tính toán thiết kế đồ gá khoan - khoét - doa

Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
Mục lục
Lời nói đầu.
Trang 04
1.Yêu cầu kỹ thuật của nguyên công, sơ đồ gá đặt.
Trang 06
2.Các yếu tố của chế độ cắt
Trang 07
3.Xác định phơng án kẹp chặt.
Trang 09
4.Tính lực kẹp cần thiết.
Trang 09
5.Chọn cơ cấu kẹp.
Trang 10
6.Kiểm tra điều kiện tự hãm.
Trang 13
7.Kiểm bền cho bulông kẹp.
Trang 13
8.Thông số của các chi tiết lắp ráp đồ gá.
Trang 15
9.Kết luận.
Trang 19
Tài liệu tham khảo.
Trang 20
Lời nói đầu.
Ngày nay, trong thiết kế và chế tạo các sản phẩm cơ khí, chúng ta
ngày càng rộng rãi các loại công cụ lao động, với két cấu và tính năng kỹ
thuật ngày càng hoàn thiện hơn. Đây là yếu tố quan trọng góp phần
nâng cao tính sử dụng cũng nh yếu tố cạnh của sản phẩm, do năng suất,
3
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí

chất lợng của sản phẩm đợc nâng lên, giảm tối đa thời gian gia công chi
tiết.
Các loại công cụ đợc sử dụng dù là các trang thiết bị công nghệ hiện
đại, hay các loại máy vạn năng đều không thể thiếu một bộ phận quan
trọng, đó là đồ gá.
Đồ gá gia công trên các loại máy vạn năng cho phép mở rộng khả
năng hoạt động của máy công cụ, giảm thời gian gia công nhờ quá trình
gá dặt phôi tự động, nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế.
Tuy nhiên, để phát huy tối đa khả năng, việc tính toán thiết kế đồ gá
cần phải đảm bảo theo những tiêu chuẩn và yêu cầu nhất định. Do đó,
môn học Thiết kế đồ gá gia công cơ khí không nằm ngoài mục đích
trang bị cho học viên một phơng pháp tổng quát ban đầu trong việc tính
toán thiết kế đồ gá gia công chi tiết máy.
Trong phạm vi đồ án của mình, bản thân em có sự vận dụng nhất
định những kiến thức đã học. Nội dung đồ án đã thẻ hiện đợc phần nào
yêu cầu đề ra, ban đầu có sự hợp lý trong việc kết hợp yếu tố kết cấu và
yếu tố công nghệ.
Tuy nhiên, do còn thiếu thực tế, việc nắm vững kiến thức môn học còn
cha thực sự sâu cho nên trong quá trình hoàn thiện, nội dung đồ án
không tránh khỏi những sai sót nhất định. Em kính mong có đợc những
nhận xét cụ thể, sự chỉ bảo tận tình của các thầy để em kịp thời bổ xung
và sửa chữa.
Cũng qua đây chon em đợc gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Lại Anh
Tuấn cùng các thầy giáo trong bộ môn CNCT Máy đã tận tình gúp đỡ
em hoàn thiện đồ án này.
HVKTQS, ngày 01-03-2004
Học viên thực hiện
Dào Mạnh Lân
4
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí

Thiết kế nguyên lý làm việc của đồ gá
1.Phân tích yêu cầu kỹ thuật của nguyên công, sơ đồ gá đặt:
Chi tiết gia công: tấm tỳ có gờ thép C45(Bảng 6.1.TTKCK.T92)
Độ cứng: HB = 170
ữ
217
Giới hạn bền:
B
= 600(MPa)
Giới hạn chảy:
ch
= 340(MPa)
Đờng kính lỗ gia công = 24, yêu cầu của lỗ gia công đạt độ nhám Ra =
0,63 ta tiến hành khoan theo các bớc nh sau:
+ Lần 1: khoan lỗ 17,4.
+ Lần 2: khoan lỗ 23
+ Lần 3: khoét lỗ 24 để đạt dộ nhám Ra0,63.
a. Chọn chuẩn:
Vì sản suất loạt vừa, số lợng chi tiết tơng đối lớn nên sử dụng phơng pháp tự
động gá đặt nhờ các cơ cấu định vị.
Chi tiết tấm tỳ có dạng khối, để định vị chi tiết ta hạn chế 6 bậc tự do. Trên
chi tiết, sử dụng các bề mặt đã qua gia công cơ với độ bóng tơng đối cao làm
chuẩn định vị cùng các đồ định vị nh sau:
+ Mặt phẳng đế đồ gá định vị mặt phía dới của chi tiết, hạn chế ba bậc tự
do.
+ Mặt trớc đế đồ gá có dạng nh một phiến tỳ dịnh vị mặt sau của chi tiết,
hạn chế hai bậc tự do.
+ Một chốt trụ định vị mặt bên chi tiết, hạn chế một bậc tự do.
b. Sơ đồ định vị:
5

Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
2. Các yếu tố của chế độ cắt:
a.Lực cắt:
Mômen xoắn:
+ Khi khoan: M
x
= 10.C
M
.D
q
.S
y
.k
P
+ Khoan rộng, khoét: M
x
= 10.C
M
.D
q
.S
y
.k
P
.t
x
Lực chiều trục:
+ Khi khoan: P
0
= 10.C

P
.D
q
.S
y
.k
P

+ Khoan rộng, khoét: P
0
= 10.C
P
.D
q
.S
y
.k
P
.t
x
Trong đó: Bảng 5.32.Sổ tay CNCTM.T25
+ Các hệ số và số mũ: C
M
,C
P
,q,y,x tra bảng 5.32.STCNCTM.T25
+ Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế: Bảng 5.9.Sổ tay CNCTM.T9
k
P
= k

MP
=
n
B






750

n = 0,75

B
= 600(MPa)


k
P
=
845,0
750
600
75,0
=

+ Đờng kính gia công:
D = 24(mm)
+ Lợng chạy dao: Bảng 5.25.Sổ tay CNCTM.T21
S = 0,40(mm/vòng)
+ Chiều sâu cắt:
Khi khoan:
t = 0,5.d = 0,5.17,5 = 8,65(mm)
Khi khoan rộng:
t = 0,5(D - d) = 0,5.(23 17,5) = 2,75(mm)
Vậy:
+ Khi khoan:
M
X
= 10.0,0345.17,5
2
.0,4
0,8
.0,845 = 42,89(N.m)
P
0
= 10.68.17,5
1,0
.0,4
0,7
.0,845 = 5294(N)
6
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
+ Khi khoan rộng:

M
X
= 10.0,09.23
1,0
.0,4
0,8
.0,845.2,75
0,9
= 20,886(Nm)
Từ đó ta tính toán cho trờng hợp khoan lỗ 17,5.
c. Tốc độ cắt:
v =
V
ym
q
V
k
ST
DC
.
.
.
+ Bảng 5.28 & 5.30 cho ta:(dao thép gió)
C
V
= 9,8 q = 0,4
y = 0,7 m = 0,2
T = 45
+ Hệ số k
V

:
k
V
= k
MV
.k
UV
.k
LV
= 0,9.1,0.1,0 = 0,9
v =
9,0.
4,0.45
5,17.8,9
7,02,0
4,0
= 27,3(m/ph)
+ Số vòng quay:
n =
)/(362
24.14,3
3,27.1000
.
.1000
phv
D
V
==

d. Công suất cắt:

N
c
=
)(59,1
9750
362.89,42
9750
.
KW
nM
x
==
Với hiệu suất máy: = 0,8 ta có công suất máy:
N
đc
= N
c
/ = 1,99(KW)
e. Chọn máy:
Trên cơ sở các thông số của chế độ cắt, tham khao bảng 9.21.Sổ tay
CNCTM. Tập3 về đặc tính kỹ thuật của các máy khoan đứng, chọn máy gia
công là máy khoan đứng 2H125 kiểu Nga với các hông số cơ bản sau:
+ Đờng kính lớn nhất khoan đợc: 25 (mm)
+ Dịch chuyển lớn nhất của trục chính: 170 (mm)
+ Số cấp tốc độ: 12
+ Phạm vi tốc độ trục chính: 45
ữ
2000(vg/ph)
+ Số cấp chạy dao: 9
+ Phạm vi bớc tiến dao: 0,1

ữ
1,6(mm/vg)
+ Lực tiến dao: 900 (Kg)

9000 (N)
+ Mômen xoắn: 2500(Kg.cm)

250(N.m)
+ Công suất động cơ chính: 2,2 (KW)
Từ số cấp tốc độ và phạm vi tốc độ trục chính ta có công bội chuỗi số vòng
quay = 1,41
Suy ra trục chính quay với cấp tốc độ 7 và số vòng quay thực tế:
n
1
= 1,41
6
x45 = 354(vg/ph)
Từ số cấp chạy dao và phạm vi bớc tiến dao ta có công bội chuỗi lợng chạy
dao
= 1,41
Suy ra cơ cấu đẩy có tốc độ cấp 5 và lộng chạy dao thực tế:
S
1
= 1,41
4
x0,1 = 0,4(mm/vg)
7
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
Mômen cắt thực tế:
)(47,48

354
8,0.2,2.9750
9750
Nm
n
N
M
dc
C
===

3. Xác định phơng án kẹp chặt:
Gia công chi tiết là quá trình khoan lỗ 24, lực cắt P
0
theo phơng thẳng đứng,
mômen cắt M
x
, chi tiết gia công có xu hớng xoay quanh trục mũi khoan.Để cố
định chi tiết, ta tiến hành kẹp chặt chi tiết theo sơ đồ sau:
4. Tính lực kẹp cần thiết:
Theo sơ phơng án kẹp chặt trên đây, lực kẹp cần thiết P
1
phải đủ lớn để
chông xoay cho chi tiết. Nó đợc tính theo công thức:
0
1
2
.
lf
MK

P
C
=
Trong đó:
+ Mômen cắt thực tế:
M
C
= 48,47(Nm)
+ Hệ số ma sát ở bề mặt kẹp:
f = 0,45
+ Cánh tay đòn giữa lực P
0
và P
1
:
l
0
= 55(mm)
+ Hệ số an toàn chung:
K = K
0
.K
1
.K
2
.K
3
.K
4
.K

5
.K
6
. Hệ số an toàn trong mọi trờng hợp:
K
0
= 1,5
. Hệ số kể đến lợng d không đều:
K
1
= 1,0
. Hệ số thay đổi lực cắt do mòn dụng cụ:
K
2
= 1,0
. Hệ số tăng lực cắt do cắt không liên tục:
K
3
= 1,2
. Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định:
8
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
K
4
= 1,3

. Hệ số kể đến vị trí tay quay cơ cấu kẹp:
K
5
= 1,0

. Hệ số tính đén khả năng suất hiện mômen lật:
K
6
= 1,0
Suy ra hệ số an toàn chung:
K = 1,5x1,0
4
x1,3x1,2 = 2,34
Từ đó:
)(10.29,2
10.55.45,0.2
47,48.34,2
3
3
1
NP ==

5. Chọn cơ cấu kẹp chặt:
+ Nguồn sinh lực: cơ năng.
+ Cơ cấu truyền lực : bulông-đai ốc.
Gọi R là lực dọc trục bulông do đai ốc sinh ra. Trên đai, phơng trình cân
bằng mômen:
Q.L = M
1
+ M
2
Trong đó:
. Q: lực tay vặn, do tay quay cờlê.
. L: cánh tay đòn.
. M

1
: momen ma sát trên mỗi vòng ren đai ốc.
. M
2
: momen ma sát giữa đai ốc và vòng đệm.
Triển khai một vòng ren ta có:
9
§å ¸n: “ ThiÕt kÕ ®å g¸ gia c«ng c¬ khÝ ”
M«men M
1
:
M
1
= P.r
tb
P = W.tg(α+ϕ
1
)
α : gãc n©ng ren.
ϕ
1
: gãc ma s¸t gi÷a bul«ng vµ ®ai èc.
r
tb
: b¸n kÝnh trung b×nh cña ren ®ai èc: r
tb
= d/2
)(
2
1

11
ϕα
+= tgdWM
M«men M
2
:
M
2
= F
2
.R’
F
2
: lùc ma s¸t gi÷a ®ai èc vµ vßng ®Öm
F
2
= W.tgϕ
2
ϕ
2
: gãc ma s¸t gi÷a ®ai èc vµ vßng ®Öm.
R’ : b¸n kÝnh tÝnh to¸n cña ®ai èc khi tiÐp xóc vßng ®Öm.
22
33
.
3
1
'
dD
dD

R
−
−
=
D : ®êng kÝnh vßng ngoµi ®ai èc.
d : ®êng kÝnh danh nghÜa ®ai èc.
2
22
33
2

3
1
ϕ
tgW
dD
dD
M
−
−
=
Tõ ®ã:
=LQ.
)(
2
1
1
ϕα
+tgdW
+

2
22
33

3
1
ϕ
tgW
dD
dD
−
−
Hay:
10
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
2
22
33
1
.
3
1
)(
2
1
.

tg
dD
dD

tgd
LQ
W


++
=
Các thông số của công thức trên đợc xác định nh sau:
+ Đờng kính bulông:

1
.
P
Cd =
Lực kẹp cần thiết: P
1
= 5,23.10
3
(N)
Ren hệ mét: C = 1,4
ứng suất kéo: = 8 11(Kg/mm
2
)
Suy ra:
)(3,9
11.8,9
10.23,5
.4,1
3
mmd ==

Chọn bulông M10, bớc ren h = 1,5(mm)
+ Từ đó có đờng kính vòng ngoài đai ốc:
D = 17(mm)
+ Góc nâng ren:
0
04,3
9.14,3
5,1
.
=






=








= arctg
d
h
arctg
tb

+ Góc ma sát
1
:
f
1
= tg
1
= 0,15

1
= arctg0,15 = 8,53
0
+ Góc ma sát
2
:
f
2
= tg
2
= 0,25
+ Lực vặn:
Q = 10(Kg)
+ Cánh tay đòn:
L = 150(mm)
Nh vậy:
)(10.4,5
25,0.
1017

1017
.
3
1
)53,804,3(.10.
2
1
150.89,9.13
3
22
33
N
tg
W =


++
=
Theo kết cấu trên có:
)(10.98,2
2722
27
.10.4,5.
.
33
1
1
1
'
1

1
1
'
N
ll
l
WP
l
ll
PW
=
+
=
+
=
+
=
Suy ra:
11
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
P
1
< P
1

Tức là cơ cấu đã chọn đảm bảo sự kẹp chặt.
6. Kiểm tra điều kiện tự hãm:
Điều kiện tự hãm của renvít:
21
'

4
1
)(
2
1

tgdtgd
tb

Trong đó:
+ Đờng kính trung bình của ren:
d
tb
= 9(mm)
+ Đờng kính tính toán của đai ốc tiếp xúc vòng đệm:
d = 14(mm)
Điều kiện trên tơng đơng với:
25,0.14.
4
1
)53,804,3(.9.
2
1
00
tg
Điều này luôn đúng, vậy điều kiện tự hãm đợc đảm bảo.
7. Kiểm bền cho bulông kẹp:
a. Tiến hành kiểm bền cho bulông theo ứng suất tơng đơng:
[ ]

+=
22
3
td
Một cách gần đúng:

tđ
= 1,3.
Trong đó:
+ [] : ứng suất cho phép của bulông. Với vật liệu chế tạo bulông là thép
C45 ta có:
[ ]
)(193
3
580
3
2,0
MPa===


+ : ứng suất kéo khi bulông làm việc:
[ ]





.
.2,5
.

