Giáo trình Trang bị công nghệ và cấp phôi tự động
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------- ℜ ---------------------
TRANG BỊ CÔNG NGHỆ
VÀ CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG
CHÂU MẠNH LỰC, PHẠM VĂN SONG
ĐÀ NẴNG 2003
0
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------- ℜ ---------------------
CHÂU MẠNH LỰC, PHẠM VĂN SONG
TRANG BỊ CÔNG NGHỆ
VÀ CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG
ĐÀ NẴNG 2003
1
Mục lục
Trang
Mục lục
2
Phần 1
TRANG BỊ CÔNG NGHỆ
ĐỒ GÁ GIA CÔNG
7
7
7
Chương 1
1-1. Khái niệm.
1-2. Định nghĩa và công dụng của đồ gá gia công.
1-2-1. Định nghĩa.
8
8
1-2-2. Công dụng của đồ gá gia công.
1-3. Phân loại đồ gá gia công trên máy cắt kim loại.
1-3-1. Căn cứ vào phạm vi sử dung.
1-3-2. Căn cứ vào máy sử dụng.
1-3-3. Căn cứ vào nguồn sinh lực để kẹp chặt.
1-3-4. Căn cứ vào số chi tiết đồng thời gia công.
1-4. Yêu cầu đối với đồ gá.
8
9
9
10
10
10
10
11
12
12
12
12
13
13
13
14
14
15
16
16
16
18
18
18
18
20
20
22
22
23
23
24
1-5. Các thành phần của đồ gá.
Chương 2
ĐỊNH VỊ VÀ ĐỒ ĐỊNH VỊ
2-1.Yêu cầu đối với đồ định vị.
2-1-1. Định nghĩa
2-1-1. Yêu cầu đối với đồ định vị
2-2. Định vị chi tiết khi chuẩn định vị là mặt phẳng
2-2-1. Chốt tì cố định .
2-2-2. Chốt tì điều chỉnh.
2-2-3. Chốt tì tự lựa .
2-2-4. Chốt tì phụ.
2-2-5. Phiến tì .
2-2-6. Sai số chuẩn.
2-3. Định vị khi chuẩn là mặt trụ ngoài .
2-3-1. Khối V .
2-3-2. Mâm cặp .
2-3-3. Ống kẹp đàn hồi
2-4. Định vị khi chuẩn là mặt trụ trong.
2-4-1.Các loại chốt gá.
2-4-2. Các loại trục gá.
2-4-3. Sai số chuẩn khi định vị bằng mặt trong.
2- 5. Định vị bằng hai lỗ tâm .
2-5-1. Mũi tâm cứng.
2-5-2. Mũi tâm tùy động.
2-5-3. Mũi tâm quay.
2-6. Định vị kết hợp.
2-6-1. Định vị bằng một mặt phẳng và hai lỗ vuông góc với mặt phẳng
24
2-6-2. Định vị bằng một mặt phẳng và một chốt vát có đường tâm song
song với mặt phẳng.
29
29
29
30
31
2-7. Định vị bằng bề mặt đặc biệt.
2-7-1.Định vị bằng mặt lăn của bánh răng
2-7-2. Định vị bằng mặt dẫn hướng.
Chương 3
KẸP CHẶT VÀ CƠ CẤU KẸP CHẶT
2
3-1. Khái niệm.
3-2. Phương, chiều, điểm đặt và trị số lực kẹp.
3-2-1. Phương và chiều lực kẹp.
31
32
32
32
32
38
40
40
42
43
44
44
45
47
47
47
50
54
55
55
55
58
59
60
61
66
67
67
67
67
67
68
68
68
68
68
69
69
69
69
69
69
69
70
70
3-2-2. Điểm đặt của lực kẹp.
3-2-3. Tính lực kẹp chặt cần thiết W .
3-2-4. Các loại cơ cấu kẹp chặt phôi.
3-3. Kẹp chặt bằng chêm.
3-3-1. Khái niệm.
3-3-2. Tính lực kẹp của cơ cấu chêm.
3-3-3. Tính toán điều kiện tự hãm của chêm.
3-3-4. Tính lực cần thiết để đóng chêm ra.
3-3-5. Tính chêm phối hợp với con lăn.
3-3-6. Tính chêm có chốt.
3-4. Kẹp bằng ren vít.
3-4-1. Khái niệm.
3-4-2. Kết cấu.
3-4-3.Tính toán lực kẹp của cơ cấu kẹp ren vít.
3-4-4. Kẹp ren vít với đòn.
3-5. Kẹp bằng bánh lệch tâm ( kẹp chặt bằng cam ).
3-5-1. Khái niệm.
3-5-2. Bánh lệch tâm tròn.
3-5-3. Bánh lệch tâm đường cong Ac-si-met.
3-5-4. Bánh lệch tâm đường cong lô ga rít.
3-5-5. Kết cấu bánh lệch tâm.
3-6. Cơ cấu phóng đại lực kẹp.
3-6-1. Cơ cấu phóng đại lực kẹp bằng thanh truyền.
3-6-2. Cơ cấu phóng đại lực kẹp hai thanh truyền kẹp một phía.
3-6-3. Cơ cấu phóng đại lực kẹp hai thanh truyền kẹp hai phía.
3-6-4. Cơ cấu phóng đại lực kẹp bằng khí nén- dầìu ép.
Chương 4
CƠ CẤU TỰ ĐỊNH TÂM
4-1. khái niệm.
4-2. Cơ cấu tự định tâm bằng ren ốc trái chiều nhau .
4-3. Tự định tâm bằng chêm.
4-4. Tự định tâm bằng đòn bẩy .
4-5. Tự định tâm bằng các đường cong.
4-6. Tự định tâm bằng khe chêm.
4-7. Tự định tam bằng lò xo đĩa
4-8. Tự định tâm bằng ống kẹp co bóp đàn hồi.
4-9. Tự định tâm bằng chất dẻo.
Chương 5
5-1. Cơ cấu sinh lực bằng khí nén .
5-1-1. Xi lanh piston.
CÁC CƠ CẤU SINH LỰC
5-1-2. Xi lanh màng.
5-2. Cơ cấu sinh lực bằng dầu ép.
5-3. Cơ cấu sinh lực khí nén -dầu ép.
3
5-4. Cơ cấu sinh lực bằng cơ khí- điện.
5-5. Cơ cấu sinh lực bằng điện từ.
5-5-1. Nguyên tắc làm việc .
70
70
70
71
72
73
74
5-5-2. Trình tự tính toán.
5-6. Cơ cấu sinh lực bằng lực li tâm.
5-7. Cơ cấu sinh lực bằng chân không.
5-8. Cơ cấu sinh lực và định tâm bằng chất dẻo.
Chương 6 CÁC CƠ CẤU KHÁC CỦA ĐỒ GÁ GIA CÔNG 75
6-1.Cơ cấu dẫn hướng và kiểm tra vị trí của dụng cụ cắt.
6-1-1. Bạc dẫn.
75
75
78
79
81
82
82
83
84
85
85
86
87
6-1-2. Phiến dẫn.
6-1-3. Cơ cấu dẫn hướng dao khi chuốt
6-2. Cơ cấu xác đinh vị trí dao.
6-3. Cơ cấu định vị đồ gá trên máy cắt gọt kim loại.
6-3-1. Cơ cấu định vị đồ gá trên máy phay, máy doa .
6-3-2. Cơ cấu định vị đồ gá trên máy tiện.
6-4. Cơ cấu phân độ.
6-5. Cơ cấu chép hình.
6-5-1.Cơ cấu chép hình bằng cơ khí.
6-5-2. Cơ cấu chép hình khí nén - dầu ép.
6-6. Thân đồ gá.
Chương 7
TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
CHUYÊN DÙNG GIA CÔNG CẮT GỌT
88
88
88
89
89
7-1. Yêu cầu.
7-2. Các bước tiến hành.
7-3. Xây dựng bản vẽ lắp chung đồ gá .
7-4. Độ chính xác và năng suất gá đặt của đồ gá .
7-4-1. Độ cứng vững và độ chính xác cần thiết của đồ gá gia công
cắt gọt
7-4-2. Năng suất gá đặt và thao tác đồ gá.
7-5. Yêu cầu cụ thể với các loại đồ gá gia công cắt gọt.
7-5-1. Đồ gá khoan.
90
93
94
94
97
97
98
98
98
99
7-5-2. Đồ gá phay.
7-5-3. Đồ gá tiện.
7-5-4. Đồ gá mài .
7-5-5. Đồ gá chuốt.
7-6. Tiêu chuẩn hoá và vạn năng hoá các trang bị công nghê.û
7-6-1. Vai trò và ý nghĩa của tiêu chuẩn hoá và vạn năng hoá...
7-6-2. Phương hướng và nội dung của tiêu chuẩn hoá các TBCN. 99
7-6-3. Các giai đoạn tiêu chuẩn hoá trang bị công nghệ.
7-6-4. Các phương hướng cơ bản để vạn năng hoá và xác lập...
7-7. Phân tích tính kinh tế khi thiết đồ gá.
100
100
101
7-7-1. Xác định hiệu quả kinh tế do trang bị công nghệ mang lại. 101
7-7-2. Xác định chi phí thiết kế và chế tạo trang bị công nghệ.
102
4
Chương 8
8-1. Khái niệm chung.
8-2. Thành phần của đồ gá kiểm tra.
8-2-1. Cơ cấu định vị.
ĐỒ GÁ KIỂM TRA
103
103
103
104
105
106
107
108
110
111
111
111
111
113
113
113
113
114
114
114
114
117
119
119
119
119
120
121
124
129
130
8-2-2. Cơ cấu kẹp chặt.
8-2-3. Cơ cấu đo.
8-2-4. Cơ cấu phụ.
8-2-5. Thân đồ gá.
8-2-6. Một số ví dụ đồ gá kiểm tra
Chương 9
ĐỒ GÁ LẮP RÁP
9-1. Khái niệm.
9-1-1. Đồ gá lắp ráp vạn năng.
9-1-2. Đồ gá lắp ráp chuyên dùng.
9- 2. Thành phần của đồ gá lắp ráp.
9-2-1. Chi tiết (cơ cấu) định vị.
9-2-2. Chi tiết (cơ cấu) kẹp chặt.
9-2-3. Cơ cấu phụ.
9-3. Đặc điểm thiết kế đồ gá lắp ráp chuyên dùng.
9-3-1. Tài liệu ban đầu để thiết kế đồ gá lắp ráp bao gồm.
9-3-2. Trình tự thiết kế.
9-3-3. Độ chính xác lắp ráp .
9-4. Đồ gá thay đổi vị trí đối tượng lắp.
Chương 10 DỤNG CỤ PHỤ
10-1. Khái niệm chung.
10-2. Dụng cụ phụ dùng trên máy khoan.
10-2-1. Cơ cấu thay dao nhanh.
10-2-2. Đồ gá dao tiện rãnh mặt trong.
10-2-3. Đầu khoan nhiều trục.
10-2-4. Tính đầu khoan nhiều trục.
10-3. Cơ cấu kẹp dao trên máy tiện.
10-4. Cơ cấu kẹp dao trên máy phay.
Phần II
CẤP PHÔI TỰ ĐÔNG
132
Chương 11. KHÁI NIỆM
11.1. Khái niệm
11.2 Phân loại
11.3. Ý nghĩa
135
138
140
Chương 12. HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG
141
12.1. Các thành phần chủ yếu của hệ thống cấp phôi tự động
12.2. Phễu chứa phôi
141
145
5
12.2.1. Ổ cấp phôi thanh hoặc phôi cuộn
12.2.2. Phễu cấp phôi rời
12.2.3. Một số kết cấu phễu chứa phôi
150
155
160
161
161
165
12.3. Máng chuyển phôi
12.3.1. Các dạng máng được sử dụng để chuyển phôi
12.3.2. Tính toán các thông số cơ bản của máng.
12.4. Bộ phận làm phù hợp tốc độ phôi, phân chia và chuyển hướng phôi
12.4.1. Cơ cấu làm phù hợp tốc độ phôi
12.4.2. Bộ phận phân chia phôi và chuyển hướng
12.5. Cơ cấu nắm bắt phôi
170
172
175
TÀI LIỆU THAM KHẢO
176
6
Phần I
TRANG BỊ CÔNG NGHỆ
Chương 1
ĐỒ GÁ GIA CÔNG CƠ
1-1. Khái niệm :
Chất lượng sản phẩm cơ khí, năng suất lao động và giá thành là những chỉ
tiêu kinh tế kĩ thuật quan trọng trong sản xuất cơ khi. Để đảm bảo các chỉ tiêu
trên, trong quá trình chế tạo các sản phẩm cơ khí, ngoài máy cắt kim loại (máy
công cụ) và dụng cụ cắt, chúng ta còn cần có các loại đồ gá và dụng cụ phụ (gọi
là trang bị công nghệ). Trang bị công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, nhờ
nó sản xuất cơ khí có thể đảm bảo và nâng cao chất lượng, tăng năng suất và hạ
giá thành chế tạo sản phẩm.
Trang bị công nghệ (đối với gia công cơ khí), là toàn bộ các phụ tùng kèm
theo máy công cụ nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy, tạo điều kiện cho
việc thực hiện quá trinh công nghệ chế tạo cơ khí với hiệu quả kinh tế và kĩ thuật
cao.
Theo kết cấu và công dụng, trang bị công nghệ được phân thành hai loại:
trang bị công nghệ vạn năng và trang bị công nghệ chuyên dùng.
Đặc điểm của trang bị vạn năng là không phụ thuộc vào đối tượng gia công
nhất định và được sử dụng chủ yếu vào dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ. Còn
trang bị công nghệ chuyên dùng thì kết cấu và tính năng của nó phụ thuộc vào
một hoặc một nhóm đối tượng gia công nhất định, nó được dùng chủ yếu trong
sản xuất hàng khối và loạt lớn, cá biệt trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc yêu cầu có
độ chính xác cao hoặc đối với những chi tiết không dùng chúng thì không thể gia
công được.
Đối với gia công cơ khí, người ta thường sử dụng hai loại trang bị công
nghệ là đồ gá (đồ gá gia công, đồ gá kiểm tra, đồ gá lắp ráp) và dụng cụ phụ .
- Đồ gá: là những trang bị công nghệ cần thiết được dùng trong quá trình
gia công cơ (đồ gá gia công), quá trình kiểm tra (đồ gá kiểm tra) và quá trình lắp
ráp sản phẩm cơ khí (đồ gá lắp ráp). Đồ gá gia công chiếm tới 80÷90 % đồ gá .
- Dụng cụ phụ (đồ gá dao): là một loại trang bị công nghệ dùng để gá đặt
dụng cụ cắt trong quá trình gia công.Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà kết cấu các
loại dụng cụ phụ có thể là vạn năng hoặc chuyên dùng
Trong ngành chế tạo máy trang bị công nghệ đóng một vai trò rất quan
trọng và sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu nó được sử dụng một cách hợp lí.
Sử dụng trang bị công nghệ có những lợi ích sau :
1. Dễ đạt được độ chính xác yêu cầu do vị trí của chi tiết gia công và dao
được điều chỉnh chính xác.
2. Độ chính xác gia công ít phụ thuộc vào tay nghề của công nhân.
7
3. Nâng cao năng suất lao động.
4. Giảm nhẹ được cường độ lao động của người công nhân.
5. Mở rộng được khả năng làm việc của thiết bị.
6. Rút ngắn được thời gian chuẩn bị sản xuất mặt hàng mới.
Hiện nay khâu thiết kế và chế tạo toàn bộ trang bị công nghệ cho một sản
phẩm cơ khí có thể chiếm tới 80% khối lượng lao động của quá trình chuẩn bị
sản xuất.
Để đảm bảo chức năng làm việc và hiệu quả sử dụng của đồ gá và dụng cụ
phụ về mặt kĩ thuật và kinh tế trước hết cần phải lựa chọn và xác định những
trang bị công nghệ vạn năng sẵn có; Còn đối với trang bị công nghệ chuyên
dùng cần phải thiết kế, tính toán kết cấu đúng nguyên lí, thoả mãn các yêu cầu do
nguyên công đặt ra về chất lượng, năng suất và hiệu quả kinh tế của quá trình chế
tạo sản phẩm cơ khí trên thiết bị sản xuất, sau đó phải giám sát và điều hành chặt
chẽ quá trình chế tạo và thử nghiệm các trang bị chuyên dùng.
Việc tính toán thiết kế một trang bị công nghệ để đạt được yêu kĩ thuật,
đảm bảo năng suất cao nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất là nhiệm
vụ của người làm công tác chế tạo máy.
Muốn làm tốt được việc đó phải có những kiến thức nhất định. Trên cơ sở
phân tích quá trình tạo hình, quá trình gây ra sai số gia công, cùng với những
hiểu biết về thiết bị, dụng cụ, về cơ học trong đó có cơ học vật rắn biến dạng
được áp dụng cụ thể với sơ đồ gia công để phân tích, tính toán và thiết kế nên
những trang bị công nghệ cần thiết.
1-2. Định nghĩa và công dụng của đồ gá gia công.
1-2-1. Định nghĩa. Đồ gá gia công cơ là một loại trang bị công nghệ nhằm
xác định vị trí chính xác của chi tiết gia công so với dụng cụ cắt, đồng thời giữ
vững vị trí đó trong suốt quá trình gia công.
1-2-2. Công dụng của đồ gá gia công.
Nói chung, đồ gá gia công có các công dụng chính như sau :
- Bảo đảm độ chính xác vị trí của các bề mặt gia công. Nhờ đồ gá để gá
đặt chi tiết, có thể xác định một cách chính xác vị trí tương đối của chi tiết gia
công đối với máy và dao cắt, hơn nữa có thể đạt được độ chính xác vị trí này
tương đối cao một cách ổn định,tin cậy và nhanh chóng.
- Nâng cao năng suất lao động. Sau khi sử dụng đồ gá có thể loại bỏ bước
vạch dấu và so dao, nhờ vậy có thể giảm đáng kể thời gian phụ; ngoài ra, dùng
đồ gá gá đặt chi tiết có thể dễ dàng kẹp chặt đồng thời nhiều chi tiết, gia công
nhiều vị trí, làm cho thời gian cơ bản trùng với thời gian phụ; khi dùng đồ gá cơ
khí hóa, tự động hóa ở mức độ cao có thể thêm một bước nữa giảm thời gian phụ,
làm tăng cao năng suất lao động .
- Mở rộng phạm vi sử dụng của máy công cụ. Trên các máy cắt kim loại sử
dụng đồ gá chuyên dùng có thể mở rộng khả năng công nghệ của máy. Ví dụ,
trên máy tiện khi sử dụng đồ gá chuyên dùng có thể tiện được hình đa cạnh.
8
- Không yêu cầu tay nghề của công nhân cao và giảm nhẹ cường độ lao
động của họ.
1-3. Phân loại đồ gá gia công trên máy cắt kim loại .
Hiện nay đồ gá gia công được sử dụng trong sản xuất cơ khí hết sức phong
phú, có thể căn cứ vào những đặc điểm khác nhau để phân loại nó, cụ thể :
1-3-1. Căn cứ vào phạm vi sử dung .
a/ Đồ gá vạn năng: là những đồ gá đã được tiêu chuẩn, có thể gia công
được những chi tiết khác nhau mà không cần thiết có những điều chỉnh đặc biệt.
Đồ gá vạn năng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất loạt nhỏ - đơn chiếc.
Ví dụ: mâm cặp 3 chấu, măm cặp 4 chấu, êtô, đầu phân độ vạn năng,bàn
quay, bàn từ...
b/ Đồ gá chuyên dùng: là loại đồ gá được thiết kế và chế tạo cho một
nguyên công gia công nào đó của chi tiết. Vì vậy, khi sản phẩm thay đổi hoặc nội
dung nguyên công thay đổi thì đồ gá này không thể sử dụng lại được. Do đó
loại đồ gá này được sử dụng khi sản phẩm và công nghệ tương đối ổn định
trong sản xuất loạt lớn, hàng khối.
Ví dụ: đồ gá gia công lỗ ắc piston, đồ gá phay biên dạng cam...
c/ Đồ gá vạn năng lắp ghép (đồ gá tổ hợp):
Theo yêu cầu gia công của một nguyên công nào đó, chọn một bộ các chi
tiết tiêu chuẩn hoặc bộ phận đã được chuẩn bị trước để tổ hợp thành các đồ gá.
Loại đồ gá này sau khi dùng xong có thể tháo ra, lau chùi sạch sẽ và cất vào kho
để tiếp tục sử dụng.
Sử dụng loại đồ gá này có ưu điểm là giảm chu kì thiết kế và chế tạo đồ gá,
làm giảm thời gian chuẩn bị sản xuất; đồng thời với một bộ các chi tiết của đồ gá
đã được tiêu chuẩn hoá có thể được sử dụng nhiều lần, tiết kiệm vật liệu chế tạo
đồ gá; giảm công lao động và giảm giá thành sản phẩm
Nhược điểm : cần đầu tư vốn khá lớn để chế tạo hàng vạn chi tiết tiêu
chuẩn với độ chính xác và độ bóng cao, vật liệu các chi tiết này thường là thép
hợp kim, thép crôm, thép niken; độ cứng vững kém hơn đồ gá thông dụng; nặng
và cồng kềnh hơn so với đồ gá vạn năng.
Ứng dụng: loại đồ gá này dùng thích hợp trong dạng sản xuất loạt nhỏ,
chủng loại chi tiết nhiều, đặc biệt đối với những sản phẩm mới.
- Đồ gá điều chỉnh và đồ gá gia công nhóm: Hai loại đồ gá này có chung
một đặc điểm là sau khi thay đổi hoặc điều chỉnh một số chi tiết cá biệt của đồ gá
thì có thể gia công những chi tiết có hình dáng, kích thước và công nghệ gần
giống nhau. Nhưng đối tượng gia công của đồ gá vạn năng điều chỉnh không rõ
ràng và phạm vi sử dụng tương đối rộng, ví dụ mâm cặp hoa mai dùng trên máy
tiện, đồ gá khoan trụ trượt thanh răng.. . Đồ gá gia công nhóm được thiết kế và
chế tạo cho một nhóm chi tiết nào đó nhất định. Đối tượng gia công và phạm vi
sử dụng tương đối rõ ràng .
9
Sử dụng các loại đồ gá này có thể đạt được hiệu quả như nhau trong dạng
sản xuất loạt nhỏ cũng như dạng sản xuất loạt lớn, là một biện pháp có thể ứng
dụng để cải cách thiết kế trang bị công nghệ.
1-3-2. Căn cứ vào máy sử dụng :
Đồ gá tiện, đồ gá phay, đồ gá khoan, đồ gá mài...
1-3-3. Căn cứ vào nguồn sinh lực để kẹp chặt :
Kẹp bằng tay, kẹp bằng khi nén, dầu ép, kết hợp khí nén- dầu ép , điện từ,
chân không...
1-3-4. Căn cứ vào số chi tiết đồng thời gia công :
Kẹp một hoặc nhiều chi tiết cùng một lúc.
1- 4. Yêu cầu đối với đồ gá .
- Phù hợp với yêu cầu sử dụng, dạng sản xuất, điều kiện cụ thể của nhà
máy về trang thiết bị, trình độ kĩ thuật của công nhân...
- Bảo đảm độ chính xác quy định: nguyên lí làm việc phải đúng, chi tiết
định vị và dẫn hướng phải có cấu tạo hợp lí và có độ chính xác cần thiết, chi tiết
kẹp chặt phải đủ độ cứng vững, đồ gá phải được định vị và kẹp chặt một cách
chính xác trên máy.
- Sử dụng thuận tiện: gá và tháo chi tiết gia công dễ dàng, dễ quét dọn
phoi, dễ lắp trên máy, dễ thay thế những chi tiết bị mòn và hư hỏng, những chi
tiết nhỏ không bị rơi, vị trí tay quay thích hợp và thuận tiện, thao tác nhẹ nhàng,
an toàn lao động, kết cấu đơn giản và có tính công nghệ cao.
1-5. Các thành phần của đồ gá.
Chủng loại và kết cấu đồ gá gia công tuy có khác nhau, nhưng nguyên lí
làm việc của nó trên cơ bản giống nhau. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, trước
hết chúng ta căn cứ vào tính năng giống nhau của các chi tiết và cơ cấu trong đồ
gá để phân loại. Các thành phần chủ yếu của đồ gá gia công gồm :
- Đồ định vị (cơ cấu định vị): dùng để xác định vị trí của chi tiết trong đồ
gá (chốt định vi, phiến tì định vị, khối V định vị, trục gá,...).
- Đồ kẹp chặt (cơ cấu kẹp chặt): dùng để thực hiện việc kẹp chặt chi tiết
gia
công (chấu kẹp, ren , bánh lệch tâm, đòn....)
- Chi tiết hoặc cơ cấu so dao, dẫn hướng: dùng để xác định vị trí chính xác
của dao đối với đồ gá (dưỡng so dao, bạc dẫn khoan, bạc doa...).
- Chi tiết định vị đồ gá trên máy: dùng để định vị đồ gá trên bàn máy (then
định hướng đồ gá phay...)
- Thân đồ gá: các chi tiết định vị, kẹp chặt ...được lắp trên nó để tạo thành
một đồ gá hoàn chỉnh
10
- Các chi tiết và cơ cấu khác: để thỏa mãn yêu cầu gia công, trên đồ gá còn
có các chi tiết và cơ cấu khác như cơ cấu phân độ, cơ cấu định tâm, cơ cấu
phóng đại lực kẹp, cơ cấu sinh lực...
_ %%%%% _
Chương2
ĐỊNH VỊ VÀ ĐỒ ĐỊNH VỊ
2-1. Định nghĩa va yêu cầu đối với đồ định vị.
2-1-1. 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.
2-1-2.Yêu cầu đối với đồ định vị
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 ) .
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.
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.
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. Độ mòn của bề mặt làm việc cơ cấu định vị được tính như sau:
u = β N
Trong đó: u- Độ mòn [µm]; β- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tính chất
tiếp xúc được xác định bằng thực nghiệm. Thông thường, hệ số β nằm trong
khoảng 0,2÷0,4; N- Số lần gá đặt phôi trên đồ định vị.
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 Ra= 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.
11
- 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.
2-2. Định vị chi tiết khi chuẩn định vị là mặt phẳng .
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...
2-2-1. Chốt tì cố định.
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.
Chốt tì có thể lắp trực tiếp lên thân đồ gá hoặc thông qua một bạc lót (hình
2-1d).
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. Khi D> 12mm, có
thể chế tạo bằng thép các bon có hàm lượng C=0,15÷0,2%, tôi cứng sau khi thấm
than đạt độ cứng HRC =55÷60.
Số chốt tì được dùng ở một mặt chuẩn định vị bằng số bậc tự do mà nó cần
hạn chế.
D
D
D
R
A
d
dH7/js
d
d
dH7/k6
a)
b)
c)
d)
450
r
0,25-0,5
0,5
2
A
Hçnh 2- 1: Caïc loaûi chäút tç
cäú âënh
2-2-2. Chốt tì điều chỉnh.
Chốt tì điều chỉnh được dùng khi bề mặt làm chuẩn của chi tiết là chuẩn
12
thô, có sai số về hình dáng và có kích thước tương quan thay đổi nhiều. Kết cấu
chốt tì điều chỉnh như hình 2-2.
Hình 2-2a: Đầu 6 cạnh, dùng cơ lê điều chỉnh.
Hình 2-2b: Đầu tròn.
Hình 2-2c: Chốt vát cạnh, dùng cơ lê điều chỉnh.
Hình 2-2d: Chốt điều chỉnh lắp trên mặt đứng của đồ gá.
a
b
c
d
Hçnh 2-2: Chäút tç âiãöu
Trên mặt phẳng định vị của chi tiết, người ta có thể dùng hai chốt tì cố
định và một chốt tì điều chỉnh nhằm chỉnh lại vị trí của phôi .
2-2-3. Chốt tì tự lựa:
Chốt tì tự lựa được dùng khi mặt phẳng định vị là chuẩn thô hoặc mặt bậc.
Do đặc điểm kết cấu của chốt tì tự lựa, nên mặt làm việc của chốt tì tự lựa luôn
luôn tiếp xúc với mặt chuẩn, đồng thời tăng độ cứng vững của chi tiết và giảm áp
lực trên bề mặt của các điểm tì.
Ví dụ chốt tì tự lựa 3 và 4 trên hình (hình 2-3). Tuy loại chốt tì này tiếp xúc
với phôi ở hai điểm nhưng nó chỉ hạn chế một bậc tự do.
A-A
A
3
4
2
1
A
Hçnh 2-3: Chäút tç
2-2-4. Chốt tì phụ
Chốt tì phụ không tham gia định vị chi tiết, mà chỉ có tác dụng nâng cao
độ cứng vững của chi tiết khi gia công. Chốt tì phụ có nhiều loại (hình 2-4a,b).
13
Khi gá đặt chi tiết, chốt tì phụ ở dạng tự do, chưa cố định. Dưới tác dụng của lò
xo 2 làm cho chốt 1 tiếp xúc với mặt tì của chi tiết cần gia công đã được định vị
và kẹp chặt xong. Sau đó dùng chốt 4 và vít 3 để cố định vị trí của chốt .
W*
4
3
W
W
W*
1
2
1
a)
b)
Hçnh 2-4 : Chäút
2-2-5. Phiến tì
Phiến tì là chi tiết định vị khi chuẩn là mặt phẳng đã được gia công (chuẩn
tinh) có diện tích thích hợp (kích thước trung bình và lớn). Về kết cấu, phiến tì có
3 loại (hình 2-5), mỗi lọai có đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng :
L
d1
0,3
b
c
a
d
0,6
A
A-A
b
b
A
c1
L
c
A-A
450
A
A
b
Hçnh 2- 5: Caïc loaûi
phiãún tç
Loại 2-5a phiến tì phẳng đơn giản, dễ chế tạo, có độ cứng vững tốt, nhưng
khó làm sạch phoi vì các lỗ bắt vít lõm xuống, thường lắp trên các mặt thẳng
đứng.
Lọai 2-5b phiến tì có rãnh nghiêng sử dụng thuận tiện cho việc làm sạch,
bảo quản nhưng chế tạo tốn kém hơn các loại khác.
Loại 2-5c phiến tì bậc, bề mặt làm việc dễ quét sạch phoi và làm sạch do
có rãnh lõm 1÷2mm, vì chiều rộng B lớn nên khó gá đặt trong đồ gá, ít dùng hơn.
Người ta sử dụng 2 phiến tì hay 3 phiến tì tạo thành một mặt phẳng định vị
(chú ý nếu dùng 2 phiến tì, thì 1 phiến tì hạn chế 2 bậc tự do, phiến tì còn lại
14
khống chế 1 bậc tự do; Nếu dùng 3 phiến tì, thì mỗi phiến tì hạn chế 1 bậc tựû
do).Các phiến tì được lắp vào thân đồ gá bằng các vít kẹp và được mài lại cho
đồng phẳng và đảm bảo độ song song (hay vuông góc với đế đồ gá) sau khi lắp .
Phiến tì thường làm bằng thép có hàm lượng các bon C=0,15÷0,2%, tôi sau
khi thấm than để đạt độ cứng HRC =55÷60, qua mài bóng Ra=0,63÷0,25.
Phiến tì đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong các sổ tay cơ khí, sổ tay chế
tạo máy, sổ tay thiết kế đồ gá.
2-2-6. Sai số định vị khi định vị bằng mặt phẳng,
Sai số định vị xảy ra do sai số chế tạo bề mặt định vị của chi tiết gia công
và bề mặt định vị của chi tiết định vị của đồ gá.
2-3. Định vị khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài.
Khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài, chi tiết định vị thường dùng là:
2-3-1. Khối V
Khối V dùng để định vị khi mặt chuẩn định vị của chi tiết là mặt trụ ngoài
hoặc một phần của mặt trụ ngoài. Ưu điểm khi định vị bằng khối V là định tâm
tốt, tức là đường tâm của mặt trụ định vị của chi tiết bảo đảm trùng với mặt
phẳng đối xứng của hai mặt nghiêng làm việc của khối V, không bị ảnh hưởng
của dung sai kích thước đường kính mặt trụ ngoài. Một khối V có thể định vị
được những chi tiết có đường kính khác nhau.
- Kết cấu của khối V. Hình 2-6a trình bày kết cấu của khối V, có hai loại :
α
C
D
d2
O
a
b
d1
d
c
L1
L
Hình 2.6: Kết cấu khối V
+ Khối V dài: Tương đương với 4 điểm tiếp xúc và hạn chế 4 bậc tự do
(hoặc khối V có chiều dài tiếp xúc L của nó với mặt chuẩn định vị của chi tiết
sao cho L/D >1,5 ; D-đường kính của chi tiết). Khối V dài định vị những chi tiết
có đường kính lớn, thường khoét lõm như hình 2-6b. Để giảm bề mặt gia công
của khối V, người ta dùng hai khối V ngắn rồi lắp trên một đế (hình 2-6c).
