Nghiên cứu các thông sổ ảnh hưởng đến khả năng làm sạch bavia bằng dòng hạt mài (AFM)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TÔN KIÊN QUẤY NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG LÀM SẠCH BAVIA BẰNG DÒNG HẠT MÀI (AFM) Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ Khí Mã số: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ •• TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học yị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngẩy 03 tháng 07 nằm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Trân Doãn Sơn Chủ tịch hội đông TS.Phạm Hữu Lộc .Phản biện PGS.TS Phạm Huy Hoàng Phản biện PGS.TS Lê Văn Sỹ Uỷ viên TS Trương Quốc Thanh Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIÊM VU LUÂN VĂN THAC sĩ • a a a Họ tên học viên: Tôn Kiên Quấy MSHV: 1670298 Ngày, tháng, năm sinh: 21/01/1986 Nơi sinh: Tây Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Khí .Mã số : 60.52.01.03 I TÊN ĐÈ TÀI: NGHIÊN cứu CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG LÀM SẠCH BA VIA BẰNG DÒNG HẠT MÀI (AFM) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan phương pháp gia công tinh dòng hạt mài - Khảo sát thơng số ảnh hưởng đến khả làm bavia - Tiến hành thực nghiệm xác định ảnh hưởng thông số gia công đến việc làm bavia phương pháp gia cơng dòng hạt mài - Phân tích kết kết luận III NGÀY GIAO NHIỆM vụ : 11/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019 V CÁN Bộ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): Tp HCM, ngày thảng năm 20 CÁN Bộ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM Bộ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc khẩn trương, nghiêm túc tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: Nghiên cứu thông sổ ảnh hưởng đến khả làm bavia dòng hạt mài (AFM) Nhân dịp xin gửi lời cám ơn chân thành tới: - TS TÔN THIỆN PHƯƠNG người hướng dẫn trực tiếp, dành nhiều thòi gian truyền đạt phương pháp thực đề tài cung cấp tài liệu khoa học - Tập thể cán bộ, thầy giáo khoa khí trường Đại Học Bách Khoa TP HCM góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài TÓM TẮT Đề nghiên cứu thực nghiệm phương pháp xử lý ba-via đánh bóng bề mặt gia cơng phương pháp gia cơng dòng hạt mài Việc nghiên cứu giúp phát triển đề tài theo hướng cải tiến thông số kỹ thuật đầu vào áp suất đùn, số chu kỳ q trình tỉ lệ thể tích dung dịch hạt mài để lấy bavia đạt chất lượng bề mặt gia công tốt cho sản phẩm Nghiên cứu thực nghiệm thực hệ thống lỗ giao lỗ có biên dạng phức tạp Các thơng số đầu vào thay đổi thí nghiệm kết thu sản phẩm so sánh, kiểm tra Dùng phép toán quy hoạch thực nghiệm để đánh giá thông số kỹ thuật đầu vào ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau gia công Sản phẩm gia công cách thực tất xếp có tham số mức, kết có tổng số 8sản phẩm gia cơng để tìm giá trị tối ưu tham số Cuối cùng, kết xác minh phương pháp thực nghiệm tồn phần để tìm giá trị tối ưu tham số.Đe tài hướng đến nghiên cứu để rút kinh nghiệm cung cấp tài liệu xác cho nhóm nghiên cứu sau việc lựa chọn thông số cho chế độ gia công tối ưu ABSTRACT This project will study experimental the processing of burr and surface polishing by abrasive flow machining The research will help to develop the project in the direction of improving the input specifications such as extrusion pressure, number of process cycles and volume ratio of abrasive granules so that burr can be taken and quality surface of products achieved better machining Experimental research will be carried out in intersecting hole systems and holes with complex profiles The input parameters will be changed in the experiments and the results will be compared and tested Use experimental research method to evaluate the input specifications affecting the quality of the product after machining Product were machined by making all possible arrangements of these parameters on levels which resulted into total of products which were machined to find the optimum value of parameters Finally the results were verified using Full factorial method to find the optimum value of parameters The project aims to research to draw experience and provide accurate materials for the following research groups in selecting the parameters for the more optimal processing mode LỜI CAM ĐOAN “Tôi cam kết rằng, nội dung luận văn tơi tự tìm hiểu, tham khảo trích dẫn từ báo khoa học, cơng trình nghiên cứu cơng nhận sách tác giả đáng tin cậy Các công việc trình bày luận văn số cơng việc thực nghiệm tơi thực suốt q trình làm luận văn khơng có phần nội dung luận văn nộp trước Một lần xin cam đoan nêu với thật” MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC sĩ ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv LỜI CAM ĐOAN V MỤC LỤC vi DANH SÁCH HÌNH VẼ viii DANH SÁCH BẢNG BIỂU X CHƯƠNG I: TỒNG QUAN 1.1 Giói thiệu phương pháp gia cơng tinh dòng hạt mài (Abrasive flow machining AFM) 1.2 Các dạng máy gia công tinh dòng hạt mài 1.3 Các phương pháp gia công mở rộng có ứng dụng phương pháp gia cơng dòng hạt mài 1.4 Các nghiên cứu phương pháp gia cơng dòng hạt mài (AFM) CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 26 2.2 Nội dung nghiên cứu 26 2.3 Đối tượng nghiên cứu 27 2.4 Phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài 28 CHƯƠNG III: Cơ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 36 3.1 Tính áp lực cắt lực tác dụng 36 3.2 Các thông số đầu vào phương pháp gia cơng dòng hạt mài 41 CHƯƠNG IV: NGHIÊN cứu THựC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ ĐÉN Q TRÌNH GIA CƠNG DÒNG HẠT MÀI 46 4.1 Thiết kế máy gia cơng dòng hạt mài 46 4.2 4.3 4.3 Mơ hình thí nghiệm 50 Mơ tả thí nghiệm 57 Bảng thí nghiệm 60 4.4 Kết thực nghiệm 62 4.5 Kiểm tra mơ hình quy hoạch thực nghiệm tồn phần 65 4.6 Kết thí nghiệm kích thước vát mép 68 Kết luận Tài liệu tham khảo DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Ngun lý gia cơng dòng hạt mài Hình 1.2: Sơ đồ ngun lý gia cơng dòng hạt mài Hình 1.3 : Cơ chế bóc vật liệu gia cơng dòng hạt mài Hình 1.4 : Các loại máy gia cơng dòng hạt mài Hình 1.5 : Các phương pháp gia cơng dòng hạt mài mở rộng .4 Hình 1.6: Các phương pháp gia cơng dòng hạt mài mở rộng Hình 1.7: Các phương pháp gia cơng dòng hạt mài mở rộng Hình 1.8: Phương pháp gia cơng dòng hạt mài có từ tính Hình 1.9: (a) Giản đồ (b) mơ hình thật phương pháp gia cơng hỗn họp hoá học hạt mài 11 Hình 1.10: Hình dạng hạt mài gia cơng .13 Hình 1.11: Dung dịch polymer p silicone trộn vói hạt mài 14 Hình 1.12: Dung dịch polymer A silicone trộn vói hạt mài 15 Hình 1.13: Sơ đồ ứng suất .18 Hình 1.14: Mơ hình Maxwell độ nhớt [2] 18 Hình 1.15: Nguyên lý AFM vói trục di chuyển quay 23 Hình 1.16: Sơ đồ gia cơng dòng hạt mài có hỗ trợ rung siêu âm 24 Hình 2.1: Chi tiết làm thí nghiệm 27 Hình 2.2: Dung dịch polymer hạt mài trộn lại vói 28 Hình 2.3: Miền giá trị nhân tố 31 Hình 3.1: Sơ đồ độ sâu vết cắt hạt mài hình cầu 37 Hình 3.2: Phân tich góc cắt hạt mài 37 Hình 3.3: Độ sâu rãnh cắt lực hướng tâm gây 39 Hình 3.4: Phân tích lực hạt mài .40 Hình 3.5: Hình dạng hạt mài gia cơng 42 Hình 4.1: Phát thảo kích thước hành trình chiều cao bàn máy 46 Hình 4.2: Sơ đồ phân tích lực kết cấu máy 47 Hình 4.3: Xy lanh chứa dung dịch hạt mài 49 Hình 4.4 : Piston đẩy hạt mài 50 Hình 4.5 : Sơ đồ máy gia cơng dòng hạt mài 50 Hình 4.6: Mặt trước máy làm bavia dung dịch hạt mài 51 Hình 4.7: Kết cấu máy thí nghiệm 52 Hình 4.8: Mơ hình chi tiết máy thí nghiệm 53 Hình 4.9 : Mơ hình