Báo cáo BTL đồ gá: Tính toán thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết càng C15 nguyên công 5.

Bài tập lớn Đồ Gá

Khoa cơ khí
Bộ môn công nghệ chế tạo máy

*****

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Vệt Nam

Độc Lập Tự Do Hạnh Phúc

Bài tập lớn

Họ và tên sinh viên: Tống Mạnh Toàn
Nhiệm vụ thiết kế: Tính toán thiết kế đồ gá chuyên dùng gia công chi tiết càng
C15 nguyên công 5.
Các tài liệu ban đầu:
- Bản vẽ chi tiết gia công
- Bản vẽ tiến trình công nghệ gia công
Nội dung các công việc cần thực hiện:
- Phân tích chức năng làm việc của chi tiết, kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật
cho trên bản vẽ.
- Phân tích yêu cầu của nguyên công đợc giao nhiệm vụ thiết kế.
- Chọn và tính toán các thông số công nghệ khi gia công: Máy, dụng cụ, chế
độ cắt, lực cắt khi gia công
- Phân tích sơ đồ định vị, chọn cơ cấu định vị phù hợp.
- Xây dựng sơ đồ gá đặt, xác định phơng, chiều, điểm đặt của các ngoại lực
tác dụng lên phôi.
- Lập phơng trình cân bằng tĩnh để xác định lực kẹp.
- Chọn cơ cấu kẹp để thoả mãn các yêu cầu công nghệ, năng suất dễ thao
tác.

- Chọn cơ cấu dẫn hớng hoặc so dao (nếu cần)
- Chọn cơ cấu phân độ (nếu cần)
- Thiết kế hoặc chọn thân đồ gá phù hợp.
- Tính toán độ chính xác đồ gá, chọn yêu cầu kỹ thuật cảu đồ gá.
- Vẽ đồ gá trên khổ giấy A3 và tập thuyết minh.
Ngày 17 tháng 2 năm 2003
Giáo viên hớng dẫn

Tiến trình công nghệ gia công chi tiết càng C15
1. Gia công mặt đầu C
Chuẩn: Mặt b
Kích thớc: 21; 63
Độ nhám: Rz=20
1


Bài tập lớn Đồ Gá
2. Gia công mặt đầu B
Chuẩn: Mặt C
Kích thớc: 200,1
Độ nhám: Rz=20
3. Gia công mặt A
Chuẩn: Mặt C
Kích thớc: 62+0,1
Độ nhám: Rz=20
4. Gia công mặt D
Chuẩn: Mặt B
Kích thớc: 42+0,1
Độ nhám: Rz=20
5. Gia công hai lỗ: 10+0,035

Chuẩn: Mặt B, 25
Kích thớc: 180
Độ nhám: Ra=2,5
6. Gia công lỗ: 20+0,035
Chuẩn: Mặt C, hai lỗ 10
Kích thớc: 900,1
Độ nhám: Ra=2,5
7. Gia công lỗ: 12+0,035
Chuẩn: Mặt D, lỗ 10, 20
Kích thớc: 21
Độ nhám: Ra=2,5
8. Gia công lỗ 6+0,03
Chuẩn: Mặt B, hai lỗ 10
Kích thớc: 10
Độ nhám: Ra=2,5

2


Bài tập lớn Đồ Gá

Phần thuyết minh
I, Phân tích chức năng làm việc của chi tiết, kiểm tra các
yêu cầu kỹ thuật cho trên bản vẽ.
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 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.
* Điều kiện kỹ thuật:
- Kích thớc các lỗ cơ bản đực gia công với độ chính xác cấp 7ữ9, độ nhám bề mặt
Ra= 0,63ữ0,32.
- Độ không song song của tâm các lỗ cơ bản trong khoảng 0,03ữ0,05(mm)
- Các rãnh then đợc gia công đạt cấp chính xác 8ữ10 và độ nhám Rz=40ữ10 hay
Ra=10ữ2,5
- Các mặt làm việc càng đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 50ữ55HRC.
* Điệu kiện làm việc của càng gạt đòi hỏi khá cao:
3