15
+ Khối V ngắn:Tương đương 2 điểm tiếp xúc và hạn chế 2 bậc tự do (hoặc
khối V ngắn là khối V mà mặt chuẩn định vị trên chi tiết gia công chỉ tiếp xúc
với nó trên chiều dài L, với L/D< 1,5) .
Khi định vị theo các mặt chuẩn định vị thô của chi tiết, thì mặt định vị của
khối V phải làm nhỏ, bề rộng từ 2÷5mm hoặc khía nhám.
Vị trí của khối V quyết định vị trí của chi tiết, nên khối V phải được định
vị chính xác trên thân đồ gá bằng hai chốt và dùng vít để bắt chặt.
Khối V tiêu chuẩn có góc α=600, α=900 và α=1200.
Khối V định vị được chế tạo bằng thép 20X, 20; mặt định vị được thấm
các bon sâu 0,8÷1,2mm; tôi cứng đạt HRC=58÷62. Đối với những khối V dùng
làm định vị các trục có D>120mm, thì đúc bằng gang hoặc hàn, trên mặt định vị
có lắp các bản thép tôi cứng, khi mòn có thể thay thế được.
-Tính toán chọn khối V.
Khối V đã được tiêu chuẩn hoá, có thể tra các kích thước liên quan trong
các sổ tay công nghệ chế tạo máy. Đối với kích thước H do người thiết kế quyết
định. H là kích thước đo từ tâm O của trục kiểm có đường kính D đến mặt đáy
của khối V, kích thước D lấy bằng kích thước trung bình của kích thước mặt trụ
ngoài của chi tiết. Trong sản xuất, thường người ta lấy tâm o của trục kiểm (cũng
chính là tâm mặt trụ ngoài định vị của chi tiết) để điều chỉnh vị trí của dao, vì vậy
trên thực tế tâm mặt trụ ngoài của chi tiết cũng chính là chuẩn định vị khi chi tiết
lấy mặt ngoài để định vị trên khối V, do đó kích thước H biểu thị chiều cao kích
thước chuẩn định vị, nó cần phải được ghi trên bản vẽ làm việc của khối V và
dùng làm căn cứ cho việc kiểm tra khi chế tạo và điều chỉnh khối V.
Từ hình 2-6a, ta có :
⎛
⎞
⎜
⎟
1
2
D
C
⎜
⎟
H = h +
−
α
α
⎜
⎜
⎝
⎟
sin
tg
⎟
2
2 ⎠
Khi α=900, ta có :
Khi góc α= 1
H=h+0,707D-0,5C
H=h+1,087D-0,289C.
Trong đó : h và C- chọn theo kết cấu tiêu chuẩn của khối V; D- Kích thước
trung bình của đường kính mặt ngoài định vị của chi tiết .
- Tính sai số định vị khi chi tiết được định vị bằng mặt ngoài trên khối V.
Như trên đã trình bày, tâm mặt ngoài định vị của chi tiết là chuẩn định vị,
vì vậy, tính toán sai số định vị chính là tính lượng biến đổi lớn nhất của tâm mặt
ngoài trong một loạt chi tiết gia công.
Sơ đồ tính như hình 2-7, khi chi tiết có đường kính lớn nhất là D+∆D, tâm
mặt ngoài là O; khi chi tiết có đường kính bé nhất là D-∆D, chi tiết dịch xuống đến
khi tiếp xúc với khối V. Lúc này điểm
A trên chu vi sẽ dịch chuyển đến A1,
tương ứng tâm O dịch chuyển đến O1.
O
O1
δD/2
OO1 chính là lượng biến đổi vị trí của
chuẩn định vị do sai số vị trí mặt định
vị gây ra. Từ quan hệ hình học, ta được
:
A
A1
α
16
Hçnh 2-7: Så âäö tênh
δD
εdv = ∆mdv = OO =
1
α
2
2⋅sin
Sai số định vị phụ thuộc vào dung sai kích thứớc mặt chuẩn định vị ngoài
của chi tiết δD và trị số góc α của khối V.
2-3-2.Mâm cặp:
Khi chuẩn là mặt trụ ngoài, nếu gia công trên nhóm máy tiện hoặc nhóm
máy phay thì đồ định vị là chấu kẹp của mâm cặp 3 chấu tự định tâm. Mâm cặp
là cơ cấu định vị vạn năng, có khả năng điều chỉnh trong một phạm vi khá rộng
tuỳ theo kích thước bề mặt chuẩn định vị thay đổi. Mâm cặp là cơ cấu định vị
nhưng đồng thời cũng là cơ cấu kẹp chặt.
2-3-3.Ống kẹp đàn hồi
Khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài, có độ chính xác nhất định, nếu gia
công trên nhóm máy tiện hoặc máy phay đồ định vị có thể là ống kẹp đàn hồi.
Ống kẹp đàn hồi là cơ cấu tự định tâm có khả năng định tâm (khoảng
0,01÷0,03mm) cao hơn mâm cắp 3 chấu.
Ống kẹp đàn hồi được chế tạo từ các thép 20X, 40X, Y7A, Y10A, 9XC,
thép 45. Các bề mặt của chúng phải được tôi đạt độ cứng 45÷50 HRC.
(Trong chương cơ cấu tự định tâm sẽ trình bày kĩ hơn mâm cặp, ống kẹp
đàn hồi...)
2-4. Định vị khi chuẩn định vị là mặt trụ trong.
Khi lấy mặt trụ trong của chi tiết làm chuẩn định vị, ta có thể dùng các chi
tiết định vị: chốt gá, các loại trục gá...
2-4-1.Các loại chốt gá. (hình 2-8).
- Chốt trụ dài (h2-8a): Dùng chốt trụ dài có khả năng hạn chế 4 bậc tự do.
