thiết kế đồ gá khoan lỗ chi tiết dạng hộp (có full bản vẽ) contact email: sp.doga.sp@gmail.com để nhận ưu đãi

BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOAN TARO LỖ M8

Hà Nội – 2022


Đề bài: Cho sơ đồ gá đặt để khoan, taro lỗ M8 của chi tiết như hình vẽ.
Biết:
Số lần gá đặt: N = 6500
Vật liệu: C45
Máy: 2A155
Dụng cụ cắt: P18
Đặc tính tiếp xúc (hệ số mịn):  = 0.25
Chế độ cắt: V = 30 m/ph; S = 0.12 mm/vg;

t = 3,5 mm

Yêu cầu thực hiện:
I. Phần thuyết minh:
1) Phân tích u cầu kỹ thuật của ngun cơng.
2) Phân tích sơ đồ gá đặt của ngun cơng (phân tích tối thiểu 02 phương án và chọn
phương án hợp lý).
3) Tính tốn, thiết kế và lựa chọn cơ cấu định vị, cơ cấu kẹp chặt và các cơ cấu khác của
đồ gá.
4) Tính sai số chế tạo cho phép và xác định các yêu cầu kỹ thuật của đồ gá.
II. Phần bản vẽ:
Tên bản vẽ

TT

Khổ giấy

Số lượng

1

Bản vẽ lắp đồ gá 2D và 3D

A0

01

2

Bản vẽ 3D phân rã của đồ gá

A0

01

Một số lưu ý:

1.
2.
3.
4.

Thuyết minh trình bày theo quy định số 815/QĐ-ĐHCN ban hành ngày 15/08/2019.
Bản vẽ trình bày theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7283; TCVN 0008).
Giảng viên hướng dẫn định kỳ sinh viên 01 buổi/ tuần/ 5 tuần theo thời khóa biểu.
Sinh viên nộp thuyết minh và bản vẽ cho giảng viên hướng dẫn trước ít nhất 5 ngày khi

thực hiện thi kết thúc học kỳ.


3


4

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. 4
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 7
DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT............................................................................. 8
LỜI NĨI ĐẦU ........................................................................................................... 9
Phần 1. Phân tích u cầu kỹ thuật của ngun cơng và trình tự thiết kế đồ gá
................................................................................................................................... 10
1.1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật của ngun cơng............................................. 10
1.2. Trình tự thiết kế đồ gá ................................................................................. 10
Phần 2. Phân tích sơ đồ gá đặt của nguyên công ................................................. 11
2.1. Phương án 1 .................................................................................................. 11
2.2. Phương án 2 .................................................................................................. 13
Phần 3. Tính tốn thiết kế và lựa chọn các cơ cấu của đồ gá .............................. 15
3.1. Lựa chọn cơ cấu định vị............................................................................... 15
3.2. Tính tốn và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt....................................................... 16
3.2.1. Chế độ cắt, lực cắt, momen cắt ............................................................... 16
3.2.2. Sơ đồ phân tích lực.................................................................................. 20
3.2.3. Tính lực kẹp ............................................................................................ 20
3.2.4. Lựa chọn và xác định cơ cấu kẹp ............................................................ 22
3.3. Xác định các cơ cấu khác của đồ gá ........................................................... 23
3.3.1. Thân đồ gá ............................................................................................... 23

3.3.2. Bạc dẫn hướng ........................................................................................ 24
Phần 4. Tính tốn sai số chế tạo cho phép và đề ra các yêu cầu kỹ thuật của đồ
gá ............................................................................................................................... 25
4.1. Tính sai số chế tạo cho phép ........................................................................ 25
4.1.1. Sai số gá đặt: ........................................................................................... 25
4.1.2. Sai số chuẩn: ........................................................................................... 25


5
4.1.3. Sai số kẹp chặt k.................................................................................... 25
4.1.4. Sai số mòn m : ...................................................................................... 25
4.1.5. Sai số điều chỉnh dc ................................................................................ 25
4.2. Sai số chế tạo cho phép của đồ gá ct........................................................ 26
Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 27


6

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Sơ đồ định vị theo phương án 1 ............................................................... 11
Hình 2.2. Sơ đồ định vị theo phương án 2 ............................................................... 13
Hình 3.1. Phiến tỳ..................................................................................................... 15
Hình 3.2. Chốt trụ ngắn ............................................................................................ 16
Hình 3.3. Chốt trám .................................................................................................. 16
Hình 3.4. Sơ đồ phân tích lực................................................................................... 20
Hình 3.5. Cơ cấu kẹp chặt ........................................................................................ 22
Hình 3.6. Thân đồ gá ................................................................................................ 23
Hình 3.7. Bạc dẫn hướng ......................................................................................... 24

7

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Thơng số tính chế độ cắt khi khoan lỗ Ø7 ................................................ 18
Bảng 3.3. Thông số tính chế độ cắt khi taro lỗ M8 ................................................... 19


8

DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT
Viết tắt

Ý nghĩa

Đơn vị

V

Vận tốc cắt

m/phút

S

Lượng chạy dao

mm/vịng

t

Chiều sâu cắt

mm

N

Đơn vị lực

Niutown

D

Đường kính dao

mm


9

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của
các ngành công nghiệp mới nói chung và ngành Cơ khí nói riêng. Là một ngành đã
ra đời từ lâu với nhiệm vụ là thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành cơng
nghiệp khác. Do vậy địi hỏi kỹ sư và cán bộ ngành Cơ khí phải tích lũy đầy đủ &
vững chắc những kiến thức cơ bản nhất của ngành, đồng thời không ngừng trau dồi
và nâng cao vốn kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong quá
trình sản xuất thực tiễn.
Nhằm cụ thể hóa những kiến thức đã học thì mơn học Đồ gá nhằm mục đích đó.
Trong q trình thiết kế đồ gá môn học sinh viên được làm quen với cách sử dụng tài
liệu, sổ tay công nghệ, tiêu chuẩn và có khả năng kết hợp, so sánh những kiến thức

lý thuyết với thực tế sản xuất. Mặt khác khi thiết kế đồ án, sinh viên có dịp phát huy
tối đa tính độc lập sáng tạo, những ý tưởng mới lạ để giải quyết một vấn đề công nghệ
cụ thể. Do tính quan trọng của Đồ án mà mơn bắt buộc đối với sinh viên chuyên
ngành Cơ khí và một số ngành có liên quan.


10

Phần 1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên cơng và trình tự
thiết kế đồ gá
1.1. Phân tích u cầu kỹ thuật của nguyên công
Theo yêu cầu đề bài đưa ra: Gia công khoan lỗ và taro lỗ M8 của chi tiết.
Đây là lỗ làm việc chính, được gia công sau khi đã phay các mặt phẳng làm
chuẩn. Cần tiến hành khoan lỗ rồi sau đó taro lại các lỗ đã khoan.

Yêu cầu kỹ thuật:
Kích thước lỗ ren đạt M8. Tâm các lỗ mằn trên đường trịn có kích thước
Ø114±0.2 mm và 4 lỗ cách đều nhau.

1.2. Trình tự thiết kế đồ gá
Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ gá đặt phôi và các yêu cầu kĩ thuật của nguyên công,
xác định bề mặt chuẩn, chất lượng bề mặt cần gia cơng, độ chính xác về kích thước
hình dáng, số lượng chi tiết gia cơng và vị trí các cơ cấu định vị và kẹp chặt trên đồ
gá.
Bước 2: Xác định lực cắt, momen cắt, phương chiều điểm đặt của lực kẹp, và
các lực cùng tác động vào chi tiết trong q trình gia cơng. Xác định các lực nguy
hiểm mà lực cắt hoặc momen cắt gây ra. Sau đó viết phương trình cân bằng về lực để
xác định giá trị lực kẹp cần thiết.
Bước 3: Xác định kết cấu và các bộ phận khác của đồ gá (cơ cấu định vị, kẹp
chặt, dẫn hướng, so dao, thân đồ gá,...).

