BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG - ROBOT
C3 HBO
LUAN AN TOT NGHIEP
Đề tài:
TK & CT MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG ĐO
ĐƯỜNG KÍNH ĐỈNH RĂNG TRONG
VÀ ĐỘ SÂU CÁC LO BAT VÍT CUA
ĐỘNG CƠ XE MƠ TƠ BỒN THÌ
GVHD: TS.LE ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q
Crane EON.” aye NGUYEN HUNG HAU MSSV: 02CT033
7 Y #81 Nà
40c Got
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập — Tự Do — Hạnh Phúc
Khoa Cơ Khí Tự Động
-00000 - -00000 -
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN : NGUYÊN HÙNG HẬU MSSV: 02DHCT033
NGÀNH : Cơ Khí Tự Động-Robot LỚP : 02CTI
Khóa : 2002 - 2007
1- Đầu đề đồ án :
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG ĐO ĐƯỜNG KÍNH ĐỈNH RĂNG TRONG VÀ ĐỘ SÂU CÁC LỖ BẮT VÍT
CỦA MỘT ĐỘNG CƠ XE MÔ TO BON THI
2- Nhiém vu (yéu câu về nội dung và số liệu ban đầu) :
CE i Con kat CY a —⁄4 d
di gp chit eal eg fli 7 —
Tove 64410 4 2 2634 + Cate ae Lob "FE “4 thứ, 221, ức SLE d > A4G Lp —- C pee & > ate PP ta
cÁ SƠ, CaS AED BE BD, do Dit” be Bd vas dam, ia i Car
wal A bP 5? ex) tks OB, C2 ei SA te BO" _ "“” x7 wR a
ack 12 (hb? ĐỀ thas wee ` 2> “bb ne ‹
3- Ngày giao nhiệm vụ đồ án : Ciš.:.(C-.ˆcA.Ấc
4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ : é.2 Z.=.4#
5- Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn Ks TẠ CÔNGHÚY 0 % a
TS Bray WY
Ngày Ío Tháng 4 Nă 200% -
CHỦ NHIỆM KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
| ` CC”
1s.#2 Din | Plucong
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM
KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG
CHUYÊN NGÀNH CƠ TIN KỸ THUẬT
-00000 -
PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẦN
HQ VÀ TÊN :NGUYỄNHÙNGHẬU MSSV: 02DHCT033
NGÀNH : Cơ Khí Tự Động-Robot
KHĨA : 2002 - 2007
Giáo viên hướng dẫn: TS LÊ ĐÌNH PHƯƠNG, Ks TẠ CÔNG QÚY
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: _ „ _
"— xé, xsd 07 A38 Acti city pe iti 3 số pee „
¬ tight wb bese Wo Peeeued “2e cu, vÀ xổ AOS 3
¬ isha a ath án C4 Me in Bike Lak
Trang 4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot Độc Lập - Tự Do — Hạnh Phúc
Ngày thang — năm 2008
PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LATN
(Dành cho người hướng dẫn)
1 Họ và Tên SV : NGUYỄN HÙNG HẬU
MSSV:02ĐHCT033 Ngành (chuyên ngành): Cơ khí tự động -Robot
2 Đề tài :Thiết kế và chế tạo mô hình ne dong do đường kính đỉnh răng trong và độ sâu các lỗ bắt vít của một động cơ xe mơ tơ bốn thì
3 Họ tên người hướng dẫn: TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TA CONG UY
4 Téng quat vé ban thuyét minh :
Số trang Số chương Số bảng số liệu Số hình vẽ
Số tài liệu tham khảo Phần mễm tính tốn
Hiện vật (mơ hình) - Celta Lawl
5 "Tổng quát về các bản vẽ :
- Số bản vẽ : Bản A0 Bản AI Khổ khác - Số bản vẽ vẽ tay Số bản vẽ trên máy tính
6 Những ưu điểm chính của LATN: _ -®?+ 2< og wh, Ce (led “4Ð,
thute Lad, tac phy! tht? v8 bees Sh olhais
TP bee, aon My, Pee:
7 Những thiếu sót chính của LATN : 2o de sa 18 6X sa, Lẻ -
bees Abe te (pie hide nh US Louk t3» 7 Ầ đun có
¿ TY tt, ch = _
8 Đề nghị : Được bảo vệ Kí Bổ sung thêm để bảo vệ L] Không được bảo vệ L] 9 3 câu hỏi SV phải trả lời trước hội đẳng :
a) b) c)
10 Đánh giá chung (bằng chữ : giỏi, khá, TB) : Điểm 0
Ký tên (ghi rõ họ và tên)
/
Trang 5
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến:
- Ban giám hiệu cùng quý thầy cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ
Thành Phố Hồ Chí Minh
- Quý thây cơ khoa Cơ Khí Tự Động và Robot đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn, giúp đỡ em trong những năm học tại trường
- Thây Lê Đình Phương, thầy Tạ Công Quý đã giúp đỡ em trong quá trình
thực hiện để tài
- Gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện để tài
TP.Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2008
Sinh viên thực hiện Nguyễn Hùng Hậu
-ỶŸ-.ŸÝ=—
Trang 6LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TA CƠNG Q
LỜI NĨI ĐẦU
Te chương trình đào tạo kỹ sư trong các ngành kỹ thuật ở các trường đại học tại Việt Nam nói chung, khoa Cơ Khí Tự Động-
Robot trường Đại Học KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ nói riêng, luận án tốt
nghiệp là bộ môn cuối cùng có nhiệm vụ quan trọng giúp cho sinh viên
năm cuối hệ thống lại các kiến thức đã học, thực hành và nghiên cứu từ
các năm trước, hình thành khả năng làm việc theo nhóm, kỹ năng tìm
hiểu và giải quyết vấn để của một kỹ sư trước khi ra trường
Luận án tốt nghiệp là một bài tập lớn, bài tập tổng hợp với thời
lượng 15 tuân giúp sinh viên hoàn thiện kỹ năng tìm và sử dụng tài liệu trên sách, báo, mạng internet, kỹ năng tư duy, sáng tạo, kỹ năng viết báo cáo, trình bày trước mọi ngudi
Mỗi đề tài của một luận án tốt nghiệp là một phương án, một bài
toán kỹ thuật được đưa ra cho sinh viên giải quyết, từ thiết kế cơ khí hồn chỉnh đến lập trình điểu khiển Sinh viên được trau dồi các kiến thức đã
học; cập nhật thông tin, kiến thức khoa học kỹ thuật mới; thiết kế công
việc, thời lượng sao cho phù hợp
Luận án tốt nghiệp có ý nghĩa vơ cùng lớn trong việc hình thành một phong cách làm việc khoa học của các kỹ sư tương lai, giải quyết
các bài toán trong thực tế sản xuất
Ngày nay với những tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, con
người có thể chinh phục những đáy biển sâu, những vùng đất mới ngoài vũ trụ(mặt trăng, sao kim, sao hỏa, sao mộc ) bằng con người và bằng
robot.Những chiếc máy bay siêu thanh, tên lửa đạn đạo, hay những con
robot thơng minh có cảm xúc, biết học hồi lắng nghe, robot làm việc
nhà những điều mà trước đây con người chỉ tưởng tượng đã trở thành sự thật.Và còn nhiều những máy móc tân tiến, những khả năng nào nữa mà
khoa học kỹ thuật sẽ đem lại cho con người; chúng ta không biết được
nhưng chúng ta biết rằng để chế tạo thành cơng những máy móc tân tiến như thế thì cần phải có những chiếc máy đo chính xác, những dụng cụ đo
chính xác đến từng milimet,micromet và thậm chí nanomet
— Ồ ———aywvavaaẳằằ=wx
Trang 7
FEE
Vì đâu một chiếc máy bay Boeing 747 được chế tạo từ rất nhiều chi tiết, tại các xưởng khác nhau, ở các nước khác nhau vẫn có thể lắp vào
một cách hồn chỉnh, chính xác đến mức hoàn hảo.Ngoài một quy trình
cơng nghệ hồn chỉnh, những tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế, đội ngũ kỹ
thuật gidi, thi các đụng cụ đo lường, các máy đo đóng vai trị rất quan
trọng
Trong sản xuất, đo lường là phương pháp để nhận biết chất lượng,
do đó dụng cụ đo lường trở thành một trong những yếu tố góp phân tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao, có độ chính xác cao Để thiết kế một
chiếc máy đo chính xác cân những dụng cụ chính xác, những chiếc máy
chính xác hơn hoặc tương đương khác Đề tài luận án không tham vọng
thiết kế được một chiếc máy chính xác đến như vậy mà chỉ dừng ở việc
tìm hiểu các phương án thiết kế, bộ truyền động chính xác các máy đã có
trên thị trường thiết kế mô hình và phần lập trình điều khiển tự động
thông qua giao tiếp với máy tính cho máy đo Đồng thời chúng em cũng
tham vọng sẽ để ra được những phương án mới nhằm tạo ra một mơ hình
hồn thiện hơn
Do thời gian làm đề tài ngắn, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự đóng góp ý kiến của hội đồng giám khảo giúp chúng em khắc phục nhược điểm và đề tài
được hòan chỉnh hơn Em xin chân thành cảm ơn
TP.Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2008
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hùng Hậu
=—=— _————-anNnBBRBRaỶYỶ-Ỷẳẵợờợờợngnnunn
Trang 8
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q
MUC LUC
` Trang
CHƯƠNG l1: GIỚI THIỆU VE MAY DO TOA ĐỘ 1
1.1 Giới thiệu về máy đo tọa độ:
1.2 Nguồn gốc lịch sử:
1.3 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động:
1.4 Phương pháp chuyển động đệm khí:
1.5 Phạm vỉ ứng dụng:
1.6 Phần mềm điều khiển:
1.7 Một số hình ảnh minh hoa về máy CMM của hãng Mitutoyo:
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP DO
2.1 Do lường:
2.2 Don vi do:
2.3 Phường pháp đo:
2.4 Phân loại phương pháp đo:
2.4.1 Phương pháp đo tiếp xúc `©
+© œ C€c CC CœŒœ + PW WD
2.4.2 Phương pháp đo không tiếp xúc 10
2.4.1 Phương pháp đo tuyệt đối 10
2.4.4 Phương pháp đo so sánh 10
2.4.5 Đo trực tiếp 10
2.4.2 Đo gián tiếp 11
2.4.3 Do hợp bộ 1
2.4.4 Đo thống kê 11
2.5 Sai số phép đo: 12
2.5.1 Sai số tuyệt đối và sai số tương đối 12
2.5.2 Nguyên nhân gây ra sai số 12
2.5.3 Theo quy luật xuất hiện sai số: sai số hệ thống 13
và sai số ngẫu nhiên
2.6.Xác định sai số dụng cụ đo (sai số hệ thống): 14
2.3.1.Cấp chính xác theo sai số tương đối quy đổi 14 2.3.2.Cấp chính xác tính theo sai số tương đối 14 2.3.3.Cấp chính xác của dụng cụ đo thể hiện bằng hai con số 14
Trang 9LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LE ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG QUÝ
2.3.4.Cấp chính xác biểu thị bằng giá trị sai số tuyệt đối
2.7 Kiểm tra — phương pháp kiểm tra:
2.7.1 Kiểm tra thu nhận
2.7.2 Kiểm tra trong khi gia công
2.7.3 Kiểm tra yếu tố
2.7.4 Kiểm tra tổng hợp
2.8 Phương tiện đo — phân loại phương tiện đo
2.9 Các nguyên tắc cơ bản trong khi đo: 2.9.1 Nguyên tắc Abbe
2.9.2 Nguyên tắc xích kích thước ngắn nhất 2.9.3 Nguyên tắc chuẩn thống nhất
2.9.4 Nguyên tắc kinh tế
2.10 Một số phương pháp đo kích thước
2.10.1 Phương pháp đo kích thước thẳng 2.10.2 Phương pháp đo kích thước lỗ
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ Ý TƯỞNG MƠ HÌNH
3.1.Khái niệm về thiết kế:
3.1.1.Quá trình thiết kế
3.1.2.Các phương pháp thiết kế
3.2.Cơ sở lý thuyết về thiết kế và phát triển sản phẩm:
3.2.1 Phần hoạch định sơ bộ quy trình thiết kế
3.2.2 Phân Hình thành ý tưởng
3.2.3 Phần Thiết kế hệ thống cấu trúc tầng — lớp
3.2.4 Phần Thiết kế chỉ tiết
3.2.5 Phần Kiểm tra và hiệu chỉnh
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI ĐỘNG CƠ
4.1.Động cơ DC:
4.1.1.Cấu tạo
4.1.2.Phân loại
4.1.3.Nguyên tắc hoạt động:
4.2.Động cơ bước:
Trang 10LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q
4.2.3.Phân loại động cơ bước
4.2.4.Phương thức hoạt động 4.2.5.Ứng dụng của động cơ bước 4.3.Động cơ servo:
4.3.1.Phân loại động cơ servo
4.3.2.Cấu tạo của động cơ servo
CHUONG 5: THIẾT KẾ MƠ HÌNH
5.1.u cầu đặt ra:
5.2.Độ chính xác của máy: 5.2.1.Sai số ban đầu của máy
5.2.1.1.Sai số hình học 5.2.1.2.Sai số động học
5,2.2.Sai số gắn hiển với chế độ làm việc của máy:
5.2.2.1.Sai số đàn hồi
5.2.2.2.Sai số động lực học
5.2.2.3.Sai số nhiệt
5.2.3.Sai số do biến thiên theo thời hạn và điều kiện sử dụng máy:
5.2.4.Sai số điều chỉnh do người thực hiện phép đo
5.3.Những biện pháp nâng cao độ chính xác của máy đo tọa độ:
5.4.Độ cứng vững của máy:
5.4.1.Tối ưu hóa, lựa chọn vật liệu chỉ tiết đảm bảo độ cứng vững
5.4.2.Độ cứng vững tiếp xúc 5.4.3.Độ cứng vững mối ghép
5.5.Thiết kế mơ hình cơ khí máy đo tọa độ phương án A: 5.5.1.Tấm đế (bàn máy) 5.5.2 Vuông lắp 5.5.3.Tam giác lắp 5.5.4.Luc gidc M6, M8 5.5.5.Lắp bàn máy 5.5.6.Tấm trượt phương Y 5.5.7.Lắp Thanh trượt
5.5.8.Thanh ngang phương X
Trang 11
5.5.9 Lắp sơ bộ trục Y 49
5.5.10: Lap vao ban may 49
5.5.11 Lắp thanh trượt phương X 51 5.5.12.Lắp bộ truyền động Z, 52
5.5.13 Lắp hoàn chỉnh 53
5.6.Thiét kế mơ hình cơ khí máy đo tọa độ phương án B: 53
5.6.1 Tấm đế (bàn máy) 54
5.6.2 Thanh trượt 34
5.6.3 Khớp nối 54
5.6.4 Động cơ © 55
5.6.5 BS truyén vit me dai 6c 56
5.6.6 Lap truc Y 57
5.6.7 Lap truc X 58
5.6.8 Lap truc Z 59
CHUONG 6: TINH TOAN THIET KE CO KHi 59
6.1 Tính toán chọn bộ truyền động: 61
6.2 Chọn vật liệu 62
6.3 Tính truyền động vít — đai ốc: 62
CHƯƠNG 7: ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ
KẾT QUÁ ĐO THEO TCVN 6910: 2001 66
7.1, Giới Thiệu TCVN 6910: 2001 66
7.1.1 Phép kiểm nghiệm Cochran 67 7.1.2 Phép kiểm nghiệm Grubb 68
7.2 Yêu cầu chung: 70
