Giáo trình Đồ gá ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí (CĐ Công nghiệp & Thương mại)

Tải giáo trình Đồ gá ngành Kỹ thuật Cơ khí, trình bày đầy đủ nguyên tắc định vị, kẹp chặt, phương pháp thiết kế và các loại đồ gá chuyên dùng.

• Trường học: Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí
• Đề tài: Đồ gá
• Loại tài liệu: Giáo trình

Tóm tắt

I. Định Nghĩa và Công Dụng của Đồ Gá Chuyên Ngành Kỹ Thuật Cơ Khí

Đồ gá gia công cơ là một loại trang bị công nghệ thiết yếu trong ngành chế tạo cơ khí, dùng để xác định vị trí chính xác của chi tiết gia công so với dụng cụ cắt. Đồ gá không chỉ định vị chi tiết mà còn giữ vững vị trí đó trong suốt quá trình gia công. Trong giáo trình Đồ gá chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, công dụng chính của đồ gá bao gồm bảo đảm độ chính xác vị trí các bề mặt gia công, nâng cao năng suất lao động bằng cách loại bỏ bước vạch dấu và so dao. Đồ gá còn mở rộng phạm vi sử dụng của máy công cụ, cho phép gia công được nhiều chi tiết khác nhau mà không yêu cầu tay nghề quá cao từ công nhân.

1.1. Định Nghĩa Đồ Gá

Theo giáo trình, đồ gá là công cụ công nghệ dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết gia công trên máy công cụ. Nó xác định vị trí tương đối giữa chi tiết và dao cắt, đảm bảo độ chính xác cao và ổn định. Đồ gá là bộ phận không thể thiếu trong công nghệ gia công cơ khí hiện đại.

1.2. Công Dụng Chính của Đồ Gá

Công dụng của đồ gá bao gồm: bảo đảm độ chính xác vị trí bề mặt gia công, nâng cao năng suất lao động, giảm thời gian phụ, gia công nhiều vị trí cùng lúc. Ngoài ra, đồ gá chuyên dùng mở rộng khả năng công nghệ của máy, cho phép gia công các hình dạng phức tạp mà không cần tay nghề cao.

II. Phân Loại Đồ Gá theo Giáo Trình Chuyên Ngành

Trong giáo trình Đồ gá chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, đồ gá được phân loại thành hai loại chính dựa trên phạm vi sử dụng. Đồ gá vạn năng là những công cụ đã được tiêu chuẩn hóa, có thể gia công nhiều chi tiết khác nhau mà không cần điều chỉnh đặc biệt. Loại này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc. Các ví dụ điển hình bao gồm mâm cặp 3 chấu, mâm cặp 4 chấu, êtô, đầu phân độ vạn năng và bàn từ. Ngược lại, đồ gá chuyên dùng được thiết kế và chế tạo riêng cho một nguyên công gia công cụ thể, thường được sử dụng trong sản xuất đại hạn với hiệu quả cao.

2.1. Đồ Gá Vạn Năng

Đồ gá vạn năng là những công cụ tiêu chuẩn hóa, có thể gia công nhiều chi tiết khác nhau. Chúng được sử dụng phổ biến trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc. Các loại đồ gá vạn năng điển hình gồm: mâm cặp chấu, êtô, đầu phân độ vạn năng, bàn từ, giúp tăng tính linh hoạt trong gia công.

2.2. Đồ Gá Chuyên Dùng

Đồ gá chuyên dùng được thiết kế riêng cho một nguyên công gia công cụ thể, thường được sử dụng trong sản xuất đại hạn. Loại này có hiệu quả cao, tăng năng suất lao động đáng kể. Đồ gá chuyên dùng cho phép gia công các chi tiết phức tạp một cách chính xác và nhanh chóng.

III. Yêu Cầu và Các Thành Phần Chính của Đồ Gá

Theo giáo trình Đồ gá chuyên ngành, để đạt được hiệu quả tối ưu, đồ gá phải đáp ứng một số yêu cầu quan trọng. Yêu cầu của đồ gá bao gồm độ chính xác cao, độ bền vững, dễ sử dụng, an toàn cho công nhân và tính kinh tế. Đồ gá cần phải định vị chi tiết một cách chính xác, giữ vững vị trí trong quá trình gia công, và có tuổi thọ dài. Các thành phần của đồ gá thường bao gồm: thân đế (giữ độ cứng), chi tiết định vị (xác định vị trí), chi tiết kẹp chặt (giữ vị trí), và các chi tiết phụ trợ. Mỗi bộ phận có vai trò riêng trong việc đảm bảo chất lượng gia công.

3.1. Yêu Cầu Chất Lượng của Đồ Gá

Yêu cầu của đồ gá bao gồm: độ chính xác định vị cao, độ bền vững trong quá trình gia công, dễ sử dụng và điều chỉnh, an toàn lao động, tính kinh tế cao. Đồ gá chuyên ngành phải đảm bảo định vị chính xác, giữ vững vị trí chi tiết, có tuổi thọ dài và chi phí sản xuất hợp lý.

3.2. Cấu Tạo Cơ Bản của Đồ Gá

Các thành phần của đồ gá gồm: thân đế (cơ sở chịu lực), chi tiết định vị (xác định vị trí chi tiết), chi tiết kẹp chặt (giữ chi tiết), chi tiết hỗ trợ. Thân và đế của đồ gá phải có độ cứng cao, chi tiết định vị phải chính xác, chi tiết kẹp phải an toàn và hiệu quả.

IV. Phương Pháp Thiết Kế và Ứng Dụng Đồ Gá trong Thực Tiễn

Phương pháp thiết kế đồ gá theo giáo trình chuyên ngành bao gồm các bước cơ bản: phân tích yêu cầu gia công, xác định phương pháp định vị, chọn chi tiết định vị và kẹp chặt, thiết kế thân đế và chi tiết phụ. Nội dung các bước thiết kế đòi hỏi kỹ sư phải hiểu rõ công nghệ gia công, tính toán sai số, lực kẹp, và độ bền của đồ gá. Ứng dụng đồ gá rất đa dạng, từ gia công khoan, doa, phay cho đến tiện. Mỗi loại máy công cụ có yêu cầu riêng về thiết kế đồ gá. Giáo trình cũng giới thiệu các đồ gá điển hình như đồ gá khoan doa, đồ gá phay, đồ gá tiện chuyên dùng, giúp sinh viên nắm vững kiến thức thực tiễn.

4.1. Các Bước Thiết Kế Đồ Gá Chuyên Ngành

Phương pháp thiết kế đồ gá gồm: phân tích yêu cầu chi tiết, xác định phương pháp định vị, chọn chi tiết định vị và kẹp, thiết kế thân và đế của đồ gá. Cần tính toán chính xác sai số định vị, lực kẹp để đảm bảo hiệu quả. Các bước thiết kế phải tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn của Đồ Gá

Ứng dụng đồ gá trong thực tiễn rất rộng: đồ gá khoan doa, đồ gá phay, đồ gá tiện chuyên dùng, đồ gá tiêu chuẩn. Giáo trình giới thiệu các loại đồ gá điển hình với chi tiết cấu tạo, giúp sinh viên hiểu rõ ứng dụng trong sản xuất thực tế, nâng cao kỹ năng thiết kế và lắp ráp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Giải thích vai trò của đồ gá trong ngành chế tạo cơ khí? Câu 2. Hãy nêu định nghĩa và phân loại đồ gá? Câu 3. Trình bày các yêu cầu và các bộ phận chính của đồ gá cơ khí? Chương II : PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÀ CÁC CHI TIẾT ĐỊNH VỊ Mục tiêu - Trình bày được nguyên tắc định vị sáu điểm; - Đánh giá được mặt định vị và vận dụng linh hoạt trong thực tế để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho chi tiết gia công; - Phân biệt được hai yếu tố định vị và kẹp chặt; - Xác định được sai số số chuẩn; - Phân tích được cấu tạo, điều kiện kỹ thuật, phạm vi ứng dụng của các chi tiết định vị; - Chọn được chi tiết định vị; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập.

Nguyên tắc định vị sáu điểm và các chi tiết định vị. Nguyên tắc định vị 6 điểm: a. Chuyển động của vật rắn: Trong công nghệ chế tạo máy ta sét sự chuyển động của một vật rắn tuyệt đối trong không gian theo hệ tọa độ Đề các. Nó gồm 6 bậc tự do chuyển động là: 3 bậc tịnh tiến dọc trục ox, oy, oz 3 bậc xoay quanh trục ox, oy, oz.

Khái niệm bậc tự do Bậc tư do của vật rắn tuyệt đối là khả năng di chuyển của vật rắn theo phương nào đó mà không bị bất kì một cản trở nào. Nguyên tắc định vị các chi tiết định hình. Khi ta đặt một khối hình hộp trong hệ tọa độ Đề các, có thể thấy các truyển động được khống chế như sau: Mặt phẳng xoy khống chế 3 bậc tự do. Điểm 1: Khống chế bậc tự do tịnh tiến dọc trục ox.

Điểm 2: Khống chế bậc tự do quay quanh trục oy. Điểm 3: Khống chế bậc tự do quay quanh trục oz. → 3 điểm tạo thành một mặt phẳng khống chế 3 bậc tự do. Mặt phẳng xoz khống chế 2 bậc tự do.

