Nghiên ứu các phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ

Việc giải chuỗi kích thớc nhằm xác định các - - yếu tố thành phần nh: kích thớc bề mặt, kích thớc kết hợp và góc quay tơng đối giữa các bề mặt hoặc trục và chỉ thực hiện đợc khi tr

trờng đại học bách khoa Hà Nội

–––––––––––––––––––––––

Nguyễn Thị Thu Hiền

Nghiên cứu các phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ

Lời nói đầu 1

Chơng I: Tổng quan về chuỗi kích thớc

1.1 Khái niệm về chuỗi kích thớc 3

1.2 Quy luật phân bố của các kích thớc gia công 9

1.3 Xây dựng chuỗi kích thớc 12

1.3.1 Xác định các yêu cầu về độ chính xác của cơ cấu máy 12

1.3.2 Xác định các yếu tố của quá trình công nghệ gia công 13

1.3.3 Xác định số khâu khép kín và khâu thành phần của các chuỗi 14

1.3.4 Phơng án xây dựng chuỗi kích thớc công nghệ 16

Chơng II: Các phơng pháp giải chuỗi kích thớc 24

2.1 Các dạng bài toán trong chuỗi kích thớc 24

2.1.1 Bài toán thuận(Bài toán thiết kế) 24

2.1.2 Bài toán nghịch(Bài toán kiểm tra) 25

2.2 Các phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ 26

2.2.1 Giải chuỗi kích thớc bằng phơng pháp cực đại - cực tiểu 28

2.2.1.1 Bài toán xác định khâu khép kín Ak 28

2.2.1.2 Bài toán xác định khâu thành phần Aikhi đã biết các thông số

của khâu khép kín Ak 37

2.2.2 Giải chuỗi kích thớc côgn nghệ theo phơng pháp xác suất 46

2.2.2.1 Giải bài toán kiểm nghiệm theo phơng pháp xác suất 46

2.2.2.2 Giải bài toán thiết kế bằng lý thuyết xác suất 55

2.2.3 Giải chuỗi kích thớc công nghệ theo điều chỉnh 60

2.2.3.1 Khâu bù có kích thớc sửa lắp 61

2.2.3.2 Khâu bù là các chi tiết thay thế đợc chọn khi lắp 64

Chơng III: Cách giải một số bài toán công nghệ bằng

phơng pháp giải chuỗi kích thớc 75

3.1 Bài toán xác định kích thớc nguyên công đồng thẳng nhằm đáp ứng chiều sâu của lớp biến cứng do gia công hoá nhiệt trên bề mặt của chi tiết gia công 75

3.2 Bài toán xác định sự không đồng đều của lợng d khi gia công các bề mặt trụ đựôc phối hợp bởi các kích thớc đờng thẳng 82

3.3 Bài toán biến đổi chuỗi kích thớc nhiều khâu thành chuỗi kích thớc ba khâu thành phần 86

3.4.Bài toán xác định sự không đồng đều của lộng d khi gia công các bề mặt trụ của vật thể quay 91

Chơng IV: ứng dụng giải chuỗi kích thớc công nghệ trên máy CNC 97

4.1 ứng dụng lý thuyết Graph trong giải chuỗi kích thớc công nghệ 97

4.1.1 Giới thiệu chung về lý thuyết Graph 97

4.1.2 ứng dụng lý thuyết toán học Graph để thiết lập chuỗi kích thớc công nghệ 100

4.2 Xây dựng phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ trên máy CNC nhờ ứng dụng lý thuyết Graph 113

4.3 Chơng trình gia công chi tiết 124

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Tóm tắt luận văn cao học

Hình 1.2 Các loại chuỗi kích thớc

Hình 1.3 Quy luật phân bố chuẩn Gauss

Hình 1.4 Quy luật xác suất cân bằng

Hình 1.5 Quy luật xác suất tăng dần đều và giảm dần đều

Hình 1.6 Quy luật phân bố hình tam giác

Hình 2.3 Đờng cong Gaus dnạg trùng tâm

Hình 2.4.Bộ phận hộp tốc độ tiến dao của máy tiện

Hình 3.1 Bản vẽ phác thảo chi tiết

Hình 3.2 Sơ đồ kích thớc của quá trình công nghệ gia công

Hình 3.3.Sơ đồ phác thảo chi tiết và sơ đồ các chuỗi kích thớc đã xây dựng Hình 3.4 Sơ đồ các nguyên công của quá trình công nghệ

Hình 4.1 Mô tả ví dụ về lý thuyết toán học Graph

Hình 4.2 Mô hình hoá ví dụ về lý thuyết Graph

Hình 4.3 Biểu diễn các cung và hành trình của Graph

Hình 4.4 Hành trình chu kỳ

Hình 4.5 Các loại cây Graph tiêu biểu

Hình 4.6 Sơ đồ kích thớc của quá trình công nghệ và cung cây xuất phát Hình 4.7 Biểu diễn cung cây công nghệ và cung cây xuất phát

Hình 4.8 Biểu diễn nhân và các cung của cây công nghệ

Hình 4.9 Graph cây công nghệ

Hình 4.12a Sơ đồ phác thảo chi tiết và sơ đồ kích thớc của quá trnhf công nghệ

Hình 4.12b Graph cây kết hợp khi không yêu cầu xác định kích thớc phôi và lợng d

Hình 4.13 Xây dựng chuỗi kích thớc của các bớc gia công chi tiết

Hình 4.14 Sơ đồ các bớc công nghệ gia công chi tiết bằng máy phay CNC Hình 4.15 Sơ đồ phác thảo chi tiết và sơ đồ kích thớc của chi tiết gia công Hình 4.16 Sơ đoò Contour khi phay tinh

Hình 4.17 Sơ đồ vị trí cắt của dao phay các toạ độ x, y

Hình 4.18 Mẫu phay

Bảng 2.1: Bảng ghi kích thớc và dung sai kích thớc của các khâu trong chuỗi

Bảng 4.1 Trình tự thiết lập và giải chuỗi kích thớc

Bảng 4.2 Giải chuỗi kích thớc công nghệ trên máy CNC theo phơng pháp cực đại - cực tiểu

Lời nói đầu

Trong công tác nghiên cứu thiết kế các sản phẩm cơ khí hiện nay, việc

đánh giá và lựa chọn độ chính xác tối u cho các chi tiết máy và bộ phận máy

là một vấn đề phức tạp Các chỉ tiêu đặc trng cho độ chính xác ghi trên bản

vẽ chế tạo của cácchi tiết máy một mặt phải đảm bảo khả năng làm việc của chúng, mặt khác ph ải đảm bảo khả năng gia công của các thiết bị, đồng thời

đảm bảo cho quá trính kiểm tra và lắp ghép các chi tiết đợc đơn giản và thuận lợi nhất sao cho giá thành chế tạo thấp nhất

