Đồ án bài tập lớn chế tạo máy thiết kế đồ gá

Hướng dẫn thiết kế đồ gá danh cho sinh viên ngành cơ khí Đồ gá là trang bị công nghệ cần thiết trong quá trình gia công cơ khí , kiểm tra và lắp ráp sản phẩm cơ khí, dùng để xác định vị trí của phôi so với dụng cụ cắt và giữ chặt phôi ở vị trí dưới tác dụng của lực cắt trong khi gia công.Đồ gá góp phần nâng cao mức độ cơ khí hóa và tự động hóa của quá trình sản xuất cơ khí chính xác. Trên các máy công cụ để cắt gọt được đểu phải tiến hành quá trình gá lắp chi tiết. Do đó đồ gá là một trang bị công nghệ không thể thiếu trong quá trình gia công trên máy cắt kim loại. Cần phải có đồ gá đạt tiêu chuẩn: định vị và kẹp chặt tốt.

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật chế tạo máy là môn học với nội dung chương trình đào tạo theo hệ thống tín chỉ của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về các công nghệ gia công chi tiết máy cho các kỹ sư Cơ Khí Động Lực

Bài tâp lớn của môn kỹ thuật chế tạo máy,nhằm tạo tiền đề cho sinh viên hiểu sâu hơn về các chi tiết và các công cụ tạo nên những chi tiết máy như các lọai: đồ gá,dao,máy khoan,máy tiện,…………cung cấp cho sinh viên những kiến thức về quá trình làm việc để tạo ra một chi tiết

Ngoài ra giúp cho sinh viên có cách nhìn thực tế về môn học để tạo điều kiện tốt nhất sau khi ra trường có thể làm tốt các công việc liên quan tới công nghệ chế tạo và sữa chữa phương tiện của chuyên ngành ở cơ sở thiết kế và sản xuất.

Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Thầy Văn Quốc Hữu,

em đã hoàn thành Bài Tập Lớn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy được giao Với kiến thức được trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế Tuy nhiên sẽ không thể tránh được khỏi sai sót ngoài ý muốn do thiếu kinh nghiệm thực tế trong thiết

kế Do vậy, em rất mong được chỉ bảo của các thầy cô trong Bộ Môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy và sự góp ý kiến của bạn bè để hoàn thiện hơn Bài Tập Lớn của mình cũng như hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Thầy Văn Quốc Hữu đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thiết kế và hoàn thiện Bài Tập Lớn này.

MỤC LỤ

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI ĐỒ GÁ 7

1 Phân loại đồ gá 7

1.1 Phân loại theo công dụng 7

1.2 Phân loại theo mức độ chuyên môn hóa của đồ gá 10

2 Các bộ phận chính trong đồ gá 12

2.1 Bộ phận định vị 12

2.2 Bộ phận kẹp chặt: 14

2.3 Bộ phận dẫn hướng 15

2.4 Bộ phận chia độ 16

2.5 Bộ phận truyền động 17

2.6 Thân đồ gá 18

2.7 Cơ cấu gá dao 19

CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CHUNG NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ VÀ KẸP CHẶT 20

1 Nguyên lý định vị bằng mặt phẳng 20

1.1 a) Chốt tỳ 20

1.2 Phiến tỳ 21

2 Nguyên lý định vị bằng mặt trụ ngoài 22

3 Nguyên lý định vị bằng mặt trụ trong 24

3.1 Chốt định vị 24

3.2 Trục gá (trục tâm ) 27

CHƯƠNG III : GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CƠ CẤU KẸP CHẶT THƯỜNG DÙNG 28

