Nhận xét của giáo viên hớng dẫn đồ án Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2011 Giáo viên hớng dẫn Nguyễn Thuận Nhận xét của giáo viên chấm đồ án Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2010 Giáo viên chấm đồ án Mục lục Lời nói đầu 4 Phần mở đầu: 5 I. Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng 5 II. Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng 7 III. Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế 8 Chơng I: Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy 10 - 1 - I.1. Tổng quan về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy 10 I.2. Các sơ đồ gia công điển hình trên máy 10 I.3. Tổng hợp cấu trúc động học máy 13 I.4. Kết luận 14 Chơng II: Thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy 16 II.1. Thiết kế đặc tính công nghệ 16 II.2. Thiết kế đặc tính kích thớc 16 II.3. Thiết kế đặc tính động học 17 II.4. Thiết kế đặc tính động lực học 19 Chơng III: Thiết kế động học máy 22 III.1. Hộp tốc độ 22 III.2. Hộp chạy dao 41 III.3. Hộp xe dao 57 Chơng IV: Thiết kế động lực học máy 60 IV.1. Xác định chế độ làm việc của máy 60 IV.2. Xác định lực kéo chạy dao 62 IV.3. Tính công suất động cơ 62 IV.4. Động lực học máy trong thời kỳ ổn định 65 Chơng V: Thiết kế chi tiết máy 67 V.1. Thiết kế cụm trục chính 67 V.2. Tính toán bộ truyền bánh đai của hộp tốc độ 75 V.3. Tính ly hợp ma sát đĩa 77 V.4. Tính ly hợp vấu 79 V.5. Tính toán bộ truyền bánh răng - thanh răng 80 V.6. Thiết kế vít me đai ốc 81 Chơng VI: Thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội 85 VI.1. Thiết kế hệ thống bôi trơn 85 Chơng VII: Hớng dẫn sử dụng và điều chỉnh máy 91 VII.1. Hớng dẫn sử dụng 91 VII.2. Hớng dẫn điều chỉnh máy 93 Tài liệu tham khảo [1]- Thiết kế máy cắt kim loại. Tác giả: Mai Trọng Nhân. (Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên). [2]- Thiết kế máy công cụ. Tác giả: Nguyễn Anh Tuấn - Phạm Đắp. (Nxb Khoa học Kỹ thuật). [3]- Thiết kế máy công cụ. Tác giả: Phạm Đắp. (Nxb Khoa học Kỹ thuật). [4]- Hệ dẫn động cơ khí T 1 . Tác giả: Trịnh Chất. [5]- Hệ dẫn động cơ khí T 2 . Tác giả: Lê Văn Uyển. - 2 - [6]- Giáo trình máy cắt kim loại T 1, , T 2 . (Nxb khoa học kỹ thuật). [7]- Giáo trình máy cắt kim loại T 1 , T 2 , T 3 , T4. Tác giả: Bộ môn Máy & TĐH. (Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên). [8]- Giáo trình vật liệu học. [9]- Chi tiết máy T 1 , T 2 . Trịnh Chất - Lê Văn Uyển [10]- Sức bền vật liệu. Tác giả: Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Lơng. Lời nói đầu Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc ta nói riêng hiện nay đó là việc cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất. Nó nhằm tăng năng suất lao động và phát triển nhanh nền kinh tế quốc dân. Trong đó công nghiệp chế tạo máy cắt kim loại và thiết bị đóng vai trò then chốt. Để đáp ứng nh cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế, nâng cấp máy cắt kim loại là việc trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy cắt kim loại và trang thiết bị cơ khí hoá cũng nh khả năng áp dụng lý luận khoa học vào thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu đợc. Sau thời gian học tập tại trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đến nay, em đã hoàn thành chơng trình học của ngành cơ khí chế tạo máy. Để có sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có đợc sự khái quát chung về nhiệm vụ của một ngời thiết kế, em đợc nhận đề tài: "Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng". Đợc sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Thuận và các thầy cô giáo trong bộ môn Chế tạo máy, cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do trình độ còn - 3 - hạn chế nên đồ án chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy cô để em có điều kiện học hỏi thêm. Em xin chân thành cảm ơn!. Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2011 Sinh viên thiết kế Dng Minh Sỏng Phần mở đầu I. Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng 1. Khả năng công nghệ: Trong nhà máy cơ khí, máy tiện chiếm một tỉ lệ khá lớn so với các máy móc trang thiết bị khác. Máy tiện đợc sử dụng để gia công các chi tiết có bề mặt trụ tròn xoay (bao gồm cả bề mặt trụ trong và trụ ngoài), bề mặt ren; bề mặt định hình tròn xoay; bề mặt cam đĩa; xén mặt đầu; cắt rãnh; Khi có thêm đồ gá và các cơ cấu phụ trợ đặc biệt, máy tiện có khả năng hớt lng, tiện trục khuỷu, tiện các mặt đa diện và có thể khoan, khoét, doa, đánh bóng khi có yêu cầu. 2. Phân loại máy tiện: Để thuận tiện cho việc nghiên cứu khảo sát, trong nhóm máy tiện ngời ta cũng chia ra các nhóm sau: * Phân loại theo trọng lợng máy: - Máy tiện loại nhẹ (< 1 tấn). - Máy tiện loại trung (< 10 tấn). - Máy loại nặng (> 10 tấn). * Phân loại theo mức độ chính xác máy: - Máy chính xác thông thờng (cấp E). - Máy chính xác nâng cao (cấp D). - Máy chính xác cao (cấp C). - Máy chính xác đặc biệt cao (cấp B). - Máy chính xác siêu cao (cấp A). * Phân loại theo mức độ chuyên môn hoá: - Máy tiện vạn năng. - Máy tiện chuyên môn hoá. - Máy tiện chuyên dùng. - 4 - * Phân loại theo mức độ tự động: - Máy tiện thông thờng. - Máy tiện bán tự động. - Máy tiện tự động. - Máy tiện tổ hợp. 3. Các bộ phận chính của máy tiện: 1. Tay đặt trị số bớc tiến hoặc bớc ren; 2. Tay đặt bớc tiến hoặc bớc ren; 3, 20. Tay điều khiển khớp ly hợp ma sát truyền động chính; 4, 7. Tay đặt tần số quay của trục chính; 5. Tay đặt ren tiêu chuẩn hoặc ren bớc tăng; 6. Tay đặt ren trái hoặc ren phải; 8. Tay ngắt bánh răng ra khỏi thanh răng khi cắt ren; 9. Tay dịch chuyển bàn trợt ngang; 10. Tay quay và kẹp chặt ổ dao; 11. Tay dịch chuyển bàn trợt dọc; 13. Tay gạt bớc tiến dọc và ngang; 14. Tay hãm nòng ụ sau; 15. Tay hãm ụ sau trên băng máy; 21. Tay điều khiển đai ốc 2 mởng của vít me; 12. Công tắc cho chạy nhanh xe dao; 22. Nút bấm đóng mở động cơ truyền động chính; 16. Vô lăng nòng ụ sau; 23. Vô lăng dịch chuyển bàn xe dao; 17. Công tắc của đèn chiếu sáng cục bộ; 18. Công tắc chung; 19. Công tắc của máy bơm dung dịch làm nguội. 4. Các hệ thống điều khiển của máy tiện: * Hệ thống điều khiển của máy tiện rất đa dạng và phức tạp, tuy nhiên về cơ bản nó bao gồm ba bộ phận chính sau: - Bộ phận điều khiển. - Bộ phận chấp hành để thực hiện các chuyển động theo tín hiệu điều khiển. - Bộ phận trung gian truyền tín hiệu điều khiển từ bộ phận điều khiển đến bộ phận chấp hành. - 5 - * Một số cơ cấu điều khiển chính của máy. - Cơ cấu tác động vào hệ thống điều khiển. - Cơ cấu dịch chuyển bánh răng. - Cơ cấu xác định vị trí tay gạt. - Cơ cấu điều khiển kẹp chặt. - Cơ cấu điều khiển tập trung một tay gạt. - Cơ cấu điều khiển chọn tốc độ, II. Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy đợc sử dụng rất phổ biến trong thực tế. Với khả năng công nghệ của máy rất rộng rãi, gia công đạt độ chính xác cao. Chính vì vậy máy tiện đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất ra sản phẩm của nhà máy cơ khí. * Đặc trng kỹ thuật của máy tiện. Kích thớc giới hạn của phôi và dao trong quá trình công nghệ đợc xác định theo kích thớc cơ bản của máy. Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có đ- ờng kính gia công lớn nhất trên băng máy là: D max = 2H + Chiều cao tâm máy H = 200(mm) D max = 400(mm) + Khoảng cách giữa hai mũi tâm: L = (3,5 ữ 7)H Chọn L = 5H = 5 . 200 = 1000(mm) + Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính gia công có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật. Theo 3-2[1] D 1max = (1,2 ữ 1,4)H Lấy D 1max = 1,2 H = 1,2 . 200 = 240(mm) + Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính. Theo 3-4[1]:d max = (0,15 ữ 0,2)D 1max Lấy d max = 0,2 D 1max = 0,2 . 240 = 48(mm) + Đờng kính bé nhất của phôi, theo 3-3[1]: D min = d R 1 D max Trong đó: R d - là phạm vi thay đổi đờng kính: R d = 8 ữ 10 - 6 - Chọn R d = 10 D min = 10 1 D 1max = 10 1 . 240 = 24(mm) Sử dụng đài gá dao, 4 chỗ gá bốn dao. * Cấu trúc truyền dẫn động học máy gồm: + Xích tốc độ. + Xích tiện trơn. + Xích chạy dao tiện ren. + Xích chạy dao tiện ren chính xác. + Xích chạy dao nhanh. III. Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế Thiết kế máy là một quá trình phân tích tổng hợp bao gồm các giai đoạn sau: 1- Thiết kế cấu trúc động học máy: Nội dung công việc tổng hợp cấu trúc động học máy xuất phát từ đối t- ợng gia công, phơng pháp gia công, dụng cụ gia công để xây dựng sơ đồ cấu trúc động học máy. 2- Các đặc trng cơ bản của máy bao gồm: Các đặc trng công nghệ, kích thớc, động học và động lực học. 3- Thiết kế động học máy: Xuất phát từ sơ đồ cấu trúc động học và các đặc trng động học cơ bản để xác định các thông số động học cơ bản của cơ cấu máy và lập sơ đồ động. 4- Tính toán động lực học máy: Nhiệm vụ của bớc thiết kế này là giải quyết bài toán thuận của động lực học, xuất phát từ chế độ chuyển động, tính toán lực tác dụng trên các chi tiết, tính toán chi phí năng lợng cung cấp và điều hoà năng lợng trong máy. 5- Tính chi tiết máy: Xác định kích thớc, hình dạng chi tiết đảm bảo chịu đợc tải trọng yêu cầu. 6- Kết Cấu máy: Trên cơ sở các giai đoạn trên và cùng với những hiểu biết về kết cấu, ngời thiết kế tiến hành xây dựng kết cấu các bộ phận và toàn máy trên các bản vẽ lắp. 7- Đề xuất những nguyên tắc cơ bản về chạy thử và sử dụng máy: Kết luận - 7 - Quá trình thiết kế máy là một quá trình tổng hợp phức tạp. Công việc hoàn chỉnh bản thiết kế máy không phải dễ dàng đạt đợc ngay, mà đòi hỏi ng- ời cán bộ thiết kế phải có đợc kiến thức chuyên môn nhất định, phải luôn trau rồi tích lũy kinh nghiệm phong phú về nhiều mặt mới có thể hoàn thành bản thiết kế theo mong muốn. - 8 - Chơng I Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy I.1. Tổng quát về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy: Một sản phẩm nào đó có thể thực hiện bằng những quy trình công nghệ khác nhau và tơng ứng là những máy khác nhau.Vì vậy yếu tố ảnh hởng tới sơ đồ nguyên tắc máy là quy trình công nghệ mà máy đó thực hiện. Cho nên phân tích lựa chọn phơng pháp tạo hình tốt là nhiệm vụ đầu tiên của tổng hợp cấu trúc động học máy. Máy máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ đ- ợc sử dụng rất rộng rãi, để gia công các bề mặt định hình tròn xoay, các loại ren nh ren quốc tế, ren môđun, ren anh, ren pít. Có khả năng tiện trơn, tiện cắt đứt, tiện ngoài, tiện trong, ngoài ra còn có thể tiện đợc các bề mặt là elíp nhng phải chế tạo và thiết kế đồ gá. Máy còn có khả năng thực hiện các nguyên công khoan, khoét, doa. Với loại máy này phù hợp với các loại hình sản xuất. I.2. Các sơ đồ gia công điển hình trên máy: Bề mặt hình học các chi tiết máy rất đa dạng, nó thờng đợc hợp thành từ các bề mặt cơ bản khác nhau. Việc tạo hình các bề mặt cơ bản thực chất là tạo hình đờng sinh và đờng sinh và đờng chuẩn hay có thể tạo hình bằng cách tạo ra đờng sinh và thực hiện trợt đờng sinh theo đờng chuẩn. Trong chế tạo máy có các phơng pháp tạo hình nh: - Phơng pháp chép hình. - Phơng pháp bao hình. - Phơng pháp quỹ tích (vết). - Phơng pháp tiếp xúc. ở máy tiện ren vít vạn năng thì công việc gia công ren trên máy đợc coi là điển hình vì sơ đồ gia công ren có số lợng chuyển động tạo hình là nhiều nhất và phức tạp nhất. Nó có ý nghĩa quyết định nhất đối với sơ đồ cấu trúc động học toàn máy. Ngoài ra trên máy còn làm đợc những công việc nh gia công các bề mặt tròn xoay ngoài và trong. Các bề mặt này đợc hình thành theo nguyên tắc sau: + Tiện trục trơn: Bề mặt trụ trơn đợc hình thành bởi các đờng tạo hình. Số lợng thành phần chuyển động tạo hình đợc xác định theo công thức 2-1[1]/(37) N = N S + N C - 2 1 N T Trong đó: N S - là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng sinh. - 9 - N C - là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng chuẩn. N T - là số lợng thành phần chuyển động tạo hình trùng. Với máy tiện ren vít vạn năng, số lợng thành phần chuyển động tạo hình là: N = 1+1- 0 = 2 - Sơ đồ: + Chuyển động cắt gọt: Là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình cắt. Thông thờng chuyển động cắt trùng với chuyển động tạo hình, điều này làm cho cấu tạo của máy đơn giản, song nó làm giảm năng xuất của máy. + Chuyyển động phân độ: Là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tơng đối giữa dao và phôi sang vị trí mới khi trên chi tiết có nhiều bề mặt cơ bản giống nhau. Với máy thiết kế thì chuyển động phân độ đợc sử dụng khi ta cắt ren nhiều đầu mối hoặc dịch bàn dao. + Chuyển động phụ: Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn khi không tham gia cắt gọt. Với máy tiện ren vít vạn năng gồm có các chuyển động: chuyển động chạy dao nhanh, đóng mở các cơ cấu dẫn động, đảo chiều, Để tạo hình bề mặt trụ trơn cần có hai chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi (Q) và chuyển động tịnh tiến của dao (T). - Đờng tạo hình động (đờng sinh (1)). - Đờng tạo hình tĩnh (đờng chuẩn (2)). - Phơng pháp gia công trụ trơn là phơng pháp quỹ tích - sở dĩ nh vậy là vì khi tiện ngoài đờng sinh (1) nhận đợc do vết của điểm A (điểm đỉnh của mũi dao). Do phôi quay nên điểm đỉnh mũi dao luôn tiếp xúc với đờng sinh (1), đờng chuẩn đợc tạo thành do phôi quay. - 10 - Q (2) (1) T [...]... is = Sn Cs I.4 Kết luận: Sơ đồ cấu trúc động học máy đợc thiết lập trên đây, chính là sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy tiện ren vít vạn năng kiểu 1k62 cần thiết kế Sự phối trí theo sơ đồ cấu trúc, là sự kết hợp của các chuyển động chấp hành thành phần, nhằm tạo ra các chuyển động chấp hành cần thiết giúp cho việc hoàn thành một số quá trình công nghệ nhất định thực hiện đợc trên máy - Khâu điều... lợi, chuyển động êm; có khả năng khử đợc khe hở sau quá trình sử dụng bị mòn Điều này làm tuổi thọ của máy đợc nâng cao, từ đó góp phần nâng cao độ chính xác của máy - 13 - - 14 - Chơng II thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy II.1 Thiết kế đặc tính công nghệ: Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công đợc các bề mặt tròn xoay (trụ trong và trụ ngoài), mặt đầu, các bề mặt ren Đồng thời có thể thực hiện... độ là Z = 24 Z 24 -1= -1=3 Z0 6 Dạng kết cấu nh sau: Z = 24 = 6 (1 + 3) = Z1 + Z2 Kết cấu phụ là: Z1' = 2 Lựa chọn phơng án kết cấu: - 22 - m Phơng án kết cấu đợc biểu diễn qua công thức kết cấu: Z = Pk k=1 Phơng án kết cấu quyết định số lợng bánh răng, số trục, số ổ bi, số lỗ trong vỏ hộp và tổng chi phí chế tạo vỏ hộp Vì vậy cần chọn phơng án tốt nhất khi so sánh một số chỉ tiêu sau đây: + Tổng... thì có thể đạt đợc cấp chính xác là 3 II.2 Thiết kế đặc tính kích thớc: Kích thớc giới hạn của phôi và dao đợc xác định theo kích thớc cơ bản của máy Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có đờng kính gia công lớn nhất trên băng máy là: Dmax= 2H + Chiều cao tâm máy H = 200(mm) Dmax = 400(mm) + Khoảng cách giữa hai mũi tâm: L = (3,5 ữ 7)H Chọn L = 5 H = 5 200 = 1000(mm) - 15 - + Đờng kính lớn nhất của phôi... tốc độ và hộp trục chính chung 1 vỏ + Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính Trong hai phơng án trên thì phơng án đầu thờng áp dụng với các máy cỡ lớn, cỡ vừa và trung Do máy thiết kế là máy cỡ vừa nhng không yêu cầu độ chính xác đặc biệt cao nên ta chọn phơng án đầu Với phơng án chọn có u nhợc điểm nh sau: * Ưu điểm: - Kết cấu gọn nhẹ, giá thành hạ, vì chỉ chung một vỏ hộp nên dễ tập trung các cơ cấu điều... trục chính máy * Độ bóng, độ chính xác có thể đạt đợc trên máy: + Tiện thô: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 7 ữ 8 - Độ bóng đạt đợc từ Ra = 50 ữ 12,5 àm + Tiện bán tinh: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 5 ữ 7 - Độ bóng đạt đợc Ra = 12,5 àm + Tiện tinh: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 2 - Độ bóng đạt đợc Ra = 2,5 ữ 0,63 àm + Tiện ren thì có thể đạt đợc cấp chính xác là 3 II.2 Thiết kế đặc tính... trợt của khối bánh răng 3 bộ: Hộp tốc độ của máy thiết kế có một nhóm truyền gồm 3 cấp tốc độ ở nhóm truyền II Do vậy ta bố trí 3 cấp tốc độ đó trên một cặp bánh răng di trợt ba bậc và bố trí chung ở hai trục II và III Z2=29 Z6=21 Z4= 38 II III Khối bánh răng 3 bậc có bánh lớn ở giữa, = 38 bé ở hai bên Để di tr ợt Z bánh Z1=47 nhôZ =55 3vòng chân của bánh răng giữa đợc thì đỉnh của các bánh bên không... tốc độ thấp 3 Chọn phơng án động học: Phơng án động học là phơng án về trật tự thay đổi các bộ truyền trong các nhóm để nhận đợc dãy tốc độ đã cho Với mỗi phơng án kết cấu đã chọn sẽ có một phơng án động học Vì vậy cần chọn một phơng án tối u theo các chỉ dẫn sau: + Phơng án tối u là phơng án có: - 24 - x1 < x2 < < xm nếu P1 P2 Pm * Ưu điểm của phơng án này là với số vòng quay bé nhất nh nhau,... khi máy đang hoạt động, với tần số đảo chiều lớn * Nhợc điểm của kiểu li hợp này là sẽ xảy ra hiện tợng trợt khi máy đang làm việc với công suất cắt lớn dẫn tới làm giảm độ chính xác chi tiết gia công III.1.3 Tính toán động học bánh răng: Tính toán động học bánh răng để xác định số răng z của bánh răng đảm bảo tỉ số truyền đã lựa chọn Thờng trong một nhóm truyền để bánh răng ăn khớp dễ dàng thì các bánh... lợng bằng bớc ren Tiện ren chính là phơng pháp chép hình quỹ tích với các chuyển động thành phần, chuyển động tạo hình N là chuyển động cần thiết để tạo ra đờng sinh công nghệ và dịch chuyển nó theo đờng chuẩn I.3 Tổng hợp cấu trúc động học máy: Tổng các liên kết trong và các liên kết ngoài tạo thành nhóm động học, thực hiện một chuyển động chấp hành xác định Liên kết trong là xích liên kết giữa 2 khâu . chấm đồ án Mục lục Lời nói đầu 4 Phần mở đầu: 5 I. Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng 5 II. Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng 7 III. Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế 8 Chơng I: Thiết. chọn tốc độ, II. Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy đợc sử dụng rất phổ biến trong thực tế. Với khả năng công nghệ của máy rất rộng rãi, gia công đạt. động học máy. Máy máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ đ- ợc sử dụng rất rộng rãi, để gia công các bề mặt định hình tròn xoay, các loại ren nh ren quốc tế, ren môđun, ren anh, ren pít.