thiết kế máy khoan bàn

Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Phần I
Thiết kế máy khoan bàn
Chơng i

khảo sát một số máy tơng 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 đờng kính không quá 16 mm.
Truyền động trục chính dùng puli đai truyền có nhiều bậc thờng 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 2H106.
Máy dùng để khoan các lỗ có đờng 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
lợng 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 đợc 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 thớc chủ yếu:
- Đờng kính khoan lớn nhất

:6

- Tầm với trục chính

mm.
: 125

- Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất của trục chính: 70

mm.
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
Lớn nhất
Sinh viên: Trần Quang Hùng

5

: 50 mm.
: 250 mm.

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

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 1, Thu ngắn lại.

Cơ học của máy:
- Số lợng vận tốc của trục chính

: 7 cấp.

- Số vòng quay trục chính (vg/ph)

: 1000; 1400; 2000; 2800;
4000; 5000; 8000.

Dẫn động, kích thớc và tải trọng:
- Động cơ điện ba pha

Công suất
Số vòng quay

: 0,4
: 1500

KW.
(vg/ph).

- Kích thớc của máy (dài x rộng x cao): 560 x 405 x 625 mm.
b. Máy khoan bàn kiểu 2H112.
Máy dùng để khoan các lỗ có đờng 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
lợng 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 đợc 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 thớc chủ yếu:
- Đờng 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.
Sinh viên: Trần Quang Hùng
K43 - Ngành CN chế tạo máy
6


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Lớn nhất
Bàn và đầu trục chính:

: 420 mm.

- 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 1, Thu ngắn lại.

Cơ học của máy:
- Số lợng vận tốc của trục chính

: 7 cấp.

- Số vòng quay trục chính (vg/ph)

: 500; 710; 1000; 1400;
2000; 2800; 4000.

Dẫn động, kích thớc và tải trọng:
- Động cơ điện ba pha
Công suất
: 0,6
KW.
Số vòng quay
: 1500
(vg/ph).
Kích thớc của máy (dài x rộng x cao): 785 x 465 x 795 mm.
3. Chon máy cơ sở:

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 2H112 làm cơ sở để thiết kế máy mới.
cHơng II
I.

thiết kế máy mới

thiết kế động học máy khoan bàn.

- Yêu cầu khoan các lỗ từ 1 ữ 12.
Ta chọn theo máy cơ sở là:
- Số cấp tốc độ là : 7
- nmin ữ nmax
1.

= 500 ữ 4000 vòng/ phút.

Xác định chuỗi số vòng quay của máy khoan bàn.

Nh 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 n min = n1, n2, nk, nk +1,
nz = nmax, các trị số này phải phân bố sao cho có lợi nhất
.d.n
[m/phút]
1000
Với d: Đờng kính chi tiết gia công.
Sinh viên: Trần Quang Hùng
7
Từ công thức V =

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

n: Số vòng quay trục chính.
Cho d thay đổi ta sẽ đợc V xác định tơng ứng với một số vòng quay nào
đó biểu diễn mối quan hệ V, d, n ta đợc đồ thị (hình 1)
V
(m/p)

n2 = nmax

nk+1
n0

Vk+1

nk

V0

n2

Vk

n1 =nmin
d0 d0 ta xác định

d(mm)
Giả sử đờng kính chi tiết gia công là
đợc V0 hợp lý dùng
đồ thị ta xác định đợc n0 hợp lý. Nhng do máy có hữu hạn cấp tốc độ nên n 0
Hình
thờng không có trong máy mà nk < n0 <
nk + 11 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:
V =


V0 Vk
V
ì 100% = 1 k ì 100%
Vk
V0


Tổn thất lớn nhất khi V0 tiến đến Vk+1


V
V
(V) max = lim V V 1 k ì 100% = 1 k ì 100%
V0
Vk +1


0

k +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 ì 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.

Sinh viên: Trần Quang Hùng

8

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

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

= nmin

n2 ...

= n1.

n3 = n2. ...

= n1. 2

...
nZ-1. = n1. Z-1 = nmax

nZ = ...
Ta có:

Z-1 =

n max
=
n min

Z 1

n max
n min

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 ích. 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. x

Vậy ta có :

x = 10 = x 10 .

Với số cấp tốc độ = 7 =

7 1

4000
= 1,414
500

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

1
1

=
=6
lg 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 = 1 ữ 40) trang 13 [3] ta có:
n1 = nmin = 500; n2 = 710; n3 = 1000; n4 = 1410
n5 = 2000; n6 = 2800; n7 = 4000.
3.

Lới kết cấu

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

Sinh viên: Trần Quang Hùng

9

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

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

Do chuỗi vòng quay tuân theo cấp số nhân nên các tỷ số truyền cũng
tuân theo cấp số nhân với công bội là x với x là lợng 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 : : 2 : 3 : 4 : 5 : 6

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

= 1 : : 2 : 3 : 4 : 5 : 6

Nên ta vẽ đợc lới kết cấu:
n0

n1

n2

n3 n4

n5 n6

n7

4. Tính thông số bộ truyền.
Chọn đờng kính bánh đai chủ động theo dãy tiêu chuẩn và theo công
thức 4.2 t1 [4].
d2 =

d1 .i
[mm]
1
d1: Đờng kính bánh đai chủ động.
d2: Đờng kính bánh đai bị động.
: Hệ số trợt; chọn = 0,02

Vậy ta có:
Chọn đờng kính bánh chủ động theo dãy tiêu chuẩn
Sinh viên: Trần Quang Hùng

10

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

- d17 = 71 d27 =

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

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

Chọn theo tiêu chuẩn
d27 = 180 [mm] %i 7 =
- d16 = 90 d26 =

180 71 2,6
.100% = 2,4%
2,6

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

Chọn theo tiêu chuẩn
d26 = 160 [mm] %i 6 =
- d15 = 112 d25 =

160 90 1,8
.100% = 1,2%
1,8

d15 i 5 112 .1,3
=
= 148 [mm]
1 1 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d25 = 140 [mm] %i 5 =
- d14 = 125 d24 =

140 112 1,3
.100% = 3,8%
1,3

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

Chọn theo tiêu chuẩn
d24 = 125 [mm] %i 7 =
- d13 = 140 d23 =

125 125 0,94
.100% = 6%
0,94

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

Chọn theo tiêu chuẩn
d23 = 90 [mm] %i 3 =
- d12 = 160 d22 =

90 140 0,67
.100% = 4%
0,67

d12 i 2 160.0,47
=
= 76 [mm]
1 1 0,02

Chọn theo tiêu chuẩn
d22 = 80 [mm] %i 2 =
- d11 = 180 d21 =
Sinh viên: Trần Quang Hùng

80 160 0,47
.100% = 6%
0,47

d11i1 180.0,33
=
= 60,6 [mm]
1 1 0,02
11

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Chọn theo tiêu chuẩn
d27 = 63 [mm] %i1 =


63 180 0,33
.100% = 6%
0,33

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 ữ 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
.( d1 + d 2 ) (d 2 d1 ) 2
l = 2.a +
+
2
4.a
.(71 + 180) (180 71)2
l = 2.451 +
+
= 1302 [mm]
2
4.451
theo bảng 4.13 t1 [4] chọn loại đai thờng ký hiệu là O với các thông số
nh sau:

b

h

y0

bt



bt

b

h

40 y0

8,5

10

6

2,1

A

l

4,7

1400

kiểm nghiệm về tuổi thọ đai

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

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

.d17 n 0 .71.1500
=
= 5,57 [m/s]
60000
60000
Sinh viên: Trần Quang Hùng
K43 - Ngành CN chế tạo máy
12
V=


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

i=


5,57.1000
= 4 i max = 10 Thoả mãn điều kiện.
l 400

Xác định lại khoảng cách trục a

Khoảng cách trục a đợc xác định lại theo công thức 4.6 t1[4] ta có
+ 2 8 2
a=
4
=l

=

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

(d17 d27) 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 tợng trợt giữa bánh đai và dây
đai thì góc ôm của đai phải thoả mãn điều kiện: 1 = 1200 đối với đai sợi
tổng hợp
Theo công thức 4.7 t1 [4] ta có:
( d 27 d17 ).57 0
(180 71).57 0
1 = 180

= 180
= 167 0 Thoả mãn
a
500
0

điều kiện.
II.

thiết kế động lực học máy khoa 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 chơng 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 phơng pháp xác định chế độ cắt gọt cực đại để xác định chế độ cắt
giới hạn của máy khoan bàn.
-

Đối với máy khoan bàn chiếu sâu cắt đợc xác định theo yêu cầu thiết

kế là khoan các lỗ từ 1 ữ 12 nên ta có:
Sinh viên: Trần Quang Hùng

13

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

-

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

t max =

d max 12
=
=6
2
2

[mm]

t min =

d min 1
= = 0,5
2
2

[ mm]

Lợng chạy dao đợc xác định theo bảng 5-25 t2 [2] nên ta có:
Lợng chạy dao vòng SV = 0,05 ữ 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 lợng chạy dao giới hạn thực của máy là
SV = 0,01 ữ 0,15 [mm/vòng].