Đối với ngành chế tạo máy của nớc ta hiện nay, việc nâng cao năng suất

và chất lợng sản phẩm cũng nh tính kinh tế của nó là một yêu cầu đã và

đang đặt ra rất quan trọng và cấp bách Rất nhiều cơ quan nghiên cứu, các cơ

sở sản xuất đã và đang quan tâm nghiên cứu để thực hiện yêu cầu này Tuy nhiên vấn đề đặt ra là độ chính xác của các kích thớc mà nó phụ thuộc vào một loạt c ác kích thớc khác hay trên phạm vi rộng hơn là độ chính xác chung của một bộ phận máy gồm nhiều chi tiết lắp thành sẽ nh thế nào? Đó chính là nội dung chủ yếu mà lý thuyết chuỗi kích thớc quan tâm và giải quyết

Đề tài tốt nghiệp Cao học “Nghiên cứu các phơng pháp giải chuỗi kích

thớc công nghệ” nhằm mục đích tổng hợp các cơ sở lý thuyết chuỗi kích thớc và vận dụng chúng để giải quyết một phận công việc tự động hoá thiết

kế quá trình công nghệ gia công các sản phẩm Luận văn đi sâu vào việc ứng dụng lý thuyết toán học Graph nhằm tự động háo quá trình xây dựng và giải chuỗi kích thớc công nghệ trên máy CNC

Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết chuỗi kích thớc từ đó kết hợp với lý thuyết toán học Graph để giải các chuỗi kích thớc công nghệ trên máy CNC

Nội dung của luận văn gồm 4 chơng trong chơng 1 luận văn đã đa ra : những cơ sở tóm tắt của lý thuyết chuỗi kích thớc trong chế tạo máy Chơng

2 luận văn tìm hiểu về các phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ Chơng 3 luận văn muốn giới thiệu một số dạng bài toán công nghệ phức tạp trong chế tạo máy và cách giải chúng bằng phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ Chơng 4 đi sâu vào vấn đề ứng dụng lý thuyết Graph để tự động hoá việc xây dựng và giải chuỗi kích thớc công nghệ

Với nội dung nh trên tôi mong rằng bản luận văn này sẽ giúp ích đợc phần nào cho những ai quan tâm và muốn tìm hiểu thêm về chuỗi kích thớc Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hớng dẫn: GS.TS Trần Văn Địch Trởng khoa Cơ khí Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, - - cùng các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Cơ khí Trờng Đại học Bách Khoa -

Hà Nội Khoa Cơ khí Chế tạo máy - Trờng Cao đẳng Công Nghiệp Việt Đức - Thái Nguyên và các kỹ s phòng kỹ thuật, công nhân phân xởng Cơ khí 2 trong Công ty TNHH MTV Futu 1 - Sông Công Thái Nguyên đã tận tình - giúp đỡ tác giả để hoàn thành bản luận văn này Do khả năng và trình độ còn hạn chế, kinh nghiệm thực tiễn còn ít cho nên luận văn còn nhiều thiếu sót Tác giả rất mong đợc sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy, cô giáo và những ai quan tâm đến lĩnh vực này để luận văn đợc hoàn thiện hơn

Chơng I Tổng quan về chuỗi kích thớc

Công việc thiết kế máy và thiết bị ngoài việc tính toán động học, động lực học và lựa chọn kết cấu hợp lý thì ngời thiết kế phải quy định đợc dung sai cho phép về vị trí giữa các chi tiết để đảm bảo khả năng làm việc của máy, thiết bị, đảm bảo tính kinh tế của việc chế tạo các chi tiết máy cũng nh độ tin cậy và tuổi thọ của máy móc, thiết bị Một trong những phơng tiện để xác

định dung sai tối u về vị trí giữa các chi tiết đó chính là tính toán chuỗi kích thớc Lý thuyết chuỗi kích thớc đợc sử dụng chủ yếu trong việc tự động hoá thiết kế các quá trình công nghệ gia công chi tiết và ngay cả trong các nguyên công riêng biệt của nó Đây là một vấn đề tơng đối khó, phức tạp nhng cũng là một vấn đề không thể bỏ qua đợc nếu nh muốn nâng cao

chất lợng sản phẩm trong sản xuất đặc biệt là với sản xuất hàng loạt

Ví dụ: Khi lựa chọn chuẩn công nghệ và cách thức gá lắp chi tiết trên

thiết bị gia công hay khi tính toán các sai lệch giới hạn cho phép trên kích thớc nguyên công và các thông số khác của chi tiết

Mặt khác khi thiết kế quy trình công nghệ chúng ta phải tính toán dung sai và kích thớc nguyên công đồng thời phải tính toán cả lợng d gia công Trong những trờng hợp chuẩn công nghệ, chuẩn thiết kế và chuẩn đo lờng không trùng nhau mà cần phải thay đổi chuẩn thì các nhà công nghệ phải xác

định kích thớc công nghệ và tính lại dung sai Tất cả những công việc này

đợc giải quyết trên cơ sở tính toán chuỗi kích thớc công nghệ

1.1 Khái niệm về chuỗi kích thớc

Theo Giáo s ngời Nga И.A И BAШEHKO:"Chuỗi kích thớc nói chung thờng là các kích thớc nối tiếp nhau tạo thành những đờng kín

mà ngời ta trực tiếp xác lập chúng trong việc giải quyết các bài toán đã cho" Các khâu trong chuỗi kích thớc có thể là những kích thớc đờng thẳng hay kích thớc góc của máy, chi tiết, cụm chi tiết hoặc hệ thống Thiết bị gia công

- Đồ gá Dụng cụ cắt Chi tiết Việc giải chuỗi kích thớc nhằm xác định các - - yếu tố thành phần nh: kích thớc bề mặt, kích thớc kết hợp và góc quay tơng đối giữa các bề mặt hoặc trục và chỉ thực hiện đợc khi trong mỗi chuỗi kích thớc có một và chỉ một khâu khép kín cùng với một số khâu thành phần hữu hạn nào đó(1, 2, 3, n)

Các kích thớc tạo thành chuỗi kích thớc đợc gọi là các khâu Trong một chuỗi kích thớc có nhiều khâu thành phần và một khâu khép kín Khâu cho trớc của chuỗi kích thớc đợc gọi là khâu khép kín Các khâu còn lại của chuỗi kích thớc đợc gọi là các khâu thành phần Khâu khép kín của chuỗi kích thớc xác định độ chính xác kích thớc của các khâu thành phần Khâu khép kín là các kích thớc liên kết trực tiếp giữa các bề mặt hoặc trục, khoảng cách hay góc quay tơng đối giữa chúng Khâu thành phần là một khâu của chuỗi kích thớc mà sự biến đổi của nó sẽ kéo theo sự biến đổi của khâu khép kín

Hình vẽ 1.1 là sơ đồ của chuỗi kích thớc trong chế tạo máy Quan sát trên hình 1.1 ta thấy: khâu khép kín Ak liên kết giữa hai bề mặt của chi tiết, các khâu thành phần A1 và A2 đã gián tiếp tạo thành đờng khép kín của chuỗi thông qua khâu khép kín Ak

Hình1.1: Sơ đồ chuỗi kích thớc

a Chuỗi kích thớc lắp ghép b Chuỗi kích thớc chi tiết

Trên hình 1.1a chuỗi kích thớc lắp ghép đợc tạo nên bởi mối lắp ghép giữa hai bề mặt 1 và 2 còn hình 1.1b là một sơ đồ tiêu biểu cho chuỗi kích thớc công nghệ của chi tiết gia công

Ngoài ra các khâu của chuỗi kích thớc còn phân thành: khâu có hớng,khâu vô hớng và khâu đối xứng:

+ Khâu có hớng: là khâu mà trị số của nó biến đổi theo một hớng

7 , 0

+ Khâu đối xứng: là khâu mà trị số danh nghĩa của nó bằng 0, các sai

lệch giới hạn bằng nhau về trị số tuyệt đối

Ví dụ: 0 ± 0 , 2

Thông thờng kích thớc của các chi tiết máy là khâu có hớng

Theo sự khác biệt về ảnh hởng của các khâu thành phần tới khâu khép kín ngời ta có thể chia các khâu thành phần ra làm hai loại:

+ Khâu thành phần ng(khâu tăng) tă : là những khâu mà khi kích thớc của nó tăng lên sẽ làm tăng kích thớc của khâu khép kín

Ví dụ: Trên hình 1.1a và 1.1b khâu A2là khâu tăng

+ Khâu thành phần giảm(khâu giảm ): là những khâu mà khi kích thớc của nó tăng lên thì sẽ làm giảm đi kích thớc của khâu khép kín

Ví dụ: Trên hình 1.1a và 1.1b khâu A1sẽ là khâu giảm

Cách biểu diễn nh sau: tất cả các khâu trong chuỗi đợc kí hiệu bằng các chữ cái hoa(A, B, C, ) Các khâu thành phần sẽ đợc kí hiệu kèm theo các chỉ số theo thứ tự 1, 2, 3, còn khâu khép kín sẽ mang chỉ số k Khi cần biểu diễn ảnh hởng của các khâu thành phần đối với khâu khép kín ta dùng kí hiệu mũi tên: với khâu tăng ta viết: A, B, C, còn với khâu giảm ta viết: A,

B, C,

Khi thành lập chuỗi kích thớc thì kích thớc của chi tiết hoặc bộ phận máy và dung sai là các khâu khi tham gia vào các chuỗi kích thớc Sai lệch hình dạng và sai lệch vị trí phụ thuộc thờng không vợt khỏi dung sai của kích thớc tơng ứng do đó chúng không tham gia vào các chuỗi kích thớc Muốn đảm bảo đợc yêu cầu làm việc của chi tiết và bộ phận máy, đảm bảo

đợc các yêu cầu về công nghệ chế tạo và lắp ráp thì ngời thiết kế phải đa vào chuỗi kích thớc các khâu kích thớc hợp lý

Tuỳ thuộc vào cách bố trí kích thớc mà chuỗi kích thớc đợc chia ra thành các loại sau

+ Chuỗi kích thớc đờng thẳng: bao gồm các kích thớc thẳng song

song với nhau

+ C huỗi kích thớc góc: bao gồm các kích thớc góc và đợc kí hiệu

bằng các chữ cái Hy Lạp: α,δ , ε, λ, ω

+ Chuỗi kích thớc mặt phẳng: bao gồm các kích thớc nằm trong các

mặt phẳng không song song với nhau

+ Chuỗi kích thớc không gian: bao gồm các kích thớc không nằm

trong các mặt phẳng song song với nhau

Tuỳ theo đặc điểm của các khâu thành phần và theo các yêu cầu thực tế của bài toán ngời ta có thể chia chuỗi kích thớc thành ba dạng nh sau: + Chuỗi kích thớc thiết kế

+ Chuỗi kích thớc công nghệ

+ Chuối kích thớc đo lờng

Vậy chuỗi kích thớc chính là tập hợp các kích thớc đợc bố trí theo một mạch(contour) khép kín xác định vị trí tơng quan của các bề mặt hoặc các đờng tâm bề mặt của một chi tiết hoặc của nhiều chi tiết trong một đơn vị lắp ráp(quan sát hình 1.2a)

Chuỗi kích thớc xác định khoảng cách hoặc góc quay tơng đối giữa các bề mặt hoặc giữa các đờng tâm của các bề mặt chi tiết trong sản phẩm gọi là chuỗi kích thớc kết cấu(hình 1.2b, c, d) Khi thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp các chuỗi kích thớc thiết kế thờng đợc gọi là chuỗi kích thớc lắp ráp

Chuỗi kích thớc xác định khoảng cách giữa các bề mặt của chi tiết khi thực hiện nguyên công hoặc lắp ráp, khi điều chỉnh máy hoặc tính kích thớc nguyên công và lợng d gọi là chuỗi kích thớc công nghệ(hình 1.2e)

+ Nhóm 1 bao gồm các chuỗi mà các khâu của nó là các kích thớc hay :

góc quay tơng đối giữa các bề mặt hoặc trục của hệ thống thiết bị gia công -

đồ gá dụng cụ cắt chi tiết Trong quá trình chế tạo chi tiết các chuỗi này - -

đợc gọi chung là các chuỗi kích thớc của của hệ thống thiết bị gia công đồ - gá - dụng cụ cắt chi tiết.-

+ Nhóm 2: bao gồm các chuỗi mà các khâu của nó là các kích thớc

nguyên công và lợng d hoặc các kích thớc bản vẽ của chi tiết gia công

Đây là loại chuỗi thờng gặp nhất trong chế tạo máy đặc biệt là trong thiết kế

quá trình công nghệ gia công cơ các sản phẩm Tất cả các chuỗi thuộc nhóm này đợc gọi chung là chuỗi kích thớc công nghệ

Trong phạm vi luận văn này chỉ nghiên cứu chủ yếu tới các chuỗi kích thớc thuộc nhóm 2 Các chuỗi kích thớc thuộc nhóm này thờng hay gặp trong các bài toán xác định các đại lợng nh: lợng d gia công, kích thớc nguyên công, dung sai và các điều kiện kĩ thuật khác của việc thiết kế quá trình công nghệ gia công cơ

1.2 Quy luật phân bố của các kích thớc gia công

Kích thớc của các khâu thành phần là những đại lợng ngẫu nhiên độc lập Trong quá trình gia công các kích thớc này có rất nhiều nhân tố ảnh hởng tới độ chính xác của chúng chẳng hạn nh: sự thay đổi của lực cắt, sự kém cứng vững của hệ thống thiết bị, sự thay đổi của nhiệt độ trong quá trình gia công, sự mòn của dụng cụ cắt, trình độ thao tác của ngời công nhân đứng máy Do đó dung sai của các kích thớc chi tiết tham gia trong chuỗi sẽ phân bố theo những quy luật khác nhau Bằng lý thuyết xác suất ngời ta chứng minh đợc rằng: nếu những nhân tố ảnh hởng đến sai số kích thớc của các khâu trong chuỗi là nh nhau, không có nhân tố nào ảnh hởng trội hơn nhân tố nào và ảnh hởng của mỗi nhân tố là khá nhỏ thì kích thớc của các khâu sẽ phân bố theo quy luật chuẩn(Gauss) Đờng cong phân bố là

đờng có dạng đối xứng hình quả chuông đợc thể hiện trên hình 1.3

Hình 1.3: Quy luật phân bố chuẩn(Gauss)

P(x)

F(x)

O

Theo đờng cong phân bố này thì sự xuất hiện của các kích thớc phần lớn tập trung xung quanh trục đối xứng và giảm dần về hai phía của trục đối xứng Nhng nếu một trong các nhân tố trên có ảnh hởng quyết định đến sai

số kích thớc của các khâu và biến đổi đều theo thời gian thì kích thớc của các khâu phân bố theo quy luật xác suất cân bằng đợc thể hiện thông qua hình 1.4

Hình 1.4 Quy luật xác suất cân bằng

Nếu một trong các nhân tố trên có ảnh hởng tơng đối quyết định đến sai số kích thớc của các khâu và tăng dần theo thời gian thì kích thớc của các khâu sẽ phân bố theo quy luật xác suất tăng dần đều Ngợc lại ta sẽ có quy luật xác suất giảm dần đều

Hình 1.5 Quy luật xác suất tăng dần đều và giảm dần đều

Khi một nhân tố có ảnh hởng quyết định đến kích thớc của các khâu

mà tăng dần theo thời gian đến một giá trị nào đó lại giảm dần theo thời gian

thì kích thớc của các khâu sẽ phân bố theo quy luật Ximson(Quy luật tam giác đợc tổ hợp từ hai quy luật trên)

Hình 1.6 Quy luật phân bố hình tam giác Tóm lại

Trong thực tế kích thớc của các khâu thờng phân bố theo các quy luật trên tuy nhiên trong nhiều trờng hợp ngời ta có nhận xét rằng: kích thớc của các khâu thờng phân bố theo quy luật chuẩn(Gauss) hay quy luật gần với

quy luật chuẩn

1.3 Xây dựng chuỗi kích thớc

Xuất phát từ yêu cầu làm việc của chi tiết, khi thiết kế máy hay các bộ phận máy ngời thiết kế phải xác định đợc dung sai kích thớc của các khâu thông qua các chuỗi kích thớc Đứng trớc yêu cầu đó việc xây dựng các chuỗi kích thớc một cách hợp lý là một vấn đề rất quan trọng Trong thực tế thì quá trình xây dựng các chuỗi kích thớc hợp lý phức tạp và khó khăn hơn rất nhiều so với giải chuỗi kích thớc Công việc này đòi hỏi ngời thiết kế phải có kiến thức tổng hợp về nhiều mặt nh: phải phân biệt đợc ảnh hởng của các loại sai số khác nhau tới các yêu cầu làm việc của các bộ phận chấp hành của máy, thiết bị, phải quan tâm tới tính công nghệ của quá trình gia công các chi tiết máy và lắp ráp, phải biết đợc ảnh hởng của các loại sai số khác nhau tới yêu cầu và khả năng làm việc của cơ cấu

Việc xây dựng chuỗi kích thớc đợc chia thành các bớc cơ bản nh sau:

P(x)

F(x)

1.3.1 Xác định các yêu cầu về độ chính xác của cơ cấu hay bộ phận máy và chi tiết

- Xác định độ chính xác kích thớc của vị trí tơng quan giữa các bộ phận hay chi tiết nhằm đảm bảo khả năng làm việc cho cơ cấu và máy

bề mặt làm việc của bàn máy, độ song song của đờng tâm quay trục chính máy phay ngang hay máy doa ngang với bề mặt làm việc của bàn máy, độ

đồng trục giữa trục chính và ụ động máy tiện

- Xác định độ chính xác kích thớc của vị trí tơng quan giữa các chi tiết

và cụm chi tiết nhằm đảm bảo tính lắp ghép cho sản phẩm, đảm bảo các yêu cầu làm việc bình thờng của máy và cơ cấu trong khi vận hành

Ví dụ: Độ chính xác về vị trí tơng đối của các trục quay đợc nối với nhau bằng khớp nối hay khe hở cần thiết cho các lắp ghép giữa các bề mặt của chi tiết

Trong quá trình chế tạo và lắp ráp cần phải đảm bảo những yêu cầu về độ chính xác trên Các kích thớc thể hiện những yêu cầu này chính là những khâu khép kín trong các chuỗi kích thớc Chúng có thể đợc quy định bởi tiêu chuẩn nhà nớc hoặc cơ quan, ngành chủ quản Tuy nhiên chúng cũng có thể đợc quy định bằng các tính toán lý thuyết sau khi đã đa ra khảo nghiệm hay dựa trên những kinh nghiệm thực tế

1.3.2 Xác định các yếu tố của quá trình công nghệ gia công

Đối với các chi tiết gia công, việc thiết lập các chuỗi kích thớc công nghệ rất cần tới các thông số của quá trình công nghệ gia công cơ Nó là nguyên nhân chính dẫn đến kết quả của việc gia công các chi tiết Ngoài ra nó còn là cơ sở để xác định quy luật phân bố của sai lệch kích thớc gia công Chính vì vậy ta có thể kết luận rằng nó là cơ sở hay phơng tiện để đảm bảo các yêu cầu về độ chính xác kích thớc cũng nh khả năng làm việc của sản phẩm Các yếu tố của quá trình công nghệ gia công đó là:

+ Dạng sản xuất: điều này ảnh hởng rất lớn đến quy luật phân bố của các kích thớc gia công

+ Tiến trình công nghệ gia công chi tiết

+ Phơng pháp gia công đối với từng nguyên công và cấp chính xác của

nó kể cả với nguyên công tạo phôi và nguyên công chuẩn bị

+ Thiết bị gia công và độ cứng vững của hệ thống

+ Thiết bị gá đặt và kẹp chặt

+ Dụng cụ cắt

+ Kích thớc khuôn khổ của chi tiết và kết cấu của nó

Ngoài ra còn phải kể đến các yếu tố phụ khác nh: các quá trình và thiết

bị phụ trợ trong gia công, trình độ thao tác của ngời công nhân

1.3.3 Xác định số khâu khép kín và số khâu thành phần(số kích thớc nguyên công) của các chuỗi trong quá trình công nghệ gia công cơ

Mỗi bề mặt, chi tiết hay bộ phận máy sau khi gia công đều có một vị trí xác định, v trí này đợc đặc trng bằng các toạ độ trong không gian Chuỗi ị kích thớc không gian này sẽ tơng ứng với một số chuỗi kích thớc đờng thẳng hay mặt phẳng nào đó Đối với vấn đề này tác giả Hà Văn Vui trong cuốn: "Dung sai và chuỗi kích thớc trong thiết kế " - Nhà xuất bản Khoa học

kĩ thuật 1974 đã đa ra một bảng số liệu để tham khảo và nghiên cứu nó kĩ - hơn đồng thời để giải quyết chúng Theo tác giả, các chuỗi kích thớc đợc chia thành ba kiểu:

+ Kiểu 1: Tơng ứng với các khâu khép kín là khoảng cách giữa các

điểm, đờng thẳng hay mặt phẳng Đó chính là chuỗi kích thớc đờng thẳng

+ Kiểu 2: Tơng ứng với các khâu khép kín là các góc giữa các đờng

thẳng hay mặt phẳng Các chuỗi kích thớc thuộc kiểu này đợc gọi là chuỗi kích thớc góc

+ Kiểu 3: Là kiểu tổng hợp, nó tơng ứng với các chuỗi kích thớc bao

gồm cả kích thớc đờng thẳng và kích thớc góc Độ chính xác vị trí của các

điểm, đờng thẳng(hoặc trục) và mặt phẳng của một chi tiết đối với các điểm,

đờng thẳng và mặt phẳng của một chi tiết khác đợc xác định bởi số bậc tự

do di chuyển hoặc quay xung quanh các trục toạ độ Đối với mỗi bậc tự do di chuyển hoặc quay này ta cần xây dựng một chuỗi kích thớc tơng ứng Trên cơ sở đó ta có thể kết luận: số chuỗi kích thớc cần xây dựng sẽ luôn bằng số bậc tự do mà nó xác định độ chính xác vị trí tơng đối của các chi tiết máy Riêng đối với yêu cầu về độ chính xác vị trí của các điểm, đờng thẳng hay mặt phẳng trên một chi tiết trong quá trình gia công thì số khâu khép kín hay số chuỗi kích thớc cần xây dựng sẽ đúng bằng số kích thớc nguyên công thành phần đợc thực hiện trong quá trình gia công ở đây các khâu khép kín sẽ là các lợng d nguyên công, các sai lệch giới hạn của nó hay độ đảo hớng kính của các bề mặt gia công Ví dụ ta có sơ đồ kích thớc của quá trình công nghệ gia công chi tiết trục bậc nh ở hình 1.7

Quá trình công nghệ gia công chi tiết trục bậc trên gồm 5 nguyên công với 6 kích thớc cần thực hiện Nh vậy chúng ta cần xây dựng 6 chuỗi kích thớc công nghệ với các khâu khép kín là: Z3, Z4, Z5, A1, A2, và A3 Các kích thớc nguyên công thành phần sẽ là: S1, S2, S3, S4, S5, và S6 Việc thiết lập sơ

đồ kích thớc của quá trình công nghệ đợc thể hiện qua hình vẽ 1.7

1.3.4 Phơng án xây dựng chuỗi kích thớc công nghệ

Sau khi xác định đợc các yêu cầu về độ chính xác của chi tiết , bộ phận máy hoặc máy, xác định số chuỗi cần phải xây dựng và tính toán chúng ta tiến hành xây dựng các chuỗi kích thớc Có thể khẳng định rằng đây là công việc quan trọng nhất và khó khăn nhất trong việc giải bài toán về chuỗi kích thớc Sau khi xác định đợc độ chính xác yêu cầu và tính toán để đảm bảo độ chính xác đó thông qua quá trình công nghệ thì tiến hành xây dựng chuỗi kích thớc

Trớc đây khi công nghệ thông tin cha phát triển và cha đợc sử dụng rộng rãi thì ngời ta thờng xây dựng từng chuỗi kích thớc một cách thủ công và rời rạc có nghĩa xây dựng là trực tiếp từ bản vẽ chi tiết gia công Xuất phát từ yêu cầu về độ chính xác bắt đầu từ bản vẽ ngời ta vẽ những đờng kích thớc của khâu khép kín, sau đó vẽ đờng kích thớc của khâu thành phần thứ nhất nối tiếp với khâu khép kín mà nó có ảnh hởng trực tiếp tới độ chính xác của khâu khép kín đó, tiếp tục vẽ đờng kích thớc của khâu thành phần thứ hai nối tiếp với khâu thành phần thứ nhất và khâu thành phần thứ hai này cũng phải ảnh hởng trực tiếp tới độ chính xác của khâu khép kín

Quá trình xây dựng đó cứ tiếp tục cho đến khi xác định đợc một vòng khép kín của các kích thớc Khâu thành phần thứ nhất bắt đầu từ khâu khép kín và khâu thành phần cuối cùng của chuỗi cũng sẽ quay lại tiếp xúc với khâu khép kín Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học khiến việc sử dụng máy tính cá nhân trở nên phổ biến thì công việc này do máy tính đảm nhiệm và ngay lập tức nó sẽ cho ta một kết quả tối

u Tuy nhiên chúng ta thấy máy tính thực ra chỉ có u điểm ở chỗ có khả năng tính toán rất nhanh nên có thể rà soát tất cả mọi phơng án và đa ra phơng án hợp lý nhất một cách nhanh chóng, còn chơng trình làm việc và phơng pháp thực hiện vẫn phải do con ngời lập ra Hiện nay phơng án xây dựng chuỗi kích thớc đợc sử dụng phổ biến là thiết lập chuỗi kích thớc trực tiếp từ sơ đồ kích thớc của quá trình công nghệ Để lập ra sơ đồ kích thớc của quá trình công nghệ và xây dựng chuỗi kích thớc, trớc hết cần vẽ sơ đồ phác thảo của chi tiết ở một hoặc hai hình chiếu tuỳ theo yêu cầu của bài toán

và hình dạng chi tiết Với những vật thể quay thì chỉ cần một hình chiếu, thậm chí một nửa hình chiếu theo trục đối xứng Với những chi tiết dạng khối, hộp

có thể cần tới hai thậm chí ba hình chiếu tuỳ theo sự phân bố kích thớc của

nó Trên hình chiếu của chi tiết, ta cần chỉ ra kích thớc chiều dài cùng với dung sai do ngời thiết kế đặt ra Kích thớc thiết kế sẽ đợc biểu diễn bằng

kí hiệu Ai (với i = 1, 2, ) trong đó chỉ số i là số thứ tự của kích thớc thiết

kế Trên hình 1.8 biểu diễn sơ đồ kích thớc của quá trình công nghệ gia công chi tiết dạng trục có bậc cùng với sơ đồ các chuỗi kích thớc