Bước 4: Xác định kết cấu và các bộ phận phụ của đồ gá (chốt tỳ phụ, cơ cấu
phân độ, quay).
Bước 5: Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá theo yêu cầu kỹ thuật của
từng nguyên công.
Bước 6: Ghi kích thước giới hạn của đồ gá (chiều dài, rộng, cao,. ). Đánh số các
vị trí của chi tiết trên đồ gá.


11

Phần 2. Phân tích sơ đồ gá đặt của nguyên cơng
2.1. Phương án 1
* Phân tích định vị:

Hình 2.1. Sơ đồ định vị theo phương án 1
Chi tiết được định vị như hình vẽ. Chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do gồm:
- Phiến tỳ: hạn chế 3 bậc tự do
Tịnh tiến theo phương Ox
Quay quanh theo phương Oz
Quay quanh theo phương Oy
- Chốt trụ ngắn: hạn chế 2 bậc tự do


12
Tịnh tiến theo phương Oz
Tịnh tiến theo phương Oy
- Chốt trám: hạn chế 1 bậc tự do
Quay quanh theo phương Ox
Sử dụng thêm chốt tỳ phụ để tăng cứng cho chi tiết khi khoan.
* Phân tích kẹp chặt:

Lực kẹp theo phương ngang, hướng từ phải qua trái thông qua mỏ kẹp, trong diện
tích định vị.
* Ưu điểm:
Chi tiết được hạn chế đủ 6 bậc tự do.
Lực kẹp vng góc với phương gia công nên sai số kẹp chặt bằng không.
Sử dụng được máy khoan đứng dễ tìm.
* Nhược điểm:
Đồ gá phức tạp, cồng kềnh.


13

2.2. Phương án 2
* Phân tích định vị:

Hình 2.2. Sơ đồ định vị theo phương án 2
Chi tiết được định vị như hình vẽ. Chi tiết được hạn chế 6 bậc tự do:
- Phiến tỳ: hạn chế 3 bậc tự do
Tịnh tiến theo phương Oz
Quay quanh theo phương Ox
Quay quanh theo phương Oy
- 2 chốt tỳ mặt bên: hạn chế 2 bậc tự do
Tịnh tiến theo phương Ox
Quay quanh theo phương Oz


14
- 1 chốt tỳ cạnh còn lại: hạn chế 1 bậc tự do
Tịnh tiến theo phương Oy
* Phân tích kẹp chặt:

Lực kẹp theo phương thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới thơng qua mỏ kẹp,
trong diện tích định vị.
* Ưu điểm:
Hạn chế được 6 bậc tự do của chi tiết
* Nhược điểm:
Đồ gá phức tạp, cồng kềnh
Các bề mặt định vị đều chưa gia cơng nên khó đạt độ chính xác
Kẹp chặt phức tạp
* Kết luận: Chọn phương án gá đặt chi tiết là phương án 1vì:
- Lực kẹp ở phương án 1 không gây lật chi tiết như phương án 2
- Mặt định vị chính là mặt đáy nên cần lực kẹp hướng vào mặt định vị chính
như phương án 1
- Phương án 1 gá đặt chi tiết nhanh hơn phương án 2


15

Phần 3. Tính tốn thiết kế và lựa chọn các cơ cấu của đồ gá
3.1. Lựa chọn cơ cấu định vị
*Phiến tỳ
Phiến tỳ có kích thước như hình vẽ.
Phiến tỳ được làm bằng thép 20X, được nhiệt luyện đạt độ cứng 55÷60 HRC

Hình 3.1. Phiến tỳ
*Chốt trụ ngắn
Chốt trụ ngắn có kích thước như hình vẽ.


16
Vật liệu: Y7A, nhiệt luyện đạt độ cứng 55-60 HRC.

Hình 3.2. Chốt trụ ngắn
*Chốt trám
Chốt trám có kích thước như hình vẽ.
Vật liệu: Y7A, nhiệt luyện đạt độ cứng 55-60 HRC.

