đồ gá gia công chi tiết giá đỡ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ô TÔ
KHOA CƠ KHÍ
= = =  = = =

BÀI TẬP LỚN
THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ PHAY MẶT CHI TIẾT GIÁ ĐỠ
GVHD:

ThS. Dương Văn Đức

Sinh viên:

Bùi Danh Đàm

MSV:

2021600646

Lớp:

2021DHKTKM01


Hà Nội - 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ - Ơ TƠ
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

BÀI TẬP LỚN
Học phần Đồ gá (ME6020)
Số: 10
MSSV: 2021600646

Họ và tên: Bùi Danh Đàm
Lớp:
KTKM01
Khố: K16
Khoa: Cơng nghệ Cơ Khí
Giáo viên hướng dẫn: Dương Văn Đức
Đề bài: Cho sơ đồ gá đặt để phay mặt phẳng D và E của chi tiết như hình vẽ.
Biết: Số lần gá đặt: N = 4900
Vật liệu: Thép C45
Máy: 6H13
Dụng cụ cắt: Dao phay đĩa
Đặc tính tiếp xúc (hệ số mòn):  = 0,3
Chế độ cắt: n = 950(v/ph);
S = 2.5(mm/v) ;
t = 2.5(mm)
Yêu cầu thực hiện:
I. Phần thuyết minh:
1) Phân tích yêu 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:
TT
1

Tên bản vẽ
Bản vẽ lắp đồ gá 2D

Khổ giấy
A0

Số lượng
01

2

Bản vẽ 3D phân rã của đồ gá

A0

01

Một số lưu ý:
1. Thuyết minh trình bày theo quy định số 815/QĐ-ĐHCN ban hành ngày
15/08/2019.
2. Bản vẽ trình bày theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7283; TCVN 0008).
3. Giảng viên hướng dẫn định kỳ sinh viên 01 buổi/ tuần/ 5 tuần theo thời khóa biểu.
4. 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.

Thời gian thực hiện: từ ngày 04/11/2023 đến ngày 10/12/2023
Khoa Cơng nghệ Cơ khí

Giảng viên hướng dẫn

PGS.TS Nguyễn Hữu Phấn

Ths. Dương Văn Đức
3


4


MỤC LỤC

Contents
MỤC LỤC.....................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................2
DANH MỤC BẢNG BIỂU...........................................................................................2
LỜI NĨI ĐẦU............................................................................................................... 2
PHẦN I: PHÂN TÍCH YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA NGUN CƠNG......................2
1.1: Phân tích u cầu kĩ thuật...................................................................................2
1.2: Trình tự thiết kế đồ gá.........................................................................................2
PHẦN II: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUYÊN CÔNG..............................2
2.1: Phương án 1........................................................................................................2
2.2: Phương án 2........................................................................................................2
2.3: Kết luận..............................................................................................................2
PHẦN III: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ.2
3.1: Lựa chọn cơ cấu định vị......................................................................................2

 Phiến tỳ............................................................................................................2
 Chốt tì đầu khía nhám......................................................................................2
 Kết luận:...........................................................................................................2
3.2: Tính tốn và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt................................................................2
 Sơ đồ phân tích lực khi gia cơng mặt phẳng D.................................................2
 Tính tốn lực kẹp khi gia cơng mặt phẳng D....................................................2
 Sơ đồ phân tích lực khi gia cơng mặt phẳng E.................................................2
 Tính tốn lực kẹp khi gia cơng mặt phẳng E....................................................2
 Lựa chọn và xác định cơ cấu kẹp.....................................................................2
3.3: Xác định cơ cấu khác của đồ gá..........................................................................2
 Cơ cấu kẹp........................................................................................................2
 Thân đồ gá........................................................................................................2
5


PHẦN IV: TÍNH SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU
KĨ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ..............................................................................................2
4.1: Sai số chế tạo cho phép của đồ gá.......................................................................2
4.2: Yêu cầu kỹ thuật đối với đồ gá...........................................................................2
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................2