Về kết cấu, chiều dài phần làm việc L của chốt sẽ tiếp xúc với lỗ chuẩn D có tỉ số
L/D>1,5. Nếu phối hợp với mặt phẳng để định vị chi tiết, thì mặt phẳng chỉ được
hạn chế một bậc tự do.
- Chốt trụ ngắn (hình 2-8b,c): chốt trụ ngắn có khả năng hạn chế hai bậc tự
do tịnh tiến theo hai chiều vuông góc với tâm chốt . Tỉ lệ L/D≤ 0,33÷ 0,35.
- Chốt trám (chốt vát -hình 2-8d) chỉ hạn chế một bậc tự do.
DH7/h
dH7/m
b
c
d
a
dc
Hçnh 2-8: Caïc
17
Vật liệu để chế tạo các chốt gá như sau: khi dc ≤16mm, chốt gá được chế
tạo bằng thép dụng cụ Y7A,Y10A, 9XC, CD70; khi dc >16mm được chế tạo
bằng thép crôm-20X, thấm các bon đạt chiều dày lớp thấm 0,8÷1,2mm, sau đó
tôi đạt độ cứng HRC50÷55.
Lắp ghép giữa lỗ chuẩn và chốt gá là mối ghép lỏng nhẹ nhưng khe hở nhỏ
nhất (H7/h7) để có thể giảm bớt được sai số chuẩn. Còn lắp ghép giữa chốt và
thân đồ gá thường là (H7/k7) hoặc (H7/m7)
- Chốt côn: Các loại chốt côn như hình 2-9.
+ Chốt côn cứng: tương ứng 3 điểm (h2-9a), hạn chế 3 bậc tự do tịnh tiến.
+ Chốt côn tuỳ động (chốt côn mềm): tương ứng 2 điểm (h 2-9b) hạn chế 2
bậc tự do tịnh tiến. Chốt côn tuỳ động dùng khi chuẩn định vị là chuẩn thô nhằm
mục đích để bề mặt côn làm việc của chốt côn luôn luôn tiếp xúc với lỗ trong
một loạt phôi được chế tạo bằng cách đúc, rèn dập, đột lỗ...
60
0
a
b
Hçnh 2-9 : Chäút
Mặt côn làm việc của chốt, góc α=600 hoặc α=750 khi phôi lớn.
2-4-2. Các loại trục gá
* Trục gá hình trụ: là chi tiết định vị để gá đặt chi tiết gia công trên
máy tiện, máy phay, máy mài...khi chuẩn là lỗ trụ đã gia công tinh. Chiều dài làm
việc của trục gá L phải đảm bảo L/D>1,5 và hạn chế 4 bậc tự do (kết hợp với vai
chốt hạn chế 1 bậc tự do).
Lắp ghép giữa mặt chuẩn và mặt làm việc của trục gá phải có khe hở đủ
nhỏ để đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt gia công và mặt chuẩn thường dùng mối
ghép H7/h7, kết cấu của trục gá trụ như (hình 2-10a) hoặc lắp chặt (hình 2-10b)
18
2
1
300
l1 10
N
E F5L2
c
L
a-Làõp coï
b-Làõp
c- Truûc gaï
Hçnh 2-10
* Trục gá côn: do trục gá hình trụ lắp có khe hở, nên khi gia công những
chi tiết bạc trên máy tiện hoặc máy mài tròn ngoài, khả năng định tâm (độ đồng
tâm giữa mặt trong và mặt mgoài) thấp. Ví vậy để khắc phục tình trạng đó người
ta dùng trục gá côn với góc côn khoảng 3÷50 (độ côn 1/500÷1/1000). Trục gá côn
có tác dụng khử khe hở và có khả năng truyền mô men xoắn khá lớn. Kết cấu
như hình 2-10 c, tuy nhiên việc tháo chi tiết ra khỏi trục không phải dễ dàng.
Khi gia công các chi tiết có đường kính lỗ chuẩn khác nhau nhiều , để giảm
số lượng trục gá cần chế tạo, ta dùng trục gá côn di động.
* Trục gá đàn hồ: khi gia công các bạc thành mỏng trên máy tiện, máy
mài tròn ngoài...để tránh biến dạng do lực kẹp gây ra, ta dùng trục gá đàn hồi.
Loại này có khả năng định tâm tốt (0,01÷0,02mm), lực kẹp đồng đều.
2-4-3. Sai số định vị khi định vị bằng mặt trong.
* Tính sai số định vị khi dùng chốt gá .
- Chốt gá và lỗ ởí vị trí bất kì. Khi chốt gá đặt thẳng đứng, chuẩn định vị và
chốt gá có thể ở vị trí bất kì (hình 2-11 a). Trong trường hợp lỗ có đường kính
lớn nhất và chốt gá có đường kính nhỏ nhất, thì sai số chuẩn định vị là lượng
dịch chuyển tâm hình học của lỗ o1cto2ct
εdv xx = o1ct o2ct = 2 D + ∆D
Trong đó :
:
(
)
)
−
d − ∆d = δD + δd + ∆
)
]
D- đường kính danh nghĩa của mặt lỗ định vi.
±∆D- sai lệch đường kính của mặt lỗ định vi.
d- đường kính danh nghĩa của chốt gá.
±∆d- sai lệch đường kính của chốt gá .
δD- dung sai kích thước đường kính lỗ.
δd- dung sai kích thước đường kính chốt gá.
∆ - khe hở nhỏ nhất giữa chốt gá và mặt lỗ định vị.
19
Tải về để xem bản đầy đủ
177 trang
30740
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Trang bị công nghệ và cấp phôi tự động", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_trang_bi_cong_nghe_va_cap_phoi_tu_dong.pdf
