ĐỒ ÁN THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC VÍT KT CÔNG NGHIỆP
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Lời nói đầu ĐỒ ÁN THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC VÍT KT CÔNG NGHIỆP
- Chế tạo máy là một ngành rất quan trọng của nền kinh tế quốc dân. Phạm vi sử dụng của ngành chế tạo máy rất rộng rãi. Ngành chế tạo máy là nền tảng của của công nghiệp chế tạo máy. Chính vì vậy Đảng và Chính phủ rất quan tâm đến ngành Cơ khí nói chung và nghành Chế tạo máy công cụ nói riêng.Trong sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước, muốn có những sự tiến bộ vượt bậc thì không thể không coi trọng ngành này.
- Môn học Công nghệ chế tạo máy là môn học chính trong chương trình đào tạo nghề kĩ sư cho bất cứ một trường Kĩ thuật Cơ khí nào. Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm, về phương pháp thiết kế quy trình công nghệ, về phương pháp xác định chế độ cắt tối ưu và về những phương pháp gia công mới…Trong quá trình học tập thiết kế đồ án môn học là một nhiệm vụ quan trọng trong việc đào tạo kĩ sư chuyên ngành chế tạo máy. Đồ án giúp sinh viên hệ thống lại được các kiến thức thu nhận được từ các bài giảng, bài thực hành, hình thành cho sinh viên khả năng làm việc độc lập, làm quen với các công việc thiết kế sản phẩm Cơ khí trước khi tốt nghiệp ra trường.
- Đồ án tốt nghiệp là một bài tập tổng hợp vì vậy sinh viên được có điều kiện hoàn thiện khả năng sử dụng tài liệu các loại sổ tay, bảng tra, phối hợp chúng với các kiến thức lí thuyết đã được trang bị để tạo lập phương án thiết kế tối ưu nhất với điều kiện sản xuất cụ thể.
- Đồ án cũng cho phép sinh viên phát huy khả năng sáng tạo, hoàn thiện các bài toán kĩ thuật và tổ chức xuất hiện khi thiết kế công nghệ, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, chất lượng sản phẩm, ứng dụng các tiến bộ của công nghệ mới vào gia công…
- Đồ án có ý nghĩa rất quan trọng trong việc hình thành một phong cách làm việc khoa học của sinh viên – kĩ sư cơ khí khi giải quyết các bài toán thực tế sản xuất. Đồ án giúp nâng cao, khả năng ứng dụng nghiên cứu các quá trình công nghệ hiện hành theo các hướng như: nâng cao độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt sản phẩm, nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng thiết bị, xác định độ bền dụng cụ cắt tối ưu, ứng dụng các phương pháp gia công mới cùng các vấn đề khác mà thực tế đang giải quyết.
- Với những lí do như vậy việc tính toán thiết kế một quy trình công nghệ trong khuôn khổ một đồ án tôt nghiệp là rất quan trọng trong quá trình học tập. Trong thời gian qua, để hệ thống lại các kiến thức chuyên môn và vận dụng kiến thức đã học vào thiết kế một quy trình công nghệ cụ thể, em đã được giao đề tài Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục vít. Tới nay nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Trọng Khanh và các thầy trong bộ môn Công nghệ chế tạo máy em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Em mong được sự giúp đỡ hơn nữa của các thầy để đồ án môn học của em được đầy đủ và thành công hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn !
CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT GIA CÔNG
- Phân tích chức năng, điều kiện làm việc, đặc điểm kết cấu và phân loại chi tiết gia công:
- Trục vít là một chi tiết máy rất quan trọng và phổ biến trong ngành chế tạo máy. Cùng với bánh vít, trục vít kết hợp thành một bộ truyền để truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau.
- Trục vít thiết kế nằm trong các loại hộp giảm tốc trục vít – bánh răng trong đó bộ truyền trục vít – bánh vít nằm ở cấp nhanh. Với chức năng là đầu vào của hộp giảm tốc trục vít nhận mô men xoắn của động cơ thông qua băng tải và truyền chuyển động tới tất cả các chi tiết còn lại trong hộp giảm tốc. Với những yếu tố trên, trục vít làm việc trong những điều kiện hết sức khắc nghiệt.
- Trục vít làm việc với tốc độ cao trong điều kiện bôi trơn làm mát khó khăn vì vậy trong quá trình làm việc trục vít sinh nhiệt nhiều gây ra các dạng hỏng nguy hiểm như mòn răng, dính răng.
- Khác với bộ truyền bánh răng, với bộ truyền trục vít trong quá trình làm việc xuất hiện vận tốc trượt trên bề mặt răng gây ra tổn thất công suất, sinh nhiệt nhiều và xuất hiện các dạng hỏng như tróc rỗ bề mặt răng, hỏng do mỏi và gẫy răng.