Lợng chạy dao này chỉ dùng để tính toán xác định công suất của động cơ
trong thực tế việc chạy dao đợc thực hiện bằng tay. Vì vậy nếu công suất cắt vợt quá công suất của động cơ hệ thống đai sẽ bị trợt vì vậy đảm an toàn.
-

Vận tốc cắt
Vmax =

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

Vmin =

d min ..n min 1.3,14.500
=
= 1,57 [ m / phút ]
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 đợc xác định theo công thức
(trang 21 t2 [2]):
Mx = 10. CM. Dq.Sy.kp
M
P0 = 10. Cp. Dq.Sy.kp
Các hệ số và số mũ đợc tra trong bảng 5-32 t2 [2]
Mx = 10. 0,0345. 122.0,010,09.1 = 1,2 [N.m]

P
1
y
Po = 10. 68. 12 .0,01 .1
= 324 [N]
x

0

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 đợc đúng điều kiện làm việc và hiệu suất của máy,
điều kiện chế tạo và những ảnh hởng khác. Có hai cách thờng dùng để xác
định công suất của động cơ điện:

Sinh viên: Trần Quang Hùng

14

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

- 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 phơng pháp thực nghiệm
có thể đợc công suất động cơ taị các số vòng quay và chế độ cắt gọt khác

nhau.
Thờng công suất cắt gọt chiếm 70% ữ 80% công suất động cơ điện nên
ta có thể tính gần đúng công suất của động cơ điện.
Nđc =

Ne


= 1.2
Với 1,2, là hiệu suất của bộ truyền và các ổ lăn, theo bảng 2.3 t1 [4]
1: hiệu suất của bộ truyền đai 1 = 0,95.
2: hiệu suất của cặp ổ lăn

2 = 0,98.

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

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.
Nđc =

Công suất V.tốc đồng
(kw)
bộ (vg/hp)
0,6

1500

cos

TK/Tdn

Tmax/Tdn

KL
(kg)

0,76

1,8

1,8

24

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 hởng đến
toàn bộ độ chính xác của máy. Vì vậy phải tính toán độ cứng vững của máy.

Thờng thân máy đợc chế tạo bằng gang CX 32 - 52; CX 21 - 40 ta chọn
gang CX 32- 52 để chế tạo.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

15

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Kết cấu thân máy rất phức tạp, hình thù khác nhau . Vì vậy việc tính toán
nó chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cha 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 đa
ra cấc bớc 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 dới tác dụng của các lực trên.

-

Kết luận nâng cao độ cứng vững của thân máy.

a. Chọn sơ đồ tính toán thân máy.

l =225

Tính toán thân máy theo sơ đồ:
1-1
z

1

y
1
P = 324 N

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 lợng 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
l
tính biến dạng của thân máy (uấn và xoắn) theo lực P0 theo phơng pháp toán
P = 324 N
đồ trang 124 [5]
Mx

-

Tính độ cứng vững.
P.l

1 1
2
1
. l.Pl. l =
Pl 3
EJ x 2
3 3EJ x
Sinh viên: Trần Quang Hùng
f=

P = 1N

16

K43 - Ngành CN chế tạo máy
M
1

1.l
M1
1.l


Khoa cơ khí

-

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Tính góc xoay.

=

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

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 đợc Jx theo công thức trang 116 [5].

f=

=

z

b.h 3 8.17,73 6.15,73
=
= 1761,8 [cm 4 ]
12
12

1
1
Pl 3 =
.324.22,53 = 0,3.10 4 [ cm]
7
3EJ x
3.2.10 1761,4

10

177

Jx =

y
80

1
1
Pl 2 =
.324.22,52 = 0,23.10 5 [rad]
7
2EJ x
2.2.10 .1761,4

d. Các trị số biến dạng cho phép.
Biến dạng cho phép của thân máy không đợc vợt quá 5% ữ 10% bín dạng
cho phép của dao.
e. Các kích thớc cơ bản của thân máy.

Dựa trên kích thớc của máy cơ sở ta chọn kích thớc 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.