7.3 Mơ hình thống kê: 72
7.3.1 Mơ hình cơ sở 72
7.3.2 Trung bình chung 72
SVTH:NGUYỄN HÙNG HẬU
Trang 12
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q
CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
8.1.Yêu câu:
8.2.Quá trình điều khiển thiết bị đo - indicator:
8.2.1.Sơ đỗ nguyên lý hoạt động của thiết bị đo
8.2.2 Chuẩn tín hiệu
8.3 Thiết kế hệ thống điều khiển:
8.3.1 Nguồn cung cấp (Power supply) 8.3.2 Mạch điều khiển động cơ DC
8.3.3 Mạch đọc xung (encode module)
8.3.4 Giao tiếp giữa máy tính và vi xử lý - mạch điều khiển
Trang 13
GIỚI THIỆU VỀ MÁY ĐO TỌA ĐỘ 1.1 Giới thiệu về máy đo tọa độ:
Máy đo tọa độ (Coordinate Measuring Machine - CMM) là tên
gọi chung cho các thiết bị vạn năng có thể thực hiện việc đo các thông số
hình học theo phương pháp tọa độ Thông dụng là máy đo bằng tay — đầu
đo được dẫn động bằng tay và máy đo CNC(Computer Numerical
Control) — đầu đo được điều khiển tự động bằng chương trình số 1.2.Nguồn gốc lịch sử:
Máy đo tọa độ CMM đầu tiên được phát triển bởi công ty Ferranti
của Scotland vào những năm 1950 Máy CMM ra đời là tất yếu từ những
nhu cầu trực tiếp cần đo những thành phần chính xác
Ngày nay, có rất nhiều hãng sản xuất máy đo tọa độ CMM
như:Mitutoyo, Geomet, Morgan, Trong đó, hãng Mitutoyo có cơng ty
phân phối chính thức tại Việt Nam
Một số hình ảnh minh họa về máy đo tọa độ CMM ciia hang Mitutoyo:
Hình 1.1 Máy đo tọa độ 3 trụ 9 < Z
1.3.Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động:
Trong những máy hiện đại, cấu trúc máy dạng giá kê có hai chân
Máy có thể trượt dọc theo bàn đá granit với 1 chân, chân đối diện trượt
dọc theo đường viễn bàn đá granit
Trang 14
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TA CÔNG QUÝ sleeve
Y tee
support position detector scale
portal ZƑ v1 “|
head - prob ca Y AT TT Nà AT T TY T' TT |
granite table X
totary table
damping system
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo của máy đo tọa độ CMM
Granite table : bàn đá granit Rotary table : bàn xoay
Damping system: hệ thống giảm chấn động Probinghead : đầu chứa đâu đo
Probe : đầu đo Portal : cần trục
Suport : thanh chống, thanh đỡ Sleeve : ống bọc ngoài thanh trượt
Position detector: vi tri do Scale : thước đo
Máy đo tọa độ thường là các máy đo các vật thể theo 3 phương
chuyển vị đo X, Y, Z Bàn đo được làm bằng đá granit Các trục X, Y, Z
chuyển động bằng phương pháp đệm khí Khí được nén, dẫn qua những lỗ rất nhỏ trước khi cung cấp, hình thành đệm khơng khí
Đầu đo được gắn trên giá đầu đo lắp trên thân trượt theo phương Z Khi đầu đo được điểu chỉnh di chuyển đến một điểm đo nào đó thì đầu
đọc sẽ cho ta biết tọa độ X, Y, Z tương ứng với độ chính xác có thể lên
đến 0.1 micromet (nhờ chuyển động đệm khí ma sát gần như bằng 0, và
Trang 15
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TA CÔNG QUÝ
Hình 1.3 Đầu đo CNC Hình 1.4 Đầu đo bằng tay
1.4.Phương pháp chuyển động đệm khí:
Máy có chuyển vị rất êm, nhẹ nhàng nhờ dẫn trượt trên đệm khí
nén Để kết quả đo tin cậy, chính xác cao (0.1 micromet) áp suất khí nén
phải được đấm bảo đủ áp suất, ổn định được tuân theo các tiêu chẩn kĩ thuật gắt gao, với các chuyên gia và đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp
Các máy CMM của hãng Mitutoyo thường có yêu cầu áp suất là
0.4MPa với lưu lượng 40 lít/phút ở trạng thái bình thường Máy được vận
hành ở nhiệt độ thấp, thường từ 16°C đến 26°C
Loại máy được dẫn động bằng tay vận hành đơn giản, nhẹ nhàng nhờ dùng đẫn trượt bi Tuy nhiên loại này có độ chính xác thấp hơn máy CMM chuyển vị bằng đệm khí
1.5.Phạm vỉ ứng dụng:
Máy đo tọa độ có phạm vi ứng dụng rất lớn Nó có thể đo kích
thước chỉ tiết, đo profile, đo góc, đo độ sâu, đo mặt cong, đo độ phẳng, độ
vng góc, độ song song của các chỉ tiết từ nhỏ đến lớn Mitutoyo đưa ra
nhiễu dòng sản phẩm của máy đo tọa độ để đáp ứng nhu cầu lớn của
khác hàng từ đo đường kính của lỗ nhỏ R4, cho đến đo một chiếc xe tải
Đặc biệt máy có thể cho phép đo các chi tiết có biên dạng phức tạp, các
bể mặt khơng gian, ví dụ như các bể mặt khuôn mẫu, cánh chân vịt, mui
xe ôtô, cửa xe, các biên dạng bánh răng, Đặc biệt là nó được ứng dụng
trong kỹ thuật ngược: từ một vật thể nó có thể mơ phỏng các kích thước,
mơ hình 3 chiêu của vật thể trên máy tính
Trang 16
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TẠ CƠNG Q
1.6.Phần mềm điều khiển:
Để dễ dàng cho vieệ tính tốn các kết quả đo, kèm theo máy là phần mềm thiết kế cho từng loại thông số cần đo Mỗi hãng chế tạo máy CMM đều có phân mềm riêng khác nhau cho máy của mình Mỗi phần mềm có thể có nhiều mơđun riêng biệt ứng dụng cho từng loại thông số cần đo Ví dụ, máy CMM của hãng Mitutoyo có các mơđun phần mềm
sau:
-GEOPAK: có nhiều cấp độ khác nhau, dùng cho đo lường vật thể
3D, có thể xuất sang file dịnh dạng gws để chuyển đổi dữ liệu đo thành
chuỗi điểm cho thiết kế chi tiết bằng phần mềm Pro/Engineer, Inventor, Catia, hay cdc phần mềm khác
-SCANPAK: dùng để số hóa biên dạng 3D của vật thể, chuyên đùng cho kỹ thuật ngược
-STAPAK: chuyên dùng để xử lý số liệu đo
-GEARPAK INVOLUTE/BEVEL: chuyên dùng cho bánh răng,
chuyển dữ liệu từ máy CMM sang máy kiểm tra bánh răng
-TRACEPAK: chương trinh quét vật thể 3D cho máy CMM vận
hành bằng tay
-Ngoài ra còn một số phần mêm khác như: COM3D, PLOT-GEO,
3DTOL,
1.7.Một số hình ảnh minh hoa về máy CMM cia hang Mitutoyo:
*Đâu do:
Đầu đo chiều cao Đầu đo độ sâu Thước cặp hiển thị số Hình 1.5 Các loại đầu đo (CMM indicator)
*Máy CMM:
Trang 17
Đo 3 trục (CMM ngang)
Hình 1.6 Các loại máy đo tọa độ CMM
Đo bằng quang | Do bing tay
Hình 1.7 Các phương pháp đo tọa độ a :Ä cự
Trang 18
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q SurfPak-SJ FormPak-SV
Hình 1.9 Do mat cong và đo khối
a TUỆ | 86 9305 ie Auto Feature DI " x - P nore) ic
Chức năng đo tiêu chuẩn
Trang 19
GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG QUÝ
Chức năng đo nâng cao
Hình1.10 Một số chức năng đo của máy CMM hãng Mitutoyo
Trang 20
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TA CÔNG QUÝ
Chương 2:
KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO
2.1 Đo lường:
Đo lường là việc xác định giá trị của đại lượng cần đo so với một giá
trị chuẩn, giá trị gốc tức là ta cần thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng cần đo với đại lượng có cùng tính chất vật lý được dùng làm đơn vị đo, chuẩn đo
Thực chất đo lường là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị đo để
tìm ra tỷ lệ giữa chúng
Ví dụ: Đại lượng cần đo là Q, đơn vị dùng so sánh là u Khi so sánh
ta có tỷ lệ giữa chúng là:
» =q
Kết quả đo: Độ lớn của đối tượng cần đo Q bằng trị số q kèm theo
đơn vị đo dùng khi so sánh u
Q=qu
Việc chọn độ lớn của đơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ có trị số q
khác nhau Ta cần chọn độ lớn của đơn vị đo sao cho việc biểu diễn kết
quả đo đơn giản tránh nhầm lẫn trong ghi chép và tính tốn Kết quả đo cuối cùng cần biểu diễn theo đơn vị đo hợp pháp
2.2 Don vi do:
Đơn vị đo là yếu tố chuẩn mực dùng để so sánh Vì thế độ chính xác của đơn vị đo sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo
Độ lớn của đơn vị đo cần được quy định thống nhất — theo tiêu chuẩn quốc tế ISO (International Standard Oganizition) mới đảm bảo được tính thống nhất trong chế tạo sản phẩm, chuyển giao công nghệ, mua bán,
2.3 Phương pháp đo:
Phương pháp đo là cách thức, thủ thuật để xác định thông số cần đo
Đó là tập hợp mọi cơ sở khoa học có thể để thực hiện phép đo, trong đó
cần phẩi nói rõ nguyên tắc để xác định thông số đo Các nguyên tắc này
Trang 21
có thể dựa trên cơ sở mối quan hệ toán học hay vật lý có liên quan tới đại lượng đo
Ví dụ 1: Để đo bán kính cung trịn, có thể dựa vào mối quan hệ
giưã các yếu tố trong cung:
pete 2 8h
Trong đó: h là chiều cao cung, s là độ dài dây cung
Ví dụ 2: Khi đo tỷ trọng vật liệu, dựa vào quan hệ vật lý:
p=£ 7
Trong đó, D là tỷ trọng, G là trọng lượng mẫu, V là thể tích mẫu Nếu ta chọn mẫu dạng trụ thì:
nd?
V= h
Với: d là đường kính mẫu, h là chiều đài mẫu, khi đó ta có:
_ 4G
zr.d?h
Việc chọn mối quan hệ nào trong các mối quan hệ có thể với thơng
số đo phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu đối với đại lượng đo, trang
thiết bị hiện có, có khả năng tìm được hoặc chế tạo được Mối quan hệ
cần được chọn sao cho đơn giản, các phép đo dễ thực hiện với yêu cầu về
trang bị đo ít và có khả năng thực hiện được 2.4 Phân loại phương pháp đo:
Một phép đo phải được thực hiện theo một trình tự, một qui tắc nhất
định, có thể thực hiện bằng cách sử dụng các phương tiện kỹ thuật chính
xác, tiên tiến để kết quả đo đạt được độ chính xác cao nhất Qui trình tiến
hành phép đo đó chính là phương pháp đo, tức phương pháp thực hiện phép đo
Ta có thể phân loại phương pháp đo thành các dạng sau đây:
* Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chỉ tiết đo chia ra: phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc
2.4.1 Phương pháp đo tiếp xúc:
Trang 22
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q
i”
Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo giữa đầu đo và bể mặt
chỉ tiết đo tổn tại một áp lực gọi là áp lực đo Ví dụ như khi đo bằng dụng
cụ đo cơ khí, điện, quang, áp lực này làm cho vị trí đo ổn định vì thế kết
quả đo tiếp xúc rất ổn định
Tuy nhiên, do có áp lực đo mà khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai
số do các biến dạng có liên quan đến áp lực đo gây ra, đặt biệt là khi đo các chỉ tiết làm bằng vật liệu mềm, dễ biến dạng hoặc hệ đo kém cứng
vững
2.4.2 Phương pháp đo không tiếp xúc:
Phương pháp đo không tiếp xúc là phương pháp đo khơng có áp lực
đo giữa yếu tố đo và bể mặt chỉ tiết như khi ta đo bằng máy quang học Vì khơng có áp lực đo nên khi đo bể mặt chi tiết không bị biến
đạng hoặc bị cào xước Phương pháp này thích hợp đo các chi tiết nhỏ,
mềm, mỏng, dễ biến dạng, hay các sản phẩm khơng cho phép có vết
xước
** Dựa vào quan hệ giữa giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và giá trị của đại lượng đo chia ra phương pháp đo tuyệt đối và phương pháp đo so sánh
2.4.3 Phương pháp đo tuyệt đối:
Trong phương pháp đo tuyệt đối, giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo được Phương pháp đo này đơn giản, ít nhầm lẫn, nhưng vì hành
trình đo dài nên độ chính xác phép đo kém
2.4.4 Phương pháp đo so sánh:
Trong phương pháp đo so sánh, giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo chỉ cho ta sai lệch giữa giá trị đo và giá trị của chuẩn dùng khi chỉnh “0” cho
dụng cụ đo Kết quả đo phải là tổng của giá trị chuẩn và giá trị chỉ thị:
Q=Qo+ Ax
Với: Q- kích thước mẫu chỉnh “0” AX — giá trị chỉ thị của dụng cụ
Độ chính xác của phép đo so sánh cao hơn độ chính xác của phép
đo tuyệt đối và phụ thuộc chủ yếu vào độ chính xác của mẫu và quá trình
chỉnh “0”
Trang 23
KS.TẠ CÔNG QUÝ
*** Dựa vào quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo chia ra:
phương pháp đo trực tiếp và phương pháp đo gián tiếp:
2.4.5 Đo trực tiếp:
Phương pháp đo trực tiếp là phương pháp đo mà đại lượng được đo
chính là đại lượng cần đo Phương pháp đo này cho kết quả trực tiếp từ một phép đo duy nhất (không thông qua nhiều phép đo để tính ra kết
quả) Cách đo này cho ngay kết quả, tương ứng đại lượng cần đo
Ví dụ: đo khối lượng bằng cân (kg); đo chiểu dài chỉ tiết gia công
bằng thước kẹp, panme (mm); đo cường độ dòng điện bằng ampe kế (A);
Phương pháp đo trực tiếp có độ chính xác cao nhưng kém hiệu quả
2.4.6 Đo gián tiếp:
Phương pháp đo gián tiếp là phương pháp đo trong đó đại lượng được đo không phải là đại lượng cần đo, là phương pháp đo phong phú đa
dạng và rất hiệu quả Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ càng phức tạp thì độ chính xác càng thấp
Là cách đo mà kết quả được tính tốn dựa trên kết quả của nhiều phép đo trực tiếp
Ví dụ: đo điện trở dựa trên hai phép đo trực tiếp là đo dong và do
áp (R = U/); đo tiết diện hình chữ nhật dựa trên hai phép đo là đo chiều
dài và chiểu rộng của hình chữ nhật (S = a.b);
Việc tính tốn, xử lý kết quả đo và độ chính xác đo tuỳ thuộc vào việc chọn mối quan hệ này
2.4.7 Đo hợp bộ:
Là cách đo gần giống với cách đo gián tiếp nhưng số lượng phép đo trực tiếp nhiều hơn và kết quả nhận được thường phải thông qua giải một hệ phương trình mà các thơng số đã biết chính là các số liệu đo được
Ví dụ: đo điện trở dây dẫn từ phương trình sau:
Rụ = ra[1 + a(tị — 20) + Bí: — 20)”] ( = 1,2)
Trong đó các hệ số ø, § chưa biết và được xác định bằng cách đo điện
trở ở ba điểm nhiệt độ khác nhau:
—E———————————————————————
Trang 24LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG QUÝ Rụ = r;o[1 + a(t; — 20) + Bi — 20)7] Re = tol] + a(t, — 20) + ñ(t — 20)”] Giải ra ta có các hệ số œ, B
2.4.8 Đo thống kê: để đảm bảo độ chính xác của phép đo nhiều khi
người ta phải sử dụng cách đo thống kê Ta phải tiến hành đo nhiều lần
sau đó lấy giá trị trung bình Cách đo này thường dùng khi cần hạn chế
thành phẫn sai số ngẫu nhiên như khi kiểm tra độ chính xác của các dụng
cụ do
2.5 Sai số phép đo:
Ngoài sai số của dụng cụ hay thiết bị đo quá trình thực hiện phép đo cũng gây nhiều sai số đo Những sai số này do các nguyên nhân sau:
+Phương pháp đo: đo không đúng cách, không khoa học +Người thục hiện phép đo: đo sai, đọc sai kết quả đo
+Điều kiện môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, nền đất yếu,
Do vậy, kết quả đo thông thường chỉ là giá trị gần đúng, tức luôn luôn
có sai số trong kết quả đo Tuy nhiên để đánh giá tính chuẩn xác của một
dung cụ đo, thiết bị đo người ta dựa vào giá trị đo gần đúng nhất Ta có thể phân loại sai số của phép đo như sau:
2.5.1 Sai số tuyệt đối và sai số tương đối:
*Sai số tuyệt đối: là hiệu số giữa giá trị đo được X và giá trị thực Xạ, của đại lượng cần đo:
AX =X-X,
*Sai số tương đối : sai số tương đối y tính bằng phần trăm của tỉ số sai số tuyệt đối và giá trị thực:
AX’ 100
th
Độ chính xác của phép đo được định nghĩa như là một giá trị nghịch
đảo của module sai số tương đối:
XxX, ]
€ =— = —
AX y
Ví dụ sai số của phép đo là 10' thì độ chính xác bằng 101
y=
i —
Trang 25
2.5.2 Nguyên nhần gây ra sai số:
*Sai số phương pháp đo: là sai số sinh ra do sự khơng hồn thiện của
phép đo hoặc sự khơng hồn thiện của công thức lý thuyết áp dụng trong
khi tính toán kết quả đo Sai số này thường bao gồm sai số do sự tác động ngược lên đối tượng đo của thiết bị hay dụng cụ đo
*Sai số do thiết bi đo: là sai số do chính dụng cụ đo gây ra
*Sai số do người đo: do người thực hiện phép đo gây ra như: đọc sai
kết quả, đo không đúng cách, thị lực, tinh thần,
2.5.3 Theo quy luật xuất hiện sai số: sai số hệ thống và sai số ngẫu
nhiên
*Sai số hệ thống: là thành phân sai số không thay đổi hay thay đổi
theo một quy luật nào đó khi thực hiện đo lặp lại nhiều lần cùng một
phép đo Sai số này bao gồm sai số cơ bản của dụng cụ đo, sai số do lệch
điểm “không”, sai số do nhiệt độ, độ ẩm hay điện áp vượt quá giá trị tiêu
chuẩn (công bố bởi nhà sản xuất dụng cụ đo) Sai số hệ thống một khi đã xác định nguồn gốc gây ra có thể loại bỏ chúng ra khỏi kết quả đo bằng
các số hiệu chỉnh hoặc hệ số hiệu chỉnh
Có thể tiến hành loại bỏ sai số hệ thống theo trình tự sau: phân tích lý
thuyết, kiểm tra dụng cụ đo trước khi sử dụng, điều chỉnh điểm “không” trước khi đo, tiến hành phép đo theo nhiều cách khác nhau, sử dụng
phương pháp thế để bù sai số, tiến hành đánh giá số hiệu chỉnh hoặc hệ số hiệu chỉnh để đưa vào kết quả đo
Ví dụ: khi xác định tâm phơi hình chữ nhật được gá trên máy phay
CNC, ta ding đầu dò từng cạnh biên cua phôi chữ nhật, sau đó chia đơi
giá trị Ở phương pháp này ta có thể bù trừ sai số do đâu đò gây ra, sai số này được xem như bằng không
*Sai số ngẫu nhiên: là thành phần sai số thay đổi một cách ngẫu
nhiên, không tuân theo quy luật nào mà ngẫu nhiên phát sinh khi thực
hiện đo lăp đi lặp lại nhiều lần Giá trị sai số ngẫu nhiên không thể xác định được, gây ra do nguyên nhân tác động ngẫu nhiên lên kết quả Cách
loại bổ sai số ngẫu nhiên là sử dụng cách đo thống kê và áp dụng công
Trang 26
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CƠNG Q
thức tính tốn thống kê Trong thành phần sai số ngẫu nhiên, có thể xuất hiện sai số thô là sai số vượt quá kỳ vọng toán học (thường từ 3 kỳ vọng toán học trở lên) Sai số này thường phải được loại bỏ khi xử lý kết quả
đo
Nếu ký hiệu sai số hệ thống là a, sai số ngẫu nhiên là b thì sai số phép
đo có thể được tính như sau:
AX =a+b
2.6.Xác định sai số dụng cu đo (sai số hệ thống): 2.6.1 Cấp chính xác theo sai số tương đối quy đổi:
7% = "100%
N
Với: Am :sai số tuyệt đối lớn nhất
XN:Ølá trị đo cực đại của thang đo
Ví dụ: 0.5
2.6.2.Cấp chính xác tính theo sai số tương đối:
A
7% = —2100%
Với: X là giá trị đo
2.6.3.Cấp chính xác của dụng cụ đo thể hiện bằng hai con số:
y„,⁄%= F + 4% ~ 1} poor xX
Trong d6, Xy là giá trị đo cực đại của thang đo và X là giá trị đo, c và đ là hai giá trị dương
Ví dụ: CCX: 0.02/0.01
2.6.4.Cấp chính xác biểu thị bằng giá trị sai số tuyệt đối:
Cách thể hiện này thường gặp ở các dụng cụ đo độ dài như thước
kẹp, thước dài Cấp chính xác thể hiện bằng sai số tuyệt đối trên toàn
thang đo
Ví dụ: CCX 1
Trang 27
Khi tính sai số, thành phần sai số dụng cụ đo được tính theo cấp
chính xác của dụng cụ đo
Ví dụ: một ampe kế có cấp chính xác 1.5 thang đo có giá trị cực đại
XN = 100mA thì sai số dụng cụ khi đo tại bất kỳ điểm nào trên thang đo
có giá trị bằng:
A =1.5%.100mA = 0.015.100m4 = 1.5mA
2.7 Kiểm tra — phương pháp kiểm tra:
Kiểm tra là việc xem xét chất lượng thực của đối tượng có nằm
trong giới hạn cho phép đã được quy định hay không Giới hạn cho phép
là các sai lệch cho phép trong dung sai sản phẩm mà người thiết kế yêu cầu, phụ thuộc vào độ chính xác cần thiết khi làm việc của sản phẩm Nếu chất lượng thực nằm trong khoảng sai lệch cho phép, sản phẩm được
xem là đạt, ngược lại sản phẩm bi xem là hỏng hay không đạt
Việc kiểm tra phải thông qua kết quả đo chất lượng thực của sản phẩm hoặc qua kích thước giới hạn của calip Vì thế, người ta thường gắn
hai quá trình đo — kiểm làm một quá trình đảm bảo chất lượng sản phẩm
* Căn cứ vào mục đích sử dụng của yếu tố cần kiểm tra người ta phân ra
kiểm tra thu nhận và kiểm tra trong khi gia công:
2.7.1 Kiểm tra thu nhận:
Là phương pháp kiểm tra nhằm phân loại sản phẩm thành các sản
phẩm đạt sản phẩm không đạt
Kiểm tra thu nhận là phương pháp kiểm tra thông qua việc theo dõi
sự thay đổi của thông số đo để có tác dụng ngược vào hệ thống công nghệ nhằm điều chỉnh hệ thống sao cho sản phẩm được tạo ra đạt chất lượng yêu cầu
2.7.2 Kiểm tra trong khi gia cơng:
Trong các q trình công nghệ hiện đại, đặc biệt là khi chế tạo các chi tiết phức tạp, kiểm tra trong gia công không những chỉ hạn chế việc
tạo ra những sản phẩm hỏng mà còn thực hiện được các thao tác kiểm tra
mà sau khi chế tạo khó mà kiểm tra được
** Căn cứ vào mức độ phức tạp của thông số chia ra kiểm tra yếu tố và kiểm tra tổng hợp:
2.7.3 Kiểm tra yếu tố:
Đa nmmmmmmm=====mm==mm=msmmmm=mmmmmmmmmmmmmmmn
Trang 28LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CÔNG QUÝ
Thực hiện riêng với một thông số, thơng thường đó là những thông số quan trọng, ảnh hưởng chính tới chất lượng sản phẩm Ngoài ra, trong
nghiên cứu độ chính xác trong khi gia công, để hợp lý hóa qui trình công
nghệ, vạch ra nguyên nhân gây sai hỏng người ta cần phải kiểm tra yếu
tố mà thông số kiểm tra chính là yếu tố đang thực hiện tại nguyên công
2.7.4 Kiểm tra tổng hợp:
Là phương pháp kiểm tra đồng thời sự ảnh hưởng của các yếu tố tới
chất lượng chung của sản phẩm Phương pháp này thường dùng để kiểm
tra thu nhận sản phẩm
Ví dụ, với chỉ tiết ren khi đang gia cơng có thể kiểm tra đường kính
trung bình, đó là kiểm tra yếu tố Khi chỉ tiết đã gia cơng có thể kiểm tra
ăn khớp bằng cách cho ăn khớp bu lông - đai ốc Đó là việc kiểm tra
tổng hợp
2.8 Phương tiện đo ~ phân loại phương tiện đo:
Phương tiện đo là tập hợp các dụng cụ ởo, máy ởo, gá đo và các
phương tiện phụ trợ cho quá trình đo
Phương tiện đo phân loại chủ yếu theo bản chất vật lý của quá trình
đo: quang, cơ khí, thủy, điện, điện tứ
Phương tiện đo còn được phân loại theo đặc tính sử dụng: loại vạn năng và loại chuyên dùng
Phương tiện đo được phân loại theo số tọa độ có thể có: loại một, hai,
ba, hay nhiều tọa độ
Việc chọn phương tiện đo nào cho quá trình đo phụ thuộc vào:
> Các đặc điểm riêng của sản phẩm như: độ cứng, độ lớn, trọng
lượng, độ chính xác, và số lượng sản phẩm cần đo kiểm > Phương pháp đo
> Khả năng có thể của thiết bị
2.9 Các nguyên tắc cơ bản trong khi đo:
2.9.1 Nguyên tắc Abbe:
Khi kích thước đo và kích thước mẫu nằm trên một đường thẳng thì kết quả đo đạt được độ chính xác cao nhất
Trang 29
Khi đo kích thước đo có thể đặt nối tiếp hoặc đặt song song với kích thước mẫu Khe hở khâu dẫn đầu đo di động dưới tác dụng của áp lực đo và các biến dạng tế vi dưới tác dụng của áp lực đo chính là nguyên nhân gây ra sai số đo Khi sự thay đổi ở đầu vào và đầu ra cùng tính chất vật lý
thì K là đại lượng không thứ nguyên, gọi là tỷ số truyền
Với khe hở 6, chiều dài khâu dẫn là L, góc nghiêng lệch lớn nhất
`
là:
ỗ
Aa = arctg—
BT
Khi đo không theo nguyên tắc Abbe, sai s6 do sé 1a:
A, = Sigha x S.Aa
Khi đo theo nguyên tắc Abbe, sai số đo sẽ là:
2
A, =I(1—-cosAa) 15%
Với / là chiều đài đo
Có thể thấy sai số của dụng cụ đo không theo nguyên tắc Abbe là rất lớn
so với các dụng cụ đo theo nguyên tắc Abbe
2.9.2 Nguyên tắc xích kích thước ngắn nhất:
Xích kích thước trong khi đo hình thành bởi một số các khâu của
trang bị đo và kích thước đo, trong đó kích thước đo là khâu khép kín Khi
kích thước ngắn nhất thì kết quả đo đạt độ chính xác cao nhất Có nghĩa
là khi trang thiết bị đo càng đơn giản, ít khâu khớp thì độ chính xác đo
cảng cao
Khi thiết kế phương án đo, xích kích thước hình thành bởi sơ đồ đo,
trong đó kích thước đo là đại lượng đo gián tiếp có quan hệ hàm số với
các đại lượng đo trực tiếp Khi số đại lượng đo trực tiếp càng ít thì độ
chính xác đo của đại lượng đo gián tiếp càng cao Như vậy, sơ đồ đo càng
đơn giản, càng ít thơng số, mối quan hệ đo không phức tạp thì kết quả đo
càng chính xác Ví dụ:
Trang 30
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CÔNG QUÝ L2 Hình 2.] 1) Do Ly, dj, do: L,=L, cá 2) Do Ly, dy, do: L, =L,+ qd, ve 3) Do Ly, L2: Ly = L, =
Có thể nhận thấy rằng phương án đo thứ 3 là tốt nhất 2.9.3 Nguyên tắc chuẩn thống nhất:
Khi kiểm tra, nếu chọn chuẩn kiểm tra trùng với chuẩn thiết kế và
chuẩn công nghệ thì kết quả kiểm tra đạt được độ chính xác cao nhất
Với mỗi chỉ tiết kiểm tra cần lưu ý tới chuẩn đã được dùng khi thiết
kế vàkhi gia công Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích sử dụng thông tin kiểm tra và sự phức tạp của phương pháp đo — kiểm tra mà người ta có
thể ưu tiên cho việc chọn chuẩn đo Chẳng hạn, thường ưu tiên chọn
chuẩn kiểm tra là chuẩn công nghệ, đặc biệt là khi nghiên cứu độ chính
xác trong khi gia công, chọn chuẩn kiểm tra trùng chuẩn thiết kế khi kiểm tra thu - nhận
2.9.4 Nguyên tắc kinh tế:
Nguyên tắc này nhằm đảm bảo độ chính xác đo trong điểu kiện giá thành khâu đo thấp nhất Điều này có liên quan đến:
s* Giá thành của thiết bị đo
s* Số lượng sản phẩm
Năng suất đo
Yêu cầu trình độ người sử dụng và sửa chữa
Khả năng chuyên môn hóa, tự động hóa khâu đo kiểm
*, s*
6 $% +, ee *
a
Trang 31
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TA CƠNG Q
s* Khả năng lợi dụng các thiết bị đo phổ thông, thiết bị đo sẵn có hoặc
các thiết bị gá lắp đo lường tự trang bị được 2.10 Một số phương pháp đo kích thước:
2.10.1 Phương pháp đo kích thước thẳng:
a) Phương pháp đo hai tiếp điểm:
Phương pháp đo hai tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo các
yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc với bể mặt chi tiết đo ít nhất là trên hai
tiếp điểm, trong đó nhất thiết phải có hai tiếp điểm nằm trên phương biến thiên của kích thước đo 1-1 (hình 2.2)
| fi) CÁ | IIMA | MBP Hinh 2.2
Trong hai tiếp điểm, một gắn với yếu tố định chuẩn MC va một gắn với yếu tố đo MĐ Yêu cầu MP // MC và cùng vng góc với 1-1 áp lực
đo có phương tác dụng trùng với 1-1 để chỉ tiết đo được ổn định nâng cao
độ chính xác khi đo người ta cần chọn mặt chuẩn và mặt đo phù hợp với
hình dạng bể mặt đo sao cho chỉ tiết đo ổn định dưới tác dụng của lực đo
Ngoài ra, để giảm ảnh hưởng của sai số chế tạp mặt chuẩn và mặt đo cần
có thêm các tiếp điểm phụ để làm ổn định thông số đo b) Phương pháp đo ba tiếp điểm:
Trang 32
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TA CƠNG QUÝ
Phương pháp đo ba tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo các yếu
tố đo của thiết bị đo tiếp xúc với bể mặt chỉ tiết đo ít nhất là 3 điểm, trong đó khơng tơn tại một cặp tiếp điểm nào nằm trên phương biến thiên
của kích thước đo
Cơ sở của phương pháp đo:
Từ một điểm I ngồi vịng trịn, quan sát vòng tròn dưới hai tiếp tuyến 1A và 1B hợp với nhau một góc ơ Khi R thay đổi, tâm O của vòng
tròn sẽ đi chuyển trên phân giác Ix
a) b)
N |X
Hinh 2.3 Hinh 2.4
Để nhận biết sự thay đổi này, ta có thể đặt điểm quan sát tại M và
N chuyển vị ở M và N sẽ cho ta sự thay đổi của h
Với:
„ Œ sIn——
Lấy dấu + khi đặt điểm quan sát ở N (1) Lấy dấu - khi đặt điểm quan sát ở M (2)
Trong kỹ thuật bắt buộc phải tiến hành phép đo so sánh vì kích
thước h không xác định được Do đó ta có:
Trang 33
R=R,+AR
Với Rọ là bàn kính chỉ tiết mẫu dùng khi đo so sánh
Ứng với điều kiện (1) ta có sơ đổ đo (a) hình 2.4 và ứng với điều
kiện (2) ta có sơ đồ đo (b) hình 2.4
Tỷ số truyền phụ của sơ đồ đo:
Ah 1
K=—= AR +1 , Œ sin—
Sơ đồ đo (a) thường dùng khi kiểm tra thu nhận, yêu câu độ chính xác cao và kích thước đo không lớn lắm
Sơ đồ đo (b) thường dùng khi kiểm tra các chỉ tiết đang gia công,
các chi tiết khó tháo ra khỏi vị trí gia cơng hoặc vị trí lắp ráp, chỉ tiết nặng Dụng cụ đo được thiết kế dưới dạng tự định vị trên chỉ tiết Phương pháp đo 3 tiếp điểm đặc biệt ưu việt khi đáp ứng yêu cầu đo đường kính
các mặt trụ, mặt cầu gián đoạn như bánh răng, then hoa đặc biệt mặt
đo bị gián đoạn hoặc méo với số cạnh lẻ
Khi đo đường kính mặt trụ gián đoạn như đường kính đỉnh răng bánh răng hay then hoa, các mặt méo đặc biệt là với số cạnh lẻ cần xác
định góc ơ thích hợp của khối V:
3601
z
œ =180”—n
Trong đó:
Z là số răng hay số cạnh méo;
n là số bước góc bị kẹp trong v; n= 1, 3,5, 7, khiz lé;
n= 2, 4, 6, 8, khi z chan
c) Phương pháp đo một tiếp điểm :
Phương pháp đo một tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc với bể mặt chi tiết đo trên một tiếp điểm Kích
thước đo được xác định từ tọa độ các điểm tiếp xúc khi đo Vì vậy,
phương pháp đo một tiếp điểm còn gọi là phương pháp đo tọa độ Tùy
Trang 34LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TẠ CÔNG QUÝ
theo yêu cầu đo mà có các phương pháp đo một, hai, ba hay nhiều tọa độ
như hình 2.5 mơ tả Trong đó ở sơ đồ a, đoạn AB được đo trên thiết bị đo
một tọa độ, ở sơ đồ b, đoạn AB được đo trên thiết bị đo hai tọa độ với hai
phương trình kết quả đo được tính theo sơ đồ đo:
L Tạ B YB Ald [Be y A Xp A Xp _ © Xa Xp x a) b) AB=X,-X, YTV _.*~*¿ p—YA Xpg—*%„ AB = 0, -y,) +(x, -x,) Hinh 2.5
Ưu điểm của phương pháp đo tọa độ là có thể đo các kích thước chỉ
thiết phức tạp, khó đo, không yêu câu rà chỉnh chi tiết đo trước khi đo,
giảm một cách đáng kể các động tác chuẩn bị khi đo
Tùy theo số tọa độ có thể của chi thiết bị đo mà thao tác đo và cách
tính tốn kết quả đo khác nhau Số tọa độ của thiết bị càng nhiều thì thao tác đo càng đơn giản Số tọa độ càng nhiều, số điểm đo càng nhiều việc
tính tốn kết quả đo càng khó khăn Vì thế, để nâng cao độ chính xác khi
đo người ta cần đo nhiều điểm đo và cần có sự giúp đỡ của thiết bị tính
tốn để giảm nhẹ lao động và đỡ lầm lẫn trong tính tốn
Phần lớn các thiết bị đo tọa độ có trang bị sẵn các chương trình cho các yêu cầu đo thường gặp để giúp cho quá trình đo được nhanh chóng Độ chính xác của phương pháp đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách
phân bố các điểm đo trên chỉ tiết đo
2.10.2 Phương pháp đo kích thước lỗ:
—_¬ mm
Trang 35—maaaaammm>maœaaasasasaaaaaaasaaaaszsararnararararararararararaaznzơơơadwơngguzan
a) Phương pháp đo bằng đồng hồ đo lỗ:
Về bản chất kích thước lỗ thuộc phạm trù kích thước thẳng nên về
nguyên tắc vẫn có thể dùng ba phương pháp đo cơ bản đã nêu để đo Tuy
nhiên, do đặc điểm kích thước trong nên khơng gian rất hạn chế, cần thiết phải có đầu đo chuyên dùng kết hợp với các phương tiện đo ngồi thơng dụng để đo lỗ
Trong kết cấu đầu đo lỗ cần giải quyết vấn đề: - Biến đổi phương chuyển vị đo
- Bảo đảm chuyển vị đo theo đúng phương biến thiên kích thước
đo
- Truyền chuyển vị đo đã đổi phương ra dụng cụ chỉ thị
Người ta thường dùng kim côn bẩy hoặc nêm để phương chuyển vị do
Trong đó loại đầu đo dùng kim cơn có tỷ số truyền khi đổi phương chuyển vị:
Trong đó:
Ax — sai lệch chuyển vị đo so với lỗ điều chỉnh;
Ad — sai lệch kích thước đo và kích thước điều chỉnh
Khi œ giảm, tgơ giảm và k tăng
Loại dùng đòn bẩy, phổ biến là dùng địn vng và tỷ số truyền k =
Loại dùng nêm thường dùng góc nêm 45”, k = 1
Để đảm bảo phương chuyển vị đo của tiếp điểm đo động nằm trên
phương biến thiên kích thước đo, tức là đi qua tâm, người ta dùng các loại
kết cấu cầu định tâm
Để truyền chuyển vị đo sau khi đã đổi phương người ta dùng các
thanh trượt khá dài để truyền chuyển vị tới đồng hổ đo ngoài để nhận
được chỉ thị đo
Độ chính xác của chuyển vị ra phụ thuộc vào độ chính xác của cầu
định tâm, bộ nhân và đổi phương vị chuyển vị cũng nhưu khả năng dẫn
truyền chính xác tín hiệu đo ra đồng hồ chỉ thị
Độ chính xác của dụng cụ đo lỗ bị hạn chế bởi độ chính xác của đầu đo lỗ, vì thế người ta chỉ lắp các đồng hổ chỉ thị thích hợp với độ chính
SS
Trang 36
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TA CÔNG QUÝ
=CCE-CCỢỢỢỢCFFEEẼEEEŸŸŸỶEEŸE a aS
xác của đầu đo Việc thay đồng hồ chỉ thị chính xác hơn về cơ bản không
cải thiện được độ chính xác của dụng cụ
b) Dùng gá đo lỗ:
Hình 2.6 mô tả phương pháp đo lỗ bằng các gá đo lỗ lắp trên các máy đo chiều dài thông dụng
ø A3 4 yee a d i VF | = Ea a) b) Hinh 2.6
Trong đó sơ đồ a) dùng trong Ôptimet ngang Đèn 5 sáng báo điểm
điểu chỉnh xong, cho phép đọc tọa độ điểm đo
Sơ đồ a) đo theo phương pháp đo một tiếp điểm Kết quả đo được tính:
L=x2- x; ; D=L+d
Với d là đường kính đầu đo
Sơ dé b) dùng trong máy đo nằm ngang Dé đo được đúng đường kính theo phương vng góc vơi đường trục, chỉ tiết được đặt lên một bàn đo tự lựa có khả năng quay quanh z, y và tịnh tiến theo 3 trục dé diéu
chỉnh đo tại điểm đo mong muốn Sơ đổ b) đo theo phương pháp đo 2 tiếp điểm Kích thước đo được tính:
D=L+d
Độ chính xác của gá đo lỗ theo các phương pháp này chủ yếu phụ
thuộc vào việc điều chỉnh tiếp điểm đo có qua tâm chỉ tiết hay không
Trang 37
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG KS.TA CƠNG QUÝ
Khả năng định tâm của tiếp điểm đo phụ thuộc vào quan hệ giữa bán
kính đầu đo và đường kính chỉ tiết đo
c) Phương pháp đo lỗ bằng phương tiện đo khí nén:
Phương pháp đo lỗ kiểu đo khí nén dựa trên nguyên tắc: áp suất hoặc lưu lượng của dịng khí chịu nén sẽ thay đổi khi xất hiện sự thay đổi
của của cẩn trên dòng chảy của nó Sự thay đổi của cản chắn là sự thay
đổi kích thước lỗ đo Sơ đổ đo hình 2.7 mô tả nguyên tắc đo lỗ nhỏ bằng khí nén kiểu áp kế H h H h LZ] 4 = ar’ (J ¿ al’ (J a) bị Hình 2.7
Áp suất dư H = const chảy qua đầu phun vào dị = const rồi chay qua lễ cần đo dạ gọi là đầu phun đo Ap đo H chỉ phụ thuộc vào d; theo
công thức:
H
d 4
{4
đ
Bằng phương pháp đo so sánh với lỗ mẫu d; căn cứ vào sự thay đổi
áp đo Ah có thể suy ra sự thay đổi đầu phun đo Ad;:
sd 22 k
Khi lỗ đo d; lớn hơn 1zzn thường dùng phương án b) hình 2.7 như
sau: người ta đặt vào giữa lỗ phun đo một trục hoặc một bi có đường kính
dọ làm giảm tiết diện chảy qua đầu phun đo nhằm nâng cao độ chính xác
khi đo
Trang 38
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TẠ CƠNG Q Hình 2.8 a) mô tả nguyên tắc đo lỗ có độ chính xác cao bằng khí nến: cản trở ở đầu ra tạo bởi đầu phun d; và mặt lỗ cần đo Khi H, dị, d; là cố định thì sự thay đổi áp đo h chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi của khe
hở z theo cơng thức:
H
"
d;
Hình 2.8 b) mô tả đầu đo chuyên dùng để đo lỗ chính xác cao
Trong đó ØA được tính tốn theo kích thước lỗ cần đo Bằng phương pháp
đo so sánh với lỗ mẫu Dạ, căn cứ vào sự thay đổi Ah có thể xác định:
Ạ LLL aV a WZ Z17Z a) b} Hinh 2.8
Phương pháp đo lỗ bằng đầu đo khí nén thích hợp để đo lỗ chính xác cao, sản xuất hàng loạt trong công nghệ ổn định, đặc biệt khi đo lỗ không thông, lỗ ở vị trí khó đo, như là lỗ xilanh bơm cao áp, xilanh thủy
lực, thân vòi phun, van thủy lực
D=p,+^? k
Hệ thống đo khí nén kiểu áp kế có thể dùng áp thấp, áp trung và dp cao tùy theo trị số áp làm việc H của nguôn Tỷ số truyền của hệ
thống dễ dàng đạt từ 5.10” đến 101
————S— —————————————————
Trang 39KS.TẠ CÔNG QUÝ
Chương 3: -
THIET KẾ Ý TƯỞNG VỀ MƠ HÌNH
3.1.Khái niệm về thiết kế:
Thiết kế là một quá trình của các ý tưởng sáng tạo hoặc tưởng tượng và truyền đạt những ý tưởng này cho người khác bằng một hình
thức dé hiểu Cơng cụ truyền đạt gồm: hình ảnh, mơ hình, bản vẽ Trong ngành cơ - tin kỹ thuật thì ta có thể định nghĩa thiết kế là
quá trình biến đổi các khái niệm và ý tưởng thành máy móc hữu ích Ví
dụ, vị trí thiết kế cơ khí được thể hiện trong hình 2.1:
Giải quyết vấn để Thiết kế xản phẩm
Hình 3.1 Vị trí thiết kế máy và thiết kế cơ khí
Tổ chức giải quyết vấn để là lĩnh vực có thứ bậc, bao gồm các vòng tròn nằm trong như hình 3.1 Giải quyết vấn để không phải là bài
tốn thiết kế bởi vì nó khơng phải là q trình phát triển sản phẩm Ví dụ
như khi giải quyết vấn để về luật pháp thì nó khơng giống như vấn để
thiết kế
Theo cấu trúc như hình ta thấy được nhiễu dạng thiết kế không liên quan đến cơ sở kỹ thuật Nhưng trong lĩnh vực thiết kế kỹ thuật thì lại
—————m===————————
Trang 40LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.LÊ ĐÌNH PHƯƠNG
KS.TẠ CƠNG QUY
thiên về các vấn đề có liên quan đến nhiều môn học của các ngành kỹ
thuật khác nhau như: cơ khí, điện, xây dựng, mơi trường, hố học
Phạm vi thiết kế trong hình 3.1 có thể khai triển như hình 3.2 Khi
đó, thiết kế được sử dụng với hai mục đích chính: điễn đạt xúc cảm cá
nhân và phát triển sản phẩm hoặc q trình, có thể biểu diễn theo sơ đồ
hình 3.2
Tht ké
Xúc cảm cá nhân Phát triển sẵn phẩm ,quá trnh
ca E————
Cu thé Trữu tượng (thiết kế m ÿ thuật) My thuật thiết kế kỹ thuậÐ Chae nang
| | Vong ap E———— Sản phẩm Quá trình
Hình 3.2 Sơ đỗ khối thiết kế sản phẩm
Ngành thiết kế liên quan cảm xúc cá nhân là hội hoạ, điêu khắc,
thời trang, một phần thiết kế kiến trúc từ cái đẹp và sở thích
Thiết kế mỹ thuật liên quan đến quan sát và cảm xúc đối với sản phẩm; mẫu mã, hình dạng bên ngoài, màu sắc là đối tượng của ngành
Mỹ thuật công nghiệp
Thiết kế chức năng liên quan đến chức năng của sản phẩm hoặc q trình Cơng việc của người kỹ sư lên quan đến thiết kế chức năng
3.1.1.Quá trình thiết kế :
Quá trình thiết kế liên quan đến từng sản phẩm và quy mô sản xuất Thiết kế kỹ thuật là quá trình liên quan đến tồn bộ việc kinh doanh
của xí nghiệp, từ việc nhận đơn đặt hàng, ý tưởng sản phẩm đến bảo trì
sản phẩm và trải qua nhiều giai đoạn khác nhau
SS