- Khi làm việc với vận tốc cao trục vít chịu tải trọng chu kì và tải trọng va đập do vậy trục vít có thể bị hỏng do mỏi.Vì sinh nhiệt nhiều trong quá trình làm việc do có vận tốc trượt trên bề mặt răng ăn khớp nên dạng hỏng chủ yếu của trục vít là mòn răng.
Với các hiện tượng như trên phát sinh trong quá trình làm việc do đó cần phải có các biên pháp công nghệ hợp lí trong quá trình chế tạo và cần phải phối hợp hợp lí cặp vật liệu ăn khớp giữa bánh vít và trục vít để bộ truyền có tuổi thọ cao nhất.
- Phân tích yêu cầu kĩ thuật, định ra biện pháp gia công tinh lần cuối:
a, Phân tích yêu cầu kĩ thuật:
- Chi tiết thiết kế có: L= 675 (mm); Dmax = 72(mm) vì vậy tỉ số do đó chi tiết gia công thuộc họ trục dài.
- Với kết cấu dạng trục, chi tiết cần đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật sau:
* Các cổ trục để lắp ổ lăn được gia công chính xác cấp 7, độ nhám bề mặt đạt cấp 8 (Ra = 0,63 mm), độ côn độ ôvan đạt 0,25 ¸ 0,5 dung sai đường kính.
* Sai lệch của cổ trục với tâm chung của trục cho phép trong giới hạn 0,05 ¸ 0,1 mm.
* Sai lệch tương quan của các cổ trục làm việc và không làm việc cho phép trong giới hạn 0,1 ¸ 0.2 mm.
* Bề mặt không làm việc của trục được gia công chính xác cấp 7, độ nhám bề mặt đạt cấp 4¸5.
* Rãnh then được gia công theo chiều rộng chính xác cấp 3, độ nhẵn bóng bề mặt đạt cấp 4¸6.
* Bề mặt ren gia công đạt độ chính xác cấp 7¸8.
* Độ không song song của các rãnh then với đường tâm của trục nhỏ hơn 0,01mm/100mm chiều dài.
* Dung sai chiều dài của các cổ trục trong khoảng 0,05¸0,2 mm.
* Độ cứng của các cổ trục cần đảm bảo từ 250¸280 HB khi đó chúng sẽ đảm bảo chịu mài mòn và không bị hỏng do mỏi.
b, Giải pháp công nghệ:
- Với chi tiết gia công là trục vít thì bề mặt quan trọng nhất đó là mặt vít. Trong quá trình làm việc trục vít được lắp trên hai ổ đỡ và ăn khớp với bánh vít do đó cần đảm bảo độ đồng tâm giữa đường tâm mặt vít với các cổ trục nhỏ hơn 0.1 mm. Để đơn giản và thuận tiện trong quá trình gia công chọn phương pháp gia công trục vít là tiện. Vì đây là trục vít Convolut có profil thẳng trong tiết diện pháp tuyến và trục vít cần nhiệt luyện do đó biện pháp gia công tinh lần cuối là mài đạt độ nhẵn bề mặt cấp 8.
- Hai bề mặt lắp ghép ổ lăn là bề mặt có f62 và f55 với chế độ lắp tiêu chuẩn là h7. Đây là hai bề mặt quan trọng đảm bảo cho trục vít làm việc ổn định do đó cần đảm bảo độ chính xác và độ nhẵn bề mặt (đạt cấp 9) do đó chọn biện pháp gia công tinh lần cuối là mài,
- Hai bề mặt f65 và f52 là hai bề mặt ren để lắp đai ốc. Mục đích của bề mặt ren này là cố khống chế chuyển động dọc trục của ổ bi trong quá trình làm việc. Yêu cầu kĩ thuật của hai bề mặt ren cần đảm bảo cấp chính xác đạt cấp 9 do đó chỉ cần tiện ren là đảm bảo yêu cầu.
- Các bề mặt f74 và f65 là các vai trục có tác dụng cố định vị trí của ổ. Do mặt đầu của ổ tì lên vai trục đo đó khi ha bậc cần tiện sao cho độ nhẵn của gờ tì đạt cấp 6 (Ra =2,5 mm).
- Trong quá trình làm việc, bề mặt f45 được định vị cùng với thân hộp và lắp trên vòng chắn dầu do đó cần gia công đảm bảo kích thước và độ nhám bề mặt đạt cấp 8 do vậy biện pháp gia công tinh lần cuối là mài.