- Đờng kính lỗ trục chính

: 52 mm.

- Đờng kính lỗ trục đơc thân máy
Sinh viên: Trần Quang Hùng
17

: 70 mm.
K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

- Chiều dài rãnh mang cá

: 215 mm.

- Bề dày đúc của thân máy

: 10 mm.

- Các kích thớc khác thể hiện trong bản vẽ chi tiết.


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

55

52.5

- Cơ cấu hãm thân máy với trục đỡ: Dùng để cố định thân máy lên trục
đỡ.

Sinh viên: Trần Quang Hùng

18

K43 - Ngành CN chế tạo máy

Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Phần II
Thiết kế qui trình công nghệ gia công thân máy
Chơng i

phân tích chi tiết gia công và
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 nh 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 ữ 0,01 mm trên toàn bộ chiều dài, độ nhám của chúng Ra = 5 ữ 1,25.
-

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

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

Dung sai khoảng cách tâm lỗ là 0,02 ữ 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 ữ0,05
mm trên 100mm bán kính.
Sinh viên: Trần Quang Hùng
K43 - Ngành CN chế tạo máy
19


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Điều kiện làm việc của thân máy khoan bàn tơng 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,

- Các lỗ nh lỗ trục chính lỗ trục đỡ thân máy có thể đa dao vào để gia
công một cách dễ dàng.
-

Trên thân máy có một số lỗ bắt vít và lỗ tịt nhng 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 ngời 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 đợc sản xuất ngời ta dựa vào hai chỉ tiêu đó là sản lợng hàng năm và trọng lợng của chi tiết.


Xác định sản lợng hàng năm.

Sản lợng đợc xác định theo công thức1 [1].


N = N 1 .m. 1 +

100
Trong đó:
N : Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

20

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

N1
m

: Số sản phẩm (số máy) đợc sản xuất trong một năm.
: Số chi tiết trong một sản phẩm.



: Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dữ trữ (5% ữ 7%).

Nếu tính đến % phế phẩm chủ yếu trong các phân xơng đúc thì sản lợng đợc tính theo công thức

+

N = N 1 .m. 1 +

100

Trong đó = 3% ữ 6%
Theo số liệu ban đầu ta có:
N1 = 200 chi tiết/năm.
m=1
Ta chọn: = 5%; = 5%
Vậy ta có sản lợng hàng năm là:
5% + 5%
N = 200.1. 1 +
= 220 [chi tiết/năm]
100



Xác định trọng lợng của thân máy.

Trọng lợng của thân máy đợc xác định theo công thức:
Q = V. [kg].
: Trọng lợng của thân máy.
: Thể tích của thân máy [dm3].



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

113

Q
V

V2

209
V4

Theo kết cấu thân máy ta có:

12

Trong đó:

160

22

V3

V = V1 + V2 + V3 + V4

V1

50

315

ỉ52

V1 = (315.80.160) (285.50.160) = 1752000 [mm3]
Sinh viên: Trần Quang Hùng

21

ỉ70

70

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

.62 2 .52 2
V2 =

.113 = 101123 ,7 [mm3]
4
4



V3 = (315.105.22) 70.50.22 + .22.( 52 2 + 702 ) = 519328,9 [mm3]
4

.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 đợc dạng sản xuất là hàng loạt vừa.

Chơng II

xác định phơng pháp chế tạo phôi và
thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

2.1.

Xác định phơng pháp chế tạo phôi.

Loại phôi đợc 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 phơng.
Sinh viên: Trần Quang Hùng
K43 - Ngành CN chế tạo máy
22

Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Chọn phôi tức là xác định phơng pháp chế rạo phôi, xác định lợng d, kích thớc
và dung sai của phôi. Phôi của chi tiết dạng hộp thờng đợc chế tạo theo các
phơng 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 thờng
dùng các phơng pháp đúc sau đây.
- Đúc gang trong khuân cát, mẫu gỗ, làm khuân bằng tay, phơng pháp
này có độ chính xác thấp lợng d 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. Lợng d gia công cắt gọt nhỏ, phơng pháp này thích hợp
trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
- Dùng phơng pháp đúc trong khuân vỏ mỏng, phôi đúc có độ chính xác
0,3 ữ 0,6 mm, tính chất cơ học tốt. Phơng pháp này dùng trong sản xuất hàng
loạt lớn và hàng khối, nhng 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 lợn, các hốc bên
trong cần đợc làm sạch. Các mặt cạnh và đáy cần sạch phẳng, vật đúc ra
không đợc. Chi tiết hộp đúc ra thờng nguội không đều, gây ra biến dạng nhiệt
và ứng suất d nên cần có biện pháp khử ứng suất d trớc khi gia công cắt gọt.
b. Phôi hàn.
Phôi hàn đợc chế tạo từ thép tấm rồi hàn lại thành hộp. Loại phôi này đợc

