Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa thiết kế kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ trên cơ sở chế độ cắt

Nhan đề : Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa thiết kế kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ trên cơ sở chế độ cắt Tác giả : Lê Khắc Tiến Người hướng dẫn: Lê Đức Độ Từ khoá : Máy phay; Máy phay CNC; Chế độ cắt Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về kết cấu máy phay CNC; cơ sở phương pháp phân tích động lực học và phần mềm sử dụng; phân tích động lực học và tối ưu hóa kết cấu máy phay CNC.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 2020 LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa thiết kế kết cấu KỸ THUẬT CƠ KHÍ máy phay CNC cỡ nhỏ sở chế độ cắt LÊ KHẮC TIẾN letien.lkt2@gmail.com Ngành Kỹ thuật khí Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Đức Độ LÊ KHẮC TIẾN - CB180001 Chữ ký GVHD Viện: Cơ Khí HÀ NỘI, 09/2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi, chưa cơng bố cơng trình chưa đăng tài liệu, tạp chí, hội nghị khác Những kết nghiên cứu luận văn trung thực Hà Nội, tháng năm 2020 Tác giả luận văn Lê Khắc Tiến LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy hướng dẫn Tiến sĩ Lê Đức Độ tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô môn Máy Ma sát học có góp ý để tơi xây dựng hồn thiện nội dung đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo, đồng nghiệp công ty TNHH Sản xuất thiết bị Cơ điện tử IMI tạo điều kiện tối đa thời gian, công việc; hỗ trợ tài liệu, góp ý giúp tơi hồn thành luận văn Lời sau cùng, xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, anh chị người bạn chia sẻ quãng thời gian này, nguồn động lực lớn giúp hồn thành q trình học tập Xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa thiết kế kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ sở chế độ cắt” Tác giả luận văn: Lê Khắc Tiến Khoá: CB2018B Người hướng dẫn: TS Lê Đức Độ Nội dung tóm tắt: a) Lý chọn đề tài Trong phát triển ngành cơng nghiệp khí, đặc biệt lĩnh vực sản xuất khuôn mẫu, vỏ điện thoại kim loại, sản xuất đồ gỗ… máy cơng cụ đóng vai trị quan trọng Ngày nay, máy công cụ với hệ thống điều khiển số có tham gia máy tính (máy CNC) trở nên phổ biến nhiều doanh nghiệp sử dụng Máy CNC có khả sản xuất sản phẩm với hình dáng phức tạp mà đảm bảo suất, chất lượng đáp ứng đa dạng sản phẩm Việc phân tích động lực học kết cấu máy sở giúp người thiết kế cải tiến tối ưu hóa kết cấu máy, đảm bảo độ bền, độ cứng vững độ ổn định máy khí làm việc Phân tích động lực học kết cấu máy sở để đưa điều kiện làm việc cho máy Hiểu biết động lực học máy giúp đánh giá trạng thái kết cấu máy làm việc, đánh giá yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng gia cơng, từ dự đốn ngăn chặn cố bất ngờ xảy Việc tối ưu hóa thiết kế kết cấu máy sở để giảm chi phí chế tạo, hạ giá thành, cải thiện kích thước khơng gian máy…giúp tăng chất lượng sản phẩm tính cạnh tranh Xuất phát từ lý trên, tác giả thực đề tài luận văn Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa thiết kế kết cấu máy phay CNC sở điều kiện gia công b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu  Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu phân tích động lực học kết cấu máy phay CNC sở chế độ cắt - Phân tích yếu tố chế độ cắt ảnh hưởng tới kết cấu máy - Đánh giá kết cấu máy sở mô phần mềm - Điều chỉnh thiết kế, tối ưu kết cấu máy  Đối tượng nghiên cứu - Phương pháp phần tử hữu hạn FEM; xây dựng mơ hình phần mềm AutoDesk Inventor phân tích động lực học kết cấu máy phần mềm ANSYS - Máy phay CNC cỡ nhỏ  Phạm vi nghiên cứu Xác định ứng suất xuất mơ hình mơ máy phay cỡ nhỏ, đánh giá độ bền kết cấu máy tối ưu kết cấu máy c) Tóm tắt nội dung thực đóng góp tác giả  Nội dung nghiên cứu gồm: - Tổng quan vấn đề nghiên cứu: gồm giới thiệu chung máy CNC dạng kết cấu máy CNC, yếu tổ ảnh hưởng tới kết cấu máy phương pháp phân tích động