ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY GẤP VỎ HỘP
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ MÁY GẤP VỎ HỘP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Đề tài: NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ MÁY GẤP VỎ HỘP
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY)
1. Thông tin về sinh viên
Họ và tên sinh viên MSSV Lớp
Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Viện cơ khí Trường Đại học Bách Khoa HN
Thời gian làm ĐATN: Từ ngày
2. Đầu đề thiết kế
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY GẤP VỎ HỘP
3. Các số liệu ban đầu:
- Dạng sản xuất đơn chiếc
- Điều kiện sản xuất tự chọn
- Năng suất: 5000 chiếc/ngày
4. Nội dung thuyết minh và tính toán:
- Nghiên cứu thiết kế máy gấp vỏ hộp
- Thiết kế quy trình công nghệ gia công một số chi tiết điển hình
5. Các bản vẽ
- Bản vẽ tổng lắp máy: 6 bản A0
- Bản vẽ chi tiết lồng phôi: 2 bản A1
- Bản vẽ các nguyên công: 2 bản A0
- Bản vẽ đồ gá: 2 bản A0
-
TÓM TẮT NỘI DUNG
1. Lý do chọn đề tài
Yêu cầu từ các làng nghề làm đồ vàng mã về một sản phẩm đáp ứng nhu cầu tăng năng suất với chi phí đầu tư hợp lí, dễ dàng vận hành
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, giải quyết vấn đề thực tiễn. Với các làng nghề truyền thống, sản phẩm góp phần giảm khối lượng lao động, nâng cao năng suất
3. Mục đích nghiên cứu của đồ án, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu:
Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy gấp vỏ hộp.Đi sâu vào việc nghiên cứu, thiết kế máy gấp vỏ hộp ứng dụng vào thực tế
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Một số loại máy gấp bao diêm
4. Cơ sở phương pháp luận:
Dựa trên những cơ sở lý thuyết cũng như nghiên cứu thực tế, dưới sự hỗ trợ của các luận điểm khoa học, sự cố vấn của các giáo sư, tiến sĩ, các chuyên gia kĩ thuật của trường đại học Bách Khoa Hà Nội.
5. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa nghiên cứu lí thuyết về công nghệ tạo hình sản phẩm.
Phân tích, đánh giá, lựa chọn phương án thiết kế, kết cấu, vật liệu, công nghệ chế tạo phù hợp với điều kiện tại Việt Nam.
6. Kết cấu đồ án
Thuyết minh đồ án gồm 3 chương bao gồm 89 trang:
- Chương 1. Tổng quan về máy gấp vỏ hộp
- Chương 2. Thiết kế máy gấp vỏ hộp
- Chương 3. Quy trình công nghệ gia công các chi tiết điển hình
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY GẤP VỎ HỘP. 1
1.1 Giới thiệu chung về máy gấp vỏ hộp. 1
- 1.1 Yêu cầu thiết kế. 1
1.1.2 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế máy. 2
1.1.3 Cấu tạo chung của máy. 2
1.1.4 Cấu tạo, chức năng các chi tiết máy. 3
- 1.4.1 Cơ cấu cấp phôi3
- 1.4.2 Cơ cấu gấp sản phẩm.. 4
1.1.4.3 Hệ thống truyền chuyển động. 4
1.1.4.4 Khung máy, bàn máy. 4
1.2 Nguyên lí làm việc của máy gấp vỏ hộp. 4
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MÁY GẤP VỎ HỘP. 9
2.1 Bài toán động học. 9
2.1.1 Phân tích kết cấu máy. 9
2.1.2 Sơ đồ động học của máy. 9
2.2 Bài toán động lực học. 9
2.2.1 Tính chọn động cơ. 9
2.2.1.1 Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ. 9
2.2.1.2 Xác định số vòng quay của động cơ. 10
