Thiết kế đồ gá cho chi tiết càng gạt

Bài tập lớn đồ gá
-------------------------------------------------------------------------------------------

Phần thuyết minh
I, Phân tích chức năng làm việc của chi tiết càng gạt:
Đối với chi tiết càng gạt, nó cũng là một chi tiết cơ khí dạng càng, càng
là loại chi tiết có một hay hai lỗ cơ bản mà đờng tâm của chúng có thể song
song hay tạo với nhau một góc nào đó.
Các chi tiết dạng càng thờng dùng để truyền chuyển động từ quay sang
chuyển động tịnh tiến, hay làm nhiệm vụ gạt các bánh răng trong hộp số khi
cần thay đổi tỷ số truyền.
Chi tiết dạng càng là chi tiết có các lỗ cơ bản và các lỗ không cơ bản chúng
đều đợc gia công phảI đảm bao yêu cầu cao
Điều kiện làm việc của các chi tiết dạng càng đòi hỏi khá cao vì nó luôn
chịu ứng suất thay đổi theo chu kì, luôn luôn chịu lực va đập tuần hoàn.
II, Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết:
Bề mặt làm việc của càng gạt la bề mặt trong của các lỗ. Cụ thể là ta phải
đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:
- Độ không song song giữa đờng tâm hai lỗ cơ bản trong khoảng
0,1 mm trên 100 mm chiều dài.
- Độ song song gia các mặt đầu với nhau 0.03
- Độ vuông góc của đờng tâm lỗ 10 với đờng tâm lỗ 20 là 0,1 mm trên
100mm chiều dài chuẩn.
- Khoảng cách giữa hai đờng tâm lỗ 10 và 20 cần đợc đảm bảo độ
chính xác nằm trong vùng dung sai + 0,1mm, và giữa đờng tâm lỗ 15
với đờng tâm lỗ 10 nằm trong khoảng dung sai cho phép + 0,1mm.
- Chi tiết càng gạt có dạng thanh dẹt, dài, yếu nên cần đảm bảo kết cấu
của càng phải đủ cứng vững
- Các bề mặt khác của cần gạt đợc gia công đạt độ nhẵn Rz = 20.
Với những yêu cầu kỹ thuật nh trên ta có thể đa ra một số nét công nghệ
điển hình khi gia công chi tiết nh sau:

- Kết cấu của chi tiết phải đảm bảo đợc khả năng cững vững.
- Với càng gạt, do kích thớc không lớn lắm nên ta có thể chọn phôi dập
để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nhiệt của chi tiết.
- Các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau.
- Kết cấu của chi tiết nên đối xứng với mặt nào đó. Với chi tiết càng gạt
mà ta cần gia công các lỗ vuông góc cần thuận lợi cho việc gia công các
lỗ ren phụ.
- Kết cấu của chi tiết cần thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô, chuẩn tinh
thống nhât khi gia công.
Với càng gạt ta cần thiết kế, qua các nguên công sau:
- Nguyên công 1:Gia công mặt đầu C
- Nguyên công 2: Gia công mặt B.
- Nguyên công 3: Gia công mặt đầu D
- Nguyên công 4: Gia công mặt đầu A
- Nguyên công 5: Gia công hai lỗ 10
- Nguyên công 6: Gia công lỗ 20
- Nguyên công 7:Gia công lỗ chốt 12
- Nguyên công 7:Gia công lỗ chốt 6
III, Thiết kế đồ gá cho nguyên công 5: Gia công hai lỗ 10.
3.1. Phân tích:
-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
1


Bài tập lớn đồ gá
------------------------------------------------------------------------------------------Để gia công đợc lỗ 10, để đạt độ chính xác cao ta phải thực hiện gia
công hai theo 2 bớc:
- Khoan lỗ.
- Doa lỗ.
Nh vậy ta chỉ cần thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan là đủ.

