Trường ĐH KTCN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIẾT NAM Khoa Cơ Khí Độc lập –Tự do-Hạnh phúc Bộ Môn:KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ Giáo viên hướng dẫn : KS-Lê Xuân Hưng Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Vượng : Phan Đình Xuân : Mai Tiến Vượng Chuyên Ngành : Cơ khí chế tạo máy Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : Nội dung đề tài: Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng. (có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế) Trưởng bộ môn Giáo viên hướng dẫn (kí tên) (kí tên)_ 1 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn đề tài ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát một cách nhanh chóng của khoa học khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin( CNTT) đã kéo theo sự phát triển của các nghành nghề liên quan. Đặc biệt với sự ứng dụng các thành tựu đạt được trong lĩnh vực CNTT đã giúp cho quá trình tự động hóa sản xuất trở lên ngày càng phổ biến, làm cho năng suất lao động được nâng cao gấp nhiều lần. Đối với chuyên ngành cơ khí thì viêc áp dụng CNTT ngày càng cấp thiết và diễn ra liên tục trong quá trình sản xuất nhằm nâng cao sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Một số các phầm mềm mà các kỹ sư, các nhà thiết kế thường sử dụng trong lĩnh vực cơ khí hiện nay như: Autodesk Autocad, Autodesk Inventor, Soliwords, Top Solid, Catia, ProEngineer, Mastercam… Các phần mềm này hỗ trợ việc thiết kế hết sức thiết thực, các loại trục đều được mô phỏng và tính toán các thông số một cách chi tiết cụ thể. Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 đòi hỏi phải có kiến thức vững về vật liệu, độ bền… Việc nghiên cứu, tìm hiểu, sử dụng thành thạo INVENTER là công viêc hết sức cần thiết nó hỗ trợ việc tình toán nhanh chóng và đơn giản. Đồng thời nó cũng là phần mềm quan trọng của những sinh viên chuyên nghành cơ khí Chế tạo máy như chúng em. Nhận thức rõ được tầm quan trọng đó, em đã quyết định tìm hiểu, nghiên cứu và chọn đề tài ''Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng. (có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế) " làm đề tài môn học Tiểu luận kỹ thuật cơ khí của mình. Với sự hướng dẫn tận tình của Ks. Lê Xuân Hưng em đã hoàn thành bài tiểu luận của mình. Nhưng do thời gian có hạn cùng với sự hiểu biết còn hạn chế của bản thân nên trong bài Tiểu luận của em chắc còn nhiều sai sót. Rất mong được sự hướng dẫn và góp ý của các Thầy cô trong bộ môn cũng như các bạn sinh viên để bài tiểu luận thêm hoàn thiên. Thái Nguyên, ngày 05 tháng 03 năm 2011 Sinh viên thực hiện 3 TÓM TẮT BÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ Nội dung chính của đề tài “ Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng. (có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế)” Công việc được chia ra làm phần: - Phần I: Giới thiệu chung về máy tiện và tìm hiểu chi tiết máy tiện 1K62 -Phần II: Tính toán thiết kế chi tiết,sử dụng phần mền RDM-FLEXION để xác định mômen và tìm đường kính của các đoạn trục bậc của trục chính. -Phần III:Kiểm tra độ cứng nhân biểu đồ venesagin và sử dụng phần mềm INVENTER để kiểm nghiệm lại độ cứng. -Phần IV:Kết quả thu được (tổng hợp các kết quả , thảo luận và phân tích đưa ra nhận xét. -Phần V :Kết luận về đề tài nghiên cứu Phần “Tính toán thiết kế chi tiết”gồm các công việc sau: +Tìm hiểu về máy 1K62 để nắm vững thông tin cơ bản về máy về chi tiết cần vẽ , tìm hiểu đôi nét về các loại máy tiện CNC. +Từ những thông tin cơ bản của máy ta bắt đầu đi tính toán sơ bộ và thiết kế trục Phần III: Sử dụng phần mềm AUTODESK INVENTER để hổ trợ cho việc vẽ biểu đồ giúp rút ngắn thời gian thiết kế giảm khối lượng công việc. 4 Phần I:GIỚI THIỆU CHƯƠNG I . Khái quát máy tiện ,sơ đồ động học 1.1 Khái quát máy tiện *Máy tiện là loại máy cắt gọt kim loại phổ biến trong các cơ sở sản xuất cơ khí ,máy tiện chiếm một tỷ lệ lớn số lượng trong máy công cụ nó chiến tới 35% tổng số máy các loại. Tiện là một trong những phương pháp gia công phổ biến nhất tao ra hình dạng của chi tiết gia công bằng các chuyển động quay của trục chính và chuyển động tịnh tiến của dao.Hai chuyển động trên được gọi chung là chuyển động tạo hình . Máy tiện ren vít vạn năng 1K62 là loại máy tiện cỡ trung bình được sử dụng rất rộng rãi .Với khoảng tốc độ rộng (Zn=23) do vậy khả năng công nghệ của máy phù hợp với nhiều loại dụng cụ cắt cũng như nhiều chủng loại chi tiết gia công khác nhau. Trong tình hình sản xuất cơ khí nước ta hiện nay còn lạc hậu so với thế giới ,loại hình sản xuất chủ yếu là loại vừa và nhỏ thì việc sử dụng những máy vạn năng như máy 1K62 là phù hợp với điều kiện thực tế .Ngoài ra khi cần mở rộng khả năng công nghệ của máy để sử dụng cho gia công những chi tiết đặc chủng thì máy có thể đáp ứng được nhu cầu khi sử dụng các đồ gá chuyên dùng. *Đặc điểm kĩ thuật -đường kính lớn nhất của vật gia công : φ max=400 (mm) -Khoảng cách giữa hai mũi tâm : 1000 (mm) -Số cấp tốc độ quay: Zn=23{n=12.5~2000(v/p)} -Giới hạn bước tiến: +Dọc Sd=0,07~4,16 +Ngang Sn=0,035~2,08 -Bước ren cắt được trên máy : +Hệ anh (vòng ren/1” ) : 24~2 +Hệ mét (mm) : 1~192 +Hệ modul : 0,5~4,8 +Hệ pitch : 96~1 5 -Công suất của động cơ : 10Kw -Kích thước phủ bì của máy (mm) +Dài :2812 +Rộng :1166 +Cao :1324 1.2 Sơ đồ động học Trục một của hộp tốc độ nhận chuyển động quay từ động cơ có công suất N=10KW,n=1450(v/p)bằng đai truyền với tỉ số truyền I đai =( d d 2 1 ).0,96= 254 142 .0.96 Với η =0.96 là hiệu suất của bộ truyền đai -Trên trục I của hộp tốc độ lắp các bánh răng lồng không Z=56 và Z=51 để truyền chuyển động cho các trục tiếp theo .Ngoài ra còn có bánh răng Z=50 và ly hợp ma sát đảo chiều M 1 -Trên trục II của khối bánh răng di trượt Z=34 và Z=39 và bộ bánh răn cố định có Z=29,Z=21,Z=38.Nhờ khối bánh răng di trượt (Z=34,Z=39) mà trục II có 2 tốc độ quay với tỉ số truyền 39 51 , 34 56 . -Trên trục III có khối bánh răng di trượt (Z=47,Z=55.Z=38) ăn khớp với bánh răng trên trục II ,có 3 tỉ số truyền ( 55 21 , 47 29 , 38 38 ) -Trên trục IV có 2 tỉ số được truyền từ trục II là 45 45 28 28 và . -Trên trục V có 2 tỉ số được truyền từ trục IV là 45 45 28 28 và ,vậy các cặp bánh răng Z88,Z45,Z22 và Z45 trên trục IV ; cặp Z22,Z45 trên trục III ,cặp Z88,Z45 trên trục V tạo ra 3 tỉ số truyền (gọi là hộp biến tốc). 1 45 45 . 45 45 1 == I ; 4 1 88 22 . 45 45 2 == I ; 16 1 88 22 . 88 22 3 == I Trục chính nhận chuyển động quay từ trục V qua bộ truyền đơn 54 27 Z Z (khi khối Z34,Z54 gạt sang phải ),hoặc nhận trực tiếp từ trục III qua tỉ số truyền 43 65 (khối Z43,Z54 gạt trái ) ở đường truyền chậm(qua hộp biến tốc) tớ trục chính ,tốc độ quay của trục chính sẽ giảm so với trục II .Số tốc độ quay là 2.3.3=18 tốc độ khác nhau. Ở đường truyền nhanh có 2.3=6 cấp tốc độ khác nhau .Như vậy trục chính có 18+6=24 tốc độ khác nhau .Tuy nhiên ,do có một cấp độ bị trùng nên số cấp tốc độ của trục chính là 24-1=23 cấp. 6 *** MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ CÁC LOẠI MÁY CÔNG CỤ HIỆN NAY **HÌNH ẢNH MÁY TIỆN VẠN NĂNG Có thể xem thêm một số hình ảnh của máy tiện :Web: http://forum.vinamech.com Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học – kĩ thuật đã cho ra đời các lại máy công cụ hoàn toàn thay thế sức lao động của con người và có năng suất và hiệu quả kinh thế rất cao. 7 Các máy CNC này có những ưu điểm của điều khiển số so với các máy tiện truyền thống. Thêm vào đó, máy có thể được thiết kế với hai trục chính và/hoặc hai đầu rơ-vôn-ve để có thể thực hiện gia công đồng thời 2 dao hoặc sau khi gia công xong một đầu thì mâm cặp của trục thứ 2 thực hiện việc kẹp chặt chi tiết để gia công tiếp (giống nhưtrở đầu) hoặc có thể gia công cùng lúc hai chi tiết với 2 chương trình gia công khác nhau. Trên máy còn có hệ thống tự động cấp và tháo chi tiết. Các sự tích hợp này càng làm cho các trung tâm tiện CNC trở nên rất linh hoạt. Các trung tâm tiện CNC cũng có thể được trang bị trong hệ thống sản xuất linh hoạt FMS. Bảng 1. Một số đặc điểm tiêu biểu của máy tiện CNC Cỡ Đường kính lớn nhất(mm) Chiều dài tiện lớn nhất(mm) Lỗ trục chính(mm) Công suất động cơ trục chính(mm) Số trục Số dao lớn nhất Hệ thống vận chuyển phôi Nhỏ 200 300 30 7 2 8 Cách tay rô bốt nhỏ Trung bình 600 700 90 25 3 12 Cánh tay robot Lớn 1.200 10.000 120 50 4 24(2 đầu rovonve) Magazine, robot cỡ lớn Cấu hình máy Các máy tiện CNC có nhiều cỡ khác nhau. Có loại nhỏ để bàn dùng để giảng dạy trong trường học nhưng cũng có những máy tiện có chiều dài rất lớn dùng trong công nghiệp nặng. Đặc điểm của máy cũng thay đổi đáng kể theo quy mô của máy. Số lượng trục chính và số đầu rơ- vôn-ve cũng như cỡ kích thước phủ bì của khu vực gia công được kết hợp để cho các máy được thiết kế có thể gia công một loại chi tiết, cấp độ chất lượng và năng suất gia công cụ thể. Trên bảng 1 trình bày một số thông số tiêu biểu của máy tiện CNC. Trên hình 1 là hình dáng bên ngoài của một máy tiện CNC kiểu để bàn và hình 2 là một máy cỡ lớn. Kết cấu máy tiện CNC thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lực cắt, lượng chạy dao và tốc độ cắt. Loại máy với kiểu thiết kế có bệ máy phẳng (flat-bed) truyền thống đã được thay thế bởi loại bẹ máynghiêng (slant-bed) và thẳng đứng (vertical-bed). Các loại này đạt độ cứng vững cao hơn và cũng cho phép một thể tích lớn phoi cắt đổ xuống bên dưới khu vực gia công tại hệ thống thu gom phoi. Số lượng trục trên các máy tiện CNC từ 2-6. Theo quy ước thông thường cho máy tiện CNC thì:Trục Z: trùng với trục chính và chiều dương của nó hướng ra xa khỏi ụ trục chính 8 Hình 3. Các trục X,Z và C Hình 1. Trung tâm tiện Meteor (kiểu để bàn) của hãng Denford 9 Hình 2. Máy tiện CNC TUR1550 cỡ lớn của hãng TOOLMEX. Một số hình ảnh máy tiện CNC khác: www.hiendaihoa.com Một số video về máy tiện CNC: http://www.youtube.com/watch?v=2Acoysgtw5Q http://www.youtube.com/watch?v=cRnlnWnnlh0 PHẦN II :TÍNH TOÁN TRỤC CHÍNH MÁY 2.1.Tính toán sơ bộ đường kính các trục liên quan và xác định kích thước chiều dài trục chính : 2.1.1.Xác định công suất của các trục và đường kính sơ bộ Công suất của các trục :Tính dựa trên công thức : NN ii = +1 .(η đai .η ổ .η br ) -Trục I. NI=Nđc. ηđai.ηổ=10.0,96.0,99=9,504(kw) -Trục II. II N = I N . η ổ .η br =9,504.0,98.0,99=9,221(kw) -Trục III. III N = II N .η ổ .η br =9,211.0,98.0,99=8,946(kw) -Trục IV. IV N = III N . η ổ .η br =8,946.0,98.0,99=8,679(kw) -Trục V. V N = IV N . η ổ .η br =8,679.098.0,99=8,421(kw) -Trục VI= V N . η ổ .η br =8,421.0,98.0,99=8,169(kw) Trục VI N *= III N .0,98.0,99=8,679(kw) Trong đó: η ổ :hiệu suất của ổ lăn ,ta có η ổ =0,99 η br :hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ ,ta có η br =0,98 η đai :hiệu suất bộ truyền đai,ta có η đai =0,96 *Xác định mô mem soắn lớn nhất tại các trục . Hệ thức liên hệ giữa M và n là :M=9,55. 6 10 n N (N.mm) (I) Từ I ta thấy để xác định M max ta phải tính toán nmin Theo sơ đồ động học ta xác định được nmin của các trục. 10 [...]... Một số biểu đồ khi sử dụng phần mền: ( thưa thầy một số hình ảnh ở file đính kèm) 35 Phần IV:Kết quả,bình luận về kết quả 4.1 Tổng hợp các kết quả Với đề tài ' 'Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng (có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế) Sau khi tính toán và sử dụng một số phần mềm hỗ trợ để tính toán ta thu được các thông số: - Chiều dài trục chính máy - Mô men... học ,vị trí tương quan và độ chính xác của trục chính không những ảnh hưởng tới chi tiết gia công mà còn ảnh hưởng tới bản thân khi nó làm việc 2.2 Tính toán trục chính máy tiện 2.2.1 Xác định các lực tác dụng Để tính toán bằng phần mền AUTODESK INVENTER ta phải tính các thông số đầu vào bài toán. Đó chính là các giá trị lực –mô men tác dụng lên trục chính Khi gia công kim loại trên máy tiện thì ngoài... công suất truyền cho cơ cấu chay dao để thực hiện chuyển động tính tiến.Để đảm bảo khả 18 năng làm việc của trục chính ta tính toán cho điều kiện làm việc thường gặp nhất của trục chính dựa trên những quan điểm về thiết kế máy công cụ đã có .Tính như vậy sẽ đảm bảo độ bền cho cơ cấu chạy dao ,độ bền của dao cũng như khả năng sử dụng lâu dài của máy Tốc độ n=160(v/p) là cấp tốc độ được sử dụng nhiều... kính trục chính : 2.2.1 Khái quát về trục chính máy tiện HÌNH 2.8 Điều kiện làm việc của trục chính Trục chính máy tiện là chi tiết quan trọng trong máy tiện nói riêng và trong máy công cụ nói chung Nó có nhiệm vụ truyền mô men xoắn và chuyển động quay cho chi tiết gia công Vì vậy yêu cầu đòi hỏi đối với trục chính là rất khe hơn so với những trục truyền động thông thường khác Sai sô về hình dánh hình... việc tính