THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO NGUYÊN CÔNG KHOAN LỖ 3 CỦA TAY BIÊN

- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan lỗ 3 của tay biên
R7,5
R11
ỉ11,5
ỉ3
60
5
9,5
54
0,1
5
3
ỉ10
Phân tích
Để đảm bảo độ đồng tâm của lỗ 3 đối với mặt trụ ngoài của tay biên ta dùng
mặt trụ ngoài đã gia công làm chuẩn định
vị để gia công lỗ 3.
Do lỗ rất sâu (L = 90mm) nên để đảm
bảo tính cứng vững và tránh làm gẫy mũi
khoan trong quá trình gia công ta chia quá
trình khoan lỗ 3 làm hai lần, nghĩa là
khoan một nửa chiều dài của lỗ sau đó
quay lại khoan hết phần chiều dài còn lại.
Sở dĩ nh vậy là do lỗ 3 chỉ có tác dụng
dẫn dầu vào bôi trơn khớp cầu nên ta cũng
không cần chú ý tới độ xuyên tâm.
Phân tích sơ đồ gá đặt phôi
Để đảm bảo đợc độ đồng tâm của lỗ
3 với mặt trụ ngoài và độ vuông góc của
tâm lỗ 3 so với mặt đầu ta phải hạn chế

ít nhất 5 bậc tự do. ở các nguyên công tr-
ớc ta đã gia công đợc mặt trụ ngoài và mặt
đầu vì vậy ta sẽ dùng nó làm chuẩn định vị
để gia công lỗ 3.
Định vị
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
114
- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
- Mặt trụ ngoài hạn chế 4 bậc tự do bằng 2 khối V ngắn.
- Mặt phẳng đầu hạn chế 1 bậc tự do
Kẹp chặt
Dùng khối V di động kẹp vào mặt trụ ngoài của biên
1- Chọn cơ cấu định vị
- Do mặt đầu đã gia công nên nó là
chuẩn tinh vì vậy ở mặt đầu ta dùng một
bạc tỳ (hình vẽ), vì diện tích tiếp xúc nhỏ
nên ta coi nó chỉ hạn chế đợc một bậc tự
do.
- Đối với mặt trụ ngoài ta dùng hai
khối V ngắn cố định lắp trên mặt phẳng
ngang.
(hình vẽ)
6,5
2 lỗỉ6,5
ỉ11
20
55
40
2 lỗỉ5

11
8
90
- Để kẹp chặt ta dùng một khối V di động
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
115
15
ỉ13
ỉ18
- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
12
14
50
9
0

3
2
9
8
2
lỗ
ỉ3
2- Xác định chế độ cắt, lực cắt và mômen xoắn.
Chế độ cắt:
Trong phần thiết kế các quy trình công nghệ gia công tay biên ta đã có:
- Chiều sâu cắt t = 1,5mm
- Lợng chạy dao s = 0,052mm/v
- Vận tốc cắt v = 10 m/p

- Số vòng quay n = 1060 v/p
Lực chiều trục và mô men xoắn:
Mômen xoắn M
x
= 10.C
M
.D
q
.s
y
.k
p
Lực chiều trục P
o
= 10.C
P
.D
q
.s
y
.k
p
Các hệ số và số mũ tra bảng 5-32 STCNCTM tập II ta đợc
C
M
= 0.0345; q = 2; y = 0,8
C
p
= 68; q = 1; y = 0,7 và k
p

tra bảng 5-9 STCNCTM tập II ta đợc
k
p
= k
MP
=
75.0
b
750







=
19,1
750
950
75.0
=






Thay vào công thức ta có:
M

x
= 10.C
M
.D
q
.s
y
.k
p
= 10.0,0345.3
2
.0,03
0.8
.1,19 = 0,2235 (N.m)
P
o
= 10.C
P
.D
q
.s
y
.k
p
= 10.68.3
1
.0,03
0.7
.1,19 = 209 N
3- Tính lực kẹp cần thiết

Lực kẹp phải đảm bảo phôi cân bằng ổn định, không xê dịch trong suốt quá
trình gia công, vậy ta phân tích nh sau:
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
116
- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
Dới tác dụng của lực cắt và mômen cắt chi tiết sẽ bị dịch chuyển tịnh tiến sang
phải và lật quanh điểm A. Do vậy lực kẹp cần thiết W phải thắng đợc sự tịnh tiến
của phôi và sinh ra mômen cản phải lớn hơn mômen lật phôi.
Ta có hệ phơng trình nh sau:
K.P
tđ
W + P
0
.f (1)
K.P
tđ
.a W.b (2)
Trong đó:
- a: khoảng cách từ điểm lật A tới điểm đặt lực
P
tđ
, với đồ gá thiết kế ta lấy a= 80mm
- b: khoảng cách từ điểm lật A tới điềm đặt lực
kẹp W, ta lấy b = 25mm
- P
tđ
: lực cắt tơng đơng
Với P
tđ