2.2.1.3 Chọn động cơ. 11
2.2.1.4 Tính các thông số trên các trục. 11
2.2.2 Tính chọn đai12
2.2.2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai12
2.2.2.2 Chọn đường kính hai đai13
2.2.2.3 Xác định khoảng cách trục a. 13
2.2.2.4 Tính số đai Z. 14
2.2.2.5 Các thông số cơ bản của bánh đai14
2.2.2.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục. 15
2.2.2.7 Tổng kết các thông số của bộ truyền đai15
2.2.2.8 Tính toán cho các đai còn lại16
2.2.3 Tính toán thiết kế trục. 18
2.2.3.1 Chọn vật liệu. 18
2.2.3.2 Xác định sơ bộ đường kính trục. 18
2.2.3.3 Xác định lực tác dụng. 18
2.2.3.4 Tính sơ bộ trục I19
2.2.4 Tính chọn ổ lăn. 22
2.2.5 Tổng kết23
2.3 Bài toán kết cấu. 24
2.3.1 Thiết kế máy trong môi trường Solidworks. 24
2.3.1.1 Chức năng CAD.. 24
2.3.1.2 Chức năng CAE. 25
2.3.1.3 Chức năng CAM.. 26
2.3.2 Kết cấu khung máy. 27
2.3.3 Hệ dẫn động. 28
2.3.4 Cơ cấu cấp phôi28
2.3.5 Cơ cấu dẫn hướng, tạo hình. 29
2.3.6 Cơ cấu bôi keo. 29
2.4 Bài toán sức bền. 29
2.4.1 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi29
2.4.2 Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh. 34
CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 35
3.1 Chi tiết trục. 35
3.1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc làm việc của chi tiết35
3.1.1.1 Chức năng làm việc của chi tiết35
3.1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết là. 35
3.1.1.3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:35
3.1.1.4 Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi36
3.1.2 Lập thứ tự các nguyên công. 36
3.1.2.1 Xác định đường lối công nghệ. 36
3.1.2.2 Lập tiến trình công nghệ. 37
3.1.2.3 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết37
3.1.3. Tính toán lượng dư gia công cho bề mặt f17. 42
3.1.4 Xác định, tính toán chế độ cắt nguyên công tiện thô bề mặt f17. 46
3.1.4.1 Chọn máy. 46
3.1.4.2 Chọn dụng cụ cắt47
3.1.4.3 Xác định lượng chạy dao. 48
3.1.4.4 Xác định vận tốc cắt v. 51
3.1.4.5 Tính toán các thành phần lực cắt52
3.1.4.6 Kiểm nghiệm chế độ cắt theo động lực và mô men máy. 53
3.1.4.7 Tính thời gian máy. 54
3.1.4.8 Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại55
3.1.5 Tính toán thiết kế đồ gá. 57
3.1.5.1 Vị trí và vai trò của đồ gá. 57
3.1.5.2 Giới thiệu đồ gá phay rãnh then. 57
3.1.5.3 Tính toán lực kẹp. 58
3.1.5.4 Tính toán sai số chế tạo cho phép của đồ gá [ect]62
3.1.5.5 Điều kiện kỹ thuật của đồ gá. 64
3.2 Chi tiết gối đỡ. 64
3.2.1. Phân tích chức năng làm việc của gối đỡ. 64
3.2.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu. 64
3.2.3 Các yêu cầu kĩ thuật65
3.2.4 Lập thứ tự các nguyên công. 65
3.2.4.1 Tiến trình công nghệ. 65
3.2.4.2 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết66
3.2.4.3 Tính lượng dư gia công. 77
3.2.4.4 Tính thời gian cơ bản cho các nguyên công. 79
3.2.4.5 Tính toán thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan lỗ 12. 82
KẾT LUẬN.. 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 89
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hình ảnh vỏ hộp. 1
Hình 1.2 Cấu tạo chung của máy. 3
Hình 1.3 Rãnh cấp phôi5
Hình 1.4 Bánh cấp phôi5
Hình 1.5 Băng tải6
Hình 1.6 Thanh dẫn. 6
Hình 1.7 Hộp keo. 7
Hình 1.8 Cơ cấu gấp vỏ hộp. 7
Hình 1.9 Cam gấp phôi8
Hình 1.10 Bánh ép phôi8
Hình 1.11 Con lăn ép phôi9
Hình 2.1 Thông số động cơ điện. 12
Hình 2.2 Biểu đồ momen trên trục. 20
Hình 2.3 Sơ đồ trục I21
Hình 2.4 Sơ đồ trục 2. 21
Hình 2.5 Sơ đồ trục 3. 21
Hình 2.6 Sơ đồ trục 4. 21
Hình 2.7 Sơ đồ trục 5. 21
Hình 2.8 Mô phỏng ứng suất27
Hình 2.9 Hệ khung máy. 29
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên công 1. 38
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên công 2. 39
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên công 3. 40
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên công 4. 41
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên công 5. 42
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên công 6. 42
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên công 7. 43
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên công 8. 43
Hình 3.9 Phay mặt đáy. 68
Hình 3.10 Phay mặt trên. 70
Hình 3.11 Khoan lỗ 12. 71
Hình 3.12 Phay 2 mặt bên. 74
Hình 3.13 Khoan và taro lỗ M6. 76
Hình 3.14 Tiện lỗ 42. 77
Hình 3.15 Mài lỗ 42. 78
Hình 3.16 Nguyên công kiểm tra. 79
Hình 3.17 Sơ đồ định vị chi tiết lên đồ gá. 85
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng phân phối tỉ số truyền. 10
Bảng 2.2 chọn động cơ điện. 11
Bảng 2.3 Bảng thông số động học. 12
Bảng 2.4 Thông số đai16
Bảng 2.5 Bảng chọn then. 21
Bảng 2.6 Kích thước then đã chọn. 21
Bảng 2.7 Một số loại gối đỡ của hãng SKF. 22
Bảng 2.8 Một số loại ổ đỡ quả trám của SKF. 23
Bảng 2.9 Trị số của các hệ số kể đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi31
Bảng 2.10 Hệ số tập trung ứng suất32
Bảng 2.11 Trị số của hệ số kích thước. 32
Bảng 2.12 Trị số đối với bề mặt trục lắp có độ dôi33
Bảng 3.3 Chế độ cắt nguyên công 1. 55
Bảng 3.4 Chế độ cắt nguyên công 2. 56
Bảng 3.5 Chế độ cắt nguyên công 3. 56
Bảng 3.6 Chế độ cắt nguyên công 4. 56
Bảng 3.7 Chế độ cắt nguyên công 5. 56
Bảng 3.8 Chế độ cắt nguyên công 6. 56
Bảng 3.9 Chế độ cắt nguyên công 7. 57
Bảng 3.10 Kết quả tính chế độ cắt nguyên công 1. 68
Bảng 3.10 Chế độ cắt nguyên công 2. 69
Bảng 3.12 Chế độ cắt của nguyên công 3. 71
Bảng 3.12 Chế độ cắt nguyên công 4. 73
Bảng 3.13 Chế độ cắt nguyên công 5. 74
Bảng 3.14 Chế độ cắt nguyên công 6. 75
Bảng 3.15 Chế độ cắt nguyên công 7. 76
Bảng 3.16 Kết quả tra và tính lượng dư gia công cho bề mặt79
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY GẤP VỎ HỘP
1.1 Giới thiệu chung về máy gấp vỏ hộp
1.1.1 Yêu cầu thiết kế
- Nhiệm vụ: Nghiên cứu, thiết kế máy tạo hình thỏi vàng mã.
- Số liệu cho trước:
- Hình dạng và kích thước phôi: Phôi mỏng kích thước 130x20
Sản phẩm 35x20x20
Hình 1.1 Hình ảnh vỏ hộp
- Vật liêu phôi: gỗ mỏng, đã có nếp hoặc phôi giấy mỏng
- Năng suất: 5000 chiếc/ngày
- Yêu cầu thiết kế
- Sản phẩm tạo thành đạt yêu cầu về kích thước, sản lượng, năng suất
- Yêu cầu về tính chính xác: không cao
- Máy có kích thướt nhỏ gọn, phù hợp không gian làm việc
- Đảm bảo sức bền
- Vận hành an toàn dễ sử dụng sữa chữa, bảo trì lắp ráp...
- Thiết kế có tính kinh tế, phù hợp với điều kiện sản xuất hiện có
- Nội dung:
- Nghiên cứu, tìm hiểu nguyên lý làm việc của máy.
- Xác định các công đoạn tạo hình sản phẩm.
- Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế máy, đảm bảo yêu cầu thiết kế.
- Tính toán, lựa chọn hệ thống truyền động phù hợp, thiết kế cơ cấu máy.
- Kiểm tra tính khả thi khi máy hoạt động
1.1.2 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế máy
Sản phẩm tạo thành có kích thước nhỏ, chất liệu làm từ gỗ mỏng rất dễ gãy, dập, nát, không chịu được lực tác dụng lớn ở cường độ cao.
Yêu cầu độ chính xác kỹ thuật không cao.
Kinh phí chế tạo hạn chế...
Chính vì những yêu cầu kỹ thuật nêu trên, qua quá trình nghiên cứu cũng như tham khảo tài liệu, chúng tôi đã chọn thiết kế máy với bộ truyền động đai và sử dụng động cơ điện được trình bày ở phần dưới đây.
1.1.3 Cấu tạo chung của máy
- Cấu tạo của máy tạo hình vỏ hộp được mô tả ở hình 1.2.
Hình 1.2 Cấu tạo chung của máy
- Máy được cấu tạo từ nhiều bộ phận với các chức năng khác nhau để hoàn thiện sản phẩm và được chia làm 4 nhóm lớn:
- Cơ cấu cấp phôi
- Cơ cấu gấp sản phẩm
- Hệ thống truyền chuyển động
- Khung máy , bàn máy
1.1.4 Cấu tạo, chức năng các chi tiết máy
1.1.4.1 Cơ cấu cấp phôi
- Nhiệm vụ: đưa phôi vào hệ thống băng tải
- Bao gồm:
- Rãnh chứa phôi: phôi được đưa vào máy theo đường này.
- Bánh cấp phôi: đẩy phôi từ rãnh cấp phôi xuống đi theo đường băng tải.
1.1.4.2 Cơ cấu gấp sản phẩm
- Nhiệm vụ: tạo hình, gấp phôi ra sản phẩm.
- Bao gồm:
- Thanh dẫn: đảm bảo phôi chuyển động theo quỹ đạo đã định sẵn, tạo khuôn khung cho sản phẩm không bị gãy, dập.
- Cam lên trái, phải: là cơ cấu chính tạo hình sản phẩm.
- Phần bôi keo: tạo lớp keo kết dính giữa 2 bề mặt phôi.
- Bánh ép: nhằm tạo lực ép kết dính hai mép phôi.
- Con lăn dẫn hướng: lăn giúp keo dán dược miết chặt hơn.
1.1.4.3 Hệ thống truyền chuyển động
- Nhiệm vụ: truyển chuyển động các cơ cấu.
- Bao gồm:
- Động cơ điện
- Cơ cấu truyền động đai: truyền động giữa động cơ điện, bánh băng tải, bánh cấp phôi, bánh bôi keo, bánh ép.
- Băng tải: đưa phôi đi theo chiều dài máy qua cơ cấu gấp phôi
1.1.4.4 Khung máy, bàn máy
- Nhiệm vụ: nâng đỡ toàn bộ hệ thống chi tiết máy.
1.2 Nguyên lí làm việc của máy gấp vỏ hộp
- Đầu tiên phôi được đưa vào qua rãnh cấp phôi theo cả tập (hình 1.3)
Hình 1.3 Rãnh cấp phôi Hình 1.4 Bánh cấp phôi
- Sau đó nhờ bánh cấp phôi (hình 1.4), phôi được đưa vào băng tải (hình 1.5) từng phôi một.