toán và thiết kế trục ,kiểm nghiệm độ bền độ cứng của trục trong quá trính thiết kế giúp cho công việc đơn giản ,rút ngắn quá trình thiết kế ,tiết kiêm vật liệu và cong lao động nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm độ chính xác rất cao 3.2.2 Kiểm tra về độ cứng bằng phần mềm autodes inventer Nếu không đủ độ cúng uốn ,trục bị biến dạng uốn lớn ảnh hưởng đến sự làm việc của trục và... thông số: - Chiều dài trục chính máy - Mô men Mz,My,Mz vị trí các tọa độ trên trục - Đườngkính các trục bậc - Một số biểu đồ độ võng góc xoay của trục chính … 4.2 Bình luận về kết quả của đề tài nghiên cứu - Kết quả mang lại rất là khách quan và mang tính chính xác cao - Việc sử dụng bằng các phần mềm vào một số bài toán tính toán thiết kế là rất là hay,bổ ích ,làm tăng hứng thú cho người làm các đề tài... Inventor là phần mềmCAD ứng dụng trong thiết kế cơ khí với nhiều khả năng trong thiết kế mô hình Solid có giao diện người dùng thuận tiện dễ sử dụng và trực quan Ứng dụng trong mô hình ba chiều trong quá trính thiết kế và phát triển sản phẩm cơ khi,xây dựng ,kiến trúc ,kỹ thuật giao thông ,trang trí nội thất…Từ việc giải quyết các bài toán kĩ thuật đến việc thiết kế các sản phẩm được sử dụng trong đời... thỏa mãn về độ cứng góc xoay 32 Ro RA A B 320 D C 120 Fy2 Py 195 Fy1 705 O1 O6 O2 O4 O3 349770 Nmm A 195/705 O5 730740 Nmm 903260Nmm Mk = 1 B C H D η1 H η2 η3 η4 η5 33 3.2 KIỂM NGHIỆM ĐỘ CỨNG BẰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ TÍNH TOÁN Sự phát triển của KHCN đã mở rộng khả năng tính toán thiết kế nói chung và thiết kế cơ khí nói riêng đã cho ra đời nhiều phần mềm CAD/CAM/CAE trợ giúp công việc thiết kế hiệu quả... hiệu quả ,giải quyết những bài toán phức tạp mà các phương pháp cổ điển rất khó thực hiện.Những phần mềm này đã tao nệ bước đột phá trong tính toán thiết kế và ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các viện nghiên cứu ,trường đại học và các doanh nghiệp.Để tính toán trục chính ta thường có các phương pháp sau: - Dùng phép nhân biểu đồ để xác định đường kính các đoạn trục theo điều kiện bền sau - đó kiểm... (biểu đồ Mx và My có giá trị lớn hơn) nên ta tính độ võng cho vị trí này Đầu trục chính là vị trí quan trọng nhất về độ võng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công cũng như độ chính xác làm việc của trục cũng như các chi tiết nắp trên nó Theo phương pháp này ta có hệ cơ bản bằng cách đặt lực P k = 1 lên hệ, chuyển vị được xác định theo biểu thức (ΣΩi ηi) Trong đó: Ωi là diện tích của biểu đồ . : Cơ khí chế tạo máy Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : Nội dung đề tài: Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng. (có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế) . Nguyên, ngày 05 tháng 03 năm 2011 Sinh viên thực hiện 3 TÓM TẮT BÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ Nội dung chính của đề tài “ Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng. (có thể ứng. cơ khí Chế tạo máy như chúng em. Nhận thức rõ được tầm quan trọng đó, em đã quyết định tìm hiểu, nghiên cứu và chọn đề tài '&apos ;Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm