bài tập lớn thiết kế đồ gá

Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
Lời nói đầu
Môn học công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong chơng
trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các
thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải
Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy kỳ 9 là một trong các đồ án có
tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí đặc biệt đối với sinh
viên ngành CTM
Thiết kế đồ gá máy là bớc đầu chuẩn bị cho việc thực hiện đồ án môn
học công nghệ chế tạo máy.
Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của các thầy Pts Trần Xuân Việt-
giảng dạy môn Tính và thiết kế đồ gá và Pgs-Pts Lê Văn Tiến - giảng dạy
môn Công nghệ chế tạo máy , đến nay em đã hoàn thành bài tập lớn đồ gá
của mình. Tuy nhiên việc thiết kế không tránh khỏi sai sót em rất mong đợc
sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo của các bạn
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội ngày 18 tháng 3 năm 2002
Sinh viên
Nguyễn Hữu Thắng
Phần thuyết minh
1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:
Càng gạt là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng càng, chúng là một loại chi tiết
có một hoặc một số lỗ cơ bản mà tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với
nhau một góc nào đó.
Chi tiết dạng càng thờng có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết
này ( thờng là piston của động cơ) thành chuyển động quay của chi tiết khác (nh là
1
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
trục khuỷu) hoặc ngợc lại. Ngoài ra chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng
( khi cần thay đổi tỉ số truyền trong các hộp tốc độ).
Điều kiện làm việc của càng gạt đòi hỏi khá cao:

+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ.
+ Luôn chịu lực tuần hoàn, va đập.
2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:
Bề mặt làm việc chủ yếu của càng gạt là các bề mặt trong của các lỗ. Cụ thể
ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:
- Độ không song song giữa đờng tâm của các lỗ.
- Độ vuông góc giữa các lỗ và các mặt đầu
- khoảng cách giữa các đờng tâm lỗ phai đảm bảo độ chính xác cấp 8 tới
cấp 9
- Chi tiết dạng càng là chi tiết có dạng thanh dẹt, dài,yếu do vậy phải đảm
bảo kết cấu của càng phải đủ cững vững
Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đa ra một số nét công nghệ điển
hình gia công chi tiết tay biên nh sau:
+ Kết cấu của càng phải đợc đảm bảo khả năng cứng vững.
+ Với Càng gạt, kích thớc không lớn lắm phôI nên chọn là phôI dập và vì để
đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của càng.
+ Chiều dàI các lỗ cơ bản nên chọn bằng nhau và các mặt đầu của chúng
thuộc hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.
+ Kết cấu của càng nên chọn đối xứng qua mặt phẳng nào đó. Đối với càng
gạt các lỗ vuông góc cần phảI thuận lợi cho việc gia công lỗ.
+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một
lúc.
+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh
thống nhất.
Với càng C1 , nguyên công đầu tiên gia công hai mặt đầu cùng một lúc để
đảm bảo độ song song của 2 mặt đầu và để làm chuẩn cho các nguyên công sau
(gia công hai lỗ chính ) nên chọn chuẩn thô là hai mặt thân càng không gia công.
Với nguyên công này ta sẽ định vị chi tiết trên hai khối V và một mặt đầu của phôi.
Khi đó ta sẽ tạo đợc các mặt chuẩn vững chắc để gia công mặt chuẩn bên kia.
(nguyên công 1 và 2).

Sau khi đã gia công hoàn thành các mặt đầu ta sẽ dùng một mặt đầu kết hợp
với hai mặt bên để làm chuẩn gia công các lỗ cơ bản (nguyên công 3,4,5,6 ).
Công việc tiếp theo là ta dung các lỗ cơ bản và các mặt đầu đã đợc gia công
để làm chuẩn gia công các mặt còn lại (nguyên công 7 và 8).
Nguyên công cuối cùng là thực hiện kiểm tra các yêu cầu công nghệ của chi
tiết gia công (nguyên công 9).
2
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
Trong nguyên công 1,2,3, Khi định vị chi tiết bằng khối V sai số định vị đợc xác
định bằng sự dịch chuyển tâm của lỗ sdo với mặt tròn ngoài. Do vậy ở đây ta có thể
dùng khối V tự định tâm.
3. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 5 : Khoét lỗ

42

0,25
3.1. Phân tích:
để gia công lỗ 42

0,25
ta cần phải gia công làm ba bớc: khoét , doa thô, doa
tinh. Do vậy ta chỉ cần tính và thiết kế đồ gá cho bớc khoét là đủ.
Lập sơ đồ gá đặt: Gia công lỗ 42

