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 1:

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

1.  Cơ cấu kẹp bằng từ điện từ.

Các truyền động bằng từ hay điện từ hay được dùng để kẹp chặt các chi tiết mỏng nếu như dùng các cớ cấu kẹp khác dễ làm cho chi tiết bị biến dạng.

Ở cớ cấu kẹp loại này ta có thể sử dụng từ tính vĩnh cửu hay điện từ.

+ Từ tính vĩnh cửu ít được sử dụng do lực kẹp yếu, mà sau một thời gian làm việc từ tính bị yếu đi do nhiệt độ và xung lực.

+ Điện từ được sử dụng  nhiều hơn, nhất là trên các máy mài hoặc đôi khi  trên các máy phay, máy khoan để gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp. Trên hình vẽ là các sơ đồ nguyên lý của đồ gá  dùng điện từ và từ vĩnh cửu.

Kết cấu của đồ gá điện từ trên hình vẽ gồm:     

Các cuộn dây 5.

Các tấm dẫn từ 3.

Tấm ngăn cách 2.

Lớp ngăn cách từ 4 và đế 7.

Chi tiết cần gia công 1.   

Nguyên lý hoạt động  của đố gá này như sau: Khi có dòng điện đi qua cuộn dây 5, trong cuộn dây tao ra một từ trường, hướng của từ thông F đi từ N tới S, tạo thành  một mạch kín và sinh ra lực kẹp chặt chi tiết 1. Kết cấu của đồ gá dùng từ vĩnh cửu trên hình vẽ chỉ khác đồ gá điện từ là dùng  nam châm vĩnh cửu 5 thay cho các cuộn dây (của đồ gá điện từ). Khi dùng từ vĩnh cửu thì từ thông F cũng tạo ra một mạch kín và sinh ra lực để kẹp chặt chi tiết 1.

Đồ gá từ hoặc điện từ dùng để kẹp chặt các chi tiết có tính dẫn từ cao. Những vật liệu có tính dẫn từ cao là thép không nhiệt luyện. Các loại gang thép  nhiệt  luyện thép hợp  kim có tính dẫn từ kém, cho nên khi gia công các điện từ.

Khi thiết kế đồ gá điện từ cần có những dữ liệu ban đầu như: hình dáng và kích thước  của chi tiết gia công, lực cắt, lực kẹp cần thiết. Những thông số cần xác định khi tinh đồ gá điện từ là:

Lực kẹp:

Trong đó:

P_c: Là lực cắt (kG).

f: Hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ gá f = 0,1 - 0,15.

Tuỳ thuộc vào hình dáng và kích thước của chi tiết cần gia công mà người ta chọn số đôi cực bằng 2p. Khi đó lực kẹp của một đôi cực là:

w: Số vòng của cuộn dây.

R: Điện trở của cuộn dây.

F: Từ thông.

Kiểm tra sự phát nhiệt của cuộn dây:

Với:

R: Điện trở của cuộn dây.

L: Chiều dài của cuộn dây (m).

q: Tiết diện của cuộn dây (mm²).

p: Điện trở riêng của cuộn dây.

Sau khi tính được R ta dựa vào hiệu điện thế U và dòng công suất tính ra lượng nhiệt của cuộn dây và có các biện pháp làm nguội cơ cấu.

2.  Đồ gá thay đổi đối tượng lắp.

Đồ gá thay đổi đối tượng lắp là một trong những đồ gá lắp ráp thường dùng cho các cơ sở chuyên lắp ráp. Đối với các chi tiết cơ sở lớn và nặng cần thay đổi vị trí khi lắp ghép ngừời ta phải dùng đồ gá chuyên dùng trong quá trình lắp ghép.

Ví dụ đồ gá để lắp các chi tiết hình trụ, khi đó đối tượng cần lắp có thể quay nhẹ nhàng trên khối V gồm hai con lăn 2.

1: Thân đồ gá.

2: Con lăn.

3: Đối tượng lắp.

Loại đồ gá này có nhiều kiểu và phương thức hoạt động khác nhau tuỳ thuộc vào kết cấu của đối tượng cần lắp. Tuy nhiên mục đích chính là giảm sức khi vận chuyển lắp ráp các chi tiết.

3. Đồ gá vạn năng lắp ghép.

Đồ gá lắp ráp là loại đồ gá dùng để xác định vị trí kẹp chặt chi tiết, hay bộ phận của sản phẩm trong quá trình lắp ráp. Trong quá trình sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ thì người ta hay sử dụng loại đồ gá vạn năng.

Sử dụng đồ gá vạn năng lắp ghép cho phép giảm thời gian và giá thành chuẩn bị sản xuất cho các sản phẩm mới. Đồ gá loại này được sử dụng rất thích hợp trong điều kiện sản xuất nhỏ, nơi mà sử dụng các đồ gá chuyên dùng không có hiệu quả kinh tế cao.

Tuy nhiên đồ gá vạn năng lắp ghép có nhược điểm là độ cứng vững thấp và giá thành chế tạo ban đầu cao. Tỷ lệ sử dụng đồ gá vạn năng lắp ghép cho các nguyên công theo thứ tự: khoan, phay, tiện phần còn lại được dùng cho nguyên công mài và các nguyên công kiểm tra.

Đồ gá loại này thường thấy là các khối V, ke gá, các loại kích và các loại chi tiết hay cơ cấu phụ khác như tấm lót, chêm,  mỏ kẹp, bulông.

Bàn lắp ráp được chế tạo bằng gang, trên đó có các rãnh chữ T để gá các đối tượng lắp. Bàn lắp được đặt trên bệ cách mặt đất từ 100 - 200mm và phải được điều chỉnh chính xác theo phương nămg ngang.

Khối V và ke gá được dùng để gá các chi tiết cơ sở khi lắp ráp. Trên bề mặt định vị của khối V và ke gá người ta gia công các lỗ thông suốt cho các bulông kẹp.

Để tạo ra các đồ gá khác nhau, trên các chi tiết người ta gia công các rãnh chữ T, các rãnh dọc, các lỗ trơn và các lỗ ren . Các rãnh chữ T được gia công cách nhau 60^+0,05 mm với bề rộng tiêu chuẩn 12mm, các rãnh trơn có bề rộng 8-12mm.

Các chi tiết của đồ gá vạn năng lắp ghép phải có độ chính xác, độ bền và độ chống mòn cao. Vật liệu chế tạo chi tiết chính là thép hợp kim 12XH3A với lớp thấm than và nhiệt luyện đạt độ cứng 60 - 64HRC, các chi tiết kẹp chặt được chế tạo từ thép 38XA và nhiệt luyện đạt độ cứng 40 - 45HRC. Với các chi tiết dẫn hướng và các chi tiết định vị người ta dùng thép Y8A và Y10A với nhiệt luyện đạt độ cứng 50 - 55HRC, còn các chi tiết không quan trọng khác được chế tạo từ thép 45 như các mỏ kẹp chẳng hạn và với thép 20 với các vòng đệm.

 Thực tế ứng dụng các đồ gá vạn năng lắp ghép cho thấy độ mòn của các chi tiết chính trong 10 năm là 0,01mm.

Trong một số trường hợp khi lắp các chi tiết tiêu chuẩn để tạo thành đồ gá vạn năng lắp ghép người ta cần chế tạo thêm một số chi tiết đặc chủng với tỷ lệ không vượt quá 1,5% tổng số các chi tiết đồ gá. Thời gian để tạo ra một đồ gá vạn năng lắp ghép trong khoảng 2,5 - 5h.

PHẦN 2:

THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

1. Nhịêm vụ.

 Thiết kế đồ gá phay hai mặt đầu đồng thời  của chi tiết gối đỡ, một trong những chi tiết dạng hộp. Biết mặt đáy và 4 lỗ F16 đã được gia công.

2. Lập sơ đồ gá gia công.

  Phân tích chức năng làm việc của chi tiết: chi tiết là gối đỡ thường dùng để đỡ các trục máy hoặc ổ lăn. Chi tiết loại này thường chịu tải thay đổi theo chu kỳ. Bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết là lỗ Ф?40 do đó yêu cầu lỗ cần gia công chính xác độ không song song giữa tâm lỗ  Ф?40 với đáy nhỏ hơn 0,02 (mm)/cả chiều dài chi tiết. Độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ Ф?40 với mặt đầu nhỏ hơn 0,02 (mm) / cả chiều dài chi tiết.

 Nhiệm vụ được giao là phay đồng thời hai mặt đầu của chi tiết với yêu cầu kỹ thuật như sau: độ song song giữa hai mặt phẳng là 0,02. Mặt phẳng phay đạt độ bóng R_z20 với độ bóng như trên ta cần phay qua hai bước là phay thô và phay tinh.

 Với các yêu cầu về các kích thước và các bề mặt đã được gia công từ trước ta chọn chuẩn là mặt phẳng  đáy và hai lỗ Ф?16.

 3. Xác định phương pháp định vị chi tiết.

Khi chọn mặt chuẩn để gia công như theo sơ đồ gá đã khảo sát dùng mặt phẳng đáy hạn chế ba bậc tự do bằng cách dùng phiến tỳ cố định.

Còn với hai trong bốn lỗ ta chọn làm chuân định vị ta dung hai chốt trụ với kết cấu như sau:   

+ Một lỗ định vị bằng chốt trụ ngắn hạn chế hai bậc tự do.

+ Một lỗ định vị bằng chốt trám hạn chế bậc tự do còn lại.

4. Chọn cơ cấu định vị.

  Vì mặt phẳng đã qua gia công tinh chọn cơ cấu là phiến tỳ, có kích thước như sau:

Chọn vật liệu làm chốt là thép CD80A có HRC = 50 Ă55

Chốt trụ ngắn tra bảng 8- 9 [sổ tay chế tạo máy tập 2] ta có kích thước như sau

D =  16 (mm) ; t = 14 (mm);  D_l = 22 (mm); L = 36 (mm); h = 4 (mm)

h₁ = 2 (mm) ; c = 4 (mm); b = 3 (mm); b₁ = 4 (mm);

5. Chọn máy.

  Chọn máy phay 6H82T với các thông số máy như sau:

  Công suất động cơ N = 7 (KW)

  Hiệu suất máy η?= 0,75

  Lực kẹp lớn nhất cho phép theo cơ cấu tiến của máy là 1500(Kg).

6. Xác định chế độ cắt.

  Lượng dư gia công là 3 (mm) chia làm hai bước phay thô và phay tinh

 - Phay thô lượng dư là 2,5 (mm)

 - Phay tinh lượng dư là 0,5 (mm)

a. Bước 1: Phay thô

  Lượng dư là 2,5 (mm)

  Tốc độ cắt là s = 0,2 (mm/vòng)

  Tốc độ máy là n = 190 (vòng/ phút )

b. Bước 2: Phay tinh

  Chiều sâu cắt là 0,5 (mm)

  Tốc độ cắt s = 0,1(mm/vòng).

7. Tính tốc độ cắt, lực cắt và momen cắt.

  Khi thiết kế đồ gá gia công cơ thì điều kiện đảm bảo sao cho gá đặt chi tiết gia công nhanh nhất với độ chính xác cao nhất và giá thành gia công sản phẩm nhỏ nhât.

Với đồ gá gia công chi tiết đã cho ta dễ dàng  nhận ra rằng với bước phay thô thì lực cắt và momen cắt là lớn hơn so với bước gia công tinh. Do vậy trong quá trình thiết kế ta chỉ cần tính cho bước phay thô. Khi kết cấu đồ gá thoả mãn tất cả các điều kiện về kẹp chặt của bước gia công thô thì đồng nghĩa với nó là thoả mãn luôn tất cả các điều kiện của bước gia công tinh.

a. Chọn dao:

  Chọn loại dao phay đĩa thép gió P18. Có các thông số như sau:

   - Đường kính dao D = 200 (mm)

   - Số răng Z = 24 răng

 Tuổi bền của dao là 180 (phút)

 Chế độ cắt khi phay hai mặt đầu đồng thời như sau:

   - Chọn chế độ cắt có:

   - Chiều sâu cắt  t = 2,5 (mm)

   -  Lượng chạy dao S = 0,2 (m/ vòng)

Số vòng quay trục chính của máy là n = 190 (vòng / phút).

b. Tính toán:

 Các hệ số C_v tra theo bảng 5_39 ta có được các thông số như sau:

      - C_v = 42( Gia công gang xám HB190 trong điều kiện có dung dịch bôi trơn nguội).

  Trong đó :

      - T=180 Phút (là tuổi bền).

   Khi phay tính P_x, P_y, P_z. như sổ tay công nghệ 2_28.

   Tính P_z:

8. Thiết kế cơ cấu kẹp chặt.

a. Sơ đồ kẹp chặt:

  Phương chiều, điểm đặt của lự c kẹp như hình vẽ

  Phương lực kẹp vuông góc  và hướng vào  mặt định vị

b. Chiều lực kẹp:

   Chiều lực kẹp tại A và B .

