Giáo trình Thiết kế Đồ án Công nghệ Chế tạo máy Phần 2 - Trần Văn Địch

Tải giáo trình Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy phần 2. Hướng dẫn chi tiết tính toán và thiết kế đồ gá khoan, phay, tiện trong gia công cơ khí.

• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo Máy
• Đề tài: Thiết kế Đồ gá | Đồ án Công nghệ Chế tạo máy (Phần 2)
• Loại tài liệu: đồ án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và Thành phần của Đồ gá Gia công

Đồ gá gia công cắt gọt là thiết bị quan trọng trong thiết kế công nghệ chế tạo máy, dùng để gá và kẹp chặt chi tiết khi gia công trên các máy cắt khác nhau. Trong phạm vi đồ án môn học, sinh viên cần thiết kế đồ gá chuyên dùng hoặc đồ gá vạn năng cho các nguyên công như khoan, khoét, phay, tiện, mai, cắt răng doa. Tất cả các loại đồ gá đều cấu tạo từ những bộ phận nhất định với mục đích xác định vị trí chi tiết và đảm bảo độ chính xác cao. Việc thiết kế phải chú ý đến khả năng chế tạo, lắp ráp và các kết cấu đồ gá tiêu chuẩn, đồng thời phù hợp với cấu trúc và tính năng của máy sẽ lắp đặt.

1.1. Cơ cấu định vị trong thiết kế đồ gá

Cơ cấu định vị có vai trò xác định vị trí tương đối của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ cắt. Cơ cấu này bao gồm các loại chốt tỳ, phiến tỳ, chốt trụ ngắn, chốt trụ dài, chốt trám, khối V, và trục gá. Đây là bộ phận cơ bản đảm bảo độ chính xác vị trí của chi tiết gia công và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.2. Các bộ phận cơ sở và nối ghép

Chỉ tiết cơ sở (như đế hình vuông, hình tròn có rãnh hoặc lỗ ren) là chi tiết gốc để nối liên các bộ phận khác nhau thành đồ gá hoàn chỉnh. Các chỉ tiết nối ghép như bu lông, đai ốc được chế tạo theo tiêu chuẩn để kết nối các bộ phận lại với nhau một cách vững chắc và đáng tin cậy.

II. Cơ cấu Kẹp chặt và Dẫn hướng

Cơ cấu kẹp chặt là thành phần then chốt để giữ cho chi tiết không bị xê dịch khi gia công. Cơ cấu này được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, từ cấu trúc đơn giản đến tổ hợp phức tạp. Cơ cấu dẫn hướng có chức năng giữ cho hướng tiến dao không bị xê dịch vì lực cắt, lực kẹp, và rung động. Hai loại cơ cấu này thường được dùng trên máy khoan và máy doa để đảm bảo độ chính xác cao. Tuỳ theo loại máy và yêu cầu kỹ thuật, có thể sử dụng các phương pháp kẹp bằng tay hoặc cơ khí như hơi ép, dầu ép, kẹp bằng chân không.

2.1. Phân loại cơ cấu kẹp chặt

Cơ cấu kẹp chặt được phân loại theo cấu trúc (đơn giản hoặc tổ hợp), nguồn lực (tay, cơ khí, tự động), và phương pháp kẹp (một hoặc nhiều chi tiết). Các loại kẹp bằng tay như ren ốc thích hợp cho các hoạt động thủ công, còn kẹp cơ khí được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp hiện đại.

2.2. Cơ cấu so đao và phân độ

Cơ cấu so đao dùng để điều chỉnh vị trí dụng cụ cắt so với bàn máy, đồ gá hoặc chi tiết gia công, được sử dụng chủ yếu trên máy phay. Cơ cấu phân độ được dùng trên máy khoan và máy phay để quay mâm quay theo một góc xác định nhằm khoan lỗ hoặc phay bề mặt cách nhau đều.

III. Đồ gá Khoan Ứng dụng và Yêu cầu

Đồ gá khoan được dùng trên máy khoan để xác định vị trí tương quan giữa phôi và dụng cụ cắt, đồng thời kẹp chặt phôi để gia công lỗ như khoan, khoét hoặc doa. Ngoài đồ gá chính, còn có các dụng cụ phụ để kẹp chặt dao như mang rãnh, đầu kẹp nhanh, đầu kẹp tarô. Đồ gá khoan tiêu chuẩn thường hạn chế cả 6 bậc tự do của chi tiết để xác định đúng tâm lỗ gia công. Thiết kế đồ gá khoan cần đảm bảo độ cứng vững, độ chính xác định tâm cao, và dễ dàng lắp ráp, thao tác. Các yêu cầu kỹ thuật bao gồm giữ chi tiết cố định, định tâm chính xác, và giảm độ xê dịch khi gia công.

3.1. Cấu trúc và chức năng đồ gá khoan

Đồ gá khoan gồm cơ cấu định vị để xác định chính xác vị trí lỗ cần khoan và cơ cấu kẹp chặt để giữ chi tiết không xê dịch. Kết cấu phải đủ độ cứng vững để chịu được lực cắt và rung động của máy khoan, đảm bảo độ chính xác lỗ khoan theo yêu cầu kỹ thuật.

3.2. Yêu cầu thiết kế đồ gá khoan

Khi thiết kế đồ gá khoan, sinh viên phải chú ý đến khả năng định tâm chính xác, cơ cấu kẹp chặt phải đạt độ cứng vững cao, dụng cụ phụ như đầu kẹp phải tiêu chuẩn hóa. Ngoài ra, cần tính toán lực kẹp, độ chính xác định vị, và đảm bảo an toàn cho công nhân khi sử dụng.

IV. Đồ gá Phay Tiện và Chuốt Đặc điểm Thiết kế

Đồ gá phay phải đủ độ cứng vững cao vì lực cắt lớn, cắt gián đoạn gây rung động lớn. Kết cấu đồ gá phay gồm cơ cấu định vị, cơ cấu kẹp chặt, cơ cấu so đao, cơ cấu phân độ, cơ cấu chép hình, và cơ cấu gá đặt với bàn máy. Đồ gá tiện có thể có phôi quay (mâm cập) hoặc phôi cố định, dao quay. Cần chú ý đến lực ly tâm, cân bằng động, và an toàn công nhân. Đồ gá chuốt có kết cấu đơn giản nhất vì lực chuốt lớn, chi tiết được kẹp chặt nhờ lực chuốt mà không cần cơ cấu kẹp riêng. Định tâm và dẫn hướng do bộ phận dẫn hướng của dao chuốt thực hiện, thường là một chi tiết dạng bạc có hình dạng đơn giản.

4.1. Đặc điểm thiết kế đồ gá phay

Đồ gá phay yêu cầu độ cứng vững cao, cơ cấu kẹp chặt phải đảm bảo lực kẹp đủ lớn. Kết cấu phức tạp hơn đồ gá khoan, bao gồm nhiều cơ cấu phụ trợ. Thiết kế phải tính toán kỹ lực cắt, rung động, và đảm bảo độ chính xác bề mặt gia công theo yêu cầu kỹ thuật từ bản vẽ kỹ thuật.

4.2. Đồ gá tiện và chuốt

Đồ gá tiện phải chú ý đến cân bằng động, lực ly tâm, và an toàn cho công nhân. Đồ gá chuốt có kết cấu đơn giản nhất, không cần cơ cấu kẹp riêng. Cả hai loại đều yêu cầu định tâm chính xác và bộ phận dẫn hướng dao chắc chắn để đảm bảo chất lượng gia công và hiệu suất cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chutơng 5 TINH VA THIET KE DO GA Khi thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy sinh viên được chỉ định thiết kế một đồ gá cho một nguyên công cất gọt chính (khoan, khoét, phay, tién, mai, cat rang doa). Khi thiết kế đồ gá cần chú ý khả năng chế tạo và lắp ráp cũng như các kết cấu đồ gá tiêu chuẩn, đồng thời phải chú ý đến kết cấu và tính năng của máy sẽ lắp đặt đồ gá. Thành phần của đồ gá Trong phạm vi đồ án môn học chúng ta chỉ nghiên cứu đồ gá gia công cất gọt, tức là đồ gá dùng để gá và kẹp chặt chi tiết khi gia công trên máy cát. Đồ gá gia công có nhiều loại khác nhau: đồ gá vạn năng, đồ gá chuyên dùng, đồ gá vạn năng - lấp ghép, đồ gá vạn năng - điều chỉnh, đồ gá gia công nhóm v.

Nhưng tất cả các loại đồ gá này đều cấu tạo từ những bộ phận nhất định. Cơ cấu định vi Cơ cấu định vị dùng để xác định vị trí tương đối của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ cắt. Cơ cấu này bao gồm các loại chốt tỳ, phiến tỳ, chốt trụ ngắn, chốt trụ dài, chốt trám, khối V, trục gá v. Co céu kep chat Cơ cấu kẹp chặt có tác dụng giữ cho chỉ tiết không bi xé dich khi gia công.

Cơ cấu kẹp chặt được chia ra nhiều loại. Phân theo cấu trúc - Cơ cấu kẹp đơn giản (do một chỉ tiết thực hiện). - Cơ cấu kẹp tổ hợp (do hai hay nhiều chi tiết thực hiện, ví dụ như: ren ốc- đòn bẩy, đòn bẩy-bánh lệch tâm, v. Phân theo nguồn lực - Cơ cấu kẹp bằng tay (ren ốc).

- Cơ cấu kẹp cơ khí (hơi ép, dầu ép, kẹp bằng chân không, kẹp bàng điện từ và ghép các loại này với nhau). 76 Cơ cấu kẹp tự động. Phân theo phương pháp kẹp f® Kep một chỉ tiết hoặc nhiêu chỉ tiết, Kẹp một lần hoặc nhiều lần tách rời. Cơ cấu dẫn hướng Đây là cơ cấu giữ cho hướng tiến dao không bị xê dịch vì lực cắt, lực kẹp, rung động.

Cơ cấu này có hai loại là bạc dẫn và phiến dan và thường được dùng trên các máy khoan, máy doa. Cơ cấu so dạo Cơ cấu so dao dùng để điều chính dụng cụ cất có vị trí tương đối so với bàn máy, đồ gá hoặc chỉ tiết gia công, Cơ cấu so đao được dùng trên các máy phay và được gọi là cữ so đao. Cơ cấu phan độ Cơ cấu phân độ hay được dùng trên máy khoan và máy phay để quay mâm quay (trên có gá vật gia công) đi một góc để khoan các lỗ hoặc phay các bề mặt cách nhau một góc bằng gúc quay. Than gd, dé ga Than ga, dé ga co tén goi khac 14 cdc chi tiét co sd.

Cae chi tiét ca sd thường là các đế hình vuông, hình tròn có rãnh hoặc cố lỗ ren để các chỉ tiết khác bát chặt lên nó, Chỉ tiết cơ sở là chỉ tiết gốc để nối Hên các bộ phận khác nhau thành đô gá. Các chỉ tiết nối ghép Đây là các bu lông, đai ốc. dùng để nối các bệ phận của đồ gá lại với nhau. Các chí tiết này thường được chế tạo theo tiêu chuẩn.

Co cau dink vi kep chat dé ga trên ban may Cơ cấu này thường là các then dẫn hướng (ở đồ gá phay) và có rãnh chữ U để kẹp chặt đồ gá trên bàn máy. Yêu cầu đối với các loại đồ gá điển hình 5. Đô gá khoan Đề gá khoan được dùng trên máy khoan để xác định vị trí tương quan giữa phôi và dụng cụ cất, đồng thời kẹp chặt phôi để gia công lỗ như =~] — khoan, khoét hoặc doa. Ngoài đồ gá còn có các loại dụng cụ phụ để kẹp chặt đao như mang ranh, đầu kẹp nhanh, đầu kẹp tarô.

Đồ gá khoan thường hạn chế cả 6 bậc tự do của chỉ tiết để xác định đúng lễ tâm của chỉ tiết gia công. Một số ví dụ về đồ gá khoan được trình bày ở phần phụ lục cuốn sách này. Đã gá phay Khi phay, lực cát lớn, cất gián đoạn nên rung động lớn, vì thế đồ gá phay phải đủ độ cứng vững. Cơ cấu kẹp chặt phải đảm bảo đủ lực kẹp và đủ độ cúng vững.

Kết cấu đồ gá phay gồm: cơ cấu định vị, cơ cấu kẹp chặt, cơ cấu so đao, cơ cấu phân độ, cơ cấu chép hình, cơ cấu gá đặt đồ gá với bàn máy (then dẫn hướng và bulông kẹp chặt đồ gá với rãnh chữ T của bàn máy). Một số ví dụ về đồ gá phay được trình bày trong phần phụ lục cuối sách. Đô gá tiện Theo chức năng đồ gá tiện có thể là: - Phôi có chuyển động quay (đồ gá là mâm cập, đồ gá nối với trục chính của máy tiện thông qua lỗ côn của trục chính). Phôi cố định, dao quay (đồ gá lắp trên sống trượt của bàn máy tiện).

‡ - Đồ gá dao (cơ cấu chép hình, cơ cấu rút dao nhanh), - Đô gá lấp trên hai mũi tâm của máy tiên như trục gá. Đối với các đô gá lấp chặt vào trục chính của máy tiện và có chuyển động quay thì khi thiết kế cân chú ý biện pháp bảo vệ máy, biện pháp an toàn cho công nhân. Cụ thể căn chú ý lực ly tâm, đảm bảo cân bằng động và các chỉ tiết của đồ gá không cố cạnh sac. Kết cấu cụ thể của đồ gá trên như sau: - Đồ gá nối với trục chính của máy gồm cơ cấu định vị phôi, cơ cấu kẹp chặt phôi, thân gá, bộ phân lấp với máy tiện, cơ cấu phân độ.

- Đồ gá dao gôm bàn dao vạn nắng, đầu rơvonve, bản đao chép hình, cơ cấu rút dao nhanh khi tiện ren, 5. Mùi phông: chì tiết phẳng có thể gá trực tiếp trên bàn từ. Chi tiết trục, chỉ tiết phức tạp thì dùng đồ gá đặt trên bàn từ. Mài tròn trong: trong trường hợp này ta dùng mũi tâm- kẹp tốc.

D6 ga chudt - Do lực chuốt lớn, chi tiết gia công được kẹp chặt nhờ lực chuốt, đồ gá chuốt không cần cơ cấu kẹp chặt. - Su dinh tam và dẫn hướng đều do bộ phận dẫn hướng của dao chuốt thực hiện. Kết cấu đồ gá chuốt đơn giản, thường là một chi tiết dạng bạc, dạng bích để định vị phôi. Khi chuốt rãnh cần có cơ cấu phân độ.

Trình tự thiết kế đồ gá. Khi thiết kế đồ gá cần tuân theo các bước sau đây: 1. Xác định kích thước của bàn máy, khoảng cách từ bàn máy tới trục chính, khoảng cách giữa các mũi tâm. Đó là những số liệu cần thiết để xác định kích thước đồ gá.

Xác định phương pháp định vị. Trong trường hợp có phôi để gia công cụ thể cần xác định kích thước thực của bê mặt dùng làm chuẩn để từ đó chọn kết cấu đồ định vị cho hợp lý (cơ cấu cố định hay điều chỉnh). Vẽ đường bao của chi tiết tại nguyên công thiết kế đô gá (nên theo tỷ lệ 1:1). Đường bao của chỉ tiết nên vẽ bằng đường chấm gạch.

Việc thể hiện hai hoặc ba hình chiếu là tùy thuộc vào mức độ phức tạp của đồ gá. Hình chiếu thứ nhất của chỉ tiết phải được thể hiện đúng vị trí đang gia công trên máy. Xác định phương, chiều và điểm đặt của lực cát, lực kẹp. Xác định vị trí và vẽ kết cấu của đồ định vị (cần đảm bảo cho lực cắt, lực kẹp hướng vào đồ định vị vuông góc với chúng).

Tính lực kẹp cần thiết. Chọn cơ cấu kẹp chặt. Cơ cấu này phụ thuộc vào loại đồ gá một vị tri hay nhiều vị trí, phụ thuộc vào sản lượng chi tiết hay trị số lực kẹp. Vẽ cơ cấu dẫn hướng và so dao.

Vẽ các chỉ tiết phụ của đồ gá như vít, lò xo, đai ốc và các bộ phận khác như cơ cấu phân độ. Vẽ 3 hình chiếu của đồ gá và xác định đúng vị trí của tất cả các chỉ tiết trong đồ gá. Cần chú ý tới tính công nghệ khi gia công và lắp ráp, đồng thời phải chú ý tới phương pháp gá và tháo chi tiết, phương pháp thoát khỏi khi gia công. Vẽ những phần cát trích cần thiết của đồ gá.

Lập bảng kê khai các chỉ tiết của đồ ga. Tính sai số chế tạo cho phép cua do ga [e,]. Dựa vào sai số chế tạo cho phép [e,,J đặt yêu cầu kỹ thuật của do ga. Phương pháp tính lực kẹp Lực kẹp chặt phôi được xác định theo trình tự sau đây: 1.

Xác định sơ đồ định vị và kẹp chạt chi tiết, xác định phương, chiều và điểm đặt của lực cát, lực kẹp, lực ma sát và phản lực của mặt tỳ. Trong một số trường hợp cần tính lực ly tâm và trọng lượng chỉ tiết. Viết phương trình cân bàng của chỉ tiết dưới tác dụng của tất cả các lực như lực cắt, lực kẹp, lực ma sát, lực ly tâm, trọng lượng chỉ tiết và phan lực của mat ty. Hệ số an toàn K co tinh đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trinh gia công.

Hệ số E trong từng điều kiện gia công cụ thể được tính như sau: K = K.K, (36) Ỏ đây : K, - hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp và „ = l,ð. Kị, - hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi. Khi gia công thô K, = 1,2; khi gia cong tinh K, = 1. K; - hệ số tăng lực cắt khi dao mòn và K, = 1 + 1,8.

Ka - hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn và Kạ = 1,2. K„ - hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt. Trường hợp kẹp bằng tay K, = 1,3; trường hợp kẹp cơ khí K¿ = 1. K„ - hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bàng tay.

Trường hợp kẹp thuận lợi thì K; = 1; trường hợp không thuận lợi K¿ = 1,2. K, - hệ số tính đến mômen làm quay chỉ tiết. Trường hợp định vị chỉ tiết trên các chốt tỳ K, = l; trường hợp định vị trên các phiến ty K, = 1,5. Từ phuong trinh can bang luc va momen ta xác định được lực kep cần thiết.

Dựa vào lực kẹp ta xác dịnh cơ cấu kẹp chặt. Cơ cấu kẹp chặt cần phải được thiết kế trên cơ sở sử dụng tối đa các chỉ tiết tiêu chuẩn. Sau đây ta nghiên cứu phương pháp tính lực kẹp của một số trường hợp điển hình. Tịnh lực kẹp khi tiện a, Chi tiét ga trén mam cap ba chdu thỉnh 33) Phuong trinh can bang luc cd dang: M,.