Thiết kế các trang bị công nghệ cho máy tiện 16k20

hiều loaüi công cụ lao động với kết cấu và tính năng kỹ thuật ngày càng hoàn thiện hơn,nhằm nâng cao chất lượng, tăng năng suất và hạ giá thành chế tạo sản phẩm. Các loại công cụ thường được sử dụng trong quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí bao gồm các loại máy, các loại dụng cụ và các loại trang bị công nghệ (gồm các loại đồ gá và dụng cụ phụ). Đối với khâu gia công chi tiết cơ khí thì trang bị công nghệ là toàn bộ các phụ tùng kèm theo máy công cụ nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy,tạo điều kiện cho máy thực hiện quá trình gia công chi tiết cơ khí với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao. Tùy theo kết cấu và công dụng của trang bị công nghệ mà có thể phân chia chúng làm hai loại: Trang bị công nghệ vạn năng và trang bị cộng nghệû chuyên dùng. Đặc điểm của trang bị công nghệ vạn năng là không phụ thuộc vào đối tượng gia công nhất định và được sử dụng chủ yếu ở dạng sản xuất đơn chiếc -loại nhỏ. Ngược lại, kết cấu và tính năng trang bị công nghệ chuyên dùng phụ thuộc vào 1 hoặc 1 nhóm đối tượng gia công nhất định, loại trang bị công nghệ này chủ yếu được sử dụng ở dạng sản xuất hàng loạt hay hàng khối. Đối với các loại máy công cụ được dùng trong quá trình gia công cắt gọt kim loại, người ta thường dùng hai loại trang bị công nghệ là đồ gá giá công (trang bị công nghệ để gá đặt phôi gia công trên máy công cụ) và dụng cụ phụ (trang bị công nghệ để gá đặt dụng cụ gia công trên máy công cụ). Đối với quá trình kiểm tra chất lượng,thường phải dùng đồ gá kiểm tra (đồ gá đo). Còn đối quá trình lắp ráp sản phẩm lại thường dùng đồ gá lắp ráp. Nói chung đồ gá là trang bị công nghệ cần thiết trong quá trình gia công, kiểm tra và lắp ráp sản phẩm cơ khí.Trong các loại đồ gá được sử dụng, thì đồ gá gia công chiếm tới 80 (90%. Đồ gá góp phần đảm bảo tính chất lắp lẫn của các sản phẩm nâng cao trình độ cơ khí hóa và tự động hóa của quá trình sản xuất cơ khí. đồ gá gia công là trang bị công nghệ nhằm xác định vị trí chính xác giữa phôi gia công với dụng cụ gia công, đồng thời giữ vị trí đó ổn định trong suốt quá trình gia công. Đồ gá gia công tạo điều kiện mở rộng khả năng làm việc của máy công cụ, giảm thời gian phu vì gá đặt phôi nhanh gọn, giảm thời gian máy vì có thể gá đặt nhiều phôi để gia công đồng thời, góp phần hạ giá thành sản phẩm, giảm chi phí về lương cho thợ vì không cần thợ bậc cao, đảm bảo tính chủ động của nguyên công đối với chất lượng gia công (không phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm chuyên môn của thợ), đồng thời giảm nhẹ sức lao động khi gá đặt phôi gia công (đảm bảo thao tác an toàn và có năng suất cao). Đồ gá gia công được phân thành đồ gá vạn năng và đồ gá chuyên dùng. Đồ gá vạn năng thường là trang bị công nghệ đi kèm theo máy công cụ như mâm cặp, êtô, mũi tâm. Đồ gá chuyên dùng la loại cộng nghệ có kết cấu ứng với một loại chi tiết gia công nhất định và chỉ dùng cho một loại chi tiết đó. CƠ SỞ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ Quá trình gá đặt phôi trên máy công cụ: Chi tiết có nhiều bề mặt,trong quá trình gia công mỗi bề mặt có chức năng khác nhau. Trong đó bề mặt dùng để xác định chính xác vị trí của phôi so với máy và dao gọi là mặt chuẩn. Bề mặt kẹp chặt phôi nhằm giữ đúng vị trí đã xác định của nó so với máy và dao gọi là bề mặt kẹp chặt.v..v. Quá trình gá đặt phôi gồm hai giai đoạn: Định vị phôi và kẹp chặt phôi. Định vị phôi: Là xác định vị trí chính xác của phôi so với máy và dụng cụ cắt Kẹp chặt phôi và cố định vị trí của phôi không cho nó rời khỏi vị trí đã xác định trong suôt quá trình gia công dưới tác dụng của lực cắt. Gá đặt hợp lý là một yêu cầu quan trọng của việc thiết kế quy trình công nghệ gia công. Khi đã khống chế được các nguyên nhân khác sinh ra sai số gia công trong một mức độ nhất định nào đó thì độ chính xác gia công đạt được chủ yếu là do quá trình gá đặt quyết định. Chọn được phương pháp gá đặt hợp lý sẽ giảm được thời gian phụ,đảm bảo độ cứng vững của hệ thống công nghệ,nâng cao chế độ cắt và giảm được thời gian gia công cơ bản. Có hai phương pháp gá đặt: Rà gá và tự động đạt kích thước. Phương pháp rà gá: Phương pháp này có thể thực hiện bằng hai cách là rà gá trực tiếp theo máy và rà gá theo dấu đã vạch sẵn. Dù bằng cách nào thì công nhân phải dùng mắt thường với những dụng cụ như mũi rà, bàn rà, đồìng hồ... theo mặt chuẩn hoặc dấu đã vạch sẵn để xác định vị trí của phôi so với máy hoặc dao, trên một số máy có độ chính xác cao (máy doa tọa độ) công nhân có thể giám sát qua ống kính quang học. Phương pháp rà gá tốn kém thời gian, năng suất thấp, độ chính xác đạt được không cao và dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ hoặc dùng trong các trường hợp mặt phôi quá thô không thể dùng đồ gá. Phương pháp tự động đạt kích thước: Theo phương pháp này, dụng cụ cắt có vị trí tương quan cố định so với vật gia công (tức là vị trí đã điều chỉnh sẵn). Vị trí này được đảm bảo cố định nhờ cơ cấu định vị của đồ gá. Kích thước cần đạt được của phôi được đảm bảo nhờ điều chỉnh trước vị trí của máy, dao so với mặt gia công. Ưu điểm của phương pháp này: Đảm bảo độ chính xác gia công, giảm chế phẩm và hầu như không phụ thuộc vào trình độ tay nghề của công nhân đứng máy. Năng suất cao Hiệu quả kin tế cao khi sản lượng đủ lớn. Các thành phần chính của đồ gá: Đồ gá gia công có nhiều loại khác nhau: Đồ gá vạn năng, đồ gá chuyên dùng, đồ gá vạn năng lắp ghép, đồ gá vạn năng điều chỉnh, đồ gá gia công nhóm... Nhưng tất cả các loại đồ gá này đều cấu tạo từ những bộ phận nhất định. Tùy theo tính chất của nguyên công, đồ gá gia công cắt gọt cần thiết kế có kết cấu cụ thể bao gồm nhiều bộ phận khác nhau. Nói chung kết cấu cụ thể của một đồ gá gia công cắt gọt bao gồm các bộ phận sau: Cơ cấu định vị phôi. Cơ cấu kẹp chặt phôi. Cơ cấu dẫn hướng dụng cụ cắt hoặc cơ cấu so dao. Cơ cấu phân độ đồ gá. Cơ cấu xác định đồ gá lên máy công cụ. Cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên máy công cụ. Thân đồ gá,đế đồ gá. Cơ cấu định vị phôi: Dùng để định vị vị trí tương đối của phôi so với máy hoặc dụng cụ cắt. Cơ cấu này bao gồm các lọai chốt tỳ, phiến tỳ, chốt trụ ngắn, chốt trụ dài, chốt trám, khối V, trục gá... Cơ cấu kẹp chặt phôi: Có tác dụng giữ cho phôi không bị xê dịch khi gia công, cơ cấu kẹp chặt được phân ra nhiều loại. Phân theo cấu trúc: - Cơ cấu kẹp đơn giản (do một chi tiết thực hiện) - Cơ cấu kẹp tổ hợp (do hai hay nhiều chi tiết thực hiện). 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 bằng điện từ và ghép các loại này với nhau). - Cơ cấu kẹp tự động. c) Phân theo phương pháp kẹp - Kẹp một chi tiết hoặc nhiều chi tiết. - Kẹp nhiều 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, phiến dẫn và thường dùng trên các máy khoan, máy doa. Cơ cấu so dao: Cơ cấu này dùng để điều chỉnh dụng cụ cắt có vị trí tương đối so với bàn máy, đồ gá hoặc chi tiết gia công. cơ cấu so dao được dùng trên các máy phay các bề mặt khác nhau một góc bằng góc quay. Cơ cấu phân 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 góc quay. cấu xác định và kẹp chặt đồ gá trên máy công cụ: Cơ cấu này thường là các then hướng dẫn hướng (ở đồ gá phay) và có rãnh chữ U để kẹp chặt đồ gá trên bàn quay. Thân đồ gá,đế đồ gá: Thân đồ gá, đế đồ gá có tên gọi khác là các chi tiết cơ sở. Các chi tiết cơ dở thường là các đế hình vuông, hình tròn có rãnh hoặc có lỗ ren để các chi tiết khác bắt chặt lên nó. Chi tiết cơ sở là chi tiết gốc để nối liền các bộ phận khác nhau thanh đồ gá. Các chi tiết nối ghép: Đây là các bulông,đai ốc...dùng để nối các bộ phận của đồ gá lại với nhau.Các chi tiết này thường được chế tạo theo tiêu chuẩn. Chúng ta chỉ thiết kế đồ gá tròn xoay trên máy tiện. Đồ gá tiện thường được bắt chặt với trục chính của máy tiện và có chuyển động quay trong quá trình gia công chi tiết, đây là qúa trình cắt gọt chính. Vì vậy cần quan tâm đến yêu cầu bảo vệ máy an toàn khi có lực ly tâm xuất hiện. Cần thiết phải cân bằng đồ gá khi nó quay theo trục chính của máy tiện. Kết cấu nối đồ gá với trục chính của máy tiện phải đảm bảo độ cứng vững và đảm bảo an toàn khi thao tác, không có cạnh sắc. Trong thực tế sản xuất, đồ gá có thể có các dạng như sau: Đồ gá gia công chi tiết lắp với trục chính của máy tiện, chi tiết gia công có chuyển động quay cùng trục chính của máy tiện, dụng cụ cắt có chuyển động tịnh tiến cùng bàn dao. Ví dụ như: Mâm cặp, mũi tâm là các loại đồ gá tiện vạn năng được trang bị theo máy tiện: chi tiết gia công có chuyển động tịnh tiến cùnh bàn dao, còn dụng cụ cắt lắp trên trục chính và có chuyển động quay tròn cùng trục chính của máy tiện. Đồ gá gia công chi tiết được gá trên hai mũi tâm của máy tiện, chi tiết gia công có chuyển động quay cùng trục chính của máy tiện như: các loại trục gá. Kết cấu cụ thể của các loại đồ gá tiện thường có các bộ phận sau: Đồ gá gia công chi tiết lắp trên trục chính của máy tiện thường bao gồm các bộ phận: cơ cấu định vị phôi, cơ cấu kẹp chặt phôi, thân đồ gá, bộ phận định vị và kẹp chặt đồ gá trên trục chính của máy tiện, cơ cấu phân độ. Đồ gá gia công chi tiết lắp trên sống trượt của băng máy tiện thường bao gồm các bộ phận: cơ cấu định vị phôi, cơ cấu kẹp chặt phôi, thân đồ gá, bộ phận định vị và kẹp chặt đồ gá trên trục chính của máy tiện, cơ cấu phân độ. XÁC ĐỊNH LỰC CẮT: Phân tích lực, thành phần tác dụng lên cơ cấu chấp hành: Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu, người ta có nhiều cách phân tích các thành phần của lực cắt. Ví dụ: Khi nghiên cứu các dải tải trọng tác dụng lên hệ thống công nghệ, người ta phân tích các lực cắt ra thành các thành phần có phương trùng với phương các chuyển động cắt gọt. Pz Py Px P Hình 3-1: Sơ đồ cắt gọt khi tiện. Trên hình ta thấy 3 phương là 3 phương chuyển động cắt gọt. Khi tiện trụ mặt ngoài lực cắt P được phân tích ra làm 3 thành phần: 1)Pz là lực cắt chính có phương trùng với phương vận tốc 2)Px là thành phần lực cắt theo phương chạy dao . 3)Py là thành phần lực cắt theo phương chiều sâu cắt. tạo thành một hình học lực do đó: Về giá trị lực cắt được tính theo công thức: Đây là phương pháp phân tích lực phổ biến nhất, bởi vì các chuyển động cắt hoàn toàn xác định, do vậûy việc đo các thành phần lực được tiến hành một cách dễ dàng. Mặt khác từ vận tốc chuyển động theo các phương, và lực cắt tương ứng theo các phương đó, ta tính được công suất cắt. Đồng thời nếu xác định được thành phần lực cắt, chúng ta có thể dễ dàng xác định được lực cắt tổng thể. Khi nghiên cứu bản chất của quá trình cắt gọt kim loại, lực cắt còn được tiến hành phân tích theo các mặt chịu tải. Nói chung lực tác dụng lên dao và phôi khi gia công chủ yếu là lực cắt và lực chạy dao. Độ lớn và hướng của lực cắt có ảnh hưởng đến quyết định đối với kết cấu của máy thiết kế, tuỳ thuộc vào quy trình tạo phôi, lực cắt P hình thành với các phân lực hướng trục Px, hướng kính Py, và tiếp tuyến Pz với độ lớn và hướng khác nhau. Thông thường phân lực Pz được xác định tải trọng động của các cơ cấu tốc độ và tạo nên công suất cắt chủ yếu. Phân lực Py ép chi tiết vào dao gia công, do đó cần phải nâng cao độ cứng vững của cơ cấu máy (Bàn dao). Trong hướng này, phân lực Px xác định tải trọng động của cơ cấu chạy dao. Tính các lực thành phần: Để tính các lực thành phần nói trên, ta tiến hành bằng 2 phương pháp. Phương pháp tính theo nguyên lý cắt và phương pháp tính theo lý thuyết đàn hồi. Để tính chính xác nguyên lý cắt, ta phải chọn chế độ cắt theo chế độ thử máy hoặc chế độ công nghệ cao (gia công thô). Dựa vào công thức tính lực cắt khi tiện trong ST CNCT máy. Ta có: Với Cp, x, y là những hệ số ứng với từng điều kiện gia công cụ thể. Theo bảng 5.23 STCNCTMII. Giả sử ta gia công vật liệu bằng thép đúc cdz. Vật liệu phần lưỡi cắt thép gió. Dạng gia công: Tiện dọc ngoài, tiện ngang và tiện trong. Vậy: Pz = Cpz.tx.Sy: với Cpz =2000; x=1; y=0,75. Py = Cpy.tx.Sy: với Cpy =1250; x=0,9; y=0,75. Px = Cpx.tx.Sy: với Cpx =650; x=1,2; y=0,75. P(N); S(mm/vòng); t(mm). t: chiều sâu cắt. S: lượng chạy dao. Theo bảng 5.60 STCNCTM chọn t = 3(mm); S = 0,7(mm/vòng). Vậy từ đó ta có thể tính được các lực cắt: Pz = 10.200.31.0,70,75 = 6060 N. Py = 10.125.30,9.0,70,75 = 3660 N Px = 10.67.31,2.0,70,65 = 2107 N. Trong điều kiện làm việc cụ thể các lực cắt được xác định theo công thức: Với: :Hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ học của vật liệu gia công. :Hệ số phụ thuộc vào góc thoát dao. : Hệ số phụ thuộc vào tính chất dung dịch làm nguội. Các hệ số , , tra trong sổ tay kỹ thuật. PHƯƠNG PHÁP TÍNH LỰC KẸP: Xác định sơ đồ định vị và kẹp chặp chi tiết: Xác định phương, chiều và điểm đặt của lực cắt, lực kẹp, lực ma sát và phản lực của mặt tỳ. Trong một số trường hợp, cần tính lực ly tâm và trọng lượng chi tiết. Viết phương trình cân bằng của chi tiết: Viết phương trình cân bằng của chi tiết dưới tác dụng của tất cả các lực như lực cắt, lực kẹp, lực ma sát, phản lực, lực ly tâm, trọng lượng chi tiết. Hệ số an toàn K: Hệ số an toàn có tính đến khả năng tăng lực cắt trong quá trình gia công. Hệ số K trong từng điều kiện gia công cụ thể được tính như sau: K = K0.K1.K2.K3.K4.K5.K6 Trong đó: K0: Hệ số an toàn cho tất cả các trường hợp. K0 = (1,5 ¸ 2) K1: Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt khi độ bóng thay đổi. Khi gia công thô: K1 = 1,2 Khi gia công tinh: K1 = 1 K2: Hệ số tăng lực cắt khi dao mòn. K2 = (1¸1,8) K3: Hệ số tăng lực cắt khi gia công gián đoạn. K3 = 1,2 K4: Hệ số tính đến sai số của cơ cấu kẹp chặt. Kẹp chặt bằng tay: K4 = 1,3 Kẹp chặt bằng cơ khí: K4 = 1 K5: Hệ số tính đến mức độ thuận lợi của cơ cấu kẹp bằng tay. Trường hợp thuận lợi: K5 = 1 Trường hợp không thuận lợi: K5 = 1,2 K6: Hệ số tính đến mômen làm quay chi tiết. Trường hợp định vị chi tiết trên các chốt tỳ: K6 = 1 Trường hợp định vị chi tiết trên các phiến tì: K6 = 1,5. Tính lực kẹp lớn nhất cho cơ cấu kẹp: Trong thực tế các chi tiết gia công trên máy tiện thường được chia làm 3 loại: Loại lớn: (= 400 (300 (mm) Loại vừa: (= 300 (100 (mm) Loại nhỏ: (< 100 (mm) Ở đây ta chọn chi tiết có [ vì theo chế độ cắt thử của máy. Số vòng quay ở chế độ cắt thử của máy 16K20 là n=400, t =3(mm)]. CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÂM CẶP BA CHẤU Mâm cặp ba chấu tự định tâm: có ba chấu ra vào đồng thời nhau, vì thế nó đảm bảo tâm của phôi trùng với tâm của trục chính một cách nhanh chóng. Chuẩn gá là mặt trụ ngoài của chi tiết. Cấu tạo mâm cặp ba chấu tự định tâm có 3 vấu cặp trượt trong rãnh cong ácsimet của đĩa bánh răng côn lớn, phía sau đĩa côn này có các răng côn ăn khớp với các bánh răng côn nhỏ. Khi tra chìa khoá mâm cặp vào ổ khoá và quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại, các vấu sẽ đồng thời tiến vào hoặc lùi xa khỏi tâm mâm cặp để kẹp chặt hoặc tháo rời chi tiết gia công ra. W W W W.f W.f W.f W PX W.f R Rc S n PZ 0 Hình 4.1: Sơ đồ tính lực kẹp trên mâm cặp 3 chấu. Phương trình cân bằng lực chống xoay: Mms = Wt.f.R ³ K.Mc .f.R ³ K.Pz.Rc Do đó: Trong đó: Mms: Mômen ma sát giữa chấu kẹp và chi tiết. Mc : Mômen cắt (Mc = Pz. Rc) R : Bán kính mặt chuẩn. Rc : Bán kính gia công. f : Hệ số ma sát giữa chấu kẹp và chi tiết. f = (0,5 (0,7). Vì bề mặt chấu kẹp có khía nhám nên chọn f = 0,7. K : Hệ số an toàn. K = 7,1604. Chi tiết gia công có đường kính . R = 26 (mm); Rc = R - t = 26 - 1 = 25 (mm) Pz = 6060 (N) Thay vào công thức (1) ta có: Vậy lực kẹp một chấu: (Z = 3, Mâm cặp 3 chấu). Phương trình cân bằng chống trượt dọc: Wt. f ³ K.PX Với Px = 2107(N) Vậy: Vậy lực kẹp ở mỗi chấu: Vậy lực kẹp cần có là Q=10065(N), với lực kẹp này thì phôi sẽ không bị quay quanh tâm của nó và không bị trượt dọc. Tính đường cong acsimet: Các loại mâm cặp được sử dụng rất rộng rãi có tính vạn năng cao, lực kẹp lớn, kẹp rất chặt, khuyết điểm là mỗi đoạn rãnh xoắn có độ cong không bằng nhau. Vì thế rãnh xoắn acsimet ở đĩa quay và răng xoắn ở lưng vấu kẹp không tiếp xúc mặt mà tiếp xúc đường, do đó răng chịu áp lực lớn, dễ mòn. Rãnh xoắn acsimet có phương trình độc cực là: . Trong đó: r: là véctơ bán kính. a: là đặc tính xoắn ốc. : là góc cực. Ở mâm cặp này ta sử dụng rãnh xoắn acsimet tiêu chuẩn TC - 25 có D=192.5(mm); d=110(mm); t=10(mm); (mm) Khi thì a=r. do đó đặc tính xoắn a chính là vectơ bán kính r. Khi thì ta vẽ được 1 đường xoắn ốc thứ nhất và bán kính sẽ trở thànhĮ Đối với đường xoắn trái góc nâng được xác định theo công thức: Theo công thức trên: Vậy khi vặn đĩa ngược chiều kim đồng hồ thì 3 vấu đi vào tâm (kẹp) và tiếp xúc với mặt lồi. Khi vặn đĩa ngược lại thì vấu đi ra và tiếp xúc với mặt lõm. Khi vấu xê dịch hướng tâm thì răng của nó ăn khớp với đoạn rãnh xoắn ốc trong cùng, cùng lúc đó răng cao nhất lại ăn khớp với đoạn rãnh xoắn ốc ngoài cùng. Vậy nếu profin của răng là r1,r2,r3......rn Thì vấu sẽ không bị kẹp và không dịch chuyển được. Để tránh hiện tượng đó thì bề mặt lõm của tất cả các răng phải có profin với bán kính R cố định lớn hơn bán kính lớn nhất của rãnh xoắn . Còn bề mặt lồi của tất cả các răng phải có bán kính R1 cố định và bán kính bé nhất của rãnh xoắn lấy . Thường lấy ; . Các bán kính R,R1 đều có tâm điểm nằm trên đường B-B song song với đường đối xứng A-A và cách A-A một khoảng a. Hình 4.2: đường cong acsimet tiêu chuẩn Thiết kế bộ truyền bánh răng côn: Chọn TST cho bộ truyền bánh răng côn =6 Chọn vật liệu làm bánh răng: Dùng thép đúc để chế tạo bánh răng côn độ rắn bề mặt HB<350. Thép 45 tôi cải thiện HB=240, để chạy mòn tốt nên lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn của bánh răng lớn HB1=HB2+(25-50)=280HB. Định ứng suất mỏi uốn và tiếp xúc cho phép: Tra bảng (3-9) sách TKCTM ta thấy: với n: số vòng quay trong 1 phút của bánh răng [] T: số giờ làm việc [] U:số lần ăn khớp trong 1 vòng quay [6 lần]. Vậy . Ứng suất uốn cho phép (BR nón làm việc 2 mặt). N =1,8. . hệ số tập trung ứng suất tại chân răng (). K’’N=0,755. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K=1,4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng . Xác định khoảng cách trục và chiều dài nón . Công thức kiểm nghệm bộ truyền bánh răng nón răng thẳng . Với b=0,3.L=114.0,3=34,2(mm) . (với). Vậy cặp bánh răng nón của ta thoã mãn điều kiện bền tiếp xúc. Tính vận tốc vòng (v) của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9. Xác định môđun, số răng: Môđun đượcchọn theo chiều daia nón L . Số răng trên bánh dẫn (răng). Mà (răng). Vậy bề rộng răng . . Kiẻm nghiệm sức bền uốn của răng: . Xác định chính xác các thông số của bộ truyền. Chiều dài nón L: Moduyn trung bình: Góc mặt nón lăn: Đường kính vòng lăn: Đường kính vòng đỉnh: hình 4.3: mâm cặp ba chấu tự định tâm Mâm cặp ba chấu tự định tâm được lắp trên bích trung gian theo đường kính D1. Chấu kẹp tự định tâm được giữ bằng ren acsimet. Các kích thước được tiêu chuẩn hóa. THIẾT KẾ MÂM CẶP BỐN CHẤU Tính lực kẹp phôi khi tiện: Hình 4.4 Sơ đồ gá đặt và tác động của lực cắt khi tiện phôi trong mâm cặp 4 chấu Khi tiện phôi trong mâm cặp 4 chấu, sơ đồ tác động của các lực thành phần như trên. Pz: tạo ram omen xoắn M. Py: sẽ gây ra momen lật Ml. Px: sẽ có xu hướng dịch phôi theo phương dọc trục. Vậy dưới tác dụng của momen cắt Mc thì chi tiết có nguy cơ quay quanh các chấu kẹp, và trượt trên chúng. Phương trình cân bằng lực chống xoay: Mms = Wt.f.R ³ K.Mc .f.R ³ K.Pz.Rc Do đó: (1) Trong đó: Mms: Mômen ma sát giữa chấu kẹp và chi tiết. Mc : Mômen cắt (Mc = Pz. Rc) R : Bán kính mặt chuẩn. Rc : Bán kính gia công. f : Hệ số ma sát giữa chấu kẹp và chi tiết. f = (0,5 (0,7). Vì bề mặt chấu kẹp có khía nhám nên chọn f = 0,7. K : Hệ số an toàn. K = 7.1604. Chi tiết gia công có đường kính (= 50 (mm) R = 26 (mm); Rc = R - t = 26 - 1 = 25 (mm) Pz = 6060 (N) Thay vào công thức (1) ta có: Vậy lực kẹp một chấu: (Z = 4, Mâm cặp 4 chấu). phương trình cân bằng chống trượt dọc: Wt. f ³ K.PX Với PX = 2107 (N) Vậy: Vậy lực kẹp ở mỗi chấu: Vậy lực kẹp cần có là W2=10065(N). với lực kẹp này thì phôi sẽ không bị quay quanh tâm của nó và không bị trượt dọc. Khác với mâm cặp 3 chấu mâm cặp 4 chấu có hành trình mỗi chấu được điều chỉnh riêng biệt bằng bộ truyền vít đai ốc. Tính toán bộ truyền vít đai ốc: chịu tải trọng Fa=18596(N). chiều dài làm việc của vít là 150 (mm). Chọn vật liệu làm vít là thép 35, vật liệu làm đai ốc là gang CH-18-36. Xác định đường kính trung bình của vít theo điều kiên bền mòn, lấy áp suất cho phép là [p]=6 (MPa); vít cần tự hãm, dùng ren thang(ren thang). Ta có: Theo tiêu chuẩn ta chọn bước ren, P=3.5(mm) tuỳ điều kiện tự hãm góc vít phải bé hơn góc ma sát . Vít được bôi trơn bằng mỡ nên lấy f =0,3. Với ren có bước P=3,5 (d=20(mm)) Góc vít: Thoã mãn điều kiện tự hãm Vậy chọn ren có các đặc diểm sau: M20.3,5; d=20(mm); P=3,5; d1=14; d2=1,3; h=3(mm). Tính chiều cao đai ốc H theo công thức (14-3) tìm số vòng ren đai ốc: Hệ số chiều cao đai ốc. Vậy hệ số này còn nằm trong phạm vi cho phép (1,2-2,5). Vì vít khá dài nên chịu lực nén lớn phải kiểm tra về độ bền và ổn định. Tính gần đúng theo công thức (14-8) sách TKCTM, với vật liệu vít là thép 35; ;; hệ số ; vậy . Vậy ta có: . Kiểm tra vít theo điều kiện bền dập ren. ; Với Fd:là diện tích dập. Vậy vít thoã mãn các điều kiện bền. Hình 4.5: mâm cặp bốn chấu CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MŨI TÂM QUAY CÁC LOẠI MŨI TÂM: Các loại mũi tâm được dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết dạng trục khi gia công trên máy tiện. Phôi hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính 5 lần trở lên được gá trên hai mũi tâm. Mũi tâm trước được gá vào trục chính của máy, còn mũi tâm sau được lắp vào nòng ụ sau. Mũi tâm trước được quay cùng với phôi, mũi tâm sau cố định. Vì thế giữa vật gia công và mũi tâm sau có sự mài mòn. Để giảm ma sát, phần trụ của lỗ tâm phía ụ động được chứa đầy mỡ. Quá trình làm việc, do bị nung nóng làm mỡ chảy ra bôi trơn cho mũi tâm. Lỗ được khoan theo kích trước tiêu chuẩn . hình sau là các dạng lỗ tâm chủ yếu mà hiện nay đang sử dụng. Hình 5.1: Một số lỗ tâm thường dùng Mũi tâm (a) mặt làm việc có độ côn e bằng (đối với máy lớn, góc mũi tâm bằng hoặc ). Chuôi (đuôi)côn hai có độ côn tiêu chuẩn theo độ côn Mooc (số 2,3,4,5,6) với góc dốc bằng . Máy lớn dùng mũi tâm có đuôi côn chế tạo theo hệ mét: M60, M100 hoặc M120, với góc dốc bằng . Mũi tâm cố đinh thông thường và cứng được sử dụng với tốc độ thấp vì ma sát làm chúng bị nóng và mòn nhanh. Để tăng khả năng chống mài mòn cho mũi tâm trong quá trình làm việc, đầu nhọn và mặt làm việc của mũi tâm được láng một lớp hợp kim cứng hoặc hàn đầu nhọn lớp hợp kim cứng (hình vẽ). Khi gia công với tốc độ cắt cao, cần dùng mũi tâm quay có trục chính quay trong vòng bi đỡ chặn(bi cầu). Nếu tải trọng lớn dùng bi đũa. Các loại mũi tâm cứng: S Q Hình 5.2: Mũi tâm trơn Q Hình 5.3: Mũi tâm có tốc mặt đầu Q Hình 5.4:Mũi tâm khía nhám TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MŨI TÂM QUAY: KIỂU 1: Làm việc chế độ nhẹ. Chịu lực hướng trục và hướng kính. Lực hướng kính cho phép 120 (220 KG. với loại mũi tâm quay này thì ta tính chọn 2 loại ổ. Đối với ổ chịu lực hướng tâm: Q=Py=366.2(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400). {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính R=366,2(daN);At=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 17P chọn ổ kí hiệu 36205 có d=30; D=72; B=19; r1=1; r2=2; có hệ số C=38000. số vòng quay cho phép n=4500(v/p). tải trọng cho phép Qt=4200(daN).Đường kính bi 7.25(mm) Đối với ổ chịu lực dọc trục: Q=Px=210,7(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400(). {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh(8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính At=210,7(daN); R=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 19P chọn ổ bi chặn (kí hiệu 8205 có d=30; D=72; B=22; r1=1; r2=2; có hệ số C=35000. số vòng quay cho phép n=4500(v/p). tải trọng cho phép Qt=4500(daN). Đường kính bi 9,12(mm) Vậy với ổ vừa chọn thì mũi tâm quay có thể làm việc vượt quá 10500 (h) và đảm bảo làm việc tốt. Kích thước cơ bản Côn moóc N0 Ổ bi D d B L Ổ bi N0 Ký hiệu 60 20 100 185 3 1 36204 2 8204 65 25 105 210 4 1 36205 2 8205 75 30 100 240 5 1 36205 2 8205 Kiểu 2: Làm việc chế độ nhẹ. Chịu lực hướng trục và hướng kính. Có lỗ để lắp các mũi tâm. Lực hướng kính cho phép 140 (220) KG. Đối với ổ chịu lực hướng tâm: Q=Py=600(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400(). {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính R=366,2(daN);At=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 17P chọn ổ kí hiệu 36206 có d=45; D=75; B=19; r1=1; r2=2; có hệ số C=62000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p).tải trọng cho phép Qt=3850(daN). Đối với ổ chịu lực dọc trục: Q=Px=210,7(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400(). {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính At=210,7(daN); R=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 19P chọn ổ bi chặn (kí hiệu 8206 là loại đặc biệt nhẹ) có d=45; D=65; B=14; r1=1; r2=2; có hệ số C=37000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p). Qt=5500(daN). Đường kính bi 7,14(mm) Vậy với ổ vừa chọn thì mũi tâm quay có thể làm việc vượt quá 10500 (h) và đảm bảo làm việc tốt. Kích thước cơ bản Côn moóc N0 Ổ bi D d B L Ổ bi N0 Ký hiệu 65 25 48 172 4 1 36205 2 8205 65 30 53 202 5 1 36206 2 8206 Kiểu 3: Ứng dụng để gia công ống. Chịu lực hướng trục và hướng kính. Lực hướng kính cho phép 1000 (1100 KG. Đối với ổ chịu lực hướng tâm: Q=Py=600(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400(). {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính R=366,2 (daN);At=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 17P chọn ổ kí hiệu 8211 có d=45; D=75; B=19; r1=1; r2=2; có hệ số C=62000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p).tải trọng cho phép Qt=3850(daN). Đối với ổ chịu lực dọc trục: Q=Px=210,7(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400() {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính At=210,7(daN); R=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 19P chọn ổ bi chặn(kí hiệu 7207là loại đặc biệt nhẹ) có d=55; D=90; B=22; r1=1; r2=0.8; có hệ số C=72000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p). Qt=4050(daN). Đường kính bi 8.15(mm). Đối với ổ chịu lực dọc trục: Q=Px=210,7(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500(h); n=400(). {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính At=210,7(daN); R=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 19P chọn ổ bi chặn (kí hiệu 7211 là loại đặc biệt nhẹ) có d=55; D=85; B=22; r1=1; r2=0.8; có hệ số C=40000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p). Qt=4050(daN). Đường kính bi 8.15(mm). Vậy với ổ vừa chọn thì mũi tâm quay có thể làm việc vượt quá 10500 (h) và đảm bảo làm việc tốt. Kích thước cơ bản Côn moóc N0 Ổ bi D d B L Ổ bi N0 Ký hiệu 75 25 110 215 4 1 7205 2 8205 3 7206 125 45 160 245 5 1 8206 2 7209 3 8209 Kiểu 4: Để gá đặt phôi trụ không có lỗ tâm. Chịu lực hướng trục và hướng kính. Lực hướng kính cho phép 140-200 KG. Đối với ổ chịu lực hướng tâm: Q=Py=200(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500 (h); n=400. {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 10000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính R=366,2(daN); At=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 14P chọn ổ kí hiệu 36205 có d=25; D=62; B=17; d2=36.6; r1=1; r2=2; có hệ số C=62000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p).tải trọng cho phép Qt=3850(daN). Đối với ổ chịu lực dọc trục: Q=Px=210,7(daN). Hệ số khả năng làm việc: Chọn h=10500 (h); n=400. {chế độ cắt thử}. Tải trọng tương đương được tính theo công thức(8-6). . Tra bảng (8-2) sách TKCTM có m=1,5. Kt= 1 hệ số tải trọng tĩnh (8-3). Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C. Kv=1 vòng trong của ổ quay(8-5). Tải trọng hướng kính At=210,7(daN); R=0; . Hệ số khả năng làm việc . Tra bảng 19P chọn ổ bi chặn(kí hiệu 8205 là loại đặc biệt nhẹ) có d=45; D=65; B=14; r1=1; r2=2; có hệ số C=37000. số vòng quay cho phép n=5000(v/p). Qt=5500(daN). Đường kính bi 7.14(mm) Vậy với ổ vừa chọn thì mũi tâm quay có thể làm việc vượt quá 10500 (h) và đảm bảo làm việc tốt. Kích thước cơ bản Côn moóc N0 Ổ bi D d B L Ổ bi N0 Ký hiệu 75 25 110 215 4 1 7205 2 8205 90 30 120 50 5 1 7206 2 8206 125 45 160 340 6 1 7209 2 8209 CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤC GÁ SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH LỰC KHI GÁ CHI TIẾT TRÊN TRỤC GÁ: Khi gá trên trục gá đàn hồi. PTCB lực có dạng như sau: Mms = Wt.f.R ³ K.Mc .f.R ³ K.Pz.Rc Do đó: (1) Trong đó R: bán kính của lỗ phôi tại phần đã qua gia công(mm). R1: bán kính của phôi trước khi tiện(mm). f: hệ số ma sát. M: momen xoắn. K:hệ số an toàn (K=1,3-1,6). TRỤC GÁ ĐỊNH VỊ TRỤC BẬC: Dùng cho chế độ nhẹ. Mặt chuẩn trong cần gia công đạt độ chính xác cấp 6,7. Dùng cho chế độ nhẹ. Mặt chuẩn cần gia công đạt độ chính xác cấp 6,7. Với trục gá này ta cần tính độ bền của bulông và vít để tạo ra lực kẹp trong quá trình gia công. Tính lực kẹp: nếu ta xem ống kẹp như một chêm cứng không biến dạng thì phần làm việc của nó chịu các lực sau đây khi kẹp chặt. Q: lực kéo hướng trục(KG). W: phản lực của chi tiết (lực kẹp)(KG). F2: lực ma sát giữa ống kẹp và chi tiết. W1: tổng phản lực thẳng đứng của lực w và lực ma sát giũa vỏ đồ gá và ống kẹp. Theo lực kẹp của chêm ta có. Sơ đồ tính lực: (vì W=W1). Vậy vít phải tạo ra dược lực siết Q=14700(N) thì gia công an toàn. Ta đi tính bulong siết chặt, không có ngoại lực tác dụng. Thân bulong chịu kéo do lực siết gây ra và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra. Khi siết đai ốc với lực cần siết là Q=14700(N). Mr là momen trên ren, ta có: Trong đó (góc ma sát tương đương). Ứng suất kéo do lực Q gây nên: Ứng suất xoắn do momen M gây ra: Ứng suất tương đương được xác định theo thuyết bền thứ tư: Đối với các bulong tiêu chuẩn có thể lấy trung bình: d2=1,1.d1, , và f’=0.2 Như vậy trong trường hợp bulong siết chặt và không chịu thêm tải trọng ngoài, có thể dùng công thức đơn giản để tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo do lực siết Q gây nên, ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn là do tác dụng của momen ren. Từ điều kiện bền: Ta tìm được đường kính: Chọn vật liệu làm bulong là thép CT35 nên: ; ; [S]: hệ số an toàn (1,3-2) (MPa) Vậy . . Chọn bulông M12, d1=10.026(mm), d2=10.863(mm), s=1.75, chiều cao ren h=0.974(mm). Kiểm nghiệm sức bền dập của bulong vừa tính: (MPa). h: chiềudài làm việc của bulong là 30(mm). mà . Vậy điều kiện bền dập của bu lông thoã mãn chế độ cắt thử của máy. TRỤC GÁ ĐÀN HỒI KHI CHUẨN LÀ MẶT TRỤ NGOÀI Dùng cho chế độ nhẹ. Mặt chuẩn cần gia công đạt độ chính xác cấp 6,7. d d1 D2 d3 D L l1 l2 k 8-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 20 24 30 38 42 50 M36 x 1.5 M42 x 1.5 M48 x 1.5 M56 x 1.5 M60 x 1.5 M72 x 1.5 30 38 45 50 55 65 52 67 72 85 85 90 33 30 35 0 38 40 50 12 42 45 60 15 Vậy vít phải tạo ra dược lực siết Q=14700(N) thì gia công an toàn. Ta đi tính bulong siết chặt, không có ngoại lực tác dụng. Thân bulong chịu kéo do lực siết gây ra và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra. Khi siết đai ốc với lực cần siết là Q=14700(N) . Mr là momen trên ren, ta có: Trong đó (góc ma sát tương đương). Ứng suất kéo do lực Q gây nên: Ứng suất xoắn do momen M gây ra: Ứng suất tương đương được xác định theo thuyết bền thứ tư: Đối với các bulong tiêu chuẩn có thể lấy trung bình: d2=1,1.d1, , và f’=0,2 Như vậy trong trường hợp bulong siết chặt và không chịu thêm tải trọng ngoài, có thể dùng công thức đơn giản để tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo do lực siết Q gây nên, 30% ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn là do tác dụng của momen ren. Từ điều kiện bền: Ta tìm được đường kính Chọn vật liệu làm bulong là thép CT35 nên:; ; [S]: hệ số an toàn (1,3-2) (MPa) Vậy . (mm). Chọn bulông M85, có d=85(mm); d1=3,376; d2=84,026(mm). Kiểm nghiệm sức bền dập của ren trên chìa khoá: (MPa). h: chiềudài làm việc của bulong là 30(mm). mà . Vậy điều kiện bền dập của bu lông thoã mãn chế độ cắt thử của máy. Các loại trục gá để gá đặt phôi khi mặt chuẩn trong đã gia công (chuẩn định vị là chuẩn tinh). TRỤC GÁ ĐÀN HỒI MỘT PHÍA: Dùng ở chế độ nhẹ. Mặt chuẩn (lỗ) phải gia công kể đến khi ống kẹp mở 0.5(mm); Dlỗ = 15(mm). D d d1 d2 d3 L l1 l2 l3 15-20 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45 6.5 8.5 10.5 10.5 12.5 16.5 17 23 28 33 38 45 22 28 33 38 43 50 27 33 38 43 48 55 36 47 54 61 74 82 19 22 24 26 29 32 7 10 12 16 20 20 17 20 22 24 27 30 Dùng cho chế độ nhẹ. Mặt chuẩn cần gia công đạt độ chính xác cấp 6,7. Với trục gá này ta cần tính độ bền của bulông và vít để tạo ra lực kẹp trong quá trình gia công. Tính lực kẹp: nếu ta xem ống kẹp như một chêm cứng không biến dạng thì phần làm việc của nó chịu các lực sau đây khi kẹp chặt. Q: lực kéo hướng trục (KG). W: phản lực của chi tiết (lực kẹp)(KG). F2: lực ma sát giữa ống kẹp và chi tiết. W1: tổng phản lực thẳng đứng của lực w và lực ma sát giũa vỏ đồ gá và ống kẹp. Theo lực kẹp của chêm ta có. Sơ đồ tính lực: (vì W=W1). Vậy vít phải tạo ra dược lực siết Q=14700(N) thì gia công an toàn. Ta đi tính bulong siết chặt, không có ngoại lực tác dụng. Thân bulong chịu kéo do lực siết gây ra và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra. Khi siết đai ốc với lực cần siết là Q=14700(N) . Mr là momen trên ren, ta có: Trong đó(góc ma sát tương đương). Ứng suất kéo do lực Q gây nên: Ứng suất xoắn do momen M gây ra: Ứng suất tương đương được xác định theo thuyết bền thứ tư: Đối với các bulong tiêu chuẩn có thể lấy trung bình: d2=1,1.d1, , và f’=0.2 Như vậy trong trường hợp bulong siết chặt và không chịu thêm tải trọng ngoài, có thể dùng công thức đơn giản để tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo do lực siết Q gây nên, 3İ ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn là do tác dụng của momen ren. Từ điều kiện bền: Ta tìm được đường kính Chọn vật liệu làm bulong là thép CT35 nên: ; ; [S]: hệ số an toàn (1,3-2)(MPa). Vậy (mm). Chọn bulông M12, d1=10.026(mm), d2=10.863(mm), S=1.75, chiều cao ren h=0.974(mm). Kiểm nghiệm sức bền dập của bulong vừa tính: (MPa). h: chiềudài làm việc của bulong là 30(mm). mà Vậy điều kiện bền dập của bu lông thoã mãn chế độ cắt thử của máy. TRỤC GÁ ĐÀN HỒI ĐIỀU CHỈNH LỰC KẸP: Dùng ở chế độ nhẹ.Mặt chuẩn (lỗ) có thể gia công đạt độ chính xác không cao D d d1 d2 d3 K L L1 l l1 l2 l3 l4 48-54 55-64 65-74 75-84 85-95 19 20 25 30 35 25 25 30 40 40 44 50 60 70 80 38 42 50 60 70 25 25 30 35 35 235 250 290 320 365 170 185 220 250 275 40 85 100 110 130 145 30 15 15 60 45 20 20 70 25 Thân bulong chịu kéo do lực siết gây ra và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra. Khi siết đai ốc với lực cần siết là Q=14700(N). Mr là momen trên ren, ta có: Trong đó (góc ma sát tương đương). Ứng suất kéo do lực Q gây nên: Ứng suất xoắn do momen M gây ra: Ứng suất tương đương được xác định theo thuyết bền thứ tư: Đối với các bulong tiêu chuẩn có thể lấy trung bình: d2=1,1.d1,, và f’=0.2 Như vậy trong trường hợp bulong siết chặt và không chịu thêm tải trọng ngoài, có thể dùng công thức đơn giản để tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo do lực siết Q gây nên, 3İ ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn là do tác dụng của momen ren. Từ điều kiện bền: Ta tìm được đường kính Chọn vật liệu làm bulong là thép CT35 nên: ; ; [S]: hệ số an toàn (1,3-2)(MPa) Vậy (mm). Chọn bulông M12, d1=10.026(mm), d2=10.863(mm), s=1.75, chiều cao ren h=0.974(mm). Kiểm nghiệm sức bền dập của bulong vừa tính: (MPa). h: chiều dài làm việc của bulong là 30(mm). mà . điều kiện bền dập của bu lông thoã mãn chế độ cắt thử của máy. NGOÀI RA CŨNG CÓ MỘT SỐ LOẠI KHÁC NŨA: nữa cũng rất thông dụng nhưng trong giới hạn đồ án tốt nghiệp em chỉ xin trình bày mang tính chất giới thiệu. Trục gá đàn hồi gá trên trục chính: Dùng ở chế độ nhẹ và trung bình. d d1 d2 d3 D L l l1 l2 L3 k 10-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 25 32 38 42 49 54 22 28 34 38 45 50 23 29 35 39 40 51 50 60 85 90 60 65 20 14 20 5 70 100 70 25 20 80 110 80 Trục gá đàn hồi hai phía: Dùng ở chế độ nhẹ. Mặt chuẩn (lỗ) phải gia công kể đến khi ống kẹp mở 0.5(mm). D d d1 L l1 l2 20-25 26-38 39-54 55-78 9.8 12.8 17.8 27.7 M20 x 1.5 M24 x 2 M36 x 2 M48 x 3 40 55 80 115 40 55 80 115 20 25 32 43 Trục gá đàn hồi có cữ chặn trong: Dùng ở chế độ nhẹ, mặt định vị là mặt trụ ngoài. d d1 d2 d3 d4 D L L1 L2 10-12 13-14 15-16 17-18 19-20 21-22 23-24 25-26 M36 x 1.5 M42 x 1.5 M42 x 1.5 M52 x 1.5 M52 x 1.5 M52 x 1.5 M52 x 1.5 M64 x 1.5 12 16 20 48 40 35 25 18 22 25 58 25 30 32 72 55 50 30 33 38 40 35 65 60 Trục gá đàn hồi tự định tâm: Dùng ở chế độ trung bình, lực ép hướng tâm. Mặt chuẩn (lỗ) phải gia công kể đến khi ống kẹp mở 0.5(mm). D d d1 L l l1 l2 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-60 26 33 37 43 48 53 M20 x 1.5 M20 x 1.5 M24 x 2 M30 x 2 M42 x 3 M42 x 3 65 32 27 16 75 38 31 17 90 48 41 22 Trục gá đàn hồi hai phía: Dùng ở chế độ nhẹ. Mặt chuẩn (lỗ) phải gia công kể đến khi ống kẹp mở 0.5(mm). D d d1 K l l1 L 41-44 45-49 50-54 55-59 60-65 20 28 30 36 38 46 10 62 70 35 90 100 15 25 80 45 100 30 20 100 125 CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ Ụ ĐỘNG CÔNG DỤNG CỦA Ụ ĐỘNG Ụ động là đồ gá thông dụng nhất của máy tiện, dùng để chống tâm các chi tiết dạng trục khi gia công trên máy tiện. Kết cấu của ụ động: Thân ụ động: Là bộ phận chủ yếu,trong thân có lắp các bộ phận như: mũi tâm,tay quay hãm nòng ụ sau, vít nòng ụ, tay hãm ụ động trên băng máy. Vật liệu chế tạo thân ụ động:GX15-32 Đế: nằm dưới thân ụ động, lắp trên băng máy, di chuyển dọc theo băng máy. Vật liệu chế tạo đế: GX15-32 Vít dịch chuyển ngang: dùng để dịch chuyển thân ụ động theo phương ngang tương đối so với đế 2 cần thiết khi tiện mặt côn . Vật liệu chế tạo vít: thép 45 Ống côn: dịch chuyển trong lỗ của thân ụ sau. Vật liệu chế tạo ống côn: thép 45 Tay hãm nòng ụ sau: có tác dụng để cố định vị trí của nòng ụ sau. Vật liệu chế tạo: thép 45 Tay hãm ụ động trên băng máy: có tác dụng cố định vị trí của ụ động trên băng máy. Vật liệu chế tạo: thép 45 Vô lăng: dùng để dịch chuyển của nòng ụ sau. Vật liệu chế tạo: thép 45 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA NÒNG Ụ SAU Ụ sau được đặt ở bên phải bệ máy và trượt trên nó, thân 1 có thể dịch chuyển sang ngang trên đế 2 khi cần gia công chi tiết có choiêủ dài đoạn côn lớn, nòng ụ sau 4 chuyển động trong thân 1 qua vô lăng 7, vít quay làm cho nòng ụ sau dịch chuyển. Ụ sau được kẹp hở trên băng máy và xiết cố định nhờ tay gạt 6 TÍNH CHỌN CÔN MOÓC Đường kính vật gia công lớn nhất: = 400 (mm) d= 1.4.H Þ H = = 285 (mm) H; là khoảng cách từ mũi tâm đến băng máy Tra bảng 8-16 sổ tay công nghệ chế tạo máy chọn côn mooc số 4 với các thông số cơ bản sau đây: D = 75(mm) D = 25(mm) B = 110(mm); L = 215(mm). Ổ bi chặn, ký hiệu 7205. TÍNH LỰC KẸP LÊN CÁC CƠ CẤU: Tính lực kẹp để khoá nòng ụ sau: Sơ đồ phân tích lực: Khi gạt tay gạt 5 trên mặt ngang sinh ra lực ma sát F, từ đố sinh ra phản lực pháp tuyến với mặt ngang là W. Tổng hợp hai lực Wvà F là lực R Phương trình cân bằng các lực : I.Q = R I.Q = W/ cosj W= Q.I. cosj Trong đó Q là lực gạt do công nhân tác dụng, chọn Q = 10 KG = 98 (N) L: chiều dài cần gạt, chọn l= 350(mm) Þ W= 98. 350. cos60 = 17150(N) Tính lực kẹp để khoá ụ sau: Sơ đồ phân tích lực tương tự như trên. Khi gạt tay gạt 6 để khoá nòng ụ sau, lúc này tại mặt tiếp xúc giữa đế và băng trượt xuất hiện lực ma sát F và sinh ra phản lực pháp tuyến với mặt phẳng ngang là W1 . Tổng hợp lực W1 và lực F1 là R1 cosj1= W/ R Momen tại điểm O: M = Q. L Q: Lực tác dụng của công nhân Q= 10 KG = 98 N L: Chiều dài cánh tay đòn L = 350(mm) Phương trình cân bằng lực: Q.L.L= W/cosj.L W = Q.l. cosj.L/ L= 98.350.cos60.100 /80 = 21437,5(N) CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ BÀN DAO KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA BÀN DAO: Ổ dao được lắp trên đế côn. ổ dao của máy 16k20 được định vị và kẹp chặt bằng mối ghép côn. Nó được định vị tại 4 vị trí nhờ có lò xo và viên bi ở phía đế của phần côn. Khi quay ổ dao bằng tay quay thì chụp vặn vào trục tâm bằng ren sau đó nhờ trục liên kết với lò xo vào rãnh của chụp kéo ổ dao quay theo.muốn định vị ổ dao tại vị trí nào thì ta chỉ cần xiết chặt tay quay. TÍNH CHỌN BỘ TRUYỀN VÍT ME ĐAI ỐC Chọn vật liệu chế tạo vít me là thép 35. Chọn vật liệu chế tạo đai ốc là CH 18-36. Hình 9.1: kết cấu bàn dao Xác định đường kính vít theo điều kiện bền mòn lấy [p]=6(Mpa); . Ta có thể chọn các ren có bước 2, 3; 5; 5(mm). ren có bước P=2 (mm) thì quá bé chóng mòn hỏng nên ta chọn P=5(mm) tùy điều kiện tự hãm; góc vít phải bé hơn góc ma sát . Với vít được bôi trơn bằng dầu lấy f=0,1. ta có: . Với ren có bước P=5(mm) góc vít: Vậy thõa mãn điều kiện tự hãm. Chọn ren thang có các đặc tính sau: ; ; ; P=5; h=3.5. Tính chiều dài làm việc của đai ốc H. theo công thức(14-3 sách CTM). Ta tìm được số vòng ren của đai ốc. Vậy H=x.t=11.5=55(mm). Hệ số chiều cao đai ốc thõa mãn điều kiện cho phép từ 1,2-2,5. Vì vít khá dài và chịu lực nén lớn nên phải kiểm tra về độ bền và ổn định. Tính gần đúng theo công thức (14-8 CTM). Với thép 35 có ; ; Hệ số tra theo bảng . Tính kiểm tra điều kiện bền dập ren. . Với thép35. . . Vậy điều kiện bền dập của vít được thõa mãn. TÍNH BULONG NHÓM CHO Ổ GÁ DAO. Hình 9.1: bulong nhóm lắp không có khe hở. Đưa lực Py về tâm 0 của mối ghép, ta có lực Ry đặt tại 0, và momen M=Py.l(l=30). Do tác dụng của lực Py đặt tạ O thì, 3 bulong chịu lực F ngang bằng nhau . Do momen M gây nên tại các bulong bằng nhau nên ta xác định được lực Q1 do momen M gây nên ở bulong 1 có khoảng cách đến tâm 0 là r1 Với M=Py.l=2107.100=210700(N.mm); r2=55(mm); r1=5ĵ(mm). Trị số các lực Q1, Q2 gây nên với các bulong bằng nhau. Vậy bulong 1,2: F1=F3=1220,7(N). Dùng phương pháp tính hoặc phương pháp đồ thị ta dễ dàng có được bulong 1 và 3 chịu lực 1, 3 chịu lực lớn nhất. Với ; s=1,25; h=0,85; Vậy ta chọn bulong M12 có d1=11,459; d2= 11,675; Kiểm nghiệm về điều kiện bền dập ta có: . Trị số ứng suất dập cho phép ś]d=0,8Į=0,8.280=224(Mpa). Vậy cả 3 bulong đều đảm bảo điều kiện bền dập ren. CHƯƠNG 9 THIẾT KẾ ỐNG KẸP ĐÀN HỒI NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Ống kẹp co bóp là ống xẻ rãnh đàn hồi hình côn, nhờ biến dạng đàn hồi của nó để định tâm và kẹp chặt chi tiết. Ống kẹp đàn hồi gá đặt chi tiết gia công có ưu điểm hơn so với các loại mâm cặp vì nó không phá hỏng bề mặt dùng làm chuẩn và kẹp chặt khi gá đặt, đồng thời có thể đạt được độ chính xác định tâm cao hơn 0,05(mm). Phương pháp gá đặt này thường được dùng trên máy tiện tự động, máy rơvonve hoặc máy tiện vạn năng có đồ gá chuyên dùng để gia công những chi tiết có chuẩn là mặt ngoài hoặc mặt trong đã gia công, các loại thép định cữ có độ chính xác đảm bảo. Hình 1.14: Sơ đồ gá dùng ống kẹp đàn hồi. Ống kẹp co bóp có thể phân thành các loại: Theo mặt định vị: định vị bằng mặt mặt ngoài Ống kẹp định tâm mặt ngoài chi tiết nhờ côn bóp, Định vị bằng mặt mặt trong Ống kẹp định tâm mặt trong chi tiết nhờ côn bung, Theo phần kẹp: kẹp 1 đầu, kẹp 2 đầu. Theo chiều kẹp: kéo và đẩy. Khi sử dụng ống kẹp đàn hồi các bề mặt làm việc phải được thấm cacbon sâu 0.8-1.2(mm). Tôi đạt độ cứng 50-60 HRC. Chọn vật liệu làm ống là thép CT3. ở đây ta thiết kế ống kẹp dàn hồi định tâm mặt ngoài chi tiết nhờ côn bóp, Trong đó: ống kẹp thân đồ gá. Vít chống xoay. chi tiết. Đầu bên phải ống được xẻ 3 rãnh. Khi kéo ống kẹp sang trái ống sẽ tự động bóp lại để định vị và kẹp chặt chi tiết. Để dễ dàng tháo lắp chi tiết nên chọn góc côn . Khi ống kẹp nằm trong ổ kẹp thì tuỳ theo đường kính phôi to, nhỏ khác nhau mà điểm tiép xúc giữa phôi và ống sẽ khác nhau. Góc côn của phần làm khi ở trạng thái tự do và trạng thái kẹp chặt thường cách nhau 30’. PHÂN TÍCH VÀ TÍNH LỰC KẸP: nếu ta xem ống kẹp như một chêm cứng không biến dạng thì phần làm việc của nó chịu các lực sau đây khi kẹp chặt. Q: lực kéo hướng trục (KG). W: phản lực của chi tiết (lực kẹp)(KG). F2: lực ma sát giữa ống kẹp và chi tiết. W1: tổng phản lực thẳng đứng của lực w và lực ma sát giũa vỏ đồ gá và ống kẹp. Theo lực kẹp của chêm ta có: Sơ đồ tính lực: (vì W=W1). Nếu giữa phôi và ống kẹp có khe hở f thì lực kẹp trên phải được trừ đi một thành phần lực W2 cần để làm các hình máng A, B, C biến dạng một khoảng f. Có thể coi các mảnh đó như dầm công xôn được ngàm một đầu có chiều dài L chịu lực W2 ở đầu biến dạng một đoạn f. Vì thế: E: mô dun đàn hồi. J: tổng mô men quán tính của 3 hình máng A, B, C. Do đó lực kẹp cần có là: Với chế độ cắt thử của máy 16k20 có thì: PTCB chống xoay quanh ống kẹp là: Vậy J: tổng momen quán tính của 3 máng A, B, C. Với D = 53 (mm); d = 50 (mm). Từ đó ta có: Vậy ta phải rút ống với lực rút phù hợp Q=14310(N) thì sẽ gia công an toàn với chế độ cắt thử của máy 16k20. Loại 1: ống kẹp co rút đàn hồi. Ta đi tính bulong siết chặt, không có ngoại lực tác dụng. Thân bulong chịu kéo do lực siết gây ra và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra. Khi siết đai ốc với lực cần siết là Q=14310(N). Mr là momen trên ren, ta có: Trong đó (góc ma sát tương đương). Ứng suất kéo do lực Q gây nên: Ứng suất xoắn do momen M gây ra: Ứng suất tương đương được xác định theo thuyết bền thứ tư: Đối với các bulong tiêu chuẩn có thể lấy trung bình: d2=1,1.d1, , và f’=0.2 Như vậy trong trường hợp bulong siết chặt và không chịu thêm tải trọng ngoài, có thể dùng công thức đơn giản để tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo do lực siết Q gây nên, ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn là do tác dụng của momen ren. Từ điều kiện bền: Ta tìm được đường kính Chọn vật liệu làm bulong là thép CT35 nên: ; ; [S]: hệ số an toàn (1,3-2) (MPa). Vậy (mm). Kiểm nghiệm sức bền dập của bulong vừa tính: (MPa). h: chiều dài làm việc của bulong là 30(mm). mà (MPa). Vậy thoã mãn điều kiện bền dập. Loại 2: Thiết kế ống kẹp đàn hồi tự định tâm. 1: cữ chặn điều chỉnh được. 2: lò xo. 3: ống(bạc)di động. 4: chìa khoá. 5: tay quay. Thân bulong chịu kéo do lực siết gây ra và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra. Khi siết đai ốc với lực cần siết là Q=14310(N). Mr là momen trên ren, ta có: Trong đó (góc ma sát tương đương). Ứng suất kéo do lực Q gây nên: Ứng suất xoắn do momen M gây ra: Ứng suất tương đương được xác định theo thuyết bền thứ tư: Đối với các bulong tiêu chuẩn có thể lấy trung bình: d2=1,1.d1, , và f’=0.2 Như vậy trong trường hợp bulong siết chặt và không chịu thêm tải trọng ngoài, có thể dùng công thức đơn giản để tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo do lực siết Q gây nên, ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn là do tác dụng của momen ren. Từ điều kiện bền: Ta tìm được đường kính Chọn vật liệu làm bulong là thép CT35 nên: ; ; [S]: hệ số an toàn (1,3-2) (MPa). Vậy (mm). Chon ren M20, d1=19.05 (mm); d2=19.52 (mm); Kiểm nghiệm sức bền dập của bulong vừa tính: (MPa). h: chiều dài làm việc của bulong là 30(mm). mà (MPa). Vậy thoã mãn điều kiện bền dập. Loại 3: ống kẹp đàn hồi có chìa khóa Với chế độ cắt thử của máy 16k20; thì ta chọn kích thước của ống di động, chìa khoá tay quay như hình vẽ. Tương tự như trên ta tính được lực kẹp cần có là Q=14310 (N). Vì đường kính khá lớn nên ta chọn ren bước nhỏ để tăng tính tự hãm của ren trong quá trình gia công. Có đường kính ngoài: d=95mm) d2=94,026(mm), d1=93,376(mm), S=2(mm). Kiểm nghiệm sức bền dập của ren trên ống chìa khoá với lực kẹp Q=14310(N). . Với ; h=70(mm)(chiều dài phần làm việc của ren). Vậy chìa khoá 4 thoã mãn điều kiện bền dập ren đối với chế độ cắt thử của máy. Loại 4: ống kẹp đàn hồi bằng gang (tương tự loại 1). MỤC LỤC Lời nói đầu:1 Tìm hiểu công nghệ gia công trên máy tiện.4 Tìm hiểu chung về máy tiện.10 Thiết kế đồ gá vạn năng trên máy tiện.28 Thiết kế mâm cặp.38 Thiết kế trục gá.49 Thiết kế mũi tâm quay.59 Thiết kế ụ động.75 Thiết kế bàn dao.79 Thiết kế ống kẹp đàn hồi.83 Tài liệu tham khảo: Thiết kế máy cắt kim loại:Nguyễn Ngọc Cẩn. Thiết kế chi tiết máy:Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm. Sổ tay thiết kế cơ khí 1,2,3. Kỹ thuật tiện:Nguyễn Quang Châu. Chi tiết máy 1,2. Dung sai lắp ghép: Ninh Đức Tốn