Thiết kế hệ thống gá phôi nhanh cho máy phay cnc ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ VĂN THANH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵ[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VÕ VĂN THANH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VÕ VĂN THANH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Mã số : 8.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM ĐĂNG PHƯỚC Đà Nẵng – Năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN! Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, số liệu kết nghiên cứu luận văn chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn Các thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Học viên Võ Văn Thanh ii THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC Học viên: Võ Văn Thanh Mã số: 8.52.01.03 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Khóa: 2019 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Với định hướng phát triển lĩnh vực gia cơng khí đáp ứng cơng nghệ sản xuất Khuôn với gia công khí xác Cơng ty Sản xuất Khn Chu Lai – Trường Hải đầu tư nhiều thiết bị gia cơng CNC đại với nhiều kích cỡ độ xác cao Với việc đầu tư nhiều thiết bị số phương pháp sản xuất chủ yếu thực thủ công tốn nhiều thời gian gia công sức lao động dẫn đến chưa đáp ứng lực sản xuất khai thác tối đa lực thiết bị Từ đó, tơi nhận diện phương pháp gá đặt tốn nhiều thời gian, việc dừng máy để thực gá đặt nhiều dẫn đến suất sản xuất chưa cao Từ đó, tơi lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống gá phôi nhanh máy phay CNC” với mục tiêu giảm thời gian gá đặt, nâng cao suất giảm sức lao động công nhân Với thiết kế đề tài mang lại nhiều ý nghĩa lớn lĩnh vực gia công Khuôn mẫu gia cơng khí xác đáp ứng q trình gia cơng giảm chi phí sản xuất Từ khóa: Đồ gá khí, Phương pháp gá đặt nhanh máy phay CNC DESIGN AND MANUFACTURE OF QUICK DELUXE SYSTEM ON CNC MILLING MACHINE Abstract With the development orientation in the field of mechanical processing and meet the technology of mold production along with precision mechanical processing Chu Lai - Truong Hai Mold Manufacturing Company has invested in many modern CNC machining equipment with various sizes and high precision With the investment in many equipment, but some of the main production methods that are done manually, it takes a lot of processing time and labor force, resulting in not meeting the production capacity as well as making the most of the equipment's capacity were Since then, I have realized that the current mounting method is quite time-consuming, stopping the machine to make a lot of installation leads to low productivity Since then, I have chosen the topic "Designing and manufacturing fast workpiece mounting system on CNC milling machine" with the goal of reducing setting time, improving productivity and reducing labor force of workers With this design, the project brings a lot of great meanings in the field of mold processing and precision mechanical processing to meet the machining process and reduce production costs Key words: Mechanical jigs, Quick fix method on CNC milling machine iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN! i MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY CNC 1.1 Tổng quan máy phay CNC 1.1.1 Khái niệm máy CNC 1.1.2 Cấu tạo 1.1.3 Chức năng: 1.2 Tổng quan đồ gá 1.2.1 Giới thiệu chung loại đồ gá thường dùng máy phay CNC 11 1.2.2 Đồ gá kẹp khí 12 1.2.3 Đồ gá kẹp thủy lực khí nén 16 CHƯƠNG II: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GÁ ĐẶT THEO PHƯƠNG ÁN MỚI 23 2.1 Thực trạng phương pháp sản xuất Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải 23 2.2.1 Phương pháp gia công tại: 23 2.2.2 Phương pháp gá đặt máy: 25 2.2 Giới thiệu phương pháp gá đặt 27 2.2.1 Nguyên lý tổng quát cho hệ thống gá phôi nhanh: 28 2.2.2 Phương án đề xuất cho hệ thống gá phôi nhanh: 29 2.3 Đề xuất phương án 31 2.3.1 Bất cập gia công theo phương pháp cũ : 31 2.3.2 Đề xuất gá đặt theo phương pháp mới: 32 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GÁ PHƠI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC 34 3.1 Tính tốn thiết kế bàn gá đặt bên ngồi máy 34 3.1.1 Thống kê chi tiết sử dụng sử dụng hệ thống 34 3.1.2 Tính tốn kích thước tổng thể bàn gá đặt 39 3.1.3 Tính tốn pallet gá bàn gá đặt 40 3.2 Tính tốn thiết kế bàn gá đặt bên máy 44 3.2.1 Phương án đưa phôi vào để gia công máy 44 3.2.2 Tính tốn hệ thống định vị kẹp chặt pallet với bàn máy 46 iv CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ 51 4.1 Mơ q trình hoạt động hệ thống gá đặt 51 4.2 Gia công hệ thống theo vẽ thiết kế 2D 53 4.2.1 Thiết kế vẽ 2D gia công 53 4.2.2 Thực tế gia công lắp đặt 55 4.3 Thử nghiệm đánh giá thực tế hệ thống mang lại so với phương pháp cũ 58 4.3.1 Khả sử dụng xuất sản xuất 58 4.3.2 Thời gian gá đặt: Được thực đánh giá qua trình quay video thực tế phương pháp so với phương pháp cũ 59 4.3.3 Chi phí đầu tư hệ thống hiệu mang lại từ hệ thống gá đặt: 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Máy tính gắn liền với máy CNC thành khối Hình 1.2 Máy tiện Hình 1.3 Kết cấu máy phay Hình 1.4 Dao phay Hình 1.5 Các loại đồ gá gia cơng khí 10 Hình 1.6 Địn kẹp gối đỡ 13 Hình 1.7 Địn kẹp, gối đỡ gối tựa 13 Hình 1.8 Tấm kẹp mỏng 13 Hình 1.9 Đầu phân độ với mâm xoay 14 Hình 1.10 Cấu tạo ê tơ khí 15 Hình 1.11 Ê tơ hình sine 15 Hình 1.12 Một số loại Ê tô máy 17 Hình 1.13 Lực kẹp Ê tô máy 17 Hình 1.14 Cơ cấu Ê tô thủy lực 18 Hình 1.15 Phương pháp tạo lực kẹp 18 Hình 1.16 Các hướng tạo lực kẹp phơi 19 Hình 1.17 Cơ cấu chi tiết phương pháp kẹp phơi 19 Hình 1.18 Kẹp phơi khí nén, chân khơng (kẹp màng) 20 Hình 1.19 Kẹp chân khơng 20 Hình 1.20 Kẹp phơi khí nén chân khơng (kẹp phía trong) 21 Hình 1.21 Kẹp phơi khí nén chân khơng (kẹp cân bằng) 21 Hình 1.22 Bàn từ tính 22 Hình 1.23 Bàn từ thực tế 22 Hình 2.4 Lựa chọn gốc gia cơng theo yêu cầu vẽ 25 Hình 2.5 Gia cơng chi tiết sau gá đặt 25 Hình 2.6 Chêm giữ kẹp phơi với bề mặt chi tiết gia cơng tinh hồn thiện 26 Hình 2.7 Chêm bảo vệ bề mặt bàn máy từ phôi thô 26 Hình 2.8 Phơi hỗ trợ kẹp 27 Hình 2.9 Kẹp chân giữ phôi chặt bàn 27 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống gá phôi nhanh 28 Hình 2.11 Cấu tạo bàn gá đặt bên máy 29 Hình 2.12 Xe vận chuyển phơi đến vị trí máy gia cơng 30 Hình 2.13 Kết cấu hệ thống gá phơi máy 31 Hình 2.14: Phương án phân chia khu vực Cơng ty sản xuất Khuôn 32 Chu Lai – Trường Hải 32 vi Hình 2.15 Đường vận chuyển phôi gia công công ty sản xuất Khuôn 33 Chu Lai – Trường Hải 33 Hình 3.1 Tổng thể mơ hình bàn gá đặt trung tâm 39 Hình 3.2 Kết cấu tổng thể pallet bàn gá đặt 40 Hình 3.3 Sơ đồ định vị pallet với bàn gá đặt 40 Hình 3.4 Kết cấu gá đặt chi tiết chi tiết pallet bàn máy 43 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý chung bàn gá đặt máy 45 Hình 3.8 Kết cấu tổng thể cấu lắp với máy CNC 46 Hình 3.9 Kết cấu tổng thể kệ để pallet gá đặt 47 Hình 3.10 Cơ cấu giữ pallet với kệ đỡ 47 Hình 3.11 Kết cấu pallet bàn máy pallet gá đặt 48 Hình 3.12 Kết cấu dẫn hướng chốt trụ định vị 49 Hình 3.13 Kết cấu chốt trụ định vị pallet gá đặt 50 Hình 4.1 Tổng thể trình hoạt động hệ thống gá phôi 51 Hình 4.2 Tổng thể cấu gá đặt máy gia công CNC 53 Hình 4.3 Cơ cấu gá kệ đỡ vị trí máy CNC 54 Hình 4.5 Cơ cấu kệ đỡ sau lắp ráp 55 Hình 4.6 Cơ cấu kệ đỡ sau trình gia cơng 56 Hình 4.7 Rà gá để định vị chuẩn bàn gá đặt bàn máy 57 Hình 4.8 Lắp đặt hệ thống gá phơi cho máy CNC 58 Hình 4.9 Tổng thể cấu gá đặt sau lắp ráp máy CNC 58 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các sản phẩm gia công công ty sản xuất Khuôn: 34 Bảng 4.1 Kết so sánh gá phôi theo phương pháp cũ với phương pháp gá phôi nhanh 59 Bảng 4.2 Thống kê cấu hệ thống chi phí dự kiến chế tạo 60 Bảng 4.3 Tính hiệu đầu tư hệ thống cho toàn nhà máy 60 viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CNC: Control Numerical Computer ATC: Automatic Tool Change CAD: Computer Aided Design 18 Bàn kẹp cố định Bàn kẹp di động Bộ phận thủy lực Phần thân di động Trục vít-me Đai ốc Thân Ê-tơ Lị xo Hình 1.14 Cơ cấu Ê tô thủy lực Bộ phận kẹp phôi dựa qui tắc số chi tiết Để kẹp phơi sử dụng xylanh khí nén kết hợp với đòn bẩy theo qui tắc đòn bẩy a) Kẹp ngang lực kẹp kéo b) Kẹp đứng lực kẹp nén Hình 1.15 Phương pháp tạo lực kẹp 19 a) Tác động lực nghiêng trực tiếp b) Kẹp chêm c) Vấu kẹp nghiêng d) Kẹp chêm Hình 1.16 Các hướng tạo lực kẹp phôi a) Kẹp lệch tâm b) Kẹp trực tiếp c) Kẹp chéo d) Kẹp kết hợp địn bẩy cong Hình 1.17 Cơ cấu chi tiết phương pháp kẹp phơi 20 Hình 1.18 Kẹp phơi khí nén, chân khơng (kẹp màng) Hình 1.19 Kẹp chân khơng 21 Hình 1.20 Kẹp phơi khí nén chân khơng (kẹp phía trong) Hình 1.21 Kẹp phơi khí nén chân khơng (kẹp cân bằng) 1.2.4 Đồ gá kẹp từ tính Chi tiết gia cơng thép kẹp bàn từ tính Chi tiết hút 22 vào bàn kẹp sau dịng điện mở lấy chi tiết cách dễ dàng sau tắt dòng điện Hình 1.22 Bàn từ tính Tuy nhiên nhược điểm bàn gá từ tính gá đặt chi tiết có tính từ tính Cịn với chi tiết nhôm, hợp chất nhôm hay vật liệu phi kim bàn gá khơng thể gá đặt Hình 1.23 Bàn từ thực tế 23 CHƯƠNG II: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GÁ ĐẶT THEO PHƯƠNG ÁN MỚI 2.1 Thực trạng phương pháp sản xuất Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải Phương pháp gá đặt sử dụng để gia công chi tiết tuân theo phương pháp gá đặt thông thường 2.2.1 Phương pháp gia công tại: Việc triển khai gia công Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai Trường Hải thực theo bước sau: Sau gia công công nhân thực chuẩn bị phôi gá đặt phôi sau: Bước 1: Công nhân sử dụng cẩu trục, xe nâng vận chuyển phôi từ nơi tập kết đến máy sử dụng để gia công a) Khu vực tập trung phôi gia công b) Vận chuyển phơi đến vị trí máy gia cơng Hình 2.1 Vận chuyển phôi máy gia công Bước 2: Cố định phơi bàn máy 24 Hình 2.1 Gá chi tiết lên bàn máy kẹp chặt sơ Bước 3: Canh chỉnh kích thước phơi Hình 2.3 Dùng đồng hồ so rà kích thước phơi Bước 4: Kẹp chặt chi tiết lựa chọn gốc gia công theo yêu cầu vẽ 25 Hình 2.4 Lựa chọn gốc gia công theo yêu cầu vẽ Đưa chi tiết lập trình vào máy, gắn đầu so tâm chọn gốc gia công cho theo vẽ yêu cầu Bước 5: Cài đặt thơng số nhập chương trình gia cơng lập trình sẳn để gia cơng chi tiết Hình 2.5 Gia cơng chi tiết sau gá đặt Bước 6: Tháo chi tiết vận chuyển sản phẩm sau gia công đến khu vực bán thành phẩm để chờ gia công cho công đoạn Bước 7: Công nhân tiếp tục vận chuyển phôi để gia cơng cho sản phẩm quy trình lặp lại 2.2.2 Phương pháp gá đặt máy: Hiện phôi gá đặt tuân theo quy định sau: - Đa số kẹp phay có sẵn để bắt chặt phôi trực tiếp lên bàn máy tuân thủ qui định kẹp chặt Vặn bu lơng có đầu bu lơng vào đai ốc chữ T phù hợp với bàn máy - Ren đai ốc kẹp nên vặn khớp hết phần bu lơng có đầu Xác định vị trí bu lơng có đầu bu lơng kẹp gần phơi tốt xếp khối hỗ trợ kẹp cho áp lực kẹp áp dụng phôi - Xác định vị trí kẹp phơi - Các khối hỗ trợ kẹp phải có chiều cao phơi Không sử dụng cá khối hỗ trợ kẹp thấp phơi Các khối bậc điều chỉnh hữu ích cho việc gá kẹp phôi chiều cao kẹp điều chỉnh để đảm bảo lực kẹp tối đa - Để bảo vệ bề mặt mềm bề mặt gia công từ tổn hại lực kẹp gây ra, đặt chêm kẹp phơi (Hình 2.1) Nếu gia cơng thơ phơi đúc phơi hàn (Hình 2.2) để bảo vệ bàn máy tránh bị hư hại cách sử dụng khối 26 song song dùng chêm phôi Giấy, gỗ dán kim loại vật liệu thường sử dụng để làm chêm cho phơi Hình 2.6 Chêm giữ kẹp phôi với bề mặt chi tiết gia cơng tinh hồn thiện Hình 2.7 Chêm bảo vệ bề mặt bàn máy từ phôi thô 27 Giải pháp kẹp phơi: - Phơi dễ dàng bị bóp méo, vỡ bị hư hỏng kẹp mức không cách Một giải pháp cho vấn đề sử dụng vít kích để hỗ trợ phơi (Hình 2.3) Các loại kích nên đặt trực tiếp kẹp.Thay vít kích, khối rắn có kích thước chuẩn sử dụng cho hai hỗ trợ phơi hỗ trợ kẹp Hình 2.8 Phơi hỗ trợ kẹp - Trong vận hành gia cơng, phần cắt thơ phức tạp,đỉnh kẹp đơn không đủ để kẹp chặt phôi Một khối kẹp hãm bàn máy bù áp lực cắt ngăn chặn trượt phần gia cơng Kẹp chân (Hình 2.4) dùng để đảm bảo phơi trực tiếp bàn máy Bởi phơi kẹp từ mặt bên, Mặt hồn tồn gia cơng tồn Một lợi kẹp chúng tạo áp lực hai chiều xuống phương ngang Quá trình kẹp độc lập với việc gắn kẹp Cho phép phôi kẹp tháo mà không thực di chuyển thân kẹp Hình 2.9 Kẹp chân giữ phôi chặt bàn 2.2 Giới thiệu phương pháp gá đặt Với q trình gá đặt phơi theo phương pháp cũ thời gian dừng máy để phục vụ vận chuyển phôi gá đặt nhiều dẫn đến suất gia cơng chưa cao Từ tơi đề xuất phương án tận dụng thời gian chạy máy công nhân vận chuyển phôi gá đặt chi tiết bên ngồi trước Sau gia cơng xong cơng nhân việc kéo chi tiết gia công xong ra, đẩy phôi gá đặt trước vào tiếp tục gia công với chi tiết 28 Sau tơi trình bày cụ thể phương pháp gá đặt giúp suất sản xuất qúa trình ga cơng: 2.2.1 Ngun lý tổng qt cho hệ thống gá phơi nhanh: Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống gá phôi nhanh o Nguyên lý: Bước 1: Phôi gá đặt vị trí Bước 2: Bàn gá đặt chuyển từ vị trí đến vị trí nhờ xe đẩy phơi hay cầu trục Phôi bàn gá đặt lưu giữ vị trí Bước 3: Khi gia cơng xong phôi bàn gá vận chuyển di chuyển đến vị trí Sau vận chuyển phơi bàn gá từ vị trí lắp gá đặt sẵn vào máy Bước 4: Cài đặt thông số tiếp tục gia cơng chi tiết Cịn bàn gá gia cơng chuyển ngồi chi tiết chuyển đến vị trí thành phẩm sau tiếp tục gá đặt chi tiết gia công trung tâm gá đặt 29 2.2.2 Phương án đề xuất cho hệ thống gá phôi nhanh: a Trung tâm gá đặt (bàn gá đặt máy): Để phục vụ cho việc rà gá lấy gốc chuẩn cho trình gia cơng bàn gá đặt bên ngồi máy cần có cấu rà gá định vị phôi ban đầu trước vận chuyển đến máy gia cơng Hình 2.11 Cấu tạo bàn gá đặt bên ngồi máy Yêu cầu: - Bàn gá có khả định vị chi tiết với kích thước khác - Hệ thống đồng hồ so để rà gá bề mặt sản phẩm → Giúp hạn chế thời gian dừng máy để gá đặt b Vận chuyển phôi từ trung tâm gá đặt đến máy gia công: Sử dụng cầu trục để vận chuyển phôi đến bàn máy tốn nhiều thời gian sức lực công nhân để chuẩn bị Để thuận tiện việc vận chuyển bàn gá đặt đến vị trí gia cơng nên đề xuất phương án sử dụng xe để vận chuyển bàn gá đặt dụng cụ 30 Xe vận chuyển phôi Hình 2.12 Xe vận chuyển phơi đến vị trí máy gia cơng u cầu: - Xe có khả kết nối với bàn gá đặt để thuận tiện việc vận chuyển - Xe có đủ số tầng kích thước phải phù hợp để vận chuyển bàn máy gá đặt công dụng cụ Tải FULL (83 trang): https://bit.ly/3G3XFiB Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net - Thao tác chứa vận chuyển dễ dàng, tốn sức cơng nhân c Bàn gá đặt máy: Khi kết thúc trình gia cơng sản phẩm cơng nhân cần dừng máy tháo sản phẩm gá đặt sản phẩm để tiếp tục gia cơng Vì khoảng thời gian dừng máy cho công đoạn lâu làm suất sản xuất Đề xuất phương án lắp đặt cấu gá phơi sẳn ngồi, sau gia cơng xong sản phẩm cần đưa cấu gá đặt chi tiết vào máy tiếp tục gia cơng 31 Hình 2.13 Kết cấu hệ thống gá phôi máy Yêu cầu: - Hệ thống có kết cấu nhẹ, dễ thao tác - Đảm bảo việc kết nối cấu vận chuyển xe vận chuyển 2.3 Đề xuất phương án 2.3.1 Bất cập gia công theo phương pháp cũ : - Sử dụng phương pháp thủ công (cầu trục) để vận chuyển phôi gia công chi tiết Tải FULL (83 trang): https://bit.ly/3G3XFiB Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net - Vận chuyển phơi gá đặt phương pháp truyền thống làm gia tăng thời gian gia công → Năng suất gia công giảm, hiệu kinh tế thấp - Người công nhân mệt mỏi q trình gia cơng → Sản phẩm gia công không đạt chất lượng cao - Thời gian dừng máy nhiều làm tăng chi phí khấu hao máy 32 2.3.2 Đề xuất gá đặt theo phương pháp mới: Theo phương pháp gia công hệ thống gá phôi nhanh đáp ứng giải vấn đề bất cập xảy phương pháp cũ Hệ thống gá phôi nhanh phương pháp gá phôi đảm bảo tính hợp lý q trình sản xuất, nâng cao tính cơng nghệ tăng suất gia công nhà máy Đề xuất: Áp dụng hệ thống gá phôi nhanh công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải a Đề xuất mặt bố trí: Sau chấp thuận áp dụng hệ thống gá phôi nhanh Đề xuất mặt bố trí hệ thống cơng ty sản xuất Khn Chu Lai – Trường Hải sau: Hình 2.14: Phương án phân chia khu vực Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải 7740419