Thiết kế đồ gá cho nguyên công 3: Gia công lỗ D20

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 như 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 như những cầu nối của các qúa trình sản xuất, nễu thiếu chúng thì quá trình sản xuất không thể đạt được những thành tựu như ngày nay. Ngày nay, đồ gá không những quyết định chất lượng cũng như số lượng 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 như chất lượng 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 như 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 hưởng lớn tới độ chính xác của các nguyên công sau cũng như 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 tưởng 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 đường tâm của chúng có thể song song hay tạo với nhau một góc nào đó. Các chi tiết dạng càng thường 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 được 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 đường tâm lỗ cần được đảm bảo độ chính xác. Độ không song song giữa đường tâm các lỗ, độ vuông góc của các lỗ với mặt đầu. Chi tiết dạng càng thường có dạng thanh dẹt, dài, yếu nên cần đảm bảo kết cấu của càng phải đủ cứng vững… Với những yêu cầu kỹ thuật như trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình khi gia công chi tiết càng gạt như 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 được khả năng cững vững. Với càng gạt, do kích thước 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 được. 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 được lỗ D20, ta cần phải thực hiện theo 3 bước: Khoan lỗ. Khoét lỗ. Doa tinh lỗ đạt kích thước yêu cầu. Như 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 được thực hiện ở các nguyên công trước. 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 Φ40, 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 được gia công tinh, ta sử dụng một phiến tỳ để định vị ba bậc tự do của chi tiết, mặt tỳ được gắn vào thân đồ ga nhờ các gudông. - Khối V lớn dùng để định vị vào mặt ngoài Φ40, 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 α = 900. - 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 α = 600 3.3 Chọn máy: Chọn máy khoan 216A. 3.4 Chọn dao: - Với bước 1: Ta dùng mũi khoan thép hợp kim. Với bước 2: Ta dùng khoét bằng thép hợp kim. Bước 3 ta dùng dao doa bằng thép hợp kim. Do khi gia công lỗ D20 để đạt kích thước và các yêu cầu về độ chính xác hình học khác ta cần phải qua ba bước lần lượt là: khoan, khoét, doa nên qua các bước này ta dễ dàng nhận ra rằng bước đầu tiên là khoan sẽ sỉnh ra lực cắt lớn nhất do vậy trong trường hợp này ta chỉ cần thiết kế đồ gá dùng cho bước khoan là đủ. 3.5 Chế độ cắt: a, Bước 1: Chế độ cắt của khoan lỗ 18: - Ta dùng mũi khoan thép gió. Chiều sâu cẳt khi khoan lỗ: Với vật liêu chế tạo chi tiết càng gạt C10 là thép 45 có HB 240 300, với lượng chạy dao là S = 0,25 mm/vòng. Khi đó tốc độ cắt khi khoan là: Với: D: Đường kính danh nghĩa của mũi khoan. Các hệ số ta tra được ở bảng 5 - 29 (Sổ tay Công nghệ chế tạo máy – Tầp 2), với vật liệu làm lưỡi cắt là P6M5. Cv = 9,8; q = 0,4; m = 0,2; y = 0,5 Tuổi thọ của mũi khoan tra được theo bảng 5 – 30 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Tập 2): T = 45 (phút). Hệ số: Kv = KMV. KHV. KLV Trong đó: KMV: Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công. Tra bảng ta được: Với: kn: hệ số phụ thuộc nhóm thép gia công, tra bảng ta có kn = 1. nv: hệ số mũ, tra bảng ta có nv = 0,9. : giới hạn bền của thép 45, đối với chi tiết càng gạt ta gia công, vật liệu sử dụng là thép 45, khi chưa qua nhiệt luyện ta có thể lấy: = 700 Như vậy: KHV: Hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt, tra bảng 5-6 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) ta có: KMV = 1,0. KLV: Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan. Với chiều sâu khoan khoảng 25mm tra bảng ta được KLV = 1,0. Như vậy ta có vận tốc cắt của bước khoan là: m/phút 3.6 Lập sơ đồ tính lực: Khi mũi khoan, khoét hay dao thì dưới tác dụng của momen xoắn Mx và lực hướng trục P0 hướng từ trên xuống. Trong trường hợp này lực chạy dao (lực tiến của mũi khoan, khoét hay doa) có su hướng ấn chi tiết vào mặt định vị. Để chống lại ảnh hưởng của momen Mx tới yêu cầu gia công ta phải tiến hành cân bằng chúng bằng momen ma sát. Tính lực cắt và momen xoắn: * Khi khoan: Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp P0 = 10.CP.Dq.Sy.kp Các thông số ta tra được ở bảng 5-32(Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) Với Mx: CM = 0,0345 q = 2,0 y = 0,8 Với Po: CP = 68 q = 1,0 y = 0,7 Thay số vào các công thức ta có: Mx = 10.0,0345.182,0.0,250,8.1 = 36,87Nm P0 = 10.68.181.0,250,7.1 = 4638 N Công xuất cắt: với vòng/phút kW Tính lực kẹp: Điều kiện cân bằng: Mms = M; Để tăng tính an toàn khi kẹp chặt ta thêm vào hệ số an toàn k. Do đó ta tính với: Mms ≥ k.M (1) Với sơ đồ tính như hình biểu diễn ta có: Phương của lực kẹp vuông góc với phương 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: Với: k: hệ số an toàn f: hệ số ma sát của mặt tinh trên phiến tỳ: f1 = 0,12 f1: hệ số ma sát của mặt trụ F40 với khối V: f1 = 0,2 W: Momen cắt khi khoan. Hệ số an toàn k được tính như sau: k = k0. k1. k2. k3. k4. k5. k6. k0: hệ số an toàn lấy cho mọi trường hợp, lấy k0 = 1,5 k1: hệ số an toàn kể đến lượng dư không đều khi khoan k1 =1,2 k2: hệ số an toàn kể đến dao cùn khi tăng lực cắt k2 = 1,4. k3: hệ số an toàn kể đến lực cắt không liên tục k3 = 1. k4: hệ số an toàn kể đến nguồn sinh lực, ta dùng nguồn sinh lực bằng tay nên lấy k4 = 1,3. k5: hệ số an toàn kể đến vị trí tay quay khi kẹp, lấy k5 = 1,1. k6: hệ số an toàn tính đến tính chất tiếp xúc, lấy k6 = 1. Như vậy hệ số an toàn tính được 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 phương chiều như hình biểu diễn thông qua đầu kẹp. Khi xiết chặt bulông với lực lớn như vậy thì khi đảm bảo điều kiện bền của bulông đường kính bulông phải thoả mãn. Tính đường kính bulông: Trong đó: W = 129,3 kG sk = 300 N/mm2 Chọn đường kính bulông là: d = 10 mm. 3.8 Cơ cấu dẫn hướng và các cơ cấu khác: + Cơ cấu dẫn hương: Với đồ gá khoan, khoét, doa thì cơ cấu dẫn hướng là một bộ phận quan trọng, đặc biệt là với lỗ khoan yêu cầu chính xác như nguyên công ta thiết kế ở đây. Cơ cấu dẫn hướng 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 hướng ta thiết kế trong đồ gá này dùng phiến tỳ cố định, bạc dẫn được 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 được chọn theo kết cấu như trên bản vẽ lắp, thân đồ gá được chế tạo bằng gang. 3.9 Xác định sai số đồ gá: Sai số đồ gá cho phép: Trong đó: : Sai số do kẹp chặt phôi, trong trường hợp này lựu kẹp vuông góc với phương thực hiện nên: = 0. : Sai số do mòn đồ gá, gọi N = 5000 là số chi tiết cần gia công ta có: : Sai số do lắp đặt đồ gá: : Sai số chuẩn, như sơ đồ định vị chi tiết ta có Sai số gá đặt chuẩn cho phép trong sổ tay đồ gá: Vậy sai số gá đặt: 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 được ủ để khử ứng suất. Kiểm tra đồ gá: Phải kiểm tra tất cả các kích thước chuẩn (kích thước của các chi tiết định vị), khoảng cách tâm của các bạc dẫn. Kích thước cơ bản của cơ cấu kẹp chặt và khả năng đưa được 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 trượt 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 được sơn dầu. Các chi tiết như bulông đai ốc được nhuộm màu bằng phương pháp hóa. 3.11 Những yêu cầu về an toàn của đồ gá: Những chi tiết ngoài của đồ gá không được có các cạnh sắc. Không được làm thay đổi vị trí của đồ gá khi ta thay đổi hay điều chỉnh bàn máy. Đồ gá được 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 như sau: Nếu là khoan thì ta dùng phiến dẫn khoan còn khi khoét hay doa ta thay phiến dẫn tương ứng co các bước 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. Tài liệu tham khảo: Đồ gá cơ khí hoá và tự động hoá - Lê Văn Tiến 1999. Sổ tay và Atlas đồ gá - Trần Văn Địch 2000 Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Trần Văn Địch & Nguyễn Đắc Lộc. Máy cắt kim loại Cơ sở máy công cụ. Dung sai – Ninh Đức Tốn 2000 7.Sổ tay hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy.