Hcmute nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt mẫu q 3a tại phòng thí nghiệm vật liệu khoa ckm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, CẢI TIẾN ÐỒ GÁ MÁY CẮT MẪU Q-3A TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU – KHOA CKM S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014 - 99 S KC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, 2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH — — BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, CẢI TIẾN ĐỒ GÁ MÁY CẮT MẪU Q-3A TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU – KHOA CKM MÃ SỐ: T2014 - 99 Chủ nhiệm đề tài: KS: HOÀNG VĂN HƯỚNG TP HỒ CHÍ MINH Tháng 11 năm 2014 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY — — BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, CẢI TIẾN ĐỒ GÁ MÁY CẮT MẪU Q-3A TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU – KHOA CKM MÃ SỐ: T2014 - 99 Chủ nhiệm đề tài: KS: HỒNG VĂN HƯỚNG TP HỒ CHÍ MINH Tháng 11 năm 2014 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng MỤC LỤC CHƢƠNG MỞ ĐẦU TỔNG QUAN TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI I II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .5 III ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU IV PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU & KẾT CẤU ĐỀ TÀI CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I YÊU CẦU CỦA PHÔI SAU KHI CẮT .7 II HIỆN TRẠNG MÁY CẮT Q-3A III NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN KHẮC PHỤC IV NỘI DUNG CẢI TIẾN Gia công đồ gá có phần phơi .8 Cữ chặn phôi V NGUYÊN LÝ CẮT CỦA ĐÁ MÀI 10 VI CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY CẮT MẪU Q – 3A .11 Cấu tạo 11 Nguyên lý hoạt động máy cắt 14 CHƢƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .15 I CÁC CƠ CẤU KẸP PHƠI TRỤ TRỊN VÀ PHƠI VUÔNG 15 Kẹp chặt chêm 15 Kẹp chặt ren 17 Kẹp ren vít với địn 19 Kẹp cam 19 Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Cơ cấu phóng đại lực kẹp khí nén- dầu ép .24 II TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO MÁY CẮT MẪU 28 Xác định lực cắt cần thiết để cắt phôi 28 Các vẽ chi tiết chi tiết cần gia công 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 I II KẾT LUẬN 36 KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: “Nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt mẫu Q-3A Phịng thí nghiệm vật liệu – Khoa CKM” - Mã số: T2014 – 99 - Chủ nhiệm: Hoàng Văn Hƣớng - Cơ quan chủ trì: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ 01/2014 – 12/2014 Mục tiêu: - Nghiên cứu, thiết kế & cải tiến đồ gá hoàn chỉnh Tính sáng tạo: - Thiết kế, cải tiến đồ gá máy cắt Q-3A hoàn chỉnh Kết nghiên cứu: - Thiết kế, cải tiến đồ gá máy cắt Q-3A hoàn chỉnh đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế Sản phẩm: - Tập thuyết minh thiết kế đồ gá máy cắt Q-3A Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Đã thiết kế đồ gá máy cắt Q-3A, chế tạo hồn thiện thiết bị chạy Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) Hoàng Văn Hƣớng Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: “Research, innovation fixtures Q-3A form cutting in laboratory materials, Faculty of Mechanical Engineering” Code number: T2014 – 99 Coordinator: Huong Hoang Van Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Technology and Education Duration: from 01/2014 to 12/2014 Objective(s): - Research, design and innovation fixtures complete Creativeness and innovativeness: - Design, Improved Q-3A cutter fixtures complete Research results: - The Design, improved cutter fixtures complete Q-3A meet actual needs Products: - The report of research (process of design, calculation