0,25
cần đảm bảo độ đồng tâm tơng đối
giữa hình trụ trong và hình tròn ngoàI của phôI và độ vuông góc của tâm lỗ
và mặt đầu đồng thời cần đảm bảo khoảng cách tâm của hai lỗ A = 107

0.1

bởi vậy ta định vị nhờ một phiến tì hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đầu,
một chốt trụ ngắn định vị vào lỗ 16 hạn chế hai bậc tự do tịnh tiến và một
chốt trám định vị vào lỗ 16 vừa gia công ở nguyên công trớc hạn chế 1 bậc
tự do chống xoay
Chọn máy: Máy khoan đứng 216A có đờng kính mũi khoan lớn nhất khi
khoan thép có độ bền trung bình
max
= 75mm. Công suất của máy N
m
=
13 kW
Chọn dao: Mũi Khoét có lắp mảnh hợp kim cứng, Mũi Doa bằng thép gió
( Tra theo bảng 4-47, 4-49 Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy tập 1):
Chế độ cắt:
chế độ cắt bớc 1 : khoét thô lỗ 40,5
+ Chiều sâu cắt t = 1,3 mm
+ Lợng chạy dao S =1,6 mm/vòng ( Bảng 5-26, sổ tay CNCTM )
+ Tốc độ cắt V đợc tính theo công thức
V =
v
y
x
m
q
v
K
StT
DC

.

Trong đó :-Các hệ số và số mũ tra bảng 5-29 SổTayCNCTM II
C
v
= 105; q=0,4 ; m=0,4 ; y=0,45 , x = 0,15
Tuổi thọ của mũi khoét gắn hợp km cứng T =50 phút ( Bảng 5-30, sổ
tay CNCTM )
Hệ số K
v
= K
MV
.k
UV
.K
LV
K
LV
=
nv
HB






190
Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II
HB = 190 K
MV
= 1

K
UV
= 1 , Bảng 5-6 Sổ tay CNCTM II
3
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
K
LV
= 1 , Bảng 5-31 Sổ tay CNCTM II
K
LV
= 1
V =
1.
6,1.3,1.60
5,40.105
4,015,04,0
2,0

V = 34m/ph
n =
D
V
.,
.
143
1000
=
5,40.14,3
34.1000
= 268 vòng/phút

Bớc 2 : doa thô lỗ 41,8
+ Chiều sâu cắt t = 0,3 mm
+ Lợng chạy dao S =3,8 mm/vòng ( Bảng 5-27, sổ tay CNCTM )
+ Tốc độ cắt V đợc tính theo công thức
V =
v
y
x
m
q
v
K
StT
DC

.
Trong đó :-Các hệ số và số mũ tra bảng 5-29 SổTayCNCTM II
C
v
= 15,6 ; q=0,2 ; m=0,3 ; y=0,5 , x = 0,1
Tuổi thọ của mũi doa thép gió P18 T =180 phút ( Bảng 5-30, sổ tay
CNCTM )
Hệ số K
v
= K
MV
.k
UV
.K
LV

K
LV
=
nv
HB






190
Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II
HB = 190 K
MV
= 1
K
UV
= 1 , Bảng 5-6 Sổ tay CNCTM II
K
LV
= 1 , Bảng 5-31 Sổ tay CNCTM II
K
LV
= 1
V =
1.
8,3.3,0.180
8,41.6,15
5,0

1,0
3,0
2,0

V = 4,01 m/ph
n =
D
V
.,
.
143
1000
=
8,41.14,3
01,4.1000
= 30 vòng/phút
4
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
bớc 3 : Doa tinh lỗ 40
+ Chiều sâu cắt t = 0,15 mm
+ Lợng chạy dao S =3,8 mm/vòng . Hệ số điều chỉnh Kos = 0,8
( Bảng 5-27, sổ tay CNCTM ) S = 3,4.0,8 = 3,04
+ Tốc độ cắt V đợc tính theo công thức
V =
v
y
x
m
q
v

K
StT
DC

.
Trong đó :-Các hệ số và số mũ tra bảng 5-29 SổTayCNCTM II
C
v
= 15,6 ; q=0,2 ; m=0,3 ; y=0,5 , x = 0,1
Tuổi thọ của mũi doa thép gió P18 T =180 phút ( Bảng 5-30, sổ tay
CNCTM )
Hệ số K
v
= K
MV
.k
UV
.K
LV
K
LV
=
nv
HB

190
Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II
HB = 190 K
MV
= 1
K
UV
= 1 , Bảng 5-6 Sổ tay CNCTM II
K
LV
= 1 , Bảng 5-31 Sổ tay CNCTM II
K
LV
= 1
V =
1.
04,3.15,0.180
42.6,15
5,0
1,0
3,0
2,0

V = 4,81 m/ph
n =
D
V
.,
.
143

1000
=
42.14,3
81,4.1000
= 36vòng/phút
3.2. lập sơ đồ tính lực:
a. Sơ đồ tính lực.
Khi khoét mũi khoét tác dụng vào phôi một mô men khoét M
x
và một lực
P
o
hớng từ trên xuống. Để chống lại ảnh hởng của mô men khoét tới yêu cầu
gia công ta phải cân bằng mô men khoét bằng cách tạo ra một mô men ma
sát. Để có mô men ma sát ta phải tạo ra một lực có chiều hớng từ trên
xuống.Nh vậy trọng lực và lực cắt P
0
đóng vai trò là một lực kep. Tuy vậy
trọnh lợng chi tiết là không đáng kể do vậy ở đây ta chỉ tính lực kẹp do lực
cắt P
0
và lực kẹp chặt W do cơ cấu kẹp chặt sinh ra.
Sơ đồ tính lực :
5
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
Po
Mx
W
W
b. Tính lực cắt:

Nh phân tích ở trên lực cắt bao gồm : Mô men xoắn M
x
và lực chiều trục P
0
.
Theo sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có:
+ mô men khoét và lực cắt khi khoét:
M
k
= 10. C
M
.D
q
.t
x
. S
y
. k
p
;
P
0
= 10. C
P
.D
q
. t
x
. S
y

. k
p
;
Theo bảng 5-9 sổ tay CNCTM ta có k
p
=0,6
Theo bảng 5-32 sổ tay CNCTM : với vật liệu phôi là Gang xám GX15-
32 và vật liệu dao là hợp kim cứng có :
- hệ số cho M
K
:
C
M
=0,196; q = 0,85; x =0,8; y= 0,7; k
p
=0,6
M
k
=10. 0,196 . 41,5
0,85
. 0,25
0,8
. 0,12
0,7
. 0,6 = 2,09N.m
- Hệ số cho P
0
:
C
P

=46; q = 0; x=1 ;y=0,4
P
0
=10 . 46 . 41,5
0
.0,25
1
. 0,12
0,4
. 0,6 =29,55N
c. Tính lực kẹp :
Điều kiện cân bằng:
M
ms
= M
x
6
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
Để tăng tính chất an toàn khi kẹp chặt ta thêm hẹ số an toàn K
M
ms
K.M
x

+ Với sơ đồ tính lực kẹp nh hình vẽ ta có:
M
ms
= 2. F
ms
. L

F
ms
=(W+P
0
) . f
M
ms
= 2. (W+P
0
). f

. L
Trong đó f là hệ số ma sát.
Với mỏ kẹp có khía nhám f =0,45.
L: khoảng cách tay đòn; L=107mm
2. (W+P
0
). f

. L Mx
W
Lf
MxK
2
.
- P
0

K: là hệ số an toàn,đợc tính nh sau :
K = K

o
.K
1
. K
2
. K
3
. K
4
. K
5
. K
6
K
o
:là hệ số an toàn trong mọi trờng hợp , lấy K
o
=1,5
K
1
:là hệ số kể đến lợng d không đều ,khi khoét lấy K
2
=1,2
K
2
:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt ,lấy K
2
=1,5
K
3

:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục , lấy K
3
=1
K
4
:là hệ số kể đến nguồn sinh lực , kẹp chặt bằng tay lấy K
4
=1,3
K
5
:là hệ số kể đến vị trí tay quay khi kẹp , lấy K
5
=1,2
K
6
:là hệ số kể đến tính chất tiếp xúc , lấy K
6
=1
K = 1,5 . 1,2. 1,5. 1. 1,3 . 1,2 . 1 = 4,212
W (1000 .
107.45,0.2
09,2.212,4
-
2
55,29
) = 6,09 N
d. Chọn cơ cấu kẹp:
Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu : khi kẹp phải giữ đúng vị trí phôi
lực kẹp tạo ra phải đủ ,không làm biến dạng phôi , kết cấu nhỏ gọn ,thao tác
thuận lợi và an toàn .

Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp đơn giản, kẹp chặt bằng mối ghép ren, lực kẹp
hớngtừ trên xuống thông qua mỏ kep.
7
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
la
lb
Từ sơ đồ cơ cấu kẹp ta có phơng trình cân bằnglực:
W.(la+lb) = Q . l
b
Q =
lb
lblaW ).( +
Trong đó : la=33mm; lb=30mm
Q =
30
)3033.(09,6 +
12,789 (N)
e. Cơ cấu dẫn hớng và các cơ cấu khác:
* Cơ cấu dẫn hớng
Với đồ gá khoan , khoét , doa thì cơ cấu dẫn hớng là một bộ phận quan
trọng ,nó xác định trực tiếp vị trí của mũi khoan và tăng độ cứng vững của
dụng cụ trong quá trình gia công.
Cơ cấu dẫn hớng đợc dùng là phiến dẫn cố định , bạc dẫn đợc chọn là loại
bạc thay nhanh, bạc cố định cho bạc thay nhanh
* Các cơ cấu khác
Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên bàn máy là Bulông và đai ốc .
Thân đồ gá đợc chọn theo kết cấu nh bản vẽ lắp , thân đợc chế tạo bằng
gang
3.3. xác định sai số đồ gá:
Sai số chế tạo đồ gá cho phép theo yêu cầu của nguyên công để quy định

điều kiện kĩ thuật chế tạo và lắp ráp đồ gá.
Nh vậy ta có:
+Sai số gá đặt cho phép :
[ ]







ữ=++++=
2
1
5
1
22222
gdctlrldmkcgd
8
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
Suy ra :
[ ]
2222
2
cldmkgdctlr

=
Trong đó

k

: là sai số do kẹp chặt phôi , trong trờng hợp này lực kẹp vuông góc
với phơng kích thớc thực hiện do đó
k
= 0

m
: là sai số do mòn đồ gá,ta có
m
=
N
với N là số chi tiết gia công ; chọn N = 5000 chi tiết

m
=
N
=0,03
5000
=2,12àm

lđ
: là sai số do lắp đặt đồ gá , lấy
lđ
= 10 àm

c
: là sai số chuẩn do định vị chi tiết gia công
với sơ định vị nh đã chọn (hìn vẽ):
ta có sai số chuẩn
c
=

max
= ES ei
Với ES: sai lệch trên của lỗ ;
với lỗ 16

0,013
ta có ES=0,013mm =13àm
ei: sai lệch dới của chốt ; theo sổ tay CNCTM ta có kích thớc của chốt
là 16f7
es = -32àm ; ei = -50àm
c
=
max
=13 (- 50 ) = 63àm


gđ
: là sai số gá đặt, theo bảng 7-3 sổ tay & atlat đồ gá ta có
gđ
=70àm
vậy
[ ]
7,28631012,270
22222222
2
===
cldmkgdctlr

àm
4. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá:

9
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
+ Các kích thớc nhận đợc bằng phơng pháp cắo hơi hoặc bằng kéo có độ
chính xác cấp 9
+ Các kích thớc của các chi tiết sau gia công tinh có độ chính xác cấp 7
+ Tất cả các kích thớc tự do khác có độ chính xác cấp 5
+Thân đồ gá phải đợc ủ để khử ứng suất.
+ Kiểm tra các kích thớc chuẩn: khoản cách tâm bạc dẫn, kích thớc của
cơ cấu kẹp, kiểm tra các chế đọ lắp ghép của chi tiết, đặc biệt là các kích
thớc thay đổi của đồ gá.
+ Đồ gá đợc sơn bằng sơn dầu có màu ghi.
+ Đóng nhãn mác của nơi chế tạo.
tài liệu tham khảo
1- Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá Pgs-Pts Lê Văn Tiến 1999
2- Sổ tay &Atlas Đồ gá Pgs-Pts - Trần Văn Địch 2000
3- Sổ tay công nghệ chế tạo máy
Pgs-Pts - Trần Văn Địch vàPgs-Pts Nguyễn Đắc lộc 2000
4- Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy Pgs-Pts - Trần Văn Địch 1999
5- Máy cắt kim loại Nguễn Thé Lỡng
10
Bài tập lớn đồ gá Nguyễn Hữu Thắng CTM8K43
6- Cơ sở máy công cụ
7- Dung sai Ninh Đức Tốn -2000
11