.2,5
.
.4
.3,1
4
.
222
W
d
d
W
d
W
d
W
td
===
)(8,7
193.14,3
10.02,7.2,5
3
mmd =
Nh vậy bulông đã chọn đảm bảo bền.
b. Kiểm bền theo hệ số an toàn:
12
§å ¸n: “ ThiÕt kÕ ®å g¸ gia c«ng c¬ khÝ ”
8. Th«ng sè cña c¸c chi tiÕt l¾p r¸p ®å g¸:
+ §Õ ®å g¸: Gang x¸m
B = 130 L = 260 H = 15
13

§å ¸n: “ ThiÕt kÕ ®å g¸ gia c«ng c¬ khÝ ”
+ Má kÑp: thÐp C45m, HRC = 40…45
B¶ng 8.30.ST CNCTM.T434
B = 28 H = 12 L = 63
b
1
= 18 h
1
= 4 l = 28
b
2
= 18 d = 12 r = 10
+ Chèt trô: thÐp 20Cr thÊm than, HRC = 50…55
B¶ng 8.10.ST CNCTM.T401
D = 8(mm) L = 32(mm) l = 10(mm)
R = 0,5(mm) h = 4(mm)
+ B¹c dÉn híng: thÐp DC 100A, HRC = 58…63
B¶ng 8.78.ST CNCTM.T527
14
§å ¸n: “ ThiÕt kÕ ®å g¸ gia c«ng c¬ khÝ ”
D = 60 d = 24 H = 50
D
1
= 60 d
1
= 36 H
1
= 25
D
2

= 50 d
2
= 8 h = 22
r = 3 r
1
= 25 r
2
= 11
t = 19 m = 36
+ B¹c lãt: thÐp C20, thÊm than ®¹t HRC = 56…60
d = 40 D = 52 H = 25 c = 1,5
+ VÝt cÊy: TCVN 3068-81
L
1
= 27 L
2
= 27 L
3
= 30
15
§å ¸n: “ ThiÕt kÕ ®å g¸ gia c«ng c¬ khÝ ”
+ Chèt tú: thÐp DC 100A, HRC = 58…63
L
1
= 55 L
2
= 30 R = 2
+ §ai èc: TCVN 1905-76
d = 10 D = 19,6 D
1

= 16
S = 17 H = 8
+ Vßng ®Öm: thÐp C45
d = 11 D = 24 S = 5
16
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
+ Bulông M6, TCVN 1892-76
d = 6 D = 11,5 H = 4,5
l
0
= 15 l = 28
9. Kết luận:
Với kết cấu đồ gá nh trên, quá trình tiến hành khoan lỗ cho chi tiết đợc thực
hiện một cách dễ dàng. Cơ cấu định vị và kẹp chặt đảm bảo cố định tốt chi tiết,
đồng thời thuận tiện trong việc tháo lắp.
Tuy nhiên, kết cấu trên của đồ gá vẫn còn có điểm hạn chế. Đó là, quá trình
tháo lắp chi tiết yêu cầu phải vặn đồng thời cả hai bulông để giải phóng hai mỏ
kẹp. Điều này có ảnh hởng nhất định đến năng suất của máy do có sự tiêu hao
về thời gian.
Tóm lại, đồ gá trên hoàn toàn có thể ứng dụng để gia công chi tiết với sự
đảm bảo cao về yêu cầu kỹ thuật cũng nh năng suât gia công.
17
Đồ án: Thiết kế đồ gá gia công cơ khí
TàI liệu tham khảo
1. Đồ gá Tập 2.
TCVN 1173-71và TCVN 1217-71
2. Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí.
Học viện kỹ thuật quân sự - 2001
3. Hớng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy.
Bộ môn công nghệ chế tạo máy.

Học viên kĩ thuật quân sự - 2003
4. Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá.
Lê Văn Tiến ,Trần Văn Địch ,Trần Xuân Việt
Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 1999
5. Sổ tay Atlas đồ gá.
Trần Văn Địch
Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật 2000
6. Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1,2,3.
Nguyễn Đắc Lộc ,Lê Văn Tiến
Ninh Đức Tốn ,Trần Xuân Việt
Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 2001
18