of model, results of trial process) Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: - Designed & fabricated model of device, result of the research can be manufactured completely and can operated as real device Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng CHƢƠNG MỞ ĐẦU TỔNG QUAN Trong q trình thí nghiệm vật liệu để nhìn thấy đƣợc cấu trúc tế vi vật liệu phải trải qua trình gia cơng nhƣ cắt mẫu có kích thƣớc khoảng Ø10 ÷14 x 10 ÷ 15 mm, 10÷15 x 10÷15 x 10÷15 mmm,… sau đem mài từ thơ tới mịn đánh bóng phơi mẫu đạt đến mức u cầu độ phẳng , độ bóng cho bề mặt xƣớt sau đem tẩm thực hóa chất quan sát đƣợc cấu trúc tế vi bên dƣới kính hiển vi Q trình chuẩn bị phơi mẫu phần quan trọng thí nghiệm vật liệu, phơi mẫu cắt có phẳng q trình chuẩn bị nhanh chóng xác Đề tài với “Nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt mẫu Q-3A Phịng thí nghiệm vật liệu – Khoa CKM” giúp cho việc tạo phơi mẫu ban đầu xác thuận tiện việc cắt mẫu I Tính cấp thiết đề tài Việc nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt mẫu Q-3A, chế tạo thiết bị cắt mẫu nhằm phục vụ mơn thí nghiệm vật liệu Với đồ gá đƣợc thiết kế , cải tiến giúp cho việc cắt phôi mẫu với bề mặt nhẵn , xác việc gá đặt phơi nhanh chóng , dễ dàng giúp tạo bƣớc chuẩn bị ban đầu tốt để bƣớc dễ dàng II Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đề tài “Nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt mẫu Q-3A Phịng thí nghiệm vật liệu – Khoa CKM” nhằm dễ dàng việc cắt phơi mẫu tốn thời gian, chi phí hơn: - Tìm hiểu mẫu thép cần cắt thí nghiệm - Nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt Q-3A hoàn chỉnh III Đối tƣợng nghiên cứu Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Dựa vào yêu cầu bề mặt phôi mẫu cắt với đặc điểm cấu tạo đồ gá máy cắt mẫu Q-3A Các thông số kỹ thuật máy cắt Q – 3A :  Cơng suất: 1.1 KW  Kích thƣớc đá cắt :250*2*32 mm  Tốc độ quay: 2800rpm  Đƣờng kính phôi lớn nhất: Ø30 mm  Nguồn điện: 380V/50HZ  Khối lƣợng: 60KG  Kích thƣớc: 65*45*40 cm Hình 1.1: Máy cắt mẫu Q – 3A IV Phƣơng pháp nghiên cứu Dựa vào sản phẩm phôi mẫu cắt với yêu cầu việc gá phôi, lấy phơi mẫu khỏi đồ gá, u cầu nƣớc từ kết hợp tài liệu để tính tốn, thiết kế tham khảo số máy cắt thị trƣờng V Nội dung nghiên cứu & kết cấu đề tài Chƣơng 1: Mở đầu Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Chƣơng 3: Tính tốn & thiết kế thiết bị Kết luận & kiến nghị Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Yêu cầu phôi sau cắt I Phôi đƣợc cắt nhằm phục vụ mơn thí nghiệm vật liệu, nên cần có yêu cầu sau: - Mặt cắt phôi sau cắt phải nhẵn, thẳng không bị mép - Phôi không đƣợc nhiệt độ cho phép cắt Hiện trạng máy cắt Q-3A II Model Q-3A mẫu máy cắt kim thuộc đƣợc sử dụng để cắt vật liệu kim loại bình thƣờng Đƣợc trang bị hệ thống làm mát giảm bớt phần nhiệt sinh trình cắt, để tránh đƣợc biến đổi cấu trúc kim loại mẫu nhiệt độ Máy có tính hoạt động dễ dàng an toàn đáng tin cậy Đây mẫu lý tƣởng chuẩn bị dụng cụ để sử dụng nhà máy, viện nghiên cứu khoa học phịng thí nghiệm trƣờng đại học cao đẳng Máy Q-3A sử dụng nhƣng gặp phải số vấn đề sau: - Phôi cắt bề mặt bị nghiêng, bị mép cuối đƣờng cắt - Nƣớc phun tản nhiệt cho mặt cắt phôi chƣa đạt hiệu cao, bề mặt phôi bị nhiệt cháy đen - Việc phơi sau cắt gặp khó khăn, khơng có cữ để điều chỉnh kích thƣớc cần cắt - Các rãnh thoát nƣớc máy bị kẹt dẫn đến việc nƣớc khơng hiệu gây nên tình trạng khó vệ sinh máy Những vấn đề cần khắc phục III - Để tránh đƣợc khuyết điểm có biện pháp sau: - Gia công lại đồ gá kết hợp với cữ chặn, cấu phơi, rãnh để bố trí ống nƣớc làm mát hiệu - Lắp máng thoát nƣớc để việc q trình nƣớc đƣợc tốt thuận lợi việc vệ sinh máy sau sử