6


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1.1:u cầu kĩ thuật của ngun cơng...............................................................2
Hình 2.1.1: Sơ đồ định vị theo phương án 1..................................................................2
Hình 2.2.1: Sơ đồ định vị theo phương án 2..................................................................2
Hình 3.1.1: Phiến tỳ với kích thước đã chọn..................................................................2
Hình 3.1.2: Kích thước chốt tỳ đầu khía nhám..............................................................2

Hình 3.2.1: Sơ đồ phân tích lực khi phay mặt phẳng D.................................................2
Hình 3.2.2: Sơ đồ phân tích lực khi phay mặt phẳng E..................................................2
Hình 3.2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bulong.....................................................................2
Hình 3.3.1: Mỏ kẹp........................................................................................................2
Hình 3.3.2: Thân đồ gá..................................................................................................2
Hình 4.1.1: Sơ đồ gá đặt................................................................................................2

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1.1: Kích thước của phiến tỳ..............................................................................2

7


LỜI NĨI ĐẦU
Trong lĩnh vực cơ khí nói chung và mảng cơng nghệ chế tạo máy nói riêng thì
đồ gá là thiết bị vô cùng quan trọng. Đồ gá là chi tiết dùng để gá đặt chi tiết trên máy
gia cơng, đảm bảo độ chính xác của chi tiết cần gia công, nâng cao năng suất gia công.
Đối với sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy, học phần “Thiết kế đồ gá” là một học
phần chuyên ngành quan trọng giúp cho sinh viên có cái nhìn cơ bản nhất về đồ gá.
Học phần thiết kế đồ gá là cơ sở cho sinh viên học và tìm hiểu các học phần sau.
Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Ths. Dương Văn Đức, em đã hồn thành
bài tập lớn mơn học này với đề tài “Thiết kế đồ gá phay mặt trên chi tiết giá đỡ”. Tuy
nhiên với kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi những sai sót. Rất mong được
sự đóng góp của q thầy cơ.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện

….

8

PHẦN I:PHÂN TÍCH U CẦU KĨ THUẬT CỦA NGUN CƠNG
I.1: Phân tích u cầu kĩ thuật

Hình 1.1.1:u cầu kĩ thuật của nguyên công

Theo yêu cầu đề bài là gia công mặt phẳng D và E
Yêu câu kĩ thuật:
-

Kích thước từ mặt D đến F là 30 ± 0.1mm.
Kích thước từ mặt E đến F là 300 ± 0.1mm.
Độ không song song giữa D và E là 0.1mm.
Dung sai độ phẳng của bề mặt D, E là 0.05mm.
Độ nhám của bề mặt D,E là 2.5µm.

I.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 công, độ chính xác về kích thước
hình dạng, số lượng chi tiêt gia cơng và vị trí của cơ cấu định vị và kẹp chặt trên đồ
gá.
- Bước 2: Xác định lực cắt và momen cắt, phương chiều và điểm đặt lực kẹp và
các lực cùng tác động vào chi tiết như trọng lực của chi tiết G, phản lực tại các điểm
N, lực ma sát Fms … trong quá trình gia công. Xác định các điểm nguy hiểm mà lực
cắt momen cắt có thể gây ra. Sau đó viết phương trình cân bằng về lực để xác định
giá trị 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,…).
9

- 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 kĩ thuật của
từng ngun cơng.
- Bước 6: Ghi kích thước giới hạn của đồ gá (chiều dài, chiều rộng, chiều cao)
đánh số các vị trí của chi tiết trên đồ gá.