1 Kẹp chặt bằng bánh lệch tâm 28

1.1 Mỏ kẹp di chuyển: 28

1.2 Mỏ kẹp xoay 29

1.3 Mỏ kẹp xoay 29

1.4 Mỏ kẹp có chân 30

2 Kẹp chặt bằng ren vít 30

2.1 Mỏ kẹp dẫn bằng Bu lông 31

2.2 Mỏ kẹp xoay 31

2.3 Kẹp chặt qua chi tiết đệm 32

2.4 Cơ cấu kẹp không gây biến dạng than đồ gá 32

2.5 Cơ cấu kẹp nhanh 33

2.6 Cơ cấu kẹp liền động 33

2.7 Cơ cấu kẹp liền động bản lề 34

2.8 Cơ cấu kẹp chặt với các chốt tự lựa 34

CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT: 35

1 Phân tích chi tiết cần gia công 35

2 Phân tích và lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết: 35

3 Phân tích và lựa chọn phương pháp tạo phôi 35

4 Bản vẽ lồng phôi 35

5 Bản vẽ khuôn đúc 36

6 Phân tích và lựa chọn trình tự gia công chi tiết 38

6.1 Nguyên công 1: Đúc chi tiết 38

6.2 Nguyên công 2: làm sạch chi tiết 39

6.3 Nguyên Công 3: Phay mặt A 3mm 39

6.4 Nguyên công 4: Phay mặt A 3mm 40

6.5 Nguyên công 5: Phay mặt C 3mm 41

6.6 Nguyên công 6: Phay mặt A 3mm 42

6.7 Nguyên công 7: Khoét mặt A 43

6.8 Nguyên công 8: phay mặt A 44

7 Phân tích bản vẽ đồ gá: 46

7.1 Bản vẽ đồ gá : 46

7.2 Nguyên lý hoạt động của đồ gá: 48

7.3 Kết luận : 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI ĐỒ GÁ.

1 Phân loại đồ gá.

1.1 Phân loại theo công dụng.

-Đồ gá dùng trên máy công cụ: Đồ gá dùng trên máy công cụ là các loại đồ gá dùng

để gá lắp chi tiết gia công,gá lắp dao trên máy công cụ.Đồ gá dùng để gá chi tiết được gọi

là đồ gá.Trên các máy công cụ có nhiều đồ gá để gá chi tiết:

+ Các loại mâm cặp :

+ Mũi tâm:

+ Trục gá

Trục gá đàn hồi Trục đồ gá bụng

Đồ gá dùng để gá dao cắt được gọi là dụng cụ phụ

-Đồ gá dùng để lắp ráp: Đồ gá dùng trong lắp ráp dùng để gá lắp sơ bộ các chi tiết nào trong cụm máy.Khi lắp ráp các chi tiết có độ đàn hồi (vòng găng động cơ,các chi tiết

lò xo) người ta thường dùng các đồ gá để lắp chúng vào trong cụm máy nhằm đảm bảo yêu cấu kỉ thuật trong lắp ráp đồng thời đảm bảo được yêu cầu năng suất và an toàn trong quá trình làm việc

-Đồ gá kiểm tra: là các loại đồ gá dùng để kiểm tra các thông số kỹ thuật của chi tiết máy trong quá trình gia công hoặc quá trình lắp ráp.Khi gia công xong 1 chi tiết máy để kiểm tra các thông số : độ song song giữa các bề mặt gia công, độ vuông góc,độ đồng trục

Hình a ) Đồ gá kiểm tra độ song song Hình b) Đồ gá kiểm tra độ vuông gócNgười ta cần phải có các đồ gá để kiểm tra các thông số này Trong quá trình lắp ráp cũng cần kiểm tra các thông số sau khi lắp ráp : độ song song giữa các trục, độ vuông góc giữa mặt đầu của trục với đường tâm trục

-Đồ gá gia công nóng: là loại đồ gá dùng trong việc gia công các chi tiết có dùng tác động của nhiệt độ Đó là quá trình nhiệt luyện, chi tiết rèn, hàn, dập, hàn

1.2 Phân loại theo mức độ chuyên môn hóa của đồ gá.

-Đồ gá vạn năng: là loại đồ gá có khả năng lắp các chi tiết có các hình dạng, kết cấu khác nhau để thực hiện nhiệm vụ gia công khác nhau