Trên sơ đồ phác hoạ chi tiết, ta đặt Zj là các kí hiệu lợng d gia công(j

là số thứ tự của bề mặt mà lợng d Zjtơng ứng với nó) Tất cả các bề mặt của chi tiết đợc đánh số thứ tự từ trái sang phải Nếu bài toán không yêu cầu xác định kích thớc phôi và lợng d chung, đồng thời nó đã có sẵn các kích thớc phôi thì chỉ cần đánh số lên chính các bề mặt đó Công việc này đợc thực hiện cả ở trên các bề mặt chuẩn công nghệ ngay ở nguyên công đầu tiên Qua những bề mặt đã đánh số, ta kẻ những đờng thẳng đứng Giữa những đờng kẻ đó(từ dới lên trên) ta đặt các kích thớc công nghệ theo thứ

tự của tiến trình công nghệ đã xác định Các kích thớc công nghệ đợc biểu thị bằng kí hiệu Sk(k là thứ tự của các kích thớc gia công) Để cho rõ ràng hơn ta có thể kí hiệu riêng các kích thớc của phôi là Pr(r là số thứ tự của bề mặt phôi) Bên phải của sơ đồ kích thớc ta lập sơ đồ của các chuỗi kích thớc công nghệ Nếu kích thớc công nghệ trùng với kích thớc thiết kế thì ta đợc một chuỗi kích thớc hai khâu mà trong đó một khâu là kích thớc nguyên công khép kín, khâu còn lại sẽ là kích thớc của nguyên công thành phần Các khâu khép kín ở tất cả các sơ đồ của chuỗi kích thớc đợc đặt trong ngoặc vuông

Việc xây dựng chuỗi kích thớc đợc bắt đầu từ nguyên công cuối cùng, nghĩa là theo sơ đồ từ trên xuống và đi từ kích thớc cuối cùng của sản phẩm tới kích thớc phôi Trên cơ sở các sơ đồ đã thiết lập của các chuỗi kích thớc

ta sẽ đi tới việc xác định dạng của các khâu thành phần, phơng trình tơng ứng của chuỗi kích thớc và thứ tự giải chúng Công việc cuối cùng sẽ là giải các chuỗi theo thứ tự đã xác lập

Đối với ví dụ trên hình 1.8, sau khi đã hoàn tất các công việc trên ta thu

đợc các phơng trình của tất cả các chuỗi và thứ tự giải chúng nh sau:

đảm bảo sao cho trong mỗi chuỗi kích thớc chỉ có một khâu khép kín và chúng thờng là các kích thớc thiết kế hoặc lợng d nguyên công Để xây dựng chuỗi công nghệ ta phải dùng quy trình công nghệ mà cụ thể hơn là các sơ đồ nguyên công với các kích thớc biểu thị các khâu của chuỗi kích thớc Trong trờng hợp này chi tiết đợc thể hiện với các lợng d nguyên công, các kích thớc nguyên công với dung sai theo trình tự gia công bắt đầu từ kích thớc phôi cho tới kích thớc của chi tiết ở nguyên công cuối cùng

Việc xây dựng chuỗi kích thớc đợc bắt đầu từ việc xác định khâu khép kín tuỳ thuộc vào bài toán đặt ra Khâu khép kín của chuỗi kích thớc công nghệ có thể là:

+ Kích thớc với dung sai không trực tiếp do gia công tạo ra

+ Lợng dự gia công mà xuất phát từ giá trị nhỏ nhất của nó ta xác định kích thớc nguyên công

Khi xác định khâu khép kín cần phải lần lợt thêm vào nó các khâu thành phần cho tới khi chuỗi kích thớc đợc khép kín

Hình 1.9 là ví dụ xây dựng chuỗi kích thớc xuất phát từ nhiều điều kiện khác nhau

Gia công mặt đầu 1, 2, 3, 4, 5 đợc thực hiện qua bốn bớc(hoặc bốn nguyên công) Hình 1.9a là sơ đồ hình thành các kích thớc ở các nguyên công này Các kích thớc đờng kính trên các sơ đồ gia công không đợc thể hiện bởi vì trong trờng hợp này chúng không đợc tính đến khi giải bài toán

đặt ra Để xây dựng sơ đồ hình thành kích thớc của quá trình công nghệ ta gộp tất cả các kích thớc nguyên công và lợng dự trên trên một hình(hình 1.9b) Trong trờng hợp cần thiết trên sơ đồ cũng cần ghi cả kích thớc phôi

Đối với ví dụ trên ta có các phơng án xây dựng chuỗi kích thớc sau

đây:

+ Cần xây dựng chuỗi kích thớc nối kết trực tiếp kích thớc A8 với các kích thớc hình thành trong quá trình gia công Khâu khép kín B∆đợc chọn trùng với kích thớc A8bởi vì là kích thớc phải tìm Sau đó ta lần lợt bổ sung các khâu thành phần để tạo thành chuỗi khép kín, có nghĩa là B1 = A5;

B2= A1; B3 = A6 Nh vậy ta đợc chuỗi kích thớc B(hình 1.9c) Lu ý rằng các kích thớc khác nh A2, A3 không nằm trong chuỗi kích thớc này bởi vì chúng không tạo thành chuỗi khép kín với B∆

+ Cần xác định hoặc kiểm tra lợng d nhỏ nhất khi gia công mặt đầu 3 Xây dựng chuỗi kích thớc đợc bắt đầu từ kích thớc Z1 và chọn Z1 làm khâu khép kín C∆(hình 1.9b, 1.9c) Chuỗi khép kín ngắn nhất đợc hình thành bởi các khâu: C1 = A6và C2 = A3, các kích thớc khác không nằm trong chuỗi kích thớc này nh vậy ta xây dựng đợc chuỗi kích thớc C

+ Cần xác định hoặc kiểm tra lợng d nhỏ nhất khi gia công mặt đầu 4 Trong trờng hợp này khâu khép kín là D∆= Z2 cùng với nó có các khâu D1

= A7; D4 = A4; D2 = A6 và D3 = A3 Nh vậy ta đợc chuỗi kích thớc D

Kết luận chơng I

Từ việc đa ra những cơ sở tóm tắt của lý thuyết chuỗi kích thớc trong chế tạo máy và một số khái niệm cơ bản khác luận văn đã trình bày quy luật phân bố của các kích thớc gia công từ đó làm cơ sở đa ra đợc các bớc cơ bản để xây dựng chuỗi kích thớc giúp ngời đọc có thể hình dung đợc phần

nào về đề tài:“Nghiên cứu các phơng pháp giải chuỗi kích thớc công

nghệ ”

Vậy vấn đề đặt ra là để giải chuỗi kích thớc thì chúng ta phải làm nh thế nào? Câu hỏi này sẽ đợc giải quyết trong chơng II

Chơng II Các phơng pháp giải chuỗi kích thớc 2.1 Các dạng bài toán trong chuỗi kích thớc

Máy và các cơ cấu máy là một hệ thống kích thớc phức tạp mà trong đó không một yếu tố nào có thể thay đổi một cách tuỳ tiện vì chúng có quan hệ

rằng buộc với nhau Vì vậy trong thiết kế chúng ta có hai dạng bài toán:

- Tính chuỗi kích thớc công nghệ đợc tạo thành khi gia công cơ chi tiết

- Tính chuỗi kích thớc kết cấu trong các sản phẩm lắp ráp

Hai dạng bài toán trên đây đợc giải trên cơ sở lý thuyết chuỗi kích thớc Tuỳ thuộc vào khâu nào của chuỗi kích thớc cho trớc còn khâu nào

là khâu phải tìm mà ngời ta phân biệt có hai dạng bài toán cơ bản của chuỗi kích thớc đó là: bài toán thuận và bài toán nghịch

2.1.1 Bài toán thuận(bài toán thiết kế)

Bài toán thuận là bài toán xác định: dung sai, toạ độ tâm dung sai và sai

lệch giới hạn của các khâu thành phần trong chuỗi kích thớc

Trình tự các bớc giải bài toán thuận đợc tiến hành nh sau:

- Đặt bài toán và xác định khâu khép kín

- Xác định tâm dung sai ∆O, dung sai δ∆ hoặc các sai lệch giới hạn củakhâu khép kín

- Xác định các khâu thành phần và xây dựng sơ đồ chuỗi kích thớc, lập phơng trình và tính tỷ số truyền

- Tính kích thớc danh nghĩa của các khâu thành phần

- Chọn phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ có tính đến yếu tố kinh tế trong điều kiện sản xuất xác định

- Tính dung sai, toạ độ tâm dung sai và sai lệch giới hạn của các khâu thành phần trong chuỗi kích thớc

2.1.2 Bài toán nghịch(bài toán kiểm tra)

Bài toán nghịch là bài toán xác định: kích thớc danh nghĩa, dung sai, toạ

độ tâm dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín

Trình tự giải bài toán nghịch đợc tiến hành nh sau:

- Đặt bài toán và xác định khâu khép kín

- Xác định các khâu thành phần và xây dựng sơ đồ chuỗi kích thớc, xây dựng phơng trình và xác định tỷ số truyền

- Tính kích thớc danh nghĩa của khâu khép kín(nếu cha biết)

Để giải chuỗi kích thớc công nghệ ta có thể dùng ba phơng pháp sau

u điểm là đảm bảo không có phế phẩm mà nguyên nhân của nó có thể là sai

số của phơng pháp tính mặt khác phơng pháp này tính toán đơn giản và

khối lợng tính toán ít

Phơng pháp giải chuỗi kích thớc công nghệ theo lý thuyết xác suất thờng dùng cho các chi tiết, bộ phận máy trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối Khi áp dụng phơng pháp này chúng ta phải xác định quy luật phân bố kích thớc khi gia công và cộng các sai số của các khâu thành phần Dung sai của các khâu thành phần tính theo phơng pháp này không có phần

dự trữ độ chính xác do đó nó cho phép giảm chi phí gia công chi tiết Tuy nhiên phơng pháp xác suất có thể tạo ra phế phẩm đồng thời phơng pháp có khối lợng tính toán tơng đối lớn và phức tạp

Giải chuỗi kích thớc công nghệ có sử dụng khâu điều chỉnh nghĩa là chọn dung sai của các khâu thành phần để nâng cao tính công nghệ chế tạo(nói một cách khác là mở rộng dung sai của các khâu thành phần) và để

đảm bảo yêu cầu của khâu khép kín cần dùng khâu để bù trừ sai số hoặc dùng biện pháp chọn lắp, sửa chữa hoặc hiệu chỉnh khi lắp Các khâu để bù trừ sai

số, sửa chữa chọn lắp hoặc hiệu chỉnh khi lắp thờng dùng là vòng đệm, bạc, tấm đệm, miếng lệch tâm .Tuỳ theo tính chất điều chỉnh, phơng pháp giải chuỗi kích thớc với khâu điều chỉnh có thể dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ và hàng loạt lớn

Hiệu quả sử dụng của các phơng pháp trên đây phụ thuộc vào nhiều yếu

tố khác nhau Yếu tố ảnh hởng lớn nhất là số lợng các khâu thành phần trong chuỗi kích thớc Khi số lợng các khâu thành phần tăng thì hiệu quả sử dụng phơng pháp xác suất tăng theo Một yếu tố khác cũng có ảnh hởng nhiều đến hiệu quả của các phơng pháp tính toán là sự phân bố của các kích thớc thực Nếu kích thớc phân bố theo quy luật chuẩn(Quy luật Gauss) thì

sử dụng phơng pháp xác suất có hiệu quả hơn Phân bố kích thớc càng khác quy luật chuẩn(nói cách khác thì sai lệch bình phơng trung bình tơng đối λi

càng lớn) thì hiệu quả sử dụng phơng pháp xác suất càng thấp

Mặt khác các bài toán về chuỗi kích thớc cũng chia thành hai dạng: + Bài toán kiểm nghiệm: là bài toán biết dung sai và sai lệch giới hạn của các khâu thành phần Ai tìm dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín k

A

+ Bài toán thiết kế: là bài toán biết dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín Ak tìm dung sai và sai lệch giới hạn của của các khâu thành phần i

A

Tuỳ theo mỗi dạng bài toán ta đều có thể chọn một trong hai phơng pháp trên để giải Tuy nhiên lĩnh vực áp dụng và kết quả tính toán theo hai phơng pháp này là hoàn toàn khác nhau Mỗi phơng pháp giải trên lại bao gồm hai cách thực hiện khác nhau đó là: giải theo lắp lẫn và giải theo điều chỉnh(hay còn gọi là phơng pháp sử dụng khâu bù trừ sai số)

Khi giải chuỗi kích thớc công nghệ theo lắp lẫn thì độ chính xác yêu cầu của khâu khép kín đợc thực hiện mà không phải sửa chữa, hiệu chỉnh hay chọn lắp Giải chuỗi kích thớc công nghệ theo điều chỉnh nghĩa là ngời ta

mở rộng khoảng dung sai của các khâu thành phần bằng cách dùng khâu bù trừ sai số, chọn lắp, sửa chữa và hiệu chỉnh khi lắp Trong phạm vi của luận văn này em chủ yếu xem xét đến phơng pháp giải theo lắp lẫn

2.2.1 Giải chuỗi kích thớc công nghệ bằng phơng pháp cực đại - cực tiểu(Max Min) -

2 2.1.1 Bài toán xác định khâu khép kín A k (Bài toán kiểm nghiệm)

Với dạng bài toán này ta có bốn phơng pháp giải sau đây:

a Phơng pháp toạ độ dung sai

Giả sử ta có một chuỗi kích thớc gồm n khâu thành phần Ai(i = 1, 2, n) và một khâu khép kín Ak, trong đó m là số khâu tăng còn số khâu giảm

sẽ là(n - m) thì khi đó phơng trình tính toán cho khâu khép kín Aksẽ có dạng tổng quát nh sau:

n

i iA

b 1

α là góc nghiêng của khâu Ai so với phơng của khâu khép kín Ak

Nếu xét đến khâu tăng hay khâu giảm trong chuỗi thì:

Ak = im

i iA

b 1

∂ = ∑

=

∂n

i i iA

b1

- (2 3)

Trong đó: ∂ Ak là dung sai của khâu thành phần Ai

Sau đó xác định toạ độ điểm giữa của miền dung sai khâu khép kín theo công thức:

oj n

m

oi m

Trong đó: ∆ok - toạ độ điểm giữa miền dung sai của khâu khép kín Ak

∆oi và ∆oj - toạ độ điểm giữa miền dung sai của khâu tăng Ai

∂

(2 6)-

Ví dụ: Giả sử ta có sơ đồ chuỗi kích thớc nh hình 2.1

Ta có phơng trình chuỗi kích thớc viết cho khâu khép kín Ak

4 3 2

= - 0,15 +

2

88 , 0

∂

- = 0,15 -

2

88 , 0

i iA b

∑

=

1. jn

m

A b

i iA b

∑

=

1. jn

m

A b

∑

+

=

(2 8)- Mặt khác ta cũng có thể xác định kích thớc danh nghĩa của khâu khép kín Ak theo phơng trình (2 2).-

Quay lại ví dụ trên theo phơng trình (2 7) và (2 8) ta tìm đợc A- - kmax và

Akmin:

Akmax = A1max + A2max - A3min - A4min = 45 + 30 24,86 34,85 = - -

∆ +

=

∆ +

=

∆ +

=

di k iMin

ti k iMax

dk k kMin

tk k kMax

A A

A A

A A

A A

i i

A b A

i i

A b A

(2 11)

-Theo phơng trình(2 10) sai lệch trên của khâu khép kín sẽ bằng tổng các sai lệch trên của các khâu thành phần tăng cộng với tổng các sai lệch dới của các khâu thành phần giảm(có xét đến dấu của các hệ toạ độ biến đổi bi và

-b j)

Các phơng trình (2 2), (2 10) và (2 11) là những cơ sở chính cho - - phơng pháp giải bài toán kiểm nghiệm theo phơng pháp sai lệch

-ở ví dụ trên ta đã xác định đợc kích thớc danh nghĩa của khâu khép kín Ak là: Ak= 15 mm Theo phơng pháp này sai lệch trên và sai lệch dới

của khâu khép kín sẽ đợc tính theo công thức (2 10) và (2 11) cụ thể nh - sau:

Ta thấy kết quả trùng khớp với ví dụ trên: Ak = 15+−00,,2959 mm.

Tuy nhiên trong quá trình tính toán thực tế những ngời có kinh nghiệm ngời ta thờng dùng một bản nghi có dạng sau:

d Phơng pháp giá trị trung bình

Phơng pháp này lu ý đến dung sai và giá trị trung bình của khâu khép kín cho nên ngời ta chỉ sử dụng hai phơng trình tính toán cơ bản đó là: phơng trình dung sai khâu khép kín(2 3) và phơng trình xác định giá trị -

trung bình của khâu khép kín nh sau:

jtb n

m

itb m

Với ví dụ đang xét ở trên thì:

∆

∆ + A2 2

2

t d

∆

∆ + - Am +1 ( 1)

) 1 ( +

∆ +

∆ m t m

d - A m + 2 ( 2 )

) 2 ( +

∆ +

∆ m t m d

− + 30 0 , 00

25 , 0 +

14 , 0 +

− - 35 0 , 00

15 , 0 +

−

= + 0,29

= + 15

= - 0,59

Thay các giá trị Aitb ở trên vào công thức (2 12) ta đợc:

Theo quan điểm về độ chính xác thì tất cả bốn phơng pháp trên là tơng

đơng nhng không cùng giá trị Theo khối lợng tính toán thì phơng pháp giá trị trung bình là u việt hơn cả và phơng pháp này cho phép loại bỏ hầu nh hoàn toàn các lỗi logic Hiện nay phơng pháp giá trị trung bình đang

đợc các kĩ s công nghệ sử dụng phổ biến trong thiết kế

Phơng pháp toạ độ dung sai là một phơng pháp tính toán khá cồng kềnh và phức tạp Khi sử dụng phơng pháp này khối lợng công việc tính toán sẽ nhiều hơn do phải xác định các đại lợng Ak, ∂ Ak, ∆ok, ∆tk và ∆dk

Phơng pháp sai lệch cũng là một phơng pháp có nhiều u điểm: phơng pháp này giúp ta lờng trớc đợc khối lợng công việc tính toán và

đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp những giá trị đã cho ban đầu của quá trình công nghệ nh: kích thớc danh nghĩa, sai lệch giới hạn của các khâu thành phần đồng thời kết quả tính toán của phơng pháp này cũng là những đại lợng tơng ứng với dữ liệu đã cho nh: kích thớc danh nghĩa, sai lệch giới hạn và dung sai Hiện nay phơng pháp này đang đợc các nhà công nghệ có kinh nghiệm sử dụng khá phổ biến

2.2.1.2 Bài toán xác định khâu thành phần Ai khi đã biết các thông

số của khâu khép kín Ak(Bài toán thiết kế)

Bài toán: Giả sử cho một chuỗi kích thớc công nghệ gồm n khâu thành phần và một khâu khép kín Ak Trong chuỗi kích thớc đó m là số khâu tăng

và(n - m ) là số khâu giảm Biết dung sai và các sai lệch giới hạn của khâu khép kín Ak tìm dung sai và các sai lệch giới hạn của các khâu thành phần

Ai(i = 1, 2, n)

Từ bài toán đã cho trên đây đa đến việc giải một phơng trình với n ẩn

số Để có thể giải đợc bài toán ngời ta đa ra một số giả thiết và ứng với mỗi giả thiết ta sẽ có một phơng pháp gần đúng để giải bài toán

Dới đây ta xét hai phơng pháp giải cơ bản theo lắp lẫn

+ Phơng pháp 1: Coi dung sai của các khâu thành phần là nh nhau

Theo giả thiết của bài toán ta có: ∂ A1= ∂ A2= ∂ A3= = ∂ Ai= ∂ An= tb

Do giả thiết dung sai của các khâu thành phần là nh nhau nên ta đi đến một công thức chung để xác định dung sai cho tất cả các khâu thành phần i

i i

kb

A1

(2 13a)

-Với chuỗi kích thớc đờng thẳng thì bi = 1 do đó ta có phơng trình

-Nhận xét:

Từ giả thiết này dẫn đến một điều bất hợp lý đó là: nó đã bỏ qua mức độ phức tạp rất khác nhau về công nghệ chế tạo của các kích thớc thành phần cũng nh khoảng phân bố các kích thớc gia công tham gia trong chuỗi Chính vì lý do đó nên phơng pháp này hầu nh không đợc sử dụng trong thực tế

+ Phơng pháp 2: Coi cấp chính xác của các khâu thành phần là nh nhau

Nếu ta gọi ai là hệ số cấp chính xác(hay số đơn vị dung sai) của khâu thành phần Ai nào đó thì theo giả thiết ban đầu của phơng pháp này ta có:

tb n

a a

sẽ đợc xác định theo công thức sau:

i

A

∂ = atb 0,5 3 ditb [ Mm ] -(2 14)