Bài tập lớn Đồ Gá
+ Luôn chịu ứng suất của càng gạt đòi hỏi khá cao
+ Luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kỳ.
II, Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Nh mọi dạng chi tiết khác, đối với chi tiết càng gạt tính công nghệ có ý nghĩa quan
trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến năng suất và độ chính xác gia công. Vì vậy khi thiết
kế càng cần phải chú ý tới kết cấu.
+ Độ cứng vững của càng
+ Chiều dài của các lỗ cơ bản nên bằng nhau và các mặt đầu của chúng cùng nằm trên 2
mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.
+ Kết cấu của càng nên đối xứng qua 1 mặt phẳng nào đó. Đối với những càng có các lỗ
vuông góc với nhau thì kết cấu đó phải thuận lợi cho việc gia công các lỗ đó.
+ Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng 1 lúc.
+ Hình dáng của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất.
Đối với càng gạt C15 nguyên công đầu tiên là gia công mặt đầu C với chuẩn B, sau đó

gia công mặt đầu B lấy C làm chuẩn, gia công mặt A lấy C làm chuẩn, Gia công mặt D
lấy chuẩn B (nguyên công 1,2,3,4), gia công hai lỗ 10 lấy B làm chuẩn (nguyên công
5), gia công lỗ 20 lấy chuẩn mặt C và 2 lỗ 10(nguyên công 6) Gia công lỗ 12 lấy
chuẩn mặt D và lỗ 10, 20 làm chuẩn (nguyên công 7), Gia công lỗ 6 lấy mặt B và
2 lỗ 10 làm chuẩn(nguyên công 8).
III, Thiết kế đồ gá cho nguyên công 5 gia công 2 lỗ 10+0,035.
1, Phân tích:
Để gia công 2 lỗ 10+0,035 cần phải thực hiện 2 bớc khoan, doa thô.
Do đó chỉ cần thiết kế đồ gá cho khoan là đủ.
+ Lập sơ đồ gá đặt: Gia công 2 lỗ 10+0,035 cần đảm bảo đồng tâm tơng đối giữa hình
trụ trong và hình tròn ngoài của phôi. Độ vuông góc của tâm lỗ và mặt đầu đồng thời
cần đảm bảo khoảng cách tâm lỗ 2 mặt đầu và tâm lỗ cơ bản 90 0,1 Do đó chi tiết đợc
định vị trên phiến tỳ, khối V (vừa định vị vừa kẹp phụ) kẹp chặt chi tiết bằng mỏ kẹp.
Các bạc thay nhanh có tác dụng dẫn hớng các dao, khi gia công chốt tỳ phụ tăng độ
cứng vững của chi tiết khi gia công.
2, Chọn máy:
Chọn máy khoan cần 2H53 (Bảng 8 [1])
Đặc tính kỹ thuật

2H53

Đờng kính gia công lớn nhất (mm)

35

Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy (mm)

320 ữ 1400

Côn móc trục chính

N04

Số cấp tốc độ

21
4


Bài tập lớn Đồ Gá
Giới hạn số vòng quay (vòng/ phút)

25 ữ 2500

Số cấp chạy dao

12

Giới hạn chạy dao (mm/vòng)

0,056 ữ 25

Công suất động cơ (KW)

3

Kích thớc máy (mm)

870 x 2100

Độ phức tạp sửa chữa R

29

3, Chọn dao:
Chọn mũi khoan thép gió chuyên dùng (bảng 4-40 [2]), mũi doa có gắn các lỡi bằng
thép gió (bằng 4-49 [2]).
4, Chế độ cắt:
Bớc 1:
Khoan đờng kính lỗ 9,8
Chiều sâu cắt: t=0,5.9,8=4,9(mm)
Lợng chạy dao: S=0,24ữ0,31(bảng 5-25 [3])
Tốc độ cắt v đợc tính:
v=

C v .D q
.K v (m / ph)
T m .S y

Tuổi thọ mũi khoan T=35 (bảng 5-30 [3])
Trong đó các hệ số và số mũ (tra bảng 5-28 [3])
Cv=34,2 q=0,45 y=0,3 m=0,2
Hệ số: Kv=KMV.Kuv.Klv
Kuv=0,83 (tra bảng 5-6 [3])
nv

