Lời nói đầu
Ngày nay, khi đất nước đang trong giai đoạn tiến tới Công nghiệp hoá -
Hiện đại hóa, thì ngành Cơ khí nói chung và ngành Công nghệ chế tạo máy
nói riêng chở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển đất nước.
Bởi vì nó là ngành cơ bản để phát triển tất cả các ngành khác. Vì vậy đi sâu
và tập trung nghiên cứu vào nó là hết sức quan trọng.
Quyển đồ án này đã đưa ra một số cơ sở lý thuyết và tính toán về thiết kế
máy khoan bàn và qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy. Trong
điều kiện sản xuất tại Việt nam, nên trong quá trình tính toán thiết kế em đã
cố gắng vận dụng vào thực tế để đảm bảo đồ án thiết kế khả thi. Như thiết kế
qui trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy em đã sử dụng phương án
phân tán nguyên công, sử dụng các máy công cụ vạn năng sẵn có ở Việt nam
cộng với các đồ gá chuyên dùng và tận dụng nguồn nhân lực dư thừa để đảm
bảo tính kinh tế của đồ án.
Kết cấu của đồ án được chia làm ba phần chính.
Phần I : Tính toán và thiết kế máy khoan bàn.
Phần II : Tính toán và thiết kế qui trình công nghệ chế tạo thân máy.
Phần III: Tính toán và thiết kế các đồ gá chuyên dùng.
Mặc dù đã cố gắng tìm tòi và học hỏi song bản đồ án này mới chỉ dừng
lại ở mức tập thiết kế của một sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy. Nên chắc
chắn còn nhiều sai sót rất mong các thầy và các bạn đồng nghiệp góp ý.
Em xin trân thành cám ơn cám ơn thầy Đinh Đắc Hiến là người đã trực
tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án, cùng các thầy
cô ở bộ môn công nghệ đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại bộ môn.
5
Phần I
Thiết kế máy khoan bàn
CHƯƠNG I KHẢO SÁT MỘT SỐ MÁY TƯƠNG TỰ
1. Chức năng của máy khoan bàn.
Máy khoan bàn là một loại máy khoan cỡ nhỏ, đặt ở trên bàn dùng để gia
công những chi tiết nhỏ với những lỗ nhỏ có đường kính không quá 16 mm.

Bàn và đầu trục chính:
-
Diện tích mặt bàn hiệu dụng : 200 x 200 mm.
-
Chiều rộng rãnh chữ T của bàn : 14 mm.
-
Đầu côn trục chính ngoài : Moóc sổ 1σ, Thu ngắn
lại.
Cơ học của máy:
-
Số lượng vận tốc của trục chính : 7 cấp.
-
Số vòng quay trục chính (vg/ph) : 1000; 1400; 2000;
2800;
4000; 5000; 8000.
Dẫn động, kích thước và tải trọng:
-
Động cơ điện ba pha
Công suất : 0,4 KW.
Số vòng quay : 1500 (vg/ph).
-
Kích thước của máy (dài x rộng x cao): 560 x 405 x 625 mm.
b. Máy khoan bàn kiểu 2H112Π.
Máy dùng để khoan các lỗ có đường kính đến 12 mm trong các vật phẩm
kim loại đen, màu và dùng có hiệu quả nhất trong sản xuất hàng loạt với khối
lượng lớn.
Động cơ điện quay trục chính qua bộ phận truyền động dây đai thang.
Còn chuyển động chạy dao làm bằng tay. Cơ sở của máy là bàn, trong đó
động cơ điện được bố trí trên một panen dùng tay quay để nâng đầu khoan
qua hai bánh răng nghiêng và khớp vít. Máy có cơ cấu kéo căng và ổn định

-
Số vòng quay trục chính (vg/ph) : 500; 710; 1000;
1400;
2000; 2800; 4000.
Dẫn động, kích thước và tải trọng:
-
Động cơ điện ba pha
Công suất : 0,6 KW.
Số vòng quay : 1500 (vg/ph).
Kích thước của máy (dài x rộng x cao): 785 x 465 x 795 mm.
3. Chon máy cơ sở:
8
Qua số liệu của các máy khoan bàn đã khảo sát và theo yêu cầu thiết kế
đã giao ta chọn máy khoan bàn kiểu 2H112Π làm cơ sở để thiết kế máy mới.
CHƯƠNG II THIẾT KẾ MÁY MỚI
I. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY KHOAN BÀN.
-
Yêu cầu khoan các lỗ từ φ1 ÷ φ12.
Ta chọn theo máy cơ sở là:
-
Số cấp tốc độ là : 7
-
n
min
÷ n
max
= 500 ÷ 4000 vòng/ phút.
1. Xác định chuỗi số vòng quay của máy khoan bàn.
Như đã nghiên cứu mỗi loại máy đều có một giới hạn số vòng quay của
trục chính từ n


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

V
1%100
V
VV
VΔ
0
k
k
k0
×








−=×
−
=
Tổn thất lớn nhất khi V
0
tiến đến V
k+1
%100
V
V
1lim)V
0


−=
+
Nếu ta phân bố số vòng quay bất kỳ sẽ dẫn đến (∆V)
max
thay đổi bất kỳ
mà ta mong muốn (∆V)
max
= const khi d
0
thay đổi

%50C%100
V
V
1
1k
k
≤=×








−⇒
+
Const

. ϕ
2

n
Z
= n
Z-1
. ϕ = n
1
. ϕ
Z-1
= n
max
Ta có: ϕ
Z-1
=
min
max
n
n
⇒ ϕ =
1Z
min
max
n
n
−

10
Trên một máy chuỗi số vòng quay của trục chính có thể có nhiều công

41,1lg
1
= 6
Theo dãy trị số vòng quay tiêu chuẩn (cơ sở thành lập từ trị số vòng quay
đầu tiên n
1
= 1 vòng/phút, công bội ϕ = 1 ÷ 40) trang 13 [3] ta có:
n
1
= n
min
= 500; n
2
= 710; n
3
= 1000; n
4
= 1410
n
5
= 2000; n
6
= 2800; n
7
= 4000.
3. Lưới kết cấu
Xác định tỷ số nhóm truyền: sử dụng động cơ có tốc độ n
đc
= 1500
vòng/phút:

===
8,1
1500
2800
n
n
i
0
6
6
===
67,0
1500
1000
n
n
i
0
3
3
===
6.2
1500
4000
n
n
i
0
7
7

7
= n
1
: n
2
: n
3
: n
4
: n
5
: n
6
: n
7
n
1
: n
2
: n
3
: n
4
: n
5
: n
6
: n
7
= 1 : ϕ : ϕ

: ϕ
5
: ϕ
6

Nên ta vẽ được lưới kết cấu:
4. Tính thông số bộ truyền.
• Chọn đường kính bánh đai chủ động theo dãy tiêu chuẩn và theo
công thức 4.2 t1 [4].
ε1
i.d
d
1
2
−
=
[mm]
d
1
: Đường kính bánh đai chủ động.
d
2
: Đường kính bánh đai bị động.
ε: Hệ số trượt; chọn ε = 0,02
Vậy ta có:
Chọn đường kính bánh chủ động theo dãy tiêu chuẩn
-
d
17
= 71 ⇒ d’

n
3
n
4
n
5
n
6
n
7
n
0
-
d
16
= 90 ⇒ d’
26
=
165
02,01
8,1.90
1
id
616
=
−
=
−
ε
[mm]

[mm]
Chọn theo tiêu chuẩn
d
25
= 140 [mm]
%8,3%100.
3,1
3,1112140
i%
5
=
−
=⇒
Δ
-
d
14
= 125 ⇒ d’
24
=
8,119
02,01
94,0.125
1
id
414
=
−
=
−

−
ε
[mm]
Chọn theo tiêu chuẩn
d
23
= 90 [mm]
%4%100.
67,0
67,014090
i%
3
=
−
=⇒
Δ
-
d
12
= 160 ⇒ d’
22
=
76
02,01
47,0.160
1
id
212
=
−

=
−
ε
[mm]
Chọn theo tiêu chuẩn
d
27
= 63 [mm]
%6%100.
33,0
33,018063
i%
1
=
−
=⇒
Δ
13
• Xác đinh khoảng cách trục truyền a
Theo công thức 4.3 t1[4] ta có khoảng cách trục truyền a là
a ≥ (1,5 ÷ 2).(d
1
+ d
2
)
Ở đây ta chon cặp truyền 7 để tính toán và chọn a = 1,8.(d
1
+ d
2
)

π
[mm]
theo bảng 4.13 t1 [4] chọn loại đai thường ký hiệu là O với các thông số
nh sau:
b
t
b h y
0
A l
8,5 10 6 2,1 4,7 1400
• kiểm nghiệm về tuổi thọ đai
Theo công thức 4.15 t1 [4] tuổi thọ đai được kiểm nghiệm theo điều
kiện sau
10i
l
V
i
max
=≤=
Với i là số lần uấn trong 1giây.
57,5
60000
1500.71.
60000
nd.
V
017
===
ππ
[m/s]

)d(d
l
2717
=
+
−=
+
−=
ππ
λ
5,54
2
71180
2
)d(d
2717
=
−
=
−
=∆
500
4
5,85493,005
a
22
=
−+
=
1005,931

1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy.
Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bồi trơn, làm
lạnh, an toàn Đối với máy khoan bàn và giới hạn chương trình ta chỉ xác
định chế độ cắt gọt giới hạn của máy, làm cơ sở tính toán động lực học máy. ỏ
đây ta sử dụng phương pháp xác định chế độ cắt gọt cực đại để xác định chế
độ cắt giới hạn của máy khoan bàn.
15
- Đối với máy khoan bàn chiếu sâu cắt được xác định theo yêu cầu
thiết kế là khoan các lỗ từ φ
1
÷ φ
12
nên ta có:
]mm[6
2
12
2
d
t
max
max
===
]mm[5,0
2
1
2
d
t
min
min

500.14,3.1
1000
n d
V
minmin
min
==
π
=
2. Xác định lực tác dụng trong chuyền dẫn.
Trong quá trình cắt máy khoan chịu tác dụng của hai lực chính là mô
men cắt (M
x
) và lực chạy dao (P
0
) và chúng được xác định theo công thức
(trang 21 t2 [2]):
M
x
= 10. C
M
. D
q
.S
y
.k
p
P
0
= 10. C

điều kiện chế tạo và những ảnh hưởng khác. Có hai cách thường dùng để xác
định công suất của động cơ điện:
- Xác định công suất động cơ điện gần đúng theo hiệu suất tổng và
tính chính xác sau khi đã chế tạo song
- Xác định công suất của động cơ điện bằng phương pháp thực nghiệm
có thể được công suất động cơ taị các số vòng quay và chế độ cắt gọt khác
nhau.
Thường công suất cắt gọt chiếm 70% ÷ 80% công suất động cơ điện nên
ta có thể tính gần đúng công suất của động cơ điện.
N
đc
=
η
e
N
η = η
1
.η
2
Với η
1
,η
2
, là hiệu suất của bộ truyền và các ổ lăn, theo bảng 2.3 t1 [4]
η
1
: hiệu suất của bộ truyền đai η
1
= 0,95.
η

dn
T
max
/T
dn
KL
(kg)
0,6 1500 0,76 1,8 1,8 24
17
4. Tính thân máy.
Trong các chi tiết vỏ hộp của thân máy nh trụ máy, sà ngang, vỏ hộp tốc
độ, hộp chạy dao Thì thân máy là chi tiết quan trọng nhất vì nó dùng làm
chuẩn để tổ hợp các bộ phận của máy tạo thành bố trí chung của máy. Nếu
trong quá trình làm việc thân máy bị biến dạng và dung động, sẽ ảnh hưởng
đến toàn bộ độ chính xác của máy. Vì vậy phải tính toán độ cứng vững của
máy.
Thường thân máy được chế tạo bằng gang CX 32 - 52; CX 21 - 40 ta
chọn gang CX 32- 52 để chế tạo.
Kết cấu thân máy rất phức tạp, hình thù khác nhau . Vì vậy việc tính toán
nó chủ yếu dựa vào kinh nghiệm chưa có trình tự tính toán thật chính xác. V. Rê sê tốp
và A.S. Prô nhi cốp đã nghiên cứu và tính toán những thân máy điển hình. Và
đưa ra cấc bước cơ bản về tính toán thân máy theo độ cứng vững :
-
Chọn sơ đồ tính toán của thân máy.
-
Phân tích lực tác dụng lên thân máy.
-
Tính biến dạng của thân máy dưới tác dụng của các lực trên.
-
Kết luận nâng cao độ cứng vững của thân máy.

3
2
.Pl.l
2
1
.
EJ
1
f ==

-
Tính góc xoay.
ϕ
2
xx
Pl
EJ2
1
1.Pl.l
2
1
.
EJ
1
==
Trong đó: E là mô đun đàn hồi kéo nén của vật liệu E= 2.10
7
N/cm
2
J

===
ϕ
]rad[10.23,05,22.324.
4,1761.10.2.2
1
Pl
EJ2
1
52
7
2
x
−
===
19
P = 324 N
P = 1N
l
P.l
1.l
M
x
M
1
1
M
1.l
y
z
1

52.5 52.5
1
2
5
5
π
-
Cơ cấu hãm thân máy với trục đỡ: Dùng để cố định thân máy lên trục
đỡ.
Phần II
THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THÂN MÁY
CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ
21
ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của thân máy.
Thân máy có chức năng là chi tiết cơ sở để lắp các chi tiết khác như trục
chính, hệ thống truyền động, động cơ điện và nó dữ tất cả các chi tiết lắp trên
nó trên một trục, là trục đỡ thân máy nối trên bàn máy. Do đó độ chính xác
gia công phụ thuộc rất lớn vào độ chính xác của thân máy nên yêu cầu kỹ
thuật của thân máy là:
-
Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong
khoảng 0,05 ÷ 0,01 mm trên toàn bộ chiều dài, độ nhám của chúng Ra = 5 ÷ 1,25.
-
Các lỗ có độ chính xác cấp 5 ÷ 8 và độ nhám bề mặt Ra = 2,5 ÷ 0,63,
sai số hình dạng của các lỗ là 0,5 ÷ 0,07 dung sai đường kính lỗ.
-
Dung sai khoảng cách tâm lỗ là 0,02 ÷ 0,1 mm
-
Dung sai độ không song song của các tâm lỗ bằng dung sai khoảng

nhau. Để xác định dạng được sản xuất người ta dựa vào hai chỉ tiêu đó là sản
lượng hàng năm và trọng lượng của chi tiết.
• Xác định sản lượng hàng năm.
Sản lượng được xác định theo công thức1 [1].






+=
100
β
1.m.NN
1
Trong đó:
N : Sè chi tiết được sản xuất trong một năm.
N
1
: Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm.
m : Sè chi tiết trong một sản phẩm.
β : Sè chi tiết được chế tạo thêm để dữ trữ (5% ÷ 7%).
Nếu tính đến %α phế phẩm chủ yếu trong các phân xương đúc thì sản
lượng được tính theo công thức
23






Trọng lượng của thân máy được xác định theo công thức:
Q = V.γ [kg].
Trong đó:
Q : Trọng lượng của thân máy.
V : Thể tích của thân máy [dm
3
].
γ : Trọng lượng riêng của vật liệu làm thân máy.
γ = 6,8 [kg/dm
3
]
Theo kết cấu thân máy ta có:
V = V
1
+ V
2
+ V
3
+ V
4
1752000)160.50.285()160.80.315(V
1
=−=
[mm
3
]
7,101123113.
4
52.
4

π
+−=
[mm
3
]
24
V
1
2
V
3
V
4
V
315
1
1
3
1
6
0
209
1
2
2
2
70
5
0
Ø

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện
dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy, xí nghiệp, địa
phương. Chọn phôi tức là xác định phương pháp chế rạo phôi, xác định lượng
25
dư, kích thước và dung sai của phôi. Phôi của chi tiết dạng hộp thường được
chế tạo theo các phương pháp sau đây.
a. phôi đúc.
Phôi đúc bao gồm cả phôi gang và phôi thép hoặc hợp kim nhôm là
những phôi phổ biến nhất để chế tạo chi tiết dạng hộp. Chế tạo phôi đúc
thường dùng các phương pháp đúc sau đây.
-
Đúc gang trong khuân cát, mẫu gỗ, làm khuân bằng tay, phương
pháp này có độ chính xác thấp lượng dư gia công để cắt gọt lớn, năng suất
thấp, đòi hỏi trình độ công nhân phải cao. Thích hợp với dạng sản xuất đơn
chiếc và hàng loạt nhỏ.
-
Dùng mẫu kim loại, khuân cát, làm khuân bằng máy, đạt độ chính xác
và năng suất cao. Lượng dư gia công cắt gọt nhỏ, phương pháp này thích hợp
trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
-
Dùng phương pháp đúc trong khuân vỏ mỏng, phôi đúc có độ chính
xác 0,3 ÷ 0,6 mm, tính chất cơ học tốt. Phương pháp này dùng trong sản xuất
hàng loạt lớn và hàng khối, nhưng chỉ thích hợp cho những chi tiết dạng hộp
cỡ nhỏ.
-
Đúc áp lực có thể tạo nên những chi tiết dạng hộp cỡ nhỏ có hình thù
phức tạp. Ở những chỗ gấp khúc của hộp cần phải có góc lượn, các hốc bên
trong cần được làm sạch. Các mặt cạnh và đáy cần sạch phẳng, vật đúc ra
không được. Chi tiết hộp đúc ra thường nguội không đều, gây ra biến dạng
nhiệt và ứng suất dư nên cần có biện pháp khử ứng suất dư trước khi gia công

0
gồm 3 hình chiếu và
các hình chiếu phụ, mặt cắt, các đường nét, ký hiệu được thể hiện theo qui
định.
Đường viền chi tiết màu đỏ lượng dư được thể hiện bằng các nét gạch
chéo trồng lên nhau và màu đỏ. Lượng dư, kích thước yêu cầu và các thông số
kỹ thuật được thể hiện trên bản vẽ
Chương iii thiết kế qui trình công nghệ gia công
thân máy khoan bàn
3.1. Xác định đường lối công nghệ.
28
Do dạng sản xuất là hàng loạt vừa và điều kiện gia công phù hợp với
điều kiện thực tế ở Việt nam, chủ yếu là dùng các máy công cụ vạn năng. Do
kết cấu của thân máy khá phức tạp, độ cừng vững không cao. Vì vậy ta chọn
phương án phân tán nguyên công, qui trình công nghệ được chia thành các
nguyên công đơn giản để sử dụng máy vạn năng.
Mỗi máy thực hiện một nguyên công nhất định, đồ gá sử dụng là đồ gá
chuyên dùng. Để tận dụng được điều kiện máy móc ở Việt nam và thuê lao
động rẻ nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của chi tiết.
3.2. Lập tiến trình công nghệ.
Thân máy là một chi tiết dạng hộp vì vậy nó tuân theo qui trình công
nghệ gia công chi tiết dạng hộp nó bao gồm hai giai đoạn chính:
-
Gia công mặt phẳng chuẩn và các lỗ chuẩn để làm chuẩn tinh thống
nhất.
-
Dùng mặt phẳng và hai lỗ định vị làm chuẩn tinh thống nhất để lần
lượt gia công các mặt còn lại nh:
+ Gia công các mặt phẳng còn lại.
+ Gia công thô và bán tinh các lỗ láp ghép.