Tính toán thiết kế và chế tạo cụm trên bàn hút chân không phục vụ cho máy phay CNC (Vacuum Table)

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp :Tính toán thiết kế và chế tạo cụm trên bàn hút chân không phục vụ cho máy phay CNC (Vacuum Table)1.PHÂN TÍCH SẢN PHẨM, CHỌN PHÔI2.THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ PHÔI 3.THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ 4.THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀN HÚT CHÂN KHÔNG 2

1.1 Tổng quan về đồ gá 2

1.2 Đồ gá trên máy CNC 5

1.3 Tính cấp thiết của đồ án 15

1.4 Ứng dụng của bàn hút chân không 17

1.5 Một số dạng bàn hút chân không 18

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 20

2.1 Phân tích chọn phương án thiết kế 20

2.2 Tính toán thiết kế 25

2.3 Thiết kế mô hình sản phẩm 29

2.4 Kiểm bền cho tiết tấm trên 33

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUY TRÍNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT “TẤM TRÊN” 38

3.1 Tính năng sử dụng, điều kiện làm việc 38

3.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 40

3.2 Thiết kế quy trình công nghệ 44

3.3 Thiết kế trang bị công nghệ 68

CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 73

4.1 Quy định về vận hành thiết bị 73

4.2 Bảo dưỡng thiết bị 75

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nước, các ngành kinh tếnói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật cókiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học

để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế

Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trởthành người kỹ sư Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõhơn về những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nângcao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng nhưcông tác sau này

Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa em được giao

đề tài tốt nghiệp: “Tính toán thiết kế và chế tạo cụm trên bàn hút chân không

phục vụ cho máy phay CNC (Vacuum Table)’’ Được sự chỉ bảo tận tình của

thầy giáo hướng dẫn Dương Văn Ngụy, em đã hoàn thành được đồ án này

Trong nội dung của đồ án gồm các nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về bàn hút chân không.

Chương 2: Tính toán lựa chọn phương án thiết kế.

Chương 3: Thiết kế QTCN gia công chi tiết tấm trên.

Chương 4: Vận hành và bảo dưỡng.

Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành đồ án này, tuy nhiên do kiến thức cònhạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhậnđược sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án này được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn y, cùng các thầy cô trong

bộ môn chế tạo máy, khoa cơ khí, đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ ánnày

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀN HÚT CHÂN KHÔNG.1.1 Tổng quan về đồ gá.

1.1.1 Khái niệm trang bị công nghệ.

Trong toàn bộ các trang thiết bị máy móc trong ngành cơ khí chế tạo, ngoàicác máy công cụ ra thì toàn bộ các phụ tùng kèm theo máy gia công để trợ giúpcho quá trình gia công một cách nhanh chóng và hiệu quả thì được gọi là trang

bị công nghệ Thực tế các trang thiết bị công nghệ bao gồm:

 Đồ gá trên các máy công cụ

 Đồ gá lắp ráp

 Đồ ga đo lường kiểm tra

 Các dụng cụ phụ tùng

 Các loại khuôn

 Các cơ cấu vận chuyển cung cấp phôi

Trong quá trình chuẩn bị công nghệ cho sản xuất, việc thiết kế toàn bộ cáctrang bị công nghệ để sản xuất một sản phẩm có thể chiếm tới 80% khối lượnglao động, giá thành chế tạo có thể chiếm tới 15-20% giá thành các thiết bị

Đồ gá là trang bị công nghệ cần thiết trong quá trình gia công, kiểm tra vàlắp ráp sản phẩm cơ khí, dùng để xác định vị trí của phôi so với dụng cụ cắt vàgiữ chặt phôi ở vị trí dưới tác dụng của lực cắt trong khi gia công

Đồ gá góp phần nâng cao mức độ cơ khí hóa và tự động hóa của quá trìnhsản xuất cơ khí chính xác Trên các máy công cụ để cắt gọt được đểu phải tiếnhành quá trình gá lắp chi tiết Do đó đồ gá là một trang bị công nghệ không thểthiếu trong quá trình gia công trên máy cắt kim loại

Cấu tạo chung của đồ gá bao gồm:

 Bộ phận định vị

 Bộ phận kẹp chặt

 Các cơ cấu truyền lực từ bộ phận tác động đến cơ cấu chấp hành kẹp chặt

 Các cơ cấu dẫn hướng dụng cụ cắt và cơ cấu so dao.

 Các cơ cấu quay và phân độ

 Mở rộng khả năng công nghệ của các máy công cụ cho phép gia công các

bề mặt phức tạp hay các nguyên công khác nhau trên các máy thôngthường

 Nhiều nguyên công đòi hỏi bắt buộc phải có đồ gá mới có thể gia côngnhanh chong và đặt được độ chính xác yêu cầu

 Giảm nhẹ điều kiện lao động của công nhân(do được cơ khí hóa), khôngcần sử dụng thở bậc cao trong quá trình gia công

Yêu cầu đối với đồ gá:

Đồ gá trên máy công cụ cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Kết cấu phải đơn giản, gọn nhé, giá thành chế tạo thấp nhưng vẫn bảo đảmđược vai trò của nó trong quá trình gá tặt và gia công

 Đảm bảo được độ chính xác gia công đã cho Sai số gia công của chi tiếtđược gia công trên đồ gá phụ thuộc vào nhiều yếu tố của đồ gá do vậyngười thiết kế phải hiểu được các sai số nào ảnh hưởng nhiều đến sai số giacông đẻ khống chế nó

 Thao tác và sử dụng dễ dàng, an toàn khi làm việc Cụ thể là phải dễ dàngthực hiện việc gá đặt chi tiết, kẹp chặt thuận tiện, dễ làm sạch phôi, các chitiết quay, các cạnh sắc và các bộ phận nhô ra phải được che chắn cẩn thận

1.1.2 Phân loại đồ gá.

Đồ gá nói chung thường được chia làm các loại sau:

 Đồ gá gia công

 Đồ gá lắp ráp.

 Đồ gá đo lương kiểm tra

Trong đồ án ta tập trung tìm hiểu về đồ gá gia công

Đồ gá gia công cơ được phân loại như sau:

a) Phân loại theo nhóm máy.

Đồ gá theo nhóm máy công cụ bao gồm đồ gá trên máy tiện, máy phay,máy khoan, máy doa, máy chuốt, máy mài Tùy theo nhóm máy công cụ mà đồ

gá có các đặc điểm khác nhau

b) Phân loại theo mức độ chuyên môn hóa.

Theo mức độ chuyên hóa đồ gá được chia thành các loại sau:

Đồ gá vạn năng thông dụng.

Loại đồ gá này dùng để định vị và kẹp chặt các chi tiết có kích thước và hìnhdạng khác nhau trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ Các loại đồ gá nàythường được chế tạo kèm theo các máy công cụ, ví dụ như mâm cặp vạn năng,eto vạn năng, đầu phân độ vạn năng, bàn xoay

Đồ gá vạn năng điều chỉnh.