`

Đồ gá vạn năng được áp dụng rộng rải trong sản xuất đơn chiếc và sản xuất loạt nhỏ Trên các máy công cụ được trang bị nhiều đồ gá để thực hiện các nhiệm vụ gia công : như mâm cặp 3 vấu, 4 vấu ,2 vấu lệch tâm,mâm cặp hoa mai ,mũi tâm ,ê tô

-Đồ gá chuyên dùng : là loại đồ gá dùng để gá lắp một số chi tiết có hình dạng nhất định

-Đồ gá đặc biệt : là loại đồ gá dùng để gá lắp 1 chi tiết nào đó nhằm thực hiện 1 nguyên công đặc biệt nào đó trong quy trình công nghệ

Hình ảnh : Đồ gá quay ống của hệ thồng hàn cần cột

-Đồ gá vạn năng lắp ghép: là loại đồ gá được cấu tạo từ những bộ phận riêng biệt khác nhau và được lắp ráp theo yêu cầu gia công cụ thể.Khi thay đổi nhiệm vụ gia công ,người

ta tháo rời ra và lắp ghép lại thành đồ gá khác tương ứng với công việc gia công khác

2 Các bộ phận chính trong đồ gá.

Đồ gá gia công cơ khí bao gồm nhiều bộ phận khác nhau, mỗi bộ phận đều có nhiệm

vụ và yêu cầu nhất định.Chúng được lắp ráp thành một khối trên thân đồ gá.Phụ thuộc vào

đồ gá gia công cụ thể ,đồ gá có nhiều bộ phận có mức độ đơn giản hoặc phức tạp không giống nhau, nhưng nói chung chúng bao gồm một số bộ phận chính sau đây:

2.1 Bộ phận định vị

Bộ phận định vị của đồ gá là một phần tử rất quan trọng của đồ gá trong gia công cơ khí Nó có nhiệm vụ xác định vị trí cần thiết của vật gia công so với máy công cụ và dao cắt Phụ thuộc vào hình dạng hình học của bề mặt định vị ở vật gia công mà các phần tử định vị được sử dụng phổ biến trên đồ gá có hình dạng khác nhau Các bộ phận thường được sử dụng trên đồ gá là :

+Các loại chốt tỳ :

+Các loại phiến tỳ:

+Khối chữ V:

+Các loại trục gá:

Các phần tử định vị cần định vị chính xác khi gia công, đồng thời chúng phải có độ cứng vững cao, khả năng làm việc lâu dài và có thể thay thế dễ dàng trong quá trình sử dụng.

2.2 Bộ phận kẹp chặt:

Bộ phận kẹp chặt của đồ gá có tác dụng tạo ra lực kẹp chặt, giữ cho chi tiết không bị

xê dịch dưới tác dụng của trọng lực bản thân chi tiết, dưới tác dụng của lưc cắt, dưới tác dụng của lực ly tâm v.v tác dụng lên chi tiết gia công

Bộ phận kẹp chặt của đò gá bao gồm các cơ cấu tạo lực bằng cơ khí ( ren vít,chêm, bánh lệch tâm ) băng thủy lực, bằng khí nén, bằng điện từ khi chọn các cơ cấu kẹp chặt cần phải quan tâm đến phương ,chiều, điểm đặt lực kẹp chặt, cũng như số lượng chi tiết cần gia công để chọn cơ cấu kẹp hợp lý

Sau đây là một số hình ảnh minh họa :

Hình a) ren vít Hình b) Bánh lệch tâm

2.3 Bộ phận dẫn hướng.

Là cơ cấu dùng để giữ cho hương tiến của dao không thay đổi hoặc để tăng đọ cứng

vững của dao trong quá trình gia công, thường gặp là trong đồ gá khoan hoặc doa Dưới tác dụng của lực cắt mũi khoan hoặc khoan bị cong đi làm tăng lỗ gia công bị xiên, bạc dẫn hướng có tác dụng tăng độ cứng vững của mũi khoan làm cho đường tâm của lỗ gia công vuông góc với mặt đầu của lỗ

Bạc dẫn hướng cần đảm bảo được độ bền, chống mài mòn cao để có thể dẫn hướng chính xác Bạc dẫn hướng thường được chế tạo thép 45 được tôi cứng đến 45÷60 HRC Bạc dẫn hướng thép Y10A hoặc 20, 20X thấm cacbon và tôi đạt tới 62÷64 HRC Độ bóng của bề mặt làm việc cần 7 ÷8 Đọ chính xác 2÷3 (TCVN) nếu yêu cầu cao thì phải đạt chính xác cấp 4 (TCVN)

Để đảm bảo bạc dẫn hướng làm việc tốt cần tuân theo tỷ lệ kích thước sau đây:

b = (1,5÷2)d

a = (1/3 ÷ 1)d

Nếu b quá ngắn : không đảm bảo bạc dẫn hướng

Nếu b quá dài : tổn hao ma sát lớn

Nếu a nhỏ quá : phôi dễ lọt vào bạc làm mòn bạc dẫn

a =d -Khi khoan đồng ,gang

a = 1d -Khi khoan thép

Nếu a quá lớn làm giảm độ cứng vững của mũi khoan.

bu lông trên bán trục ô tô, phay các rãnh then hoa ,phay các rãnh rằng bằng phương pháp phay định hình

Cơ cấu phân độ trên đồ gá có thể có nhiều loại khác nhau và được sử dụng rộng trong các điều kiện gia công khác nhau

-Cơ cấu phân độ bằng tay :gồm có bàn quay và chôt phân độ là loại phân độ đơn giản nhất

Cơ cấu phân độ bằng cam

-Cơ cấu phân độ tự động

-Phân độ bằng cơ cấu Man-tít (được dùng rộng rãi trong tự động hóa)

-Phân độ cảm ứng: phương pháp này dựa vào nguyên lý cảm ứng điện, loại này có ưu điểm rất chính xác

ép, chép hình bằng điện và cơ khí kết hợp.

2.6 Thân đồ gá.

Thân đồ gá là chi tiết cơ bản để nối liền các cơ cấu khác của đồ gá thành một đồ gá hoàn chỉnh Thân đồ gá cần có các yêu cầu sau :

-Đủ độ cứng vững ,không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực (lực cắt)

-Kết cấu đơn giản gọn nhẹ ,tính công nghệ cao ,dễ tháo lắp chi tiết gia công ,dễ quét dọn phôi

-Vững chắc, an toàn (đối với các đồ gá quay với tốc độ cao )

Thân đồ gá có thể chế tạo bằng phương pháp đúc ,rèn ,hàn Thường thân đồ gá được đúc bằng gang vì có độ cứng vững cao,có thể chế tạo được các hình dạng phức tạp theo yêu cầu thiết kế, nhưng giá thành chế tạo cao

Để lắp các bộ phận khác lên thân đồ gá người ta dùng các loại vít hoặc bu lông đầu

2.7 Cơ cấu gá dao.

Cơ cấu gá dao dùng để xác định vị trí của dao cắt đối với bàn máy và đồ gá Cơ cấu dao thường dùng là miếng gá của dao hoặc căn Cơ cấu gá dao là bộ phận của dụng cụ phụ ,nó

không thuộc vào phạm vi của đồ gá chi tiết gia công

Hình a) Bản lề gá dao Hình b) Bộ phận kẹp dao

CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CHUNG NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ VÀ KẸP

CHẶT

1 Nguyên lý định vị bằng mặt phẳng.

2.8 a) Chốt tỳ

Chốt tỳ dùng để đỡ mặt phẳng ,mỗi một chốt tỳ có tác dụng là một điểm định vị Các chốt tỳ là các chi tiết của đồ gá đã được tiêu chuẩn hóa Các chốt tỳ được lắp trên thân đồ

gá bằng mặt trụ theo mối ghép .Khi người ta lắp chốt tỳ lên thân đồ gá thông qua một bạc trung gian để lỗ của thân đồ gá không bị mau mòn sau nhiều lần thay chốt

