nghiên cứu biên soạn tài liệu tham khảo atlas đồ gá chế tạo mô hình đồ gá tham khảo dựa trên công nghệ in 3d

HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO ATLAS ĐỒ GÁ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐỒ GÁ THAM KHẢO DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ IN 3D”... Mã số đề

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết

- Môn đồ án công nghệ chế tạo máy là một trong hai đồ án tiên quyết mà sinh viên cơ khí cần làm trước khi làm đồ án tốt nghiệp Đồ án giúp sinh viên cơ khí nắm rõ quy trình công nghệ gia công chị tiết là như thế nào, bằng cách nghiên cứu chi tiết giáo viên hướng dẫn giao cho sinh viên, để hổ trợ trong quá trình nghiên cứu quy trình công nghệ, tính toán, chế tạo đồ gá, sinh viên có thể tham khảo sách tài liệu liên quan đến đồ gá tiêu biểu nhất là cuốn sổ tay Atlas đồ gá của PGS TS TRẦN VĂN ĐỊCH Tuy nhiên tài liệu này đa phần đã quá cũ, nguồn khó coi, một số cơ cấu quá phức tạp khó cho sinh viên tham khảo Vì thế việc số hóa, cập nhật hình ảnh cơ cấu cho Atlas đồ gá là rất quan trọng giúp sinh viên cơ khí SPKT tiếp cận với nguồn tài liệu mới dễ dàng.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Việc số hóa tài liệu sổ tay Atlas đồ gá của PGS TS TRẦN VĂN ĐỊCH có ý nghĩa quan trọng khi giữ gìn những nội dung, số liệu, của tài liệu gốc cũng như phát triển chúng giúp tiếp cận nhưng thế hệ tiếp theo Vì công nghệ luôn phát triển sẽ luôn có nhiều cái mới.

Mục tiêu nghiên cứu

- Những mục tiêu chính của đồ án:

+ Số hóa một số nguồn tài liệu đồ gá

+ Cập nhật những nội dung, hình ảnh mới cho Atlas

+ Cập nhật các chi tiết và cơ cấu mới cho Atlas

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: chủ yếu là sổ tay Atlas đồ gá của PGS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH và các tài liệu đồ gá, bản vẽ, hình ảnh liên quan đến đồ gá

- Phạm vị nghiên cứu: tập trung vào sinh viên cơ khí đang làm đồ án CNCTM, và các sinh viên làm bài tập liên quan đến đồ gá

1.5 Phương pháp nghiên cứu Đề tài này được thực hiện theo các phương pháp nghiên cứu sau:

+ Phương pháp nghiên cứu thông qua tài liệu, sách vở: đọc, nghiên cứu các loại sách báo cũng như các tài liệu trên mạng đồ gá gia công trong và ngoài nước

+ Phương pháp phân tích tổng hợp: sau khi tham khảo các nguồn tài liệu đã tìm được về đồ gá tiến hành so sánh các tài liệu với nhau tổng hợp chúng đưa vào Atlas

+ Phương pháp chỉnh sửa: xem xét chọn lọc những hình ảnh cần giữa lại hoặc bỏ đi cho hợp

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài này được thực hiện theo các phương pháp nghiên cứu sau:

+ Phương pháp nghiên cứu thông qua tài liệu, sách vở: đọc, nghiên cứu các loại sách báo cũng như các tài liệu trên mạng đồ gá gia công trong và ngoài nước

+ Phương pháp phân tích tổng hợp: sau khi tham khảo các nguồn tài liệu đã tìm được về đồ gá tiến hành so sánh các tài liệu với nhau tổng hợp chúng đưa vào Atlas

+ Phương pháp chỉnh sửa: xem xét chọn lọc những hình ảnh cần giữa lại hoặc bỏ đi cho hợp

Kết cấu đồ án tố nghiệp

Trong quá trình gia công , đồ gá là thiết bị công nghệ cần thiết để xác định đúng vị trí của phôi so với các dụng cụ cắt và giữ chặt phôi dưới tác dụng của lực cắt khi gia công Ngoài ra đồ gá còn để lắp ráp và kiểm tra các sản phẩm gia công cơ khí

2.1.1 Cấu tạo tổng quát của đồ gá

Các loại đồ gá có kết cấu đa dạng tuy nhiên nguyên lí làm việc của nó gần giống nhau

- Bộ phận định vị : dùng để xác định vị trí của chi tiết trên đồ gá (phiến tì, chốt định vị, trục gá, khối V …)

- Bộ phận kẹp chặt : thực hiện các thao tác kẹp chặt chi tiết gia công (ren, bánh lệch tâm, chấu kẹp, đòn …)

- Bộ phận hướng dẫn dụng cụ cắt (so dao) : dùng để xác định chính xác vị trí của dao với đồ gá hay chi tiết (phiến dẫn, then dẫn, dưỡng sao dao…)

- Chi tiết định vị đồ gá trên máy gia công : sử dùng để xác định vị trí của đồ gá trên bàn máy (then định hướng khi gia công phay…)

- Thân đồ gá và đế đồ gá là hai phần cơ bản được sử dụng để lắp ráp các bộ phận và tạo thành một bộ đồ gá hoàn chỉnh

- Ngoài các chi tiết trên, để đáp ứng yêu cầu gia công, đồ gá còn bao gồm các chi tiết và cơ cấu khác như :cơ cấu phân độ, cơ cấu định tâm, cơ cấu phóng đại lực kẹp, cơ cấu sinh lực, và nhiều cơ cấu và chi tiết khác nữa

Tùy thuộc vào các yếu tố như : dạng sản xuất, dạng của chi tiệt, máy dùng cho nguyên công, nguyên công cần gia công hay kiểm tra, lắp Ngươì thiết kế quá trình gia công có thể dựa vào chúng để đưa ra loại đồ gá thính hợp

2.2.1 Phân loại theo công dụng

- Đồ gá gia công: đồ gá trên máy phay, đồ gá máy tiện, đồ gá máy khoan…

2.2.2 Phân loại theo tính vạn năng

-Đồ gá vạn năng thông dụng: Loại đồ gá này được sử dụng để định vị và kẹp chặt các chi tiết khác nhau trong quá trình sản xuất đơn chiết và hàng loạt nhỏ Ví dụ, có thể kể đến một số loại như mâm cặp vạn năng, êtô vạn năng, hoặc đầu phân độ.

- Đồ gá chuyên dùng: Là đồ gá này chỉ sử dụng duy nhất cho một loại chi tiết Khi thay đổi chi tiết sẽ không dùng được tiếp nữa

2.2.3 Phân loại theo nguồn sinh lức được sử dụng để kẹp chặt:

-Kẹp bằng tay, kẹp bằng khí nén, thủy lực, điện lực, chân không…

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI DỒ GÁ

Khái niệm đồ gá

Trong quá trình gia công , đồ gá là thiết bị công nghệ cần thiết để xác định đúng vị trí của phôi so với các dụng cụ cắt và giữ chặt phôi dưới tác dụng của lực cắt khi gia công Ngoài ra đồ gá còn để lắp ráp và kiểm tra các sản phẩm gia công cơ khí

2.1.1 Cấu tạo tổng quát của đồ gá

Các loại đồ gá có kết cấu đa dạng tuy nhiên nguyên lí làm việc của nó gần giống nhau

- Bộ phận định vị : dùng để xác định vị trí của chi tiết trên đồ gá (phiến tì, chốt định vị, trục gá, khối V …)

- Bộ phận kẹp chặt : thực hiện các thao tác kẹp chặt chi tiết gia công (ren, bánh lệch tâm, chấu kẹp, đòn …)

- Bộ phận hướng dẫn dụng cụ cắt (so dao) : dùng để xác định chính xác vị trí của dao với đồ gá hay chi tiết (phiến dẫn, then dẫn, dưỡng sao dao…)

- Chi tiết định vị đồ gá trên máy gia công : sử dùng để xác định vị trí của đồ gá trên bàn máy (then định hướng khi gia công phay…)

- Thân đồ gá và đế đồ gá là hai phần cơ bản được sử dụng để lắp ráp các bộ phận và tạo thành một bộ đồ gá hoàn chỉnh

- Ngoài các chi tiết trên, để đáp ứng yêu cầu gia công, đồ gá còn bao gồm các chi tiết và cơ cấu khác như :cơ cấu phân độ, cơ cấu định tâm, cơ cấu phóng đại lực kẹp, cơ cấu sinh lực, và nhiều cơ cấu và chi tiết khác nữa.

Phân loại đồ gá

Tùy thuộc vào các yếu tố như : dạng sản xuất, dạng của chi tiệt, máy dùng cho nguyên công, nguyên công cần gia công hay kiểm tra, lắp Ngươì thiết kế quá trình gia công có thể dựa vào chúng để đưa ra loại đồ gá thính hợp

2.2.1 Phân loại theo công dụng

- Đồ gá gia công: đồ gá trên máy phay, đồ gá máy tiện, đồ gá máy khoan…

2.2.2 Phân loại theo tính vạn năng

-Đồ gá vạn năng thông dụng: Loại đồ gá này được sử dụng để định vị và kẹp chặt các chi tiết khác nhau trong quá trình sản xuất đơn chiết và hàng loạt nhỏ Ví dụ, có thể kể đến một số loại như mâm cặp vạn năng, êtô vạn năng, hoặc đầu phân độ.

- Đồ gá chuyên dùng: Là đồ gá này chỉ sử dụng duy nhất cho một loại chi tiết Khi thay đổi chi tiết sẽ không dùng được tiếp nữa

2.2.3 Phân loại theo nguồn sinh lức được sử dụng để kẹp chặt:

-Kẹp bằng tay, kẹp bằng khí nén, thủy lực, điện lực, chân không…

Mục tiêu và yêu cầu đồ gá

- Tối ưu hóa thời gian gá đặt mà vẫn đảm bảo được chính xác

- Tăng cường nâng suất công nghệ của máy

- Hạn chế sai sót khi gia công các chi tiết phức tạp

-Tăng cường tự đông hóa cho công việc

=>Mục tiêu chính của thiết kế đồ gá là giảm chi phí sản xuất trong khi vẫn duy trì chất lượng và tăng sản lượng.

CÁC CHI TIẾT CỦA ĐỒ GÁ

Các chi tiết lắp thông dụng

Bảng 3-1 Các loại bulong thường gặp

1 bulong đầu 6 cạnh Vật liệu:

Thép CT3:CT4 D÷48mm lP÷220mm S0÷75mm

2 bulong bản lề Vật liệu:

Thép CT3:CT4 D÷36mm lP÷320mm

Thép 45 HRC 33÷38 d cho từ M4÷M16 D=7÷24mm l=8÷50mm

4 bulong đầu dù Vật liệu:

5 bulong lục giác chìm Vật liệu Thép

Bảng 3-2 Các loại đai ốc

1 đai ốc 6 cạnh Vật liệu: Thép

40X HRC 33÷38 d cho ren 10x2 ÷ 40x6 m÷60mm s$÷55mm

2 đai ốc đầu tròn Vật liệu: thép

40X d cho từ M4 đến M24 HRC 30÷38 S=7÷36mm m=3,2÷19mm h=8÷42mm dk=6,5÷34mm t=5,5÷31mm

3 đai ốc có vành Vật liệu: Thép

40X HRC 33÷38 d cho ren 10x2 ÷ 40x6 m=8÷30mm s÷43mm

1 chốt côn Vật liệu: thép

2 chốt con đầu có ren D÷48mm lP÷220mm

3 chốt con có ren trong D cho từ

Các chi tiết định vị

3.2.1 Định vị mặt phẳng chốt tỳ và phiến tỳ

Bảng 3-4 Các loại chốt tỳ và phiến tỳ

1 các loại chốt tỳ Vật liệu: thép

2 phiến tỳ loại I Vật liệu: thép

3 phiến tỳ loại II Vật liệu: thép

3.2.2 Định vị mặt trụ ngoài khối V

1 khối V cố định mặt cạnh Vật liệu: thép

2 khối V cố định mặt đáy

3 khối V di động loại I,II Vật liệu: thép

3.2.3 Định vị mặt trụ trong chốt trụ tròn và chốt trám

Bảng 3-6 Các loại chốt trụ và chốt trám

1 chốt trụ tròn loại I, II có ren và không ren Vật liệu: thép

2 chốt trám loại I, II có ren và không ren Vật liệu: thép

Các chi tiết kẹp chặt

3.3.1 Bạc chữ C và các loại vòng đệm

Bảng 3-7 Bạc chữ C và các loại vòng đệm

1 các loại bạc chữ C Vật liệu: Thép

2 các loại vòng đệm Vật liệu: Thép

CT3( loại I) Thép 45(loại II,III)