Đồ gá vạn năng điều chỉnh được sử dụng trong sản xuất hàng loạt vừa khiviệc sử dụng đồ gá vạn năng thông dụng không mang lạihiệu quả kinh tế Đồ gávạn năng điều chỉnh bao gồm bộ phận cố định và bộ phận thay đổi hoặc điềuchỉnh lắp ghép lại với nhau Bộ phận cố định thường là thân đồ gá và các cơ cấutruyền dộng, bộ phận thay đổi là các chi tiết của đồ gá sử dụng tùy theo hìnhdáng và kích thước của chi tiêt cần gia công

Đồ gá chuyên môn hóa điều chỉnh.

Đồ gá chuyên môn hóa điều chỉnh được hay còn được gọi là đồ gá gia côngnhóm, đây là loại đồ gá dùng để gá đặt các nhóm chi tiết có kích thước và hìnhdạng, bề mặt định vị và phương pháp gia công gần như tương tự nhau Đồ gáchuyên môn hóa vạn năng cũng gồm hai bộ phận: bộ phận cố định và bộ phậnthay đổi Bộ phận thay đổi được chế tạo phù hợp với hình dáng và kích thước

nhóm các chi tiết khác nhau và nó có thể dễ dàng lắp ghép lên thân đồ gá (bộphận vạn năng).

Đồ gá chuyên dùng.

Là đồ gá chỉ dùng cho một nguyên công nhất định và nó được thiết kế để giacông một chi tiết nhất định Các loại đồ gá này cho phép gá đạt nhanh và đạtđược độ chính xác gá đặt cao Do chỉ dùng để chế tạo một chi nhất định nên cầnphải giảm giá thành chế tạo xuống đến mức thấp nhất bằng cách sử dụng các chitiết tiêu chuẩn Nếu sản lượng chi tiết cần gia công nhiều thì giá thành chế tạo

đồ gá trên một đơn vị sản phẩm chi tiết gia công sẽ giảm xuống Thời gian sửdụng đồ gá chuyên dùng từ 3-5 năm và trong từng loạt chi tiết nhất định một sốchi tiết của đồ gá bị mòn sẽ được thay bằng các chi tiết tiêu chuẩn mới

1.2 Đồ gá trên máy CNC.

1.2.1 Đặc điểm của đồ gá trên máy công cụ CNC.

Một trong những đặc điểm chính của máy CNC là độ chính xác của nó rấtcao Đồ gá trên các máy đó ảnh hưởng rất lớn tới độ chính xác gia công bởi vìsai số chuẩn khi định vị chi tiết trên đồ gá là một trong những thành phần của sai

số tổng cộng Đồ gá trên máy CNC phải đảm bảo độ chính xác gá đặt cao hơncác đồ gá trên máy vạn năng thông thường Để đảm bảo độ chính xác gá đặt thìphải chọn chuẩn sao cho sai số chuẩn bằng 0, sai số kẹp chặt phải có giá trị nhỏnhất, điểm đặt của lực kẹp phải tránh gây biến dạng cho chi tiết gia công

Các máy CNC có độ cứng vững rất cao, do đó đồ gá trên các máy đó khôngđược làm giảm độ cứng vững của hệ thống công nghệ khi sử dụng máy với côngsuất tối đa Điều đó có nghĩa là đồ gá trên máy CNC phải có độ cứng vững caohơn các đồ gá thông thường khác Vì vậy, đồ gá trên máy CNC phải được chếtạo từ thép hợp kim với phương pháp tôi bề mặt

Khi gia công trên máy CNC, các dịch chuyển của máy và dao được bắt đầu

từ gốc toạ độ, do đó trong nhiều trường hợp đồ gá phải đảm bảo sự định hướnghoàn toàn của chi tiết gia công, có nghĩa là phải hạn chế tất cả các bậc tự do

Điều đó cũng có nghĩa là phải hạn chế tất cả các bậc tự do khi định vị đồ gá trênmáy (phải định hướng đồ gá theo cả hai phương ngang và dọc của bàn máy).Trên các máy CNC người ta cô gắng gia công được nhiều bề mặt chi tiếtvới một lần gá đặt, do đó các cơ cấu định vị và kẹp chặt của đồ gá không đượcảnh hưởng đến dụng cụ cắt khi chuyển bề mặt dụng cụ gia công Phương phápkẹp chặt có hiệu quả nhất là kẹp chặt ở bề mặt đối diện với bề mặt định vị.

Yêu cầu đối với chi tiết gia công trên máy CNC:

Chi tiết gia công trên máy CNC có ảnh hưởng đến kết cấu của đồ gá, do đó

nó phải đảm bảo được những yêu cầu sau đây:

 Chi tiết gia công phải có những bề mặt chuẩn tốt đảm bảo độ chính xác và

độ ổn định gá đặt, đồng thời chi tiết phải có bề mặt thuận tiện cho việc kẹpchặt, không gây biên dạng chi tiết

 Để không phải dùng đồ gá phụ thì chi tiết không nên có những bề mặtnghiêng và góc nghiêng

 Để đảm bảo độ chính xác gá đặt cao, chi tiết cần phải được định vị theo 3

bề mặt Trong trường hợp này có thể dùng các bề mặt đã qua gia công trêncác máy vạn năng để định vị

 Nếu chi tiết gia công không cho phép định vị theo 3 bể mặt thì định vị theomột bề mặt và hai lỗ, khoảng cách các lỗ phải xa nhau và có độ bóng cấp 7

Phân loại đồ gá trên máy công cụ CNC.

Cũng giống như cách phân loại đồ gá trên máy gia công cơ, trên máy công cụCNC đồ gá được chia thành các loại như sau:

 Đồ gá vạn năng không điều chỉnh

Đồ gá vạn năng không điều chỉnh.

Loại đồ gá này có các chi tiết đã được điều chỉnh cố định để gá nhiều loại chitiết gia công khác nhau trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ Đó là các loại mâmcặp được dùng để truyền mômen xoắn cho chi tiết gia công

Có 3 loại mâm cặp thường được dùng trên các máy tiện CNC (ngoài mâmcặp 3 và 4 chấu thông dụng)

Mâm cặp ly tâm (mâm cặp quán tính): Loại mâm cặp này có hai hoặc ba

chấu kẹp Các chấu kẹp là những chi tiết lệch tâm độc lập với nhau, khi quaydưới tác dụng của lực ly tâm chúng kẹp chặt chi tiết và nhờ lực cản tự hãm màchi tiết gia công không bị xê dịch dù bị tác dụng của lực cắt

Mâm cặp có chân mặt đầu cứng: Mâm cặp có chân mặt đầu cứng xác định

chính xác mặt đầu của tất cả các chi tiết gia công theo trục z Lực kẹp chi tiếtsinh gia nhờ mũi tâm sau Nếu mặt đầu của chi tiết không vuông góc với tâmcủa nó thì các mặt đầu ăn vào chi tiết gia công không đều nhau, điều đó làmgiảm mômen xoắn được truyền từ trục chính của máy

Hình 1.1 Mâm cặp có chân mặt đầu cứng.