Điểm 4: Khống chế bậc tự do tịnh tiến dọc trục oy. Điểm 5: Khống chế bậc tự do quay quanh trục oz. → 2 điểm tạo thành một đường thẳng khống chế 2 bậc tự do. Mặt phẳng yoz khống chế 1 bậc tự do.

Điểm 6: Khống chế bậc tự do tịnh tiến dọc trục ox. → 1 điểm khống chế 1 bậc tự do. Phương pháp chọn mặt định vị. Mỗi mặt phẳng đều có khả năng khống chế 3 bậc tự do, nhưng ở mặt phẳng xoz và yoz chỉ khống chế 2 và 1 bậc tư do vì có những bậc tự do ở mặt này có thể khống chế nhưng ở mặt kia cũng đã được khống chế rồi do đó nó không khống chế nữa.

Mặt phẳng định vị chính là mặt phẳng có diện tích lớn khống chế 3 bậc tư do. Mặt phẳng dẫn hướng là mặt phẳng dài và hẹp được coi là đường thẳng khống chế 2 bậc tự do. Mặt phẳng chặn là mặt phẳng hẹp coi là một điểm khống chế 1 bậc tự do. Định vị hoàn toàn và định vị chi tiết khử đủ 6 bậc tư do.

Định vị không hoàn toàn là định vị chi tiết khử nhỏ hơn 6 bậc tự do. Trong quá trình định vị chi tiết, không phải lúc nào cũng cần phải khống chế đủ cả 6 bậc tự do, mà tùy theo yêu cầu gia công ở từng nguyên công, số bậc tự do có thể được khống chế nhỏ hơn 6. Chuẩn và sai số chuẩn a. Chuẩn - Định nghĩa Tập hợp của những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào đó người ta xác định vị trí của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó hoặc của chi tiết khác.

Việc xác định chuẩn ở một nguyên công gia công cơ chính là việc xác định vị trí tương quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt cần gia công của chi tiết để đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của nguyên công đó. Ví dụ: - Phân loại chuẩn * Chuẩn thiết kế Là ch-ẩn được dùng trong quá trình thiết kế, được hình thành khi lập các chuỗi kích thước trong quá trình thiết kế. Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hay chuẩn ảo. Ví dụ: Chuẩn thực như mặt A (hình a).

dùng để xác định kích thước các bậc của trục. Chuẩn ảo như điểm O (hình b) là đỉnh hình nón của mặt lăn bánh răng côn dùng để xác định góc côn. Chuẩn thiết kế a) chuẩn thực; b) chuẩn ảo * Chuẩn công nghệ Chuẩn công nghệ gồm: Chuẩn gia công; Chuẩn lắp ráp; Chuẩn kiểm tra - Chuẩn gia công: dùng để xác định vị trí của những bề mặt, đường hoặc điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ. Chuẩn này bao giờ cũng là chuẩn thực.

- Ví dụ: Khi phay mặt phẳng Chuẩn gia công Nếu gia công theo phương pháp tự động đạt kích thước thì mặt A làm cả 2 nhiệm vụ mặt tỳ và mặt định vị (Hình 4. Nếu gia công chi tiết theo đường vạch dấu B (rà gá) thì mặt A chỉ làm nhiệm vụ mặt tỳ còn mặt định vị là đường vạch dấu B Như vậy, chuẩn gia công có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ của chi tiết lên đồ gá hoặc lên bàn máy. Chuẩn gia công được chia ra thành chuẩn thô và chuẩn tinh: - Chuẩn thô: là những bề mặt dùng làm chuẩn chưa qua gia công, hoặc mới chỉ qua bước gia công sơ bộ - Chuẩn tinh: là những bề mặt dùng làm chuẩn đã qua gia công. + Chuẩn tinh còn được dùng trong quá trình lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh chính.

+ Chuẩn tinh không được dùng trong quá trình lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh phụ. Ví dụ: Khi gia công bánh răng, người ta thường dùng mặt lỗ A để định vị. Mặt lỗ này sau đó sẽ được dùng để lắp ghép với trục. Vậy, lỗ A được gọi là chuẩn tinh chính.

Các chi tiết trục thường có 2 lỗ tâm ở hai đầu. Hai lỗ tâm này được dùng làm chuẩn để gia công trục, nhưng về sau sẽ không tham gia vào lắp ghép, do vậy đây là chuẩn tinh phụ. 24 Chuẩn tinh chính và chuẩn tinh phụ - Chuẩn lắp ráp: là chuẩn dùng để xác định vị trí tương quan của các chi tiết khác nhau của một bộ phận máy trong quá trình lắp ráp. Chuẩn lắp ráp có thể trùng với mặt tỳ lắp ráp và cũng có thể không - Chuẩn kiểm tra (hay chuẩn đo lường): là chuẩn căn cứ vào đó để tiến hành đo hay kiểm tra kích thước về vị trí giữa các yếu tố hình học của chi tiết máy.

Ví dụ: Khi kiểm tra độ không đồng tâm của các bậc trên một trục, người ta thường dùng hai lỗ tâm của trục làm chuẩn, Chuẩn kiểm tra chuẩn này được gọi là chuẩn kiểm tra. Sơ đồ phân loại chuẩn *Chú ý: Trong thực tế, chuẩn thiết kế, chuẩn công nghệ (chuẩn gia công, chuẩn kiểm tra, chuẩn lắp ráp) có thể trùng hoặc không trïng nhau. Do vậy, trong quá trình thiết kế, việc chọn chuẩn thiết kế trùng chuẩn công nghệ là tối ưu vì lúc đó 25 mới sử dụng được toàn bộ miền dung sai; nếu không thỏa mãn điều trên thì ta chỉ sử dụng được một phần của trường dung sai. Tổng hợp lại ta có sơ đồ phân loại chuẩn b.

Sai số chuẩn - Khái niệm - Mục đích tính sai số chuẩn - Phương pháp tính sai số chuẩn 2. Các chi tiết và các cơ cấu định vị. Định nghĩa: Quá trình định vị là sự xác định vị trí chính xác tương đối của chi tiết so với dụng cụ cắt trước khi gia công. Các chi tiết định vị mặt phẳng.

- Chốt tỳ cố định. Khi định vị chi tiết trên đồ gá, người ta dùng các chi tiết hay các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với bề mặt dùng làm chuẩn của chi tiết, nhằm đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa bề mặt gia công của chi tiết với dụng cụ cắt. Các chi tiết và bộ phận đó được gọi là đồ định vị (cơ cấu định vị, chi tiết định vị ). - Chốt tỳ điều chỉnh Sử dụng hợp lí cơ cấu định vị sẽ mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực vì có thể xác định chính xác vị trí của chi tiết một cách nhanh chóng, giảm được thời gian phụ và nâng cao năng suất lao động.

- Chốt tỳ tự lựa Để đảm bảo được chức năng đó, cơ cấu định vị phải thoả mãn những yêu cầu chủ yếu sau đây : 1) Cơ cấu định vị cần phải phù hợp với bề mặt dùng làm chuẩn định vị của chi tiết gia công về mặt hình dáng và kích thước. 1 2) Cơ cấu định vị cần phải đảm bảo độ chính xác lâu dài về kích thước và vị trí tương quan. 3) Cơ cấu định vị chi tiết có tính chống mài mòn cao, đảm bảo tuổi thọ qua nhiều lần gá đặt. - Chốt tỳ phụ Vật liệu làm cơ cấu định vị, có thể sử dụng các loại thép 20X, 40X, Y7A,Y8A, thép 20X thấm C hoặc thép 45.Nhiệt luyện đạt độ cứng 50÷60 HRC.

Độ nhám bề mặt làm việc R = 0,63÷0,25; cấp chính xác IT6÷IT7. Tất cả các loại đồ định vị được trình bày trong phần này đã được tiêu chuẩn hoá. Các thông số hình học, độ chính xác, kích thước và chất lượng bề mặt đã được cho trong các sổ tay cơ khí, sổ tay công nghệ chế tạo máy, sổ tay thiết kế đồ gá. Bề mặt của chi tiết gia công được sử dụng làm chuẩn định vị thường gặp : - Chuẩn định vị là mặt phẳng.

- Chuẩn định vị là mặt trụ ngoài. - Chuẩn định vị là mặt trụ trong. Chuẩn định vị kết hợp (hai lỗ tâm; một mặt phẳng và hai lỗ vuông góc với mặt phẳng đó; một mặt phẳng và một lỗ có đường tâm song song hoặc thẳng góc với mặt phẳng. Tương ứng với các loại chuẩn nêu ở trên, ta cần xác định các cơ cấu định vị một cách hợp lí.

Sau đây ta xét cụ thể. - Chốt tỳ phụ. Thường người ta lấy mặt phẳng trên chi tiết làm chuẩn định vị. Khi đó đồ định vị thường dùng là chốt tì, phiến tì.

Chốt tì cố định dùng để định vị khi chuẩn là mặt phẳng, gồm có 3 loại như hình 2-1. Hình 2-1a và b dùng khi chuẩn định vị là mặt thô. Hình 2-1c dùng khi chuẩn định vị là mặt tinh. 2 Chốt tì có thể lắp trực tiếp lên thân đồ gá hoặc thông qua một bạc lót (hình 2-1d).

Hình 2- 1: Các loại chốt tì cố định Chốt tì có đường kính D = 12mm được chế tạo bằng thép các bon dụng cụ có hàm lượng C = 0,7÷0,8 % và tôi cứng đạt HRC= 50÷ 60.