Hình 1.5 Băng tải
- Phôi sẽ đi dọc theo băng tải và được phết keo đầu tiên
Hình 1.6 Thanh dẫn
Hình 1.7 Hộp keo
- Hộp keo được bố trí như hình 1.7
-Tiếp theo, phôi gặp cam lên phải, cam lên trái, và được gấp lên 2 mặt bên cho sát với 2 mặt bên của thanh dẫn
Hình 1.8 Cơ cấu gấp vỏ hộp
Hình 1.9 Cam gấp phôi
- Lúc này phôi đã có hình dạng khôi hộp. Phôi được bánh ép (hình 1.10) miết cho chặt phần keo vừa bôi.
Hình 1.10 Bánh ép phôi
Hình 1.11 Con lăn ép phôi
- Tiếp tục là các con lăn (hình 1.11) để đảm bảo mối keo được chắc. Khi đó, sản phẩm đã được hoàn thiện.
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MÁY GẤP VỎ HỘP
2.1 Bài toán động học
2.1.1 Phân tích kết cấu máy
- Toàn bộ máy sẽ đc cố định trên khung và bàn máy
- Sử dụng động cơ với cơ cấu truyền động là bộ truyền đai
2.1.2 Sơ đồ động học của máy
2.2 Bài toán động lực học
2.2.1 Tính chọn động cơ
Thông số đầu vào: 1. Lực kéo băng tải F = 500 N
2. Vận tốc băng tải v =0,35 m/s
3. Đường kính bánh đai D = 200 mm
2.2.1.1 Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ
Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác
Pyc : Công suất trên trục động cơ
Hiệu suất của bộ truyền:
(1)
Tra bảng ta có:
Hiệu suất của một cặp ổ lăn : = 0,99
Hiệu suất của bộ đai : 0,96
Hiệu suất của khớp nối: 1
Thay số vào (1) ta có:
= 0,99.0,96.1 = 0,95
Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là :
2.2.1.2 Xác định số vòng quay của động cơ
Trên trục công tác ta có:
nlv =Trong đó : (2)
Tra bảng Phân phối tỉ số truyền
Bảng 2.1: Bảng phân phối tỉ số truyền
Ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của:
Truyền động đai: 2
Suy ra : 16,5.2 = 33 (v/ph)
2.2.1.3 Chọn động cơ
Chọn động cơ điện
Kiểu động cơ
Pđc (W)
Dđc(mm)
71M1
250
33
14
Bảng 2.2 chọn động cơ điện
Hình 2.1 Thông số động cơ điện
2.2.1.4 Tính các thông số trên các trục
- Số vòng quay
Theo tính toán ở trên ta có: ndc = 33(vg/ph)
Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là:
- Công suất
Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 165(W)
Công suất trên trục I là :
- Mômen xoắn trên các trục
Mômen xoắn trên trục I là :
Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :- Bảng thông số động học
Thông số/Trục
Động Cơ
I
U
Ud = 2
n(v/ph)
33
16,5
P(W)
250
87,8
T(N.mm)
52090
50551
Bảng 2.3 Bảng thông số động học
2.2.2 Tính chọn đai
- Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang.
Các thông số yêu cầu:
2.2.2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai
Chọn đai thang thường.
Tra đồ thị với các thông số ta chọn tiết diện đai: o
2.2.2.2 Chọn đường kính hai đai
Chọn theo tiêu chuẩn theo bảng:d1=71 mm
Kiểm tra vận tốc đai:
V=thỏa mãn.
Xác định : d2 = u.d1.(1-ε) = 2.71. (1 – 0,03) = 137,74 mm
: Hệ số trượt, Chọn ε = 0,03
Tra bảng ta chọn theo tiêu chuẩn : d2 = 140 mm
Tỷ số truyền thực: U==
Sai lệch tỷ số truyền : Thỏa mãn.
2.2.2.3 Xác định khoảng cách trục a
Dựa vào Uđ=2 Tra bảng .. Ta chọn =1,2
Vậy :a=1,2.d2=1,2.140=168 mm
Chiều dài đai :
L=2.168 +. + = 674,35 mm
Dựa vào bảngta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L = 710 mm
Số vòng chạy của đai trong i= =
Thỏa mãn.
Tính chính xác khoảng cách trục :
Trong đó:
