TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Kỹ thuật đo lường đã đi một chặng đường dài, có sự phát triển đặc biệt trong vòng
Trong 25 năm qua, công nghệ đo lường 3D đã trở nên phổ biến không chỉ trong kiểm tra chất lượng mà còn trong thiết kế, chế tạo ngược và phim ảnh, trở thành phần không thể thiếu trong sản xuất Đối với những vật thể có hình dạng phức tạp, việc thu thập các phép đo hình học bằng dụng cụ thông thường là không khả thi, do đó công nghệ đo lường 3D ra đời Công nghệ này hoạt động bằng cách điều khiển ánh sáng hoặc bức xạ tại vật thể và thu thập các phép đo cần thiết để tái tạo hoặc thiết kế lại vật thể nhanh chóng Dữ liệu thu thập được cũng có thể sử dụng để kiểm tra chất lượng, giúp đưa ra quyết định sản xuất nhanh chóng Sự phát triển của công nghệ này không chỉ đánh giá chất lượng sản phẩm mà còn giúp duy trì lợi thế cạnh tranh trong ngành công nghiệp Nhu cầu về đo lường 3D tỷ lệ thuận với độ phức tạp của hình dạng đồ vật; khi hình dạng đơn giản, có thể dùng dụng cụ cầm tay, nhưng với hình dạng phức tạp, các phương pháp quét tiếp xúc mang lại độ chính xác cao hơn so với kỹ thuật đo lường thủ công.
Giải pháp đo lường 3D giúp rút ngắn thời gian kiểm tra từ 1 tuần xuống còn 1 ngày cho các sản phẩm nhiều chi tiết, đồng thời cho phép kiểm tra những kích thước mà phương pháp truyền thống không thể thực hiện Trong tương lai, hệ thống đo lường tự động 3D có thể thay thế con người trong quá trình kiểm tra chất lượng, với khả năng vận hành mà không cần sự can thiệp trực tiếp Các đội kiểm soát chất lượng sẽ có thể sử dụng hệ thống này từ xa, với các hành động được lập trình tự động Nhiều công ty đã phát triển phần mềm hiện đại để tương tác với nhiều loại máy quét 3D khác nhau Công nghệ đo lường 3D cũng sẽ được áp dụng trong mua sắm trực tuyến, mang đến hình ảnh chân thực cho người tiêu dùng Đo lường 3D không ngừng cải tiến, trở nên thông minh, nhẹ nhàng và nhanh nhạy hơn, với sự lựa chọn sản phẩm phụ thuộc vào lĩnh vực kinh doanh của từng doanh nghiệp.
Hiện nay, ngành cơ khí yêu cầu kỹ sư và cán bộ kỹ thuật phải có kiến thức sâu rộng và khả năng vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.
Quá trình sản xuất nghiêm túc tạo ra sản phẩm chất lượng cao, phản ánh chất lượng lao động Để đạt được điều này, đo lường cơ khí là yếu tố thiết yếu trong đào tạo và sản xuất của doanh nghiệp Việc duy trì và cải tiến công nghệ là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh và hiệu quả kinh doanh Để cải thiện chất lượng sản phẩm, các kỹ sư không chỉ cần tay nghề chuyên môn cao mà còn phải tìm ra các thông số và dữ liệu tối ưu cho quá trình gia công.
Nhóm chúng em đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo đồ gá cho máy đo 3D CMM nhằm giải quyết vấn đề giá thành sản xuất, một thách thức lớn đối với doanh nghiệp và các công ty nhỏ Với sự đa dạng của các đồ gá trên thị trường, chúng em mong muốn đưa ra các phương án thiết kế tối ưu hơn để giảm chi phí cho sản phẩm đồ gá đo CMM.
Nhiệm vụ
• Tổng quan về máy 3D CMM
• Thiết kế và chế tạo đồ gá đo cho máy CMM
• Đưa ra các phương án và thực hiện một trong số chúng.
Mục tiêu
• Chế tạo đồ gá đo cho máy CMM với giá thành thấp nhất có thể.
Phương pháp nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
• Tham khảo các bài báo khoa học về tối ưu gia công
• Sử dụng phần mềm Inventor để thiết kế và mô phỏng
• Sử dụng phần mềm Autocad để trình bày các bản vẽ 2D Áp dụng phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
• Tìm hiểu những bộ đồ gá đã có sẵn ở trường
• Xây dựng mô hình - thực nghiệm: Thiết kế và chế tạo bộ đồ gá, gia công sản phẩm
• Tìm hiểu cách đo chi tiết của một số thiết bị đo lường hiện đại.
Phạm vi giới hạn đề tài
• Đề tài nằm trong phạm vi nghiên cứu chế tạo thử nghiệm
• Sản phẩm nghiên cứu áp dụng trong phạm vi giảng dạy
• Đồ gá phù hợp để đo kiểm các sản phẩm có kích thước nhỏ
• Vật liệu chủ yếu chế tạo đồ gá là Al – 6061.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Phần thiết kế và chế tạo đồ gá
2.1.1 Vài nét sơ lược về đồ gá đo:
Đồ gá là thiết bị quan trọng trong gia công, kiểm tra và lắp ráp cơ khí, với đồ gá đo chiếm từ 30% đến 40% trong tổng số loại đồ gá được sử dụng.
Đồ gá đo là thiết bị quan trọng dùng để xác định vị trí chính xác giữa chi tiết đo và dụng cụ đo Nó cũng đảm bảo rằng chi tiết được giữ ổn định trong suốt quá trình đo kiểm, góp phần nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong công việc đo lường.
Đồ gá đo giúp nâng cao hiệu suất làm việc của thiết bị đo lường, rút ngắn thời gian gá đặt và đo lường, từ đó giảm giá thành sản phẩm và tiết kiệm chi phí nhân công.
Đồ gá đo là công cụ thiết yếu cho quá trình đo và kiểm tra trên các thiết bị đo Sản phẩm cần đo rất đa dạng về hình dáng và kích thước, và hầu hết không thể tự gá đặt chính xác trên bàn đo của máy Nếu không có đồ gá để đưa sản phẩm về hệ tọa độ đo, việc thực hiện phép đo sẽ không khả thi.
Đạt độ chính xác cao và kết quả đo tin cậy, các thông số hình học và kỹ thuật của đồ gá được thiết kế dựa trên yêu cầu của sản phẩm đầu vào và đầu ra.
Sản phẩm cho phép gá đặt và tháo lắp dễ dàng, nhanh chóng, linh hoạt cho từng loại sản phẩm cần kiểm tra Việc thay đổi đồ gá giữa các model sản phẩm khác nhau giúp giảm đáng kể chu kỳ đo trong quá trình kiểm tra, từ đó nâng cao năng suất và tiết kiệm thời gian.
Tự động hóa trong đo kiểm hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình với sự kết hợp của các thành phần như đồ gá, cụm cấp phôi, cánh tay robot, cụm đầu đo và màn hình hiển thị Hệ thống vi mạch điều khiển tính toán và xuất ra giá trị đầu ra chỉ trong vài giây, mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm thời gian.