3.2. Lập sơ đồ gá:
Gia công lỗ 10 cần đảm bảo độ song song của tâm của lỗ với đờng
tâm của lỗ 10 và dờng tâm lỗ 20 , đảm bảo độ vuông góc gia đờng tâm
của lỗ 10 với các mặt đầu
Do vậy ta dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt B, dùng 2
khối V ngắn định vị vào 2 mặt có 25
- Mặt tỳ: Mặt B đã đợc gia công tinh, ta sử dụng một phiến tỳ để định vị ba
bậc tự do của chi tiết, do yêu cầu gia công chi tiết thì mặt tỳ này ta có thể sử
dụng luôn thân đồ gá làm mặt tỳ với yêu cầu gia công thân đồ gá phải đảm
bảo độ vuông góc giữa mặt phẳng này với mặt đáy.
- Khối V ngắn: Kối V này khống chế 2 bậc tự do của chi tiết. Khối Vđợc làm từ vật liệu thép 20X có độ cứng HRC50 ữ 60. Kích thớc của khối
V đợc tra theo đờng kính mặt trụ ngoài 25 theo (sổ tay công nghệ chế
tạo máy II)

-

-

3.3 Ch máy:
Chọn máy khoan 216A.
3.4 Chọn dao:
- Với bớc 1: Ta dùng mũi khoan thép hợp kim P6M5
- Với bớc 2: Ta dùng dao doa thép hợp kim.P6M5
3.5 Chế độ cắt:
a, Bớc 1: Chế độ cắt của khoan lỗ 9.8:
Ta dùng mũi khoan thép thép hợp kim P5M6
*Chiều sâu cắt khi khoan lỗ: t =

9.8
= 4.9mm

2

Với vật liêu chế tạo chi tiết càng gạt C2 là GX15-32 có HB 190,
-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
2


Bài tập lớn đồ gá
------------------------------------------------------------------------------------------*Lợng chạy dao S : tra theo (sổ tay công nghệ chế tạo máy II)
với lợng chạy dao là S = 0,24 mm/vòng.
q

Khi đó tốc độ cắt khi khoan là: V = C vm.D y .K v
T .S

Với:

D: Đờng kính danh nghĩa của mũi khoan. D = 9.8 mm
S: Lợng chạy dao, S = 0,24mm/vòng.
Các hệ số ta tra đợc ở bảng 5 - 28 (Sổ tay Công nghệ chế tạo máy
Tầp 2), với vật liệu làm lỡi cắt là mũi khoan ruột gà thép gió P18
Cv = 14,7; q = 0,25; m = 0,125; y = 0,55
Tuổi thọ của mũi khoan tra đợc theo bảng 5 30 (Sổ tay công nghệ
chế tạo máy Tập 2): T = 25phút).
Hệ số: Kv = KMV. KUV. KLV
Trong đó:
KMV: Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công. Tra bảng ta đợc:
K MV

Với:

Nh vậy:

190
=

HB

nv

nv: hệ số mũ.
HB: độ cứng của vật liệu gia công, với HB = 190
n

K MV

1,3

v
190
190
=
ữ =
ữ =1
HB
190

KUV: Hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 (Sổ tay công
nghệ chế tạo máy- tập 2) ta có: KMV = 1,0.
KLV: Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan.
Với chiều sâu khoan khoảng 20 tra bảng (5 - 31) ta đợc KLV = 1,0.

Kv = KMV. KUV. KLV=1
Nh vậy ta có vận tốc cắt của bớc khoan là:
Cv .D q
14, 7.9.80.25
.
K
=
.1.1.1 = 38 m/phút
v
T m .S y
250.125.0, 240.55
1000.38
Số vòng quay cua dụng cụ : n =
= 1234 vòng/phút
.9.8
b, Bớc 2: Doa lỗ tạo lỗ 10
Với đờng kính sau khi doa là 10 còn đờng kính trớc khi doa là 9.8
10 9.8
*hiều sâu cắt cắt khi doa
= 0.1 mm
2
q
Tốc độ cắt của bớc doa này là: V = Cm v .D
.K v
T .t x .S y
V=