7. Tính lực kẹp chặt của cơ cấu kẹp.

    Lực hướng kính có su hướng lật chi tiết quanh điểm  O do đó lực kẹp phải có giá trị đủ lớn sao cho chi tiêt không bị lật trong quá trình gia công:

Viết phương trình lật quanh điểm O ta có Phương trình như sau

P_x.A = P_y.( C + B ) + W₁( B + C ) + W₂.B

  Do hai cơ cấu kẹp như nhau nên lực kẹp tại hai mỏ kẹp là như nhau do đó

W₁ = W₂ = W₁

  Thay vào ta có

P_x.A = P_y.( C + B) + W₁(2.B +C)

2967. 100 = 1780. (15 +105) + W₁ (2.15+105)

W₁ = 616 (Kg)

   Với K là hệ số an toàn:

K = K₀.K₁K₂K_­3K_{4_}K₅K₆

Trong đó:

  K_o : Hệ số an toan chung  K₀ = 1,5

  K₁: Hệ số tính đến sự tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi K₁ = 1,2

  K₂ : Hệ số tăng lực cắt khi dao mòn K₂ = 1

  K₃ : Hệ số tăng lực cất khi gia công gián đoạn K₃ =1,2

  K₄ : Hệ số tính đến sai số  của cơ cấukẹp chặt K₄ = 1,3

  K₅ : Hệ số tính đến sự thuận lợi của cơ cấukẹp bằng tay K₅ = 1

  K₆ : Hệ số tính đến mô men làm quay chi tiết K₆ = 1,5

K= 1,5.1,2.1.1,2.1,3.1.1,5 = 4,21

  Khi đó lực kẹp cần thiết phải là:

   W = W₁.K = 616.4,21 = 2590Kg

  Vậy lực kẹp nhỏ nhất cần kẹp tại mỗi mỏ kẹp là 2590 (Kg) để chi tiết không bị lật trong quá trình gia công

  Tính chọn cơ cấu kẹp chặt.

  Chọn cơ cấu kẹp chặt là cơ cấu đòn kẹp ren vít có sơ đồ kẹp chặt như hình vẽ

  Nguồn sinh lực: tay người công nhân thông qua cơ cấu ren vít

  Tính chọn kích thước ren vít :

   Trong đó cơ cấu kẹp ta đã lấy: L₂/L₁=1,3.

   Vậy ta chọn bu lông M16

8. Tính toán sai số.

a. Tính sai số chuẩn :

  Trong trường hợp tính toán trên sai số gây ra chỉ do sai số giữa lỗ lắp chốt và chốt trụ hay chốt trám

Ta chọn kiểu lắp giữa lỗ và chốt trụ hay chốt trám là kiểu lắp g6 tra bảng dung sai ta có dung sai lắp ghép là: T = 17

Do vậy sai số:

b.Tính sai số kẹp chặt :

   Là sai số do lực kẹp gây ra. Vì lực kẹp trong trường hợp này vuông góc với phương kích thước cần đạt được vì vậy sai số do lực kẹp sinh ra là bằng 0 vậy

c. Tính toán sai số mòn:

  Trong quá trình tháo lắp chi tiết nhiều lần do đó bề mặt định vị bị mòn gây sai số mòn

d. Sai số điều chỉnh:

   Sai số phát sinh trong quá trình tháo lắp và điều chỉnh đồ gá trong thực tế tính toán thường lấy

Lấy

e. Sai số gá đặt :

  Trong tính toán đồ gá lấy sai sô gá đặt cho phép

f. Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá:

  Vậy sai số gá đặt cho phép của đồ gá là 0,067 (mm)

9. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá.

  + Bề mặt làm việc của các chốt gá được nhiệt luyện đạt HRC = 50 Ă55

  + Bề mặt làm việc của cấc bạc dẫn được nhịêt luyện đạt HRC = 40 Ă60

  + Bề mặt làm việc của các phiến tỳ được nhiệt luyện đạt HRC = 40 Ă60

  + Độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ với mặt đầu < 0,02 (mm)

  + Độ không vuông góc giữa tâm các chốt với mặt phiến tỳ  < 0,059 (mm)

10. Nguyên lý làm việc của đồ gá:

  + Đặt chi tiết lên đồ gá, sao cho hai lỗ ghép vào hai chốt trụ.

  + Giữ chi tiết và dùng đòn kẹp kẹp chặt chi tiết bằng cách xoay các bulông kẹp.

  + Tiến hành 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"