TÍNH TOÁN và THIẾT kế QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ tạo THÂN máy

Kho tài liệu Ketnooi.com
Lời nói đầu

Ngày nay, khi đất nước đang trong giai đoạn tiến tới Công nghiệp hoá Hiện đại hóa, thì ngành Cơ khí nói chung và ngành Công nghệ chế tạo máy
nói riêng chở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển đất nước.
Bởi vì nó là ngành cơ bản để phát triển tất cả các ngành khác. Vì vậy đi sâu
và tập trung nghiên cứu vào nó là hết sức quan trọng.
Quyển đồ án này đã đưa ra một số cơ sở lý thuyết và tính toán về thiết kế
máy khoan bàn và qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy. Trong
điều kiện sản xuất tại Việt nam, nên trong quá trình tính toán thiết kế em đã
cố gắng vận dụng vào thực tế để đảm bảo đồ án thiết kế khả thi. Như thiết kế
qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy em đã sử dụng phương án
phân tán nguyên công, sử dụng các máy công cụ vạn năng sẵn có ở Việt nam
cộng với các đồ gá chuyên dùng và tận dụng nguồn nhân lực dư thừa để đảm
bảo tính kinh tế của đồ án.
Kết cấu của đồ án được chia làm ba phần chính.
Phần I : Tính toán và thiết kế máy khoan bàn.
Phần II : Tính toán và thiết kế qui trình công nghệ chế tạo thân máy.
Phần III: Tính toán và thiết kế các đồ gá chuyên dùng.
Mặc dù đã cố gắng tìm tòi và học hỏi song bản đồ án này mới chỉ dừng
lại ở mức tập thiết kế của một sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy. Nên chắc
chắn còn nhiều sai sót rất mong các thầy và các bạn đồng nghiệp góp ý.
Em xin trân thành cám ơn cám ơn thầy Đinh Đắc Hiến là người đã trực
tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án, cùng các thầy
cô ở bộ môn công nghệ đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại bộ môn.

5


Kho tài liệu Ketnooi.com
Phần I

Thiết kế máy khoan bàn
CHƯƠNG I

KHẢO SÁT MỘT SỐ MÁY TƯƠNG TỰ

1. Chức năng của máy khoan bàn.
Máy khoan bàn là một loại máy khoan cỡ nhỏ, đặt ở trên bàn dùng để gia
công những chi tiết nhỏ với những lỗ nhỏ có đường kính không quá 16 mm.
Truyền động trục chính dùng puli đai truyền có nhiều bậc thường cho
vân tốc cao. Loại máy này dùng rộng rãi trong các nghành cớ khí chính xác.
2. Một số máy khoan bàn có độ chính xác cao.
a. Máy khoan bàn kiểu 2H106Π.
Máy dùng để khoan các lỗ có đường kính đến 6 mm trong các vật phẩm
kim loại đen, màu và dùng có hiệu quả nhất trong sản xuất hàng loạt với khối
lượng lớn.
Động cơ điện quay trục chính qua bộ phận truyền động dây đai thang.
Còn chuyển động chạy dao làm bằng tay. Cơ sở của máy là bàn, trong đó
động cơ điện được bố trí trên một panen dùng tay quay để nâng đầu khoan
qua hai bánh răng nghiêng và khớp vít. Máy có cơ cấu kéo căng và ổn định
dây đai cũng nh có cơ cấu kẹp đầu khoan vào trụ.
Xác định độ sâu khoan nhờ một gối đỡ đặc biệt nối liền với ống mũi
chống. Sau khi khoan song bằng một lò xo ống mũi chống trở về vị trí cũ ở
trên.
Những số liệu cơ bản
Kích thước chủ yếu:
-

Đường kính khoan lớn nhất

:6

mm.

-

Tầm với trục chính

: 125

mm.

6


Kho tài liệu Ketnooi.com
Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất của trục chính: 70
-

mm.

-

Dịch chuyển lớn nhất của đầu khoan trên trụ bằng tay: 130 mm.

-

Khoảng cách từ mặt đầu trục chính tới mặt bàn
Bé nhất

: 50 mm.

Lớn nhất

: 250 mm.

Bàn và đầu trục chính:
-

Diện tích mặt bàn hiệu dụng

: 200 x 200

mm.

-

Chiều rộng rãnh chữ T của bàn

: 14

mm.

-

Đầu côn trục chính ngoài

: Moóc sổ 1σ, Thu ngắn

lại.
Cơ học của máy:

-

Số lượng vận tốc của trục chính

-

Số vòng quay trục chính (vg/ph)

: 7 cấp.
: 1000; 1400; 2000;

2800;
4000; 5000; 8000.
Dẫn động, kích thước và tải trọng:
-

-

Động cơ điện ba pha
Công suất

: 0,4

KW.

Số vòng quay

: 1500

(vg/ph).

Kích thước của máy (dài x rộng x cao): 560 x 405 x 625 mm.

b. Máy khoan bàn kiểu 2H112Π.
Máy dùng để khoan các lỗ có đường kính đến 12 mm trong các vật phẩm
kim loại đen, màu và dùng có hiệu quả nhất trong sản xuất hàng loạt với khối
lượng lớn.
Động cơ điện quay trục chính qua bộ phận truyền động dây đai thang.
Còn chuyển động chạy dao làm bằng tay. Cơ sở của máy là bàn, trong đó
động cơ điện được bố trí trên một panen dùng tay quay để nâng đầu khoan
qua hai bánh răng nghiêng và khớp vít. Máy có cơ cấu kéo căng và ổn định
dây đai cũng nh có cơ cấu kẹp đầu khoan vào trụ.
7


Kho tài liệu Ketnooi.com
Xác định độ sâu khoan nhờ một gối đỡ đặc biệt nối liền với ống mũi
chống. Sau khi khoan song bằng một lò xo ống mũi chống trở về vị trí cũ ở
trên.
Những số liệu cơ bản
Kích thước chủ yếu:
-

Đường kính khoan lớn nhất

: 12 mm.

-

Tầm với trục chính

: 160 mm.

-

Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất của trục chính

: 100 mm.

-

Dịch chuyển lớn nhất của đầu khoan trên trụ bằng tay: 250 mm.

-

Khoảng cách từ mặt đầu trục chính tới mặt bàn
Bé nhất

: 70 mm.

Lớn nhất

: 420 mm.

Bàn và đầu trục chính:
-

Diện tích mặt bàn hiệu dụng

: 250 x 250

mm.

-

Chiều rộng rãnh chữ T của bàn

: 14

mm.

-

Đầu côn trục chính ngoài

: Moóc sổ 1σ, Thu ngắn

lại.
Cơ học của máy:
-

Số lượng vận tốc của trục chính

-

Số vòng quay trục chính (vg/ph)

: 7 cấp.
:

500; 710;

1000;

1400;
2000; 2800; 4000.
Dẫn động, kích thước và tải trọng:
-

Động cơ điện ba pha
Công suất

: 0,6

KW.

Số vòng quay

: 1500

(vg/ph).

Kích thước của máy (dài x rộng x cao): 785 x 465 x 795 mm.
3. Chon máy cơ sở:
8


Kho tài liệu Ketnooi.com
Qua số liệu của các máy khoan bàn đã khảo sát và theo yêu cầu thiết kế
đã giao ta chọn máy khoan bàn kiểu 2H112Π làm cơ sở để thiết kế máy mới.

CHƯƠNG II
I.

THIẾT KẾ MÁY MỚI

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY KHOAN BÀN.

-

Yêu cầu khoan các lỗ từ φ1 ÷ φ12.

Ta chọn theo máy cơ sở là:

1.

-

Số cấp tốc độ là : 7

-

nmin ÷ nmax

= 500 ÷ 4000 vòng/ phút.

Xác định chuỗi số vòng quay của máy khoan bàn.

Như đã nghiên cứu mỗi loại máy đều có một giới hạn số vòng quay của
trục chính từ nmin đến nmax. Trong đó có Z cấp tốc độ nmin = n1, n2,… nk, nk +1,…
nz = nmax, các trị số này phải phân bố sao cho có lợi nhất

Từ công thức V =

π.d.n
[m/phút]
1000

Với d: Đường kính chi tiết gia công.
n: Số vòng quay trục chính.
Cho d thay đổi ta sẽ được V xác định tương ứng với một số vòng quay
nào đó biểu diễn mối quan hệ V, d, n ta được đồ thị (hình 1)
V
(m/p)

n2 = nmax

nk+1
n0

Vk+1

nk

V0

n2

Vk

n1 =nmin
9

d0

H×nh 1

d(mm)


Kho tài liệu Ketnooi.com
Giả sử đường kính chi tiết gia công là d 0 ta xác định được V0 hợp lý
dùng đồ thị ta xác định được n 0 hợp lý. Nhưng do máy có hữu hạn cấp tốc độ
nên n0 thường không có trong máy mà n k < n0 < nk + 1 hay Vk < V0 < Vk + 1. Để
đỡ hao mòn máy ta chọn tốc độ gia công thực tế là nk ứng với Vk
Vậy ta có tổn thất tốc độ:
ΔV =


V0 − Vk
V
× 100% =  1 − k
Vk
V0



 × 100%


Tổn thất lớn nhất khi V0 tiến đến Vk+1


V
(ΔV) max = lim V →V  1 − k
V0

0

k +1



V 
 × 100% =  1 − k  × 100%
Vk +1 



Nếu ta phân bố số vòng quay bất kỳ sẽ dẫn đến (∆V)max thay đổi bất kỳ
mà ta mong muốn (∆V)max = const khi d0 thay đổi

V 
⇒  1 − k  × 100% = C ≤ 50%
Vk +1 


⇒

Vk
n
= k = Const ⇒ số vòng quay phải phân bố theo cấp số
Vk +1 n k +1

nhân.
2.

Xác định các số hạng của chuỗi số và công bội.

Nếu gọi công bội của chuỗi số vòng quay là ϕ thì ta có trị số chuỗi số
vòng quay nh sau:
n1 ...

= nmin

n2 ...

= n1. ϕ

n3 = n2. ϕ ...

= n1. ϕ2

...
nZ = ...
Ta có:

ϕZ-1 =

nZ-1. ϕ = n1. ϕZ-1 = nmax
n max
⇒ϕ=
n min

Z −1

n max
n min

10


Kho tài liệu Ketnooi.com
Trên một máy chuỗi số vòng quay của trục chính có thể có nhiều công
bội khác nhau, có mục đích mở rộng phạm vi điêu chỉnh máy và tránh tốc độ
thừa vô Ých. Ta lấy các số hạng trong theo nguyên tắc gấp 10 nghĩa là một số
hạng bất kỳ trị số của chuỗi số gấp 10 lần trị số của hạng cách nó x số hạng.
nx+1 = 10.n1
Mặt khác:

nx+1 = n1. ϕx

Vậy ta có :

ϕx = 10 ⇒ ϕ = x 10 .

Với số cấp tốc độ = 7 ⇒ ϕ =

7 −1

4000
= 1,414
500

Chọn theo tiêu chuẩn ϕ = 1,41 bảng I-1 [3]
⇒ Khoảng cách giữa các số hạng là x =

1
1
=
=6
lg ϕ lg 1,41

Theo dãy trị số vòng quay tiêu chuẩn (cơ sở thành lập từ trị số vòng quay
đầu tiên n1 = 1 vòng/phút, công bội ϕ = 1 ÷ 40) trang 13 [3] ta có:
n1 = nmin = 500; n2 = 710; n3 = 1000; n4 = 1410
n5 = 2000; n6 = 2800; n7 = 4000.
3.

Lưới kết cấu

Xác định tỷ số nhóm truyền: sử dụng động cơ có tốc độ n đc = 1500
vòng/phút:
i1 =

n 1 500
=
= 0,33
n 0 1500

i5 =

n 5 2000

=
= 1,3
n 0 1500

i2 =

n 2 710
=
= 0,47
n 0 1500

i6 =

n 6 2800
=
= 1,8
n 0 1500

i3 =

n 3 1000
=
= 0,67
n 0 1500

i7 =

n 7 4000
=
= 2.6

n 0 1500

i4 =

n 4 1410
=
= 0,94
n 0 1500
11


Kho tài liệu Ketnooi.com
Do chuỗi vòng quay tuân theo cấp số nhân nên các tỷ số truyền cũng
tuân theo cấp số nhân với công bội là ϕx với x là lượng mở.
Ta có:
i1 : i 2 : i 3 : i 4 : i 5 : i 6 : i 7

= n 1 : n2 : n3 : n4 : n5 : n6 : n7

n1 : n2 : n3 : n4 : n5 : n6 : n7

= 1 : ϕ : ϕ2 : ϕ3 : ϕ4 : ϕ5 : ϕ6

i1 : i 2 : i 3 : i 4 : i 5 : i 6 : i 7

= 1 : ϕ : ϕ2 : ϕ3 : ϕ4 : ϕ5 : ϕ6

Nên ta vẽ được lưới kết cấu:
n0

n1

n2

n3 n4

n5 n6

n7

4. Tính thông số bộ truyền.
•

Chọn đường kính bánh đai chủ động theo dãy tiêu chuẩn và theo

công thức 4.2 t1 [4].

d2 =

d 1 .i
[mm]
1−ε
d1: Đường kính bánh đai chủ động.
d2: Đường kính bánh đai bị động.
ε: Hệ số trượt; chọn ε = 0,02

Vậy ta có:
Chọn đường kính bánh chủ động theo dãy tiêu chuẩn
-

d17 = 71 ⇒ d’27 =

d17 i 7
71.2,6
=
= 188 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d27 = 180 [mm] ⇒ %Δi 7 =

180 71 − 2,6
.100% = 2,4%
2,6

12


Kho tài liệu Ketnooi.com
-

d16 = 90 ⇒ d’26 =

d16 i 6
90.1,8
=
= 165 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn

d26 = 160 [mm] ⇒ %Δi 6 =

-

d15 = 112 ⇒ d’25 =

160 90 − 1,8
.100% = 1,2%
1,8

d15 i5 112 .1,3
=
= 148 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d25 = 140 [mm] ⇒ %Δi5 =

-

d14 = 125 ⇒ d’24 =

140 112 − 1,3
.100% = 3,8%
1,3

d14 i 4 125.0,94
=
= 119 ,8 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d24 = 125 [mm] ⇒ %Δi 7 =

-

d13 = 140 ⇒ d’23 =

125 125 − 0,94
.100% = 6%
0,94

d13i 3 140.0,67
=
= 95,7 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d23 = 90 [mm] ⇒ %Δi3 =

-

d12 = 160 ⇒ d’22 =

90 140 − 0,67
.100% = 4%
0,67

d12 i 2 160.0,47
=

= 76 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d22 = 80 [mm] ⇒ %Δi 2 =
- d11 = 180 ⇒ d’21 =

80 160 − 0,47
.100% = 6%
0,47

d11 i1 180.0,33
=
= 60,6 [mm]
1 − ε 1 − 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d27 = 63 [mm] ⇒ %Δi1 =

63 180 − 0,33
.100% = 6%
0,33

13


Kho tài liệu Ketnooi.com
• Xác đinh khoảng cách trục truyền a
Theo công thức 4.3 t1[4] ta có khoảng cách trục truyền a là
a ≥ (1,5 ÷ 2).(d1 + d2)

Ở đây ta chon cặp truyền 7 để tính toán và chọn a = 1,8.(d 1 + d2)
a = 1,8.(d17 + d27) = 1,8.(71 + 180) = 451
•

xác định chiều dài dây đai.

Theo công thức 4.4 t1 [4] ta có công thức xác đinh chiều dài dây đai là
l = 2.a +

π.( d1 + d 2 ) (d 2 − d1 ) 2
+
2
4.a

l = 2.451 +

π.(71 + 180) (180 − 71)2
+
= 1302 [mm]
2
4.451

theo bảng 4.13 t1 [4] chọn loại đai thường ký hiệu là O với các thông số
nh sau:

b

h

y0

bt

•

bt

b

h

8,5

10

6

40π

y0

A

l

2,1

4,7

1400

kiểm nghiệm về tuổi thọ đai

Theo công thức 4.15 t1 [4] tuổi thọ đai được kiểm nghiệm theo điều
kiện sau

i=

V
≤ i max = 10 Với i là số lần uấn trong 1giây.
l

V=

π.d17 n 0 π.71.1500
=
= 5,57 [m/s]
60000
60000
14


Kho tài liệu Ketnooi.com
5,57.1000
i=
= 4 ≤ i max = 10 Thoả mãn điều kiện.
l 400
•

Xác định lại khoảng cách trục a

Khoảng cách trục a được xác định lại theo công thức 4.6 t1[4] ta có

a=

λ + λ 2 − 8Δ 2
4
λ=l−
∆=

π(d17 + d 27 )
π.(71 + 180)
= 1400 −
= 1005,93
2
2

(d17 − d 27) 180 − 71
=
= 54,5
2
2

1005,93 + 1005,932 − 854,52
a=
= 500 [mm]
4
•

Kiểm nghiệm góc ôm

Trong qúa trình làm việc để tránh hiện tượng trượt giữa bánh đai và dây
đai thì góc ôm của đai phải thoả mãn điều kiện: α1 ≥ α = 1200 đối với đai sợi
tổng hợp
Theo công thức 4.7 t1 [4] ta có:
(d 27 − d 17 ).57 0
(180 − 71).57 0
α 1 = 180 −
= 180 −
= 167 0 Thoả mãn
a
500
0

điều kiện.
II.

THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY KHOAN BÀN.

1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy.
Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bồi trơn, làm
lạnh, an toàn... Đối với máy khoan bàn và giới hạn chương trình ta chỉ xác
định chế độ cắt gọt giới hạn của máy, làm cơ sở tính toán động lực học máy. ỏ
đây ta sử dụng phương pháp xác định chế độ cắt gọt cực đại để xác định chế
độ cắt giới hạn của máy khoan bàn.
15


Kho tài liệu Ketnooi.com
- Đối với máy khoan bàn chiếu sâu cắt được xác định theo yêu cầu

thiết kế là khoan các lỗ từ φ1 ÷ φ12 nên ta có:

-

t max =

d max 12
=
=6
2
2

[mm]

t min =

d min 1
= = 0,5
2
2

[ mm]

Lượng chạy dao được xác định theo bảng 5-25 t2 [2] nên ta có:
Lượng chạy dao vòng SV = 0,05 ÷ 0,35 [mm/vòng].

Do máy khoan bàn có độ cứng vững thấp nên ta chon hệ số cững vững
của máy là kCV = 0,5 vậy lượng chạy dao giới hạn thực của máy là
SV = 0,01 ÷ 0,15 [mm/vòng].
Lượng chạy dao này chỉ dùng để tính toán xác định công suất của động

cơ trong thực tế việc chạy dao được thực hiện bằng tay. Vì vậy nếu công suất
cắt vượt quá công suất của động cơ hệ thống đai sẽ bị trượt vì vậy đảm an
toàn.
-

Vận tốc cắt

Vmax =

d max .π.n max 12.3,14.4000
=
= 150 [ m / phót ]
1000
1000

Vmin =

d min .π.n min 1.3,14.500
=
= 1,57 [ m / phót ]
1000
1000

2. Xác định lực tác dụng trong chuyền dẫn.
Trong quá trình cắt máy khoan chịu tác dụng của hai lực chính là mô
men cắt (Mx) và lực chạy dao (P0) và chúng được xác định theo công thức
(trang 21 t2 [2]):
Mx

Mx = 10. CM. Dq.Sy.kp

P0 = 10. Cp. Dq.Sy.kp
Các hệ số và số mũ được tra trong bảng 5-32 t2 [2]
Mx = 10. 0,0345. 122.0,010,09.1 = 1,2 [N.m]
Po = 10. 68. 121.0,01y.1

= 324 [N]
16

P0


Kho tài liệu Ketnooi.com
3. Xác định công suất động cơ.
Hiện nay vấn đề xác định công suất của động cơ điện là một vấn đề khó
khăn . Vì khó xác định được đúng điều kiện làm việc và hiệu suất của máy,
điều kiện chế tạo và những ảnh hưởng khác. Có hai cách thường dùng để xác
định công suất của động cơ điện:
-

Xác định công suất động cơ điện gần đúng theo hiệu suất tổng và

tính chính xác sau khi đã chế tạo song
-

Xác định công suất của động cơ điện bằng phương pháp thực nghiệm

có thể được công suất động cơ taị các số vòng quay và chế độ cắt gọt khác
nhau.
Thường công suất cắt gọt chiếm 70% ÷ 80% công suất động cơ điện nên
ta có thể tính gần đúng công suất của động cơ điện.

Nđc =

Ne
η

η = η1.η2
Với η1,η2, là hiệu suất của bộ truyền và các ổ lăn, theo bảng 2.3 t1 [4]
η1: hiệu suất của bộ truyền đai η1 = 0,95.
η2: hiệu suất của cặp ổ lăn

η2 = 0,98.

Công suất cắt được tính theo công thức (trang 21 t2 [2])
Ne =
Nđc =

M x .n 1,2.4000
=
= 0,49 [ kw]
9750
9750

0,49
= 0,53 [ kw]
0,95.0,98

Theo P1.2 t1 [4] ta chọn động cơ điện DK 31- với các thông số.
Công suất V.tốc đồng
(kw)

bộ (vg/hp)

0,6

1500

cosϕ

TK/Tdn

Tmax/Tdn

0,76

1,8

1,8

17

KL
(kg)
24


Kho tài liệu Ketnooi.com
4. Tính thân máy.
Trong các chi tiết vỏ hộp của thân máy nh trụ máy, sà ngang, vỏ hộp tốc
độ, hộp chạy dao... Thì thân máy là chi tiết quan trọng nhất vì nó dùng làm
chuẩn để tổ hợp các bộ phận của máy tạo thành bố trí chung của máy. Nếu

trong quá trình làm việc thân máy bị biến dạng và dung động, sẽ ảnh hưởng
đến toàn bộ độ chính xác của máy. Vì vậy phải tính toán độ cứng vững của
máy.
Thường thân máy được chế tạo bằng gang CX 32 - 52; CX 21 - 40 ta
chọn gang CX 32- 52 để chế tạo.
Kết cấu thân máy rất phức tạp, hình thù khác nhau . Vì vậy việc tính toán
nó chủ yếu dựa vào kinh nghiệm chưa có trình tự tính toán thật chính xác. V. Rê sê tốp
và A.S. Prô nhi cốp đã nghiên cứu và tính toán những thân máy điển hình. Và
đưa ra cấc bước cơ bản về tính toán thân máy theo độ cứng vững :
-

Chọn sơ đồ tính toán của thân máy.

-

Phân tích lực tác dụng lên thân máy.

-

Tính biến dạng của thân máy dưới tác dụng của các lực trên.