1 – Thân; 2 – Lò xo; 3 – Mũi tâm; 4 – Chi tiết tỳ mặt đầu;

5 – Chân mặt đầu bằng hợp kim cứng; 6 – Chi tiết gia công.

Mâm cặp có chân mặt đầu tuỳ động: Các chân mặt đầu có hình dạng tròn

xoay và được lắp vào lỗ có chứa chất dẻo Khi chi tiết gia công được kẹp chặt từmũi tâm sau, mặt đầu bên trái của chi tiết đẩy các chần mặt đầu về bên trái vàlàm cho áp lực chất của dẻo tăng lên

Như vậy, tất cả các chân mặt đầu đều tiếp xúc với mặt đầu của chi tiết giacông và lực kẹp tác động lên các chân hầu như bằng nhau Mâm cặp mặt đầu cóchân tuỳ động tạo ra mômen xoắn lớn hơn so với mâm cặp có chân mặt đầucứng Loại mâm cặp này có thể dùng để kẹp chi tiết khi gia công thô Số chânmặt đầu có thể là 8,10,12, v.v…

Hình 1.2 Mâm cặp mặt đầu có chân tùy động.

1 – Lò xo; 2 – Thân; 3 – Chất dẻo; 4 – Chân mặt đầu; 5 – Mũi tâm.

Đồ gá vạn năng điều chỉnh.

Kết cấu đồ gá vạn năng điều chỉnh gồm phần đồ gá cơ sở và phần chi tiết thay đổi điều chỉnh Các chi tiết thay đổi điều chỉnh có kết cấu đơn giản và giá thành chế tạo không cao Đồ gá vạn năng điều chỉnh được sử dụng trong sản xuất hàng loạt nhỏ, đặc biệt là khi thực hiện gia công nhóm Trên các máy tiện

CNC đồ gá vạn năng điểu chỉnh là các mâm cặp 3 chấu thay đổi điều chỉnh (thay đổi các chấu kẹp).

Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh.

Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh cho phép gá đặt một số loại chi tiết điển hình

có kích thước khác nhau Kết cấu của đổ gá gồm hai phần chính: phần đồ gá cơ

sở và phần chi tiết thay đổi

Đồ gá loại này cho phép thay đổi chi tiết gia công ngoài vùng làm việc của máy Phạm vi ứng dụng có hiệu quả của đồ gá là trong sản xuất hàng loạt

Hình 1.3 Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh.

a) Các dạng chi tiết gia công: l – Kích thước điều chỉnh.

b) Sơ đồ gá đặt: 1 – Thân đế cơ sở; 2,4 – Trục gá;

3,5 – Chi tiết định vị;6 – Rãnh định hướng; 7 – Chốt.

Đồ gá trên hình 1.3 được dùng để gia công các chi tiết dạng càng, dạng chấu kẹp, v.v…Đồ gá (hình 1.3b) gồm thân đế cơ sở 1, các chi tiết thay đổi: trục gá 2.trục gá 4, các chi tiết định vị 3 và 5 Đồ gá được định vị trên bàn máy bằng một đầu của trục gá 2 và chốt 7 Chi tiết gia công được định vị bàng mặt phẳng trên

các chi tiết định vị 3 và 5 với các mặt lỗ trên hai trục gá 2 và 4 Chi tiết được kẹp chặt bằng hai mũ ốc Các chi tiết thay đổi 4 và 5 được lắp đặt và điều chỉnh theo rãnh định hướng 6 của đồ gá Kích thước điều chỉnh là l (khoảng cách giữa các tâm lỗ của chi tiết gia công).

Nếu dùng đồ gá để gá đặt chi tiết dạng chấu kẹp theo một lỗ và rãnh then thì dùng trục gá 2 và chốt then

Đồ gá vạn năng – lắp ghép.

Thành phần của đổ gá vạn năng – lắp ghép là những chi tiết chuẩn được chế tạo với độ chính xác cao Các chi tiết này có các rãnh then đế lắp ghép Sau khi gia công một loại chi tiết nào đó người ta tháo đồ gá ra và lắp ghép lại để gá đặt chi tiết khác Do độ chính xác của các chi tiết rất cao cho nên sau khi lắp ghép không phải gia công bổ sung

Hình 1.4 Đồ gá vạn năng lắp ghép.

a) Kết cấu; b) Sơ đồ; c) các chi tiết.

1 – Cơ cấu tỳ với chốt định vị; 2 – Cơ cấu định vị; 3 – Mỏ kẹp;

4 – Đai ốc kẹp; 5, 6, 7 – Phiến tỳ mặt bên, mặt đáy, mặt đầu.

Hình 1.4 là đồ gá vạn năng – lắp ghép Để tạo thành đồ gá người ta đem các chi tiết (hình 1.4c) lắp lại với nhau và lấy đế làm chi tiết cơ sở.

Trên các máy phay, máy khoan CNC người ta sử dụng đồ gá vạn năng – lắp ghép cơ khí với các cơ cấu kẹp thuỷ lực

Đồ gá vạn năng – lắp ghép được dùng trên các máy CNC trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

Đồ gá lắp ghép điều chỉnh.

Loại đồ gá này được dùng trên các máy phay CNC hoặc các máy khoan CNC Trên chi tiết cơ sở (đế đồ gá) người ta gia công các hệ lỗ đê lắp ghép các chi tiết định vị và kẹp chặt khi muốn tạo thành đồ gá mới (trên đế đồ gá vạn năng- lắp ghép có các rãnh để lắp ghép)

Hình 1.5 Đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh.

Đồ gá chuyên dùng.

Thông thường loại đồ gá này được sử dụng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối Kết cấu của đổ gá chỉ được dùng để gia công một loại chi tiết nhất định Trên các máy CNC loại đồ gá này chỉ được dùng trong những trường hợp

không thể dùng được các loại đồ gá điều chỉnh Kết cấu của đồ gá như vậy phải thật đơn giản để nâng cao hiệu quả kinh tê khi sử dụng.

Ê tô có cấu tạo gồm hai hàm song song, một hàm cố định và một số khác có thể

di chuyển, được luồn vào và ra bằng một con vít và cần gạt hoặc cam Ê tô xâydựng cho phay, khoan, tạo hình, mài và nhiều ứng dụng máy khác

Phân loại Dựa theo các phương pháp tạo ra lực kẹp, êtô được chia thành nhiều

loại sau:

 Ê tô thực hiện lực kẹp bằng tay quay

 Ê tô thực hiện lực kẹp bằng vít-đai ốc

 Ê tô thực hiện lực kẹp bằng khí nén

 Ê tô thực hiện lực kẹp bằng thủy lực

Cấu tạo Ê tô bao gồm cac bộ phận chính như sau:

 Thân ê tô

 Hàm kẹp (hàm cố định và hàm di động) để giữ cũng như kẹp các chi tiếtgia công.

 Cơ cấu sinh lực kẹp

Đặc điểm của eto.

 Tinh luyện từ thép hợp kim với độ cứng khoảng 50-60 RC

 Tay quay thường làm từ vật liệu Chromed, có khả năng chống gỉ sét

 Ê tô đa năng còn có thể quay được ngang hay thẳng đứng tạo ra nhiều gócnghiêng rất thuận tiện trong việc gia công các bề mặt nghiêng của chi tiết

 Chi tiết được kẹp có thể dịch chuyển dọc theo hai trục Z và X

Vai trò, công dụng: Ê tô là thiết bị công nghệ vạn năng được sử dụng trong gia

công các chi tiết đơn chiếc hoặc sản xuất loạt nhỏ Ê tô là công cụ sử dụng phổbiến trong gia công ngành cơ khí Đối với các xưởng gia công cơ khí thì Ê tôđược dùng để kẹp các chi tiết cho các thợ sửa chữa nguội Đối với các bàn máyđược kết hợp cùng với ê tô làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết trong quá trình giacông cơ

Hình 1.7 Một số loại eto.

b) Bàn từ gá đặt phôi trên máy phay CNC.

Bàn kẹp từ cho máy CNC có từ tính rất manh, lực từ tạo ra tương đươngvới áp lực 25kg/cm2 hoặc lớn hơn rất nhiều Bàn từ được sử dụng rất nhiều trongcác máy phay CNC hoặc máy phay cơ và người vận hành máy muốn rút ngắnthời gian gá đặc phôi, ngoài việc sử dụng trên các máy CNC còn có thể dùng để

gá trên các loại máy mài hay may khoan

Bàn từ cho máy phay hoạt động với một lực gá kẹp rất lớn không hề thuakém gì so với thiết bị đồ gá thông thường Đây là một sản phẩm cải thiện hiệusuất đáng kể cho người vận hành máy CNC khi nó đảm bảo được: Tốc độ, dễdàng, liên tục, chính xác cao, đồng bộ

Lực hút từ tường được tạo ra thông qua việc kết hợp những ô vuông cực từ.Mật độ phân bố những ô vuông cực từ này rất dày đặc nên tạo ra một lực rất lớn

và đảm bảo được độ chính xác cao trong quá trình gá phôi lên bàn máy Khi sửdụng bàn từ để gá đặt hoàn toàn có thể gá bất kỳ tấm phôi nào có độ dày từ 2mmtrở lên

Hình 1.8 Bàn kẹp từ.

Bàn kẹp phôi từ tính là một thiết bị được thiết kế với mục đích giảm thờigian gá đăt phôi lên máy CNC, phù hợp sử dụng cho một số trường hợp đặt biệttrong gia công cơ khí như:

 Gia công hàng loạt và liên tục, số lượng lớn các chi tiết giống nhau: Sửdụng bàn từ sẽ không cần phải tốn thời gian gá đặt theo kiểu truyền thống,

mà thay vào đó chỉ cần đặt phôi vào bàn từ và khóa lại là đã gá được phôi

 Gia công phay toàn bộ bề mặt phôi: Một số trường hợp gia công rất khókhăn hoặc không thể gá được phôi lên bàn máy vì không có vị trí để đồ gákẹp vào Việc sử dụng bàn từ sẽ giúp phôi cố định thông qua mặt đấy phôitiếp xúc với mặt bàn từ

 Không đủ diện tích để kẹp phôi: Trong khi gia công sẽ gặp một số trườnghợp diện tích mặt bên của phôi không đủ để kẹp Ê tô nên sử dụng bàn từ rấtthích hợp

 Sử dụng bàn từ sẽ tùy biến rât cao bằng cách kết hợp với nhiều loại đồ gákhác, dụng cụ kẹp hay ê tô

Ưu điểm của bàn kẹp từ tính:

 Tạo ra lực từ rất lớn

 Không tiêu thụ điện, không sinh ra nhiệt

 An toàn cho người sử dụng và rất dễ dàng sử dụng

 Gá đặt chính xác và tiết kiệm thời gian

 Hoàn toàn không cần sử dụng đến điện nên rất an toàn

 Không cần phải sử dụng đến máy nén khí như bộ đồ gá sử dụng khí nén.Tuy có nhiều ưu điểm như trên nhưng bàn kẹp từ lại có nhược điểm rất lớn

là chỉ phù hợp với vật liệu có từ tính, đối với các loại vật liệu không có từ tínhnhư nhôm, hợp kim nhôm và các kim loại màu khác thì bàn kẹp từ không thểứng dụng được

Các chi tiết có thành mỏng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực dotrọng lượng nhẹ, tiết kiệm vật liệu và cấu trúc nhỏ gọn của nó Nhưng để giacông CNC cho các chi tiết có thành mỏng tương đối khó, vì nó dễ biến dạngtrong quá trình tiện do độ cứng và độ bền kém, khiến cho việc duy trì chất lượnggia công tốt trở nên khó khăn Các yếu tố khiến các chi tiết có thành mỏng bịbiến dạng có thể kể đến như:

 Lực: Do thành mỏng của phôi, dễ tạo ra biến dạng dưới lực kẹp, ảnhhưởng đến độ chính xác kích thước và độ chính xác hình dạng của phôi

 Nhiệt: Vì phôi mỏng hơn, cắt nhiệt sẽ gây biến dạng nhiệt và làm cho kíchthước phôi khó kiểm soát

 Rung động: Dưới tác động của lực cắt (đặc biệt là lực cắt xuyên tâm), dễtạo ra rung động và biến dạng, ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước,hình dạng, độ chính xác vị trí và độ nhám bề mặt của phôi

Nếu sử dụng phương pháp kẹp thông thường để gia công các chi tiết cóthành mỏng, nó sẽ tạo ra biến dạng lớn và có thể đảm bảo độ chính xác gia công

Vì vậy, đối với các chi tiết có thành mỏng, phương pháp kẹp thường như sau:Tăng bề mặt đỡ và diện tích kẹp của phôi, hoặc tăng điểm kẹp để làm cholực đồng đều, và giảm ứng suất kẹp và ứng suất tiếp xúc Nếu cần, thêm các đồ

gá phụ hỗ trợ để tăng cường độ cứng của phôi Nhưng phương pháp này cónhững hạn chế trong ứng dụng và sẽ gây lãng phí vật liệu

Tăng điểm kẹp hoặc diện tích để giảm hoặc đồng nhất hóa biến dạng củacác chi tiết bằng cách tăng điểm kẹp hoặc diện tích Chẳng hạn như: sử dụngmóng vuốt đặc biệt hoặc kẹp vòng chuyển tiếp mở Sử dụng mâm cặp tự địnhtâm bằng nhựa lỏng hoặc kẹp mâm cặp lò xo Sử dụng kẹp chuyển lực, vv

Bằng cách thay đổi kẹp xuyên tâm sang kẹp dọc trục, lực kẹp tác động lêntrục với độ cứng lớn hơn, do đó tránh được biến dạng xuyên tâm lớn

Giải pháp:

Để giải quyết những khó khăn gặp phải khi gá kẹp các chi tiết dạng tấmdẹt, các chi tiết có thành mỏng, hiện nay có những loại đồ gá có thể đáp ứng yêu

cầu Bàn kẹp từ tính là loại đồ gá có thể giải quyết được các khó khăn đó, tuynhiên bàn kẹp từ lại có nhược điểm rất lớn là chỉ phù hợp với vật liệu có từ tính,đối với các loại vật liệu không có từ tính như nhôm, hợp kim nhôm và các kimloại màu khác thì bàn kẹp từ không thể ứng dụng được Do đó cần có một loại

đồ gá có thể giải quyết vấn đề đó Một loại đồ gá có thể dễ dàng gá kẹp chi tiết

mà không biệt vật liệu từ tính hay phi từ tính

Hình 1.9 Bàn hút chân không.

Bàn hút chân không là bàn gá kẹp lợi dụng lực hút chân không để ép vậtliệu vào bàn máy Bàn hút chân không hiện nay được sử dụng nhiều trong giacông cơ khí, đặc biệt trong việc gá kẹp các chi tiết dạng tấm dẹt, các chi tiếtdạng thành mỏng Bàn hút chân không có thể gá kẹp được nhiều loại vật liệukhác nhau kể cả các loại vật liệu từ tính hay phi từ tính, qua đó giải quyết đượcnhược điểm của bàn kẹp từ

1.4 Ứng dụng của bàn hút chân không.

Hệ thống hút chân không ra đời đem lại giải pháp mới cho việc gá kẹp chitiết trong gia công cơ khí đặc biệt là gia công các chi tiết mỏng bằng nhôm,nhựa, gỗ,… đặc biệt là các chi tiết phi từ tính, mỏng, các chi tiết dễ biến dạng.Với ứng dụng này, chi tiết có thể được gá kẹp nhanh hơn, lực hút khỏe

(1kg/cm2) và phân bố đều trên bề mặt bàn hút, đây cũng là hình thức kẹp an toàn

và không ảnh hưởng đến chi tiết cần gia công

Hệ thống bàn hút chân không được sử dụng trên các loại máy công cụ,máy CNC Trên các loại máy phay CNC hiện nay bàn hút chân không được coi

là giải pháp tối ưu cho việc gá kẹp các chi tiết mỏng, dễ biến dạng hay các loạivật liệu phi từ tính mà bàn kẹp từ không thể sử dụng được Không chỉ được sửdụng trên các máy công cụ gia công kim loại, hệ thống bàn hút chân không cònđược sử dụng rộng rãi trên các máy gia công vật liệu gỗ Hiện nay bàn hút chânkhông được chế tạo với nhiều chủng loại, kích thước khác nhau Có những bànhút được chế tạo để phù hợp với việc gá đặt kẹp chặt một loại chi tiết nhất định

Hình 1.10 Sử dụng bàn hút chân không trên máy phay CNC.

1.5 Một số dạng bàn hút chân không.

Hiện nay có 2 dạng bàn hút chân không phổ biến sau:

Bàn hút chân không dạng lỗ lưới.

Đây có một lưới các lỗ khoan được phân bố trong một khoảng cách nhấtđịnh trên toàn bộ bề mặt của tấm chân không Bơm chân không hoạt động ở đâyvới một thể tích lớn với áp suất chênh lệch cao, đặt ra yêu cầu rất lớn đối vớihiệu suất của bơm chân không

Hình 1.11 Bàn hút chân không lỗ lưới.

Bơm chân không có yêu cầu năng lượng lớn (tối thiểu 4kw / m2) Lực giữlại nhẹ hơn do rò rỉ lớn hơn so với bàn hút chân không lưới Tấm lót cao su đục

lỗ tương tự để đảm bảo rằng bề mặt bàn chân không không bị hư hại trong quátrình phay qua phôi Đồng thời, tấm lót cao su đục lỗ có tác dụng làm tăng hệ số

ma sát và cũng hoạt động như một miếng đệm giới hạn xung quanh phôi

Bàn hút chân không rãnh lưới.

Bề mặt của bàn chân không rãnh lưới gồm các rãnh nhỏ để lắp gioang cao

su và các lỗ thông với khoang chân không Khi lắp gioang cao su vào phần rãnh

có thể tạo ra một ranh giới hạn chế xung quanh các lỗ thông khí

Hình 1.12 Bàn hút chân không rãnh lưới.

Với hệ rãnh thì việc xác định vùng gia công trở nên dễ dàng và thuận tiệnhơn so với bàn hút chân không lưới lỗ Các lỗ khí được khoan thông với cáckhoang chân không riêng biệt nên không cần sử dụng bơm chân không công

suất quá lớn Khả năng rò rỉ chân không thấp hơn so với loại lưới lỗ, lực kẹpcũng lớn hơn.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT

2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

Động cơ hút: Bộ phận này là nơi tạo áp lực để ép chặt chi tiết vào bàn

máy Tuỳ các loại động cơ khác nhau để lựa chọn lực hút phù hợp Hiện nay

trên thị trường có các loại động cơ hút như: bơm chân không vào dầu, bơm chânkhông vào nước tuỳ vào hiện trạng chi tiết mà chọn loại bơm cũng như công suất máy phù hợp để vừa hiệu quả và tiết kiệm chi phí

Van đo áp: Bộ phận này dùng để đo được áp suất mà động cơ hút tạo ra,

tuỳ vào từng kích thước chi tiết mà sử dụng áp suất cũng khác nhau Van đo áp

là bộ phận hiển thị áp suất mà động cơ hút đạt được, từ đó mà điều chỉnh, kiểmsoát được áp lực phù hợp với chi tiết tránh các hiện tượng thừa hoặc thiếu áp

Ống dẫn khí, van đóng mở: Để dẫn khí từ động cơ hút đến bàn hút thì

cần hệ thống ống hút cũng như van đóng mở Tuỳ vào vùng gia công của chi tiết

để cấp khí vào đó, để làm được điều đó ta cần dùng các van đóng mở linh hoạt

Bàn hút: Bàn hút là bộ phận để gá đặt chi tiết lên bề mặt, có yêu cầu cao

về độ phẳng cũng như độ nhám để có thể giữ chặt chi tiết, không chi khí thoát rangoài Bàn hút có thể làm bằng vật liệu nhôm hoặc thép tuỳ vào vật liệu giacông Nó được cấu tạo gồm 2 bộ phận chính là cụm trên và cụm dưới

Cụm dưới được tạo ra các hốc cũng như có lỗ để dẫn khí từ máy hút đếnbàn hút và cũng là bộ phận để gá vào bàn máy

Cụm trên người ta tạo ra các rãnh để cũng như khoan các lỗ có kích thươcphù hợp để hút chi tiết kẹp chặt vào.khoảng cách giữa các mắt lưới tuỳ thuộcvào độ dày vật liệu gia công Rãnh đặt gioăng tuỳ thuộc vào kích thước gioăng

sử dụng, thông thường người ta hay chọn các loại gioăng silicol mềm để tăng độkín khít Khi gá đặt tuỳ vào kích thước của chi tiết để sử dụng các gioăng cao sukhoanh vùng chi tiết, các gioăng cao su này để khí sẽ không thoát ra được trongquá trình kẹp chặt

Hình 2.1 Cấu tạo bàn hút chân không.

b) Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống bàn hút chân không được dùng để gá kẹp các chi tiết phẳng,mỏng, dễ biến dạng Nguyên lý hoạt động của bàn hút dựa trên cơ cấu kẹp bằngchân không là tạo ra một khoảng chân không phía dưới chi tiết để kẹp chặt nó

Hình 2.2 Sơ đồ của cơ cấu kẹp chặt bằng chân không.

1 – Vỏ đồ gá; 2 – Chi tiết gia công; 3 – Miếng đệm cao su.

Hình 2.3 Sơ đồ tính miếng đệm cao su.

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu như sau: chi tiết gia công 2 được gá trên cácmiếng đệm cao su 3, các miếng đệm cao su này được đặt trong các rãnh của vỏ

đồ gá 1 và nhô lên một lượng H (hình 2.3) Khi hút hết không khí ở vùng A ra,

chi tiết gia công bị nén xuống do áp suất của không khí bên ngoài, làm cho các

miếng đệm cao su 3 bị biến dạng, khe hở H bị triệt tiêu Khả năng tiếp xúc của

chi tiết gia công 2 với vỏ đồ gá 1 phụ thuộc vào các yếu tố như độ biến dạng củamiếng đệm, độ bóng của bề mặt chi tiết, kích thước và hình dạng miếng đệm,vật liệu miếng đệm, v.v

Chi tiết gia công được gá đặt trên bề mặt của tấm trên Bàn hút chân khônghoạt động khi động cơ hút chân không được bật, không khí được hút ra thôngqua các van khí nối với hốc khí của tấm dưới Không khí lưu thông trong cácrãnh của tấm trên được rút ra, áp suất giảm dần về mức tối thiểu Khi đó dướitác dụng của áp suất khí quyển chi tiết được ép chặt trên bề mặt tấm trên

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bàn hút chân không.

Để sử dụng bàn chân không phải đặt chi tiết lên bàn và sử dụng các gioangcao su xung quanh vùng gia công để giảm thiểu việc mất chân không đến áp suấtkhí quyển Điều này tối đa hóa lực cho công việc trong bất kỳ trạng thái nào màbàn hút có thể được giữ

Sau khi chi tiết được định vị trên mặt bàn hút, vùng gia công được xác định và

cố định bằng các giaong cao su đặt vào các rãnh của bàn hút, hệ thống hoạt độngkhông khí trong các khoang khí được rút ra theo các đường ống dưới tác dụng của động cơ hút hay bơm chân không Áp suất tại khoang khí và vùng gia công được giới hạn giảm dần và thấp hơn so với áp suất khí quyển Áp lực không khí bên ngoài tác dụng vào chi tiết gia công, ép chặt nó xuống mặt bàn hút

2.1.2 Yêu cầu đối với sản phẩm:

Nguyên lý hoạt động chính của bàn hút chân không là tạo ra một khoảngchân không phía dưới chi tiết để kẹp chặt nó dưới tác dụng của áp suất không

khí bên ngoài chính vì vậy thì độ kín khít giữa chi tiết cần gia công và đồ gá làyếu tố rất quan trọng.

Đảm bảo độ bóng bề mặt đạt yêu cầu để hai tấm khi lắp ghép lại với nhaukhông để khí lọt ra bên ngoài Đảm bảo hình dáng và độ biến dạng của gioăngcao su đặt vào khe hở dưới chi tiết có độ biết dạng thích hợp để kín khí

Diện tích bề mặt để gá kẹp chi tiết gia công phải đảm bảo phù hợp vớinhiều loại chi tiết với hình dáng khác nhau Dễ dàng thao tác, gá kẹp chi tiết giacông

Bàn hút chân không khi đưa vào sử dụng cần được gá đặt chắc chắn trênbàn máy để đảm bảo quá trình gia công chi tiết không bị xê dịch gây nguy hiểmtrong thao tác của người vận hành máy

Hình dáng sản phẩm phải thuận lợi cho quá trình sản xuất lắp đặt cũng nhưtiết kiệm được vật liệu

Có thể tháo ra bảo dưỡng sửa chưa dễ dàng

F – Diện tích bên trong vùng giới hạn bởi các gioang cao su (cm2)

P y – Lực đàn hồi của gioang (kG)

Những dạng bàn hút chân không đang được sử dụng phổ biến hiện nay:

 Bàn hút chân không rãnh lưới

 Bàn hút chân không lỗ lưới

So với bàn hút chân không dạng lỗ lưới, thì dạng rãnh lưới có khả năngtạo lực kẹp lớn hơn, yêu cầu bơm chân không công suất không quá lớnnhưng vẫn cho hiệu suất cao

2.2 Tính toán thiết kế.

Phương án thiết kế hệ thống bàn hút chân không dạng rãnh lưới

Ta có công thức tính lực kẹp w p a  p F0  p kG y 

Khi gia công, lực cắt và momen cắt có xu thế đẩy chi tiết lên khỏi đồ gá

Khi đó có hai lực chống lại lực cắt, đó là p 1 và p 2:

Trong đó:

H là khe hở giữa chi tiết và bề mặt đồ gá (mm).

H là chiều cao của gioang cao su (mm).

Giá trị của ɛ nằm trong khoảng 5÷7 %.

Chiều cao h của rãnh chứa miếng gioăng cao su:

b là bề rộng của miếng đệm (mm);

b là lượng tăng của gioăng cao su khi biến dạng có thể tích theo

lý thuyết hoặc b lấy theo thực nghiệm để khi miếng đệm bị biến

dạng sẽ có hình dạng thì khe hở giữa chi tiết mà gioăng cao su tạo

ra bị triệt tiêu

Trên thị trường hiện nay, có các loại gioăng để sử dụng trong bàn hútchân không, có các loại gioăng tiết diện khác nhau như tiết diện vuông, tròn,…trong đồ án này ta chọn loại gioăng tiêu chuẩn có tiết diện tròn, đường kính ∅5mm

Theo cơ sở lý thuyết giá trị độ nén tương đối của gioăng cao su ɛ nằm

trong khoảng 5÷7 %, ta lấy gia trị này bằng 7% Vậy khe hở giữa chi tiết và bề

mặt đồ gá H được xác định như sau:

b là lượng tăng của gioăng cao su khi biến dạng ta lấy theo thực nghiệm

để sao cho khi biến dạng thì khe hở giữa chi tiết và bề mặt đồ gá bị triệt tiêu

Lấy giá trị này b = 0,5(mm).

Chọn bơm hút chân không:

Bơm chân không dùng cho hệ thống là loại bơm chân không vòng nước

Bơm gồm có một vỏ bơm hình trụ tròn trong đó có roto Trên roto có gắn cố

định các cánh gạt Tâm của vỏ và roto đặt lệch nhau một khoảng e, trong vỏ có

chứa nước Khi roto quay các cánh gạt khuấy nước và dưới tác dụng của lực lytâm, nước tạo thành một hình vành khăn bao quay vỏ làm kín bơm Ở mặt bêncủa vỏ bơm có miệng hút thông với miệng đẩy thông với ống đẩy Khi cánh gạtquay, thể tích chứa không khí giữa roto và vòng nước tăng, áp suất tại đó giảm,

không khí bị hút vào bơm qua miệng hút Tại khoang đẩy thể tích không khígiữa roto và vòng nước giảm, không khí bị cánh gạt nén lại với áp suất cao hơn

ở bọng hút và bị đẩy vào ống đẩy Khi roto quay như vậy, áp suất ở miệng hútcủa bơm giảm dần tạo nên độ chân không ngày càng cao trong ống hút

Hình 2.5 Bơm chân không vòng nước.

Lưu lượng không khí trung bình do bơm chân không vòng nước hút đượctính theo công thức sau:

Để cho bơm chân không làm việc bình thường cần phải luôn duy trì trongbơm một lượng thể tích nước V, sao cho khi bơm làm việc nó làm kín bơm.Nghĩa là vòng nước thường xuyên có thể tích bằng thể tích của khối trụ rỗng màđường kính ngoài bằng đường kính roto và đường kính trong bằng đường kínhtrục roto:

 2 2

0 4

V b  d  d  Z l 

(2.8)

Với Z..l là thể tích các cánh gạt của roto.

Thực tế khi bơm làm việc mặt trong của vòng nước không hoàn toàn tròn

và đồng tâm với vỏ bơm (vì roto đặt lệch tâm với vỏ bơm) nên không thể tránhkhỏi một phần nước bị cánh gạt gạt ra miệng đẩy ra khỏi bơm Vì thế cần bổsung nước cho bơm để làm kín Lưu lượng nước bổ sung này thông thườngkhoảng 0,25÷0,3 mm3/h Lượng nước bổ sung này còn có tác dụng làm mát chobơm

Chọn bơm hút chân không vòng nước một cấp có các thông số như sau:

 Lưu lượng: 80 m3/h

 Độ chân không: 0,03atm

 Công suất: 4 kw

 Trọng lượng: 66 kg

Hình 2.6 Bơm hút chân không vòng nước một cấp.

2.3 Thiết kế mô hình sản phẩm.

2.3.1 Thiết kế cụm trên bàn hút chân không.

Chức năng: Cụm trên bàn hút chân không gồm có chi tiết tấm trên với vai

trò là bộ phận trực tiếp gá đặt các chi tiết gia công lên bàn hút

Yêu cầu:

+ Đảm bảo độ cứng vững cho quá trình hoặt động cũng như chịu được sự chênh lệch áp suất

+ Không bị biến dạng trong quá trình hoạt động

+ Chế tạo và lắp dáp thuận tiện

+ Có khả năng chống mài mòn

Phương án thiết kế:

+ Kích thước: Chi tiết tấm trên có dạng tấm hộp chữ nhật kích thước300mm x 400mm, dày 20mm

+ Vật liệu: Vật liệu chi tiết là hợp kim nhôm 6061

+ Chi tiết được lắp ghép với cụm dưới thông qua mối ghép ren

+ Bề mặt trên chi tiết có các rãnh để lưu thông không khí Các rãnh được

bố trí thành hệ thống lưới Hệ thống rãnh khí còn có vai trò để xác địnhvùng làm việc, ngăn cho dòng khí không bị rò rỉ Tùy vào kích thướcchi tiết cần gá đặt mà xác định khoảng diện tích cần thiết Với hệ thốngrãnh khí được chia thành các ô lưới nhỏ sẽ giúp dễ dàng xác định vùngcần lắp gioang cố định diện tích

+ Các ô lưới có kích thước phải phù hợp, không quá lớn hay quá nhỏ,kích thước 20mm x 20mm

+ Chọn gioang silicol để cố định diện tích làm việc Gioang silicol mềm

có độ kín khít tốt Gioang dạng sợi tròn kích thước ∅5

+ Chiều sâu các rãnh chọn 4,7mm, kích thước các rãnh 5,5mm

Sử dụng phầm mềm Inventor thiết kế sơ bộ chi tiết 3D dựa trên phương

án thiết kế

Hình 2.7 Mô hình 3D chi tiết “Tấm trên”.

Hình 2.8 Bản vẽ chi tiết tấm trên.

2.3.2 Thiết kế cụm dưới bàn hút chân không.

Chức năng:

Cụm dưới bàn hút chân không gồm có chi tiết tấm dưới được lắp với tấmtrên thông qua mối ghép ren Tấm dưới là bộ phận trực tiếp lắp với bàn máy.Tấm dưới cần có các khoang khí để thông với tấm trên

Ngoài ra cụm dưới còn có các van khí, ống dẫn khí, van đo áp suất

Yêu cầu:

+ Đảm bảo độ cứng vững cho quá trình hoặt động

+ Dễ dàng lắp vào bàn máy

+ Không bị biến dạng trong quá trình hoạt động

+ Chế tạo và lắp dáp thuận tiện

+ Có khả năng chống mài mòn

Phương án thiết kế:

+ Kích thước: Chi tiết tấm trên có dạng tấm hộp chữ nhật kích thước350mm x 400mm, dày 50mm

+ Vật liệu: Vật liệu chi tiết là hợp kim nhôm 6061

+ Chi tiết được lắp ghép với cụm trên thông qua mối ghép ren

+ Chi tiết này được lắp ghép với nửa trên bằng mỗi ghép ren, và được gátrực tiếp lên bàn máy nên yêu cầu hai bề mặt trên và dưới phải có độbóng đạt yêu cầu để tạo độ kín khí cũng như là kẹp chặt tránh rung lắckhi gia công

+ Bên trong được bố trí các hốc để tạo điều kiện cho máy hút hết khôngkhí ở mặt trên thoát ra ngoài hết nhờ vào áp suất bên ngoài để giữ chặtchi tiết cần gia công

Từ các phương án thiết kế như trên ta có được các kích thước chi tiết môhình hoá hình 3D như sau :

Hình 2.9 Mô hình 3D chi tiết tấm dưới.

Hình 2.10 Mô hình 3D bàn hút chân không.

Hình 2.11 Bản vẽ lắp Bàn hút chân không.

2.4 Kiểm bền cho tiết tấm trên.

Để thuận tiện ta sử dụng phần mềm Autodesk Inventor trong việc tínhtoàn mô phỏng phân tích ứng suất trên chi tiết Giả sử tải trọng tác dụng lên chitiết là tải trọng tính với độ lớn 5000N Bề mặt dưới là mặt phẳng với độ cứngtuyệt đối làm gối, tải trọng tác dụng có phương vuông góc với mặt trên, điểm đặtlực trên toàn bề mặt

2.4.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn

- Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp rất tổng quát và hữuhiệu cho lời giải số nhiều lớp bài toán kỹ thuật khác nhau Từ việc phân tíchtrạng thái ứng suất, biến dạng trong kết cấu cơ khí , các chi tiết trong ô tô,… đếnnhững bài toán của lý thuyết trường như lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng,thủy đàn hồi, khí đàn hồi,…

Với sự trợ giúp của ngành công nghệ thông tin và hệ thống CAD nhiềukết cấu phức tạp cũng đã được tính toán và thiết kế chi tiết một cách dễ dàng

- Sơ đồ tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn gồm các khối nhưsau:

+ Khối 1: Đọc các dữ liệu đầu vào, các dữ liệu này bao gồm các thông tin

mô tả nút và phần tử, các thông số cơ học của vật liệu, các thông tin về tải trọngtác dụng và thông tin liên kết của kết cấu

+ Khối 2: Tính toán ma trận độ cứng phần tử k và vecto lực nút F chungcho cả hệ

+ Khối 3: Xây dựng ma trận độ cứng tổng thể K và vecto lực nút F chungcho cả hệ

+ Khối 4: Áp đặt các điều kiện liên kết trên biên kết cấu, bằng cách biếnđổi ma trận độ cứng K và vecto lực nút tổng thể F

+ Khối 5: Giải phương trình phần tử hữu hạn, xác định nghiệm là vectochuyển vị chung Q

+ Khối 6: Tính toán các đại lượng(ứng suất, biến dạng,…)

+ Khối 7: Tổ chức lưu trữ kết quả và in kết quả, vẽ các biểu đồ, đồ thị củađại lượng theo yêu cầu

2.4.2 Môi trường phân tích ứng suất trên Inventor.

Trong phần mềm Inventor cũng như các phần mềm phân tích ứng suất khácchủ yếu là dùng phương pháp phần tử hữu hạn, tức là chia một đối tượng thànhnhiều phần tử nhỏ, sau đó lập các ma trận độ cứng phần tử k và lực nút F chungcho cả hệ, sau đó sử dụng các phép tính ma trận, phép biến đổi Gauss để giải hệphương trình từ đó xác định các đại lượng ứng suất, biến dạng,…

Tiến trình để tạo một mô phỏng ứng suất trong môi trường phân tích ứngsuất theo các bước như sau:

+ Nạp chi tiết cần phân tích vào modun

+ Cài đặt các thông số đầu vào cho chi tiết

+ Tến hành chia lưới các chi tiết thành các phần tử hữu hạn

+ Nhập các thông số lực vào chi tiết

+ Tiến hành chạy phân tích chi tiết

+ Đưa ra kết quả tính toán

2.3.3 Kiểm bền chi tiết.

Giả sử tải trọng tác dụng lên chi tiết là tải trọng tính với độ lớn 5000N Bềmặt dưới là mặt phẳng với độ cứng tuyệt đối làm gối

* Nạp chi tiết cần phân tích vào modun:

Hình 2.12 Chi tiết tính toán ứng suất.

* Nạp các thông số cho chi tiết:

Vật liệu được chọn là nhôm 6061, có c 260 (Mpa), ta chọn vật liệu trong mục Assign Materials là Aluminum 6061

Hình 2.13 Chọn vật liệu cho chi tiết.

* Tiến hành chia lưới cho chi tiết

Hình 2.14 Chi tiết sau khi chia lưới.

* Tiến hành nhập các thông số lực vào chi tiết

Hình 2.15 Đặt lực tác dụng lên chi tiết.

- Tiến hành chạy trương trình, phần mềm sẽ tự động tính toán và đưa ra kết quả

Hình 2.16 Sơ đồ biến dạng dẻo của chi tiết.

Hình 2.17 Sơ đồ chuyển vị của chi tiết.

Từ sơ đồ chuyển vị ta thấy chuyển vị lớn nhất của chi tiết là 0,0068(mm).Biến dạng dẻo lớn nhất của chi tiết là c 160,6 MPa.

Từ biểu đồ biến dạng dẻo của chi tiết sử dụng thuyết bền 1 ta có:

160,6

c

  (Mpa) < c 260 (MPa) vậy chi tiết đảm bảo điều kện bền.Tương tự các chi tiết khác có thể sử dụng phần mềm Inventor để kiểm bền cho các chi tiết khác

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUY TRÍNH CÔNG NGHỆ GIA

CÔNG CHI TIẾT “TẤM TRÊN”.

3.1 Tính năng sử dụng, điều kiện làm việc

3.1.1 Tính năng sử dụng

Chi tiết tấm trên là một phần của cụm trên bàn hút chân không Trong hệthống bàn hút chân không, tấm trên có nhiệm vụ là nơi gá đặt chi tiết gia công,tấm trên còn có tác dụng bịt kín trong quá trình làm việc Chi tiết tấm trên có kếtcấu đơn giản thuộc họ chi tiết dạng hộp Chi tiết lắp với tấm dưới thông qua mốighép bulong Chi tiết trong quá trình làm việc chịu áp lực lớn Dựa vào hìnhdáng, cấu tạo của chi tiết, để giảm thời gian gia công cũng như chi phí chế tạothì chi tiết được chế tạo từ phôi tấm được cắt theo hình dạng giống với chi tiếtsau đó gia công

3.1.2 Điều kiện làm việc

Từ phân tích ở trên ta thấy rằng chi tiết này làm việc trong điều kiện khákhắc nhiệt, đó là chịu các lực do quá trình cắt gây ra cũng như nhiệt độ và ápsuất, ngoài ra còn chịu sự mài mòn từ việc gá đạt chi tiết gia công lên bề mặtlàm việc Đặc biệt là các bề mặt làm việc chính phải có độ chính xác cao để đảmbảo chính xác vị trí tương quan của các chi tiết lắp lên chi tiết

Chi tiết tấm trên có hình dạng và kết cấu không quá phức tạp, với hình khốihộp chữ nhật và có các hệ lỗ và rãnh khí

Vật liệu để làm sản phẩm là hợp kim nhôm 6061

Bề mặt để lắp ghép với tấm dưới có yêu cầu độ nhám cấp 8

Bề mặt để gá đặt chi tiết gia công cần có độ cứng tốt, đảm bảo không bịmài mòn trong quá trình làm việc, đồng thời bề mặt này cũng yêu cầu độ songsong với bề mặt dưới