] sai số gá đặt: [ ε gd] = (1/3) δ = 206,7µm

Vậy: ε ct= √ ¿ ¿ = 183,4µm = 0,183 mm

Từ giá trị sai số cho phép của đồ gá ta đưa ra điều kiện kỹ thuật của đồ gá như sau:

- Độ không song song giữa bề mặt phẳng nằm ngang của đồ gá và mặt đáy của đồ gá ≤ 0,183mm

- Độ không vuông góc giữa bề mặt phẳng thẳng đứng và đáy đồ gá ≤ 0,183 mm

2.6 Nguyên lý hoạt động và các yêu cầu của đồ gá

- Công dụng: Đồ gá dùng để gia công lỗ chi tiết dạng càng tương đối lớn trên máy phay và nguyên công tiện không thực hiện được

- Đế đồ gá được định vị trên bàn máy phay nhờ then dẫn hướng và được kẹp chặt nhờ 2 bulong - đai ốc

- Lắp ghép toàn bộ các chi tiết lên đế và thân để trở thành một đồ gá hoàn chỉnh với đầy đủ chức năng định vị và kẹp chặt

- Căn chỉnh đồ gá cho hợp lý

- Nguyên lý hoạt động: Khi quay tay quay, lực truyền từ trục quay tay qua

bộ truyền bánh vít - trục vít làm dịch chuyển bàn máy, trên bàn lắp thân đồ gá để

gá đặt

KẾT LUẬN

Sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy

giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn: …………, đến nay đồ án

em đã hoàn thành đúng thời hạn được giao

Qua quá trình làm đồ án này, đã giúp em làm quen với những công việc

cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu Do thời gian có hạn và kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án của em không tránh được những thiếu sót Kính mong quý thầy cô chỉ bảo để đồ án lớn của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo hướng dẫn: …………, cùng các thầy

trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá - Lê Văn Tiến 1999

2 Sổ tay và Atlas đồ gá - Trần Văn Địch 2000

3 Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Trần Văn Địch & Nguyễn Đắc Lộc

4 Máy cắt kim loại

5 Cơ sở máy công cụ

6 Dung sai - Ninh Đức Tốn 2000

7 Sổ tay hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy