Chương CHUẨN VÀ GÁ ĐẶT CHI TÍẾT @&? 6.1 Định nghĩa phân loại 6.1.1 Định nghĩa Để tiện trình nghiên cứu môn công nghệ chế tạo máy thực tế công việc gia công sau này, người ta qui định tên gọi cho bề mặt chi tiết gia công Mỗi chi tiết gia công thường có bề mặt sau: - Bề mặt gia công: bề mặt thực việc cắt gọt, trực tiếp tiếp xúc với dụng cụ cắt có lớp vật liệu hớt - Bề mặt dùng để định vị: bề mặt tiếp xúc với bề mặt định vị đồ gá - Bề mặt dùng để kẹp chặt: bề mặt trực tiếp tiếp xúc với bề mặt cấu kẹp chặt - Bề mặt dùng để đo lường: Là bề mặt dùng để làm chuẩn đo lường, kiểm tra - Bề mặt không gia công: Là bề mặt không thực gia công cắt gọt trình gia công chi tiết Trong thực tế, có bề mặt làm nhiều nhiệm vụ khác vừa dùng để định vị, vừa dùng để kẹp chặt hay kiểm tra Để xác định vị trí tương quan bề mặt chi tiết hay chi tiết khác nhau, người ta đưa khái niệm chuẩn định nghĩa sau: “Chuẩn tập hợp bề mặt, đường điểm chi tiết mà vào người ta xác định vị trí tương quan bề mặt, đường điểm khác thân chi tiết chi tiết khác” Như vậy, chuẩn hay nhiều bề mặt, đường điểm Vị trí tương quan bề mặt, đường điểm xác định trình thiết kế gia công cơ, lắp ráp đo lường Việc xác định chuẩn nguyên công gia công việc xác định vị trí tương quan dụng cụ cắt bề mặt cần gia công chi tiết để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế nguyên công 6.1.2 Phân loại Một cách tổng quát, ta phân loại chuẩn Chế tạo máy thành loại sơ đồ sau: 112 Chuẩn thiết kế Chuẩn thiết kế chuẩn dùng trình thiết kế Chuẩn hình thành lập chuỗi kích thước trình thiết kế Chuẩn thiết kế chuẩn thực hay chuẩn ảo Chuẩn thực mặt A (H.6.1, a) dùng để xác định kích thước bậc trục Chuẩn ảo điểm O (H.6.1, b) đỉnh hình nón mặt lăn bánh côn dùng để xác định góc côn α Hình 6.1 Chuẩn thiết kế Chuẩn công nghệ Chuẩn công nghệ chia thành: Chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp chuẩn kiểm tra - Chuẩn gia công dùng để xác định vị trí bề mặt, đường điểm chi tiết trình gia công Chuẩn chuẩn thực 113 Hình 6.2 Chuẩn gia công - Nếu gá đặt để gia công theo phương pháp tự động đạt kích thước cho loạt chi tiết máy mặt A làm hai nhiệm vụ tỳ định vị (H.6.2, a) - Nếu rà gá chi tiết theo đường vạch dấu B mặt A làm nhiệm vụ tỳ, chuẩn định vị đường vạch dấu B (H.6.2b) Như vậy, chuẩn gia công trùng không trùng với mặt tỳ chi tiết lên đồ gá lên bàn máy Chuẩn gia công chia thành chuẩn thô chuẩn tinh: - Chuẩn thô bề mặt dùng làm chuẩn chưa qua gia công Hầu hết trường hợp chuẩn thô yếu tố hình học thực phôi chưa gia công Chỉ trường hợp phôi đưa vào xưởng dạng gia công sơ chuẩn thô bề mặt gia công Trường hợp thường gặp sản xuất máy hạng nặng - Chuẩn tinh bề mặt dùng làm chuẩn qua gia công Nếu chuẩn tinh dùng trình lắp ráp gọi chuẩn tinh chính, chuẩn tinh không dùng trình lắp ráp gọi chuẩn tinh phụ Hình 6.3 Chuẩn tinh chuẩn tinh phụ 114 Ví dụ: - Khi gia công bánh răng, người ta thường dùng mặt lỗ A để định vị Mặt lỗ sau dùng để lắp ghép với trục Vậy, lỗ A gọi chuẩn tinh (H.6.3, a) - Các chi tiết trục thường có lỗ tâm hai đầu Hai lỗ tâm dùng làm chuẩn để gia công trục, sau không tham gia vào lắp ghép, chuẩn tinh phụ (H.6.3, b) Chuẩn lắp ráp Là chuẩn dùng để xác định vị trí tương quan chi tiết khác phận máy trình lắp ráp Chuẩn lắp ráp trùng với mặt tỳ lắp ráp không Chuẩn kiểm tra (hay chuẩn đo lường): Là chuẩn vào để tiến hành đo hay kiểm tra kích thước vị trí yếu tố hình học chi tiết máy Ví dụ: Khi kiểm tra độ không đồng tâm bậc trục, người ta thường dùng hai lỗ tâm trục làm chuẩn, chuẩn gọi chuẩn kiểm tra Chú ý: Trong thực tế, chuẩn thiết kế, chuẩn công nghệ (chuẩn gia công, chuẩn kiểm tra, chuẩn lắp ráp) trùng không trùng Do vậy, trình thiết kế, việc chọn chuẩn thiết kế trùng chuẩn công nghệ tối ưu lúc sử dụng toàn miền dung sai; không thỏa mãn điều kiện ta sử dụng phần trường dung sai Và lúc xuất sai số gọi sai số chuẩn Ví dụ: Khi gia công piston, yêu cầu phải đảm bảo kích thước H1 để đảm bảo tỷ số nén cho động Chuẩn thiết kế mặt M Ta phải chọn chuẩn gia công M, lúc sử dụng hết dung sai H 1; chọn chuẩn gia công N phải gia công H2 để đạt H1 thông qua kích thước H Hình 6.4 Chuẩn định vị trùng Như H1 khâu khép kín, dung sai với chuẩn kích thước tổng dung sai khâu phần H H2 Vì gia công H2 khó để đảm bảo dung sai H1 Ngoài ra, trình tính toán sai số chuẩn cần ý tới chuẩn điều chỉnh chuẩn định vị - Chuẩn điều chỉnh điểm (hay mặt, đường) thuộc máy (đồ gá) làm chuẩn để xác định kích thước điều chỉnh vị trí dao cắt máy Chuẩn trùng hay không trùng với chuẩn định vị 115 - Chuẩn định vị mặt định vị gá đặt chi tiết 6.2 Quá trình gá đặt chi tiết gia công 6.2.1 Khái niệm trình gá đặt chi tiết gia công Gá đặt chi tiết bao gồm hai trình: định vị chi tiết kẹp chặt chi tiết - Định vị xác định vị trí tương quan chi tiết so với dụng cụ cắt trước gia công - Kẹp chặt chi tiết trình cố định vị trí chi tiết sau định vị để chống lại tác dụng ngoại lực (chủ yếu lực cắt) trình gia công làm cho chi tiết không xê dịch rời khỏi vị trí định vị Ví dụ: Khi gá đặt chi tiết mâm cặp chấu tự định tâm Sau đưa chi tiết lên mâm cặp, vặn cho chấu cặp tiến vào tâm chi tiết trùng với tâm trục máy, trình định vị Sau tiếp tục vặn cho chấu tiến vào kẹp chặt chi tiết, để chi tiết không bị dịch chuyển trình gia công sau Đó trình kẹp chặt Cần lưu ý trình gá đặt thực theo trình tự sau: Quá trình định vị đến trình kẹp chặt Không thực theo trình ngược lại 6.3 Nguyên tắc điểm định vị chi tiết 6.3.1 Khái niệm bậc tự vật rắn tuyệt đối Bậc tự theo phương vật rắn tuyệt đối khả di chuyển vật rắn theo phương mà không bị cản trở phạm vi ta xét Một vật rắn tuyệt đối không gian có bậc tự chuyển động Khi ta đặt vào hệ tọa độ Đề các, bậc tự là: bậc tịnh tiến dọc trục T(Ox), T(Oy), T(Oz) bậc quay quanh trục Q(Ox), Q(Oy), Q(Oz) Hình 6.7 sơ đồ xác định vị trí vật rắn tuyệt đối hệ toạ độ Đề - Điểm khống chế bậc tịnh tiến theo Oz - Điểm khống chế bậc quay quanh Oy - Điểm khống chế bậc quay quanh Ox - Điểm khống chế bậc tịnh tiến theo Ox - Điểm khống chế bậc quay quanh Oz - Điểm khống chế bậc tịnh tiến theo Oy Người ta dùng nguyên tắc điểm để định vị chi tiết gia công 116 Chú ý: - Mỗi mặt phẳng có khả khống chế bậc tự sử dụng chi tiết có mặt phẳng khống chế bậc tự - Trong trình gia công, chi tiết định vị không cần thiết phải đủ bậc tự mà cần bậc tự cần thiết theo yêu cầu nguyên công - Khác với bậc tự nói chung, bậc tự gá đặt Hình 6.7 Nguyên tắc điểm định vị chi chi tiết cần phải vào kích tiết thước phần tử định vị Ví dụ: Mặt diện tích nhỏ số bậc tự khác mặt kích thước lớn; chốt dài số bậc tự khác chốt ngắn - Không khống chế thiếu bậc tự cần thiết, cho phép khống chế lớn số bậc tự cần thiết để dễ dàng cho trình định vị gá đặt - Số bậc tự cần hạn chế phụ thuộc vào yêu cầu gia công bước công nghệ, vào kích thước bề mặt chuẩn, vào mối lắp ghép bề mặt chuẩn phôi với bề mặt làm việc cấu định vị phôi - Siêu định vị số bậc tự khống chế lớn 6, có bậc tự khống chế lần (H.6.8) Siêu định vị làm cho phôi gia công bị kênh lệch, không đảm bảo vị trí xác, gây sai số gá đặt phôi, ảnh hưởng đến độ xác gia công Do đó, trình gia công không để xảy tượng siêu định vị Hình 6.9 minh họa trường hợp xảy siêu định vị Trường hợp a chi tiết định vị mặt A với chốt trụ dài khống chế bậc tự do, mặt phẳng B với bậc tự trường hợp siêu định vị xảy trường hợp - Chi tiết bị nghiêng, mặt B chi tiết không tiếp xúc với mặt phẳng chốt tỳ (H.6.9, b) - Chốt định vị bị bẻ nghiêng (H.6.9, c) để mặt B chi tiết tiếp xúc với mặt phẳng chốt tỳ 117 Hình 6.8 Siêu định vị (a) định vị (b) 6.3.2 Một số chi tiết định vị thông dụng A a/ b/ c/ Hình 6.9 Các trường hợp xảy siêu định vị Dưới số ví dụ chi tiết định vị (H.6.10): - Mặt phẳng tương đương điểm (khống chế bậc tự do) - Đường thẳng tương đương điểm (khống chế bậc tự do) - Khối V dài tương đương điểm (khống chế bậc tự do) - Khối V ngắn tương đương điểm (khống chế bậc tự do) - Chốt trụ dài tương đương điểm ( khống chế bậc tự do) - Chốt trụ ngắn tương đương điểm (khống chế bậc tự do) 118 - Chốt trám tương đương điểm (khống chế bậc tự do) - Hai mũi tâm tương đương điểm (khống chế bậc tự do) - Mâm cặp chấu tự định tâm tương đương điểm (khống chế bậc tự do) Chốt trám không chế bậc tự Hình 6.10 Một số chi tiết định vị thông dụng 6.4 Nguyên tắc chọn chuẩn 119 Khi chọn chuẩn để gia công, ta phải xác định chuẩn cho nguyên công chuẩn cho nguyên công Thông thường, chuẩn dùng cho nguyên công chuẩn thô, chuẩn dùng nguyên công chuẩn tinh Mục đích việc chọn chuẩn để bảo đảm : - Chất lượng chi tiết trình gia công; mà tránh sai số chuẩn sai số tích lũy - Nâng cao suất giảm giá thành Dưới số điểm cần tuân thủ chọn chuẩn: 6.4.1 Nguyên tắc chọn chuẩn thô Chuẩn thô thường dùng nguyên công trình gia công Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa định trình công nghệ Nó có ảnh hưởng đến nguyên công độ xác gia công chi tiết Khi chọn chuẩn thô phải ý hai yêu cầu: - Phân phối đủ lượng dư cho bề mặt gia công - Bảo đảm độ xác cần thiết vị trí tương quan bề mặt không gia công bề mặt gia công Dựa vào yêu cầu trên, người ta đưa nguyên tắc chọn chuẩn thô: Nếu chi tiết gia công có bề mặt không gia công nên chọn bề mặt làm chuẩn thô, làm cho thay đổi vị trí tương quan bề mặt gia công bề mặt không gia công nhỏ Ví dụ: Hình 6.11 chi tiết có bề mặt B, C, D gia công, có bề mặt A không gia công Ta chọn bề mặt A làm chuẩn thô để gia công mặt B, C, D để đảm bảo độ đồng tâm với A Nếu có số bề mặt không gia công nên chọn bề mặt không gia công có yêu cầu độ xác vị trí tương quan cao đối Hinh 6.11 Chọn chuẩn thô với bề mặt gia công làm chuẩn thô mặt không gia công Ví dụ: Khi gia công lỗ biên, nên lấy mặt A làm chuẩn thô để đảm bảo lỗ có bề dày yêu cầu vị trí tương quan tâm lỗ với mặt A cao mặt B (H.6.12) 120 Nếu tất bề mặt phải gia công, nên chọn mặt có lượng dư nhỏ làm chuẩn thô Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tương đối phẳng, bavia, đậu ngót, đậu rót gồ ghề Hình 6.12 Chuẩn thô mặt A mặt không gia công có yêu cầu độ xác vị trí tương