Lời nói đầu Đồ gá trong sản xuất cơ khí là một trong những nhân tố quan trọng trong việc nâng cao năng suất lao động cũng nh trong hiện đại hoá quá trình sản xuất. Nó là một bộ phận quan trọng cấu thành hệ thống công nghệ Máy - Đồ gá - Dụng cụ cắt, chúng nh những cầu nối của các qúa trình sản xuất, nễu thiếu chúng thì quá trình sản xuất không thể đạt đợc những thành tựu nh ngày nay. Ngày nay, đồ gá không những quyết định chất lợng cũng nh số lợng sản phẩm mà chúng còn qyết định sự thành bại trong kinh doanh của một doanh nghiệp sản xuất không kể nhỏ hay lớn. Nó tạo điều kiện cho nâng cao khả năng cạnh tranh, giúp đạt lợi thế tuyệt đối trong cạnh tranh về giá cả cũng nh chất lợng sản phẩm sản xuất ra. Chi tiết càng chỉ là một trong những chi tiết mà trong khi gia công chúng thể hiện đầy đủ tầm quan trọng trong vai trò của đồ gá. Chi tiết càng gạt có những yêu cầy riêng về cả điều kiện kỹ thuật cũng nh tính khoa học hay thẩm mỹ của môt sản phẩm cơ khí. Nguyên công gia công lỗ cơ bản là một trong những nguyên công trong tiến trình công nghệ gia công chi tiết càng gạt. Nó là một nguyên công quan trọng bởi tính chính xác của nó sẽ ảnh hởng lớn tới độ chính xác của các nguyên công sau cũng nh độ chính xác của chi tiết sau khi gia công. Vì thế trong nhiệm vụ của mình em đã cố gắng thể hiện những ý tởng của mình trong việc thiết kế đồ gá cho nguyên công. Phần thuyết minh I, Phân tích chức năng làm việc của chi tiết dạng càng: Càng là loại chi tiết có một hay hai lỗ cơ bản mà đờng tâm của chúng có thể song song hay tạo với nhau một góc nào đó. Các chi tiết dạng càng thờng dùng để truyền chuyển động từ quay sang chuyển động tịnh tiến, hay làm nhiệm vụ gạt các bánh răng trong hộp số khi cần thay đổi tỷ số truyền. Trên chi tiết dạng càng thì ngoài những lỗ cơ bản nó còn các lỗ dùng để kẹp chặt, bề mặt then, bề mặt định hình, rãnh dầu Ngoài ra mặt đầu của các lỗ cơ bản và các lỗ phụ cũng đều đợc gia công. Điều kiện làm việc của các chi tiết dạng càng đòi hỏi khá cao vì nó luôn chịu ứng suất thay đổi theo chu kì, luôn luôn chịu lực va đập tuần hoàn. II, Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết: Bề mặt làm việc của càng gạt là các bêg mặt trong của các lỗ. Cụ thể là ta phải đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây: - Khoảng cách giữa các đờng tâm lỗ cần đợc đảm bảo độ chính xác. 1 - Độ không song song giữa đờng tâm các lỗ, độ vuông góc của các lỗ với mặt đầu. - Chi tiết dạng càng thờng có dạng thanh dẹt, dài, yếu nên cần đảm bảo kết cấu của càng phải đủ cứng vững Với những yêu cầu kỹ thuật nh trên ta có thể đa ra một số nét công nghệ điển hình khi gia công chi tiết càng gạt nh sau: - Kết cấu của chi tiết nên đối xứng với mặt nào đó. Với chi tiết càng gạt mà ta cần gia công các lỗ vuông góc cần thuận lợi cho việc gia công các lỗ ren phụ - Kết cấu của chi tiết phải đảm bảo đợc khả năng cững vững. - Với càng gạt, do kích thớc không lớn lắm nên ta có thể chọn phôi dập để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nhiệt của chi tiết. - Chiều dài các lỗ cơ bản nên lấy bằng nhau, các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau. - Kết cấu của chi tiết cần thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô, chuẩn tinh thống nhât khi gia công. Với càng gạt C10, nguyên công đầu tiên là gia công mặt đầu A để làm chuẩn gia công các nguyên công sau, các nguyên công tiếp theo là: - Nguyên công 2: Gia công mặt đầu A1 - Nguyên công 3: Gia công lỗ D20. - Nguyên công 4: Gia công lỗ D12. - Nguyên công 5: Gia công vấu đầu to và đầu nhỏ. - Nguyên công 6: Gia công lỗ dầu đầu to M4. - Nguyên công 7: Gia công lỗ dầu đầu nhỏ M4. - Nguyên công 8: Kiểm tra chi tiết vừa gia công đợc. Yêu cầu thiết kế đồ gá cho nguyên công 3: Gia công lỗ D20. III, Thiết kế đồ gá cho nguyên công 3: Gia công lỗ D20. 3.1. Phân tích: Để gia công đợc lỗ D20, ta cần phải thực hiện theo 3 bớc: - Khoan lỗ. - Khoét lỗ. - Doa tinh lỗ đạt kích thớc yêu cầu. Nh vậy ta chỉ cần thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan là đủ. 3.2. Lập sơ đồ gá: Gia công lỗ D20 cần đảm bảo độ vuông góc của tâm của lỗ với hai mặt đầu A và B đã đợc thực hiện ở các nguyên công trớc. Do vậy ta dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt B, dùng khối V định vị vào mặt ngoài 40, và dùng một khối V di động để kẹp chặt chi tiết tại vị trí đầu kia của chi tiết. - Mặt tỳ: Mặt B đã đợc gia công tinh, ta sử dụng một phiến tỳ để định vị ba bậc tự do của chi tiết, mặt tỳ đợc gắn vào thân đồ ga nhờ các gudông. - Khối V lớn dùng để định vị vào mặt ngoài 40, do đầu to của chi tiết có một phần nhỏ nhô ra dùng để làm mặt đầu gia công lỗ ren M6 nên ta sử dụng khối V ngắn định vị hạn chế 2 bậc tự do, khối V này có góc = 90 0 . - Khối V di động vừa dùng để định vị vừa dùng để kẹp chặt chi tiết, cũng do đầu nhỏ của chi tiết có một phần nhô ra dùng để gia công mặt đầu lỗ ren M4 nên ta sử dụng khối V có góc = 60 0 3.3 Chọn máy: Chọn máy khoan 216A. 3.4 Chọn dao: 2 - Với bớc 1: Ta dùng mũi khoan thép hợp kim. - Với bớc 2: Ta dùng khoét bằng thép hợp kim. - Bớc 3 ta dùng dao doa bằng thép hợp kim. Do khi gia công lỗ D20 để đạt kích thớc và các yêu cầu về độ chính xác hình học khác ta cần phải qua ba bớc lần lợt là: khoan, khoét, doa nên qua các bớc này ta dễ dàng nhận ra rằng bớc đầu tiên là khoan sẽ sỉnh ra lực cắt lớn nhất do vậy trong trờng hợp này ta chỉ cần thiết kế đồ gá dùng cho bớc khoan là đủ. 3.5 Chế độ cắt: a, Bớc 1: Chế độ cắt của khoan lỗ 18: - Ta dùng mũi khoan thép gió. Chiều sâu cẳt khi khoan lỗ: 18 9 2 t mm= = Với vật liêu chế tạo chi tiết càng gạt C10 là thép 45 có HB 240 ữ 300, với l- ợng chạy dao là S = 0,25 mm/vòng. Khi đó tốc độ cắt khi khoan là: v ym q v K ST DC V . . . = Với: D: Đờng kính danh nghĩa của mũi khoan. Các hệ số ta tra đợc ở bảng 5 - 29 (Sổ tay Công nghệ chế tạo máy Tầp 2), với vật liệu làm lỡi cắt là P6M5. C v = 9,8; q = 0,4; m = 0,2; y = 0,5 Tuổi thọ của mũi khoan tra đợc theo bảng 5 30 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 2): T = 45 (phút). Hệ số: K v = K MV . K HV . K LV Trong đó: K MV : Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công. Tra bảng ta đợc: v n B nMV kK = 750 . Với: k n : hệ số phụ thuộc nhóm thép gia công, tra bảng ta có k n = 1. n v : hệ số mũ, tra bảng ta có n v = 0,9. B : giới hạn bền của thép 45, đối với chi tiết càng gạt ta gia công, vật liệu sử dụng là thép 45, khi cha qua nhiệt luyện ta có thể lấy: B = 700 Nh vậy: 064,1 700 750 .1 750 . 9,0 = = = v n B nMV kK K HV : Hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) ta có: K MV = 1,0. K LV : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan. Với chiều sâu khoan khoảng 25mm tra bảng ta đợc K LV = 1,0. Nh vậy ta có vận tốc cắt của bớc khoan là: 0,4 0,2 0,5 . 