=
0
x
d
M.2
=
3
223.2
= 149 N
- f: hệ số ma sát giữa mặt định vị và chi tiết f = 0,15
- K: hệ số an toàn
K = K
0
.K
1
.K
2
.K
3
.K
4
.K
5
.K
6
.
K
0
=1,5 : Hệ số an toàn chung .
K

1
: Hệ số tính đến trờng hợp lực cắt tăng khi
độ bóng thay đổi. Với bớc gia công thô K
1
= 1,2
K
2
= 1 : Hệ số tính đến trờng hợp tăng lực cắt
khi dao mòn
K
3
= 1 : Hệ số tính đến trờng hợp tăng lực cắt khi gia công gián đoạn
K
4
= 1,3: Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt khi kẹp bằng tay .
K
5
= 1 : Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay .
K
6
= 1,5 : Hệ số tính đến trờng hợp mô men làm quay chi tiết khi định vị chi
tiết trên phiến tỳ.
K = 1,5.1,2.1.1.1,3.1.1,5 = 3,51
- P
0
: lực chiều trục P
0
= 209 N
Vậy thay vào phơng trình ta có :
K.P

tđ
W + P
0
.f (1)
W K.P
tđ
- P
o
.f
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
117
W
A
P
tđ
W
a
M
x
P
0
b
- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
W 3,51.149 - 209.0,15 = 491 N
Với phơng trình mômen
K.P
tđ
.a W.b (2)
W

25
80.149.51,3
b
a.P.K
td
=
=1673 N
Vậy trong hai trờng hợp trên ta chọn lực kẹp có giá trị 1673N.
4- Tính đờng kính bulông
Với lực kẹp tính toán đợc nh trên ta đi tính toán đờng kính trục ren để thỏa mãn
yêu cầu.
Đờng kính trung bình của trục ren tính theo công thức (Thiết kế hệ dẫn động
cơ khí tập I trang 163)
d
2
=
[ ]
q
Q
hH

Trong đó:
- Q: lực dọc trục chính là lực kẹp W cần thiết.
-
H
= H/d
2
là hệ số chiều cao đai ốc (H: chiều cao đai ốc), thờng chọn trong
khoảng 1,2 ữ 2,5 ta lấy
H

= 1,2
-
h
= h/p là hệ số chiều cao ren (h: chiều cao làm việc của ren, p: bớc ren) đối
với ren răng ca ta có
h
=0,75
- [q] : áp suất cho phép, đối với cặp vật liệu vít- đai ốc là thép - gang ta có [q] =
5 Mpa.
Vậy:
d
2
=
]q.[
Q
hH

=
5.75,0.2,1.
1673

=10,88 mm
Lấy theo tiêu chuẩn ta đợc đờng kính trung bình trục ren là d = 12mm
4- Xác định các cơ cấu khác của đồ gá
a) Cơ cấu dẫn hớng.
Vì nguyên công thiết kế là khoan lỗ 3 do vậy cơ cấu dẫn hớng bao gồm bạc
dẫn hớng và phiến dẫn.
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
118

- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
Bạc dẫn h ớng.
Do yêu cầu là phải khoan lỗ 3 đồng thời kết hợp
vát mép do vậy ta dùng loại bạc dẫn hớng thay
nhanh. Rãnh trên bạc có tác dụng làm giảm thời
gian thay bạc. Công nhân đứng máy chỉ cần xoay
bạc sao cho phần khuyết trên chiều dày vai bạc
ứng với vít hãm là có thể rút bạc ra khỏi phiến
dẫn.
Phiến dẫn.
Dùng loại phiến dẫn lắp cố định với thân đồ
gá do vậy ta không cần dùng đến phiến dẫn tháo
nhanh hay kiểu trụ trợt thanh khía trong trờng hợp này ta luôn đảm bảo đợc độ
chính xác kích thớc yêu cầu bởi vì
không bị ảnh hởng bởi sai số do mòn
bản lề
b) Cơ cấu tháo nhanh
Do ta dùng phiến dẫn cố định nên
để tháo lắp chi tiết đợc dễ dàng thuận
lợi ta dùng cơ cấu tháo nhanh
6- Xác định các sai số chế tạo đồ gá
Sai số chuẩn
Ta có sơ đồ nh sau: (hình vẽ)
Ta có chuỗi kích thớc: H = c - x
Trong đó:
- c: là kích thớc cố định (khoảng
cách từ tâm mũi khoan tới đáy khối V)
- x: là kích thớc thay đổi
Vậy ta có sai số chuẩn của kích thớc thực
hiện:

c(H)
=
c(x)

Với x =
2/sin.2
D

-
2
D
=
2
D
(
1
2/sin
1


)
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
119
A
B
O
c=const
x
H

ỉ23
- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
Trong đó sai số của kích thớc đờng kính D là 2. Vậy sai số chuẩn của kích thớc
thực hiện: (: góc khối V = 90
0
)

c(H)
=
c(x)
=
)1
2/sin
1
(
2
.2



Do bề mặt ngoài đã qua nguyên công tiện bán tinh nên đạt độ chính xác kích
thớc cấp 10, tra sai lệch cho mặt trụ ngoài 23 ta đợc = 84àm.
Vậy sai số chuẩn:
c
=
)1
45sin

1
(
2
40.2

= 35 àm
Sai số kẹp chặt
Sai số kẹp chặt xuất hiện do lực kẹp chặt phôi sinh ra và giá trị của nó bằng l-
ợng di động của chuẩn gốc chiếu lên phơng của kích thớc thực hiện.

kc
= (y
max
- y
min
).cos
: Góc giữa phơng của kích thớc thc hiện và lực kẹp
Trong trờng hợp này ta có thể tính theo công thức

kc
= C.W
0,5
= 0,3.1673
0.5
= 12,27 àm
trong đó C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, W là lực kẹp cần thiết đã đợc
tính ở phần trớc.
Sai số đồ gá

đg

Sai số đồ gá
đg
bao gồm sai số sinh ra do chế tạo
ct
, do lắp ráp đồ gá không
chính xác
lđ
, do mòn cơ cấu định vị
m

mldctdg
++=

-
ct
: sai số chế tạo đồ gá
-
lđ
: sai số lắp đặt nhỏ thờng lấy
lđ
= 10 àm
-
m
: sai số do mòn tínhtheo công thức:

m
=

.
N

(àm)
: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng đồ định vị, mặt định vị. Do mặt định vị của
ta là mặt chuẩn tinh nên tra bảng 6.2 (tính và thiết kế đồ gá) ta đợc = 0,3.
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
120
- Thiết kế đồ gá khoan lỗ 3
N: Số lần tiếp xúc giữa chi tiết gia công và đồ định vị chính là số lợng phôi
đuợc định vị giữa hai lần điều chỉnh cơ cấu định vị của đồ gá. Do điều kiện sản
xuất hàng loạt nên ta chọn N = 1000.
Vậy
m
=

.
N
= 0,3.
1000
= 9,48(àm)
Do đó sai số gá đặt đồ gá
gđ
phải thoả mãn điều kiện sau:

gđ
< [
gđ
] = (
2
1
ữ

5
1
)
: Dung sai cho phép của kích thớc cần đạt, với chuẩn định vị chính là mặt trụ
ngoài 26 nên = 130àm (cấp 11)
Vậy lấy [
gđ
] = (
2
1
ữ
5
1
) = 65àm .
Mặt khác ta lại có:

gđ
< [
gđ
] =
22222222
ctmldkcdgkc
++++=++
Nh vậy để thoả mãn yêu cầu làm việc, nghĩa là khi gia công trên đồ gá luôn đạt đ-
ợc yêu cầu kỹ thuật của chi tiết thì ta phải có:

)(
22222
ldmkcgdct
+++=

=
=
)105,94,935(65
22222
+++
= 52,16àm
Vậy khi chế tạo đồ gá phải thoả mãn sai số chế tạo ở trên.
Điều kiện kỹ thuật của đồ gá
Từ kết quả tính toán giá trị sai số gá đặt cho phép của đồ gá ở trên ta có thể nêu
yêu cầu kỹ thuật của đồ gá nh sau:
- Độ không song song giữa mặt định vị C và mặt đáy A là mặt định vị giữa đồ gá
và bàn máy nhỏ hơn 0,052mm trên 100 mm chiều dài.
- Độ không vuông góc giữa mặt định vị C và tâm khối V nhỏ hơn 0,052 mm
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
121