- Để truyền mô men xoắn tới bộ truyền bánh răng, trục vít nhận chuyển động từ động cơ thông qua băng tải nhờ bề mặt f45. Bề mặt này lắp ghép với puli đai thông qua mối ghép then vì vậy trong quá trình gia công cần đảm bảo kích thước , độ nhẵn bề mặt đạt cấp 8 do đó nguyên công tinh để gia công lần cuối là mài.
- Các cổ trục f45 không tham gia làm việc nhưng trong quá trình ăn khớp với bánh vít trục vít chịu tải trọng chu kì do đó các cổ trục cần đảm bảo sao cho không bị hỏng do mỏi vì vậy độ nhám bề mặt cần đạt cấp 7 ( Ra =1,25) do đó biện pháp gia công tinh lần cuối là mài.
- Để đảm bảo vị trí tương quan giữa các rãnh then cần gia công chúng trên cùng một lần gá và đảm bảo cấp chính xác theo chiều rộng cấp 3, độ nhẵn đạt cấp 5 do đó chỉ với nguyên công phay rãnh then là đạt yêu cầu.
- Để đảm bảo độ đồng tâm giữa các cổ trục, độ song song giữa các bề mặt làm việc cần chọn chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm.
- Việc khống chế chiều dài trục được thực hiện bằng cách chỉnh sẵn dao và chọn độ chính xác song song giữa hai trục dao được thực hiện trên máy chuyên dùng (máy MP75)
- Đánh giá tính công nghệ trong kết cấu:
- Vì chi tiết là một loại rất phổ biến trong các loại hộp giảm tốc trục vít – bánh răng do đó kết cấu đã khá hợp lí và không cần phải sửa đổi gì thêm.
CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
- Định ra dạng sản xuất của chi tiết gia công đóng vai trò rất quan trọng vì nó quyết định tới phương án công nghệ và trang thiết bị đi kèm trong quá trình gia công.
- Định dạng sản xuất phụ thuộc vào nhiều thông số như: chủng loại sản phẩm, số lượng chi tiết trong một chủng loại sản phẩm… Hiệu quả kinh tế chỉ có thể đạt được cao nhất nếu công nghệ được thiết kế phù hợp với dạng sản xuất và điều kiện sản xuất hiện hành.
- Để xác định dạng sản xuất cần căn cứ vào sản lượng kế hoạch để tính ra sản lượng cơ khí. Sản lượng cơ khí chính là số lượng phôi cần phải cung cấp cho phân xưởng cơ khí.
- Sản lượng cơ khí được tính theo công thức:
Ni= N. mi ( 1 + ) (chiếc/ năm)
trong đó:
* Ni : sản lượng cơ khí của chi tiết.
* N : sản lượng kế hoạch hàng năm của chi tiết cần chế tạo. Theo yêu cầu thiết kế thì N = 30.000 (chiếc/năm)
* mi: số chi tiết cùng tên trong sản phẩm. Khi đó mi = 1
* a, b: hệ số (%) dự phòng hư hỏng do chế tạo, do vận chuyển, lắp ráp, bảo quản. Với điều kiện sản xuất hiện hành chọn a = 3%, b = 5%.
Khi đó: Ni = 30.000 x 1 x ( 1+ ) = 32400 (chiếc/ năm)
- Khối lượng của chi tiết được xác định:
Q = V x g (kg)
trong đó
* Q: khối lượng của chi tiết.
* g: khối lượng riêng vật liệu của chi tiết (kg/ cm3). Chi tiết thiết kế vật liệu là 40X do đó g = 7,852 (kg/ dm3).
* V: thể tích của chi tiết (dm3)
- Thể tích của chi tiết được xác định:
Vct =
trong đó:
V1 = = = 306,95 (cm3)
Tương tự đối với các tiết diện còn lại có:
V2 = 139,37 (cm3) V3 = 43 (cm3)
V4= 127,23 (cm3) V5 = 610,73 (cm3)
V6= 114,51 (cm3) V7 = 33,18 (cm3)
V8 = 204,32 (cm3) V9 = 67,96 (cm3)
Vậy: Vct = = 1647,25 (cm3) = 1,64725 (dm3)
Þ Qct = V x g = 7,852 x 1.64725 » 13 (kg)
Vậy theo bảng 2.6/pg31 [1] dạng sản xuất là loạt lớn.