PHẦN II:PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUN CƠNG
II.1: Phương án 1

Hình 2.1.2: Sơ đồ định vị theo phương án 1

*Phân tích định vị:
Chi tiết bị hạn chế 5 bậc tự do:
Mặt phẳng A là mặt phẳng tinh hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo Oz;
+ Xoay quanh Ox;
+ Xoay quanh Oy;
Mặt phẳng G là mặt phẳng thô hạn chế 2 bậc tự do:
10


+ Tịnh tiến theo Oy;
+ Xoay quanh Oz;
*Phân tích kẹp chặt:
- Phương của lực kẹp song song với phương của lực cắt.
- Chiều của lực kẹp cùng chiều với hướng tiến dao S và hướng vào mặt định vị .
- Điểm đặt lực kẹp tại nơi đó độ cứng vững cao, khơng gây ra mơmen quay cho chi

tiết.
*Phân tích chuyển động chạy dao:
- Chiều của dao di chuyển theo chiều Oz.
- Vào dao và thốt dao khơng bị cản trở, va vấp.
*Ưu điểm:

- Cơ cấu định vị đơn giản, nhỏ gọn và có sẵn, thuận lợi trong việc lắp đặt, thay
thế và sửa chữa.
- Lực kẹp lớn
*Nhược điểm:

- Số bậc tự do bị hạn chế chưa đầy đủ, có thể gây sai lệch trong gia công.
- Định vị đang xảy ra vi phạm chuẩn.
II.2: Phương án 2

11


Hình 2.2.3: Sơ đồ định vị theo phương án 2

*Phân tích định vị:
Chi tiết bị hạn chế 6 bậc tự do
Mặt phẳng A là mặt phẳng tinh hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo Oz;
+ Xoay quanh Ox;
+ Xoay quanh Oy;
Mặt phẳng G là mặt phẳng thô hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo Oy;
+ Xoay quanh Oz;
Mặt phẳng F là mặt phẳng thô hạn chế 1 bậc tự do:

+ Tịnh tiến theo Ox;
*Phân tích kẹp chặt:
- Phương của lực kẹp song song với phương của lực cắt.
- Chiều của lực kẹp cùng chiều với hướng tiến dao S và hướng vào mặt định vị.
- Điểm đặt lực kẹp tại nơi đó độ cứng vững cao, khơng gây ra mơmen quay cho chi
tiết.
*Phân tích chuyển động chạy dao:
- Chiều của dao di chuyển theo chiều Oz.
- Vào dao và thốt dao khơng bị cản trở, va vấp.
*Ưu điểm:
-

Chi tiết được hạn chế đủ số bậc tự do cần thiết.
Cơ cấu định vị đơn giản, nhỏ gọn và có sẵn, thuận lợi trong việc lắp đặt, thay thế
và sửa chữa.
- Lực kẹp lớn, đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết.
*Nhược điểm:
- Cơ cấu lực kẹp phức tạp, khó chế tạo
II.3: Kết luận
Chọn phương án gá đặt chi tiết là phương án 2 vì:
-

Chi tiết được hạn chế đủ số bậc tự do cần thiết.
Cơ cấu định vị đơn giản, nhỏ gọn và có sẵn, thuận lợi trong việc lắp đặt, thay thế
và sửa chữa.
12


-

Lực kẹp lớn và đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết.

PHẦN III:TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA
ĐỒ GÁ
III.1: Lựa chọn cơ cấu định vị
Do chi tiết cần được hạn chế 6 bậc tự do
Mặt phẳng A là mặt phẳng tinh hạn chế 3 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo Oz;
+ Xoay quanh Ox;
+ Xoay quanh Oy;
=> Sử dụng 2 phiến tỳ
Mặt phẳng G là mặt phẳng thô hạn chế 2 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo Oy;
+ Xoay quanh Oz;
=> Sử dụng 2 chốt tỳ đầu khía nhám
Mặt phẳng F là mặt phẳng thơ hạn chế 1 bậc tự do:
+ Tịnh tiến theo Ox;
=> Sử dụng 1 chốt tỳ đầu khía nhám
 Phiến tỳ
- Phiến tỳ là cơ cấu định vị hạn chế 2 bậc tự do áp dụng cho mặt phẳng tinh và thơ có
mức độ được sử dụng khi chuẩn là mặt phẳng, được bắt chặt với thân đồ gá bằng các
vít tuỳ thuộc vào bề rộng của phiến tỳ.
- Vật liệu làm phiến tỳ: Thép 20Cr.
- Bề mặt làm định vị cần được thấm C sâu 0.5÷0.8mm.
- Độ cứng cần đạt được là 50÷60HRC.
- Các kích thước của phiến tỳ được chọn theo tiêu chuẩn. [2]
Bảng 3.1.1: Kích thước của phiến tỳ

Kích thước

B

H

L

d1

d

h

C

C1

h1

Đơn vị (mm)

22

20

120

17

10

8

40

40

2

13


Hình 3.1.4: Phiến tỳ với kích thước đã chọn

 Chốt tì đầu khía nhám
- Chốt tỳ đầu khía nhám hạn chế 1 bậc tự do được dùng để định vị các bề mặt thô đặc
biệt các mặt cạnh (theo phương thẳng đứng ) nó có khả năng đảm bảo vị trí của chi tiết
ổn định hơn các loại chốt kì khác .
- Vật liệu làm: Thép 20X. [2]

Hình 3.1.5: Kích thước chốt tỳ đầu khía nhám

14


 Kết luận:
- Sử dụng 2 phiến tỳ phẳng định vị mặt phẳng A hạn chế 3 bậc tự do.
- Sử dụng 2 chốt tỳ đầu khía nhám định vị mặt phẳng G hạn chế 2 bậc tự do.
- Sử dụng 1 chốt tỳ đầu khía nhám định vị mặt phẳng F hạn chế 1 bậc tự do.
III.2: Tính tốn và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt
 Sơ đồ phân tích lực khi gia cơng mặt phẳng D

Hình 3.2.6: Sơ đồ phân tích lực khi phay mặt phẳng D

 Tính tốn lực kẹp khi gia cơng mặt phẳng D
Cơng thức tính lực Pz: [1]
C p . t X . S Y . Bu . Z
p

P z=

p

qp

D .n

p

ωp

.K p

Tra bảng: [1]
Cp

Xp

Yp

Up

qp

ωp

261

0.9

0.8

1.1

1.1

0

Tra bảng: [1]
σb
K p =K mp=
75

np

75
=
75

0.3

( ) ( )

=1

Thay số ta được: Pz=1124N
❑❑

❑❑ 1124 100
=
=56,2(KGm)
❑
❑

15


P y =0,9 P z=1011,6 N
P x =0,5 P z =562 N

Phương trình cân bằng:
Hệ lực (Pz, W, N)

∑ F z=P z+ 2W −2 N=0
¿ 1124 +2W −2 N=0

(1)

Hệ lực ( P x , Fms (Px) , F ' ms( Px))

∑ F x =P x−2 F ms(Px)−2 F ' ms(Px)=0

¿ 562−2 W Px f −2 N Px f ' =0

Từ (1) và (2) => W Px =200,7 N

(2) ( f =0,45 ; f ' =0,25)
(3)

Hệ lực ( P y , F ms (Py ) , F ' ms(Py))

∑ F y =P y −2 F ms (Py)−2 F 'ms (Py )=0
¿ 1011,6−2 W Py f −2 N Py f ' =0

Từ (1) và (4) => W Py =521,8 N

(4)
(5)

Từ (3) và (5) =>W tt =max { W Py ; W Px }
=>W tt ( D)=521,8 N
 Sơ đồ phân tích lực khi gia công mặt phẳng E

16


Hình 3.2.7: Sơ đồ phân tích lực khi phay mặt phẳng E

 Tính tốn lực kẹp khi gia cơng mặt phẳng E
Cơng thức tính lực Pz:
C p . t X . S Y . Bu . Z
p

P z=

p

qp

D .n

p

.K p

ωp

Tra bảng:
Cp
261
Tra bảng:
σ
K p =K mp= b
75

Xp

Yp

Up

qp

ωp

0.9

0.8

1.1

1.1

0

np

75
75

0.3

( ) ( )
=

=1

Thay số ta được: Pz=641N
❑❑

❑❑ 1124 100
=

=56,2(KGm)
❑
❑

P y =0,9 P z=576,9 N
P x =0,5 P z =302,5 N

Phương trình cân bằng:
Hệ lực (Pz, W, N)