Hình 3.3. Chốt trám

3.2. Tính tốn và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt
3.2.1. Chế độ cắt, lực cắt, momen cắt
*Chọn máy gia cơng
Chọn máy: máy khoan cần 2A55
Đường kính lớn nhất khi khoan thép là 50mm
Cơn mc trục chính số 5


17
Công suất đầu khoan 4,5 Kw.
Công suất nâng xà ngang 1,7 Kw
Số vịng quay của trục chính (v/ph): 30-37,5-47,5-60-70-95-118-150-190-225300-375-475-600-950-1180-1500-1700
Bước tiến một vịng quay trục chính(mm/v): 0,05-0,07-0,1-0,14-0,2-0,28-0,40,56-0,79-1,15-1,54-2,2.
Mơ men xoắn lớn nhất: 75 KGm
*Khoan lỗ Ø7
Chọn dao: mũi khoan ruột gà đuôi trụ thép gió có d= 5, L=66 , l=28 kiểu II
Chiều sâu cắt t =

𝑑
2

7

= = 3,5 mm

(3.1)

2

Lượng chạy dao:
Theo bảng 5 − 89 [2]có: S = 0,24( mm/ vịng )
Tốc độ cắt:
Theo bảng 5-90 [2]
có : S = 0,24; Hb = 229; D = 6
V𝑐/𝑔 = 28 m/ phút
Vận tốc cắt thực tế
n=

1000 V 1000.28
v
=
= 1273,88 ( )
𝜋𝐷
3,14.7
ph

(3.2)

Theo máy ta chọn n = 1500v/ph
𝑣𝑡𝑡 =

𝑛. 𝜋 ⋅ 𝐷 1500.3,14.7

=
= 32,97( m/ph)
1000
1000

(3.3)

*Lực cắt và momen cắt khi khoan lỗ Ø7
Lực cắt: P0 = 10. Cp ⋅ Dp ⋅ S y ⋅ K p

(3.4)


18

Tra bảng 5-32 [2]ta có
Bảng 3.1. Thơng số tính chế độ cắt khi khoan lỗ Ø7
𝐶𝑝

𝑍𝑝

42,7

1

𝑋𝑝
1

𝑌𝑝
0,8

Theo bảng (5 − 9) [2]có
K mp = K p = (

𝐻𝐵 0,6
) =1
190

(3.5)

Thay vào công thức (3.4) trên ta được
P0 = 10.42,7. 71 ⋅ 0, 240,8 ⋅ 1 = 954,32( N)
So với lực cất cho phép của máy
pm = 2000( kg) > P0 ⇒ đảm bảo an toàn
+ Momen xoắn: Mx = 10. CM ⋅ D𝑞 ⋅ S 𝑦 ⋅ Kp
Tra bảng 5 − 32 [2]có
CM = 0,021; q = 2; y = 0,8
Mx = 10.0,021. 72 . 0, 240,8 ⋅ 1 = 3,28( N ⋅ m)
Công suất cắt : Ne =

𝑀𝑥⋅𝑛
9750

(3.6)

( kW)

→ Ne =

3,28.1500

= 0,5 ( kW)
9750

Máy đã chọn làm việc được
*Taro lỗ M8
Ta chọn mũi tarơ có đường kính D = 8 và vật liệu là thép gió.
Chiều sâu cắt: t =

𝐷−𝑑
2

=

8−7
2

= 0,5( mm)

Lượng chạy dao: S = 1 ( mm/vg)


19
Tính tốc độ cắt:
Theo bảng 5-14 ta có:
Vb = 10 K mv = 1,1 V = Vb ⋅ K mv
=> V = 10.1,1 = 11( m/ph)
1000. v 1000.11
=
= 437,89 (𝑣/𝑝ℎ)
𝜋⋅𝐷

3,14.8

=> n =

chọn: n = 475(v/ph) theo máy
Mômen xoắn Mx .
Mx = 10. CM ⋅ Dq ⋅ Py ⋅ K mp (N ⋅ m)
Tra bảng 5_50 [2]ta có: K MP = 1,5.
Tra bảng 5_51 [2]ta có:
Bảng 3.2. Thơng số tính chế độ cắt khi taro lỗ M8
CM
0,013

q
1,4

y
1,5

⇒ Mx = 10.0, 013.81,4 ⋅ 20,5 ⋅ 1,5 = 5,06( N ⋅ m)

Tính và nghiệm công suất.
𝑁=

𝑀. 𝑛
5,06.475
=
= 0,246(KW)
9750
9750

Vậy công suất cắt đảm bảo an toàn


20

3.2.2. Sơ đồ phân tích lực

Hình 3.4. Sơ đồ phân tích lực
Trong q trình gia cơng xuất hiện các thành phần lực sau:
- Lực kẹp W
- Các phản lực N1, N2 do lực kẹp sinh ra xuất hiện ở các vị trí phiếm tỳ
- Các lực ma sát Fms1 Fms2 Fms4 sinh ra tại vị trí phản lực.
- Lực ma sát Fms3 sinh ra tại vị trí mỏ kẹp
- Trọng lực Q của chi tiết
- Lực cắt Po
- Momen cắt Mx

3.2.3. Tính lực kẹp
Nhận thấy khi khoan lỗ Ø7 lực cắt lớn hơn khi taro nên tính tốn cơ cấu kẹp
chặt theo trường hợp khoan lỗ Ø7
*Trường hợp 1: Chi tiết bị tịnh tiến theo Oz


21
Ta có phương trình:
Fms1 + Fms2 + N4 + Fms3 - Q – Po = 0
 f.N1 + f.N2 + N4 + W.f - Q – Po = 0

(3.7)

(với f là hệ số ma sát. Lấy f = 0.2)

Ta lại có
N1 + N2 + Fms4 = W

(3.8)

 N1 + N2 +N4.f = W (với f là hệ số ma sát. Lấy f = 0.2)
 N4 =

𝑊− 𝑁1 −𝑁2
𝑓

Thay phương trình (3.7) vào phương trình (3.8) ta được:
f.N1 + f.N2 +
=> W =

𝑊− 𝑁1 −𝑁2
𝑓

+ W.f - Q – Po = 0
(3.7)

𝑄.𝑓+ 𝑃0 .𝑓−𝑁1 .𝑓.𝑓−𝑁2 .𝑓.𝑓+ 𝑁1 +𝑁2
1+𝑓

*Trường hợp 2: chi tiết bị quay quanh theo phương Oz
Lúc này thành phần quay chủ yếu do Momen cắt gây ra. Lực ma sát sinh ra lúc
này nhằm chống lại nó.

Ta có phương trình:
42.Fms1 + 42.Fms2 = Mx
 42.0,2.10−3 .N1 + 42.10−3 .0,2.N2 = Mx
=> N1 + N2 =

𝑀𝑥
42.0,2

=

3,28
42.0,2.10−3

= 390,47 (N)

Thay phương trình (3.10) ở trên vào phương trình (3.9) ta được:
W=
=
=

𝑄.𝑓+ 𝑃0 .𝑓−𝑁1 .𝑓.𝑓−𝑁2 .𝑓.𝑓+ 𝑁1 +𝑁2
1+𝑓

10.9,80,2+954,32−𝑓.𝑓.(𝑁1 +𝑁2 )+(𝑁1 +𝑁2 )
1+𝑓
98.0,2+954,32−0,2.0,2.390,47+390,47
1+0,2

= 1123,976 (N)

(3.8)


22

3.2.4. Lựa chọn và xác định cơ cấu kẹp
Sử dụng cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít thơng qua mỏ kẹp

Hình 3.5. Cơ cấu kẹp chặt
Đường kính bulong được xác định thông qua lực kẹp cần thiết
Wct = W.k