KMV= 190 (tra bảng 5-1[3])
HB
HB=190 KMV=1
KLV=1(tra bảng 5-3 [3])

KV=1.0,83.1=0,83
V=
n=

43,2.9,8 0, 45
.0,83 = 55(m / ph)
35 0, 2.0,310,3

1000.V 1000.55
=
= 1797(vg / ph) chọn n=1600(vg/ph) (tra bảng 8[1])
.D
.9,8
5


Bài tập lớn Đồ Gá
Bớc 2:
Khoan rộng lỗ 10
Chiều sâu cắt: t=0,5(10-9,8)=0,1(mm)
Lợng chạy dao: S=0,24ữ0,31(mm) (Tra bảng 5-25 [3])
Tốc độ cắt khi khoan
V =

C v .D q
.K v ( m / ph)
T m .t x .S y

Tuổi thọ mũi khoan T=35(phút) (5-30 [3])
Trong đó hệ số và số mũ (tra bảng 5-29 [3])

Cv=56,9 q=0,5 y=0,45 m=0,4 x=0,15
Hệ số: Kv=KMV.Kuv.Klv
Kuv=0,83 (tra bảng 5-6 [3])
nv

KMV= 190 (tra bảng 5-1 [3])
HB
HB=190 KMV=1
KLV=1(tra bảng 5-3 [3])
KV=1.0,83.1=0,83
V=
n=

56,9.10 0, 45
.0,83 = 86( m / ph) chọn n=2500(vg/ph) (tra bảng 8[1])
35 0, 4.0,10,15.0,310, 45

1000.V 1000.86
=
= 2738(vg / ph)
.D
.10

Bớc 3
Doa thô lỗ 10
Chiều sâu cắt t=0,035(mm)
Lợng chạy dao S=2,2(mm/vg) (tra bảng 5-27 [3])
Tốc độ V đợc tính theo công thức
C v .D q
v = m x y .K v (m / ph)

T .t .S

Tuổi thọ mũi doa T=30(phút) (5-109 [3])
Trong đó hệ số và số mũ (tra bảng 5-29 [3])
Cv=109 q=0,2 x=0 y=0,5 m=0,45
Hệ số: Kv=KMV.Kuv.Klv
Kuv=0,83 (tra bảng 5-6 [3])
6


Bài tập lớn Đồ Gá
nv

KMV= 190 (tra bảng 5-1 [3])
HB
HB=190 KMV=1
KLV=1(tra bảng 5-3 [3])
KV=1.0,83.1=0,83
109.100, 2
.0,83 = 21(m / ph)
V = 0, 45
30 .0,0350.2,20,5
n=

1000.V 1000.21
=
= 666(vg / ph)
.D
.10

III, Lập sơ đồ tính lực
Chỉ cần tính mômen Mx (N.mm) và lực chiều trục P0 (N ) cho khi khoan là đủ.
Mx=10.Cm.Dq.Sy.kp
P0=10.Cp.Dq.Sy.kp
n

K Mp

HB (tra bảng 5-9 [3])
=

190

BH=190 KMp=1
Kp=1
CM, CP và cá số mũ tra bảng 5-32 [3]
CM=0,021
q=2
y=0,8
Cp=42,7
q=1
y=0,8
Mx=10.0,021.9,82.0,310,8.1=7,9 (N.mm)
P0=10.42,7.9,8.0,310,8.1=1639,6(N)
Công suất cắt Ne (KW)
Ne =

M x .n
( KW )
9750

Với n = 1000.V
.D

n = 1797(vg/ph)
Ne =

7,9.1797
= 1,46( KW )
9750

IV, Tính lực kẹp
Để gia công đợc chi tiết lực kẹp phải thắng đợc mômen cắt khi khoan
Mms=Mx
7


Bài tập lớn Đồ Gá
Để tăng tính chất an toàn khi kẹp chặt ta thêm hệ số toàn K
Mms Mx.K
Với sơ đồ lực kẹp:

Pz .

d
= Mk ;
2

M ms = W .

Dtb
;
2

M ms K .

