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 bài tập lớn này.

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

                                                                   Sinh viên thực hiện

                                                                  …………………

PHẦN I

LÝ THUYẾT

1. Kẹp chặt bằng lò xo đĩa.

   Lò xo đĩa được dùng để định tâm và kẹp chặt theo mặt trụ ngoài hoặc mặt trụ trong. Độ định tâm  của lò xo đĩa có thể đạt 0,01- 0,02 mm.

   Cơ cấu kẹp chặt bằng lò xo đĩa thực chất là dùng cáclò xo dạng đĩa mỏng, chiều dày thường từ 1,25 - 1,5 mm được dập từ thép 50C hay 50C2A sau đó tôi đạt độ cứng HRC40-45 để đĩa lò xo đàn hồi được.

    Cơ cấu nàu có thể kẹp được lỗ có đường kính từ 4 đến 160mm. Các lò xo sau khi nhiệt luyện cần phải được mài lại để đạt độ chính xác cao hơn, đạt độ định tâm chính xác theo kiểu lắp H7/g6 hay H7/h6.

   Cơ cấu dùng lò xo đĩa gọn nhẹ, độ chính xác định tâm cao với khoảng sai số từ 1% - 3% đồng thời tạo ra lực kẹp lớn.

Với lúc chưa kẹp thì:

   a = 9⁰ ¸ 12^o

   Và lúc đã kẹp thì: a₁ = a - (1⁰ ¸2⁰)

    Khi đó lự kẹp của cơ cấu là:

2. Cơ cấu phân độ của đồ gá.

    Để giảm  thời gian từng chiếc khi gia công  tuần tự các bề mặt chi tiết người ta thường dùng biện pháp gá đặt một lần nhưng gia công ở nhiều vị trí  nhờ cơ cấu phân độ (còn gọi là mâm quay). Cơ cấu phân độ được sử dụng khá rộng rãi trên các đồ gá phay và khoan để quay mâm quay (trên mâm quay có gá chi tiết gia công) đi một góc nào đó để khoan cá lỗ hoặc phay các bề mặt cách nhau một góc bằng góc quay.

     Phân độ bằng bi có kết cấu đơn giản nhất nhưng độ chính xác phân độ không cao và không chịu được mômen cắt lớn. Cơ câu phân độ này được dùng cho các đồ gá nhỏ  vì nếu bàn quay quá nặng (ở đồ gá lớn) sẽ khó phát hiện khi nào bi lọt vào lỗ côn của mâm quay. Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân độ bằng bi như sau: Khi quay mâm  quay, bi bị ấn xuống, khi đến vị trí được phân độ bi sẽ bị lò xo đẩy lên và lọt vào lỗ của mâm quay.

     Mâm quay

     Phân độ bằng chốt trụ (hình vẽ) có khả năng chịu được mômen của lực cắt gây ra, nhưng độ chính xác phân độ cũng không cao vì có khe hở  giữa chốt phân độ và bạc trung gian. Nguyên lí làm việc của cơ cấu phân độ bằng chốt trụ như sau: dùng tay rút chốt ra rồi quay mâm quay (khi mâm quay di trựơt được một góc nhỏ thì thả chốt ra) khi đến vị trí cần thiết chốt được lò xo đẩy để chui vào lỗ của mâm quay. Để nâng cao độ chính xác phân độ thì khe hở giữa chốt và bạc trung gian phải nhỏ hơn 0,01mm.

      Ngoài ra còn có cơ cấu phân độ bằng chốt côn. Cơ cấu phân độ này cho phép đạt độ chính xác cao hơn các cơ cấu phân độ bằng bi hoặc bằng chốt trụ. Để thực hiện việc phân độ, quay bánh răng để trốt côn đi ra khỏi lỗ của mâm quay rồi sau đó quay mâm quay, khi đến vị trí cần thết lò xo sẽ đẩy chốt côn vào lỗ của mâm  quay.

      Cần nhớ rằng khi sử dụng cơ cấu phân độ phải gá đặt chi tiết gia công sao cho tâm quay của nó trùng vơi tâm quay của mâm quay. Để đảm bảo yêu cầu đó, trên mâm quay (phần  quay) phải có mặt chuẩn định vị đồ gá hay cơ cấu định vị chi tiết gia công. Cơ cấu phân độ có thể có trục quay thẳng đứng hoặc nằm ngang, đồ gá phân độ có trục năm ngang thường được dùng trên các máy khoan.

    Trên các máy tự động, các trung tâm gia công, các đường dây tự động, ngoài các cơ cấu phân độ nói trên còn dùng các cơ cấu phân độ khác như  cơ cấu phân độ quay tự động, cơ cấu phân độ Mantit ..vv

3. Cơ cấu kẹp dụng cụ trên máy khoan.

    Trên các máy khoan, để đảm bảo việc thay mũi khoan nhanh và dễ dàng thì các cơ cấu kẹp các mũi khoan phải đảm bảo kẹp nhanh, dễ dàng thao tác, lực kẹp mũi khoan phải lớn.

   Trong các máy khoan hiện dùng thì chúng sử dụng các cơ cấu kẹp bằng: mang ranh, kẹp bằng ống chuôi côn và kẹp bằng các cơ cấu chuyên dùng khác như cơ cấu kẹp bằng lò xo, kẹp băng chất lỏng.

   Với các đầu khoan nhiều trục để gia công đồng thời (khoan, khoét, doa, taro) nhiều lỗ trên 1 chi tiết hay để gia công tuần tự các lỗ trên các máy khoan đứng hay các máy khoan tự động tổ hợp.

    a. Cơ cấu thay dao nhanh trên máy khoan:

    Nguyên lý làm việc của cơ cấu này như sau:

Chuyển động của quay được chuyền từ trục chính của

Qua ống côn 1, bi 3 đến phần lõm chứa bi 4 lắp vào bạc 5.

    Khi tiến hành thay dụng cụ, người vận hành dùng tay nâng bạc lên, dưới tác dụng của lực li tâm bi rơi vào rãnh của bạc như vậy dụng cụ được tháo lỏng và có thể rút dụng cụ ra.

b. Khí nén hay thủy lực:

   Ngoài việc sử dụng cơ cấu thay dao  nhanh như trên, ở các máy CNC còn sử dụng các cơ cấu thay dao với nguồn lực là khí nén hay thuỷ lực.

PHẦN II

THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

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 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 các lỗ.

- Độ vuông góc của các lỗ với mặt đầu.

- Khoảng cách giữa các đường tâm lỗ cần được đảm bảo độ chính xác.

- 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 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 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 con cóc, nguyên công Gia công lỗ 8 là nguyên công gia công cơ cuối cùng.

     Yêu cầu thiết kế đồ gá cho nguyên công 10: Khoan lỗ 8.

III. Thiết kế đồ gá cho nguyên công 10: Khoan lỗ 8.

3.1.  Phân tích:

        Lỗ 8 là lỗ phụ của chi tiết cần lắc, để đảm bảo độ chính xác yêu cầu của chi tiết, do đó ta có thể gia công lỗ này trong một lần khoan, sao đó doa lỗ đó đạt độ chính xác và kích thước yêu cầu.

-  Khoan lỗ 7.

-  Doa dỗ 8

       Như vậy dễ dàng ta thấy với bước khoan thì lực cắt cũng như mômen xoắn lớn hơn rất nhiều so với bước doa.

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

3.2.  Lập sơ đồ gá:

        Gia công lỗ 7 cần đảm bảo độ vuông góc của tâm của lỗ ren với đường tâm của lỗ 32, đảm bảo độ vuông góc với đường tâm của lỗ 18.

        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 32, và dùng chốt trụ chám định vị vào lỗ 18.

     - 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 với yêu cầu gia công thân đồ gá phải đảm bảo độ vuông góc giữa mặt phẳng này với mặt đáy và được làm từ thép Y8A.

     -  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 HRC5060. 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 18 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 mũi doa.

3.5 Chế độ cắt:

 a. Bước 1: Chế độ cắt của khoan lỗ 7:

   -  Ta dùng mũi khoan thép gió.

   Chiều sâu cẳt khi khoan lỗ:  

     Với vật liêu chế tạo chi tiết cần lắc là thép 45 có HB 240 300, với lượng chạy dao là S  = 0,1 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.

             C_v = 7,0;    q = 0,4;     m = 0,2;    y = 0,7

            Tuổi thọ của mũi khoan tra được theo bảng 5 - 30 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy -Tập 2): T  = 15 (phút).

            Hệ số: K­_v = K_MV. K_HV. K_LV

   Trong đó:

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

Với:

               k_n: Hệ số phụ thuộc nhóm thép gia công, tra bảng ta có k_n = 1.

               n_v: Hệ số mũ, tra bảng ta có n_v = 0,9.

3.6 Lập sơ đồ tính lực:

      Khi mũi khoan, hay mũi taro 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:

  * 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 = 0,0345

                              q = 2,0

                              y = 0,8

       Với P_o:            C_P = 68

                              q = 1,0

                              y = 0,7

Thay số vào các công thức ta có:

                   M_x = 10.0,0345.7^2,0. 3,5^0,8.0,1^0,8.1 = 7,3 Nm      

                   P₀  = 10.68.7¹.3,5^0,8.0,1^0,7.1 = 2587 N      

Công xuất cắt:

   Do trong hai bước kể trên để gia công lỗ 8, ta dễ dàng nhận thấy rằng bước khoan 7 là có momen xoắn lớn hơn. Do vậy ta chỉ cần tính lực kẹp cho bước khoan lỗ 7 là đủ đảm bảo điều kiện kẹp cho cả doa.

   Với nguyên công khoan lỗ ta chỉ cần tính lực kẹp để sao cho lực kẹp sinh ra ma sát đủ lớn để thắng được mômen xoắn khi khoan.

   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 như sơ đồ gá trên ta thấy:

-  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.

Trong đó:

          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

 Với:   D = 12 + 4 = 16

           d = 12

Tính lực kẹp khi đó:

    Vậy chỉ cần kẹp chi tiết với lực kẹp W = 3470 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 nên ta có thễ xiết bulông với lực kẹp 3150 N.

     Đường kính bulông theo công thức tính d Sách chi tiết máy T1:

Với W = 3150N = 315 kG     

     Chọn đường kính bulông là: d=16 mm.

3.8 Cơ cấu dẫn hướng và các cơ cấu khác:

a. Cơ cấu dẫn hương: 

     Với đồ gá khoan và doa 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:

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:

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 chi tiết cần lắc con cóc 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 doa ta thay phiến dẫn khoan bằng phiến dẫn doa.

   - Mang cả cụm thân đồ gá vừa lắp xong đặt lên bàn máy và xiết các bulông kẹp. Điều chỉnh đồ gá.

   - Khi ta đã đưa chi tiết vào đúng vị trí định vị, ta dùng tay quay xiết chặt bulông.

   - Kết thúc quá trình gá đặt.

   - Bắt đầu gia công chi tiết.

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"