MỞ  ĐẦU

   Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, môn học Đồ gá thực sự là hành trang mỗi kĩ sư trước khi tiến hành làm các đò án môn học khác. Môn Đồ gá được đem vào giảng dạy ở hầu hết các trường kĩ thuật và càng ngày không ngừng được cải tiến. Đối với mỗi sinh viên cơ khí, Bài tập lớn Đồ gá là môn học giúp sinh viên làm quen với việc giải quyết các vấn đề trang bị gá đặt để gia công. Khi làm bài tập lớn này ta phải làm quen với cách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay cũng như so sánh lý thuyết đã học với thực tiễn sản xuất cụ thể một đồ gá. Để hoàn thành được bài tập này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy: …………… đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.

                                                            ……., ngày….tháng….năm 20…

                                                             Sinh viên thực hiện

                                                           …………….…

I.  Phân tích chức năng làm việc của chi tiết cần lắc.

      Đối với chi tiết cần lắc ta thiết kế, nó cũng là một chi tiết cơ khí 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 cần lắc là các bề mặt trong của các lỗ. Cụ thể là ta phải đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

-  Độ không song song giữa đường tâm hai lỗ cơ bản trong khoảng        0,1 mm trên 100 mm chiều dài.

-  Độ vuông góc của đường tâm lỗ F12 với đường tâm lỗ F15 là 0,1 mm trên 100mm chiều dài chuẩn.

-  Khoảng cách giữa hai đường tâm lỗ F15 và F12 cần được đảm bảo độ chính xác nằm trong vùng dung sai + 0,1mm, và giữa đường tâm lỗ F15 với đường tâm lỗ F10 nằm trong khoảng dung sai cho phép + 0,1mm.

-  Chi tiết cần lắc có dạng thanh dẹt, dài, yếu nên cần đảm bảo kết cấu của càng phải đủ cứng vững.

-  Các bề mặt khác của cần gạt được gia công đạt độ nhẵn R_z = 40. 

   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 như sau:

- Kết cấu của chi tiết phải đảm bảo được khả năng cững vững.

- Với cần lắc, 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.

-  Các mặt đầu của chúng thuộc hai mặt phẳng song song với nhau.

-  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 cần thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô, chuẩn tinh thống nhât khi gia công.

    Với cần lắc ta thiết kế, nguyên công đầu tiên là gia công mặt A để làm chuẩn gia công các nguyên công sau, các nguyên công tiếp theo là:

-  Nguyên công 2: Gia công mặt B.

-  Nguyên công 3: Gia công lỗ 15.

- Nguyên công 4: Gia công lỗ 12.

- Nguyên công 5: Gia công hai mặt đầu C.

- Nguyên công 6: Gia công mặt đầu lỗ 10.

III. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 4: Gia công lỗ 12.

3.1.  Phân tích:

        Để gia công được lỗ 12, để đạt độ chính xác  cao ta phải thực hiện gia công hai theo 2 bước:

-  Khoan lỗ.

-  Doa lỗ.

         Như vậy ta chỉ cần thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan là đủ.

3.2.  Lập sơ đồ gá:

        Gia công lỗ 12 cần đảm bảo độ vuông góc của tâm của lỗ với đường tâm của lỗ 10, đảm bảo độ song song với đường tâm của lỗ 12 với lỗ 15.

        Do vậy ta dùng phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt B, dùng chốt trụ ngắn định vị vào lỗ 20, và dùng chốt trụ chám định vị vào lỗ 12.

     - 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, do yêu cầu gia công chi tiết thì mặt tỳ này ta có thể sử dụng luôn thân đồ gá làm mặt tỳ với yêu cầu gia công thân đồ gá phải đảm bảo độ vuông góc giữa mặt phẳng này với mặt đáy.

     -  Chốt trụ ngắn: Chốt trụ này khống chế 2 bậc tự do của chi tiết. Chốt được làm từ vật liệu thép Y8A, có độ cứng HRC50-60. Kích thước của chốt lắp với chi tiết theo chế độ có khe hở:  và lắp với thân đồ gá theo chế độ lăp trung gian .

      - Chốt trám: Chốt chỉ định vị được 1 bậc tự do khi kết hợp với chốt trụ ngắn và mặt tỳ. Do đường kinh -12 ta sử dụng chốt vát 2 mặt. Chốt được làm từ vật liệu thép Y8A, có độ cứng HRC5060. Kích thước của chốt lắp với thân đồ gá theo chế độ lăp trung gian -.

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 dao doa thép hợp kim.

3.5 Chế độ cắt:

 a. Bước 1: Chế độ cắt của khoan lỗ 11:

   -  Ta dùng mũi khoan thép gió.

   Chiều sâu cẳt khi khoan lỗ:  

   Với vật liêu chế tạo chi tiết càng gạt C4 là thép 45 có HB 240 -300, với lượng chạy dao là S  = 0,06 mm/vòng.

   Khi đó tốc độ cắt khi khoan là:

   Với:

            D: Đường kính danh nghĩa của mũi khoan. D = 11 mm

            S: Lượng chạy dao, S = 0,25mm/vòng.

            Các hệ số ta tra được ở bảng 5 - 28 (Sổ tay Công nghệ chế tạo máy -Tầp 2), với vật liệu làm lưỡi cắt bằng hợp kim cứng P6M5.

             C_v = 14,7;    q = 0,25;     m = 0,125;    y = 0,55

            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: K­_v = K_MV. K_UV. K_LV

   Trong đó:

            K_MV: Hệ số phụ thuộc vật liệu gia công. Tra bảng ta được:

Với:

               n_v: Hệ số mũ, tra bảng ta có n_v = 1,3.

               HB: Độ cứng của vật liệu gia công, với HB = 160 ¸180

Như vậy:         

         K_UV: 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 18mm tra bảng (5 - 31) ta được K_LV = 1,0.

Như vậy ta có vận tốc cắt của bước khoan là:

b. Bước 2: Doa lỗ tạo lỗ 12

    Với đường kính sau khi doa là 12, còn đường kính trước khi doa là 11.

Chiều sâu cắt lớn nhất t = 0,5 mm.

   Tốc độ cắt của bước doa này là:

   Với:

          D: Đường kính danh nghĩa của dao doa.

          S: Bước chạy dao: S = 0,5 mm/vòng

          Các hệ số ta tra được trong bảng 5-29 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2):   C_v = 15,6;  y = 0,5;   q = 0,2;    m = 0,3; x = 0,1;    T = 45 phút    

          Hệ số điều chỉnh tổng quát:

                         K­_v = K_MV. K_UV. K_TV

          Tra bảng 5-50 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) ta có:

             K_MV =…

             K_UV =…

             K_LV = 0,8 là hệ số phụ thuộc vào độ chính xác của ren được gia công.

Như vậy vận tốc cắt của bước taro này là:

3.6 Lập sơ đồ tính lực:

      Khi mũi khoan, hay mũi doa tác dụng vào phôi một momen xoắn M­_x và một lực P_o­ hướng từ trên xuống. Để chống lại ảnh hưởng của momen M_x tới yêu cầu gia công ta phải tiến hành cân bằng chúng bằng momen ma sát, muốn thế ta phải dùng trốt trụ ngắn có kết cấu dủ cững vững hay kẹp đủ chặt.

    Tính lực cắt và momen xoắn:

  a. Khi khoan:

                  M_x = 10.C_M.D^q. t^x.S^y.k_p

                   P₀ = 10.C_P.D^q.t^x.S^y.k_p

Các thông số ta tra được ở bảng 5-32(Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2)

       Với M_x:          C_M = 0,012

                              q = 2,2

                              y = 0,8

       Với P_o:            C_P = 42

                              q = 1,2

                              y = 0,75

Thay số vào các công thức ta có:

                   M_x = 10.0,0345.3^2,0. 0,75^0,8.0,06^0,8.1 = 2,58 Nm      

                   P₀  = 10.68.3¹.0,75^0,8.0,06^0,7.1 = 75,4 N      

b. Khi doa:

  Để xác định momen xoắn M_x­ khi doa, mỗi một răng của dao doa có thể coi như một con dao tiện trong của đường kính dụng cụ cắt D,

P_x,y,z = 10.C_p.t^x.S^y.Vⁿ.K_p.

Tính với P_z:

   C_p = 92.

  x = 1,0

  y = 0,75

  n = 0

Tính với P_y:

   C_p = 54.

  x = 0,9

  y = 0,75

  n = 0

Tính với P_x:

   C_p = 46.

  x = 1,0

  y = 0,4

  n = 0

Và công thức tính momen xoắn.

Với S_z là lượng chay dao răng: S_z = S/Z với Z là số răng dao doa

Các hệ số:

   C_p = 92.

  x = 1,0

  y = 0,75

  Với:

      P: Số bước ren.

      i : Số bước cắt.

     D: Đường kính danh nghĩa của ren.

     K_MP: Hệ số điều chỉnh chống xoắn.

Các thông số ta tra được ở bảng 5-51(Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2)

                            C_M = 0,0270

                            q = 1,4

                            y = 1,5

 Thay số vào ta có:   M_x = 10.0,027.4^1,4.1^1,5.1 = 1,88 Nm            

Tính lực kẹp:

     Do trong hai bước kể trên để gia công lỗ F12, ta dễ dàng nhận thấy rằng bước khoan là có momen xoắn lớn hơn. Do vậy ta chỉ cần tính lực kẹp cho bước khoan lỗ là đủ đảm bảo điều kiện kẹp cho cả bước doa.

   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 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

      f₁: Hệ số ma sát của mặt tinh trên phiến tỳ: f₁ = 0,12

      f₂: Hệ số ma sát của mặt thân I với mỏ kẹp có khía nhám: f₁ = 0,6

      P: Lực 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 = 1,5.

      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 = 1,2.

     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

Tính lực kẹp khi đó:

    Mặt khác khi khoan dưới tác dụng của M_x, tuy nhiên dưới tác dụng của lực kẹp của mỏ cặp và chốt trụ ngắn thì M­_x không đủ để xoay chi tiết khi khoan. Vậy chỉ cần kẹp chi tiết với lực kẹp W = 8,6 N là đủ để gia công chi tiết.

3.7  Cơ câu 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.

     Phương trình cần bằng khi siết bulông: Do ta xiết bu lông tại vị trí giữa của thanh kẹp nên ta có thễ xiết bulông với lực kẹp 8,6 N.

3.8 Cơ cấu dẫn hướng và các cơ cấu khác:

a. Cơ cấu dẫn hương: 

     Với đồ gá khoan và taro thì cơ cấu dẫn hướng là một bộ phận quan trọng, đặc biệt là với lỗ khoan nhỏ như nguyên công ta thiết kế ở đây. Cơ cấu dẫn hướng giúp xác định vị trí trực tiếp của mũi khoan, tăng độ cững vững của mũi khoan 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.

b. 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 bàng gang.

3.9 Xác định sai số đồ gá:

     Sai số đồ gá cho phép:

- : Sai số chuẩn, như sơ đồ định vị chi tiết ta có

Sai số gá đặt chuẩn cho phép trong sổ tay đồ gá:

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 guyên lý làm việc của đồ gá:

    Sau khi thiết kế và gia công xong đồ gá để gia công chi tiết càng gạt C4 thì quá trình làm việc của đồ gá như sau:

    -  Lắp chốt trụ chám và chốt trụ ngắn vào thân đồ gá.

    -  Nếu là khoan thì ta dùng phiến dẫn khoan còn khi taro ta thay phiến dẫn khoan bằng phiến dẫn taro.

    - 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 ta dùng tay gạt thanh kẹp lên, đặt chi tiêt vào đùng vị trí.

    - Đặt thanh kẹp vào thân chi tiết, dùng dụng cụ xiết chặt bulông kep.

    -  Kết thúc quá trình gá đặt.

KẾT LUẬN

        Sau một thời gian làm Bài tập lớn, dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn:……………… đến nay em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

        Qua quá trình làm bài tập lớn này, đã giúp em làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời Bài tập lớn đã giúp bản thân em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu. Do thời gian có hạn và kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong quá trình làm Bài tập lớn của em không tránh được những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô chỉ bảo để Bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn.

       Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo hướng dẫn: ………………, cùng các thầy trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành Bài tập lớn này.                                      

       Em xin chân thành cảm ơn !

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 hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy.  

   "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"