CHƯƠNG III: CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
- Cơ sở chọn phôi:
- Phương pháp tạo phôi phụ thuộc rất nhiều vào vấn đề chức năng và kết cấu của chi tiết máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kĩ thuật, hình dáng bề mặt và kích thước của chi tiết, quy mô và tính loạt của sản xuất…
- Để chọn phôi có thể căn cứ vào một số đặc tính sau:
* Tính kinh tế của phương án trong điều kiện sản xuất đã định
* Tính hợp lí của quy trình công nghệ tạo phôi
* Mức độ trang bị của các quá trình công nghệ tạo phôi, khả năng ứng dụng tự động hoá vào các nguyên công
* Chất lượng của phôi, các loại sai hỏng có thể xuất hiện trong quá trình tại phôi và khả năng loại bỏ chúng
* Hệ số sử dụng vật liệu ( Kvl ) của phương pháp
* Khối lượng gia công và khả năng tạo phôi…
- Phương án tạo phôi đã chọn được thực hiện theo trình tự sau:
* Chọn dạng phôi tuỳ thuộc vào kết cấu, đặc tính làm việc, yêu cầu vận hành của chi tiết, dạng sản xuất, hệ số sử dụng vật liệu ( Kvl ), yêu cầu kĩ thuật…
* Tính toán lượng dư bằng phương pháp tính toán phân tích cho các bề mặt quan trọng. Với các bề mặt còn lại có thể xác định lượng dư bằng phương pháp bảng tra
* Lập bản vẽ phôi, xác định khối lượng phôi theo bản vẽ đã lập ra
* Tính giá thành phôi ….
- Phương pháp chế tạo phôi:
- Với vật liệu chi tiết đã cho là thép 40X cùng với dạng sản xuất là loạt lớn, có rất nhiều phương pháp chế tạo phôi được áp dụng: phôi đúc, phôi cán, phôi rèn và dập.
* Phôi đúc:
- Đúc là phương pháp tạo phôi mà trong đó quá trình sản xuất là nấu chảy kim loại, hợp kim rồi rót vào một khoang rỗng đã được tạo hình trước theo yêu cầu.
- Ưu điểm:
. Sản phẩm đúc có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu.
. Có thể đúc được những sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến rất lớn.
. Sản phẩm đúc có thể đạt được độ chính xác, độ nhẵn khá cao với những phương pháp đúc đặc biệt.
. Tạo ra trên vật đúc các lớp vật liệu có cơ tính khác nhau.
. Có thể cơ khí hoá, tự động hoá, năng suất cao.
- Nhược điểm:
. Chưa tiết kiệm được kim loại do hệ thống rót, do sai hỏng…
. Tỉ lệ phế phẩm còn cao vì khuyết tật đúc khá nhiều.
. Kiểm tra khuyết tật khó khăn.
* Phôi cán:
- Cán là phương pháp cho kim loại biến dạng giữa hai trục quay ngược chiều nhau (trục cán) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả là làm cho chiều cao của phôi giảm, chiều dài và chiều rộng của phôi tăng.
- Ưu điểm:
. Nâng cao chất lượng của phôi.
. Năng suất đạt được rất cao (do tính liên tục)
- Nhược điểm:
. Chỉ cán được những sản phẩm không phức tạp lắm (chủ yếu là những thép thương phẩm)
* Phôi rèn:
- Rèn tự do là một phương pháp gia công bằng áp lực trong đó quá trình biến dạng tự do dần dần về các hướng mà không bị khống chế bởi một bề mặt nào khác ngoài bề mặt tiếp xúc trực tiếp với các dụng cụ gia công.
- Ưu điểm:
. Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng (có thể gia công được vật nhỏ từ vài gam đến vài trăm tấn), có thể gia công được những vật lớn hơn so với dập thể tích.
. Có thể chế tạo được những chi tiết có hình dáng, kích thước, khối lượng rất khác nhau.
. Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng khả năng chịu tải trọng của vật liệu.
. Phôi có cơ tính đồng đều thích hợp với các chi tiết chịu tải lớn.
. Dụng cụ và thiết bị tương đối đơn giản cho nên vốn đầu tư ít và tính linh hoạt trong sản xuất cao.
. Nâng cao chất lượng kim loại đặc biệt là kim loại đúc.
- Nhược điểm:
. Độ bóng và độ chính xác đạt được không cao.
. Sự đồng đều trong cả một loạt sản phẩm là không cao.
. Lượng dư lớn, hệ số sử dụng vật liệu thấp.
. Hệ số sử dụng vật liệu thấp do đó hiệu quả kinh tế không cao.
. Năng suất thấp đặc biệt là khi rèn bằng tay.
. Hình dáng, chất lượng phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân.
* Phôi dập:
- Phương pháp gia công bằng dập thể tích hay còn gọi là rèn khuôn khi gia công áp lực phôi sẽ bị biến dạng và điền đầy vào một khoang rỗng được gọi là lòng khuôn. Sự biến dạng của kim loại được giới hạn trong lòng khuôn. Kết thúc quá trình dập kim loại sẽ điền kín trong lòng khuôn và vật dập có hình dáng và kích thước giống hệt như lòng khuôn.