dụng Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Với áp suất (Pd) tác dụng lên piston đƣờng kính D2 , áp lực W (tức lực kẹp) đƣợc phóng đại lên nhiều : Hình 3.11: Cơ cấu phóng đại lực kẹp Kết cấu có hành trình piston nhỏ so với hành trình cán piston1: Nếu S1=50mm, d=3cm, D2 =20cm, S2=32/202×5=0,11cm Nhƣ hành trình kẹp nhỏ - Để khắc phục, ta dùng kết cấu nhƣ hình 18 vừa bảo đảm lực kẹp vừa bảo đảm hành trình kẹp dài Ngun lí làm việc nhƣ sau : Khí nén vào buồng số đẩy piston phía phải Cán piston làm rỗng để dầu buồng A thông với dầu buồng B Vì piston lùi phải khối dầu A B đẩy piston nhanh cán chạm vào mặt bị kẹp Hoàng Văn Hƣớng Trang 25 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Đó hành trình dài trƣớc kẹp chặt Sau khí nén tiếp tục đẩy piston lỗ rỗng cán thông từ buồng A sang buồng B bị ống bịt kín (khi phần lỗ chui vào ống 3) buồng A buồng B cách li hẵn tình hình lại trở lại , tác dụng phóng đại bắt đầu, lúc bắt đầu kẹp chặt vật Lị xo có tác dụng giữ cho áp lực dầu ổn định tránh xung lực đột ngột piston Hình 3.12: Hành trình kẹp a Ƣu điểm : - Kết cấu nhỏ gọn, đơn giản - Lực kẹp lớn - Các thao tác tiện lợi, nhẹ nhàng , rút ngắn đƣợc thời gian phụ - Khả tự động hóa cao, dễ điều khiển từ xa khả làm việc không phụ thuộc vào môi trƣơng xung quanh b Nhƣợc điểm : - Khí nén có tính đàn hồi nên độ cứng vững kẹp chặt khơng lớn chi tiết hạng nặng dùng Phải có trang bị phụ nhƣ van, bình lọc khí , phận điều hòa tốc độ,lƣu lƣợng kế … nên cồng kềnh Hoàng Văn Hƣớng Trang 26 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Kết luận Dựa vào đặc điểm , ƣu nhƣợc điểm phạm vi ứng dụng cấu kẹp chặt nêu so sánh với tình hình nhƣ : - Số lƣợng phôi cắt không lớn khoảng 200 tuần.’ - Lực kẹp cần thiết để giữ phơi nhỏ ( lực cắt tạo từ đĩa cắt tác dụng không lớn đến phôi) - u cầu q trình gá đặt phơi lấy phơi nhanh chóng - Kinh phí để làm gá khơng nhiều Từ đặc điểm tình hình ta chọn cấu kẹp cam thích hợp : - thao tác tháo kẹp dễ dàng nhanh chóng - Lực kẹp đủ lớn để giữ phơi - Chi phí để gia cơng khơng nhiều - Dễ dàng bảo quản sửa chửa Hoàng Văn Hƣớng Trang 27 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Tính toán thiết kế đồ gá cho máy cắt mẫu II Hình 3.13: Đồ gá Xác định lực cắt cần thiết để cắt phôi + Tốc độ cắt đá mài lớn V=3050m/s, lúc thời gian ngắn tính giây có nhiều hạt mài tham gia vào cắt gọt tạo nhiều phoi vụn + Diện tích tiếp xúc đỉnh hạt mài với bề mặt gia công nhỏ nên lực cắt đơn vị lớn + Do trị số bán kính đỉnh hạt mài nhỏ, nên thực q trình với chiều sâu cắt nhỏ Hoàng Văn Hƣớng Trang 28 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Hình 3.14: Sơ đồ tính lực cắt Hình ta thấy cắt mẫu đá mài có lực Py đẩy phơi ngồi Ta có thơng số máy cắt : P = 1,1 kw n= 2800 vòng / phút Momen M = 9,55 106 P / n = 3751 Nm Lực tác động lên phôi : F = M / R = 29,4 N Wct = Fy – Fx = 10,8 N Tại vị trí cắt có lực tác dụng: Hình 3.15: Các lực tác dụng Fy = F sin60 = 25,5 N Fx = F sin30 = 14,7 N Hoàng Văn Hƣớng Trang 29 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Các lực tác dụng lên phôi cắt : Hình 3.16: Các lực tác dụng lên chi tiết Các vẽ chi tiết chi tiết cần gia công a Chọn vật liệu Các chi tiết đồ gá khơng địi hỏi cao tính u cầu độ bóng bề mặt không cao nên ta chọn vật liệu thép thƣờng nhƣ CT3 hay C45 chung cho chi tiết đồ gá b Các chi tiết gia cơng Hồng Văn Hƣớng Trang 30 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Tấm trƣớc: Hình 3.17: Tấm trƣớc Tấm trƣớc gồm có : - lỗ R=4 dùng để bắt vít gắn trƣớc với đế - lỗ M8 dùng để bắt vít có tác dụng chặn phơi q trình gia cơng - Tấm trƣớc dùng để lắp chắn bảo vệ q trình gia cơng Hồng Văn Hƣớng Trang 31 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Tấm đế: Hình 3.18: Tấm đế Tấm đế gồm có : - Ở hình chiếu đứng có lỗ M8 dùng để bắt vít lắp trƣớc với đế - Ở hình chiếu có lỗ bậc dùng để bắt vít lắp đế với thân máy - Ở hình chiếu cạnh có lỗ M6 dùng bắt vít lắp miếng đỡ cữ vào đế - Rãnh suốt dài 60mm x rộng 6mm hình chiếu dùng đĩa cắt vào trình cắt - Các rãnh chữ V rộng 3mm , sâu 1mm giúp cho việc gá phơi trịn dễ - lỗ R =4 mm dùng để lắp ống bơm nƣớc làm mát cho phơi - Mặt vát nghiên góc 30 giúp cho việc lấy phơi dễ dàng Hồng Văn Hƣớng Trang 32 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Tấm sau: Hình 3.19: Tấm sau Tấm sau gồm có : - lỗ M8 hình chiếu đứng dùng để lắp hộp cam - lỗ D = hình chiếu đứng dùng để bắt vít lắp sau với đế - Rãnh suốt dài 175 mm x rộng mm 6mm hình chiếu đứng dùng đĩa cắt vào trình cắt - Lỗ bậc R4 R2,5 hình chiếu cạnh dùng để lắp cần gạt phôi - Mặt vát nghiên với R50 giúp gắn ống nƣớc làm mát phun trực tiếp vào phơi cắt q trình cắt Hoàng Văn Hƣớng Trang 33 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Cữ chặn phơi: Hình 3.20: Cữ chặn phơi Hình 3.21: Miếng đỡ cữ Hồng Văn Hƣớng Trang 34 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Cần gạt phơi : Hình 3.22: Cần gạt phơi Hoàng Văn Hƣớng Trang 35 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Sau thời gian nghiên cứu làm đề tài chủ nhiệm đề tài hoàn thành nhiệm vụ đề tài với kết sau: _ Khảo sát phơi mẫu cần cắt _Lựa chọn tính tốn, thiết kế cải tiến đồ gá cho máy cắt Q – 3A _Hoàn thành tập vẽ lắp tập vẽ chi tiết thiết bị _Hoàn thành tập thuyết minh đề tài Tuy nhiên, điều kiện thời gian cịn hạn chế nên q trình thiết kế, cải tiến đồ gá khơng tránh khỏi thiếu sót Mong q thầy/cơ góp ý bổ sung để đề tài đƣợc hồn thiện tốt II Kiến nghị Qua q trình thực đề tài chủ nhiệm đề tài xin đề nghị số điểm để hoàn thiện phát triển thêm đề tài: _Cần có thời gian thực nhiều _Xây dựng hệ thống cấp phơi điều khiển sensor Hoàng Văn Hƣớng Trang 36 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập 1, 2) NXBGD, 2006 Nguyễn Trọng Hiệp, Giáo trình mơn học chi tiết máy (Tập 1,2) NXBGD Đặng Văn Nghìn, Thái Thị Thu Hà Công nghệ chế tạo chi tiết máy.Trƣờng ĐHBK Tp HCM, 1992 PGS.TS Trần Văn Địch, Th.S Nguyễn Thanh Mai Sổ tay gia công NXB KH & KT Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy Trƣờng ĐHBK Tp HCM, 1992 Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1,2) NXB KH & KT Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đình Thuyên, Nguyễn Ngọc Thƣ, Hà Văn Vui Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập NXB KH & KT, Hà Nội, 1979 Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế San, Chế độ cắt gia cơng khí NXB Đà Nẵng Lê Quang Minh – Nguyễn Văn Lƣợng, Sức bền vật liệu tập 1, NXB Giáo Dục 10 GS-TS Trần Hữu Quế, Vẽ Kỹ Thuật 1,2.NXB Giáo Dục 11 Trần Quốc Hùng, Dung sai kỹ thuật đo,Trƣờng ĐH SPKT TPHCM 12 Ninh Đức Tốn , Sổ tay dung sai lắp ghép.NXBGD, 2005 Hoàng Văn Hƣớng Trang 37 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trƣờng Hoàng Văn Hƣớng Trang Luan van S K L 0 Luan van ... máy cắt mẫu Q- 3A Phịng thí nghiệm vật liệu – Khoa CKM? ?? nhằm dễ dàng việc cắt phôi mẫu tốn thời gian, chi phí hơn: - Tìm hiểu mẫu thép cần cắt thí nghiệm - Nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt Q- 3A. .. tiện việc cắt mẫu I Tính cấp thiết đề tài Việc nghiên cứu, cải tiến đồ gá máy cắt mẫu Q- 3A, chế tạo thiết bị cắt mẫu nhằm phục vụ mơn thí nghiệm vật liệu Với đồ gá đƣợc thiết kế , cải tiến giúp... Mục tiêu: - Nghiên cứu, thiết kế & cải tiến đồ gá hồn chỉnh Tính sáng tạo: - Thiết kế, cải tiến đồ gá máy cắt Q- 3A hoàn chỉnh Kết nghiên cứu: - Thiết kế, cải tiến đồ gá máy cắt Q- 3A hoàn chỉnh