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 đợc gia công sơ bộ các bề mặt cần
thiết thành hộp, sau đó mới gia công tinh lại.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

23

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Sử dụng phôi hàn sẽ rút ngắn đợc thời gian chuẩn bị phôi, đạt hiệu quả
kinh tế cao. Tuy nhiên dùng phôi hàn thờng gặp khó khăn khi khử ứng suất d.
c. Phôi dập.
Phôi dập đợc dùng với các chi tiết nhỏ có hình thù không phức tạp loại
phôi này đợc 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. Phơng pháp này tạo
đợc 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 phơng pháp đúc này đạt cấp chính
xác II.
Theo bảng 3-3 t1[2] thì sai lệch cho phép kích thớc đúc bằng gang là

1,5mm.
Theo bảng 3-7 t1 [2] các góc nghiêng và bán kính góc lợn ta đợc bán
kính góc lợn của thân hộp là R = 3 mm.
Chọn mặt phân khuân khi đúc

2.2.

thiết kế bản vẽ lồng phôi.

Bản vẽ lồng phôi đợc trình bày trên giấy khổ A0 gồm 3 hình chiếu và
các hình chiếu phụ, mặt cắt, các đờng nét, ký hiệu đợc thể hiện theo qui định.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

24

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Đờng viền chi tiết màu đỏ lợng d đợc thể hiện bằng các nét gạch chéo
trồng lên nhau và màu đỏ. Lợng d, kích thớc yêu cầu và các thông số kỹ thuật
đợc thể hiện trên bản vẽ

Chơng iii

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

3.1.

Xác định đờng lối công nghệ.

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 và thuê
lao động rẻ mạt. Và do kết cấu của thân máy khá phức tạp, độ cừng vững
không cao. Vì vậy ta chọn phơng án phân tán nguyên công, qui trình công
nghệ đợc 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 đợc 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

nhất.
- Dùng mặt phẳng và hai lỗ định vị làm chuẩn tinh thống nhất để lần lợt gia công các mặt còn lại nh:
+ Gia công các mặt phẳng còn lại.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

25

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

+ 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 nh đã trình bày ở trên và điều
kiện cụ thể kết cầu của thân máy ta lập đợc trình tự các nguyên công nh sau:
- Nguyên công 1: Phay thô và phay tinh mặt đáy.
- Nguyên công 2: Khoét và doa lỗ 52.
- Nguyên công 3: Khoét và doa lỗ 70.
- Nguyên công 4: Kiểm tra độ song song của hai lỗ 52 và 70 và
độ vuông góc của hai lỗ với mặt phẳg đáy.
- Nguyên công 5: Phay thô và phay tinh mặt bên, bên trái.
- Nguyên công 6: Phay thô và phay tinh mặt bên, bên phải.
- Nguyên công 7: Phay thô và phay tinh mặt trớc.
- Nguyên công 8: Phay thô và phay tinh mặt trên và mặt đầu lỗ 52.
- Nguyên công 9: Phay thô và phay tinh rãnh mang cá bên trái
bằng dao phay góc.
- Nguyên công 10: Phay thô và phay tinh rãnh mang cá bên phải
bằng dao phay góc.
- Nguyên công 11: Phay rãnh bề rộng B = 16 bằng dao phay ngón.
- Nguyên công 12: Khoan, khoét, doa lỗ 35.
- Nguyên công 13: Khoan 15,khoét 22.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

26

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

-

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Nguyên công 14: Phay 2 rãnh ngang bề rộng B = 3 bằng dao
phay đĩa.

- Nguyên công 15: Phay rãnh dọc bề rộng B = 3 bằng dao phay đĩa.
- Nguyên công 16: Phay rãnh then B = 10 bằng dao phay ngón.
- Nguyên công 17: Khoan 4 lỗ 3,4 và 2 lỗ 5,1 ở mặt trớc.
- Nguyên công 18: Khoan 4 lỗ 5,1 và 1 lỗ 10 ở mặt đáy.
- Nguyên công 19: Khoan 1 lỗ 5,1 ở trụ 52.
- Nguyên công 20: Khoan 1 lỗ 3,4 ở rãnh then 10.
- Nguyên công 21: Ta rô ren 4 lỗ 3,4 và 2 lỗ 5,1.
- Nguyên công 22: Ta rô ren 4 lỗ 5,1.
- Nguyên công 23: Ta rô ren 1 lỗ 5,1 ở trụ 52 .
- Nguyên công 24: Ta rô ren 1 lỗ 3,4 ở rãnh then 10.
- Tổng kiểm tra.
3.3.

Thiết kế nguyên công.

Nguyên tắc chung khi thiết kế nguyên công là đảm bảo đợc độ chính xác
và năng suất yêu cầu. Năng suất và độ chính xác phụ thuộc vào chế độ cắt, lợng d, số bớc và thứ tự các bớc công nghệ... Vì vậy khi thiết kế nguyên công
phải dựa vào dạng sản xuất, phơng pháp phân tán nguyên công để chọn sơ đồ
nguyên công hợp lý.
Lập sơ đồ gá đặt theo qui ớc mặt định vị đợc vẽ bằng màu xanh và vẽ các
ký hiệu định vị () với số bậc tự do đợc khống chế bằng số định vị. Lực kẹp
đợc ký hiệu bàng mũi tên (). Bề mặt gia công đợc vẽ bằng bút đỏ.
Sinh viên: Trần Quang Hùng

27

K43 - Ngành CN chế tạo máy


Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Chơng iv

tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công

I. Tính chế độ cắt cho nguyên công 1.
(Phay thô, phay tinh mặt đáy)
2.1.

Sơ đồ định vị.
W

W

n

177

0,1

Rz 20

S

-

Dùng ba chốt tỳ chỏm cầu định vị mặt đáy hạn chế ba bậc tự do.

-

Hai chốt tỳ chỏm cầu định vị mặt trớc hạn chế hai bậc tự do.

-

Một chốt tỳ chỏm cầu định vị mặt trên hạn chế một bậc tự do.

-

Lực kẹp hớng từ trên xuống.

2.2.

Chọn máy.

Chọn máy phay nằm vạn năng 6H82.

-

Công suất động cơ N = 7 kw; hiệu suất 0,75.

-

Số vòng quay trục chính (vòng/ phút): 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118;
150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500

-

Lợng chạy dao dọc và ngang (mm/ phút): 19; 23,5; 30; 37,5; 47,5;
60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 900.

-

Lực cắt chiều trục lớn nhất cho phép tác dụng lên bàn máy
Pxmax = 14720 [N] (1500 kg).

2.3.

Chọn dao.

Sinh viên: Trần Quang Hùng

28

K43 - Ngành CN chế tạo máy

Khoa cơ khí

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy

Chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng BK6 với các
thông số

2.4.

D (mm)

L (mm)

d (H7)

Số răng Z

100

50

32

8

chọn lợng d gia công.

Chọn lợng d gia công cho toàn bộ nguyên công theo kết quả tính lợng d ở

phần trên ta chọn lợng d tổng cộng là Zb = 2,5 mm.
Trong đó:
2.5.

Lợng d bớc phay tinh là Ztinh = 0,5 mm.
Lợng d bớc phay thô là Zthô = 0,5 mm.

Xác định chế độ cắt.
2.5.1. Xác định chế độ cắt cho bớc phay thô.

-

Chiều sâu cắt t = Zthô = 2 mm.

-

Theo bảng 5-125 t2 [2] ta có lợng chạy dao sz = 0,2 mm/răng.

-

Tốc độ cắt đợc tính theo công thức
Vt =

C v .D q
T m .t x .s yz .B u .Z p

.K v [m/ phút].

Trong đó:
Cv, m, x, y, u, p, q: là các hệ số và số mũ tra trong bảng 5-39 t2 [2].

T: Chu kỳ bền của dao tra bảng 5-40 t2 [2].
Kv: Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều
kiện cắt cụ thể.
Kv = KMv .Knv .Kuv
Trong đó:
KMv: Hệ số phụ thuộc vào chất lợng của vật liệu gia công cho
trong bảng 5-1 ữ 5-4 t2 [2].
Knv: Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi tra bảng 5-5
t2 [2].
Kuv: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt tra bảng 5-6 t2 [2].
Vận tốc tính toán
Sinh viên: Trần Quang Hùng

29

K43 - Ngành CN chế tạo máy