Mx
;
2

M x = Pz .L

Do khoan thủng lỗ nên không kể đến lực chiều trục P0
Trong đó
f : là hệ số ma sát, với phiến tỳ khía nhám f=0,45
L: khoảng cách cánh tay đòn L=90 (mm)
Dtb: Đờng kính trung bình của phiến tỳ
d: đờng kính mũi khoan
(W + P0 ). f .

2.M k
Dtb
2.M K .L
W = K.
P0
= K.
Dtb . f
2
d

Trong đó:
K: là hệ số an toàn đợc tính nh sau:
K=K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6
K0: Hệ số an toàn trong mọi trờng hợp K0=1,5
K1: Hệ số kể đến lợng d không đều, khi gia công thô K1=12
K2: Hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt K2=1,5
K3: Hệ số kể đến vì cắt không liên tục làm tăng lực cắt K3=1
K4: Hệ số kể đến nguồn sinh lực không ổn định khi kẹp chặt bằng tay
K4=1,3
8


Bài tập lớn Đồ Gá
K5: Hệ số kể đến vị trí của tay quay của cơ cấu kẹp thuận tiện hay không, khi kẹp
chặt khi kẹp chặt bằng tay: Góc quay > 900 K5=1,2
K6: Hệ số tính đến mômen làm lật phôi quanh điểm tựa
Khi định vị trên chốt tỳ: K6=1
Hệ số điều chỉnh chung để đảm bảo an toàn là:
K=1,5.1,5.1,2.1.1,3.1,2.1=4,212
W

2.4,212.7,9.1000
1639,6 = 3290( N )
0,45.30

V, Chọn cơ cấu kẹp
Cơ câuc 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, an toàn.
Kẹp chặt: Dùng cơ cấu kẹp đơn giản, kẹp chặt bằng mối ghép ren, lực kẹp hớng từ trên
xuống thông qua mỏ kẹp.

Từ đó ta có phơng trình cân bằng lực:
W(la +lb)=Q.lb
Q=

W (la + lb)
lb

VI, Xác định sai số đồ gá
Sai số chế tạo đồ gá cho phép theo yêu cầu của nguyên công để qui định điều kiện kỹ
thuật chế tạo và lắp ráp đồ gá.
Nh vậy ta có sai số gá đặt cho phép:
Theo công thức trong tài liệu [1]

[ ] =
gd

ct =

c2 + k2 + m2 + dc2 + ct2

[ ]
gd

2

k2 m2 dc2 c2

Trong đó:
9

Bài tập lớn Đồ Gá
k: Là sai số do kẹp chặt phôi trong trờng hợp này lực kẹp vuông góc với phơng kích
thớc do đó k=0
m: Sai số do mòn đồ gá m = N

Trong đó: N là số chi tiết gia công chọn N=400 chi tiết
m = N = 0,5 400 = 10( àm)

dc: Là sai số sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá, trong thực tế khi
tính toán đồ gá có thể lấy dc=5 ( àm)
c: Là sai số chuẩn do định vị chi tiết gia công, với sơ đồ định vị chi tiết nh hình vẽ
ta có sai số chuẩn:
c=0 (tra bảng 19 [1])
1
1
gd: Là sai số gá đặt [ gd ] = . = .0,035 = 11,67( àm)
3
3

ctlv = 11,67 2 102 52 = 3,35( àm)

VII, Yêu cầu kỹ thuật
- Các kích thớc của các chi tiết sau gia công tinh có độ chính xác cấp 7
- 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 khoảng cách tâm bạc dẫn, kích thớc của cơ cấu
kẹp, kiểm tra các chế độ lắp ghép chi tiết, đặc biệt là kích thớc thay đổi của đồ
gá.

- Đồ gá đợc sơn bằng sơn dầu có màu ghi
- Đóng nhãn mác tại nơi chế tạo đồ gá.

10


Bµi tËp lín §å G¸

Tµi liÖu tham kh¶o
ThiÕt kÕ ®å ¸n c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y [1]
Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y tËp 1 [2]
Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y tËp 2 [3]
C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y tËp 1, tËp 2 [4]
§å g¸ [5]
Atlat ®å g¸ [6]

11