Với:
D: Đờng kính danh nghĩa của dao doa.
S: Bớc chạy dao: S = 0,5 mm/vòng

Các hệ số ta tra đợc trong bảng 5-29 (Sổ tay công nghệ chế tạo máytập 2): Cv = 15,6; y = 0,5; q = 0,2; m = 0,3; x = 0,1; T = 20 phút
Hệ số điều chỉnh tổng quát:
Kv = KMV. KUV. KTV
Tra bảng 5-50 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) ta có:
KMV =1;
KUV =1
KLV =1 hệ số phụ thuộc chiều sâu doa
-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
3


Bài tập lớn đồ gá
------------------------------------------------------------------------------------------Knv=0.9 hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi
Kv=1.1.1.0.9=0.9
Nh vậy vận tốc cắt của bớc doa này la:
Cv .D q
Cv .D q
15, 6.100.2.
V = m x y .K v = m x y .K v = 0.3 0.1 0.5 .0.9 = 16 m/phút
T .t .S
T .t .S
20 .0,1 .0.5
1000.16
Số vòng quay của dụng cụ n =
= 509 vòng/phút
.10

3.6 Lập sơ đồ tính lực:
Khi mũi khoan, hay mũi doa tác dụng vào phôi một momen xoắn M x và
một lực Po hớng từ trên xuống. Để chống lại ảnh hởng của momen Mx tới yêu

cầu gia công ta phải tiến hành cân bằng chúng bằng momen ma sát, muốn
thế ta phải dùng 2 khối V ngắn để kẹp chặt chi tiết còn lực P 0 đợc khử bằng
phiến tỳ
Tính lực cắt và momen xoắn:
* Khi khoan:
Mx = 10.CM.Dq. tx.Sy.kP
P0 = 10.CP.Dq.tx.Sy.kP
Các thông số ta tra đợc ở bảng 5-32(Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2)
Với Mx:
CM = 0,012
q = 2,2
y = 0,8
Với Po:
CP = 42
q = 1,2
y = 0,75
kP:Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế,trong trờng hợp này chỉ phụ
thuộc vào vật liệu gia công và đợc xác định bàng :kP=kMP=1
Thay số vào các công thức ta có:
Mx = 10.0, 012.9,82.2.4,90.0.240.8.1 = 5.808 Nm=5808Nmm
P0 = 10.42.9.81.2.0.50.75.1 = 3863 N
Công xuất cắt:
Ne =

M x .n
với n=1234 vòng/phút
9750
M .n 5.808.1234
Ne = x =
= 0.74 kW

9750
9750

* Khi doa:
Để xác định momen xoắn M x khi doa, mỗi một răng của dao doa có thể coi
nh một con dao tiện trong của đờng kính dụng cụ cắt D,khi đó mô men xoắn
của dụng cụ tính bằng Nm theo công thức:
Mx =

C p .t x .S zy .D.Z
2.100

Px,y,z = 10.Cp.tx.Sy.Vn.Kp.
Tính với Pz:
Cp = 92.
x = 1,0
y = 0,75
n=0
PX=10.54.4.90.9.0.24.5090.1=542N
Tính với PY:
Cp = 54.
x = 0,9
-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
4


Bài tập lớn đồ gá
------------------------------------------------------------------------------------------y = 0,75
n=0
PY=10.54.4.90.9.0.240.75.5090.1=774N

Tính với Px:
Cp = 46.
x = 1,0
y = 0,4
n=0
PX=10.46.4.91.0.240.4.1.1=1274N
và công thức tính momen xoắn.
Mx =

C p .t x .S zy .D.Z
2.100

Với Sz là lợng chay dao răng: Sz = S/Z với Z là số răng dao doa Z=4
Các hệ số:
Cp = 92.
x = 1,0
y = 0,75
1
0.75
Mx = 92*0.1 *0.5 *10* 4 = 1,1 Nm=1100Nmm

200

Ne =

M x .n
với n = 509 vòng/ phút
9750
M .n 1,1*509
Ne = x =

= 0, 06 kW
9750
9750

Tính lực kẹp và xác định cơ cấu kẹp:
Do trong hai bớc kể trên để gia công lỗ 10, ta dễ dàng nhận thấy rằng bớc khoan là có momen xoắn lớn hơn. Do vậy ta chỉ cần tính lực kẹp cho bớc
khoan lỗ là đủ đảm bảo điều kiện kẹp cho cả bớc doa.
Điều kiện cân bằng:

ồ
ồ

Mx = 0
P =0

Với sơ đồ tính nh hình biểu diễn ta có:

-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
5


Bài tập lớn đồ gá
-------------------------------------------------------------------------------------------

-

Phơng của lực kẹp vuông góc với phơng của lực tác dụng khi khoan.
Ta cần phải tính lực kẹp sao cho với lực kẹp đó sẽ sinh ra lực ma sát đủ
lớn để thoả mãn (1), đồng thời không quá lớn để làm chi tiết của ta bị
biến dạng.

- Để tính đợc lực kẹp ta tơng tợng cắt chi tiết nh hình vẽ
- Viết phơng trình cân bằng ta có:

ồ
ồ

Mx = 0 ị Mx - 2 * N * f * D / 2 = 0
P = 0 ị W - 2 * N * cos(a / 2) = 0

suy ra W=2*cos(/2)= 2 *

M x cos(a / 2)
để khi kẹp đợc an toàn ta cần nhân
f *D

thêm một hệ số an toàn k
Với:
f:hệ số ma sát giữa mặt tiếp xúc giữa khối V và chi tiết gia công
f=0.2
N:lực pháp tuyến
Hệ số an toàn k đợc tính nh sau: k = k0. k1. k2. k3. k4. k5. k6.
k0: hệ số an toàn lấy cho mọi trờng hợp, lấy k0 = 1,5
k1: hệ số an toàn kể đến lợng d không đều khi khoan k1 =1,2
k2: hệ số an toàn kể đến dao cùn khi tăng lực cắt k2 = 1,5.
k3: hệ số an toàn kể đến lực cắt không liên tục k3 = 1.
k4: hệ số an toàn kể đến nguồn sinh lực, ta dùng nguồn sinh lực bằng
tay nên lấy k4 = 1,3.
k5: hệ số an toàn kể đến vị trí tay quay khi kẹp, lấy k5 = 1,2.
k6: hệ số an toàn tính đến tính chất tiếp xúc, lấy k6 = 1.
Nh vậy hệ số an toàn tính đợc là: k =1,5.1,2.1,5.1.1,3.1,2.1 = 4,21

Tính lực kẹp khi đó: W = k *

M x * cos(a / 2)
5808* cos 450
= 4.21*
= 3458N
f *D
0.2 * 25

Mặt khác khi khoan dới tác dụng của Mx, tuy nhiên dới tác dụng của lực
kẹp của mỏ cặp và chốt trụ ngắn thì M x không đủ để xoay chi tiết khi khoan.
Vậy chỉ cần kẹp chi tiết với lực kẹp W = 8,6 N là đủ để gia công chi tiết.
-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
6


Bài tập lớn đồ gá
------------------------------------------------------------------------------------------3.7 Cơ câu kẹp chặt:
Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu sau: khi kẹp phải giữ đúng vị
trí của chi tiết, lực kẹp phải đủ đồng thời không làm biến dạng phôi, kết cấu
phải nhỏ gọn thao tác dễ dàng.
Từ lực kẹp ta sẽ xác định đợc đờng kính của các bulông
3.8 Cơ cấu dẫn hớng và các cơ cấu khác:
+ Cơ cấu dẫn hơng:
Với đồ gá khoan và doa thì cơ cấu dẫn hớng là một bộ phận quan trọng,
đặc biệt là với lỗ khoan nhỏ nh nguyên công ta thiết kế ở đây. Cơ cấu dẫn hớng giúp xác định vị trí trực tiếp của mũi khoan, tăng độ cững vững của mũi
khoan trong quá trình gia công.
Cơ cấu dẫn hớng ta thiết kế trong đồ gá này dùng phiến tỳ cố định, bạc dẫn
đợc chọn là bạc thay nhanh.

