Bài giảng Chi tiết máy - Chương 6: Chuẩn và chuỗi kích thước công nghệ - Bùi Trọng Hiếu

CHƯƠNG 6 CHUẨN VÀ CHUỖI KÍCH THƯỚC CÔNG NGHỆ I. Khái niệm về quá trình gá đặt chi tiết. 1. Định vị: Xác định vị trí cx của chi tiết so với dao / đồ gá / máy. 2. Kẹp chặt: Giữ chi tiết ở vị trí đã định vị: vì dưới tác động của lực cắt , lực ly tâm, trọng lượng chi tiết sẽ phá hủy vị trí đã định vị 3. Gá đặt: Bao gồm 2 quá trình: Định vị Rồi kẹp chặt chi tiết. Gá đặt hợp lý phải thỏa mãn 02 yêu cầu: * Chính xác * Nhanh KẸP CHẶT KHÔNG THAM GIA VÀO VIỆC ĐỊNH VỊ II. Nguyên tắc 6 điểm và những chú ý khi định vị: Trong không gian 03 chiều, một vật thể có ??? bậc tự do chuyển động:  03 tịnh tiến và 03 quay:???? Để xác định vị trí của chi tiết trong không gian ta phải khống chế các bậc tự do của nó: Ta đặt chi tiết lên: * Mặt phẳng xoy khống chế ??? bậc tự do: ??? * Mặt phẳng yoz khống chế ??? bậc tự do: ??? * Mặt phẳng xoz khống chế ??? bậc tự do: ??? Z 6  5    4      O X 3    2 1 Y II. Nguyên tắc 6 điểm và những chú ý khi định vị: • Ta tuyệt đối không được khống chế trùng bậc tự do (một bậc tự do khống chế nhiều lần) vì sẽ gây ra hiện tượng siêu định vị sẽ làm hư hỏng đồ gá hoặc chi tiết Những điều chú ý khi định vị: Phải hạn chế đủ bậc tự do cần thiết.  Không nên khống chế thừa vì đồ gá sẽ phức tạp. Không được khống chế trùng..vì siêu định vị Tùy theo yêu cầu gia công: 1 đến 6 bậc Trong ngành CTM người ta chế tạo sẵn các chi tiết dùng để định vị sau: •Mặt phẳng: •Khống chế 03 bậc: Tịnh tiến oz, quay quanh ox và oy. Trong ngành CTM người ta chế tạo sẵn các chi tiết dùng để định vị sau: •Khối V dài: z y x •Khối V dài: Khống chế 04 bậc: , •Quay quanh ,Quay quanh Chú ý: quay ở đây không có nghĩa là phải quay toàn vòng mà chi tiết chỉ cần rời khỏi vị trí cân bằng là đã quay (nhúc nhích) Trong ngành CTM người ta chế tạo sẵn các chi tiết dùng để định vị sau: •Khối V ngắn: •Khối V ngắn khống chế hai bậc: tịnh tiến Oz, tịnh tiến Ox Trong ngành CTM người ta chế tạo sẵn các chi tiết dùng để định vị sau: •Chốt trụ dài: Chốt trụ dài: khống chế 4 bậc: oz oy Quay quanh oz ,Quay quanh oy Trong ngành CTM người ta chế tạo sẵn các chi tiết dùng để định vị sau: Trong ngành CTM người ta chế tạo sẵn các chi tiết dùng để định vị sau: •Chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc: oz oy •Chốt trám chẳng qua là chốt trụ ngắn ta vạt bỏ 2 bên như hình vẽ, do đó chốt trám khống chế 1 bậc tùy theo vị trí của chốt. Kích thước của mặt phẳng, khối V, chốt trụ thế nào là lớn hay nhỏ, dài hay ngắn tùy thuộc vào diện tích tiếp xúc, hay chiều dài tiếp xúc giữa chi tiết gia công và chi tiết định vị. Ngoài ra còn phụ thuộc vào khe hở lắp giữa chi tiết gia công và chi tiết định vị, nói chung là độ chính xác lắp rất cao, nếu khe hở quá lớn thì sẽ không khống chế bậc tự do nào cả. Lưu ý khi định vị: - Diện tích (chiều dài) tiếp xúc giữa chi tiết gia công và chi tiết định vị - Khe hở lắp giữa chi tiết gia công và chi tiết định vị - Siêu định vị Khi làm bài tập ta phải chú ý: Bậc tự do nào mà nếu ta không khống chế thì ta không gia công được chi tiết theo yêu cầu: PHẢI KHỐNG CHẾ.  Bậc tự do nào không ảnh hưởng đến việc gia công thì ta không cần khống chế. Sau khi định vị xong ta còn kẹp chặt. KẸP CHẶT KHÔNG THAM GIA VÀO ViỆC ĐỊNH VỊ Gia công lỗ suốt chiều dài trên ct hình trụ tròn xoay cần khống chế mấy bậc tự do? Đánh số thứ tự các bề mặt của ct và chọn bề mặt nào làm chuẩn định vị? Chọn ct định vị: mặt phẳng, khối V dài, V ngắn, chốt trụ.v.v. Gia công lỗ không suốt (có chiều dài e) trên ct hình trụ tròn xoay cần khống chế mấy bậc tự do? Đánh số thứ tự các bề mặt của ct và chọn bề mặt nào làm chuẩn định vị? Chọn ct định vị: mặt phẳng, khối V dài, V ngắn, chốt trụ.v.v. •Ta có 2 phương án định vị khi gia công lỗ không thông suốt: •Khối V dài + một chốt. •Khối V ngắn + mặt phẳng Gia công rãnh then suốt chiều dài trên ct hình trụ tròn xoay cần khống chế mấy bậc tự do? Gia công rãnh then không suốt (có chiều dài l) trên ct hình trụ tròn xoay cần khống chế mấy bậc tự do? Gia công rãnh then không suốt (có chiều dài e) trên ct hình trụ tròn xoay có lỗ sẵn như hình vẽ cần khống chế mấy bậc tự do? Gia công mặt phẳng bậc như hình vẽ cần khống chế mấy bậc tự do? Khoan lỗ không thông suốt cần khống chế mấy bậc tự do? Ví dụ • Chỉ cần hạn chế 1 bậc tự do: trong công nghệ mài bi cầu Z Đá mài Y Bi cầu D X Z Chỉ cần hạn chế 2 bậc tự do: trong công nghệ mài bi đũa trụ Đá mài Bi đũa D III. Chuẩn và phân loại chuẩn 1. Định nghĩa: Chuẩn là tập hợp những bề mặt, những đường hoặc những điểm của một chi tiết mà người ta căn cứ vào đó để xác định vị trí của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của chi tiết đó hoặc của chi tiết khác Chú ý: Chuẩn ảnh hưởng lớn đến độ chính xác gia công. 2. Phân loại chuẩn Tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng của chuẩn mà người ta chia chuẩn ra làm các loại sau đây: Chuẩn thiết kế Chuẩn công nghệ a.Chuẩn thiết kế Chuẩn thiết kế: định nghĩa chuẩn +dùng trong quá trình thiết kế Chuẩn này được hình thành khi lập chuỗi kích thước trong quá trình thiết kế . Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hay chuẩn ảo. B C A D  O A1 A2 A3 Bánh răng côn Mặt A là chuẩn thiết kế và là chuẩn thực. O là chuẩn thiết kế và là chuẩn ảo b.Chuẩn công nghệ Định nghĩa chuẩn + dùng trong quá trình công nghệ Là chuẩn được dùng để xác định vị trí của phôi hoặc của chi tiết trong quá trình chế tạo và sửa chữa Chuẩn công nghệ còn chia ra: Chuẩn định vị (Chuẩn gia công) Chuẩn đo lường Chuẩn điều chỉnh Chuẩn lắp ráp Chuẩn định vị (Chuẩn gia công ) Dùng để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt, đường hoặc điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ. Chuẩn này luôn là chuẩn thực và nằm trên chi tiết. Chuẩn gia công (chuẩn định vị gia công) có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ của chi tiết lên đồ gá hoặc lên bàn máy. Chuẩn gia công được chia làm chuẩn thô và chuẩn tinh: Chuẩn gia công Chuẩn thô: Bề mặt chọn chuẩn còn thô chưa gia công, thường dùng cho nguyên công đầu tiên. Chuẩn tinh: ? Chuẩn tinh chính ? Chuẩn tinh: Chuẩn tinh phụ ? Chuẩn tinh chính: Dùng trong gia công và cũng dùng trong lắp ráp. Thí dụ ??? Bánh đai: Lập phương án gia công bánh đai. Khi gia công rãnh lắp dây đai ta chọn bề mặt nào làm chuẩn định vị? Lỗ là chuẩn tinh chính Chuẩn tinh phụ: Chỉ dùng trong gia công mà không dùng trong lắp ráp. Thí dụ ??? Gia công một trục dài ta chọn bề mặt nào làm chuẩn định vị? Hai lỗ tâm là chuẩn tinh phụ Gia công mặt A chi tiết khối chữ nhật để đạt kích thước H như hình vẽ: H Ta cần khống chế mấy bậc tự do và chọn bề mặt nào làm chuẩn định vị? Chuẩn đo lường: Là chuẩn xác định trên bề mặt, đường, điểm có thực trên chi tiết mà ta lấy làm gốc để đo vị trí mặt gia công. Thí dụ: phay mặt A để đạt kích thước H ta cần khống chế mấy bậc tự do? Kể ra? Chọn mặt nào làm chuẩn định vị? và mặt nào làm chuẩn đo lường? Mặt đó thuộc về chi tiết gia công A Chuẩn điều chỉnh: là bề mặt có thực trên đồ gá hay máy dùng để điều chỉnh vị trí dụng cụ cắt so với chuẩn định vị gia công. Chuẩn điều chỉnh Chuẩn lắp ráp: Chuẩn dùng trong quá trình lắp ráp IV. Sai số chuẩn và cách tính 1.Định nghĩa : •Sai số chuẩn phát sinh khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước và có trị số bằng lượng biến động của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước cần thực hiện . • Sự hình thành kích thước công nghệ: • Ví dụ: Xét kích thước H1 giữa hai bề mặt A và E của một chi tiết (hình vẽ).Trên quan điểm công nghệ thì ta chú ý tới sự hình thành của kích thước đó trong quá trình gia công như thế nào? mặt A hay E sẽ được gia công trước? Sự hình thành kích thước ra sao để tránh bớt phế phẩm? Giả sử mặt A đã được gia công ở nguyên công sát trước , mặt E đang được gia công thì kích thước H1 có gốc ở A và hướng về mặt E. H1 H K’ Sai số gá đặt • Độ chính xác gia công của một chi tiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố, một trong các yếu tố đó là “sai số gá đặt” • Sai số gá đặt là sai số phát sinh trong quá trình gá đặt chi tiết khi gia công:      gd   c   kc   dg hay 2 2 2  gd  c   kc   dg Sai số kẹp chặt • Sai số kẹp chặt là lượng chuyển vị của chuẩn đo lường chiếu lên phương kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra  kc  (ymax  ymin )  cos • Trong đó: -  góc giữa phương kích thước thực hiện và phương của lực kẹp. - ymax, ymin – lượng dịch chuyển lớn nhất và nhỏ nhất của chuẩn đo khi lực kẹp thay đổi. W Hmax Hmin ymin ymax Hình 6.18 – Sơ đồ xác định sai số kẹp chặt Sai số đồ gá: εdg • Sai số của đồ gá sinh ra do chế tạo đồ gá không chính xác, do độ mòn của nó và do gá đặt đồ gá lên máy không chính xác. • Khi chế tạo đồ gá, người ta thường lấy độ chính xác của nó cao hơn so với chi tiết gia công trên đồ gá. • Sai số của đồ gá nhiều khi rất khó xác định và thường rất nhỏ nên trong trường hợp yêu cầu độ chính xác không cao ta có thể bỏ qua Tính sai số chuẩn theo chuỗi kích thước công nghệ Thực chất kích thước gia công là khâu khép kín của chuỗi kích thước công nghệ, chuỗi đó hình thành qua một nguyên công hay qua một số nc. Các khâu của chuỗi đó có thể là những khâu cố định (không ảnh hưởng đến kích thước gc), hoặc những khâu thay đổi (có ảnh hưởng) Chuỗi kích thước công nghệ gồm 4 khâu cơ bản sau: • KHÂU 1: Từ bề mặt gia công (mặt dao cắt) tới chuẩn điều chỉnh; ký hiệu là a (không ảnh hưởng đến kích thước gia công) • KHÂU 2: Từ chuẩn điều chỉnh đến chuẩn định vị; ký hiệu là x1 (có ảnh hưởng ..) • KHÂU 3: Từ chuẩn định vị đến gốc kích thước; ký hiệu là x2 (có ảnh hưởng ..) • KHÂU 4: Từ gốc kích thước trở về mặt gia công. Đó chính là kích thước gia công (khâu khép kín) H2 H1 H • Ta có: a – X1 + X2 – H = 0 • H = a – X1 + X2 (1) • Trong đó: • X1= OJ – OM = OI + IJ – OM (2) • X2 = ON - OM • Thay (2) vào (1) và chú ý đổi dấu ta có: • H = a – OI - IJ + OM + ON - OM • H = a – IJ + ON – OI • Vì a – IJ là hằng số nên H chỉ phụ thuộc vào DD  đại lượng ON – OI =  2 2sin • Suy ra: 2  1  (H)  D (1 ) c  2 sin 2 Còn nhiều bài tập khác nữa V. Hướng dẫn cách chọn chuẩn • Công việc chọn chuẩn có ý nghĩa khá quan trọng. Mục đích của việc chọn chuẩn là đảm bảo được 2 yêu cầu sau đây: Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công; Bảo đảm năng suất và giảm giá thành. • Khi tiến hành chọn chuẩn ta phân ra 2 trường hợp chọn chuẩn thô và chuẩn tinh ĐỌC TÀI LiỆU Chọn chuẩn thô • Chuẩn thô dùng để gá đặt chi tiết để gia công NC thứ nhất trong quá trình gia công • Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đối với qui trình công nghệ. Cần đảm bảo 2 yêu cầu sau khi chọn chuẩn thô: Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia công Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt không gia công với những mặt sắp gia công. 5 điểm cần tuân thủ khi chọn chuẩn thô • Nếu chi tiết có một bề mặt không gia công thì nên lấy bề mặt đó làm chuẩn thô • Nếu có nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công nào có yêu cầu chính xác về vị trí tương quan cao nhất đối với các bề mặt gia công làm chuẩn thô. • Nếu tất cả bề mặt của chi tiết đều phải gia công thì chọn một mặt nào đó có lượng dư yêu cầu đều, nhỏ nhất làm chuẩn thô. • Bề mặt chọn làm chuẩn thô nên tương đối bằng phẳng, không có mép rèn dập (bavia), đậu rót, đậu ngót hoặc quá gồ ghề. • Chuẩn thô chỉ dùng một lần trong quá trình công nghệ gia công. Chọn chuẩn tinh Khi chọn chuẩn tinh nên tuân thủ 5 điểm sau đây : Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, như vậy sẽ làm cho chi tiết gia công có vị trí tương tự lúc làm việc Cố gắng chọn chuẩn tinh trùng gốc kích thước để sai số chuẩn bằng 0. • Chọn chuẩn tinh sao cho khi gia công không vì lực cắt, lực kẹp mà chi tiết bị biến dạng quá nhiều. Lực kẹp phải gần bề mặt gia công, đồng thời mặt định vị cần có đủ diện tích. • Chọn chuẩn tinh sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và sử dụng tiện lợi. • Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất. Chọn chuẩn thống nhất nghĩa là trong nhiều lần gá đặt cũng chỉ dùng một chuẩn để thực hiện các nguyên công của qui trình công nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ có sai số tích lũy ở những lần gá sau VI. Kích thước công nghệ 1.Khái niệm: Những kích thước có liên quan đến chuẩn định vị, chuẩn điều chỉnh và máy, dao, đồ gá trong quá trình hình thành kích thước của chi tiết cho trên bản vẽ đuợc gọi là kích thước công nghệ. Như vậy kích thước công nghệ có liên quan đến máy, dao, đồ gá. Vì thực tế có những đồ định vị đi liền với máy (mâm cặp, êtô, bàn máy) nên kích thước công nghệ được chia ra làm 3 loại như sau: a.Kích thước có liên quan đến máy: ký hiệu Cm. • Là kích thước điều chỉnh vị trí tương đối của dao so với những cơ cấu định vị trên máy công cụ như mâm cặp, êtô, bàn máy, đồ gá. b.Kích thước có liên quan đến dao: ký hiệu Cd •Đấy là những kích thước do dao định ra như đường kính mũi khoan, mũi khoét hoặc điều chỉnh nhiều dao c.Kích thước có liên quan đến đồ gá: ký hiệu Cđg • Là những kích DD thước của đồ gá có ảnh hưởng H1 đến kích thước C điều chỉnh vị trí đg tương đối của dao so với chuẩn định vị Hình 6.30 và điều chỉnh. Sơ đồ định vị gia công rãnh then 2.Tính toán kích thước công nghệ • Chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ có thể trùng nhau hoặc không trùng nhau. Trường hợp không trùng nhau người cán bộ công nghệ phải biết chuyển đổi từ kích thước thiết kế sang kích thước công nghệ. • Có hai cách chuyển đổi từ kích thước thiết kế sang kích thước công nghệ là trực tiếp và gián tiếp Tính toán kích thước công nghệ 3 Tính toán kích thước công nghệ • Kích thước R là khâu khép kín của chuỗi kích thước Cm1 và Cm2. • Như vậy: R = Cm2 - Cm1 • Rmax = Cm2 max - Cm1 min • Rmin = Cm2 min - Cm1 max • Kích thước Cm1 và kích thước R đã biết (chuyển trực tiếp từ kích thước thiết kế qua), kích thước Cm2 chưa biết. Để xác định Cm2, cần phải kiểm tra điều kiện chuyển đổi có thực hiện được không: •R = Cm2 + Cm1 Tính toán kích thước công nghệ Tính toán kích thước công nghệ Tính toán kích thước công nghệ Tính toán kích thước công nghệ • Như vậy điều kiện chuyển đổi hợp lý . Vậy kết quả tính như sau: • Rmax = Cm2 max - Cm1 min • Rmin = Cm2 min - Cm1 max • Cm1 min = Cm2 max - Rmax = 40,05 – 15,3 = 24,75 • Cm1 max = Cm2 min - Rmin = 39,95  15,1 =24,85 • -0,15 • -0,25 • Kết quả: Cm1= 25 -0,15 -0,25