(3.9)

với k là hệ số an toàn
k=𝑘1 . 𝑘2 . 𝑘3 . 𝑘4 . 𝑘5 . 𝑘6
𝑘0 : an toàn cho tất cả các trường hợp 𝑘0 = 1,5
𝑘1 : hệ số tính đến trường hợp độ bóng thay đổi
Trong trường hơp này đã gia công tinh => 𝑘1 =1
𝑘2 : hệ số tăng lực khi dao mòn 𝑘2 = 1,3
𝑘3 : hệ số tăng lực khi gián đoạn gia công 𝑘3 = 1,2
𝑘4 : hệ số tính đến sai số cơ cấu kẹp chặt 𝑘4 =1,2
𝑘5 : hệ số tính đến sự thuận lợi của cơ cấu kẹp k5 =1
𝑘6 : hệ số tính đến momen quay của chi tiết 𝑘6 =1

(3.12)


23
=>k= 1,5. 1. 1,3. 1,2. 1,2. 1. 1 = 2,808

Lực kẹp cần thiết: Wct = 1123,976.2,808 = 3156,12 (N)
Đường kính bulong kẹp:
D = 1,4√

𝑊𝑐𝑡
[𝜎]

3156,12

= 1,4√

69

= 9,46 mm

Chọn bulong M10

3.3. Xác định các cơ cấu khác của đồ gá
3.3.1. Thân đồ gá
Thân đồ gá có thể chế tạo bằng hàn, đúc, rèn hoặc lắp ghép các các tấm thép
tiêu chuẩn bằng bulông - đai ốc.
Thông thường người ta dùng thân đồ gá đúc bằng gang hoặc thép. Thân đồ gá
đúc có độ cứng vững cao và có thể đúc được các kết cấu phức tạp, tuy nhiên thời gian
chế tạo lâu và đắt tiền.
Thân đồ gá hàn có độ cứng vững thấp, khó tạo thành kết cấu phức tạp, nhưng
nó lại có ưu điểm là nhẹ, thời gian chế tạo nhanh và rẻ tiền. Thân đồ gá cũng có thể
được làm từ nhôm và đồng (khi độ cứng vững không cần cao lắm).
Chọn thân đồ gá được làm bằng phương pháp đúc.

Hình 3.6. Thân đồ gá

24

3.3.2. Bạc dẫn hướng
Lựa chọn bạc dẫn thay đổi nhanh được lắp với phiếm dẫn nhờ bạc lót theo kiểu
lắm trung gian hoặc lắp lỏng. Vít hãm có tác dụng chống xoay bạc khi gia công.
Bạc dẫn được làm bằng vật liệu 9XC, được nhiệt luyện đạt độ cứng 55 – 60
HRC

Hình 3.7. Bạc dẫn hướng


25

Phần 4. Tính tốn sai số chế tạo cho phép và đề ra các yêu cầu
kỹ thuật của đồ gá
4.1. Tính sai số chế tạo cho phép
4.1.1. Sai số gá đặt:
Tra bảng 7-2 [5] ta có
1

1

3

3

gd = . 𝛿 = . 200 = 66,67 (m)

(4.1)

Với 𝛿 là dung sai nguyên công (lấy 𝛿 = 0.2 𝑚𝑚)

4.1.2. Sai số chuẩn:
Do chuẩn định vị trùng với gốc kích thước nên sai số chuẩn của đồ gá sẽ là:
c = 0

4.1.3. Sai số kẹp chặt k
k là sai số do kẹp chặt phôi
k =C.Q0.5 = 0,3.3156,120,5 = 16,85 m

(4.2)

4.1.4. Sai số mòn m :
Do đồ gá bị gây ra sai số mòn, sai số mịn được tính theo cơng thức sau:
m =  .√𝑁(m) chọn =0,25
m = 0,25 . √6500 = 20,15 (m).

4.1.5. Sai số điều chỉnh dc
dc = 510 (m)
Lấy dc = 5(m)

(4.2)