bạc dẫn hớng 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 trên bản vẽ lắp, thân đồ gá đợc chế tạo
bàng gang.
3.9 Xác định sai số đồ gá:
Sai số đồ gá cho phép:
1 1
dg = c2 + k2 + m2 + ld2 + ct2 [ gd ] = ữ
5 2

Trong đó:
k : Sai số do kẹp chặt phôi, trong trờng hợp này lựu kẹp vuông góc với
phơng thực hiện nên: k = 0.
m : Sai số do mòn đồ gá, gọi N = 5000 là số chi tiết cần gia công ta có:
-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
7


Bài tập lớn đồ gá
------------------------------------------------------------------------------------------ m = 0.03. 5000 = 2,12 àm
ld : Sai số do lắp đặt đồ gá: ld = 10àm
c : Sai số chuẩn, nh sơ đồ định vị chi tiết ta có c = 50 àm
Sai số gá đặt chuẩn cho phép trong sổ tay đồ gá: [ gd ] = 70àm

Vậy sai số gá đặt:

dg = 70 2 2,12 2 10 2 50 2 47,9 àm

3.10 Những yêu cầu kĩ thuật của đồ gá:

- Yêu cầu đối với thân đồ gá: Tất cả các thân đồ gá và đế đều phải đợc ủ để
khử ứng suất.
- Kiểm tra đồ gá: Phải kiểm tra tất cả các kích thớc chuẩn (kích thớc của
các chi tiết định vị), khoảng cách tâm của các bạc dẫn. Kích thớc cơ bản của
cơ cấu kẹp chặt và khả năng đa đợc chi tiết gia công vào lúc kẹp chặt và rút
chi tiết gia công ra khi tháo lỏng
- Kiểm tra chế độ lắp ghép của các chi tiết.
- Kiểm tra khả năng di trợt của các chi tiết di động trên đồ gá.
- Sơn đồ gá: Sau khi kiểm tra tất cả các bề mặt không gia công đều phải đợc
sơn dầu.
- Các chi tiết nh bulông đai ốc đợc nhuộm màu bằng phơng pháp hóa.
3.11 Những yêu cầu về an toàn của đồ gá:
- Những chi tiết ngoài của đồ gá không đợc có các cạnh sắc.
- Không đợc làm thay đổi vị trí của đồ gá khi ta thay đổi hay điều chỉnh bàn
máy.
- Đồ gá đợc cân bằng tĩnh và cân bằng động.
- Lắp các chi tiết trên đồ gá nên có các dụng cụ chuyên dùng.
3.12 guyên lý làm việc của đồ gá:
Sau khi thiết kế và gia công xong đồ gá để gia công chi tiết càng gạt C2 thì
quá trình làm việc của đồ gá nh sau:
- Lắp chốt trụ chám và chốt trụ ngắn vào thân đồ gá.
- Nếu là khoan thì ta dùng phiến dẫn khoan còn khi doa thay phiến dẫn
khoan bằng phiến dẫn doa
- Mang cả cụm thân đồ gá vừa lắp xong đạt lên bàn máy và xiết các
bulông kẹp. Điều chỉnh đồ gá.
- Khi lắp chi tiết ta dùng tay gạt thanh kẹp lên, đặt chi tiêt vào đùng vị
trí.
- Đặt thanh kẹp vào thân chi tiết, dùng dụng cụ xiết chặt bulông kep.
- Kết thúc quá trình gá đặt.
- để tháo lắp đợc dễ dàng chiều dài trợt của khối V phải chọn phù hợp

-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
8


Bài tập lớn đồ gá
-------------------------------------------------------------------------------------------

Tài liệu tham khảo:
1. Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá - Lê Văn Tiến 1999.
2. Sổ tay và Atlas đồ gá - Trần Văn Địch 2000
3. Sổ tay công nghệ chế tạo máy Trần Văn Địch & Nguyễn Đắc Lộc.
4. Máy cắt kim loại
5. Cơ sở máy công cụ.
6. Dung sai Ninh Đức Tốn 2000
7. Sổ tay hớng dẫn thiết kế đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy.

-------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Hoàng Bá Lĩnh Lớp CTM6 K46
9