Chốt gá lắp kiểu này thì mặt trụ ngoài của bạc lắp với thân đôg gá theo còn lỗ bạc lắp với chốt theo

Khi số chốt định vị tỳ được sử dụng nhiều hơn 1, các chôt tỳ này sau khi lắp trên thân

đồ gá thường được mài lại lần cuối để đảm bảo chiều cao của chôt bằng nhau Các kích thước của chốt tỳ được cho trong các sổ tay đồ gá

Sau đây là một số loại chốt tỳ được dùng rộng rãi:

a) b) c)

Hình a : Chốt tỳ phẳng dùng để định vị các bề mặt đã gia công tinh

Hình b : Chốt tỳ đầu chỏm cầu dùng định vị các bề mặt thô Dạng chỏm cầu có khả năng tự lựa khi bề mặt định vị của mặt gia công có sai số hình dạng lớn

Hình c :Chốt tỳ đầu phẳng có gia công nhám dùng để tang ma sát khi định vị

Chốt tỳ phụ : loại chốt này có khả năng điều chỉnh chiều cao theo kích thước của bề mặt gia công cần tỳ.

2.9 Phiến tỳ

Phiến tỳ để định vị bề mặt phẳng lớn của ật gia công Phiến tỳ được bắt chặt với thân

đồ gá nhờ có các vít đầu chìm (M6÷M12) Phiến tỳ được làm bằng thép 20 thấm cacbon với chiều sâu thấm 0,8÷ 1,2 mm và tôi đạt 55 ÷ 60 HRC Khi kích thước các phiến tỳ nằm trong khoảng :

Khoảng cách giữa 2 lỗ bắt vít có dung sai ± 0,1

Sau đây là một số kết cấu của phiến tỳ thường gặp trong đồ gá :

Hình a

Hình b

Phiến tỳ phẳng hình a để định vị các mặt phẳng thẳng đứng của các vật gia công

Phiến tỳ hình có rảnh nghiêng hình b để định vị các mặt phẳng ngang của vật gia công Các rãnh nghiêng 45o dùng để quét phôi khi làm sạch đồ gá

Khi định vị các mặt trụ dài người ta dùng khối V có chiều rộng B lớn hoặc dùng 2 khối V ngắn để tiêu trừ bậc tự do của vật

Khi bề mặt định vị của vật chưa qua gia công ( chuẩn thô ) để xác định vị chính xác người ta dùng khối V có bề mặt định vị nhỏ, để tăng ma sát bề mặt định vị người ta dùng khối V có khía nhám trên bề mặt định vị.

Khối V được chế tạo thép 20X,30 bề mặt làm việc được thấm cacbon sâu 0,8 ÷ 1,2

mm và tôi cứng đạt 58 ÷ 62 HRC

Đối với các khối chữ V có kích thước lớn (dùng để định vị các trục có D > 120 mm )

để tiết kiệm vật liệu, người ta đúc khối V bằng gang xám hoặc hàn, trên bề mặt định vị củakhối chữ V lắp các phiến thép tôi cứng và có thể thay thế khi mòn

Vị trí của khối chữ V trên thân gá quyết định vị trí của vật gia công nên cần định vị chính xác khối chữ V trên thân đồ gá; khối chữ V được định vị trên thân đồ gá bằng một mặt phẳng và 2 chốt định vị ( chốt lắp ráp theo với khối V và thân đồ gá) sau đó dùng vít bắt chặt Khi lắp ráp bằng một mặt phẳng và 2 chốt trụ dễ xảy ra siêu định vị khi khoảng cách giữa các lỗ định vị và chốt định vị có sai số lớn nếu khe hở lắp ghép cho phép nhỏ, vìvậy người ta có thể tăng khe hở lắp ghép của các chốt định vị sau đó bằng phương pháp gia công thông suốt lần cuối cùng người ta mài lại các bề mặt định vị của 2 khối V thì sẽ đảm bảo vị trí chịnh xác của 2 khối V trên thân đồ gá