-

Kết luận nâng cao độ cứng vững của thân máy.

a. Chọn sơ đồ tính toán thân máy.
Tính toán thân máy theo sơ đồ:

l =225

1-1
z

1

y
1
P = 324 N

18


Kho tài liệu Ketnooi.com
b. Phân tích lực tác dụng lên thân máy.
Trong quá trình làm việc thân máy chịu tác dụng của mô men xoắn, mô
mên ma sát của trục chính với thân máy, lực chạydao (P 0) và trọng lượng bản
thân.
c. Tính biến dạng thân máy.
Do thân máy chịu tác dụng của phản lực chạy dao là chủ yếu nên ta đi
tính biến dạng của thân máy (uấn và xoắn) theo lực P 0 theo phương pháp toán
l

đồ trang 124 [5]
-

Tính độ cứng vững.

f=

1 1

2
1
. l.Pl. l =
Pl 3
EJ x 2
3 3EJ x

-

Tính góc xoay.

P = 324 N
Mx
P.l

P = 1N
M1

ϕ=

1.l

1 1
1
. l.Pl.1 =
Pl 2
EJ x 2
2EJ x

M1

1.l

Trong đó: E là mô đun đàn hồi kéo nén của vật liệu E= 2.107 N/cm2
Jx là mồ men quán tính .
Theo tiết diện nh hình vẽ ta tính được Jx theo công thức trang 116 [5].
z
10

177

b.h 3 8.17,73 − 6.15,73
Jx =
=
= 1761,8 [cm 4 ]
12
12
1
1
f=
Pl 3 =
.324.22,53 = 0,3.10 −4 [ cm]
7
3EJ x
3.2.10 1761,4
ϕ=

1
1
Pl 2 =
.324.22,52 = 0,23.10 −5 [rad]

7
2 EJ x
2.2.10 .1761,4
19

y
80


Kho tài liệu Ketnooi.com
d. Các trị số biến dạng cho phép.
Biến dạng cho phép của thân máy không được vượt quá 5% ÷ 10% biến
dạng cho phép của dao.
e. Các kích thước cơ bản của thân máy.
•

Dựa trên kích thước của máy cơ sở ta chọn kích thước của máy thiết

kế nh sau:
-

Khoảng cách trục đỡ thân máy và trục chính

: 225 mm.

-

Chiều cao thân máy

: 177 mm.

-

Chiều cao ụ trục chính

: 290 mm.

-

Đường kính lỗ trục chính

: φ52 mm.

-

Đường kính lỗ trục đỡ thân máy

-

Chiều dài rãnh mang cá

: 215 mm.

-

Bề dày đúc của thân máy

: 10 mm.

-

Các kích thước khác thể hiện trong bản vẽ chi tiết.

•
-

: φ70 mm.

Kết cấu của một số cơ cấu đặc biệt
Rãnh mang cá: Dùng để lắp panel mang động cơ và để căn dây đai
52.5

12

55π

52.5

20


Kho tài liệu Ketnooi.com
- Cơ cấu hãm thân máy với trục đỡ: Dùng để cố định thân máy lên trục
đỡ.

Phần II
THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THÂN MÁY
CHƯƠNG I

PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ

21


Kho tài liệu Ketnooi.com
ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của thân máy.
Thân máy có chức năng là chi tiết cơ sở để lắp các chi tiết khác như trục
chính, hệ thống truyền động, động cơ điện và nó dữ tất cả các chi tiết lắp trên
nó trên một trục, là trục đỡ thân máy nối trên bàn máy. Do đó độ chính xác
gia công phụ thuộc rất lớn vào độ chính xác của thân máy nên yêu cầu kỹ
thuật của thân máy là:
-

Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong

khoảng 0,05 ÷ 0,01 mm trên toàn bộ chiều dài, độ nhám của chúng Ra = 5 ÷ 1,25.
-

Các lỗ có độ chính xác cấp 5 ÷ 8 và độ nhám bề mặt Ra = 2,5 ÷ 0,63,

sai số hình dạng của các lỗ là 0,5 ÷ 0,07 dung sai đường kính lỗ.
-

Dung sai khoảng cách tâm lỗ là 0,02 ÷ 0,1 mm

-

Dung sai độ không song song của các tâm lỗ bằng dung sai khoảng

cách tâm lỗ. Độ không vuông góc của các tâm lỗ với mặt đầu là 0,02 ÷0,05
mm trên 100mm bán kính.
Điều kiện làm việc của thân máy khoan bàn tương đối khắc nghiệt do
phải chịu độ công sôn lớn, độ rung do quá trình gia công, độ rung do động cơ
điện gây nên.
Dựa vào điều kiện làm việc của thân máy khoan bàn và kết cấu của thân
máy nên ta chọn vật liệu làm thân máy gang xám GX 32 - 52.
1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của thân máy.
-

Các bề mặt gia công đều cho phép thoát dao một cách dễ dàng.