2.1.3 Quá trình gá đặt Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
• Kẹp chặt là cố định vị trí chi tiết không cho chi tiết rời khỏi vị trí đã xác định trong suốt quá trình đo kiểm
2.1.4 Kết cấu chung của đồ gá
Kết cấu chung của đồ gá gồm các phần
Cơ cấu định vị là thiết bị quan trọng dùng để xác định vị trí tương đối của các chi tiết so với máy đo Nó bao gồm các thành phần như chốt tỳ, chốt đỡ, phiến tỳ, khối V và mũi chống tâm, giúp đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo lường.
• Cơ cấu kẹp chặt: giữ cho chi tiết không bị xê dịch trong quá trình đo
Đế đồ gá là thành phần chính để kết nối các bộ phận thành một đồ gá hoàn chỉnh Thường có hình vuông hoặc chữ nhật, đế đồ gá được thiết kế với các lỗ ren để dễ dàng gắn chặt các chi tiết khác lên nó, đồng thời giúp cố định đồ gá trên bàn đo.
• Các chi tiết nối ghép: là các bulong, đai ốc, các chân nâng, trục dẫn, dùng để kết nối các bộ phận của đồ gá lại với nhau
Các chi tiết định vị và đế đồ gá được chế tạo bằng vật liệu nhôm 6061 với các đặc tính tiêu biểu như là:
• Nhẹ, có tính dẻo dai tốt, có độ bền cao
• Lớp vỏ bề mặt tốt
• Chống ăn mòn tuyệt vời với các điều kiện khí quyển
2.1.5 Các cơ cấu đồ gá có sẵn trên thị trường
Bảng 1 Hình ảnh cơ cấu module điều chỉnh Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Bảng 2 Hình ảnh cơ cấu module kẹp Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Bảng 3 Hình ảnh cơ cấu module từ tính Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
2.1.6 Các thành phần của đồ gá
Tấm đế 250mm*250mm (Base plate) Công dụng: Làm mặt đế đặt trên bàn máy Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Tấm đế tròn ∅150 (Adaptor plate) Công dụng: Làm mặt đế đặt trên bàn máy Định vị chỏm cầu (Ballscrew set) Công dụng: Quả cầu định vị có ren nối M6
Thanh trượt (Receiver bracket) Công dụng: Để nhận bất kỳ vị trí nào giữa các kết nối
Chân đỡ (Location pin) Công dụng: Để điều chỉnh chiều cao cần thiết của vật cố định
Chân đỡ có từ tính (Magnetic receiver) được thiết kế để kẹp phôi một cách nhanh chóng và dễ dàng nhờ vào lực từ Sản phẩm này là một phần quan trọng trong đồ án tốt nghiệp của sinh viên Khoa Cơ khí Chế tạo máy.
Chốt đỡ V (V-block) Công dụng: Để đỡ các chi tiết đối xứng quay ở một vị trí xác định
Chốt đỡ hình nón (Cone receiver) Công dụng: Để nhận các chi tiết trong lỗ khoan hoặc định tâm
Thanh đỡ thẳng (Straight pin) Công dụng: Để đỡ chi tiết ở một vị trí xác định
Bảng 4 Các thành phần của đồ gá
Giới thiệu về máy CMM
2.2.1 Lịch sử về máy đo CMM
Máy đo CMM đã có lịch sử gần 60 năm và hiện nay ngành công nghiệp này sản xuất hơn 6.000 CMM mới mỗi năm, cùng với hàng chục nghìn máy được trang bị và nâng cấp Các máy CMM có thể là thủ công, do người vận hành điều khiển, hoặc tự động CNC, hoạt động theo chương trình đặc biệt Với sự gia tăng sản xuất máy đo CMM, khó có thể hình dung một thế giới mà kiểm soát chất lượng vẫn phụ thuộc vào các phép đo thủ công.
Hình 2.1 Máy CMM những năm đầu phát triển
Lịch sử của máy đo tọa độ (CMM) bắt đầu vào năm 1959 tại Triển lãm máy công cụ quốc tế ở Paris, nơi chúng được giới thiệu bởi công ty Ferranti của Anh Vào những năm 1960, nhiều công ty lớn từ các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức và Pháp đã bắt đầu sản xuất máy CMM để thương mại Sự phát triển nhanh chóng trong việc áp dụng máy CMM đã dẫn đến sự phổ biến rộng rãi của chúng trong ngành công nghiệp.
Ông David McMurtry, đồng sáng lập Renishaw, đã phát minh ra Probe Touch vào năm 1970, được sử dụng bởi Olympus trong các động cơ máy bay Concorde Phát minh này đã cách mạng hóa đo lường 3D, cho phép thực hiện các phép đo chính xác và tự động cho từng chi tiết hoặc cả cụm lắp ráp trên toàn thế giới.
2.2.2 Chi tiết về máy đo CMM
Máy đo tọa độ 3D CMM (Coordinate Measuring Machine) là thiết bị dùng để đo hình dạng của các đối tượng vật lý thông qua việc cảm nhận các điểm trên bề mặt bằng đầu dò Các loại đầu dò phổ biến bao gồm cảm biến cơ học và laser, bên cạnh đó còn có cảm biến ánh sáng trắng và quang học Tùy thuộc vào từng loại máy, đầu dò có thể được điều khiển thủ công hoặc tự động bằng máy tính Các CMM xác định vị trí đầu dò dựa trên độ dịch chuyển so với vị trí tham chiếu trong hệ tọa độ Cartesian ba chiều XYZ Ngoài việc di chuyển theo các trục X, Y và Z, nhiều máy còn cho phép điều khiển góc đầu dò để đo các bề mặt khó tiếp cận.
Các loại CMM (Máy đo tọa độ) khác nhau có cấu trúc đa dạng, bao gồm các bộ phận như cầu, cổng, cánh tay ngang, cánh tay có khớp nối và thiết bị di động Mặc dù hình dạng và cấu tạo có thể thay đổi, nhưng tất cả các loại CMM đều có những thành phần cơ bản chung để thực hiện chức năng đo lường chính xác.
CMM đầu tiên được phát triển bởi Công ty Ferranti của Scotland vào những năm
Vào những năm 1950, nhu cầu đo lường chính xác các thành phần trong sản phẩm quân sự gia tăng, dẫn đến sự phát triển của máy đo tọa độ (CMM) chỉ với 2 trục Đến những năm 1960, các mô hình 3 trục đầu tiên xuất hiện, và vào đầu những năm 1970, công nghệ điều khiển máy tính ra đời CMM hoạt động đầu tiên được phát triển và thương mại hóa bởi Browne & Sharpe tại Melbourne, Anh.
Trong các máy hiện đại, cấu trúc thượng tầng kiểu giàn có hai chân, thường gọi là cầu, di chuyển tự do dọc theo bàn đá granit Một chân (chân bên trong) di chuyển trên đường ray dẫn hướng gắn vào bàn, trong khi chân đối diện (chân bên ngoài) chỉ cần đặt trên bề mặt bàn Vòng bi không khí được sử dụng để đảm bảo chuyển động không ma sát, với khí nén được đẩy qua các lỗ nhỏ trên bề mặt ổ trục, tạo ra một lớp đệm khí giúp CMM di chuyển gần như không ma sát và có thể được bù trừ qua phần mềm.
Chuyển động của cầu hoặc giàn dọc theo bàn đá granit tạo thành một trục của mặt phẳng
Cầu của giàn chứa một cỗ xe di chuyển giữa các chân bên trong và bên ngoài, tạo thành trục ngang X hoặc Y Trục chuyển động thứ ba (trục Z) được bổ sung bằng một trục quay hoặc trục quay thẳng đứng, di chuyển lên và xuống qua tâm của bàn trượt Đầu dò cảm ứng tại đầu bút lông là thiết bị cảm biến, cho phép mô tả đầy đủ đường bao đo của các trục X, Y và Z Để nâng cao khả năng tiếp cận của đầu dò đến các phôi gia công phức tạp, có thể sử dụng các bàn quay tùy chọn Bàn quay, với vai trò là trục truyền động thứ tư, giữ kích thước đo ở mức 3D nhưng mang lại độ linh hoạt cao Một số đầu dò cảm ứng cũng là thiết bị quay, có khả năng xoay theo chiều dọc hơn 180 độ và xoay hoàn toàn 360 độ.
CMM hiện có nhiều dạng khác nhau, trong đó cánh tay CMM sử dụng phép đo góc tại các khớp để xác định vị trí đầu bút cảm ứng và có thể được trang bị đầu dò quét laze và chụp ảnh quang học Các cánh tay này thường được ưa chuộng nhờ tính di động, cho phép lưu trữ vị trí đo và di chuyển linh hoạt xung quanh bộ phận trong quá trình đo Với khả năng mô phỏng tính linh hoạt của cánh tay con người, cánh tay CMM có thể tiếp cận những khu vực phức tạp mà máy ba trục tiêu chuẩn không thể thăm dò.
Trong những ngày đầu của phép đo tọa độ (CMM), các đầu dò cơ học được gắn vào giá đỡ ở đầu bút lông Một loại đầu dò phổ biến được chế tạo bằng cách hàn phôi với vị trí không gian được đọc từ đầu đọc kỹ thuật số 3 trục (DRO) hoặc, trong các hệ thống tiên tiến hơn, được ghi lại vào máy tính thông qua công tắc đạp chân hoặc thiết bị tương tự.
Bước phát triển tiếp theo trong công nghệ là việc tích hợp động cơ điều khiển cho từng trục, cho phép người vận hành không cần chạm tay vào máy mà điều khiển bằng hộp cầm tay tương tự như điều khiển ô tô từ xa Sự cải tiến này không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của phép đo nhờ vào việc phát minh ra đầu dò kích hoạt cảm ứng điện tử.
David McMurtry, người sáng lập Renishaw PLC, là người tiên phong trong việc phát triển thiết bị thăm dò mới Thiết bị này sử dụng đầu dò tiếp xúc với bút cảm ứng có quả cầu thép (sau này được thay thế bằng quả cầu hồng ngọc) Khi đầu dò tiếp xúc với bề mặt của thành phần, bút stylus sẽ bị lệch và gửi thông tin tọa độ X.
Y, Z đến máy tính Các lỗi đo lường do từng người vận hành gây ra đã trở nên ít hơn và giai đoạn được thiết lập để giới thiệu các hoạt động CNC và sự ra đời của CMM
Đầu dò quang học sử dụng hệ thống ống kính - CCD để di chuyển và nhắm vào điểm quan tâm mà không cần tiếp xúc với vật liệu Hình ảnh bề mặt được ghi lại sẽ được bao quanh bởi các đường viền của cửa sổ đo, cho đến khi đạt được sự tương phản đủ giữa các vùng đen và trắng Đường cong phân chia có thể được tính toán tại một điểm, với vị trí thẳng đứng tương ứng với hệ thống thăm dò hoàn chỉnh trên ổ Z chân đế hoặc các thành phần thiết bị khác.
Hệ thống đầu dò quét:
Các máy mới hiện nay được trang bị đầu dò quét, có khả năng kéo dọc theo bề mặt của bộ phận lấy điểm theo khoảng thời gian xác định Phương pháp kiểm tra CMM với đầu dò quét này thường mang lại độ chính xác cao hơn và tốc độ nhanh hơn nhiều so với phương pháp thăm dò cảm ứng truyền thống.
NỘI DUNG TRIỂN KHAI
Thiết kế đồ gá
Đồ gá cho máy đo 3D CMM là công cụ thiết yếu trong quá trình đo kiểm tra, giúp đảm bảo các sản phẩm đa dạng về hình dáng và kích thước được định vị chính xác Hầu hết các sản phẩm không thể tự gá đặt trên bàn máy CMM theo đúng hệ tọa độ, do đó, việc sử dụng đồ gá là cần thiết để đưa chi tiết đo về hệ tọa độ đo lường, từ đó thực hiện phép đo một cách chính xác.
Trong những năm gần đây, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã đầu tư mạnh mẽ vào các thiết bị đo lường chuyên dụng, bao gồm máy đo 3D CMM và máy đo 2D Sự đầu tư này không chỉ nâng cao chất lượng giảng dạy mà còn giúp sinh viên tiếp cận công nghệ hiện đại trong lĩnh vực đo lường.
VMM được phát triển nhằm hỗ trợ quá trình dạy và học tại trường Qua nghiên cứu và tham khảo phương pháp đo các chi tiết trên máy 3D CMM, nhóm đã nhận thấy cần thiết phải chế tạo các đồ gá chuyên dụng để định vị chi tiết cần đo, từ đó giúp việc thực hiện các bài thí nghiệm trở nên dễ dàng hơn.
Thiết kế bộ đồ gá cho máy đo 3D CMM không chỉ hỗ trợ gá đặt chi tiết trên bàn máy mà còn nâng cao độ chính xác và hiệu quả đo lường Đồ gá nhỏ gọn và linh động giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình tháo lắp và gá đặt.
Sau khi nghiên cứu các chi tiết thường gặp trên máy đo chuyên dụng, nhóm nhận thấy rằng các dạng chi tiết phổ biến nhất bao gồm dạng càng, dạng trục và dạng hộp Bên cạnh đó, nhóm cũng đã tham khảo một số cơ cấu kẹp để đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết trong quá trình đo Từ những thông tin này, nhóm đã phát triển ý tưởng và thiết kế đồ gá phù hợp cho các dạng chi tiết đó trong đồ án tốt nghiệp của Khoa Cơ khí Chế tạo máy.
Đồ gá đa nặng
Trong sản xuất, các chi tiết có nhiều biên dạng khác nhau như trụ, hộp và càng Để kiểm tra các chi tiết này, cần sử dụng nhiều loại đồ gá đo khác nhau, dẫn đến chi phí sản xuất tăng cao và tốn nhiều thời gian làm việc.
Hình 3.1 Một số biên dạng của chi tiết
Nhóm đã thiết kế một bộ đồ gá linh hoạt cho phép thay đổi nhanh chóng các ngàm kẹp, đáp ứng nhu cầu đo kiểm các chi tiết khác nhau Đồ gá này sử dụng cơ cấu trục vít – me và tay quay, giúp chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, từ đó tối ưu hóa quá trình gá đặt chi tiết, tiết kiệm thời gian so với các đồ gá truyền thống.
Để định vị các chi tiết dạng trụ có đường kính lớn hoặc không có khoan chống tâm hai đầu, nên sử dụng ngàm kẹp có góc 120º, giúp hạn chế 5 bậc tự do Đối với các chi tiết dạng hộp lớn, việc sử dụng ngàm kẹp bằng ở dưới là phương pháp hiệu quả để định vị và cũng hạn chế 5 bậc tự do.
Hình 3.2 Đồ gá ngàm kẹp góc 120º kẹp chi tiết dạng trụ Đối với những chi tiết dạng hộp lớn: dung ngàm kẹp bằng ở dưới để định vị, hạn chế
Trong đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy, việc định vị và hạn chế 5 bậc tự do là rất quan trọng Đối với những chi tiết có đường kính nhỏ mà ngàm kẹp 120º không thể sử dụng, giải pháp là áp dụng ngàm kẹp góc 90º để đảm bảo định vị chính xác và hạn chế 5 bậc tự do hiệu quả.
Hình 3.4 Đồ gá ngàm kẹp góc 120º kẹp chi tiết dạng trụ
Hình 3.5 Cơ cấu kẹp được thiết kế trên phần mềm Inventor
Hình 3.6 Bản vẽ thiết kế chi tiết thanh trượt Thanh trượt được chế tạo từ Inox 304 làm tăng độ cứng vững cho kết cấu, tránh võng
Hình 3.7 Bản vẽ thiết kế nắp kẹp có góc 120º Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.8 Bản vẽ thiết kế đế cố định
Hình 3.9 Bản vẽ thiết kế đế đồ gá
Hình 3.10 Bản vẽ thiết kế trục vít - me Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.12 Bản vẽ lắp đồ gá đa năng Qui trình lắp ráp của đồ gá:
- Đặt tấm đế (1) lên mặt phẳng
- Lắp đế đồ gá (2) lên mặt đế (1) và liên kết lại bằng bulong (4)
- Lắp vòng bi (13) vào đế đồ gá (2) Đưa trục vitme (7) vào vòng bi (13) và lắp thêm tay vặn (6)
- Lắp đế di động (8) vào giữa trục vitme (7)
- Lắp 2 con trượt tròn (11) vào đế di dộng (8) và liên kết chúng bằng bulong
- Lắp 2 thanh trượt tròn (5) vào đế đồ gá (2) và đế di động (8)
Lắp vòng bi vào đế di động và gắn lên mặt đế, sau đó sử dụng bulong để liên kết, đảm bảo rằng tâm của vòng bi trùng với tâm của hai thanh trượt tròn và trục vitme.
- Lắp nắp kẹp trên 120° (9) vào đế cố định (14) và đế di động (8) và liên kết lại bằng bulong (12)
Hình 3.13 Bản vẽ phân rã đồ gá đa năng
Qui trình tháo đồ gá thực hiện ngược lại so với lúc lắp ráp:
- Tháo nắp kẹp trên 120° (9) khỏi đế cố định (14) và đế di động (8) được liên kết lại bằng bulong (12)
- Tháo 2 thanh trượt tròn (5) vào đế đồ gá (2) và đế di động (8)
- Tháo vòng bi (13) khỏi đế di động, sau đó nhấc lên mặt đế (1)
- Tháo 2 con trượt tròn (11) khỏi đế di dộng (8)
- Tháo đế đồ gá (2) khỏi mặt đế (1) Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
3.3 Đồ gá chi tiết nắp lọc gió
Hình 3.14 Chi tiết nắp lọc gió trong thực tế
• Yêu cầu đo của chi tiết:
• Các kích thước cơ bản
• Độ song song của các lỗ
• Độ song song của các bề mặt
• Độ vuông góc của các lỗ so với bề mặt
• Quy trình đo của chi tiết nắp lọc gió trên máy đo 3D CMM: Đo các kích thước cơ bản:
Để đo các kích thước dài, rộng, cao, bạn có thể sử dụng tính năng Plane Đầu tiên, hãy chạm vào ít nhất ba điểm để tạo ra các mặt phẳng tại hai vị trí cần đo khoảng cách Sau đó, tiến hành đo khoảng cách giữa hai mặt phẳng đã tạo để nhận được kết quả kích thước dài và rộng.
Để đo kích thước của đường tròn, sử dụng tính năng Circle với các kích thước đường kính và bán kính, sau đó chạm bốn điểm để tạo biên dạng đường tròn Để kiểm tra độ song song của mặt, sử dụng tính năng Plane, chạm ít nhất ba điểm để tạo các biên dạng ảo trên mặt, sau đó so sánh độ song song giữa hai mặt phẳng đã tạo Để đo độ song song giữa các lỗ lắp ốc, sử dụng tính năng Cylinder, chạm tám điểm để tạo biên dạng trụ ảo và kiểm tra độ song song giữa các đường tâm của biên dạng trụ Cuối cùng, để kiểm tra độ vuông góc của bề mặt lỗ lắp ốc và các mặt, sử dụng tính năng Cylinder để tạo biên dạng ảo và Plane để tạo mặt phẳng ảo, sau đó so sánh độ vuông của đường tâm biên dạng trụ với hai mặt phẳng đã tạo.
• Tính toán và thiết kế đồ gá:
Dựa vào quy trình đo của chi tiết, tiến hành thiết kế đồ gá cho chi tiết nắp lọc gió
- Đơn giản quá trình gá đặt và kẹp chặt, giảm thời gian phụ, giảm sức lao động và tăng năng suất
- Đảm bảo các yêu cầu đo của chi tiết Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.15 Đồ gá chi tiết nắp lọc gió
Hình 3.16 Định vị cho chi tiết nắp lọc gió
• Chốt đỡ (2), (3) tạo thành một mặt phẳng hạn chế ba bậc tự do
• Chốt tì (1) hạn chế một bậc tự do
• Chốt tì chỏm cầu (4): hạn chế một bậc tự do
Để tối ưu hóa kết cấu đồ gá, chúng ta sử dụng hai chốt đỡ được bố trí ở các vị trí xa nhau nhằm hạn chế ba bậc tự do Thiết kế này bao gồm hai loại chốt: chốt tì điều chỉnh và chốt tì chỏm cầu, giúp giảm thiểu hai bậc tự do.
Hình 3.17 Bản vẽ chi tiết đế bàn máy
Đế đồ gá là chi tiết quan trọng giúp kết nối các bộ phận trong hệ thống đồ gá Thường có hình vuông hoặc chữ nhật, đế này được thiết kế với các lỗ ren để gắn chặt các chi tiết khác và cố định đồ gá trên bàn máy đo Đây là một phần không thể thiếu trong các đồ án tốt nghiệp của Khoa Cơ khí Chế tạo máy.
Hình 3.18 Bản vẽ chi tiết chốt kẹp
Hình 3.19.Kẹp định vị được thiết kế trên phần mềm Inventor
Bản vẽ chi tiết kẹp phụ trong đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy bao gồm thiết kế chân nâng ngắn, chân nâng dài và chốt phụ, thể hiện rõ các thành phần quan trọng của sản phẩm.
Hình 3.22 Hình ảnh chân nâng ngắn và chân nâng dài
Hình 3.23 Hình ảnh chốt phụ
Hình 3.24 Bản vẽ chi tiết chân nâng ngắn Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.26 Bản vẽ chi tiết chốt xoay
Hình 3.27 Bản vẽ chi tiết chốt tì chỏm cầu xoay
Hình 3.28 Bản vẽ chi tiết chốt nâng dài Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
- Đặt đế (1) trên bề mặt phẳng
- Lắp các chân nâng (8), (12), chốt kẹp (2) lên tấm đế (1) theo bản vẽ lắp bằng liên kết ren
- Lắp chốt đỡ (6), lắp chốt kẹp phụ (2), chốt tì (5) lên chân nâng (8) bằng liên kết ren, chốt tì chỏm cầu (11) vào chân xoay (10) bằng liên kết bulong M3 (7)
- Lắp tấm kẹp phụ (4) vào kẹp phụ (3) bằng liên kết bulong M3 (7) Sau đó gắn vô chốt kẹp (2)
- Đặt nắp lọc gió lên các chốt đỡ (6), chốt tì (5), tì chốt tì chỏm cầu (11) vào thành nắp lọc gió Và kẹp chặt chi tiết bằng cụm kẹp phụ (3), (4)
Hình 3.30 Bản vẽ phân rã đồ gá chi tiết nắp lọc gió Qui trình tháo rời đồ gá nắp lọc gió ngược lại với qui trình lắp ráp.
Đồ gá chi tiết trụ dài
Hình 3.31 Bản vẽ chi tiết trụ dài
• Yêu cầu đo của chi tiết:
• Các kích thước cơ bản
• Độ song song của các bề mặt
• Độ vuông góc của lỗ so với các bề mặt
• Quy trình đo của chi tiết nắp lọc gió trên máy đo 3D CMM: Đo các kích thước cơ bản:
Sử dụng tính năng Plane để đo các kích thước dài, rộng và cao, bạn chỉ cần chạm vào ít nhất ba điểm để tạo các mặt phẳng tại hai vị trí cần đo Sau đó, đo khoảng cách giữa hai mặt phẳng đã tạo để có được kết quả chính xác cho kích thước cần thiết.
Sử dụng tính năng Circle để tạo biên dạng đường tròn bằng cách chạm vào bốn điểm và đo kích thước đường kính, bán kính Tiếp theo, tạo các biên dạng ảo tại mặt trên bằng cách đo ba điểm và kiểm tra độ song song của hai mặt phẳng đã tạo Để kiểm tra độ vuông góc của bề mặt lỗ và các mặt, sử dụng tính năng Cylinder và chạm tám điểm để tạo biên dạng ảo Sau đó, dùng tính năng Plane để tạo mặt phẳng ảo bằng cách chạm ít nhất ba điểm trên các mặt Cuối cùng, kiểm tra độ vuông của đường tâm biên dạng trụ ảo với hai mặt phẳng ảo để đo độ vuông góc.
• Tính toán và thiết kế đồ gá:
Dựa vào quy trình đo của chi tiết, tiến hành thiết kế đồ gá cho chi tiết trụ dài Nội dung thiết kế:
- Đơn giản quá trình gá đặt và kẹp chặt, giảm thời gian phụ, giảm sức lao động và tăng năng suất
- Đảm bảo các yêu cầu đo của chi tiết
Hình 3.32 Hình ảnh 3D đồ gá chi tiết trụ dài
• Chốt đỡ V (1), (3): hạn chế bốn bậc tự do
• Chốt tì chỏm cầu (2): hạn chế một bậc tự do
Định vị bằng mặt trụ ngoài sử dụng hai chốt đỡ V để tạo thành khối V dài, giúp hạn chế bốn bậc tự do Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tự định tâm tốt, đảm bảo đường tâm mặt trụ định vị của chi tiết trùng với mặt phẳng đối xứng của hai mặt nghiêng làm việc của khối V, không bị ảnh hưởng bởi dung sai kích thước đường kính mặt trụ ngoài.
Hình 3.33 Bản vẽ chi tiết chốt tì chỏm cầu Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.34 Bản vẽ chi tiết chân đỡ V
Hình 3.35 Bản vẽ chi tiết kẹp phụ
Hình 3.36 Bản vẽ chi tiết tấm kẹp phụ Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
- Đặt đế (2) trên bề mặt phẳng
- Lắp 2 chốt đỡ V (3), chốt tì chỏm cầu (4), chốt kẹp (5) lên tấm đế (1) theo bản vẽ lắp bằng liên kết ren
- Lắp tấm kẹp phụ (7) vào kẹp phụ (6) bằng liên kết bulong M3 (8) Sau đó gắn vô chốt kẹp (5)
- Đặt trụ dài lên các chốt đỡ V (3), chốt tì chỏm cầu (4) và kẹp chặt chi tiết bằng cụm kẹp phụ (6), (7)
Hình 3.38 Bản vẽ phân rã đồ gá chi tiết trụ dài Qui trình tháo rời đồ gá ngược lại với qui trình lắp ghép.
Đồ gá chi tiết tay vặn lọc nước
Hình 3.39 Bản vẽ chi tiết tay vặn lọc nước
• Yêu cầu đo của chi tiết:
• Các kích thước cơ bản
• Độ song song của các bề mặt
• Độ vuông góc của các lỗ so với bề mặt
• Quy trình đo của chi tiết nắp lọc gió trên máy đo 3D CMM: Đo các kích thước cơ bản:
Sử dụng tính năng Plane để đo các kích thước dài, rộng và cao, bạn chỉ cần chạm vào ít nhất ba điểm để tạo ra hai mặt phẳng tại các vị trí cần đo khoảng cách Sau đó, đo khoảng cách giữa hai mặt phẳng đã tạo để nhận được kết quả chính xác cho các kích thước này.
Để kiểm tra độ song song của các bề mặt trong đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy, trước tiên sử dụng tính năng Circle để đo đường kính và bán kính, sau đó chạm ít nhất ba điểm để tạo các biên dạng ảo trên mặt Tiếp theo, sử dụng tính năng Plane để kiểm tra độ song song giữa hai mặt phẳng đã tạo Đối với độ song song giữa các lỗ, tính năng Cylinder được sử dụng để chạm tám điểm, tạo ra biên dạng trụ ảo và kiểm tra độ song song giữa các đường tâm Cuối cùng, để đo độ vuông góc của bề mặt lỗ lắp ốc, sử dụng tính năng Cylinder để tạo biên dạng ảo và tính năng Plane để tạo mặt phẳng ảo, sau đó kiểm tra độ vuông của đường tâm với hai mặt phẳng đã tạo.
• Tính toán và thiết kế đồ gá:
Dựa vào quy trình đo của chi tiết, tiến hành thiết kế đồ gá cho chi tiết nắp lọc gió
- Đơn giản quá trình gá đặt và kẹp chặt, giảm thời gian phụ, giảm sức lao động và tăng năng suất
- Đảm bảo các yêu cầu đo của chi tiết
Hình 3.40 Định vị chi tiết tay vặn lọc nước
• Chốt đỡ (1), (2), (3) tạo thành một mặt phẳng hạn chế ba bậc tự do
• Chốt tì (4), (5) hạn chế 2 bậc tự do
Để tạo ra một kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ và dễ thay thế, chúng ta sử dụng hai chốt đỡ được bố trí ở các vị trí xa nhau nhằm hạn chế ba bậc tự do Thiết kế này bao gồm hai dạng chốt tì nhằm kiểm soát hai bậc tự do.
Hình 3.41 Bản vẽ chi tiết đế bàn máy Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.42 Bản vẽ chi tiết chốt xoay
Chốt xoay có nhiệm vụ như chân nâng nhưng có thể thay đổi nhiều góc để dễ dàng hỗ trợ trong việc định vị
Hình 3.43 Bản vẽ chi tiết chốt tì chỏm cầu xoay
Hình 3.44 Bản vẽ chi tiết kẹp phụ Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.46 Bản vẽ chi tiết chốt kẹp
Hình 3.47 Bản vẽ lắp chi tiết tay vặn lọc nước
- Đặt đế (1) trên bề mặt phẳng
- Lắp 3 chốt đỡ (2), chốt xoay (4), chốt kẹp (7) lên tấm đế (1) theo bản vẽ lắp bằng liên kết ren
- Lắp chốt tì (5) vào chốt xoay (4)
- Lắp tấm kẹp phụ (8) vào kẹp phụ (9) bằng liên kết bulong M3 (6) Sau đó gắn vô chốt kẹp (7)
- Đặt tay vặt lọc nước lên các chốt đỡ (2) và tì chốt tì (5) vào tay vặn lọc nước kẹp chặt chi tiết bằng cụm kẹp phụ (8), (9)
Hình 3.48 Bản vẽ phân rã đồ gá tay vặn lọc nước Qui trình tháo rời đồ gá ngược lại với qui trình lắp ghép
3.6 Thiết kế, tính toán đế đồ gá
Dựa trên kích thước bàn map của máy đo CMM từ đó thiết kế, tính toán đế bàn máy Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Hình 3.48 Bản vẽ lắp chi tiết đế bàn máy 3.6.2 Chế độ cắt khi gia công đế bàn máy
3.6.2.1 Nguyên công 1 (phay mặt A) a) Sơ đồ gá đặt: b) Định vị: hạn chế 6 bậc tự do gồm phiến tỳ 3 bậc, 3 chốt tỳ hạn chế 3 bậc c) Kẹp chặt: cơ cấu kẹp bằng ren d) Chọn máy: máy phay 6H11 Tra bảng 9-38 sổ tay CNCTM tập 3, có P = 4,5 kW, n = 65÷1800, 16 cấp e) Chọn dao: Chọn dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng
- Các thông số của dao: (tra bảng 5-126 trang 114, sổ tay CNCTM tập 2)
- Đường kính dao: D = 80, số răng Z = 4, vật liệu P10 (T15K6)
- Dụng cụ đo: thước kẹp 150 mm, độ chính xác 0,05 f) Chia bước: phay bán tinh Z=0,5 mm
- Lượng chạy dao răng: SZ = 0,09 (mm/răng) (bảng 5-125 trang 113 CNCTM, tập 2)
- Lượng chạy dao vòng: S = SZ.Z = 0,09.4 = 0,36 (mm/vòng)
- Tốc độ cắt: Vb= 352 (m/ph) (bảng 5-127 trang 114 CNCTM tập 2 ) Trị số này tương ứng với chiều sâu cắt là 0,5 mm
- Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2.K3.K4.K5.K6 = 250 (m/ph)
+ Hệ số điều chính phụ thuộc vào độ cứng của nhôm K1 = 0,89 vì độ cứng vật liệu là nhôm có σb= 200 Mpa
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền của dao K2= 0,8 vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng K3 = 1
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào bề mặt gia công K4 = 1
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay K5 = 1
+ Hệ số điều chỉnh vào góc nghiêng chính K6 = 1
Số vòng quay theo tính toán là:
3,14.80 = 995 (vòng/ph) Máy 6H11 có nmin = 65; nmax = 1800, số cấp tốc độ m = 16, tìm công φ m-1 = φ 16-1 = φ 15 bội φ như sau: 𝑛 𝑚𝑎𝑥
- Ứng với φ15 có giá trị gần 32 với 27,69 tương ứng φ=1,26 (Bảng 4.7)
𝑛 𝑚𝑖𝑛 = 15,3 Theo bảng 4.7 ứng với φ=1,26 ta có giá trị φ 12 ,64 gần với 15,3
Vậy số vòng quay theo máy là nme.16,6481,6 (vòng/phút)
- Tốc độ cắt thực tế là: 𝑣 = 𝜋𝐷𝑛 = 272 (𝑚/𝑝ℎ) Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
- Lượng chạy dao của máy là: SM = 35 ÷ 980 (mm/phút) chọn SM0mm/ph
Công suất cắt khi phay thô với chi tiết Al-6061 (σb= 200 Mpa) sử dụng dao HKC và chiều sâu cắt t = 0,5 mm là rất nhỏ so với công suất của máy.
Thời gian gia công khi phay thô:
Thời gian thực hiện nguyên công là: Ttc = T0 + Tp + Tpv + Ttn = T0+0,26T0
Ttc: Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công)
T0: Thời gian cơ bản, là thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết
Tp: thời gian phụ, là thời gian để gá, kiểm tra kích thước, tháo chi tiết…
Tpv: thời gian phục vụ cho làm việc, gồm thời gian phục vụ kỹ thuật
(Tpvkt = 8%T0) và thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc = 3%T0)
Ttn: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (Ttn = 5%T0)
Với: Thời gian cơ bản:
𝑆 𝑝ℎ Chiều dài bề mặt gia công: L = 300 (mm)
Do đây là nguyên công phay mặt phẳng chiều dài dao:
Chiều dài thoát dao: L2 = 0,5D + 2= 0,5.80+2 = 42(mm)
Chế độ cắt khi phay bán tinh: t = 0,5 mm
Sph0 (mm/ph) nm= 1082 (vòng/ph) N < 4,5kW
3.6.2.2 Nguyên công 2 (phay mặt đáy)
Sơ đồ gá đặt, định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, chế độ cắt và thời gian gia công tương tự nguyên công 1
3.6.2.3 Nguyên công 3 khoan 4 lỗ Φ10 a) Sơ đồ gá đặt: b) Định vị: Hạn chế 6 bậc tự do gồm 3 bậc tự do ở mặt đáy bằng phiến tì, 2 chốt tỳ hạn chế 2 bậc tự do và chốt tỳ 1 bậc tự do ở mặt bên như hình c) Kẹp chặt: Cơ cấu kẹp liên động d) Chọn máy: Chọn máy khoan đứng 2A135, công suất 6kW, 12 cấp tốc độ trục chính 68-1100 vòng/ph, 9 cấp chạy dao 0,11÷1,6mm/vòng (Theo phụ lục/183) e) Chọn dao:
- Mũi khoan thộp giú ỉ10 mm tuổi bền T = 60 phỳt
- Dụng cụ đo: Calip f) Tra chế độ cắt khi khoan
- Lượng chạy dao : S = 0,14 (mm/vòng) ( bảng 5-87, trang 84 sổ tay CNCTM tập 2)
- Tốc độ cắt: Vb = 37 (m/v) ( bảng 5-86, trang 83, sổ tay CNCTM tập 2) vận tốc tính toán V7.0,86.1.0,6 (m/vòng)
K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K1 = 0,86, vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay
K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu khoan K2 = 1
K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu mũi khoan K3 = 0,6
- Số vòng quay tính toán : 𝑛 𝑡 = 1000𝑣 𝑡
- Chọn số vòng quay theo máy, trước hết tìm công bội φ: φ m-1 = φ 12-1 = φ 11 = 𝑛 𝑚𝑎𝑥 = 1100 = 16,17 Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Theo bảng 4.7 ta thấy có trị số 10,08 ứng với φ=1,26 gần bằng 8,9
Vậy số vòng quay theo máy là nmh.10,08h5,44 (vòng/ph) chọn nm u0 (v/ph)
- Thời gian cắt thực tế là: 𝑣 𝑡𝑡 = 𝜋𝐷𝑛
- Công suất cắt: N =0,8 (kW) ( Bảng 5- 88, trang 85 sổ tay CNCTM tập 2)
- Kiểm tra với công suất máy: N = 0,8 (kW) < 6 (kW)
- Vậy máy thoả năng suất g) Thời gian gia công:
- Theo bảng 4.8, Thời gian thực hiện :
- Chiều dài gia công: L = 22 (mm)
2 𝑐𝑜𝑡 𝑔 𝜙 + 2 = với góc nghiêng của lưỡi cắt chính φ` 0 nên lấy gần đúng L= 5 (mm)
- Chiều dài thoát dao:L2 = 3 (mm)
Chế độ cắt khi khoan được xác định với t = 5 mm, tốc độ quay nm = 605 v/phút và công suất N = 0,8 kW, với vận tốc tiến Vtt tính bằng m/phút Trong quy trình khoét 4 lỗ bậc Φ15, sơ đồ gá đặt cần được thiết kế để hạn chế 6 bậc tự do, bao gồm phiến tỳ 3 bậc và 3 chốt tỳ hạn chế 3 bậc Cơ cấu kẹp sử dụng phương pháp kẹp bằng ren Máy khoan được chọn là máy khoan đứng 2A55 với công suất 4,5 kW, có 16 cấp tốc độ trục chính từ 20 đến 1600 vòng/phút và 12 cấp chạy dao từ 0,058 đến 2,2 mm/vòng.
- Mũi khoột hợp kim cứng ỉ15
- Dụng cụ đo: calip f) Tra chế độ cắt khi khoét:
+ Khi khoét rộng thô t = 2,5 mm,
- Lượng chạy dao: khi khoét thô S = 0,9-0,9.0,4 = 0,54 mm/vòng (bảng 5-107, trang 98, Sổ tay CNCTM, tập 2)
- Vận tốc cắt Vb = 62 m/phút (theo bảng 5-108, trang 99, Sổ tay CNCTM tập 2)
- Các hệ số hiệu chỉnh vận tốc:
K1 = 0,86 - tuổi bền thực tế chọn bằng tuổi bền danh nghĩa
- Vậy tốc độ tính toán: Vtb.0,86.0,8.1B,7 (m/phút)
- Số vòng quay tính toán: nt = 1000𝑉 𝑡
- Chọn số vòng quay theo máy, trước hết tìm công bội φ: φ m-1 = φ 12-1 = φ 11 = 1700
30 = 42,5 Ứng với φ 11 B,5 (gần bằng 45,22) gióng lên ta được φ=1,41 (bảng 4.7)
Theo bảng 4.7 ta thấy có trị số 32 ứng với φ=1,26 gần bằng 30,2
Vậy số vòng quay theo máy là nm0.32= 960 (vòng/ph) chọn nm= 1000 v/ph
- Cơng suất cắt khi khoét thơ: Nc =3,5 (kW) (Bảng 5-110 trang 102 sổ tay CNCTM tập 2)
- Kiểm tra với cụng suất mỏy: N = 3,5 (kW) < Nủc = 4,5 (kW)
Vậy máy hoạt động tốt g) Tính thời gian nguyên công:
Theo bảng 4.8, thời gian cơ bản khi thực hiện khoét và doa được tính theo công thức: L, đại diện cho chiều dài bề mặt gia công.
2cot 𝜑 + (0.5 ÷ 2) (mm): chiều dài ăn dao Chọn L1 = 3mm
Với góc nghiêng của lưỡi cắt chính φ` o nên lấy gần đúng L1=3mm và L2=3mm, ta có thời gian cơ bản như sau:
0,54.1000 = 0,03 𝑝ℎ Khi khoét rộng thô và khoét rộng tinh:
Thời gian từng chiếc cho nguyên công này là: T=0,03.4 + 0,26.0,03.4=0,15 ph
3.6.2.5 Nguyên công 5 khoan, taro, 161 lỗ M6 a) Sơ đồ gá đặt: b) Địnhvị: Hạn chế 6 bậc tự do gồm 3 bậc tự do ở mặt đáy bằng phiến tì, 2 chốt tỳ hạn chế 2 bậc tự do và chốt tỳ 1 bậc tự do ở mặt bên như hình c) Kẹp chặt: cơ cấu kẹp bằng ren d) Chọn máy
Máy khoan đứng 2H125 có công suất 2.2 kW và tốc độ trục chính từ 45-2000 vòng/phút, với 9 cấp chạy dao từ 0.1-1.6 mm/vòng Để sử dụng máy, chọn mũi khoan ruột gà thép gió có đường kính ∅5,5 và mũi taro thép gió M6x0,5 với tuổi bền dao tính bằng phút Quá trình khoan được chia thành 2 bước.
+ Bước 2: taro 161 lỗ M6x0,5 g) Tra chế độ cắt và thời gian nguyên công
Chiều sâu cắt: khi khoan t = 2,75 mm
Lượng chạy dao: khi khoan S =0,08 mm/vòng (bảng 5-87, trang 84, STCNCTM tập 2)
− Tốc độ cắt Vb = 32 m/phút (bảng 5-86 STCNCTM 2)
− Các hệ số điều chỉnh tra bảng 5-86 STCNCTM 2
K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao K1 = 0,87, vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay
K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu khoan K2 = 1
K3: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu mũi khoan K3 = 0,6
− Tốc độ tính toán vt = vb K1 K2 K3 = 32.0,87.1.0,6 = 16,7 m/phút
− Số vòng quay của trục chính theo tốc độ tính toán: nt = 1000𝑉 𝑡
Máy 6H11 có nmin = 45 ,nmax 00, cấp số tốc độ m , tìm công bội của 𝜑 như sau :
45 D.44 Ứng với 𝜑 11 ta có giá trị 44,44 gần với 45,22 tương ứng 𝜑 = 1,41
𝑛𝑚𝑖𝑛 7/45!,5 Theo bảng 4.7 ứng với 1,41 ta có giá trị 𝜑 9 = 22,56 gần với 21,5
Vậy số vòng quay theo máy là: nm = 45.22,5663 vòng/ phút
Như vậy ta có tốc độ cắt thực tế là
− Tốc độ cắt thực tế vtt = 𝜋.𝐷.𝑛 𝑚
Công suất cắt khi khoan:
Với chi tiết là nhôm Al-6061 có 𝜎 𝑏 = 200 Mpa, dùng mũi khoan thép gió, ta có công suất cắt theo bảng 5-88, trang 85 (STCNCTM 2): Nc = 0,8 kW
So sánh: Nc = 0,8 KW < Nm = 2.2 KW
Chế độ cắt khi khoan: t =2,75 mm, nm = 1263 v/phút, N = 0,8kW, Vtt!,5 m/phút
− Tốc độ cắt Vb = 8 m/phút (bảng 5-188 STCNCTM 2)
Hệ số điều chỉnh k1 trong bảng 5-188 STCNCTM được xác định là 0,81, phụ thuộc vào chu kỳ bền T của mũi dao Mục tiêu là đạt được tuổi bền thực tế cao gấp đôi so với tuổi bền được ghi trong sổ tay.
− Tốc độ tính toán vt = vb.k1 = 8.0,81 = 6,48 (m/phút) Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Máy 6H11 có nmin = 45 ,nmax 00, cấp số tốc độ m , tìm công bội của 𝜑 như sau :
45 D,44 Ứng với 𝜑 11 ta có giá trị 44,44 gần với 45,22 tương ứng 𝜑 = 1,41
𝑛𝑚𝑖𝑛 = 344/45=7,64 Theo bảng 4.7 ứng với 1,41 ta có giá trị 𝜑 4 = 6,32 gần với 7,64
Vậy số vòng quay theo máy là: nm = 45.6,32(5 vòng/ phút
Như vậy ta có tốc độ cắt thực tế là
Tốc độ cắt thực tế vtt = 𝜋.𝐷.𝑛 𝑚
Công suất khi taro rất nhỏ nên không cần tra, lấy công suất của bước khoan trước đó để tính toán đồ gá nếu cần
Tính thời gian gia công cơ bản khi khoan, taro theo công thức sau:
L: chiều dài bề mặt gia công
2cot 𝜑 + (0.5 ÷ 2) (mm): chiều dài ăn dao Chọn L1 = 3mm
Ta có thời gian cơ bản như sau:
Vậy thời gian cơ bản của 2 bước là T= 0,25.161+0,32.161,77 phút
Thời gian cho nguyên công này là: Tct = 91,77 + 0,26.91,77 5,63 phút
3.6.2.6 Nguyên công 6 (phay rãnh) a) Sơ đồ gá đặt: b) Định vị: hạn chế 6 bậc tự do gồm phiến tỳ 3 bậc, 3 chốt tỳ hạn chế 3 bậc c) Kẹp chặt: cơ cấu kẹp bằng ren d) Chọn máy: máy phay 6H11 Tra bảng 9-38 sổ tay CNCTM tập 3, có P=4,5kW, ne÷1800, 16 cấp e) Chọn dao: Chọn dao phay ngón gắn mảnh hợp kim cứng
- Các thông số của dao: (tra bảng 5-126 trang 114, sổ tay CNCTM tập 2)
- Đường kính dao: D = 50, số răng Z = 4, vật liệu P10 (T15K6)
- Dụng cụ đo: Thước kẹp 150 mm, độ chính xác 0,05 f) Chia bước: Phay bán tinh Z = 0,5 mm
- Lượng chạy dao răng: SZ = 0,09 (mm/răng) (bảng 5-125 trang 113 CNCTM, tập 2)
- Lượng chạy dao vòng: S = SZ.Z = 0,09.4 = 0,36 (mm/vòng)
- Tốc độ cắt: Vb= 352 (m/ph) (bảng 5-127 trang 114 CNCTM tập 2 ) Trị số này tương ứng với chiều sâu cắt là 0,5 mm
- Vậy tốc độ tính toán Vt = Vb.K1.K2.K3.K4.K5.K6 = 250 (m/ph)
+ Hệ số điều chính phụ thuộc vào độ cứng của nhôm K1 = 0,89 vì độ cứng vật liệu là nhôm có σb= 200 Mpa
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền của dao K2=0,8 vì muốn tuổi bền thực tế cao gấp 2 lần tuổi bền cho trong sổ tay
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng K3=1
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào bề mặt gia công K4=1
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay K5=1
+ Hệ số điều chỉnh vào góc nghiêng chính K6=1
Số vòng quay theo tính toán là:
3,14.50 = 1592 (vòng/ph) Máy 6H11 có nmine; nmax00, số cấp tốc độ m = 16, tìm công φ m-1 = φ 16-1 = φ 15 bội φ như sau: 𝑛 𝑚𝑎𝑥
Đối với φ15, giá trị gần 32 là 27,69, tương ứng với φ = 1,26 (Bảng 4.7) trong Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí Chế tạo máy Số vòng quay theo máy được tính là nme = 24,592 vòng/phút.
- Tốc độ cắt thực tế là: 𝑣 𝑡𝑡 = 𝜋𝐷𝑛
- Lượng chạy dao máy: Sph = Sz.Z.n = 0,09.4.250 (mm/phút)
- Lượng chạy dao của máy là: SM = 35 ÷ 980 (mm/phút) chọn SM0mm/ph
Công suất cắt khi phay thô với chi tiết Al-6061 có σb= 200 Mpa, sử dụng dao HKC và chiều sâu cắt t = 0,5 mm, cho thấy công suất cắt rất nhỏ so với công suất máy.
Thời gian gia công khi phay thô:
Thời gian thực hiện nguyên công là: Ttc = T0 + Tp + Tpv + Ttn = T0+0,26T0
Ttc: Thời gian từng chiếc (thời gian nguyên công)
T0: Thời gian cơ bản, là thời gian cần thiết để biến đổi trực tiếp hình dạng, kích thước và tính chất cơ lí của chi tiết
Tp: thời gian phụ, là thời gian để gá, kiểm tra kích thước, tháo chi tiết…
Tpv: thời gian phục vụ cho làm việc, gồm thời gian phục vụ kỹ thuật
(Tpvkt = 8%T0) và thời gian phục vụ tổ chức (Tpvtc = 3%T0)
Ttn: thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân (Ttn = 5%T0)
Với: Thời gian cơ bản:
𝑆 𝑝ℎ Chiều dài bề mặt gia công: L = 80 (mm)
Do đây là nguyên công phay mặt phẳng chiều dài dao:
Chiều dài thoát dao: L2 = 0,5D + 2= 0,5.80+2 = 27 (mm)
Chế độ cắt khi phay bán tinh: t=0,5mm
Sph0mm/ph nm= 1082 vòng/ph N < 4,5kW
Tính toán thiết kế đế đồ gá
4.1 Quá trình gia công các chi tiết của đồ gá
Trong quá trình gia công, ưu tiên thực hiện các chi tiết dễ gia công và lắp ghép, đồng thời chú trọng thiết kế để đảm bảo chi phí phù hợp với ngân sách Do đó, nhóm tập trung gia công các chi tiết đã được thiết kế cho đồ gá chi tiết dạng càng và đồ gá đa năng.
Các chi tiết của đồ gá chủ yếu được làm từ vật liệu là nhôm Al 6061 Với trục vít me được làm từ thép C45
Các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao được gia công trên máy phay và máy tiện CNC, sau đó được mài nhẵn các cạnh sắc Đối với các chi tiết không yêu cầu chính xác cao, quá trình gia công sử dụng máy tiện cơ và máy phay cơ Đế đồ gá được lắp đặt trực tiếp trên bàn máy đo, cố định các chi tiết của đồ gá Do đó, việc gia công bằng máy phay CNC là cần thiết để đảm bảo độ phẳng và kích thước chính xác cho tất cả các mặt.
Các chi tiết được đi mua ngoài: ốc lục giác, thanh trượt, con trượt tròn…
Bảng 4 Hình ảnh các chi tiết thực hiện gia công
CHI TIẾT SAU GIA CÔNG SỐ