HRC 40÷45 cho loại II và III d=3÷30mm D=7÷50mm

Bảng 3-8 Các loại thanh kẹp

1 thanh kẹp tay quay loại I Vật liệu: Thép

2 thanh kẹp tay quay loại II

3 thanh kẹp tay quay loại III Vật liệu: Thép

4 thanh kẹp trược Vật liệu: Thép

5 thanh kẹp dạng chấu kẹp Vật liệu: Thép

Bảng 3-9 Các loại tay quay

1 tay quay đầu có ren 2 loại Vật liệu: Thép

2 tay quay đầu bánh Vật liệu: Thép

Các chi tiết dẫn hướng

Bảng 3-10 Các loại bạc dẫn

1 bạc lót cố định Vật liệu : Thép

9XC khi d≤9mm và Y10(HRC 60) khi d˃9÷27mm d=0,19÷80mm D=2,8÷100mm H=4÷80mm

2 bạc lót cố định có vai Vật liệu : Thép

9XC khi d≤9mm và Y10(HRC 60) khi d˃9÷27mm d=0,19÷80mm D=2,8÷100mm H=4÷80mm

3 bạc thay đổi Vật liệu : Thép

9XC khi d≤9mm và Y10(HRC 60) khi d˃9÷27mm d=3,4÷50mm

3.4.2 Các loại cử so dao

Hình 3-2: Cử so dao mặt ngang

Thân đồ gá

CƠ CẤU KẸP CHẶT

Khái niệm kẹp chặt

Sau khi đã quyết định phương hướng định vị phù hợp, bước tiếp theo là lựa chọn phương án kẹp chặt chi tiết để thực hiện quy trình gia công.

Kẹp chặt là tác động lực lên chi tiết gia công để làm cho nó không còn xê dịch hoặc rung động do lực cắt hay các lực khác trong quá trình gia công Để thực hiện việc đó phải có cơ cấu kẹp chặt, cơ cấu kẹp chặt trong đồ gá là một hệ thống đi từ nguồn sinh lực đến vấu của đồ kẹp tì lên chi tiết : Nguồn sinh lực (cơ cấu sinh lực), cơ cấu truyền lực (cơ cấu phóng đại lực, cơ cấu liên động phân bố lực kẹp)

Phương, chiều, điểm đặt và trị số lực kẹp

Khi thiết kế các cơ cấu kẹp ta cần chú ý một số vấn đề chính sau đây :

4.2.1 Phương và chiều lực kẹp

Một số ví dụ hình 4-1 :

Hình 4-1: Quan hệ giữa hướng và phương của lực kẹp so với hướng và phương của lực cắt, cũng như trọng lượng của chi tiết, là rất quan trọng trong quá trình gia công

P- lực cắt ; G- trọng lượng chi tiết ;W- lực kẹp

Tử hình 4-1, ta thấy ở hình 4-1a phương và chiều lực kẹp chặt là tốt nhất và hình 4-1g là xấu nhất

4.2.2 Điểm đặt của lực kẹp

Hình 4-3: a- vị trí điểm đặt lực kẹp không đúng, b-vị trí điểm đặt lực kẹp đúng

Hình 4-2: Vị trí điểm đặt lực

4.2.3 Tính lực kẹp chặt cần thiết W

- Xác định lực kẹp thực tế bằng cách nhân thêm với hệ số an toàn k :

Trong đó: W- lực kẹp thực tế; 𝑊 𝑡𝑡 lực kẹp tính toán tinh theo điều kiện cân bằng; K - hệ số an toàn, K=𝑘 0 𝑘 1 𝑘 2 𝑘 3 𝑘 4 𝑘 5 𝑘 6

Hệ số an toàn chung, k₀, được xác định như sau: k₀ = 1,5 + 2

Hệ số k₁, đánh giá lượng dư không đều, có giá trị khác nhau tùy thuộc vào quá trình gia công: khi gia công thô, k₁ = 1,2; khi gia công tinh, k₁ = 1,0

Hệ số k₆, tính đến mô men làm lật phối quay quanh điểm tựa, khi định vị trên các chốt tì, có giá trị là k₆ = 1,0 Khi định vị trên các phiến tì, hệ số này tăng lên và có giá trị là k₆ 1,5

Chính xác, việc xác định từng hệ số riêng biệt phải dựa trên điều kiện cụ thể của quá trình làm việc

4.3 Các cơ cấu kẹp chặt

Có nhiều cách phân loại cơ cấu kẹp chặt, dưới đây là một số cách phân loại được sử dụng rộng rãi:

-Phân theo nguồn sinh lực

-Phân theo phương pháp kẹp chặt có:kẹp một chi tiết hoặc nhiều chi tiết; kẹp một lần hoặc nhiều lần

Kẹp chặt bằng chêm

Chêm là Khi đóng chặt, chi tiết kẹp tạo ra lực kẹp trên bề mặt của nó, với điểm đặc biệt là có hai bề mặt làm việc không song song với nhau Trong quá trình làm việc, nhờ lực ma sát giữa hai bề mặt làm việc mà chêm không tụt ra được và được gọi là tự hãm Tính chất tự hãm của chêm có một ý nghĩa rất quan trọng trong kẹp chặt

- Chêm phẳng chỉ có một mặt nghiêng (hình 4-4)

Hình 4-4: cơ cấu kẹp bằng chêm phẳng chỉ có một mặt nghiêng; 1- chêm, 2-con lăn,3-đòn

Kẹp chặt bằng ren

Cơ cấu kẹp chặt ren vít là một phương thức phổ biến trong quá trình gia công các chi tiết Khi sử dụng ren vít để kẹp, ta thường dùng bu lông và đai ốc để tạo ra lực kẹp cần thiết

Cơ cấu kẹp chặt sử dụng ren vít có thể được thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua đòn kẹp Khi kẹp trực tiếp, có thể sử dụng kiểu vít kẹp chặt, trong đó đai ốc là cố định, hoặc là đai ốc kẹp chặt, trong đó vít là cố định

Bảng 4-1 cơ cấu kẹp ren

1 Cơ cấu không gây biến dạng của thân đô gá đồ gá được sử dụng khi không cho phép biến dạng thân đồ gá

2 Kẹp chặt qua chi tiết dệm chi tiết được kẹp thông qua chi tiết đệm

Khi thay chi tiết giai công thì mỏ kẹp phải xoay một góc Để xoay mỏ kẹp mặt đầu của vít phải dược rút ra khỏi chi tiết đệm

4 Mỏ kẹp lật Cho phép kẹt chặt theo hai phía vuông góc với nhau Kẹp chặt đai ốc 1 các mỏ kẹp 2 và 3 lật được

Cho phép kẹt chặt theo hai phía vuông góc với nhau Kẹp chặt đai ốc 4 các mỏ kẹp 2 và 1 lật được

6.Kẹp chặt bằng đai ốc và trục vít có đầu dạng phẳng

Rút ngắn thời gian kẹp chặt chi tiết

8 Cơ cấu kẹp liên động

Kẹp và tháo chi tiết thực hiện bằng đai ốc lớn còn 2 đai ốc còn lại có vai trò thay đổi độ cao

Ghi chú: Sưu tầm trên các nguồn khác nhau

Kẹp bằng bánh lệch tâm (kẹp chặt bằng cam )

Người ta cũng sử dụng các bánh lệch tâm (cam) để việc kẹp chặt chi tiết Kẹp bằng bánh lệch tâm có ưu điểm là thao tác rất nhanh Bánh lệch tâm là chi tiết dạng đĩa (trục) tròn xoay có tâm quay lệch với tâm hình học của nó một khoảng Khi kẹp bằng bánh lệch tâm, người ta nhờ vào tính tự hãm của nó để thực hiện việc kẹp.

Cơ cấu kẹp khác

4.7.1 Kẹp chặt bằng thanh trượt bánh răng

Hình 4-6: Cơ cấu kẹp bằng thanh trượt bánh răng

4.8.2 Kẹp chặt bằng lực chạy dao

Hình 4-7: Đồ gá có tấm dẫn treo

4.8.3 Kẹp chặt bằng nguồn khí nén và hút chân không

Hình 4.9: Đồ gá kẹp bằng lực hút chân không( trên internet )

ĐỊNH VỊ BẰNG CHỐT TỲ

Thân đồ gá

Độ chính xác của quá trình gia công chi tiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố, và một trong số những yếu tố quan trọng là sai số gá đặt, hay còn gọi là độ chính xác của quá trình gia công Sai số gá đặt xuất hiện khi việc đặt chuẩn không trùng với kích thước gốc, khi có biến dạng bề mặt của chi tiết do lực kẹp gây ra, và do sai số của đồ gá đặt Công thức dưới đây được sử dụng để xác định sai số gá đặt:

𝜀 𝑚 : sai số mòn của đồ gá

𝜀 đ𝑐 : sai số điều chỉnh của đồ gá

Bảng 7-1 Sai số gá đặt khi đặt trên mâm cặp Đồ gá 𝜀 𝑔đ

Trục gá đơn và kẹp mặt ở 2 đầu 10

Mâm cặp 3 chấu đế kẹp chi tiết D