TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
= = =  = = =

BÀI TẬP LỚN
THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOAN VÀ DOA chi tiết hộp giảm
tốc
Giáo viên hướng dẫn

:

Sinh viên thực hiện

:

Hà Nội – 2023

1


MỤC LỤC

MỤC LỤC.....................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................3
DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT..................................................................................4
LỜI NĨI ĐẦU............................................................................................................... 1
PHẦN I: PHÂN TÍCH U CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUN CƠNG VÀ TRÌNH
TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ.................................................................................................2
1.1. Phân tích u cầu kỹ thuật của ngun cơng:......................................................2
1.2. Trình tự thiết kế đồ gá:........................................................................................2

PHẦN II: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUYÊN CÔNG ...................................3
2.1. Phương án I:........................................................................................................3
2.2. Phương án II:.......................................................................................................5
PHẦN III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ
GÁ................................................................................................................................. 7
3.1. Lựa chọn cơ cấu định vị: ...................................................................................7
3.1.1. Yêu cầu đối với cơ cấu định vị: .................................................................7
3.1.2. Lựa chọn cơ cấu định vị: ............................................................................7
3.2. Tính tốn và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt: ............................................................9
3.2.1. Sơ đồ phân tích lực: ....................................................................................9
3.2.2. Tính lực kẹp: ...............................................................................................9
3.2.3. Lựa chọn và xác định cơ cấu kẹp: ............................................................17
3.3. Xác định các cơ cấu khác của đồ gá: ..............................................................18
3.3.1. Bạc dẫn hướng thay thế nhanh: ................................................................18
3.3.2. Đế đồ gá: ....................................................................................................18
3.3.3. Mỏ kẹp:.......................................................................................................19
3.3.4. Phiến dẫn:....................................................................................................20
PHẦN IV: TÍNH TỐN SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ ĐỀ RA CÁC YÊU
CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ ...............................................................................21
4.1. Tính sai số chế tạo cho phép:.............................................................................21
4.2. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá:...............................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................23
2


3


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình

2.1

Tên hình
Sơ đồ gá đặt theo phương án I

Trang
3

2.2

Sơ đồ gá đặt theo phương án II

5

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8

Phiến tỳ có rãnh nghiêng
Chốt tỳ đầu khía nhám
Sơ đồ phân tích lực
Sơ đồ cơ cấu kẹp
Bạc dẫn hướng thay thế nhanh
Đế đồ gá
Mỏ kẹp

Phiến dẫn kiểu bản lề

7
8
9
17
18
18
19
20

4


DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT
Viết tắt

Ý nghĩa

Đơn vị

V

Vận tốc cắt

m/phút

S

Lượng chạy dao


mm/vòng

t

Chiều sâu cắt

mm

W

Lực kẹp

N

Q

Lực do bulong tạo ra

N

5


LỜI NĨI ĐẦU
Mơn học đồ gá là một mơn học quan trọng, nó đóng vai trị quyết định trong việc
tìm hiểu kết cấu cơ khí và cơng nghệ gia cơng. Nhiệm vụ của mơn học là tìm hiểu
và chế tạo ra các sản phẩm cơ khí một cách phù hợp dựa trên nền tảng đã học, giúp
cho tư duy đúng hướng về việc thiết kế và chế tạo. Môn học đồ gá có vị trí quan
trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại

máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như cơng nghiệp, nông nghiệp,
giao thông vận tải, điện lực ...Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức
cơ bản của môn học và làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đào tạo,
thì bài tập lớn và kiến thức về đồ gá là môn học không thể thiếu được của sinh viên
chuyên ngành chế tạo máy trong quá trình được đào tạo tại trường.
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, đặc
biệt là

đến nay em đã nghiên cứu tìm hiểu tài liệu về đồ gá cơ khí. Trong q

trình thiết kế và tính tốn tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh
nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn
công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và
trong thực tế sau này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

1


PHẦN I: PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUYÊN CƠNG
VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
1.1. Phân tích u cầu kỹ thuật của ngun cơng:
+ Độ khơng vng góc của lỗ và mặt đáy nhỏ hơn 0,03-0,05 trên 100mm chiều dài
+ Dung sai kích thước khoan là 0.1 mm
+ Dung sai kích thước doa là 0.035 mm
+ Chiều sâu các lỗ thơng suốt.
1.2. Trình tự thiết kế đồ gá:
- Bước 1. Nghiên cứu sơ đồ gá đặt phôi và các yêu cầu kĩ thuật của nguyên công,

xác định bề mặt chuẩn, chất lượng bề mặt cần gia công, độ chính xác về kích thước
hình dạng, số lượng chi tiêt gia cơng và vị trí của cơ cấu định vị và kẹp chặt trên đồ
gá.
- Bước 2. Xác định lực cắt và momen cắt, phương chiều và điểm đặt lực kẹp và các
lực cùng tác động vào chi tiết như trọng lực của chi tiết G, phản lực tại các điểm N,
lực ma sát Fms … trong quá trình gia công. Xác định các điểm nguy hiểm mà lực
cắt momen cắt có thể gây ra. Sau đó viết phương trình cân bằng về lực để xác định
giá trị kẹp cần thiết.
- Bước 3. Xác định kết cấu và các bộ phận khác của đồ gá (cơ cấu định vị, kẹp chặt,
dẫn hướng, so dao, thân đồ gá, …)
- Bước 4. Xác định kết cấu và các bộ phận phụ của đồ gá (chốt tỳ phụ, cơ cấu phân
độ, quay, …)
- Bước 5. Xác định sai số chế tạo cho phép [𝜀𝑐𝑡] của đồ gá theo yêu cầu kĩ thuật của
từng ngun cơng.
- Bước 6. Ghi kích thước giới hạn của đồ gá (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) đánh
số các vị trí của chi tiết trên đồ gá.

2


PHẦN II: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUN CƠNG
2.1. Phương án I:

Hình 2.1. Sơ đồ gá đặt theo phương án I
* Phân tích định vị:
Mặt A và mặt D đã gia công.
Chi tiết được định vị hạn chế 3 bậc tự do ở mặt A (bề mặt đã gia công):
- Tịnh tiến theo Oz
- Quay quanh Ox
- Quay quanh Oy

Chi tiết được định vị hạn chế 2 bậc tự do ở mặt B (bề mặt thô):
- Tịnh tiến Ox
- Quay quanh Oz
Chi tiết được định vị hạn chế 1 bậc tự do ở mặt C (bề mặt thô):
- Tịnh tiến Oy
* Phân tích kẹp chặt:

3


Chi tiết được kẹp chặt:
- Phương hướng vào bề mặt B
- Chiều hướng từ phải sang trái
- Điểm đặt tại trong tâm mặt đầu chi tiết
* Ưu điểm:
- Đảm bảo độ cứng vứng khi gia công
- Dễ dàng lắp đặt và định vị
- Dễ dàng thao tác kẹp chặt cho người vận hành
* Nhược điểm:
- Kẹp chặt vào bề mặt ít định vị dễ gây ra sai lệch, cong vênh, sinh ra sai số nhiều.

4


2.2. Phương án II:

Hình 2.1. Sơ đồ gá đặt theo phương án II
* Phân tích định vị:
Mặt A và mặt D đã gia công.
Chi tiết được định vị hạn chế 3 bậc tự do ở mặt A (bề mặt đã gia công):

- Tịnh tiến theo Oz
- Quay quanh Ox
- Quay quanh Oy
Chi tiết được định vị hạn chế 2 bậc tự do ở mặt B (bề mặt thô):
- Tịnh tiến Ox
- Quay quanh Oz
Chi tiết được định vị hạn chế 1 bậc tự do ở mặt C (bề mặt thô):
- Tịnh tiến Oy
* Phân tích kẹp chặt:
Chi tiết được kẹp chặt:
- Phương hướng vào bề mặt A
- Chiều hướng từ trên xuống dưới
5


- Điểm đặt tại trong tâm mặt đầu chi tiết
* Ưu điểm:
- Định vị hợp lí
- Đảm bảo độ cứng vứng khi gia công
- Dễ dàng lắp đặt và định vị
* Nhược điểm:
- Cao so với mặt đáy
- Cơ cấu kẹp chặt phức tạp.
* Kết luận: Chọn phương án gá đặt chi tiết là phương án 2 vì:
- Lực kẹp W có phương chiều hướng vào mặt định vị chính, nhiều bậc
tự do nhất, cùng chiều trọng lực. W nằm trong diện tích định vị, gần
mặt gia cơng nên lực kẹp rất tốt, khơng có sai số kẹp chặt, chi tiết ít
cong vênh và tăng độ cứng vững.

6



PHẦN III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU
CỦA ĐỒ GÁ
3.1. Lựa chọn cơ cấu định vị:
3.1.1. Yêu cầu đối với cơ cấu định vị:
- Cơ cấu định vị phải phù hợp với bề mặt dung làm chuẩn định vị của chi tiết gá
đặt về mặt hình dáng và kích thước.
- Cơ cấu định vị cần phải đảm bảo độ chính xác (cấp chính xác IT6÷IT7)
- Độ nhám bề mặt làm việc của cơ cấu định vị đạt Ra 0,63 ÷0,32
- Cơ cấu định vị phải có tính chống mài mịn cao, đảm bảo tuổi thọ qua nhiều
lần gá đặt
- Vật liệu làm cơ cấu định vị có thể sử dụng các loại thép 20X, 40X, thép 20X
thấm C hoặc thép C45…nhiệt luyện đạt độ cứng 50÷60 HRC.
3.1.2. Lựa chọn cơ cấu định vị:
*Bề mặt A đã gia cơng nên chọn:
- Phiến tỳ có rãnh nghiêng: Sử dụng thuận tiện cho việc làm sạch, bảo quản.
+Phiến tỳ phải được mài lại sau khi lắp đặt để đảm bảo độ song song hay vng
góc với bề mặt lắp.
+Phiến tỳ được làm bằng thép 20X
+Sau khi thấm cacbon và nhiệt luyện đạt độ cứng 55÷60 HRC.