- Ưu điểm:
. Vật dập có độ bóng và độ chính xác cao hơn phương pháp rèn tự do. Khi áp dụng những phương pháp đặc biệt thì độ chính xác có thể đạt được rất cao.
. Cơ tính của vật dập cao, đồng đều do giai đoạn nén khối gây ra.
. Có thể dập được những chi tiết có hình dáng phức tạp, tiết kiệm được kim loại do hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do, thao tác đơn giản, không cần thiết có những bậc thợ cao.
. Đạt năng suất lao động cao, dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
- Nhược điểm:
. Giá thành chế tạo khuôn thường lớn, thường áp dụng cho sản xuất loạt lớn hàng khối.
. Đòi hỏi công suất thiết bị lớn do đó hạn chế trọng lượng của vật dập.
Căn cứ vào ưu nhược điểm và đặc điểm công nghệ cả các phương pháp chế tạo phôi đã phân tích ở trên, căn cứ vào vật liệu chi tiết gia công là thép 40X, căn cứ vào dạng sản xuất là loạt lớn và căn cứ vào điều kiện sản xuất chọn phương pháp chế tạo phôi là dập thể tích. Với phương pháp chế tạo phôi như trên sẽ đảm bảo cho chi tiết gia công đạt năng suất cao và đảm bảo tính kinh tế nhất.
- Xây dựng bản vẽ vật dập:
CHƯƠNG IV: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
- Chọn chuẩn là việc làm rất quan trọng trong quá trình thiết kế quy trình công nghệ, nhằm xác định vị trí của chi tiết gia công, vị trí của bề mặt gia công so với quỹ đạo chuyển động của dao, để đảm bảo yêu cầu kĩ thuật và kinh tế của nguyên công đó. Việc chọn chuẩn hợp lí sẽ đảm bảo hai yêu cầu sau:
* Đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công.
* Năng suất cao, giá thành hạ.
Xuất phát từ hai yêu cầu trên trong quá trình thiết kế cần áp dụng một số lời khuyên khi chọn chuẩn sau:
- Nguyên tắc chung khi chọn chuẩn:
- Chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lí nhất, tuyệt đối tránh trường hợp thiếu và siêu định vị, trong một số trường hợp thừa định vị là không hợp lí.
- Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm biến dạng, cong vênh đồ gá, chi tiết nhưng lực kẹp phải vừa đủ để đảm bảo sức lao động cho công nhân.
- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng và phải phù hợp với từng loại hình sản xuất nhất định.
Trong quá trình gia công thường sử dụng hai loại chuẩn:
* Chuẩn tinh
* Chuẩn thô
- Nguyên tắc chọn chuẩn tinh:
- Chọn chuẩn tinh phải đảm bảo thoả mãn hai điều kiện sau:
* Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các mặt gia công với nhau
* Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công.
- Xuất phát từ hai lời khuyên trên, một số lời khuyên khi chọn chuẩn tinh như sau:
* Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính.
* Chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt, khi đó sẽ tránh được nguyên nhân sai số do sai số chuẩn gây ra.
* Sử dụng nguyên tắc dùng chuẩn thống nhất vì quá trình gia công sẽ đạt độ chính xác cao nhất nếu toàn bộ quá trình gia công thực hiện trong một lần gá.
Vận dụng những lời khuyên và nguyên tắc trên trong quá trình chọn chuẩn với phân tích chi tiết gia công dạng trục, thuộc nhóm chi tiết điển hình và vì không có yêu cầu gì đặc biệt về thiết kế cũng như về mặt kết cấu nên phương án chọn chuẩn tinh như sau:
a, Hệ chuẩn tinh là hai mặt trụ kết hợp với mặt đầu:
- Với sơ đồ định vị như trên chi tiết gia công sẽ bị khống chế 5 bậc tự do trong đó hai khối V ngắn, mỗi khối V khống chế 2 bậc tự do, bậc tự do còn lại được khống chế bằng mặt đầu của chi tiết. Sơ đồ định vị như trên có đặc điểm sau:
* Ưu điểm:
. Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các mặt gia công.
. Độ cứng vững khi gia công cao.
. Không phải gia công thêm chuẩn tinh phụ
. Không gian gia công rộng.
* Nhược điểm:
. Chuẩn tinh được sử dụng không phải là chuẩn tinh thống nhất, tính trùng chuẩn không cao do đó sẽ gây ra sai số chuẩn trong quá trình gia công.
. Lực cắt, lực kẹp có thể gây biến dạng chi tiết trong quá trình gia công.
