Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học : Thiết kế máy cắt kim loại máy phay vạn năng 6P80G Chương 1 phân tích đặc tính kỹ thuật của máy Chương 2 thiết kế động học Chương 3 Tính toán động lực học Chương 4 thiết kế hệ thống điều khiển
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Máy cắt kim loại chiếm vị trí đặc biệt nghành chế tạo máy để sản xuất chi tiết máy khác, nghĩa chế tạo tư liệu sản xuất (chế tạo máy móc khác để khí hóa tự động hóa kinh tế quốc dân) Hiện nhu cầu sản xuất công nghiệp đời sống ngày tăng Vì yêu cầu phải thiết kế chế tạo máy cắt kim loại vạn năng, chuyên dùng tự trang tự chế có suất cao, bảo đảm độ xác, độ ổn định độ tin cậy Nguyên lý làm việc máy đại Kết cấu máy đơn giản tới mức có thể, có tính kinh tế cao phù hợp với điều kiện chế tạo, sử dụng sở (công nghiệp trung ương, địa phương nông nghiệp) Mặt khác yêu cầu sử dụng hết tính kỹ thuật loại máy cơng cụ có nước ta, cán kỹ thuật phải nắm kiến thức thiết kế phổ thông loại máy tạo điều kiện cải tiến đại hóa máy Đồ án môn học thiết kế máy cắt kim loại giúp cho học viên nắm kiến thức sở thiết kế máy, tạo điều kiện vận dụng thực tế sau đồng thời giúp học viên tích lũy kiến thức nghành chế tạo máy Nhờ nỗ lực thân với giúp đỡ nhiệt tình thầy môn Chế tạo máy đồ án môn học hoàn thành tiến độ Song thời gian hạn chế khả cịn có hạn nên đồ án hoàn thành với chất lượng chưa cao, em mong giúp đỡ bảo thầy giúp em hoàn thành đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ……… với thầy mơn Chế tạo máy tận tình bảo em q trình hồn thành đồ án Hà nội , ngày 29 thàn 05 năm 2020 Sinh viên thực CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY I.1 Phân tích máy tham khảo 6P80G Hình 1-1 Máy phay ngang 6P80G I.1.1 Cơng dụng Trên máy phay gia cơng mặt phẳng ngang dao phay trụ , phay rãnh dao phay đĩa, phay bánh trụ ăn khớp ngồi có thẳng , nghiêng dao phay đĩa modun , bánh côn thẳng , then hoa , phay bề mặt định hình dao phay định hình , phay mặt phẳng thẳng đứng dao phay mặt đầu , cắt đứt , Có thể khoan khoét doa lắp dụng cụ tương ứng , trang bị thêm đồ gá thích hợp tiện lỗ xác cắt theo phương pháp lăn I.1.2 Đặc điểm Chuyển động chuyển động quay trục mang dao thực Chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến (theo phương X, Y, Z) bàn máy mang phôi thực Nếu phôi gá bàn quay (máy phay đứng) thực chuyển động chạy dao quay quanh tâm bàn quay Đặc điểm chuyển động chuyển động chay dao: + Phay chuyển thuận: động chiều chuyển động chạy dao (Hình 1-2a) + Phay ngược: chuyển động ngược chiều chuyển động chạy dao (Hình 1-2b) b) Hìnha 1-2 Sơ đồ phay thuận ) nghịch Khi phay thuận, chiều dày cắt dao thay đổi từ amax đến amin nên dao bị va đập vào cắt, dao dễ bị vỡ; phay nghịch, chiều dày cắt tăng từ amin đến amax nên tránh va đập; lại bị trượt vào cắt nên dao chóng mịn Khi phay thuận, lực Pđ có chiều ép phơi xuống bàn máy (H.5.1a) tăng độ cứng vững, giảm rung động phay, làm tăng độ nhám bề mặt gia cơng Khi phay nghịch, lực Pđ có chiều nâng phơi lên khỏi bàn máy (H.5.1b), giảm độ cứng vững, tăng rung động phay, kết làm giảm độ nhám bề mặt gia công Khi phay thuận, lực Png tác dụng lên phôi chiều với chiều chuyển động chạy dao (H.5.1a), khơng khắc phục khe hở vít me đai ốc dẫn động bàn máy, chuyển động bàn máy bị giật cục dẫn đến rung động, làm giảm độ nhám bề mặt gia công Khi phay nghịch, lực Png ngược chiều với chiều chuyển động chạy dao (H.5.1b), ln ap sát vít me với đai ốc dẫn động bàn máy, chuyển động bàn máy êm, ảnh hưởng tốt đến độ nhám bề mặt gia công Khi phay tinh (đặc biệt gia cơng máy có độ cứng vững cao, khử rơ vítme đai ốc bàn máy) nên phay thuận Khi phay thô nên phay nghịch Dao phay có dạng trịn xoay, nhiều Răng dao bố trí mặt trụ; mặt đầu; đồng thời mặt trụ mặt đầu dao thân dao lớn Răng dao cắt không liên tục, thời gian tiếp xúc dao phôi nhỏ; mặt khác, thân dao lớn thoát nhiệt tốt, nên giảm nhiệt vùng cắt Song, tốc độ phay cao, có nhiều cắt nên nhiệt cắt tương đối cao Răng dao làm việc theo chu kỳ, bị va đập (khi phay thuận) dễ bị sứt mẻ bị trượt (khi phay nghịch) làm dao chóng mịn; phay nghịch chiều dày lớp cứng nguội lớn Diện tích mặt cắt ngang lớp cắt ln thay đổi nên lực phay không ổn định, gây rung động cắt Khi phay, có nhiều dao cắt nên suất phay cao Quá trình phay kèm theo tượng vật lý, có lẹo dao I.1.3 Khả cơng nghệ Phay thơ: cấp xác IT13 ÷ IT10, độ nhám bề mặt cấp ÷ Phay bán tinh: cấp xác IT11÷ IT9, độ nhám bề mặt cấp ÷ Phay tinh: cấp xác IT8 ÷ IT7, độ nhám bề mặt cấp ÷ I.1.4 Phân tích xích động học máy Hình 1-3 Sơ đồ động học máy phay ngang 6P80G Chuyển động chính: Là chuyển động trục VII mang dao phay Chuyển động nguồn động điện có cơng suất N=2,8 kW với tốc độ quay n=1420 vòng/ phút truyền tới trục I hộp tốc độ Phương trình xích động tổng quát để tính trị số tốc độ quay trục viết dạng: 45: 45 Trun th¼ng (M1) 52:38 26 210 n = 1420 38:52 31 24 29:61 22 210 (M1) 30:60 83 71 (vòng/phút) Chuyển động chạy dao: Là chuyển động tịnh tiến bàn máy mang chi tiết gia công theo phương dọc, phương ngang phương thẳng đứng Chuyển động bắt nguồn từ động điện có cơng suất N=0,6 kW thơng qua trục đến vít me đai ốc XVII (S d), XVIII (Sng), XXI (Sđ) Phương trình xích động tổng quát để tính trị số lượng chạy dao viết dạng sau: 48 18 28 52.18 28.6 = Sdoc(mm/ ph) 37:53 24:66 1(M2) ®ãng 21 32 60 34 48 38 S = 1420 30:60 18 30 (M3) ®ãng = Sng(mm/ ph) 72 64 40 52 54 45:45 (M2) më 60 45:45 72 60 25 24 50 36.6 = Std(mm/ ph) Chuyển động phụ: Là chuyển động chạy nhanh bàn máy mang phôi theo phương dọc, phương ngang, phương thẳng đứng thực theo xích chạy dao nhanh Snhanh = 1420 21 32 34 48 18 28 = 2400(mm/ ph) 72 26 40 52 18 28 I.2 Xác định đặc tính kỹ thuật máy cần thiết kế Yêu cầu + Đảm bảo số cấp chạy dao Zs theo yêu cầu thiết kế ≤ i s ≤ 2,8 + Đảm bảo phạm vi giới hạn tỷ số truyền , phạm Rsmax = vi điều chỉnh lượng chạy dao tsmax 2,8 = = 14 i smin 0,2 + Đảm bảo độ xác chuyển động chạy dao + Đảm bảo đủ công suất để thắng thành phần lực cắt dọc trục , truyền động êm khả dảo chiều Cần có xích chạy dao nhanh để giảm thời gian phụ trình điều chỉnh + Đảm bảo yêu cầu công nghệ hộp chạy dao Đa số hộp chạy dao khơng có mặt chuẩn để xác định vị trí tương hỗ dao chi tiết gia cơng Do sai số mặt chế tạo lắp ráp không phản ánh trực tiếp đến độ xác gia cơng Độ xác hộp chạy dao ảnh hưởng đến tuổi thọ ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt gia công vận tốc chuyển động chạy dao không I.2.1 Các thông số máy cần thiết kế Máy thiết kế dựa máy chuẩn 6P80G Với số liệu thiết kế sau: + + + + + + Số cấp chạy dao Zs = 12 Cơng bội chuỗi số vịng quay ϕ=(1,12)3 Lượng chạy dao dọc nhỏ : Sd_min= 16 (mm/ph) Lượng chạy dao: Sdọc=2Sngang=2Sđứng Chạy dao nhanh: Snhanh= 2400(mm/ph) Công suất cắt lớn NS-max= kW CHƯƠNG II THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC II.1 Tính số vịng quay cấu đẩy − Chọn trước cấu đẩy : cấu vít me - đai ốc − Ta có : ni = Trong đó: Si pv kv ni số vịng quay vít me Si lượng chạy dao pv bước vít me Chọn trước pv=6 (mm/vg) kv số đầu mối vít me Chọn trước kv=1 Vậy ta có : nsi ( ) = 16/1.6 = 2.66( vg/ph ) − Chọn trước tỷ số truyền cố định từ trục cuối hộp chạy dao tới xích chạy dao ( dựa vào cấu xích động máy sở ): icd = 34 40 − Để đảm bảo lượng chạy dao Sd= 2Sng= 2Sđ yêu cầu đề ta chọn tỷ số truyền cố định cho xích chạy dao sau: + Xích chạy dao dọc: id = 48 52 ; id = 18 18 ; id = + Xích chạy dao ngang: ing1 = 48 52 ; ing = 30 60 ; itd = 18 26 ; + Xích chạy dao thẳng đứng: itd = 24 36 ; − Số vòng quay trục cuối hộp chạy dao : 28 28 ; ni ( min) = nsi ( min) = 2,66 id 52 18 28 ≈ 2,8 vg/ ph 48 18 28 Căn Bảng 1-2 (Tài liệu1) chọn nmin= 2,8(vg/ph) Cơng bội chuỗi số vịng quay ϕ=(1,123) n1 = nmin = 2,8 vg/ph n2 = n1 ϕ n3 = n2 ϕ = n1 ϕ2 n12 = n11 ϕ = n1 ϕ11 Căn số liệu ban đầu tra Bảng 1-2 T15-16 ( Tài liệu 1) xác định giá tri số vòng quay đầu hộp chạy dao: n1 n2 n3 n4 n5 n6 2,8 5,6 11,2 16 n7 n8 n9 n10 n11 n12 22,4 31,5 45 63 90 125 Số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân, theo chuỗi số vịng quay tiêu chuẩn ta có số vịng quay vít me : ns1 ns2 ns3 ns4 ns5 ns6 ns7 ns8 ns9 ns10 ns11 ns12 2,6 3,7 5,3 7,4 10,5 14,8 20,9 29,5 41,6 58,7 82,8 116,7 II.2 Chọng phương án thứ tự không gia phương án động học II.2.1 Phương án thứ tự không gian Ta có : Z=12=3x2x2=2x3x2=2x2x3=4x3 Trong phương án Z=12=4x3 loại khơng đạt số nhóm truyền tối thiểu Phương án Yếu tố so sánh Tổng số bánh Tổng số trục Số bánh chịu Mx_max 3x2x2 14 10 2x3x2 2x2x3 14 14 τ mj = ; τ aj = τ max j = Tj Woj ψσ ψτ – hệ số kể đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Kσdj Kτdj – hệ số xác định theo công thức: Kσ dj = ( Kσ / ε σ + K x − 1) / K y Kτ dj = ( Kτ / ετ + K x − 1) / K y + Kx – hệ số tập trung trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công độ nhẵn bề mặt Chọn phương pháp tiện Ra=2,5÷0,63, chọn Kx=1,06 + Ky – hệ số tăng bền bề mặt trục Không dùng tăng bền Ky=1 + εσ ετ – hệ số kích thước, kể đến ảnh hưởng tiết diện trục đến giới hạn mỏi, tra bảng 10-10 [1], ta có εσ =0,865, ετ = 0,795 + Kσ Kτ – hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn, theo [1] Kσ=1,55; Kτ=1,46 Tại tiết diện B, ta có - Ứng suất uốn: σ aB = MB M B 132149 = = = 40,32( MPa) 3 WB 0,1.d B 0,1.32 - Ứng suất xoắn: τ aB = TB T 116445 = B3= = 17,76( MPa) WoB 0,2.d B 0,2.323 - Các hệ số: Kσ dj = (1,55 / 0,865 + 1,06 − 1) / = 1,852 Kτ dj = (1,46 / 0,795 + 1,06 − 1) / = 1,923 - Thay số ta tính được: 42 σ −1 327 = = 4,38 Kσ dB σ B + ψ σ σ mB 1,852.40,32 τ −1 187 sτ B = = = 5,48 Kτ dB τ aB + ψ τ τ mB 1,923.17,76 4,38.5,48 sB = = 3,42 ≥ [ s ] = 1,5 ÷ 2,5 2 4,38 + 5,48 sσ B = Như vậy, trục đảm bảo khả bền mỏi s>2,5 nên ta không cần kiểm tra độ cứng trục III.6.5 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh: Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột (chẳng hạn lúc mở máy), cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm có dạng: σ td = σ + 3τ ≤ [ σ ] Trong đó: σ= τ= M max 0,1.d Tmax 0,2.d = = MA 0,1.d A3 Tmax 0,2.d A3 = = 218059 0,1.343 116445 0,2.343 = 55,48( MPa ) = 14,81( MPa ) [ σ ] = 0,8.σ b = 0,8.450 = 360( MPa) Vậy: σ td = 55,482 + 3.14,812 = 61,12 ≤ [ σ ] = 360( MPa) Như trục đảm bảo điều kiện bền tĩnh III.6.6 Xác định kết cấu trục có tải trọng nhỏ Trục VIII: Do đường kính động điện d=24 (mm) nên chọn: - Đường kính trục d1=24 (mm) - Chọn đường kính trục chỗ lắp ổ lăn d2= 20 (mm) Trục IX: 43 - Đường kính sơ d=24,49 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp bánh d1=25 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn d2=20 (mm) Trục X: - Đường kính sơ d=30,46 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp bánh d1=32 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn d2=25 (mm) Trục XI: - Đường kính sơ d=30,04 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp bánh d1=32 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn d2=25 (mm) Trục XII: - Đường kính sơ d=29,61 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp bánh d1=30 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn d2=25 (mm) Trục XIII: - Đường kính sơ d=29,17 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp bánh d1=30 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn d2=25 (mm) Trục XIV: - Đường kính sơ d=30,38 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp bánh d1=32 (mm) - Chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn d2=25 (mm) III.7 Tính chọn ổ lăn Tính chọn ổ lăn cho trục chịu tải lớn Do hộp chạy dao thiết kế dùng bánh trụ thẳng nên khơng có lực dọc trục, ta chọn ổ bi đỡ Với đường kính cổ trục có đường kính d=30 (mm), sơ chọn ổ bi đỡ dãy (theo GOST 83388-75) [2] cỡ nhẹ có: Ký hiệu d D B R 44 Ctc C0tc ổ 206 (mm) (mm) (mm) (mm) 30 62 16 1,5 Lực hướng tâm tổng cộng tác dụng lên ổ O: (kN) 15,3 (kN) 10,20 RO = RxO + R yO = 1929,112 + 889,892 = 2124,47( N ) Lực hướng tâm tổng cộng tác dụng lên ổ D: RD = RxD + R yD = 415,672 + 150,332 = 442,1( N ) - Xác định tải trọng động tương đương: P = V Fr K a K t Trong đó: V – hệ số kể đến vịng quay, vòng quay V=1 FR – lực hướng tâm tác dụng lên ổ Ka – hệ số đặc tính tải, tải va đập trung bình nên lấy Ka=1,3 Kt – hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ, t