Tính toán và thiết kế qui trình công nghệ chế tạo thân máy

Lêi nãi ®Çu

Ngµy nay, khi ®Êt níc ®ang trong giai ®o¹n tiÕn tíi C«ng nghiÖp ho¸ -

HiÖn ®¹i hãa, th× ngµnh C¬ khÝ nãi chung vµ ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y nãi

riªng chë thµnh mét ngµnh c«ng nghiÖp mòi nhän ®Ó ph¸t triÓn ®Êt níc. Bëi v×

nã lµ ngµnh c¬ b¶n ®Ó ph¸t triÓn tÊt c¶ c¸c ngµnh kh¸c. V× vËy ®i s©u vµ tËp

trung nghiªn cøu vµo nã lµ hÕt søc quan träng.

QuyÓn ®å ¸n nµy ®· ®a ra mét sè c¬ së lý thuyÕt vµ tÝnh to¸n vÒ thiÕt kÕ

m¸y khoan bµn vµ qui tr×nh, trang bÞ c«ng nghÖ ®Ó chÕ t¹o th©n m¸y. Trong

®iÒu kiÖn s¶n xuÊt t¹i ViÖt nam, nªn trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ em ®· cè

g¾ng vËn dông vµo thùc tÕ ®Ó ®¶m b¶o ®å ¸n thiÕt kÕ kh¶ thi. Nh thiÕt kÕ qui

tr×nh, trang bÞ c«ng nghÖ ®Ó chÕ t¹o th©n m¸y em ®· sö dông ph¬ng ¸n ph©n t¸n

nguyªn c«ng, sö dông c¸c m¸y c«ng cô v¹n n¨ng s½n cã ë ViÖt nam céng víi

c¸c ®å g¸ chuyªn dïng vµ tËn dông nguån nh©n lùc d thõa ®Ó ®¶m b¶o tÝnh kinh

tÕ cña ®å ¸n.

KÕt cÊu cña ®å ¸n ®îc chia lµm ba phÇn chÝnh.

PhÇn I : TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¸y khoan bµn.

PhÇn II : TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o th©n m¸y.

PhÇn III: TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ c¸c ®å g¸ chuyªn dïng.

MÆc dï ®· cè g¾ng t×m tßi vµ häc hái song b¶n ®å ¸n nµy míi chØ dõng l¹i

ë møc tËp thiÕt kÕ cña mét sinh viªn ngµnh C¬ khÝ chÕ t¹o m¸y. Nªn ch¾c ch¾n

cßn nhiÒu sai sãt rÊt mong c¸c thÇy vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp gãp ý.

Em xin tr©n thµnh c¸m ¬n c¸m ¬n thÇy §inh §¾c HiÕn lµ ngêi ®· trùc tiÕp

híng dÉn em trong suèt qu¸ tr×nh thùc tËp vµ lµm ®å ¸n, cïng c¸c thÇy c« ë bé

m«n c«ng nghÖ ®· gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh thùc tËp t¹i bé m«n.

5

PhÇn I

ThiÕt kÕ m¸y khoan bµn

Ch¬ng i kh¶o s¸t mét sè m¸y t¬ng tù

1. Chøc n¨ng cña m¸y khoan bµn.

M¸y khoan bµn lµ mét lo¹i m¸y khoan cì nhá, ®Æt ë trªn bµn dïng ®Ó gia

c«ng nh÷ng chi tiÕt nhá víi nh÷ng lç nhá cã ®êng kÝnh kh«ng qu¸ 16 mm.

TruyÒn ®éng trôc chÝnh dïng puli ®ai truyÒn cã nhiÒu bËc thêng cho v©n

tèc cao. Lo¹i m¸y nµy dïng réng r·i trong c¸c nghµnh cí khÝ chÝnh x¸c.

2. Mét sè m¸y khoan bµn cã ®é chÝnh x¸c cao.

a. M¸y khoan bµn kiÓu 2H106Π.

M¸y dïng ®Ó khoan c¸c lç cã ®êng kÝnh ®Õn 6 mm trong c¸c vËt phÈm

kim lo¹i ®en, mµu vµ dïng cã hiÖu qu¶ nhÊt trong s¶n xuÊt hµng lo¹t víi khèi l￾îng lín.

§éng c¬ ®iÖn quay trôc chÝnh qua bé phËn truyÒn ®éng d©y ®ai thang. Cßn

chuyÓn ®éng ch¹y dao lµm b»ng tay. C¬ së cña m¸y lµ bµn, trong ®ã ®éng c¬

®iÖn ®îc bè trÝ trªn mét panen dïng tay quay ®Ó n©ng ®Çu khoan qua hai b¸nh

r¨ng nghiªng vµ khíp vÝt. M¸y cã c¬ cÊu kÐo c¨ng vµ æn ®Þnh d©y ®ai còng nh

cã c¬ cÊu kÑp ®Çu khoan vµo trô.

X¸c ®Þnh ®é s©u khoan nhê mét gèi ®ì ®Æc biÖt nèi liÒn víi èng mòi

chèng. Sau khi khoan song b»ng mét lß xo èng mòi chèng trë vÒ vÞ trÝ cò ë trªn.

Nh÷ng sè liÖu c¬ b¶n

KÝch th íc chñ yÕu:

- §êng kÝnh khoan lín nhÊt : 6 mm.

- TÇm víi trôc chÝnh : 125 mm.

- DÞch chuyÓn th¼ng ®øng lín nhÊt cña trôc chÝnh: 70 mm.

6

- DÞch chuyÓn lín nhÊt cña ®Çu khoan trªn trô b»ng tay: 130 mm.

- Kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Çu trôc chÝnh tíi mÆt bµn

BÐ nhÊt : 50 mm.

Lín nhÊt : 250 mm.

Bµn vµ ®Çu trôc chÝnh:

- DiÖn tÝch mÆt bµn hiÖu dông : 200 x 200 mm.

- ChiÒu réng r·nh ch÷ T cña bµn : 14 mm.

- §Çu c«n trôc chÝnh ngoµi : Moãc sæ 1σ, Thu ng¾n l¹i.

C¬ häc cña m¸y:

- Sè lîng vËn tèc cña trôc chÝnh : 7 cÊp.

- Sè vßng quay trôc chÝnh (vg/ph) : 1000; 1400; 2000; 2800;

4000; 5000; 8000.

DÉn ®éng, kÝch th íc vµ t¶i träng:

- §éng c¬ ®iÖn ba pha

C«ng suÊt : 0,4 KW.

Sè vßng quay : 1500 (vg/ph).

- KÝch thíc cña m¸y (dµi x réng x cao): 560 x 405 x 625 mm.

b. M¸y khoan bµn kiÓu 2H112Π.

M¸y dïng ®Ó khoan c¸c lç cã ®êng kÝnh ®Õn 12 mm trong c¸c vËt phÈm

kim lo¹i ®en, mµu vµ dïng cã hiÖu qu¶ nhÊt trong s¶n xuÊt hµng lo¹t víi khèi l￾îng lín.

§éng c¬ ®iÖn quay trôc chÝnh qua bé phËn truyÒn ®éng d©y ®ai thang. Cßn

chuyÓn ®éng ch¹y dao lµm b»ng tay. C¬ së cña m¸y lµ bµn, trong ®ã ®éng c¬

®iÖn ®îc bè trÝ trªn mét panen dïng tay quay ®Ó n©ng ®Çu khoan qua hai b¸nh

r¨ng nghiªng vµ khíp vÝt. M¸y cã c¬ cÊu kÐo c¨ng vµ æn ®Þnh d©y ®ai còng nh

cã c¬ cÊu kÑp ®Çu khoan vµo trô.

X¸c ®Þnh ®é s©u khoan nhê mét gèi ®ì ®Æc biÖt nèi liÒn víi èng mòi

chèng. Sau khi khoan song b»ng mét lß xo èng mòi chèng trë vÒ vÞ trÝ cò ë trªn.

7

Nh÷ng sè liÖu c¬ b¶n

KÝch th íc chñ yÕu:

- §êng kÝnh khoan lín nhÊt : 12 mm.

- TÇm víi trôc chÝnh : 160 mm.

- DÞch chuyÓn th¼ng ®øng lín nhÊt cña trôc chÝnh : 100 mm.

- DÞch chuyÓn lín nhÊt cña ®Çu khoan trªn trô b»ng tay: 250 mm.

- Kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Çu trôc chÝnh tíi mÆt bµn

BÐ nhÊt : 70 mm.

Lín nhÊt : 420 mm.

Bµn vµ ®Çu trôc chÝnh:

- DiÖn tÝch mÆt bµn hiÖu dông : 250 x 250 mm.

- ChiÒu réng r·nh ch÷ T cña bµn : 14 mm.

- §Çu c«n trôc chÝnh ngoµi : Moãc sæ 1σ, Thu ng¾n l¹i.

C¬ häc cña m¸y:

- Sè lîng vËn tèc cña trôc chÝnh : 7 cÊp.

- Sè vßng quay trôc chÝnh (vg/ph) : 500; 710; 1000; 1400;

2000; 2800; 4000.

DÉn ®éng, kÝch th íc vµ t¶i träng:

- §éng c¬ ®iÖn ba pha

C«ng suÊt : 0,6 KW.

Sè vßng quay : 1500 (vg/ph).

KÝch thíc cña m¸y (dµi x réng x cao): 785 x 465 x 795 mm.

3. Chon m¸y c¬ së:

Qua sè liÖu cña c¸c m¸y khoan bµn ®· kh¶o s¸t vµ theo yªu cÇu thiÕt kÕ ®·

giao ta chän m¸y khoan bµn kiÓu 2H112Π lµm c¬ së ®Ó thiÕt kÕ m¸y míi.

cH¬ng II thiÕt kÕ m¸y míi

8

I. thiÕt kÕ ®éng häc m¸y khoan bµn.

- Yªu cÇu khoan c¸c lç tõ φ1 ÷ φ12.

Ta chän theo m¸y c¬ së lµ:

- Sè cÊp tèc ®é lµ : 7

- nmin ÷ nmax = 500 ÷ 4000 vßng/ phót.

1. X¸c ®Þnh chuçi sè vßng quay cña m¸y khoan bµn.

Nh ®· nghiªn cøu mçi lo¹i m¸y ®Òu cã mét giíi h¹n sè vßng quay cña trôc

chÝnh tõ nmin ®Õn nmax. Trong ®ã cã Z cÊp tèc ®é nmin = n1, n2,… nk, nk +1,… nz =

nmax, c¸c trÞ sè nµy ph¶i ph©n bè sao cho cã lîi nhÊt

Tõ c«ng thøc

1000

.d.n V

π

= [m/phót]

Víi d: §êng kÝnh chi tiÕt gia c«ng.

n: Sè vßng quay trôc chÝnh.

Cho d thay ®æi ta sÏ ®îc V x¸c ®Þnh t¬ng øng víi mét sè vßng quay nµo ®ã

biÓu diÔn mèi quan hÖ V, d, n ta ®îc ®å thÞ (h×nh 1)

Gi¶ sö ®êng kÝnh chi tiÕt gia c«ng lµ d0 ta x¸c ®Þnh ®îc V0 hîp lý dïng ®å

thÞ ta x¸c ®Þnh ®îc n0 hîp lý. Nhng do m¸y cã h÷u h¹n cÊp tèc ®é nªn n0 thêng

9

n

1

=n

min

n

2

n

2

= n

max

n

k+1

n

k

n

0

V

k+1

V

0

V

k

d

0

V

(m/p)

d(mm)

H×nh 1

kh«ng cã trong m¸y mµ nk < n0 < nk + 1 hay Vk < V0 < Vk + 1. §Ó ®ì hao mßn m¸y

ta chän tèc ®é gia c«ng thùc tÕ lµ nk øng víi Vk

VËy ta cã tæn thÊt tèc ®é:

100%

V

V

100% 1

V

V V

ΔV

0

k

k

0 k ×















× = −

−

=

Tæn thÊt lín nhÊt khi V0 tiÕn ®Õn Vk+1

100%

V

V

V) lim 1

0

k

max V0 Vk 1

×















= − → +

(Δ 100%

V

V

1

k 1

k ×















= −

+

NÕu ta ph©n bè sè vßng quay bÊt kú sÏ dÉn ®Õn (∆V)max thay ®æi bÊt kú mµ

ta mong muèn (∆V)max = const khi d0 thay ®æi

100% C 50%

V

V

1

k 1

k × = ≤ 













 ⇒ −

+

Const

n

n

V

V

k 1

k

k 1

k ⇒ = =

+ +

⇒ sè vßng quay ph¶i ph©n bè theo cÊp sè nh©n.