∑ F z=P z+ 2W −2 N=0
¿ 641+2 W −2 N=0

(1)

Hệ lực ( P x , Fms (Px) , F ' ms( Px))

∑ F x =P x−2 F ms(Px)−2 F ' ms(Px)=0
¿ 320,5−2W Px f −2 N Px f ' =0

Từ (1) và (2) => W Px =114,5 N

(2) ( f =0,45 ; f ' =0,25)
(3)

Hệ lực ( P y , F ms (Py ) , F ' ms(Py))

∑ F y =P y −2 F ms (Py)−2 F 'ms (Py )=0
¿ 567,9−2W Py f −2 N Py f ' =0 (4)

Từ (1) và (4) => W Py =291 N

(5)
17


Từ (3) và (5) =>W tt =max { W Py ; W Px }
=>W tt ( E)=291 N
=> W tt =max { W tt ( D) ; W tt ( E) }
¿ 521,8 N

Lực kẹp cần thiết:

W ct =k .W tt

Trong đó k là hệ số an tồn: k = k0.k1.k2.k3.k4.k5.k6
k0: hệ số an toàn trong tất cả các trường hợp gia công(k0=1,5);
k1: hệ số làm tăng lực cắt khi lượng dư gia công và độ nhám bề mặt không đồng đều
(gia công thô: k1=1,2);
k2: hệ số làm tăng lực cắt khi dao bị mịn (k2=1÷1,8);
k3: hệ số làm tăng lực cắt khi gia cơng gián đoạn(k3=1,3);
k4: hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt(kẹp chặt bằng tay: k4=1,3);
k5: hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay(kẹp thuận lợi: k5=1);
k6: hệ số tính mơmen làm quay chi tiết (định vị trên các phiến tỳ: k6=1,5).
Thay số ta đc:
k =1,5 . 1,2 . 1 . 1,3 . 1,3 . 1 . 1,5 = 4,563
=>W ct =4,563 .521,8=2381 N
 Lựa chọn và xác định cơ cấu kẹp

Hình 3.2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên bulong

Phương trình cân bằng các mơmen lực đối với điểm tỳ cố định được viết như
sau: Q. L2. = WCT. (L1+L2)
18


Trong đó: - Q là lực do bulong tạo ra (N)
-  là hệ số có ích tính đến mất ma sát giữa đòn kẹp và phiến tỳ Ta
chọn: L1 = L2 ,  = 1
Ta có: Q = 2.WCT = 4762 (N)
Đường kính bu lơng:
d=C

√

Q
( mm )
0,5. δ

Trong đó:
C: hệ số phụ thuộc vào loại ren (C =1,0)
d: đường kính ngồi của ren (mm).
Q: lực kẹp chặt được tính từ momen cắt
δ: ứng suất bền của vật liệu; δ = 58 - 98 kg/cm2.
d=1,0.

√

4762
=10,36 mm

0,5.85

KL: Chọn bulông M12 theo tiêu chuẩn ren hệ Mét.
III.3:Xác định cơ cấu khác của đồ gá
 Cơ cấu kẹp
Sử dụng 2 mỏ kẹp đơn hướng lực kẹp vào bề mặt chi tiết
Thơng số kích thước mỏ kẹp:
Tra bảng 8-33 trang 438 – [2]
Vật liệu: thép C45
Độ cứng: HRC 40÷45

19


Hình 3.3.9: Mỏ kẹp

 Thân đồ gá
Vật liệu: GX 15-32
Độ cứng 170 ÷ 229 HB
Chọn thân đồ gá có độ cứng vững cao và phù hợp. Ta chọn đế đồ gá dạng đúc.

Hình 3.3.10: Thân đồ gá

PHẦN IV:TÍNH SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC
YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ
IV.1: Sai số chế tạo cho phép của đồ gá

Hình 4.1.11: Sơ đồ gá đặt

20