máy chuẩn bị gia cơng 53 Hình 4.10: Máy phaỵCNC VMC500 54 Hình 4.11: Bản vẽ mẫu thí nghiệm 55 Hình 4.12 : Mầu thí nghiệm cắt 55 Hình 4.13 : Kính hiển vi điện tử Microscope 56 Hình 4.14: Máy đo độ nhám bề mặt SJ-210 56 Hình 4.15: Phơi nhơm 57 Hình 4.16 : Gia cơng phơi nhơm máy 58 Hình 4.17: Mẩu thí nghiệm chưa gia cơng 58 Hình 4.18: Mẩu thí nghiệm sau 10 lần gia cơng 59 Hình 4.19: Dùng kính hiển vi quan sát chụp ảnh 59 Hình 4.20: Đo độ nhám bề mặt lỗ 59 Hình 4.21 : Ảnh chi tiết mẫu với vị trí chụp ảnh 68 Hình 4.22 : Điểm giao lỗ khoan 68 Hình 4.23 : Điểm giao lỗ khoan gia công 69 Hình 4.24 : Hình ảnh chi tiết sau gia cơng xem kính hiển vi 70 Hình 4.25 : Biểu đồ ảnh hưởng thông số đến độ dài cạnh vát mép 73 Hình 4.26 : Tương tác nhân tố ảnh hưởng đến độ dài cạnh vát mép 74 Hình 4.27 : Tương tác nhân tố ảnh hưởng đến độ dài cạnh vát mép hiển thị dạng không gian 74 Bảng 4.7 : Khoảng biến thiên biến X1,X2,X3 Cận Biến p -> XI Cận 50 Biến chu kỳ L 100 -> x° AX 75 25 7.5 2.5 1/2 1/6 10 X2 1/3 Biến tỷ lệ thể tích 2/3 -> X3 Từ biến tự nhiên bảng 4.7 ta quy đổi biến mã hố để làm thực nghiệm Đơi biên X,- = ——— tìm hàm mục tiêu dạng AX — Yi = ao + X1+a2X2 + a3X3 4.5.2 Xác đinh sổ aj (4.2) Từ bảng 4.5 ta suy bảng ma trận mã hố trường hcrp thí nghiệm bảng 4.8 Bảng 4.8 : Bảng ma trận thực nghiệm mã hoá Áp suẩt Chu kỳ Tỉ lệ hạt mài Độ nhám bề mặt lỗ (Rz) TT Xl X2 X3 yi -1 -1 -1 14.829 14.269 14.532 -1 -1 17.679 17.96 y2 ys 17.32 -1 -1 6.681 6.875 6.53 1 -1 8.445 -1 -1 8.201 7.703 7.005 8.62 7.254 -1 9.033 9.785 8.945 -1 1 4.607 4.29 4.35 1 7.645 7.566 7.367 63 Bảng 4.9 thành lập từ bảng 4.8 vói cột độ nhám bề mặt lỗ Y tính dạng trung bình trường họp đo độ nhám Bảng 4.9 : Ma trận thực nghiệm với nhân tố mã hoá N Áp suất Chu kỳ Tỉ lệ hạt mài Độ nhám bề mặt lỗ (Rz) xo Xl X2 X3 Ỹ +1 14.21 -1 -1 -1 +1 17.653 -1 -1 +1 6.695 -1 -1 +1 8.422 -1 1 +1 7.127 -1 -1 +1 9.254 -1 +1 4.416 -1 1 +1 7.526 1 Bảng 4.10 : Ma trận M = XTX vế phải XT.Y Ma trận M = XTX với X ma trận thực nghiệm, XT ma trận chuyển vị ma trận X Ma trận XTY với ma trận Y dược lấy từ cột Y bảng 4.9 Ma trận M = XTX 0 XT.Y 75.163 0 14.547 0 -19.045 0 -18.797 64 Bảng 4.11 : Ma trận nghịch đảo M"1 hệ số hàm Ma trận nghịch đảo M'1 tức ma trận nghịch đảo Ợí T X) Các hệ số hàm aj tính theo cơng thức A = T Ợítrận xy lnghịch Ọí T Y) đảo M1 Ma 0.125 0.125 0 0 0.125 0 Hệ số hàm Y ao 9.395375 1.818375 a2 -2.38063 0.125 a3 -2.34963 0 Vói hệ số Ọj tìm ta nhận phưcmg trình hồi quy sau: y = 9.3954 + 1.8184.X1 - 2.38x2 - 2.35x3 (4.3) 4.6 Kiểm tra mơ hình quy hoạch thực nghiệm tồn phần Ước lượng ý nghĩa hệ số phưcmg trình hồi quy Đại lượng tb xác định theo bảng phân phối Student vói q = 0.01 số bậc tự fy = N(n-l) = 8(3-1)= 16 Từ phụ lục [ 13 ] ta thu tb = 2.92 Bảng 4.12 : Giá trị phưong sai tái phưcmg trình hồi quy thu từ thí nghiệm y2 ys ỹ 0.2 j ỹj 14.829 13.269 11.532 14.21 2.72 12.307 17.679 17.96 17.32 17.653 0.103 15.9438 6.681 5.875 4.53 6.695 1.18 7.547 8.201 12.445 10.62 8.422 4.532 11.1838 4.703 9.005 7.254 7.127 4.68 7.607 N yi s 65 9.033 9.785 8.945 9.254 0.213 11.2438 5.607 3.29 4.35 4.416 1.345 2.847 6.645 8.566 7.367 7.526 0.941 6.4838 Phương sai Sj2 tính theo cơng thức sau: XI', 'ĩ , J = ^ - - với j=l,2, N J n-1 Phương sai tái phương trình hồi quy = 15^14 =196 (4.4) 88 Phương sai hệ số phương trình hồi quy : ' nN Suy /(a.) = ^M = —= 0.082 3.8 (4.5) j(a.) =0.286 Cho nên ^(a.) = 2.92 X 0.286 = 0.83512 (4.6) Trong hệ số phương trình hồi quy ao, ai,a2,a3 thoả mãn điều kiện > tb.s(ai) = 0.83512 Ta khơng cần tính lại hệ số phương trình hồi quy y = 9.3954 + 1.8184.X1 - 2.38x2 - 2.35x3 Xác định khoảng tin cậy hệ số phương trình hồi quy ai-tA a i)^Pi^ a i + t A a i) (4-7) 8.56 < /?0 < 10.23 0.983