LỜI NÓI ĐẦU

   Cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất là vấn đề mà Đảng và nhà nước ta đang hết sức quan tâm đầu tư phát triển, nó giúp tăng năng xuất lao động, cải thiện điều kiện lao động và chất lượng sản phẩm để dủ sức cạnh tranh trên thị trường. Trong đó công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt. Để đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng như khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu được.

    Vì thế đồ án môn học thiết kế máy là môn không thể thiếu được trong chương trình đào tạo sinh viên chuyên ngành chế tạo máy. Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo trong bộ môn đặc biệt là thầy: ……………., cũng như sự cố gắng cuả bản thân. Đến nay nhiệm vụ đồ án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoàn thành.

    Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới "Máy tiện ren vít vạn năng" có nhiều hạn chế. Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự.

     Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

        Chương I   :  Nghiên cứu máy tương tự - chọn máy tương tự.

        Chương II  :  Thiết kế máy mới.

        Chương III :  Tính toán sức bền chi tiết máy.

        Chương IV :  Thiết kế hệ thống điều khiển.

                                                                    Hà nội, ngày…tháng…năm 20..

                                                                      Sinh viên thực hiện

                                                                       ………………

PHẦN I

PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MỘT SỐ LOẠI MÁY

I.  KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MỘT SỐ LOẠI  MÁY TIỆN THƯỜNG GẶP 

 Máy tiện là là loại máy phổ thông được dùng nhiều nhất, nó chiếm khoảng 40% đến 50% thiết bị trong các nhà máy. Sở dĩ nó được trang bị nhiều như vậy vì khả năng gia công của lọai máy này khá đa dạng từ việc gia công các mặt tròn xoay (mặt trụ, mặt định hình, mặt nón, mặt ren vít…), khoan, khoét, doa, tạo hình nhiều cạnh, elip, cam, gia công cắt đứt…

  Các loại máy tiện hiện trang bị trong các nhà máy ở nước ta hiện nay hầu hết là các máy cũ của Liên Xô hay do chúng ta tự sản xuất dựa theo các kiểu máy của Liên Xô, có cải tiến để phù hợp với điều kiện sản xuất của nước ta.

  Các loại máy tiện vạn năng chúng ta hay gặp trong các xưởng cơ khí và đặc tính kỹ thuật của chúng.

  Kết luận: Theo đề bài thiết kế thì ta thấy máy tiện ren vít vạn năng T620 có các đặc tính tương tự. Do đó ta dùng máy T620 làm máy mẫu tương tự đề khảo sát thiết kế máy mới.

2. Xích tốc độ quay trục chính

   Xích này nối từ động cơ điện có công suất N = 10 Kw, số vòng quay n = 1450 (v/p), qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ (cũng là hộp trục chính) làm quay trục chính VII.

   Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là:  n_đc (v/p) (số vòng quay của động cơ) n_tc (v/p) (số vòng quay của trục chính).

   Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truyền động qua các trục trung gian tới trục chính.

   Xích tốc độ có đường truyền quay thuận và đường truyền quay nghịch, mỗi đường truyền khi tới trục chính bị tách ra làm hai đường truyền:

   + Đường truyền trực tiếp tới trục chính cho ra tốc độ cao.

   + Đường truyền tốc độ thấp đi từ trục III - IV - V - VI.

4. Nhận xét về máy T620

  Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao, tiện được nhiều kiểu ren khác nhau. Đồng thời phương án không gian và phương án thứ tự đã được sắp xếp một cách hợp lý để có được một bộ truyền không bị cồng kềnh.

  Bộ ly hợp ma sát ở trục I được làm việc ở vận tốc là 800 v/p là một tốc độ hợp lý, đồng thời bộ ly hợp ma sát còn tận dụng được bánh răng trên trục I nên tăng được độ cứng vững.

  Trong máy có bộ ly hợp ma sát siêu việt, thuận tiện cho quá trình chạy dao nhanh.

PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY MỚI

Chương 1:THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY CẮT KIM LOẠI

A. Hộp tốc độ trong máy cắt kim loại

1. Yêu cầu đối với hộp tốc độ

  Hộp tốc độ (HTĐ) trong máy cắt kim loại dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết gia công với những chế độ cắt cần thiết. Thiết kế HTĐ yêu cầu phải đảm bảo những chỉ tiêu về kỹ thuật, và kinh tế tốt nhất trong điều kiện cụ thể cho phép. HTĐ phải có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việc chính xác.

  Từ tính chất quan trọng như vậy của HTĐ và từ yêu cầu thực tế của sản xuất, HTĐ của máy mới mà ta cần thiết kế phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuât sau:   

 + Tốc độ cắt của máy:

Những trị số tốc độ trong khoảng từ V_min đến V_max được quy thành số vòng quay của trục chính.

n_max, n_min là số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của trục chính.

d_max, d_min là đường kính lớn nhất, nhỏ nhất của chi tiết gia công

 Xuất phát từ tình hình thực tế hiện nay, chúng ta cần sủa chữa và chế tạo các loại máy công nghiệp và nông nghiệp có đường kính trục trong khoảng 10 ¸ 400 à chúng ta cần thiết kế máy công cụ hạng trung, thiết kế máy này dựa trên máy đã có T620:

  Đường kính nhỏ nhất:  d_min = 10 mm;

  Đường kính lớn nhất: d_max = 400 mm.

   Để máy thiết kế ra đảm bảo được chất lượng, tính năng thì theo kinh nghiệm của những người đi trước, căn cứ vào tài liệu thống kê sơ bộ

  Thiết kế máy tiện có n_min = 12,5 v/ph, với tốc độ này thì phù hợp cho thao tác của công nhân khi gia công tiện ren

   Do yêu cầu thiết kế máy tiện ren vít vạn năng với số cấp tốc độ là Z = 24, nên sô vòng quay lớn nhất của trục chính là: n_max = 2500 v/ph, với tốc độ này khi tiện trơn chi tiết đảm bảo được sức khoẻ của công nhân

2. Chuỗi số vòng quay của hộp tốc độ

Chọn công bội và số cấp tốc độ:

  Thực tế gia công thì phôi có kích thước bất kỳ, vật liệu phôi rất khác nhau nên chế độ cắt khác nhau mà cụ thể là cần tốc độ trục chính phải rất khác nhau, về lý thuyết thì tốc độ trục chính là vô cấp là tốt nhất, nhưng phương án này là không khả thi vì rất tốn kém do đó phải dùng phương án phân cấp

 Ta nhận thấy, chuỗi vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân là tốt hơn cả vì khi đó tổn thất công suất( tốc độ) tương đối sẽ là không đổi. 

3.4. Vẽ đồ thị vòng quay

  Nhược điểm của lưới kết cấu là không biểu diễn được TST cụ thể, các trị số vòng quay cụ thể trên các trục, do đó không tính được truyền dẫn trong hộp, để khắc phục nhược điểm này ta vẽ đồ thị vòng quay.

  Qua khảo sát và nghiên cứu máy hiện có T620, ta nhận thấy dạng máy mà ta đang thiết kế có kết cấu và các phương án được chọn gần như tương tự. Do đó, để vẽ được đồ thị vòng quay hợp lí, dựa vào máy mẫu và các loại máy hạng trung cung cỡ để khảo sát.

   Chọn số vòng quay động cơ điện: trên thực tế, đa số các máy vạn năng hạng trung đều dùng động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có n_đc = 1450 v/p.

  Như trên, để dễ dàng vẽ được đồ thị vòng quay nên chọn trước số vòng quay n₀ của trục vào rồi sau đó ta mới xác định TST. Mặt khác, n₀ càng cao thì càng tốt, vì nếu n₀ cao thì số vòng quay của các trục ngang trung gian sẽ cao, mômen xoắn bé dẫn tới kích thước của các bánh răng, các trục... nhỏ gọn, tiết kiệm được nguyên vật liệu. Thông qua việc khảo sát máy T620, trên trục đầu tiên có lắp bộ li hợp ma sát, để cho li hợp ma sát làm việc trong điều kiện tốt nhất thì ta chọn tốc độ n₀ = 800v/p, vận tốc này cũng là một vận tốc của trục cuối cùng. 

B. Thiết kế hộp chạy dao

  Máy ta đang cần thiết kế là máy tiện ren vít vạn năng hạng trung cỡ máy T620, hộp chạy dao có 2 công dụng là tiện trơn và tiện ren, tuy nhiên ta chỉ quan tâm đến khâu tiện ren là chủ yếu. Sau khi thiết kế xong ta có thể kiểm tra lại các bước tiện trơn, có thể bị trùng nhau, sát nhau hoặc cách quãng. Vấn đề đó không quá quan trọng vì thực tế các b­ước tiện trơn là khá sát nhau và các đoạn cách quãng không gây ra nhiều tổn thất năng suất gia công.

  Có hai dạng hộp chạy dao cơ bản là hộp chạy dao dùng cơ cấu Noocton và hộp chạy dao dùng bánh răng di trượt. Để thuận tiện cho quá trình thiết kế ta sẽ chọn kiểu hộp chạy dao là dùng cơ cấu Noocton tư­ơng tự nh­ư ở máy T620.

II. Sắp xếp các bư­ớc ren

  Các ren tiêu chuẩn đ­ược sắp xếp d­ưới dạng một cấp số cộng có công bội không đều nhau chưa có quy tắc thiết kế, tuy nhiên ta nhận thấy rằng các b­ước ren đ­ược chia thành các nhóm có trị số gấp đôi nhau, do đó ta cần sắp xếp các bư­ớc ren thành những nhóm cơ sở và nhóm khuếch đại với các tỉ số truyền của nhóm khuếch đại họp thành cấp số nhân với công bội j=2. Việc sắp xếp có các yêu cầu sau:

- Số hàng ngang là ít nhất để cho số bánh răng của nhóm cơ sở Noocton là ít nhất, bởi nếu số bánh răng của nhóm Noocton này càng nhiều thì khoảng cách giữa hai gối tựa càng xa, độ cứng vững càng kém.

- Không để các bư­ớc ren trùng hoặc sót.

-  Khi sắp xếp ta sắp thành 4 bảng ren, cả 4 bảng đều do một cơ cấu Norton tạo ra, do đó để tránh cho quá trình tính toán quá phức tạp thì các con số xếp trong một cột dọc giữa các bảng ren cần đ­ợc thống nhất hoá về mặt sắp xếp.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY CẮT KIM LOẠI

I. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy

  Một máy mới (máy cắt kim loại) đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định chế độ làm việc trước khi đưa vào sản xuất. Do đó, ta phải xác định chế độ làm việc giới hạn của máy.

II. Xác định lực tác dụng trong truyền dẫn

1. Chế độ làm việc giới hạn của máy

  Máy đang được thiết kế ở đây là máy tiện ren vít vạn năng hạng trung cỡ máy T620, do đó để có được chế độ làm việc giới hạn của máy ta có thể dựa vào chế độ thử máy của máy T620, từ đó ta có thể tính toán sức bền các chi tiết máy mới tương tự như máy đã sản xuất. Các thông số về chế độ thử máy của máy T620 ở nhà máy cơ khí Hà Nội được cho trong phụ lục V tài liệu “Tính toán thiết kế máy công cụ”.

2. Lực cắt P_c và lực chạy dao Q

  Để xác định được các lực cần thiết tác dụng vào lưỡi cắt trong quá trình tạo phoi ta phải xác định tổng các lực dọc theo đường tiếp xúc của lưỡi cắt kim loại bị biến dạng (phương pháp của V.E.Put nghiên cứu năm 1950). Ta phân tích lực P thành các lực thành phần là P_x, P_y và P_z, 

III. Tính toán sức bền các chi tiết máy

1.Tính toán ly hợp ma sát trên trục 1

   Để tính toán ly hợp ma sát đĩa thi chủ yếu là tính số cặp ly hợp ma sát dựa theo việc chọn sơ bộ đường kính ngoài và đường kính trong của ly hợp ma sát, tính toán thực hiện cho nửa ly hợp quay thuận.

   Chọn sơ bộ đường kính ngoài của ky hợp là D = 98 mm

   Đường kính trong của ly hợp là d = 52 mm

   Chọn cặp ly hợp ma sát là thép tôi - thép tôi

   Bộ ly hợp được bôi trơn bằng nhỏ dầu nên f = 0,1, hệ số ma sát 

PHẦN IV

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

I.  Nhiệm vụ chung 

  Hệ thống điều khiển HCD có nhiệm vụ thay đổi các cơ cấu truyền động trong hộp chạy dao để cắt được các lọai ren khác nhau. Quá trình thay đổi các đường truyền thông qua việc đóng mở các li hợp. Tham khảo máy T620 ta bố trí 2 nhóm tay gạt I và II để thực hiện các nhiệm vụ trên.

  Nhóm I: Nhiệm vụ thay đổi các bước ren khi cắt mỗi loại ren. Thay đổi vị trí ăn khớp của bánh răng Z = 36  ăn khớp với 1 trong 8 bánh răng của bộ noóc tông để thực hiện các bước ren.Thay đổi vị trí của khối bánh răng di trượt  Z = 18, Z =27 tên trục XIII và Z = 60, Z =72 trên trục XVđể thực hiện cắt các bước ren gấp bội.

   Nhóm II: Sử dụng để thay đổi truyền động khi cắt các loại ren khác nhau theo yêu cầu. Nhóm II có nhiệm vụ sau :

 + Vị trí tiện ren quốc tế và ren môđuyn

 + Vị trí tiện ren Anh và  ren Pít

 + Vị trí tiện ren chính xác

 + Vị trí tiện ren mặt đầu

 + Vị trí tiện trơn

  Để thực hiện các yêu cầu trên, nhóm II phải điều khiển sự ăn khớp ra vào của 4 li hợp : M2, M3, M4, M5 và bánh răng di trượt trên trục XI có: Z = 35 .

 Như vậy nhóm  I và nhóm II không thể điều khiển thay thế cho nhau, do đó cắt một loại ren phải dùng 2 tay gạt.

 II . Cấu tạo và nguyên lý

Sử dụng hệ thống cam thùng trong hộp chạy dao:

 - Cam 1 : Điều khiển li hợp M2 và khối bánh răng Z35, Z28, Z35

 - Cam 2 : Điều khiển li hợp M3, M4   

 - Cam 3 : Điều khiển li hợp M5

KẾT LUẬN

  Sau một thời gian làm việc tập trung, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ mơn, đặc biệt là thầy giáo: ………... đến nay đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

  Qua quá trình làm đồ án đã giúp em làm quen với những công việc cụ thể, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án 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.

  Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo:…………., cùng các thầy trong bộ mơn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.

   Em xin chn thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Máy công cụ I. Tác giả: Phạm Đắp - Nguyễn Hoa Đăng

2. Chi tiết máy tập I, II 

3. Thiết kế máy cắt kim loại

4. Hướng dẫn thiết kế truyền động trong cơ khí tập I, II

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"