ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY
🙞···☼···🙞
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
KỸ THUẬT CHẾ TẠO 3 – HK222
LỚP: L01 – NHÓM 4 TUẦN 6
GVHD: TS TÔN THIỆN PHƯƠNG
Tp HCM, tháng 03 năm 2023
Trang 2Sinh viên thực hiện:
33 Nguyễn Ngọc Khắc Thành 2012051
39 Nguyễn Ngọc Quốc Việt 2015048
Trang 31 Xác định vị trí mặt phẳng, mô tả định vị ( 3 bậc tự do ), hình minh họa Định vị tấm trên của khuôn
- Định vị 3 bậc tự do (3 Degrees of Freedom - 3DOF) là một thuật ngữ kỹ thuật được sử dụng trong các lĩnh vực như kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điều khiển và robot học
Nó liên quan đến số lượng các hướng di chuyển mà một vật thể có thể thực hiện trong không gian 3 chiều
- Cụ thể, định vị 3 bậc tự do chỉ cho phép vật thể di chuyển và xoay theo ba trục độc lập với nhau trong không gian 3 chiều Ba bậc tự do này bao gồm:
- Di chuyển dọc theo trục x: Vật thể có thể di chuyển dọc theo trục x, nghĩa là từ trái sang phải hoặc ngược lại
- Di chuyển dọc theo trục y: Vật thể có thể di chuyển dọc theo trục y, nghĩa là từ trên xuống dưới hoặc ngược lại
- Xoay quanh trục z: Vật thể có thể xoay quanh trục z, nghĩa là xoay theo hướng kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ
- Ví dụ
- Để phay mặt phẳng B đạt kích thước H0,1 và song song với mặt phẳng A thì chỉ cần hạn chế 3 bậc tự do
2 Định vị trụ ngắn L/D < 1,5 ( 2 bậc tự do ) khi gia công Định vị chày của khuôn
Trang 4Chốt trụ ngắn: chốt trụ ngắn có khả năng hạn chế hai bậc tự do tịnh tiến theo hai chiều vuông góc với tâm chốt (T(Oy), T(Oz)) Tỉ lệ L/D< 0,33÷0,35
Vật liệu để chế tạo các chốt gá như sau: khi D <16mm, chốt gá được chế tạo bằng thép dụng cụ Y7A,Y10A, 9XC, CD70; khi D >16mm được chế tạo bằng thép crôm 20X, thấm các bon đạt chiều dày lớp thấm 0,8÷1,2mm, sau đó tôi đạt độ cứng HRC50÷55
Chốt gá được tiêu chuẩn hóa(cho trong sổ tay) Chốt gá được lắp ghép với thân đồ
gá bằng cuống chốt Nó có thể được lắp trực tiếp hoặc gián tiếp để dễ thay đổi khi chốt nị mòn
Lắp ghép giữa lỗ chuẩn và chốt gá là mối ghép lỏng nhẹ nhưng khe hở nhỏ nhất (H7/h7) để có thể giảm bớt được sai số chuẩn Còn lắp ghép giữa chốt và thân đồ gá thường là (H7/k7) hoặc (H7/m7)
Trang 5Nếu không khống chế 2 bậc tự do đó thì sẽ có sẽ gây ra chuyển động tịnh tiến ở 2 trục Oy và Oz, từ đó dẫn đến chi tiết, đồ gá biến dạng, cong vênh nên việc này sẽ gây ra sai số gia công rất lớn đối với chi tiết của chúng ta , ảnh hưởng lớn đến số lượng nhiều
chi tiết
Chốt trụ ngắn
Trang 63 Định vị trụ dài L/D > 1,5 ( 4 bậc tự do ) khi gia công Định vị trục dẫn hướng của khuôn
Chốt trụ dài khống chế 4 bậc tự do bao gồm : Di chuyển dọc theo X
Di chuyển dọc theo Y
Xoay quanh OX
Xoay quanh OX
Chốt trụ dài : Dùng chốt trụ dài có khả năng hạn chế 4 bậc tự do Về kết cấu, chiều dài phần làm việc L của chốt sẽ tiếp xúc với lỗ chuẩn D có tỉ số L/D>1,5 Nếu phối hợp với mặt phẳng để định vị chi tiết, thì mặt phẳng chỉ được hạn chế một bậc tự do
Các công cụ để định vị chi tiết:
- Máy đo khoảng cách: Máy đo khoảng cách là một phương tiện đo khoảng cách chính xác giữa hai điểm trên địa hình Bạn có thể sử dụng máy đo khoảng cách để
đo khoảng cách từ điểm định vị của bạn đến chốt trụ dài
Trang 7- Thiết bị đo độ cao: Thiết bị đo độ cao là một công cụ đo độ cao chính xác của một điểm trên địa hình Bạn có thể sử dụng thiết bị đo độ cao để đo độ cao của chốt trụ dài so với mặt đất
- Bản đồ và bản đồ số: Bản đồ và bản đồ số là công cụ quan trọng để định vị chốt trụ dài Bạn có thể sử dụng bản đồ để tìm kiếm vị trí chính xác của chốt trụ dài trên địa hình
Hậu quả gây ra đối với chi tiết
Định vị chốt trụ dài 4 bậc tự do là một phương pháp trong thiết kế cơ khí để đảm bảo tính chính xác và độ ổn định của các thiết bị cơ khí Khi sử dụng phương pháp này, các bậc tự do được khống chế để đảm bảo rằng chúng không gây ra sự dao động, biến dạng, hay sự mất mát về sức mạnh trong quá trình hoạt động của thiết bị
Nếu không khống chế các bậc tự do, sự dao động, biến dạng hay mất mát về sức mạnh có thể xảy ra trong quá trình hoạt động của thiết bị cơ khí, dẫn đến hiện tượng không chính xác, không đáng tin cậy và ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị
Do đó, khống chế các bậc tự do trong thiết kế chốt trụ dài 4 bậc tự do là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác, độ ổn định và hiệu suất của thiết bị
4 Định vị chi tiết khi gia công bậc ( 5 bậc tự do ) Định vị tấm kẹp chày của khuôn
Bậc tự do của một vật rắn tuyệt đối là khả năng di chuyển của vật rắn theo phương
mà không bị bất kì một cản trở nào trong phạm vi đang xét
– Một chi tiết rắn trong không gian có 6 bậc tự do
– Khi ta đặt chi tiết vào hệ tọa độ Đề-các, 6 bậc tự do đó là:
■ 3 bậc tịnh tiến dọc trục T(Ox), T(Oy), T(Oz)
■ 3 bậc quay quanh trục Q(Ox), Q(Oy), Q(Oz)
Trang 8Một chi tiết rắn trong không gian sẽ có 6 bậc tự do, để gia công bậc cần phải định
vị 5 bậc tự do
- Định vị: 5 bậc tự do
- Kẹp chặt bằng mâm cặp + chấu
- Các bậc tự do được định vị: T(Oy), T(Oz), Q(Ox), Q(Oy), Q(Oz)
Các trường hợp định vị sai nguyên tắc
- Siêu định vị: Là hiện tượng một bậc tự do khống chế quá 1 lần
■ Hậu quả: làm cho chi tiết, đồ gá bị biến dạng cong vênh
Trang 9- Thiếu định vị: Là trường hợp một bậc tự do cần khống chế mà lại không khống chế
■ Hậu quả: Gây ra sai số gia công không thể lường trước được
- Thừa định vị: Là trường hợp một bậc tự do không cần khống chế mà vẫn khống chế
■ Hậu quả: làm cho kết cấu đồ gá công kềnh
Kết luận: Trong thực tế phải tuyệt đối tránh hiện tượng thiếu và siêu định vị, còn thừa định vị vẫn được sử dụng với mục đích chủ yếu là đưa chi tiết vào vùng gia công nhanh
5 Định vị chi tiết gia công rãnh hở ( 5 bậc tự do ) Định vị tấm kẹp cối của khuôn
Bậc tự do (DOF - Degree Of Freedom) nói chung là các thông số độc lập để xác định trạng thái của một hệ, phản ánh mức độ tự do (flexibility) của hệ, hệ càng nhiều bậc
tự do có nghĩa hệ càng "mềm dẻo", "dễ biến đổi"
Trang 10Cụ thể, định vị 5 bậc tự do cho phép vật thể di chuyển và xoay theo ba trục độc lập với nhau trong không gian 3 chiều Năm bậc tự do này bao gồm:
Ty, Tz, Rx, Ry, Rz: Đối với rãnh phay theo phương x nhằm định vị vật thể không dịch chuyển theo y, z và không xoay quay 3 trục
Tx, Tz, Rx, Ry, Rz: Đối với rãnh phay theo phương y nhằm định vị vật thể không dịch chuyển theo x, z và không xoay quay 3 trục
Trang 116 Định vị chi tiết gia công rãnh kín ( 6 bậc tự do ) Định vị tấm dưới khuôn Nguyên tắc định vị 6 điểm (hình 1.2):
Khảo sát một chi tiết có dạng hình hộp được đặt trong hệ toạ độ OX, OY, OZ + Trên mặt phẳng của hình hộp HFKH dùng 3 điểm tựa sẽ hạn chế 3 bậc tự do gọi
là mặt định vị chính
Điểm 1: Hạn chế bậc tự do tịnh tiến theo OZ
Điểm 2: Hạn chế bậc tự do quay quanh trục OX
Điểm 3: Hạn chế bậc tự do quay quanh trục OY
+ Mặt bên ADHH làm mất 2 bậc tự do
Điểm 4: Hạn chế bậc tự do tịnh tiến theo OX
Điểm 5: Hạn chế bậc tự do quay quanh trục OZ
Trang 12Mặt bên ADHK gọi là mặt định hướng, điểm 4 và 3 càng xa nhau chi tiết càng cứng vững
+ Mặt DCKH làm mất 1 bậc tự do tịnh liến theo trục OY, mặt này gọi là mặt định
vị chặn Mặt này càng nhỏ chi tiết càng được đinh vị chắc chắn
Như vậy, một chi tiết hạn chế được 6 bậc tự do gọi là định vị hoàn toàn, nếu một bậc tự do nào đó hạn chế 2 lần coi là siêu định vị
Trong gia công chi tiết không phải lúc nào chi tiết gia công cũng cần phải hạn chế
đủ 6 bậc tự mà tuỳ theo yêu cầu của chi tiết gia công đó, có khi chỉ cần hạn chế 3 bậc tự
do, nếu chi tiết chỉ cần đạt 2 kích thước theo 2 toạ độ X và Y (hình 1.3a); hoặc chi tiết cần hạn chế 3 bậc tự do để gia công kích thước Y (hình 1,3b)
Thậm chí có trường hợp chỉ cần hạn chế 3 bậc tự do nếu chỉ cần đạt 1 kích thước
Trang 13Hình trên là sơ đồ gá đặt chi tiết hình hộp chữ nhật với ba mặt chuẩn vuông góc với nhau Các điểm (các chốt tỳ) được bố trí trong 3 mặt phẳng tọa độ, các mũi tên mô tả các lực w1,w2,w3, các lực này có tác dụng ấn chi tiết tỳ sát vào các chốt tỳ Kẹp chắc chi tiết
để có thể được thực hiện một trong ba lực trên Lực w1, tạo ra ma sát giữa mặt đáy của chi tiết và các chốt tỳ, do đó chi tiết không bị xê dịch theo các phương Nếu thay đổi phương của w1 có thể ấn chi tiết tỳ vào tất các các điểm cùng 1 luc Như vậy sợ đồ này hạn chế cả 6 bậc tự do
Trang 142 bước cơ bản trong quy trình định vị chi tiết gia công chính xác:
● Định vị chi tiết
Đây là bước xác định vị trí tương quan giữa chi tiết và dụng cụ dao cắt trước khi gia công
● Quá trình kẹp chặt
Là bước cố định vị trí của chi tiết sau khi đã định vị được vật liệu Bước này giúp chi tiết được cố định Ngăn cản các tác động của ngoại lực (chủ yếu đến từ lực cắt) trong quá trình gia công
Sau khi kết thúc quá trình kẹp chặt, người vận hành mới có thể tiến hành chế tạo cơ khí Vì lúc này, vật liệu đã được đảm bảo không bị xê dịch hoặc rời khỏi vị trí đã được định vị trước đó
Lưu ý: Người vận hành cần làm theo thứ tự các giai đoạn trên, thực hiện định vị xong mới tiến hành quá trình kẹp chặt Không được làm ngược lại hoặc thiếu bất kỳ bước nào