ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHÓM VÀO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA CÁNH TAY ROBOT UExos VN 1. Đặt vấn đề Đối với việc điều trị biến chứng, sau tai biến cho bệnh nhân đột quỵ thì phương pháp vật lý trị liệu là phù hợp nhất, và phương pháp này có hiêu quả nhất khi được áp dụng cho bệnh nhân ngay sau tai biến càng sớm càng tốt. Mà phương pháp vật lý trị liệu yêu cầu luôn cần có người thực hiện cho bệnh nhân dẫn đến việc thiếu hụt nhân lực cho phương pháp điều trị này. Chính vì thế robot UExosVN được đề xuất nhằm giải quyết vấn đề này. Sau khi đã phân tích, mô phỏng, đánh giá kỹ lưỡng mô hình nguyên lý của cánh tay máy UExosVN, thiết kế các chi tiết cơ cấu cho cánh tay máy, việc tiếp theo chính là thiết kế quy trình công nghệ chế tạo và lên kế hoạch sản xuất. Với số lượng chi tiết cần gia công là trên 100 chi tiết khác nhau, cần áp dụng các công nghệ mới trong sản xuất để tối ưu hóa quá trình sản xuất. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án Mục tiêu chính của đồ án nhằm đưa ra Quy trình công nghệ để gia công các chi tiết của cánh tay máy, nhằm đảm bảo sản phẩm sau khi gia công đạt yêu cầu so với thiết kế, áp dụng công nghệ nhóm (Group technology) vào sản xuất để tối ưu hóa quá trình sản xuất, cũng như áp dụng thuật toán Johnson để lập lịch trình gia công cho công nghệ nhóm 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đồ án Đồ án có ý nghĩa trong việc đưa ra Quy trình công nghệ gia công một số chi tiết điển hình sau khi được phân loại, mã hóa theo Công nghệ nhóm, để quá trình sản xuất phù hợp với điều kiện cơ sở hạ tầng, giảm thiểu khối lượng công việc cần thực hiện so với phương pháp gia công bằng CNC không áp dụng công nghệ nhóm hiện nay. 4. Nội dung nghiên cứu Cấu trúc tổng quát và kết cấu của mô hình robot UexosVN Áp dụng công nghệ nhóm trong mã hóa, phân loại chi tiết Áp dụng thuật toán Johnson lập lịch trình gia công chi tiết trong nhóm Thiết kế QTCN cho một số các chi tiết điển hình của các nhóm đã phân loạ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ NHĨM VÀO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA CÁNH TAY ROBOT UExos VN LÝ TUẤN ANH anh.lt171010@sis.hust.edu.vn NGUYỄN VĂN LONG long.nv162534@sis.hust.edu.vn Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Thành Trung Chữ ký GVHD Giảng viên phản biện: TS.Nguyễn Thành Nhân Chữ ký GVPB Bộ môn: Viện: Công nghệ chế tạo máy Cơ khí Hà Nội, 3/2022 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN CNCTM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY) Thông tin sinh viên Họ tên SV: Lý Tuấn Anh Lớp: CK03-K62 Họ tên SV: Nguyễn Văn Long Lớp:KTCK04-K61 ĐT: 0383338575 ĐT: 0353313588 Email (đại diện):anh.lt171010@sis.hust.edu.vn Hệ đào tạo: Chính quy Chun ngành: Cơng nghệ chế tạo máy Đồ án tốt nghiệp thực tại: Thời gian làm ĐATN: Từ ngày / / đến / / Đầu đề thiết kế ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHĨM VÀO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA CÁNH TAY ROBOT UExos VN Các số liệu ban đầu: • Dạng sản xuất… [Font Times New Roman, size 12] • Điều kiện sản xuất… • Các sổ tay tra cứu… • … Nội dung thuyết minh tính tốn: • Lập quy trình cơng nghệ gia cơng… • Tính thiết kế đồ gá số ngun cơng • … Các vẽ • Bản vẽ chi tiết lồng phơi: Ao • Bản vễ sơ đồ ngun cơng: Ao ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN CNCTM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên SV: Lý Tuấn Anh Lớp: CK03-K62 Họ tên SV: Nguyễn Văn Long Lớp: Kỹ thuật khí 04-K61 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài tốt nghiệp: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ NHĨM VÀO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA CÁNH TAY ROBOT UExos VN NỘI DUNG NHẬN XÉT I Khối lượng đồ án: Phần thuyết minh: 151 trang Phần vẽ: 09 A0 II.Ưu điểm đồ án ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… III Nhược điểm đồ án ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… IV Kết luận ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Lời cảm ơn Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhóm em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS.Nguyễn Thành Trung, người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung thầy cô môn Công nghệ Chế tạo máy nói riêng dạy dỗ, truyền đạt kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện quan tâm giúp đỡ, động viên suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mục lục LỜI MỞ ĐẦU 10 Đặt vấn đề .10 Mục tiêu nghiên cứu đồ án 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đồ án 10 Nội dung nghiên cứu 10 Chương 1.Cấu trúc tổng quát tiêu kỹ thuật mơ hình 11 1.1 Sơ đồ ngun lý mơ hình robot UExosVN 11 Sơ đồ nguyên lý 11 Yêu cầu tổng quát 12 Kết cấu tổng quan cánh tay máy 13 1.2 Các tiêu kỹ thuật cần đạt cho mơ hình robot UexosVN 13 1.3 Kết luận chương .15 CHƯƠNG Cơng nghệ nhóm áp dụng cơng nghệ nhóm vào Thiết kế QTCN gia công số phận cánh tay robot 16 2.1 Tổng quan cơng nghệ nhóm: 16 Khái niệm 16 Phân tích điểm mạnh, yếu cơng nghệ nhóm .16 2.2 Hệ thống phân loại mã hóa chi tiết 18 Tổng quan .18 Hệ thống phân loại mã hóa Optiz 18 2.3 Áp dụng Hệ thống Optiz vào Cánh tay robot 19 2.3.1 Mã hóa chi tiết .20 2.3.2 Kết luận 37 2.4 Công nghệ sản xuất theo tế bào thiết kế mặt nhà xưởng .37 2.4.1 Công nghệ thiết kế theo tế bào (Cell manufacturing) .37 2.4.2 Thuật tốn Sắp xếp nhóm 39 2.4.3 Thiết kế mặt xưởng theo công nghệ sản xuất tế bào .46 2.5 Kết luận chương .47 Chương 3: Thuật toán Johnson áp dụng thuật toán việc lập lịch trình gia cơng số phận cánh tay robot .49 3.1.Tổng quan thuật toán Johnson .49 3.2.Bài toán lập lịch trình máy .49 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 3.4.Bài toán 67 3.4.1.Phân chia cơng việc tốn gia cơng .67 3.4.2.Tính tốn thời gian gia cơng máy 67 3.4 Áp dụng thuật tốn Johnson để lập lịch trình gia cơng 69 3.4.1.Thuật toán Johnson .69 3.5.Thuật toán tối ưu cho lập lịch trình cho nhóm 75 3.5.1.Mơ tả thuật tốn 75 3.5.2.Áp dụng để lập lịch trình cho nhóm 75 A.Thiết kế Quy trình cơng nghệ gia cơng số chi tiết điển hình máy CNC 78 4.1Chi tiết gối đỡ M1 78 4.1.1.Phân tích kết cấu lựa chọn thiết bị công nghệ .78 4.1.2.Lựa chọn đầu cắt dao (insert): 80 4.1.3.Lựa chọn chế độ cắt .80 4.1.4.Quy trình cơng nghệ chi tiết 83 4.2.Chi tiết: Trục đánh lệch .87 4.2.1.Phân tích kết cấu chọn thiết bị công nghệ 87 4.2.2.Quy trình cơng nghệ chi tiết 88 4.3.Kết luận 90 B.Thiết kế Quy trình cơng nghệ gia cơng số chi tiết điển hình máy gia công truyền thống 90 4.4.Chi tiết gối đỡ M1 90 4.4.1.Phân tích chức chi tiết 91 4.4.2.Xác định dạng sản xuất 92 4.4.3.Phân tích tính cơng nghệ kết cấu .93 4.4.4.Chọn phôi phương pháp chế tạo phôi .93 4.4.5.Xác định trình tự gia cơng 96 4.4.6.Lập thứ tự nguyên công 97 4.4.7.Sơ đồ gá đặt nguyên công 98 4.5.Tính tốn thiết kế đồ gá 122 4.5.1.Định vị 122 4.5.2.Xác định phương chiều, điểm đặt lực cắt, lực kẹp 123 4.5.3.Xác định sai số chế tạo cho phép đồ gá 125 4.5.4.Thiết kế cấu đồ gá 125 4.6.Chi tiết trục đánh lệnh 128 4.6.1Quy trình cơng nghệ chế tạo 128 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 4.6.3.Lượng dư gia công 132 4.6.4.Chế độ cắt 132 4.6.5.Tính tốn thiết kế đồ gá cho ngun cơng khoan taro lỗ M5 148 B.Kết luận chương 151 Danh mục hình ảnh Hình Mơ hình ngun lý tay máy UExosVN 11 Hình Kết cấu tổng quan cánh tay máy 13 Hình Ví dụ xác định form code cho chi tiết 19 Hình Sắp xếp nhà xưởng theo chức máy gia công 38 Hình Sắp xếp nhà xưởng theo cơng nghệ sản xuất tế bào 38 Hình Ví dụ Bước 39 Hình Ví dụ bước 40 Hình Ví dụ bước 40 Hình Ví dụ Bước 41 Hình 10 Ví dụ Bước 41 Hình 11 Mặt Cell 46 Hình 12 Mặt Cell 47 Hình 13 Mặt chung nhà xưởng 47 Hình 14 Mơ hình sản xuất hai máy 49 Hình 15 Biểu đồ Gantt cho mơ hình hai máy 50 Hình 16 Biểu đồ Gantt biểu thị thời gian gia cơng 68 Hình 17 Biểu đồ Gantt biểu thị thời gian gia công nhóm 73 Hình 18 Biểu đồ Gantt biểu thị thời gian gia cơng nhóm 74 Hình 19 Biểu đồ Gantt biểu thị thời gian gia cơng nhóm 74 Hình 20 Biểu đồ Gantt biểu thị thời gian gia công sau sử dụng thuật toán Johnson 77 Hình 21 Đồ thị so sánh thời gian trước sau áp dụng thuật toán Johnson 77 Hình 22 Chi tiết gối đỡ M1 78 Hình 23 Bản vẽ chi tiết gối đỡ M1 78 Hình 24 Giao diện lựa chọn chip cho dụng cụ cắt 80 Hình 25 Lựa chọn thơng số để tính tốn chế độ cắt 80 Hình 26 Lựa chọn máy, chế độ bôi trơn 81 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Hình 27 Kết thông số dụng cụ cắt phần mềm đề xuất sử dụng 82 Hình 28 Chế độ cắt phần mềm đề xuất sử dụng 82 Hình 29 Chi tiết trục đánh lệch 87 Hình 30 Bản vẽ chi tiết trục đánh lệch 88 Hình 31 Bản vẽ chi tiết 91 Hình 32 Chi tiết 3D soliworks 92 Hình 33.Bản vẽ mặt phân khuôn đúc 95 Hình 34 Bản vẽ lồng phôi 96 Hình 35 Ngun cơng I 99 Hình 36 Ngun cơng II 100 Hình 37 Ngun cơng III 101 Hình 38 Nguyên công IV 102 Hình 39 Ngun cơng V 103 Hình 40 Ngun cơng VI 104 Hình 41 Nguyên công VII 105 Hình 42 Ngun cơng VIII 106 Hình 43 Ngun cơng IX 107 Hình 44 Ngun cơng X 108 Hình 45 Nguyên công XI 109 Hình 46 Ngun cơng 133 Hình 47 Sơ đồ gá đặt 135 Hình 48 Sơ đồ gá đặt 137 Hình 49 Sơ đồ gá đặt tiện tinh nửa trục 139 Hình 51 Sơ đồ gá đặt 141 Hình 52 Sơ đồ gá đặt 144 Hình 53 Đồ gá kiểm tra 147 Hình 54 Xác định lực kẹp 149 Danh mục bảng Bảng Chỉ tiêu kích thước cánh tay robot UExosVN 14 Bảng Chỉ tiêu dải hoạt động khớp robot UExosVN 14 Bảng 3: Chỉ tiêu động lực học robot 14 Bảng Phân tích điểm mạnh, yếu cơng nghệ nhóm .17 Bảng Bảng mã hóa chi tiết cần gia cơng cánh tay robot 20 Bảng Danh sách chi tiết nhóm .28 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Bảng Danh sách chi tiết nhóm 32 Bảng Danh sách chi tiết nhóm 33 Bảng Danh sách chi tiết nhóm 35 Bảng 10 Danh sách chi tiết nhóm 36 Bảng 11 Bảng liệt kê Họ chi tiết máy gia công 41 Bảng 12 Bước 42 Bảng 13 Bước 42 Bảng 14 Bước 43 Bảng 15 Bước 4.1 .43 Bảng 16 Bước 4.2 .44 Bảng 17 Bước 5.1 .44 Bảng 18 Bước 5.2 .44 Bảng 19 Bước 5.3 .44 Bảng 20 Kết sau xử lý 45 Bảng 21 Thời gian gia công chi tiết cell 67 Bảng 22 Bảng thời gian gia công chi tiết máy 67 Bảng 23 Thời gian xử lý theo trình tự ban đầu 68 Bảng 24 Bảng thời gian gia cơng chi tiết nhóm 72 Bảng 25 Bảng trình tự gia cơng nhóm 73 Bảng 26 Bảng thời gian gia cơng nhóm 73 Bảng 27 Bảng trình tự thời gian gia cơng nhóm 74 Bảng 28 Bảng thời gian gia cơng nhóm 74 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Đối với việc điều trị biến chứng, sau tai biến cho bệnh nhân đột quỵ phương pháp vật lý trị liệu phù hợp nhất, phương pháp có hiêu áp dụng cho bệnh nhân sau tai biến sớm tốt Mà phương pháp vật lý trị liệu u cầu ln cần có người thực cho bệnh nhân dẫn đến việc thiếu hụt nhân lực cho phương pháp điều trị Chính robot UExosVN đề xuất nhằm giải vấn đề Sau phân tích, mơ phỏng, đánh giá kỹ lưỡng mơ hình ngun lý cánh tay máy UExosVN, thiết kế chi tiết cấu cho cánh tay máy, việc thiết kế quy trình cơng nghệ chế tạo lên kế hoạch sản xuất Với số lượng chi tiết cần gia công 100 chi tiết khác nhau, cần áp dụng cơng nghệ sản xuất để tối ưu hóa trình sản xuất Mục tiêu nghiên cứu đồ án Mục tiêu đồ án nhằm đưa Quy trình cơng nghệ để gia cơng chi tiết cánh tay máy, nhằm đảm bảo sản phẩm sau gia công đạt yêu cầu so với thiết kế, áp dụng cơng nghệ nhóm (Group technology) vào sản xuất để tối ưu hóa q trình sản xuất, áp dụng thuật tốn Johnson để lập lịch trình gia cơng cho cơng nghệ nhóm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đồ án Đồ án có ý nghĩa việc đưa Quy trình cơng nghệ gia cơng số chi tiết điển hình sau phân loại, mã hóa theo Cơng nghệ nhóm, để trình sản xuất phù hợp với điều kiện sở hạ tầng, giảm thiểu khối lượng công việc cần thực so với phương pháp gia công CNC khơng áp dụng cơng nghệ nhóm Nội dung nghiên cứu - Cấu trúc tổng quát kết cấu mơ hình robot UexosVN - Áp dụng cơng nghệ nhóm mã hóa, phân loại chi tiết - Áp dụng thuật tốn Johnson lập lịch trình gia cơng chi tiết nhóm - Thiết kế QTCN cho số chi tiết điển hình nhóm phân loại 10 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung 3,143.43.400 Vtt= 1000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY = 50,24(𝑚/𝑝ℎ) Theo máy ta chọn Sm=0,4mm - Bước 3:Tiện thơ 40 Đường kính cần đạt 40 +Chọn dụng cụ cắt: Chọn dao tiện ngồi thân cong có góc nghiêngchính 90,vật liệu T15K6 Theo bảng 4-6 STCNCTM I ,ta chọn kích thước dao sau: H=40;B=25;L=200;l=25;=60;W=10 +Chế độ cắt: Khi gia công thô40 ta chọn chiều sâu cắt t=2mm Bảng 5-60 ,ta chọn bước tiến dao s=0,4; Bảng 5-63 ta chọn tốc độ cắt Vb =62(m/ph) Các hệ số hiệu chỉnh : -Hệ số phụ thuộc vào độ cứng chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5.3) -Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5.5) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao k3=1 (theo bảng 5.7) Như tốc độ tính tốn Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x62 =44.64(m/phút) Số vịng quay trục theo tính toán là: 𝑛𝑡 = 1000.44,64 3,14.43 = 330,62 Theo máy ta chọn nm=400(v/ph) Như tốc độ cắt thực tế là: 3,143.25.300 Vtt= 1000 = 50,24(𝑚/𝑝ℎ) Theo máy ta chọn Sm=0,4mm Nguyên công 3: tiện tinh 1-Sơ đồ gá đặt 138 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Chi tiết gia công gá mâm cặp trấu kẹp bung định vị bậc tự Hình 49 Sơ đồ gá đặt tiện tinh nửa trục 2-Chọn máy Các thông số máy tiện T620 : Đường kính gia cơng lớn : Dmax=200mm Khoảng cách hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục : 23 Giới hạn vịng quay trục :25 2500 Công suất động : 10 kw 3.Các bước công nghệ - Bước 1:Gia công tinh phần trục có đường kính 43±0.2 Đường kính cần đạt 43±0.2 +Chọn dụng cụ cắt : Chọn dao tiện thân cong có góc nghiêngchính 90,vật liệu T15K6 Theo bảng 4-6 STCNCTM I ,ta chọn kích thước dao sau: H=40;B=25;L=200;l=25;=60;W=10 +Chế độ cắt: Khi gia công tinh ta chọn chiều sâu cắt t=0,2mm Bảng 5-60 ,ta chọn bước tiến dao s=0,11 mm/vòng; Bảng 5-63 ta chọn tốc độ cắt Vb =30(m/ph) 139 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Các hệ số hiệu chỉnh : -Hệ số phụ thuộc vào độ cứng chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5.3) -Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5.5) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao k3=1 (theo bảng 5.7) Như tốc độ tính tốn Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x30 =21,6(m/phút) Số vịng quay trục theo tính toán là: 𝑛𝑡 = 1000.21,6 3,14.43 = 159,9 Theo máy ta chọn nm=200(v/ph) Như tốc độ cắt thực tế là: 3,143.43.200 Vtt= 1000 = 27,2(𝑚/𝑝ℎ) Theo máy ta chọn Sm=0,11mm - Bước 2:Gia cơng tinh phần trục có đường kính 40 Đường kính cần đạt 40 +0 −0,2 +0 −0,2 +Chọn dụng cụ cắt : Chọn dao tiện ngồi thân cong có góc nghiêngchính 90,vật liệu T15K6 Theo bảng 4-6 STCNCTM I ,ta chọn kích thước dao sau: H=40;B=25;L=200;l=25;=60;W=10 +Chế độ cắt: Khi gia công tinh 40 ta chọn chiều sâu cắt t= 0,4mm Bảng 5-60 ,ta chọn bước tiến dao s=0.11mm/vòng; Bảng 5-63 ta chọn tốc độ cắt Vb =30(m/ph) Các hệ số hiệu chỉnh : -Hệ số phụ thuộc vào độ cứng chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5.3) -Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5.5) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền dao k3=1 (theo bảng 5.7) Như tốc độ tính toán Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x30 =21,6(m/phút) 140 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Số vịng quay trục theo tính tốn là: 𝑛𝑡 = 1000.21,6 3,14.40 = 171,9 Theo máy ta chọn nm=200(v/ph) Như tốc độ cắt thực tế là: 3,143.40.200 Vtt= 1000 = 25,14(𝑚/𝑝ℎ) Theo máy ta chọn Sm=0,11mm Nguyên công 4: Khoan lỗ 3 Sơ đồ gá đặt Sử dụng đồ gá chuyên dùng Hình 50 Sơ đồ gá đặt Chọn máy - Máy khoan đứng 2H125 - Công suất động cơ: N = 2.2 kw 141 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Giới hạn số vòng quay n: 45- 2000 (v/ph) Các bước công nghệ - Bước 1:khoan lỗ Ø3 +Chọn dao: Chọn mũi khoan Ø3 thép gió +Chế độ cắt: - Chiều sâu cắt t= 10 mm - Tra bảng 5_86 Sổ tay CNCTM ta lượng chạy dao - S = 0,22 (mm/vòng) - Tra bảng 5_98 Sổ tay CNCTM ta tốc độ cắt Vb =43 m/phút - K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T dao, k1 = 0.8 - K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k2 = 0.8( trang 84 Sổ tay CNCTM 2) - K3:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác vật liệu mũi khoan, k3 = 0.8(trang 83 Sổ tay CNCTM 2) Vt = Vb k1 k k = 43 ∗ 0.8 ∗ 0.8 ∗ 0.8 = 22.02 (m/phút) - Số vịng quay trục chính: - nt = - 𝜑𝑚−1 = 𝜑9−1 = - Suy 1000.Vt πD = số 1000∗22.02 3,14∗4 𝑛𝑚𝑎𝑥 𝑛𝑚𝑖𝑛 = vòng =45*11=495(vòng/phút) - Tốc độ cắt thực tế: 142 = 1753.18(vòng/phút) 1753 45 quay = 38.96~45 ứ𝑛𝑔 𝑣ớ𝑖 φ11 thực tế máy nm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY π.D.nm Vtt = - Theo máy ta có S=0,22 (mm/vịng) - - Thời gian gia cơng T0 : ( trang 61 tài liệu [4]) - T0 = - L=10 mm : chiều dài bề mặt gia công - L1 :chiều dài ăn dao (φ: góc nghiêng chính, tra bảng 4-44 tài liệu 1000 = 3,14.4.495 - 1000 = 6.22(m/phút) L+L1 S.n [1]) d 2 - L1 = cotg 𝜑 + = cotg 450 + = 3,5 (𝑚𝑚) - L2 = 2(mm) : chiều dài thoát dao - S = 0,22 (mm/vòng) lượng chạy dao vòng - n= 495 (vòng/ phút) số vòng quay phút T0 = 10 + 3,5 = 0,12( phút) 0,22.495 Nguyên công 5: Khoan taro lỗ 3 Sơ đồ gá đặt Sử dụng đồ gá chuyên dùng 143 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Hình 51 Sơ đồ gá đặt Chọn máy - Máy khoan đứng 2H125 - Công suất động cơ: N = 2.2 kw - Giới hạn số vòng quay n: 45- 2000 (v/ph) Các bước công nghệ - Bước 1:khoan lỗ Ø4 +Chọn dao: Chọn mũi khoan Ø4 thép gió +Chế độ cắt: - Chiều sâu cắt t= 10 mm - Tra bảng 5_86 Sổ tay CNCTM ta lượng chạy dao - S = 0,22 (mm/vòng) 144 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tra bảng 5_98 Sổ tay CNCTM ta tốc độ cắt Vb =43 m/phút - K1: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền T dao, k1 = 0.8 - K2: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu lỗ, k2 = 0.8( trang 84 Sổ tay CNCTM 2) - K3:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào Mác vật liệu mũi khoan, k3 = 0.8(trang 83 Sổ tay CNCTM 2) Vt = Vb k1 k k = 43 ∗ 0.8 ∗ 0.8 ∗ 0.8 = 22.02 (m/phút) - Số vòng quay trục chính: - nt = - 𝜑𝑚−1 = 𝜑9−1 = - Suy 1000.Vt πD = số 1000∗22.02 3,14∗4 𝑛𝑚𝑎𝑥 𝑛𝑚𝑖𝑛 = vòng = 1753.18(vòng/phút) 1753 45 quay = 38.96~45 ứ𝑛𝑔 𝑣ớ𝑖 φ11 thực tế máy nm =45*11=495(vòng/phút) - Tốc độ cắt thực tế: - Vtt = - Theo máy ta có S=0,22 (mm/vịng) - - Thời gian gia công T0 : ( trang 61 tài liệu [4]) - T0 = - L=10 mm : chiều dài bề mặt gia công - L1 :chiều dài ăn dao (φ: góc nghiêng chính, tra bảng 4-44 tài liệu π.D.nm 1000 = 3,14.4.495 1000 = 6.22(m/phút) L+L1 S.n [1]) - d 2 L1 = cotg 𝜑 + = cotg 450 + = 3,5 (𝑚𝑚) 145 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - L2 = 2(mm) : chiều dài thoát dao - S = 0,22 (mm/vòng) lượng chạy dao vòng - n= 495 (vòng/ phút) số vòng quay phút T0 = 10 + 3,5 = 0,12( phút) 0,22.495 Nguyên công 6: Taro lỗ M4 - Taro tay Chọn dao: sử dụng mũi khoan tay Sơ đồ gá đặt: Nguyên công 7: Taro lỗ M5 - Taro tay Chọn dao: sử dụng mũi khoan tay Sơ đồ gá đặt: 146 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Ngun cơng 8: Kiểm tra Hình 52 Đồ gá kiểm tra 147 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 4.6.5.Tính tốn thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan taro lỗ M5 Xác định kích thước bàn máy, khoảng cách từ bàn máy tới trục Máy gia cơng máy khoan đứng 2H125,ta xác định : Kích thước bàn máy 400x450(mm x mm) Khoảng cách từ bàn máy tới trục 700 (mm) Phương pháp định vị - Chi tiết định vị phiến tì chốt trụ ngắn hạn chế bậc tự do: o Quay quanh x,y o Di chuyển theo trục x,y o Di chuyển theo trục z - Chi tiết khoan ko có xu hướng bị xoay quanh trục z Xác định phương, chiều điểm đặt lực cắt, lực kẹp Các lực gồm có : - Lực cắt P0 ,lực vịng Mk Lực kẹp W Xác định lực kẹp cần thiết Ta có Mx=10.Cm.Dq.Sy.kp Po=Cp.Dq.tx.Sy.kp Theo bảng 5-32,ta chọn Cm=0.035,q=2,y=0.8 Cp=62,q=1,y=0.7 Bảng 5-9,ta chọn kmp=kp=(B/750)n=(600/750)0.75=0,85 Chiều sâu cắt t=10mm Lượng chạy dao S=0,22mm/vòng Lực cắt Po=62.0,0042.0,220.7.0,85=62(KG) Mc=10.0.035.0,0042.0,220.7.0,85=1,65 (N.m) Hệ số an toàn K=K0.K1 K2 K3 K4 K5 K6 K0-Hệ số an toàn cho tất trường hợp K0=1.5 K1- Hệ số tính đến trường hợp tăng lực cắt độ bóng thay đổi K1=1 148 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY K2-Hệ số tăng lực cắt dao mòn K2=1 K3-Hệ số tăng lực cắt gia công gián đoạn K3=1 K4-Hệ số tính đến sai số cấu kẹp chặt K4=1 K5-Hệ số tính đến mức độ thuận lợi cấu kẹp chặt K5=1 K6-Hệ số tính đến mơ men làm quay chi tiết K6=1,5 K=1,5.1.1.1.1,2.1,3.1,5=3,51 Ta có lực kẹp chặt khoan: f-Hệ số ma sát bề mặt tiếp xúc khối V với chi tiết ,theo bảng 34 ta chọn f=0.15 f1-Hệ số ma sát chi tiết mỏ kẹp f1=0.3 Hình 53 Xác định lực kẹp Chọn cấu kẹp chặt Theo cơng thức,ta tính đường kính bu lơng kẹp chặt 𝑊 437,5 D=1,4√[𝜎]=1,4√ =10,3mm Theo tiêu chuẩn ta chọn bulông êcu M10 149 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Đệm lót chữ C Cơ cấu dẫn hướng Bạc dẫn hướng dó đường kính lỗ Ø6 - Tính sai số cho phép đồ gá Chi tiết định vị bậc tự ,kích thước lỗ 4 ta chọn mũi khoan.Số chi tiết gia công đồ gá N= 1500 Sai số đồ gá ảnh hưởng đến sai số kích thước gia cơng phần lớn ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan bề mặt gia công bề mặt chuẩn Sai số đồ gá tiên ,tiện trong,mài ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan bề mặt gia cơng bề mặt chuẩn chi tiết gia công khơng ảnh hưởng đến sai số hình dáng bề mặt gia cơng • Sai số chuẩn c chuẩn định vị khơng trùng với gốc kích thước gây Theo bảng 19-TKCNCTM ta có c = 0(m) • Sai số kẹp chặt k Do lực kẹp gây sai số kẹp chặt xác định k =0(mm) • Sai số mòn m Do đồ gá bị gây sai số mịn tính theo cơng thức sau: m = .√𝑁 (m) chọn =0,5 m = 0,5.√1500 = 19(m) • Sai số điều chỉnh dc Là sai số sinh trình lắp ráp điều chỉnh đồ gá.Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả điều chỉnh dụng cụ dùng để điều chỉnh lắp ráp.Trong thực tế tính tốn đồ gá ta lấy dc = 510 (m) ,lấy dc = 8(m) • Sai số chế tạo cho phép đồ gá ct 150 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Sai số cần xác định thiết kế đồ gá.Do số sai số phân bố theo quy luật chuẩn phương chúng khó xác định nên ta dùng cơng thức sau để tính Sai số gá đặt cho phép gđ 2 ] ct = √[𝜀𝑔𝑑 ] − [𝜀𝑐2 + 𝜀𝑘2 + 𝜀𝑚 + 𝜀𝑑𝑐 Với sai số gá đặt cho phép gd = (1/2 1/5)., lấy gd =1/3. = 1/3 0,2 = 0.07 (mm) ct = √0,072 − (0 + + 0,0192 + 0.0082 ) = 66(m) Yêu cầu kỹ thuật đồ gá : Độ khơng vng góc tâm mặt phiến tỳ mặt đế đồ gá 0,05mm 100mm chiều dài Thân đế đồ gá phải ủ để khử ứng suất dư Những chi tiết đồ gá phải ủ để khử ứng suất dư Độ không đồng phẳng đế đồ gá 0,05mm B Kết luận chương Các vấn đề giải chương 4: Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình cho Cánh tay robot sử dụng máy tiện/phay CNC trục Sử dụng cơng cụ có sẵn hãng Sandvik để tối ưu thời gian thiết kế quy trình, đồng trình sản xuất Thiết kế quy trình cơng nghệ cho số chi tiết theo phương pháp sử dụng máy gia công truyền thống 151 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: TS Nguyễn Thành Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] DME 814 Computer Integrated Manufacturing, Lector 13-18, Group Technology [2] Coding and Classification Based Heuristic Technique for Workpiece Grouping Problems in Cellular Manufacturing System by Tamal Ghosh, Mousumi Modak and Pranab Dan, 2011 [3] The processing of parts with group technology in an individual CNC machining center by B.Z Gong, Journal of Materials Processing Technology 129 (2002) 645– 648 [4] ME 2402 – COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING (CIM) SLIDE, by Manimaran.m Assistant Professor K.ramakrishnan College Of Engineering Trichy [5] Sandvik Training Handbook – Metal cutting technology [6] Sandvik Technical Guide – Material ISO [7] Sandvik Technical Guide – Rotating Tools [8] Sandvik Technical Guide – Turning Tools [9] CoroPlus ToolGuide – Insert Identifier: https://www.sandvik.coromant.com/ en-us/knowledge/machining-calculators-apps/pages/insert-identifier.aspx [10] Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy (NXB Khoa học kỹ thuật Hà nội 2005) [11] Công nghệ chế tạo máy tập 1,2,3 (GS.TS Nguyễn Đắc Lộc tác giả) [12] Đồ gá (PGS.TS Lê Văn Tiến – GS.TS Trần Văn Địch – PGS.TS Trần Xuân Việt) [13] Sổ tay công nghệ chế tạo máy (GS.TS Nguyễn Đắc Lộc tác giả) [14] Thiết kế tính tốn máy cắt kim loại (Phạm Đắp tác giả) [15] Sổ tay Atlas đồ gá (GS.TS.Trần Văn Địch) [16] Application of Johnson’s algorithm in processing jobs through two-machine system [17] A multiple(extended) application of the Johnson algorithm for the two-machine manufacturing cell scheduling based on group technology [18] Group Technology Applications to Production Management (International Series in Management Science Operations Research) by Inyong Ham, Katsundo Hitomi, Teruhiko Yoshida, (z-lib.org) 152