Khi thiết kế khối V ,trước hết định kích thước C rồi tính h theo D và C

Quan hệ giữa H, D, C như sau:

a) b) c)Chốt định vị gồm các loại :

-Chốt không vai (hình a)

Loại này dùng cho lỗ có đường kính D> 16mm Mặt đáy vật gia công sẽ tỳ trực tiếp lên

vỏ đồ gá Loại này có nhược điểm là vỏ đồ gá dễ bị mài mòn

-Chốt có vai (hình b)

Dùng cho lỗ có đường kính D ≤ 16 mm Mặt đáy vật gia công tỳ lên vai chốt Phụ thuộc vào hình dáng bề mặt làm việc của chốt và phân ra loại chốt trụ định vị và chốt trám(hình c) số điểm định vị của chốt trám bằng nửa số điểm định vị của chốt trụ Theo

nguyên lý định vị chôt trụ ngắn : chốt trụ ngắn định vị 2 bậc tự do, chốt trán ngắn định vị

1 bậc Nếu là chốt trụ dài định vị 4 bậc thì chốt trám dài định vị 2 bậc tự do

Phân biệt chốt dài và ngắn là sự so sánh tương đối giữa chiều cao chốt và chiều dài định vị của vật gia công Để định vị 2 bậc tự do thì chiều cao của chốt trụ càng nhỏ càng tốt cho định vị nhưng lúc này bề mặt của chốt mau mòn trong quá trình sử dụng

Các đồ gá dùng trong quá trình sản xuất loạt nhỏ và trung bình chốt định vị được lắp với thân đồ gá theo mối ghép

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối để dễ thay chốt khi bị mòn người ta lắp chốt vào để gá gián tiếp qua 1 ống lót trung gian bằng thép tôi cứng Ống lót trung gian lắp với thân đồ gá theo mối ghép và chốt lắp với ống lót trung gian theo mối ghép

Thực tế trong gá lắp người ta hay dùng 2 chốt và 1 mặt phẳng để định vị Nếu dùng hai chốt định vị thì lắp ghép giữa lỗ vật gia công và chốt theo chế độ lắp Nếu chỉ dùng 1 chốt định vị thì mối ghép có thể có khe hở nhỏ hơn

Nghiên cứu trường hợp gá lắp sau đây sẽ thấy rõ lý do chọn mối ghép định vị bằng mặt phẳng và 2 lỗ có đường tâm vuông góc với mặt phẳng (hình a )

Gọi : L là khoảng cách tâm danh nghĩa giữa 2 lỗ và 2 chốt định vị

± - Sai lệch khoảng cách tâm 2 lỗ

± - Sai lệch khoảng cách 2 tâm chốt

Vì vậy điều kiện để lắp được chi tiết vào chốt 2 là :

Δ D1 + Δ D2 ≥ δ1 + δ2

Hình a

4.2 Trục gá (trục tâm )

Trục gá được dùng phổ biến khi gia công mặt trụ ngoài, dùng mặt trụ trong định vị đối

với các chi tiết dạng ống Trục gá có nhiều loại nhưng đơn giản nhất là trục gá cứng Loại này có nhược điểm chỉ định được cho một đường kính lỗ nhất định và độ đồng tâm không cao do có khe hở giữa trục gá và bề mặt định vị Để loại sai số chuển này người ra thường dùng thao tác rà khi lắp chi tiết trên trục

Ngoài loại trục gá cứng người ta còn sử dụng các loại gá tự định tâm bằng ống đàn hồi, bằng chất dẻo v.v các loại trục gá này cos độ chính xác đồng tâm rất cao

Dưới đây giới thiệu một loại trục gá cứng dùng để gia công mặt ngoài ống lót xy lanh động cơ ô tô