quan cao Chuẩn thô nên dùng lần trình gia công Ví dụ: Từ phôi thép cán ban đầu, để gia công DA, DB, DC (H.6.13) ta chọn chuẩn thô sau: - Nguyên công 1: Gá phôi lên mâm cặp máy tiện mặt M, gia công DC - Nguyên công 2: Trở đầu, gá phôi lên mâm cặp mặt M, gia công DA Lúc trục gia công có độ không đồng tâm DC DA dùng chuẩn thô cho hai nguyên công Để đảm bảo gia công xác, ta phải làm sau: Hình 6.13 Chọn chuẩn thô dùng lần gia công trục bậc - Nguyên công 1: Gá phôi lên mâm cặp máy tiện mặt M, tiện đoạn ngắn mặt ngoài, khoả đầu, khoan tâm đầu C (phía đường kính D C), gia công DC - Nguyên công 2: Chọn chuẩn tinh đoạn bề mặt vừa tiện nguyên công 1, khoả đầu, khoan tâm đầu A, gia công DA - Nguyên công 3: Gá đầu DA (hoặc DC) lên mâm cặp, đầu chống tâm để gia công tiếp mặt DB 6.4.2 Nguyên tắc chọn chuẩn tinh Khi chọn chuẩn tinh, người ta đưa nguyên tắc sau: Cố gắng chọn chuẩn tinh chuẩn tinh chính, chi tiết lúc gia công có vị trí tương tự lúc làm việc Vấn đề quan trọng gia công tinh 121 Ví dụ: Khi gia công bánh răng, chuẩn tinh chọn bề mặt lỗ bánh răng, chuẩn tinh chuẩn tinh sau lắp với trục Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước để sai số chuẩn Chọn chuẩn tinh cho gia công, chi tiết không bị biến dạng lực cắt, lực kẹp Mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị Chọn chuẩn cho kết cấu đồ gá đơn giản thuận tiện sử dụng Cố gắng chọn chuẩn thống nhất, tức nhiều lần dùng chuẩn để thực nguyên công trình công nghệ, thay đổi chuẩn sinh sai số tích lũy lần gá sau 6.5 Cách tính sai số gá đặt Sai số gá đặt chi tiết trình gia công xác định công thức tính sai số gá đặt: ε gd = ε c + ε kc + ε dg (6.1) Trong đó: εgd – Sai số gá đặt εc – Sai số chuẩn εkc – Sai số kẹp chặt εdg – Sai số đồ gá 6.5.1 Sai số kẹp chặt Sai số kẹp chặt lượng chuyển vị chuẩn gốc chiếu lên phương kích thước thực lực kẹp thay đổi gây (H.6.14): εkc= (ymax - ymin) cosα (6.2) Trong đó: α - góc phương kích thước thực phương dịch chuyển y chuẩn gốc ymax, ymin – lượng chuyển vị lớn nhỏ chuẩn gốc lực kẹp thay đổi Khi lực kẹp thay đổi từ W đến Wmax, phôi chuyển vị từ y đến ymax đó, kích thước gia công H thay đổi từ Hmin đến Hmax có sai số kẹp chặt : εkc(H)= (ymax- ymin) cos00 = ymax - ymin 122 Kích thước M có sai số kẹp chặt: εkc(M)= (ymax- ymin) cos900 = Kích thước N có sai số kẹp chặt: εkc(N)= (ymax- ymin) cos600 = (ymax- ymin)/2 ymax W ymin α=600 Hmin Hmax N M Hình 6.14 Sai số lực kẹp gây * Công thức thực nghiệm xác định biến dạng chỗ tiếp xúc bề mặt chi tiết với vấu tì đồ gá: y = C qn (6.3) Trong đó: y ymax C - hệ số phụ thuộc vào vật liệu ymin tình trạng bề mặt tiếp xúc, q - áp lực riêng bế mặt tiếp xúc (N/mm2) n - số, n[...]... chọn chuẩn thống nhất, tức là trong nhiều lần cũng chỉ dùng một chuẩn để thực hiện các nguyên công của cả quá trình công nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ sinh ra sai số tích lũy ở những lần gá sau 6. 5 Cách tính sai số gá đặt Sai số gá đặt của một chi tiết trong quá trình gia công cơ được xác định bằng công thức tính sai số gá đặt: ε gd = ε c + ε kc + ε dg (6. 1) Trong đó: εgd – Sai số gá đặt εc – Sai số chuẩn. .. bề mặt chi tiết với vấu tì của đồ gá: y = C qn (6. 3) Trong đó: y ymax C - hệ số phụ thuộc vào vật liệu và ymin tình trạng bề mặt tiếp xúc, q - áp lực riêng trên bế mặt tiếp xúc (N/mm2) n - chỉ số, n