* Phạm vi sử dụng:
. Sơ đồ gia công như trên được sử dụng để phay rãnh then của chi tiết.
b, Hệ chuẩn tinh là hai lỗ tâm:
- Với sơ đồ định vị như trên, chuẩn tinh được sử dụng là hai lỗ tâm. Đây là chuẩn tinh thống nhất được sử dụng trong suốt quá trình gia công chi tiết. Dùng hai lỗ tâm làm chuẩn có thể hoàn thành việc gia công thô và tinh hầu hết các bề mặt của trục như: mặt ngoài, mặt ren, mặt ren vít … Việc dùng sơ đồ gá đặt như trên được thực hiện bằng hai mũi tâm gá vào hai lỗ tâm. Việc sử dụng sơ đồ định vị này để gia công mặt ngoài sẽ không có sai số chuẩn cho kích thước chiều dài các bậc trục vì khi chọn như vậy thì chuẩn định vị sẽ trùng với chuẩn đo lường. Đặc biệt với sơ đồ định vị như vậy sẽ đạt được độ đồng tâm rất cao giữa các cổ trục, đảm bảo được độ vuông góc giữa mặt đầu và bề mặt trụ trong suốt quá trình gia công.
- Ngoài những ưu điểm nổi bật đã nêu, sơ đồ định vị như trên còn có một số ưu điểm sau:
* Chuẩn tinh được chọn là chuẩn tinh thống nhất.
* Đảm bảo phân bố đủ lượng dư và đồng đều khi gia công các mặt trụ ngoài.
* Đảm bảo vị trí tương quan giữa mặt ngoài với mặt đầu, giữa các bề mặt trụ với nhau.
* Tuy nhiên sơ đồ định vị như trên có một nhược điểm nổi bật đó là sai số hướng trục, ảnh hưởng tới độ chính xác kích thước chiều dài các bậc trục khi gia công chiều dài các bậc trục theo phương pháp điều chỉnh sẵn dao theo phương pháp đạt kích thước nếu mũi tâm bên trái là mũi tâm cứng. Khi đó với sai số chuẩn theo chiều trục sẽ ảnh hưởng đến dung sai kích thước cần đảm bảo theo chiều trục đó là các kích thước chiều dài các bậc trục mà chuẩn đo lường là mặt đầu trục. Để khắc phục được sai số này dùng chốt tì vào mặt đầu trục và mũi tâm tuỳ động (mũi tâm có lò xo đẩy dọc trục). Bên cạnh đó, sơ đồ gá đặt như trên cho độ cứng vững gia công rất thấp.
* Phạm vi sử dụng: ứng dụng sơ đồ trên để gia công thô, gia công tinh các bề mặt trụ, gia công mặt ren vít.
- Nguyên tắc chọn chuẩn thô:
- Chọn chuẩn thô phải thoả mãn hai yêu cầu sau:
* Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa mặt gia công và mặt không gia công.
* Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công.
- Căn cứ vào hai yêu cầu trên nên các lời khuyên khi chọn chuẩn sẽ như sau:
* Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết có một bề mặt không gia công thì chọn bề mặt đó làm chuẩn thô.
* Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có hai hay nhiều bề mặt không gia công thì chọn bề mặt nào có yêu cầu chính xác về vị trí tương quan so với mặt gia công là cao nhất làm chuẩn thô.
* Nếu trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt đủ chỉ tiêu làm chuẩn thô thì chọn bề mặt nào bằng phẳng nhất làm chuẩn thô.
* Nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều gia công thì nên chọn bề mặt nào mà yêu cầu lượng dư nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô.
* Ứng với một bậc tự do cần thiết của chi tiết thì chỉ được phép cho và sử dụng chuẩn thô không quá một lần. Nếu vi phạm lời khuyên này thì gọi là phạm chuẩn thô, và nếu phạm chuẩn thô thì sẽ làm cho sai số giữa các mặt gia công sẽ rất lớn.
- Vận dụng những lời khuyên trên và phù hợp với việc chọn chuẩn tinh là hai lỗ tâm nên chọn sơ đồ chuẩn thô như sau:
* Với sơ đồ đã chọn sẽ có một số ưu điểm nổi bật sau:
- Bề mặt chọn làm chuẩn là tương đối bằng phẳng qua đó đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và không gia công. Cụ thể khi sử dụng mặt đầu đã qua gia công sẽ đảm bảo độ vuông góc giữa đường tâm lỗ và mặt đầu.
- Với sơ đồ định vị như trên rất thuận tiện cho việc sử dụng các máy chuyên dùng (máy MP73) để tạo chuẩn tinh ở hai mặt đầu dùng làm chuẩn để gia công các nguyên công tiếp theo. Khi đó sẽ đảm bảo khoảng cách chiều trục của chi tiết gia công.
- Độ cứng vững gia công cao.
* Nhược điểm:
- Yêu cầu chế tạo phôi dập tương đối chính xác.
- Lực kẹp có thể gây biến dạng, cong vênh chi tiết gia công.
* Phạm vi sử dụng: sơ đồ gá đặt trên dùng để tạo chuẩn tinh là mặt đầu và hai lỗ tâm trên máy chuyên dùng (MP73).
- Sơ đồ nguyên công:
...........
KP = KMpz = = = 1,24
. x, y, u, q, v: các số mũ ảnh hưởng.
Theo bảng (3.5)/pg12[7] xác định:
xP yP uP qP vP
0,86 0,72 1,0 0,86 0
Từ đó xác định được:
.Với nguyên công trên, đây là phay thuận do đó xác định được:
Px = (0,8 ¸ 0,9)PZ = (172,46 ¸ 194). Chọn PX = 190 (KG)
PY = (0,7 ¸ 0,9 )PZ = (151 ¸ 194). Chọn PY = 170 (KG)
- Xác định lực kẹp cần thiết:
- Với nguyên công phay rãnh then trên, với hệ lực tác dụng gồm (PZ, Px, Py) trong quá trình gia công chi tiết có các xu hướng mất cân bằng sau:
*, Lực cắt PX làm chi tiết có xu hướng trượt dọc trục. Vì vậy để không xảy ra sự mất cân bằng này thì lực ma sát F1, F2 do lực kẹp W1, W2 sinh ra phải lớn hơn lực cắt PX. Từ đó xác định được phương trình sau dựa vào hệ phương trình cân bằng lực:
Þ
Để đảm bảo chi tiết cân bằng (ổn định) trong quá trình làm việc thì lực kẹp W phải thoả mãn phương trình cân bằng sau:
Khi kẹp bằng hai khối V có kích thước như nhau thì lực kẹp sinh ra tại mỗi đòn kẹp lên chi tiết là: W1 = W2.
f1 , f2 - là hệ số ma sát của thanh kẹp với chi tiết gia công. Theo bảng 3.4/pg86 [9] với cơ cấu thanh kẹp và bề mặt tinh thì: f1 = f2 = 0,3.
f1’ , f2’ - hệ số ma sát giữa đồ định vị và chi tiết gia công. Theo bảng 3.4/pg86 [9] với cơ cấu thanh kẹp và bề mặt tinh thì: f1’ = f2’ = 0,15.
Nếu thêm hệ số an toàn K vào biểu thức trên, có:
- Với K: hệ số an toàn . K = với:
Với nguyên công phay thô, sơ bộ chọn K = 2,5.
*, Lực cắt PY cùng phương với lực kẹp W do đó nó sẽ hỗ trợ lực kẹp và không gây mất ổn định trong quá trình gia công.
*, Lực cắt PZ làm chi tiết có xu hướng quay quanh tâm của chi tiết . Để chi tiết không bị xoay trong quá trình gia công thì mô men ma sát Mms do lực kẹp gây ra phải lớn hơn mô men gây xoay quanh trục MX. Phương trình cân bằng xác định như sau:
- Vậy xác định lực kẹp cho phép như sau:
W = max ( W1, W2) = 1170,57 (KG)
- Kiểm tra điều kiện bền cho đòn kẹp:
* Sơ đồ hoá lực tác dụng lên đòn kẹp:
Từ biểu đồ mômen có nhận xét rằng tiết diện giữa thanh chịu lực lớn nhất do đó sẽ kiểm tra bền cho thanh tại tiết diện này:
Điều kiện bền của thanh sẽ là:
Trong đó: - [sb]: ứng suất bền giới hạn của thanh kẹp.
Theo [3] xác định [sb] = 560 (KG/mm2)
- WU: mô men chống uốn của thanh. WU =L.H2
Chọn sơ bộ các kích thước của đòn kẹp như sau. L x H = 25 x 120 (mm)
Vậy . Vậy đòn kẹp thoả mãn điều kiện bền với kích thước xác định.
- Xác định đường kính chốt:
- Với lực kẹp W thì trong quá trình làm việc chốt sẽ chịu lực cắt sinh ra gẫy chốt. Vậy để đồ gá làm việc ổn định cần xác định đường kính chốt sao cho đảm bảo điều kiện bền.
- Đường kính chốt xác định theo điều kiện bền như sau:
Trong đó: FZ: lực cắt tác dụng lên thân chốt. FZ = W/2 = 663,25 (KG)
[tc]: ứng suất cắt cho phép của chốt. Theo [3] xác định
[tc] = 140 (KG/mm2)
Vậy (mm).
Chọn đường kính chốt theo tiêu chuẩn d = 8 (mm)
- Xác định đường kính bu lông
- Trong quá trình làm việc bu lông không chịu tác dụng của ngoại lực và chịu lực xiết V = W/2 do đó theo (5.3.4)[10] xác định được đường kính bu lông theo điều kiện bền như sau:
Trong đó: V: lực xiết bu lông. Dựa vào biểu đồ mômen xác định:
V = W/2 = 663,25 (KG)
[sk]: ứng suất kéo cho phép của vật liệu.
Tra bảng xác định [sk] = . Với sch là ứng suất chảy của vật liệu.
sch = 360 (KG/mm2). S: hệ số an toàn, chon s = 3.
Vậy xác định được [sk] = =12 (KG/mm2)
- Vậy đường kính bu lông được xác định:
=9,567 (mm)
Tra tiêu chuẩn chọn bu lông M12.
- Tính toán sai số chế tạo cho phép của đồ gá [ect]:
- Sai số của đồ gá ảnh hưởng đến sai số của kích thước gia công, nhưng phần lớn nó ảnh hưởng tới sai số vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và bề mặt chuẩn.
- Sai số gá đặt xác định theo công thức sau:
trong đó:
* Sai số chuẩn ec – do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra.
Với đồ gá thiết kế thì ec= 0.
* Sai số kẹp chặt ek – do lực kẹp gây ra. Trong nguyên công phay rãnh then trên có phương lực kẹp vuông góc với phương kích thước đạt được do đó ek = 0.
* Sai số mòn em – do đồ gá bị mòn gây ra. Sai số mòn xác định theo công thức sau: (mm).
trong đó: b: hệ số phụ thuộc vào kết cấu đồ định vị. Với chuẩn tinh là khối V do đó b = 0,3 ¸ 0,8. Chọn b = 0,5.
N: số chi tiết gia công trên đồ gá. N = 32400 (ct)
Vậy = 54 (mm)
* Sai số điều chỉnh eđc – là sai số sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ dùng để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá chọn eđc = 10 (mm)
* Sai số gá đặt egđ – sai số gá đặt được chọn egđ = 1/3[d]. Với d: là dung sai nguyên công d = 0,2. Vậy
* Sai số chế tạo cho phép của đồ gá ect- sai số này cần được xác định khi thiết kế đồ gá. Do sai số này phân bố theo quy luật chuẩn và khó xác định phương của chúng nên được xác định theo công thức sau:
Þ [ect] = 0,043 = 43 (mm)
9. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá:
- Từ sai số gá đặt cho phép của đồ gá [eđg] = 0,043 (mm) và dựa vào yêu cầu kĩ thuật của nguyên công thực hiện thì yêu cầu kĩ thuật của đồ gá được xác định như sau:
1. Dung sai độ song song giữa đường tâm trục kiểm và mặt đế đồ gá tiếp xúc với bàn máy £ 0,043(mm)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[ 1 ] – G.s, T.s Nguyễn Đắc Lộc, Lưu Văn Nhang – Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy – NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2004.
[ 2 ] – G.s, T.s Trần Văn Địch và các tác giả khác – Công nghệ chế tạo máy - NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2003.
[ 3 ] - G.s, T.s Nguyễn Đắc Lộc và các tác giả khác – Sổ tay Công nghệ chế tạo máy – Tập I - NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2003.
[ 4 ] – Sổ tay công nghệ chế tạo máy – tập I, II, III.
[ 5 ] – Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép – NXB giáo dục.
[ 6 ] - G.s, T.s Trần Văn Địch - Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá - NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 1999.
[ 7 ] – Trịnh Khắc Nghiêm – Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Dao cắt – Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên – 1991.
[ 8 ] – Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình – Chế độ cắt gia công cơ khí – NXB Đà Nẵng.
[ 9 ] – Vũ Ngọc Pi, Trần Thọ, Nguyễn Thị Quốc Dung, Nguyễn Thị Hồng Cẩm – Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy – Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – 2001
[ 10 ] – PGS – TS Trần Văn Địch – Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy – NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 2002.
[ 11 ] – PGS –TS Trần Văn Địch – Công nghệ chế tạo bánh răng - NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 2003.
[ 12 ] – G.A.PTITXƯN – V.N.KOKITSEV – Tính toán và chế tạo các bộ truyền động bánh răng trong công tác sửa chữa - NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 1973.
[ 13 ] – Lê Nhương – Kĩ thuật rèn và dập nóng – NXB Công nhân kĩ thuật – Hà Nội – 1978
[ 14 ] – Nguyễn Văn Tính – Kĩ thuật mài - NXB Công nhân kĩ thuật – Hà Nội – 1978.
[ 15 ] – Phạm Quang Lê – Các phương pháp gia công tiên tiến trên máy tiện vạn năng - NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 1974.
[ 16 ] – X.A.FILINOP – I.V. FIRGER – Sổ tay nhiệt luyện - NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 1971