-

Các lỗ trên hộp thì không phải gia công đồng thời trên các máy nhiều trục,
22


Kho tài liệu Ketnooi.com
Các lỗ nh lỗ trục chính lỗ trục đỡ thân máy có thể đưa dao vào để gia
công một cách dễ dàng.
-

Trên thân máy có một số lỗ bắt vít và lỗ tịt nhưng nhỏ , không quan trọng.

-

Độ cứng vững của hộp cao đảm bảo khi gia công không bi biến dạng

và có thể dùng chế độ cắt cao, đạt năng suất cao.
1.3 Xác định dạng sản xuất.
Trong chế tạo máy người ta phân biệt ba dạng sản xuất bao gồm:
-

Sản xuất đơn chiếc.

-

Sản xuất hàng loạt (hàng loạt lớn, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ).

-

Sản xuất hàng khối.

Mỗi dạng đều có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác
nhau. Để xác định dạng được sản xuất người ta dựa vào hai chỉ tiêu đó là sản
lượng hàng năm và trọng lượng của chi tiết.
•

Xác định sản lượng hàng năm.

Sản lượng được xác định theo công thức1 [1].
β 

N = N 1 .m. 1 +

 100 
Trong đó:
N

: Sè chi tiết được sản xuất trong một năm.

N1

: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm.

m

: Sè chi tiết trong một sản phẩm.

β

: Sè chi tiết được chế tạo thêm để dữ trữ (5% ÷ 7%).

Nếu tính đến %α phế phẩm chủ yếu trong các phân xương đúc thì sản
lượng được tính theo công thức
23


Kho tài liệu Ketnooi.com

α+ β 

N = N 1 .m. 1 +

100 


Trong đó α = 3% ÷ 6%

Theo số liệu ban đầu ta có:
N1 = 200 chi tiết/năm.
m=1
Ta chọn: β = 5%; α = 5%
Vậy ta có sản lượng hàng năm là:
 5% + 5% 
N = 200.1. 1 +
 = 220 [chi tiết/năm]
100 

•

Xác định trọng lượng của thân máy.

Trọng lượng của thân máy được xác định theo công thức:
Q = V.γ [kg].
: Trọng lượng của thân máy.

V

: Thể tích của thân máy [dm3].

γ

: Trọng lượng riêng của vật liệu làm thân máy.
γ = 6,8 [kg/dm3]

113

Q

V2

209
V4

Theo kết cấu thân máy ta có:

12

Trong đó:

160

22

V3
V1

315

50

V = V 1 + V2 + V3 + V4
Ø52

V1 = (315.80.160) − (285.50.160) = 1752000 [mm3]

Ø70

70

 π.62 2 π.52 2 
V2 = 
−
.113 = 101123 ,7 [mm3]
4 
 4
π


V3 = (315.105.22) −  70.50.22 + .22.( 52 2 + 70 2 )  = 519328,9 [mm3]
4


24


Kho tài liệu Ketnooi.com

π.70 2


V4 = (205.105.12) −  70.50.12 +
.12  = 170142
4



V = 1752000 + 101123 + 519328,9 + 170142 = 2542594,6 [ mm 3 ]

⇒ V = 2,54 [dm3]
Vậy ta có:
Q = 6,8.2,54 = 17,3 [kg]
Theo bảng 2 [1] ta xác định được dạng sản xuất là hàng loạt vừa.

Chương II

xác định phương pháp chế tạo phôi và
THIẾT KẾ BẢN VẼ CHI TIẾT LỒNG PHÔI

2.1.

Xác định phương pháp chế tạo phôi.

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện
dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp, địa
phương. Chọn phôi tức là xác định phương pháp chế rạo phôi, xác định lượng
25


Kho tài liệu Ketnooi.com
dư, kích thước và dung sai của phôi. Phôi của chi tiết dạng hộp thường được
chế tạo theo các phương pháp sau đây.
a. phôi đúc.
Phôi đúc bao gồm cả phôi gang và phôi thép hoặc hợp kim nhôm là
những phôi phổ biến nhất để chế tạo chi tiết dạng hộp. Chế tạo phôi đúc
thường dùng các phương pháp đúc sau đây.
-

Đúc gang trong khuân cát, mẫu gỗ, làm khuân bằng tay, phương

pháp này có độ chính xác thấp lượng dư gia công để cắt gọt lớn, năng suất
thấp, đòi hỏi trình độ công nhân phải cao. Thích hợp với dạng sản xuất đơn
chiếc và hàng loạt nhỏ.
-

Dùng mẫu kim loại, khuân cát, làm khuân bằng máy, đạt độ chính xác

và năng suất cao. Lượng dư gia công cắt gọt nhỏ, phương pháp này thích hợp
trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
-

Dùng phương pháp đúc trong khuân vỏ mỏng, phôi đúc có độ chính

xác 0,3 ÷ 0,6 mm, tính chất cơ học tốt. Phương pháp này dùng trong sản xuất
hàng loạt lớn và hàng khối, nhưng chỉ thích hợp cho những chi tiết dạng hộp
cỡ nhỏ.
-

Đúc áp lực có thể tạo nên những chi tiết dạng hộp cỡ nhỏ có hình thù

phức tạp. Ở những chỗ gấp khúc của hộp cần phải có góc lượn, các hốc bên
trong cần được làm sạch. Các mặt cạnh và đáy cần sạch phẳng, vật đúc ra
không được. Chi tiết hộp đúc ra thường nguội không đều, gây ra biến dạng
nhiệt và ứng suất dư nên cần có biện pháp khử ứng suất dư trước khi gia công
cắt gọt.
b. Phôi hàn.

26

Kho tài liệu Ketnooi.com
Phôi hàn được chế tạo từ thép tấm rồi hàn lại thành hộp. Loại phôi này
được dùng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, phôi hàn có hai kiểu:
-

Kiểu thô: hàn các tấm thành hộp sau đó mới gia công.

-

Kiểu tinh: hàn các tấm thép đã được gia công sơ bộ các bề mặt cần

thiết thành hộp, sau đó mới gia công tinh lại.
Sử dụng phôi hàn sẽ rút ngắn được thời gian chuẩn bị phôi, đạt hiệu quả
kinh tế cao. Tuy nhiên dùng phôi hàn thường gặp khó khăn khi khử ứng suất
dư.
c. Phôi dập.
Phôi dập được dùng với các chi tiết nhỏ có hình thù không phức tạp loại
phôi này được dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Đối với thép
có thể dập nóng còn đối với kim loại mầu có thể dập nguội. Phương pháp này
tạo được cơ tính tốt và cho năng suất cao.
Dựa vào kết cấu thân máy và dạng sản xuất của thân máy ta chọn phôi
đúc dùng mẫu kim loại, khuân cát, làm khuân bằng máy.
Theo sổ tay công nghệ chế tạo máy thì phương pháp đúc này đạt cấp
chính xác II.
Theo bảng 3-3 t1[2] thì sai lệch cho phép kích thước đúc bằng gang là
1,5mm.
Theo bảng 3-7 t1 [2] các góc nghiêng và bán kính góc lượn ta được bán
kính góc lượn của thân hộp là R = 3 mm.
Chọn mặt phân khuân khi đúc

27


Kho tài liệu Ketnooi.com

2.2.

thiết kế bản vẽ lồng phôi.

Bản vẽ lồng phôi được trình bày trên giấy khổ A 0 gồm 3 hình chiếu và
các hình chiếu phụ, mặt cắt, các đường nét, ký hiệu được thể hiện theo qui
định.
Đường viền chi tiết màu đỏ lượng dư được thể hiện bằng các nét gạch
chéo trồng lên nhau và màu đỏ. Lượng dư, kích thước yêu cầu và các thông số
kỹ thuật được thể hiện trên bản vẽ

Chương iii

thiết kế qui trình công nghệ gia công
thân máy khoan bàn

3.1.

Xác định đường lối công nghệ.
28


Kho tài liệu Ketnooi.com
Do dạng sản xuất là hàng loạt vừa và điều kiện gia công phù hợp với

điều kiện thực tế ở Việt nam, chủ yếu là dùng các máy công cụ vạn năng. Do
kết cấu của thân máy khá phức tạp, độ cừng vững không cao. Vì vậy ta chọn
phương án phân tán nguyên công, qui trình công nghệ được chia thành các
nguyên công đơn giản để sử dụng máy vạn năng.
Mỗi máy thực hiện một nguyên công nhất định, đồ gá sử dụng là đồ gá
chuyên dùng. Để tận dụng được điều kiện máy móc ở Việt nam và thuê lao
động rẻ nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của chi tiết.
3.2.

Lập tiến trình công nghệ.

Thân máy là một chi tiết dạng hộp vì vậy nó tuân theo qui trình công
nghệ gia công chi tiết dạng hộp nó bao gồm hai giai đoạn chính:
-

Gia công mặt phẳng chuẩn và các lỗ chuẩn để làm chuẩn tinh thống

-

Dùng mặt phẳng và hai lỗ định vị làm chuẩn tinh thống nhất để lần

nhất.

lượt gia công các mặt còn lại nh:
+ Gia công các mặt phẳng còn lại.
+ Gia công thô và bán tinh các lỗ láp ghép.
+ Gia công các lỗ không chính xác dùng để kẹp chặt.
+ Gia công chính xác các lỗ lắp ghép.
+ Tổng kiểm tra.
Dựa trên qui trình công nghệ điển hình như đã trình bày ở trên và điều

kiện cụ thể kết cầu của thân máy ta lập được trình tự các nguyên công như
sau:
29