THIẾT kế đồ gá CHO NGUYÊN CÔNG KHOAN, KHOÉT, DOA lỗ 20 của KHỐI XILANH

- Thiết kế đồ gá khoan

Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan, khoét, doa lỗ 20
của khối xilanh
Phân tích:
Do ở nguyên công này ta phải gia công 7 lỗ xilanh phân bố đều nhau trên một
đờng tròn có tâm trùng với tâm của chi tiết. Vì vậy ta chọn phơng án gá chi tiết
trên cơ cấu phân độ, do đó nó sẽ giảm đợc thời gian gia công.
Phân tích sơ đồ gá đặt phôi
Để đảm bảo đợc độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các lỗ xilanh và giữa các
lỗ xilanh với tâm chi tiết ta cần phải hạn chế ít nhất 5 bậc tự do.
ở các nguyên công trớc ta đã gia công đợc bề mặt đầu và bề mặt lỗ vì vậy ở
nguyên công này ta sẽ dùng nó làm chuẩn định vị. Đối với mặt trụ trong vì là
chuẩn tinh đã qua nguyên công tiện nên ta dùng chốt trụ ngắn để định vị. Với mặt
đầu cũng qua nguyên công tiện nên nó cũng là chuẩn tinh chính trong sơ đồ
nguyên công.
Định vị
- Mặt phẳng đầu hạn chế 3 bậc tự do
- Mặt trụ trong 26 hạn chế hai bậc tự do

n
s

W

ỉ64

W

n

ỉ19,9
ỉ26

ỉ18
ỉ8

- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

105


- Thiết kế đồ gá khoan

Kẹp chặt:
Ta dùng cơ cấu kẹp chặt bằng ren kẹp
vào hai mép của chi tiết, đờng kính bulông
sẽ đợc tính toán ở phần sau.
Cơ cấu kẹp nh vậy vừa đảm bảo tính gọn
nhẹ, vừa tạo ra lực kẹp có phơng vuông góc
với chuẩn định vị chính nên sẽ giảm áp lực
biến dạng phôi khi kẹp chặt.
Chọn cơ cấu phân độ
Ta chọn cơ cấu phân độ có trục quay nằm
ngang, vì ta cần gia công các lỗ có các vị trí cách nhau một cách đều đặn nên ta
dùng cơ cấu phân độ quay gián đoạn.
Nguyên lý làm việc :
Chi tiết đợc gá trên bàn quay, nó đợc định vị bởi chốt trụ ngắn và mặt phẳng
đáy, và nó đợc kẹp chặt vào bàn quay nhờ cơ cấu kẹp ren.
Phần quay đợc kẹp chặt với
phần động nhờ cơ cấu kẹp chặt

vòng bi và trục ren. Quay tay quay
theo chiều kim đồng hồ làm quay
trục ren, trục ren thông qua bạc
đẩy chốt tiến vào khe vòng bi. Nhờ
mặt côn của chốt nên vòng bi sẽ
mở rộng ra, do vòng bi nằm trong
một cơ cấu chêm nên nó sẽ đẩy
trục quay xuống dẫn đến cả bàn
quay bị kéo xuống làm sinh ra lực
dọc trục và lực ma sát ép phần
quay với phần cố định, do đó phần
quay đợc kẹp chặt với phần cố
định.
Muốn gia công lỗ tiếp theo, quay tay quay theo chiều ngợc lại, trục ren thông
qua bạc chặn kéo chốt ra xa tâm và do đó các miếng có xu hớng chuyển động vào
tâm (do các miếng và bạc tạo thành kết cấu chêm không tự hãm ) tháo lỏng phần
quay với đế đồ gá.
Đồng thời với quá trình tháo lỏng nhờ chuyển động quay của trục ren làm quay
bánh cóc theo chiều ngợc chiều kim đồng hồ tác động vào bánh con cóc trên thanh
- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

106


- Thiết kế đồ gá khoan

trợt, làm cho thanh trợt chuyển động xuống dới. Kéo chốt trám ra khỏi lỗ định vị
8. Khi đó ta dùng tay quay phần quay, trục tâm quay trong bạc một góc tơng ứng
với góc phân độ.
Với quá trình kẹp chặt, trục ren quay theo chiều ngợc lại. thanh trợt chuyển động

nên trên đa chốt vào bạc côn thực hiện phân độ.
Xác định chế độ cắt, lc cắt và mômen cắt
Chế độ cắt:
Theo phần thiết kế quy trình công nghệ gia công khối xilanh đối với nguyên
công khoan lỗ 8 ta đã tính đợc các chế độ cắt nh sau:
-

Chiều sâu cắt t = 4mm
Lợng chạy dao s = 0,3 mm/v
Tốc độ cắt v = 70,5 m/p
Số vòng quay trục chính n = 2804 v/p

Lực chiều trục và mô men xoắn:
Ta dùng lực cắt và mô men cắt lớn nhất sinh ra trong quá trình gia công qua
các bớc khoan, khoét, doa để dùng làm lực cắt và mô men cắt tính toán.
Ta nhận thấy với nguyên công khoan lỗ để đạt kích thớc 8 là sinh ra lực cắt
và mômen cắt lớn nhất.
- Lực chiều trục Po = 10.CP.Dq.sy.kp
- Mômen xoắn Mx = 10.CM.Dq.sy.kp
Các hệ số và số mũ (tra bảng 5-32 STCNCTM tập II) ta đợc
CM = 0.012; q = 2; y = 0,8
Cp = 31,5; q = 1; y = 0,8 và kp tra bảng 5-10 STCNCTM tập II ta đợc kp = kMP = 2
Thay vào công thức ta có:
Mx = 10.CM.Dq.sy.kp = 10.0,012.82.0,30.8.2 = 5,96 (N.m)
Po = 10.CP.Dq.sy.kp = 10.31,5.81.0,30.8.2 = 1924 N
Tính lực kẹp cần thiết

- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

107

- Thiết kế đồ gá khoan

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:
Dới tác dụng của mômen xoắn khi
khoan chi tiết chỉ có một khả năng là sẽ
xoay quanh tâm của nó do đó nó sẽ làm
ảnh hởng tới kích thớc cần thực hiện vì vậy
lực kẹp cần thiết phải sinh ra mômen cản
lớn hơn mômen làm quay chi tiết.
Ta có phơng trình cân bằng nh sau:
K.Mx Mma sát
K.Ptđ .a (2.W + P0 ).f1.Rtb + 2.W.f2.b (*)
Trong đó:
- a : khoảng cách từ tâm lỗ khoan đến
tâm chi tiết ta có a = 32mm
- b: khoảng cách từ mấu kẹp tới tâm
chi tiết, lấy b =46mm
- Rtb: bán kính ma sát trung bình, tính
theo công thức

W Po

W

Mx

r
R

Fms

Ptđ
Fms
a

3
3
2 513 183
2
R

r
Rtb =
= . 2
3 51 18 2
3 R2 r2

= 37mm
Trong đó : R là bán kính mặt ngoài lớn nhất của phôi R = D/2 = 102/2 = 51mm
r là bán kính lỗ côn phía dới bề mặt tiếp xúc r = dcôn/2 = 36/2 = 18mm
- K : Hệ số an toàn .
K = K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6 .
K0 =1,5 : Hệ số an toàn chung .
K1: Hệ số tính đến trờng hợp lực cắt tăng khi độ bóng thay đổi. Với bớc gia
công thô K1 = 1,2
K2 = 1 : Hệ số tính đến trờng hợp tăng lực cắt khi dao mòn

K3 = 1 : Hệ số tính đến trờng hợp tăng lực cắt khi gia công gián đoạn
K4 = 1,3: Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt khi kẹp bằng tay .
K5 = 1 : Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay .
- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

108


- Thiết kế đồ gá khoan

K6 = 1 : 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 = 2,34
- Ptđ : lực cắt tơng đơng
Với

Ptđ =

(d0 - đờng kính mũi khoan)
-

2.M x
2.5960
=
= 1490 N
d0
8

W : lực kẹp cần thiết

- f1 : là hệ số ma sát giữa chi tiết và đồ định vị, đối với cặp vật liệu đồng thanh
thiếc - thép cacbon ta lấy hệ số ma sát f = 0,15
- f2 : là hệ số ma sát giữa chi tiết và mỏ kẹp, ta lấy f2 = f1 = 0,15
- P0 : lực chiều trục khi khoan, ta đã có P0 = 1924 N
Vậy thay vào phơng trình (*) ta đợc :
K.Ptđ .a (2.W + P0 ).f1.Rtb + 2.W.f2.b (*)
W


K.Ptd .a P0 .f1 .R tb
2.(R tb .f1 + f 2 .b)

W

2,34.1490.32 1924.0,15.37
2.(37.0,15 + 0,15.46)


W 5405 N
Vậy ta phải tạo ra lực kẹp W tại mỗi đòn kẹp lớn hơn 5405 N

- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

109


- Thiết kế đồ gá khoan

Tính đờng kính bulông
Ta có sơ đồ lực nh sau:

Trong đó:
- W : lực kẹp phôi W = 5405 N
- N : phản lực tại gối đỡ
- Q : lực dọc trục tác dụng nên
bulông.
- P : lực đẩy của lò xo
Ta có:

l1 Q l2
W
N

phôi

P

Q = N + W + P

N.L1 = W.L 2
L1 + L 2
+P
L1
Ta lấy L1 = 3/2.L2 , lực lò xo P = 50 N
Vậy ta có Q = 9058 N
Từ đó đờng kính trung bình của bulông tính theo công thức (Thiết kế hệ dẫn động
cơ khí tập I trang 163)
Vậy

Q = W.

d2 =

Q
. H . h .[ q ]

Trong đó:
-

H = H/d2 là hệ số chiều cao đai ốc (H: chiều cao đai ốc), thờng chọn trong

khoảng 1,2 ữ 2,5 ta lấy H = 2,5
-

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] =
6Mpa.
Vậy:

d2 =

Q
=
. H . h .[q ]

9058
=16 mm
.2,5.0,75.6

Xác định các sai số chế tạo đồ gá
1- Sai số chuẩn c
Ta có sơ đồ gá đặt nh sau: (hình vẽ)
- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

110


- Thiết kế đồ gá khoan

Chi tiết đợc định vị vào lỗ 26 bằng chốt trụ ngắn và mặt đầu bằng mặt phẳng.

n
s

ỉ64

W

W

n

ỉ19,9
ỉ26

ỉ18
ỉ8

H

x

z
y

ỉ20

ỉ26 c
ỉ26 l

Theo sơ đồ trên ta lập đợc chuỗi kích thớc: (với H là kích thớc cần thực hiện)
H = x+y+z
(với x và z là các đại lợng biến thiên.)
Vậy
Trong đó:

c(H) = l + c + 2.

- l : dung sai đờng kính lỗ chuẩn (àm). Với lỗ định vị là mặt trụ trong 26
đã qua nguyên công tiện tinh vậy nó đạt cấp chính xác 8 tơng ứng ta có 26H8 tra
miền dung sai ta đợc l = 33àm.
- c : dung sai đờng kính chốt định vị, do đồ gá chế tạo luôn có độ chính xác
cao hơn độ chính xác về kích thớc của chi tiết một cấp, tra dung sai cho chốt
28h6 ta đợc c = 13àm.
- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

111


- Thiết kế đồ gá khoan

- : khe hở nhỏ nhất giữa chốt và lỗ định vị, đối với lắp ghép là H8/h2 ta có
khe hở nhỏ nhất = EI - es = 0 - 0 = 0 (àm) (EI và es là các sai lệch dới và sai lệch
trên của lỗ và chốt)
Vậy sai số chuẩn

c = c(H) = l + c + 2. = 33 + 13 = 46àm

2- Sai số kẹp chặt k
Theo sơ đồ gá đặt thì phơng và chiều của lực kẹp vuông góc với phơng của
kích thớc thực hiện nên ở trờng hợp này sai số sinh ra do kẹp chặt k = 0
3- 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


dg = ct + ld + m
- ct : sai số chế tạo đồ gá
- Sai số lắp đặt lđ nhỏ thờng lấy lđ = 0,01mm
- 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 phẳng chuẩn tinh nên tra bảng 6.2 (tính và thiết kế đồ gá) ta đợc = 0,3.
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) = 0,0095mm
Do đó sai số gá đặt đồ gá gđ phải thoả mãn điều kiện sau:
1 1
gđ < [gđ] = ( ữ )

2 5
: Dung sai cho phép của kích thớc cần đạt, với chuẩn định vị chính là mặt đầu
nên = 200àm
1 1
Vậy lấy [gđ] = ( ữ ) = 70àm .
2 5
Mặt khác ta lại có:
- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

112


- Thiết kế đồ gá khoan

gđ < [gđ] =

2c + 2k + 2dg = 2c + 2k + 2ld + 2m + 2ct

Nh vậy để thoả mãn yêu cầu làm việc, nghĩa là khi gia công trên đồ gá luôn đạt đợc yêu cầu kỹ thuật của chi tiết thì ta phải có:
ct =

2gd ( 2c + 2k + 2m + 2ld ) =

= 0,07 2 (0,046 2 + 0 2 + 0,0095 2 + 0,012 ) = 0,051mm = 51àm
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 0,051mm trên 100 mm chiều dài.

-

Độ không vuông góc giữa đờng tâm chốt và mặt định vị C nhỏ hơn 0,051mm

-

Độ cứng bề mặt làm việc của chốt phải đạt độ cứng 50...52 HRC

- Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM

113