2. X¸c ®Þnh c¸c sè h¹ng cña chuçi sè vµ c«ng béi.

NÕu gäi c«ng béi cña chuçi sè vßng quay lµ ϕ th× ta cã trÞ sè chuçi sè

vßng quay nh sau:

n1 ... = nmin

n2 ... = n1. ϕ

n3 = n2. ϕ ... = n1. ϕ

2

...

nZ = ... nZ-1. ϕ = n1. ϕ

Z-1 = nmax

Ta cã: ϕ

Z-1 =

min

max

n

n

⇒ ϕ = Z 1

min

max

n

n

−

Trªn mét m¸y chuçi sè vßng quay cña trôc chÝnh cã thÓ cã nhiÒu c«ng béi

kh¸c nhau, cã môc ®Ých më réng ph¹m vi ®iªu chØnh m¸y vµ tr¸nh tèc ®é thõa

v« Ých. Ta lÊy c¸c sè h¹ng trong theo nguyªn t¾c gÊp 10 nghÜa lµ mét sè h¹ng

bÊt kú trÞ sè cña chuçi sè gÊp 10 lÇn trÞ sè cña h¹ng c¸ch nã x sè h¹ng.

nx+1 = 10.n1

10

MÆt kh¸c: nx+1 = n1. ϕ

x

VËy ta cã : ϕ

x

= 10 ⇒ ϕ = x

10 .

Víi sè cÊp tèc ®é = 7 ⇒ ϕ = 7 1

500

4000

− = 1,414

Chän theo tiªu chuÈn ϕ = 1,41 b¶ng I-1 [3]

⇒ Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sè h¹ng lµ x = lgϕ

1

= lg1,41

1

= 6

Theo d·y trÞ sè vßng quay tiªu chuÈn (c¬ së thµnh lËp tõ trÞ sè vßng quay

®Çu tiªn n1 = 1 vßng/phót, c«ng béi ϕ = 1 ÷ 40) trang 13 [3] ta cã:

n1 = nmin = 500; n2 = 710; n3 = 1000; n4 = 1410

n5 = 2000; n6 = 2800; n7 = 4000.

3. Líi kÕt cÊu

X¸c ®Þnh tû sè nhãm truyÒn: sö dông ®éng c¬ cã tèc ®é n®c = 1500

vßng/phót:

0,33

1500

500

n

n

i

0

1

1 = = = 1,3

1500

2000

n

n

i

0

5

5 = = =

0,47

1500

710

n

n

i

0

2

2 = = = 1,8

1500

2800

n

n

i

0

6

6 = = =

0,67

1500

1000

n

n

i

0

3

3 = = = 2.6

1500

4000

n

n

i

0

7

7 = = =

0,94

1500

1410

n

n

i

0

4

4 = = =

Do chuçi vßng quay tu©n theo cÊp sè nh©n nªn c¸c tû sè truyÒn còng tu©n

theo cÊp sè nh©n víi c«ng béi lµ ϕ

x

víi x lµ lîng më.

Ta cã:

i1 : i2 : i3 : i4 : i5 : i6 : i7 = n1 : n2 : n3 : n4 : n5 : n6 : n7

n1 : n2 : n3 : n4 : n5 : n6 : n7= 1 : ϕ : ϕ

2

: ϕ

3

: ϕ

4

: ϕ

5

: ϕ

6

i1 : i2 : i3 : i4 : i5 : i6 : i7 = 1 : ϕ : ϕ

2

: ϕ

3

: ϕ

4

: ϕ

5

: ϕ

6

Nªn ta vÏ ®îc líi kÕt cÊu:

11

n

1

n

2

n

3

n

4

n

5

n

6

n

7

n

0

4. TÝnh th«ng sè bé truyÒn.

• Chän ®êng kÝnh b¸nh ®ai chñ ®éng theo d·y tiªu chuÈn vµ theo c«ng

thøc 4.2 t1 [4].

1 ε

d .i

d

1

2

−

= [mm]

d1: §êng kÝnh b¸nh ®ai chñ ®éng.

d2: §êng kÝnh b¸nh ®ai bÞ ®éng.

ε: HÖ sè trît; chän ε = 0,02

VËy ta cã:

Chän ®êng kÝnh b¸nh chñ ®éng theo d·y tiªu chuÈn

- d17 = 71 ⇒ d’27 = 188

1 0,02

71.2,6

1 ε

d i

17 7 =

−

=

−

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d27 = 180 [mm] .100% 2,4%

2,6

180 71 2,6

%Δi

7 =

− ⇒ =

- d16 = 90 ⇒ d’26 = 165

1 0,02

90.1,8

1

d i

16 6 =

−

=

−ε

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d26 = 160 [mm] .100% 1,2%

1,8

160 90 1,8

% i

6 =

− ⇒ Δ =

- d15 = 112 ⇒ d’25 = 148

1 0,02

112.1,3

1

d i

15 5 =

−

=

−ε

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d25 = 140 [mm] .100% 3,8%

1,3

140 112 1,3

% i

5 =

− ⇒ Δ =

12

- d14 = 125 ⇒ d’24 = 119,8

1 0,02

125.0,94

1

d i

14 4 =

−

=

−ε

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d24 = 125 [mm] .100% 6%

0,94

125 125 0,94 % i

7 =

− ⇒ Δ =

- d13 = 140 ⇒ d’23 = 95,7

1 0,02

140.0,67

1

d i

13 3 =

−

=

−ε

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d23 = 90 [mm] .100% 4%

0,67

90 140 0,67 % i

3 =

− ⇒ Δ =

- d12 = 160 ⇒ d’22 = 76

1 0,02

160.0,47

1

d i

12 2 =

−

=

−ε

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d22 = 80 [mm] .100% 6%

0,47

80 160 0,47 % i

2 =

− ⇒ Δ =

- d11 = 180 ⇒ d’21 = 60,6

1 0,02

180.0,33

1

d i

11 1 =

−

=

−ε

[mm]

Chän theo tiªu chuÈn

d27 = 63 [mm] .100% 6%

0,33

63 180 0,33 % i

1 =

− ⇒ Δ =

• X¸c ®inh kho¶ng c¸ch trôc truyÒn a

Theo c«ng thøc 4.3 t1[4] ta cã kho¶ng c¸ch trôc truyÒn a lµ

a ≥ (1,5 ÷ 2).(d1 + d2)

ë ®©y ta chon cÆp truyÒn 7 ®Ó tÝnh to¸n vµ chän a = 1,8.(d1 + d2)

a = 1,8.(d17 + d27) = 1,8.(71 + 180) = 451

• x¸c ®Þnh chiÒu dµi d©y ®ai.

Theo c«ng thøc 4.4 t1 [4] ta cã c«ng thøc x¸c ®inh chiÒu dµi d©y ®ai lµ

4.a

(d d )

2

….(d d )

l 2.a

2

1 2 2 − 1 +

+

= +

1302

4.451

(180 71)

2

.(71 180)

l 2.451

2

=

−

+

+

= +

π

[mm]

13

theo b¶ng 4.13 t1 [4] chän lo¹i ®ai thêng ký hiÖu lµ O víi c¸c th«ng sè

nh sau:

bt b h y0 A l

8,5 10 6 2,1 4,7 1400

• kiÓm nghiÖm vÒ tuæi thä ®ai

Theo c«ng thøc 4.15 t1 [4] tuæi thä ®ai ®îc kiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn

sau

i 10

l

V

i = ≤ max = Víi i lµ sè lÇn uÊn trong 1gi©y.

5,57

60000

.71.1500

60000

.d n

V

17 0 = = =

π π

[m/s]

4 i 10

l400

5,57.1000 i = = ≤ max = Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn.

• X¸c ®Þnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc a

Kho¶ng c¸ch trôc a ®îc x¸c ®Þnh l¹i theo c«ng thøc 4.6 t1[4] ta cã

4

8

a

2 2

λ + λ − Δ

=

1005,93

2

.(71 180) 1400

2

(d d )

l

17 27 =

+

= −

+

= −

π π

λ

54,5

2

180 71

2

(d d ) 17 27 =

−

=

−

∆ =

500

4

005,93 854,5

a

2 2

=

+ −

=

1 1005,93 [mm]

• KiÓm nghiÖm gãc «m

14

b

y

h

40…

b t

0