9,8.18 . .1,064 30,95 . 45 .0,25 q v v m y C D V K T S = = = m/phút 3.6 Lập sơ đồ tính lực: Khi mũi khoan, khoét hay dao thì dới tác dụng của momen xoắn M x và lực hớng trục P 0 hớng từ trên xuống. Trong trờng hợp này lực chạy dao (lực tiến của mũi khoan, khoét hay doa) có su hớng ấn chi tiết vào mặt định vị. Để 3 chống lại ảnh hởng của momen M x tới yêu cầu gia công ta phải tiến hành cân bằng chúng bằng momen ma sát. Tính lực cắt và momen xoắn: * Khi khoan: M x = 10.C M .D q .S y .k p P 0 = 10.C P .D q .S y .k p Các thông số ta tra đợc ở bảng 5-32(Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) Với M x : C M = 0,0345 q = 2,0 y = 0,8 Với P o : C P = 68 q = 1,0 y = 0,7 Thay số vào các công thức ta có: M x = 10.0,0345.18 2,0 .0,25 0,8 .1 = 36,87Nm P 0 = 10.68.18 1 .0,25 0,7 .1 = 4638 N Công xuất cắt: 9750 .nM N x e = với 1000. 1000.30,95 3940 . .2,5 V n D = = = vòng/phút . 36,87.3940 14,90 9750 9750 x e M n N = = = kW Tính lực kẹp: Điều kiện cân bằng: M ms = M; Để tăng tính an toàn khi kẹp chặt ta thêm vào hệ số an toàn k. Do đó ta tính với: M ms k.M (1) Với sơ đồ tính nh hình biểu diễn ta có: - Phơng của lực kẹp vuông góc với phơng của lực tác dụng khi khoan. - Ta cần phải tính lực kẹp sao cho với lực kẹp đó sẽ sinh ra lực ma sát đủ lớn để thoả mãn (1), đồng thời không quá lớn để làm chi tiết của ta bị biến dạng. Khi đó công thức tính lực kẹp sẽ là: 1 1 . 4,21.36870 1293 1 1 . . . 0,2.20 0, 2.20. 60 sin sin 2 2 k M W N f R f R = = = + + Với: k: hệ số an toàn f: hệ số ma sát của mặt tinh trên phiến tỳ: f 1 = 0,12 f 1 : hệ số ma sát của mặt trụ 40 với khối V: f 1 = 0,2 4 W: Momen cắt khi khoan. Hệ số an toàn k đợc tính nh sau: k = k 0 . k 1 . k 2 . k 3 . k 4 . k 5 . k 6 . k 0 : hệ số an toàn lấy cho mọi trờng hợp, lấy k 0 = 1,5 k 1 : hệ số an toàn kể đến lợng d không đều khi khoan k 1 =1,2 k 2 : hệ số an toàn kể đến dao cùn khi tăng lực cắt k 2 = 1,4. k 3 : hệ số an toàn kể đến lực cắt không liên tục k 3 = 1. k 4 : hệ số an toàn kể đến nguồn sinh lực, ta dùng nguồn sinh lực bằng tay nên lấy k 4 = 1,3. k 5 : hệ số an toàn kể đến vị trí tay quay khi kẹp, lấy k 5 = 1,1. k 6 : hệ số an toàn tính đến tính chất tiếp xúc, lấy k 6 = 1. Nh vậy hệ số an toàn tính đợc là: k =1,5.1,2.1,5.1.1,3.1,2.1 = 4,21 Vậy chỉ cần kẹp chi tiết với lực kẹp W = 1293 N là đủ để gia công chi tiết. 3.7 Cơ cấu kẹp chặt: Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn các yêu cầu sau: khi kẹp phải giữ đúng vị trí của chi tiết, lực kẹp phải đủ đồng thời không làm biến dạng phôi, kết cấu phải nhỏ gọn thao tác dễ dàng. Khi đó ta sử dụng cơ cấu kẹp đơn giản dùng mối ghép ren. Lực kẹp có phơng chiều nh hình biểu diễn thông qua đầu kẹp. Khi xiết chặt bulông với lực lớn nh vậy thì khi đảm bảo điều kiện bền của bulông đờng kính bulông phải thoả mãn. Tính đờng kính bulông: [ ] 4. 4.129,3 0,74 7, 4 . .300 k W d cm mm = = = Trong đó: W = 129,3 kG k = 300 N/mm 2 Chọn đờng kính bulông là: d = 10 mm. 3.8 Cơ cấu dẫn hớng và các cơ cấu khác: + Cơ cấu dẫn hơng: Với đồ gá khoan, khoét, doa thì cơ cấu dẫn hớng là một bộ phận quan trọng, đặc biệt là với lỗ khoan yêu cầu chính xác nh nguyên công ta thiết kế ở đây. Cơ cấu dẫn hớng giúp xác định vị trí trực tiếp của mũi khoan, mũi khoét, dao doa, giúp tăng độ cững vững của dụng cụ cắt trong quá trình gia công. Cơ cấu dẫn hớng ta thiết kế trong đồ gá này dùng phiến tỳ cố định, bạc dẫn đợc chọn là bạc thay nhanh. + Các cơ cấu khác: Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên bàn máy là bulông và đai ốc. Thân đồ gá đợc chọn theo kết cấu nh trên bản vẽ lắp, thân đồ gá đợc chế tạo bằng gang. 3.9 Xác định sai số đồ gá: Sai số đồ gá cho phép: [ ] ữ=++++= 2 1 5 1 22222 gdctldmkcdg Trong đó: 5 k : Sai số do kẹp chặt phôi, trong trờng hợp này lựu kẹp vuông góc với phơng thực hiện nên: k = 0. m : Sai số do mòn đồ gá, gọi N = 5000 là số chi tiết cần gia công ta có: m m à 12,25000.03.0 == ld : Sai số do lắp đặt đồ gá: m ld à 10= c : Sai số chuẩn, nh sơ đồ định vị chi tiết ta có m c à 50= Sai số gá đặt chuẩn cho phép trong sổ tay đồ gá: [ ] m gd à 70= Vậy sai số gá đặt: m dg à 9,47501012,270 2222 = 3.10 Những yêu cầu kĩ thuật của đồ gá: - Yêu cầu đối với thân đồ gá: Tất cả các thân đồ gá và đế đều phải đợc ủ để khử ứng suất. - Kiểm tra đồ gá: Phải kiểm tra tất cả các kích thớc chuẩn (kích thớc của các chi tiết định vị), khoảng cách tâm của các bạc dẫn. Kích thớc cơ bản của cơ cấu kẹp chặt và khả năng đa đợc chi tiết gia công vào lúc kẹp chặt và rút chi tiết gia công ra khi tháo lỏng - Kiểm tra chế độ lắp ghép của các chi tiết. - Kiểm tra khả năng di trợt của các chi tiết di động trên đồ gá. - Sơn đồ gá: Sau khi kiểm tra tất cả các bề mặt không gia công đều phải đợc sơn dầu. - Các chi tiết nh bulông đai ốc đợc nhuộm màu bằng phơng pháp hóa. 3.11 Những yêu cầu về an toàn của đồ gá: - Những chi tiết ngoài của đồ gá không đợc có các cạnh sắc. - Không đợc làm thay đổi vị trí của đồ gá khi ta thay đổi hay điều chỉnh bàn máy. - Đồ gá đợc cân bằng tĩnh và cân bằng động. - Lắp các chi tiết trên đồ gá nên có các dụng cụ chuyên dùng. 3.12 Nguyên lý làm việc của đồ gá: Sau khi thiết kế và gia công xong đồ gá để gia công lỗ D20 của chi tiết càng gạt C10 thì quá trình làm việc của đồ gá nh sau: - Nếu là khoan thì ta dùng phiến dẫn khoan còn khi khoét hay doa ta thay phiến dẫn tơng ứng co các bớc tiếp theo đó, lắp phiến dẫn đó. - Lắp cụm tay quay và khối V nhỏ dùng để kẹp chặt. - Lắp khối V lớn dùng để định vị vào thân đồ gá. - Mang cả cụm thân đồ gá vừa lắp xong đạt lên bàn máy và xiết các bulông kẹp. Điều chỉnh đồ gá. - Khi lắp chi tiết sao cho đầu to định vị tại khối V lớn, ta dùng tay quay kẹp chặt cho tiết. - Kết thúc quá trình gá đặt. 6 Tài liệu tham khảo: 1. Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá - Lê Văn Tiến 1999. 2. Sổ tay và Atlas đồ gá - Trần Văn Địch 2000 3. Sổ tay công nghệ chế tạo máy Trần Văn Địch & Nguyễn Đắc Lộc. 4. Máy cắt kim loại 5. Cơ sở máy công cụ. 6. Dung sai Ninh Đức Tốn 2000 7.Sổ tay hớng dẫn thiết kế đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy. 7 . nhỏ. - Nguyên công 6: Gia công lỗ dầu đầu to M4. - Nguyên công 7: Gia công lỗ dầu đầu nhỏ M4. - Nguyên công 8: Kiểm tra chi tiết vừa gia công đợc. Yêu cầu thiết kế đồ gá cho nguyên công 3: Gia công. công các nguyên công sau, các nguyên công tiếp theo là: - Nguyên công 2: Gia công mặt đầu A1 - Nguyên công 3: Gia công lỗ D20. - Nguyên công 4: Gia công lỗ D12. - Nguyên công 5: Gia công vấu đầu. ta chỉ cần thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan là đủ. 3.2. Lập sơ đồ gá: Gia công lỗ D20 cần đảm bảo độ vuông góc của tâm của lỗ với hai mặt đầu A và B đã đợc thực hiện ở các nguyên công trớc.