7


+Được mài bóng đạt Ra=0,63÷0,32.
Hình 3.1: Phiến tỳ có rãnh nghiêng
* Bề mặt B và C chưa gia công nên chọn:
- Chốt tỳ đầu khía nhám: được dùng để định vị các bề mặt thô, đặc biệt là các
mặt cạnh (theo phương thẳng đứng); có khả năng đảm ảo vị trí của chi tiết ổn

định hơn các loại chốt tỳ khác, do đó trong một số trường hợp nó cho phép
giảm lực kẹp chặt cần thiết.
+ Chốt tỳ được chế tạo bằng thép 20X thấm cacbon đạt chiều dày lớp thấm
0,8÷1,2 mm, sau đó nhiệt luyện đạt độ cứng 50÷55 HRC

8


Hình 3.2: Chốt tỳ đầu khía nhám

9


3.2. Tính tốn và lựa chọn cơ cấu kẹp chặt:
3.2.1. Sơ đồ phân tích lực:

Hình 3.3: Sơ đồ phân tích lực
3.2.2. Tính lực kẹp:
*Xác định lực cắt
-Chọn máy:
+ Chọn máy khoan cần 2H55  3
+ Cơng suất động cơ chính: 7,5 Kw
+ Công suất động cơ nâng cần: 3 Kw
+ Khối lượng máy: 9500 Kg
+ Đường kính lớn nhất khoan được: 75 mm
+ Kích thước bề mặt làm việc của bệ máy: 1300x2065 mm
-Chọn dao:
10



 Khoan lỗ đường kính 24,5 mm:
+ Mũi khoan ruột gà đuôi côn (Tra bảng 4.42  1 )
+ Đường kính: 24,50 mm
+ Chiều dài dao: 281 mm
+ Chiều dài phần làm việc: 160 mm
+ Vật liệu dao: P6M5
+ Côn mooc: 3
+ Tuổi bền dao: T=75 phút (Tra bảng 5.30  2
 Khoan lỗ đường kính 25 mm
+ Mũi khoan ruột gà đi cơn  1
+ Đường kính: 25 mm
+ Chiều dài dao: 281 mm
+ Chiều dài phần làm việc: 160 mm
+ Vật liệu dao: P6M5
+ Côn mooc: 3
+ Tuổi bền dao: T=75 phút (Tra bảng 5.30  2 )
 Doa lỗ đường kính 25 mm
+ Mũi doa chi cơn  1
+ Đường kính 25 mm
+ Chiều dài dao 268 mm
+ Chiều dài phần làm việc: 68 mm
+ Vật liệu dao: P6M5
+ Số răng Z=8
+ Tuổi bền dao: T=120 phút (Tra bảng 5.30  2 )
*Tính tốn chế độ cắt:
 khi khoan lỗ 24,5
11


+ Chiều sâu cắt  2 :


t 0,5.D 0,5.24,5 12,25 (mm)

(3.1)

+ Lượng chạy dao S 0,47 ÷0,54 mm/v => chọn S= 0,53 mm/v (Tra bảng
5.25  2 )
+ Tốc độ cắt:

Cv .D q
V  m y .K v
T .S

(3.2)

Tra bảng 5.28  2 ta được: Cv =17,1; q = 0,25; y = 0,40; m = 0,125

K v K MV .K uv .K lv
n

Tra bảng 5.1  2 ta được

(3.3)
n

v
v
 190 
 190 


 
 1
 HB 
 190 

K MV

Tra bảng 5.6  2 ta được K uv =1
Tra bảng 5.31  2 ta được K lv 1
=> K v K MV .K uv .K lv 1.1.1 1

Cv .D q
17,1.24,50,25
V  m y .K v  0,125
.1 28,59
0,4
T
.
S
75
.0,53
Vậy
m/ph
Chọn V= 30 m/ph
+ Tính momen xoắn M x và lực chiều trục Po
Momen xoắn M x  2 :
M x 10.CM .D q .S y .k p

Theo 5-32[2] ta có: Cm = 0,021;


q = 2,2;

(3.4)
y = 0,8

Theo 5-9[2] ta có:

n
với

0,6
1
0,6 ; HB là độ cứng của vật liệu gia công = 190 HB
n

1

 HB   190 
k p kmp 
 
 1
 190   190 
12


M x 10.CM .D q .S y .k Mp 10.0, 021.24,52,2.0,530,8.1 143,8( Nm) .

Lực chiều trục P0 (N)  2 :
P0 10.C p .D q .S y .k p


Tra bảng 5-32[2] ta có: Cp = 23,5;
Tra bảng 5-9[2] ta có:

q = 1;

(3.5)
y = 0,8

kp = 1

P0 10.C p .D q .S y .k p 10.23,5.24,51.0,530,8.1 3516,8( N )

Công suất cắt Ne  2 :
1000.V 1000.30
n

390
 .D
3,14.24,5
( vòng/ phút)
Ne 

M x .n 143,8.390

5, 752( kW)
9750
9750

(3.6)
(3.7)


Công suất cho phép của máy  N  7,5 kW nên ta thấy chế độ cắt đảm bảo an
toàn.
 Khi khoan lỗ 25:
+ Chiều sâu cắt  2 :

t 0,5.D 0,5.25 12,5 (mm)

(3.8)

+ Lượng chạy dao S 0,47 ÷0,54 mm/v => chọn S= 0,54 mm/v (Tra bảng
5.25  2 )
+ Tốc độ cắt  2 :

Cv .D q
V  m y .K v
T .S

(3.9)

Tra bảng 5.28  2 ta được: Cv =17,1; q = 0,25; y = 0,40; m = 0,125

K v K MV .K uv .K lv

(3.10)
n

Tra bảng 5.1  2 ta được

K MV


n

v
v
 190 
 190 




 1
 HB 
 190 

13


Tra bảng 5.6  2 ta được K uv =1
Tra bảng 5.31  2 ta được K lv 1
=> K v K MV .K uv .K lv 1.1.1 1

C .D q
17,1.250,25
V  vm y .K v  0,125
.1 28,52
0,4
T
.
S

75
.0,54
Vậy
m/ph
Chọn V= 30 m/ph
+ Tính momen xoắn M x và lực chiều trục Po :
Momen xoắn M x  2 :
M x 10.CM .D q .S y .k p

Theo 5-32[2] ta có: Cm = 0,021;

q = 2,2;

(3.11)
y = 0,8

Theo 5-9[2] ta có:

n
với

0,6
1
0,6 ; HB là độ cứng của vật liệu gia công = 190 HB
n

k p kmp

1


 HB   190 

 
 1
 190   190 

M x 10.CM .D q .S y .kMp 10.0, 021.252,2.0,540,8.1 152, 6( Nm) .

Lực chiều trục P0 (N)  2 :
P0 10.C p .D q .S y .k p

(3.12)

Tra bảng 5-32[2] ta có
Cp = 23,5;

q = 1;

y = 0,8

Tra bảng 5-9[2] ta có kp = 1
P0 10.C p .D q .S y .k p 10.23, 5.251.0,540,8.1 3588, 6( N )

Công suất cắt Ne  2 :
1000.V 1000.30
n

382
 .D
3,14.25

( vòng/ phút)

14

(3.13)


Ne 

M x .n 152, 6.382

5,979(kW)
9750
9750

(3.14)
Công suất cho phép của máy  N  7,5 kW nên ta thấy chế độ cắt đảm bảo an
toàn.
 Khi doa lỗ 25:
+ Chiều sâu cắt  2 :

t 0,5.( D  d ) 0,5.(25  24,5) 0,25 (mm)

(3.15)

+ Lượng chạy dao S 2,7 mm/v (Tra bảng 5.27  2 )

Cv .D q
V  m x y .K v
T .t .S

+ Tốc độ cắt
Tra bảng 5.29  2 ta được Cv =15,6; q = 0,2; x=0,1; y = 0,5; m = 0,3

K v K MV .K uv .K lv

(3.16)

n

Tra bảng 5.1  2 ta được

K MV

n

v
v
 190 
 190 

 
 1
 HB 
 190 

Tra bảng 5.6  2 ta được K uv =1
Tra bảng 5.31  2 ta được K lv 1
=> K v K MV .K uv .K lv 1.1.1 1

Cv .D q

15,6.250,2
V  m y .K v  0,3
.1 4,94
0,1
0,5
T
.
S
120
.0,
25
.2,7
Vậy
m/ph
Momen xoắn M x  2 :
Mx 

Theo 5-23[2] ta có: Cp = 92;
Sz 

C p .t x .S z y .D.Z
2.100

x=1;

(3.17)
y = 0,75;

D 25
 3.125

Z
8
(mm/răng)
15