lực học, tối ưu kết cấu máy nghiên cứu nước - Cơ sở lý thuyết mơ hình động lực học tổng qt, phương pháp phần tử hữu hạn, phần mềm chuyên dụng kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ xét đến đề tài - Phân tích kết cấu máy phay CNC xuất phát từ việc xác định lực đặt, xây dựng mơ hình máy phần mềm AutoDesk Inventor phân tích phần mềm ANSYS - Tiến hành tối ưu kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ đề tài  Những đóng góp mới: - Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm chuyên dụng ANSYS để phân tích động lực học kết cấu máy phay CNC đánh giá độ bền kết cấu máy trường hợp đặt tải trọng thay đổi theo thời gian d) Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp khái quát hóa tài liệu - Phân tích đánh giá kết dựa sở lý thuyết mô e) Kết luận Tìm hiểu nội dung tổng quan máy công cụ CNC; đặc điểm kết cấu máy phay CNC Tìm hiểu số nghiên cứu ngồi nước cơng bố phân tích động lực học tối ưu hóa kết cấu máy Trình bày mơ hình động lực học máy phay CNC đề tài Lực cắt trường hợp phay dao phay ngón thơng số ảnh hưởng tới lực cắt Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn sở để mô động lực học kết cấu máy phần mềm ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn Từ đó, luận văn phân tích động lực học kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ đơn giản hóa; ứng dụng kết cơng trình nghiên cứu mơ hình lực cắt dao phay ngón theo thời gian làm thơng số đầu vào sử dụng phần mềm chuyên dụng để phân tích Tác giả đánh giá độ bền kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ tác dụng lực, mômen cắt theo thời gian, đưa nhận xét ứng suất chuyển vị xuất thành phần kết cấu máy Kết cho thấy kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ đảm bảo độ bền sở để tối ưu kết cấu máy giúp giảm khối lượng đảm bảo độ bền, độ cứng vững ổn định máy Xây dựng bảng so sánh kết mô động lực học mơ hình máy ban đầu mơ hình sau tối ưu Tác giả luận văn Lê Khắc Tiến NỘI DUNG PHẦN MỞ ĐẦU 13 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU MÁY PHAY CNC 15 1.1 Giới thiệu chung máy công cụ CNC 15 1.1.1 Lịch sử phát triển xu hướng thị trường máy công cụ CNC 15 1.1.2 Đặc điểm máy công cụ CNC 18 1.1.3 Phạm vi ứng dụng 20 1.2 Kết cấu máy phay CNC 21 1.2.1 Kết cấu chung máy CNC khái niệm 21 1.2.2 Đặc điểm đánh giá kết cấu máy phay CNC 25 1.3 Các nghiên cứu phân tích động lực học tối ưu kết cấu máy phay CNC32 CHƯƠNG II: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG 43 2.1 Lực cắt mơ hình động lực học máy 43 2.1.1 Lực cắt phay dao phay ngón [8] 43 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt 44 2.1.3 Mơ hình lực cắt phụ thuộc vào chế độ cắt thời gian gia công τ 47 2.1.4 Mơ hình động học máy phay CNC đề tài 48 2.1.5 Mơ hình động lực học máy phay CNC đề tài 49 2.2 Một số khái niệm tốn tối ưu hóa kết cấu 49 2.2.1 Các biến thiết kế 49 2.2.2 Hàm mục tiêu 50 2.2.3 Phân loại tốn tối ưu hóa kết cấu 51 2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 52 2.3.1 Giới thiệu 52 2.3.2 Lịch sử 52 2.3.3 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 53 2.4 Khái quát phần mềm Autodesk Inventor ANSYS 57 2.4.1 Phần mềm Autodesk Inventor 57 2.4.2 Phần mềm ANSYS 58 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TỐI ƯU HÓA KẾT CẤU MÁY PHAY CNC 61 3.1 Xác định tải trọng mômen tác động lên kết cấu máy CNC 61 3.2 Xây dựng mơ hình máy CNC phần mêm Autodesk Inventor 62 3.3 Tiến hành phân tích động lực học máy phay CNC đề tài môi trường ANSYS 66 3.4 Tối ưu hóa kết cấu máy phay CNC 92 3.4.1 Xây dựng mơ hình tối ưu 92 3.4.2 Phân tích mơ hình máy sau tối ưu 93 KẾT LUẬN 100 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 101 Tài liệu tham khảo 102 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên đầy đủ STT Chữ viết tắt CNC ANSYS FEA Finite Element Analysis FEM Finite Element Method Computer Numerical Control Analysis System DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Chuyển vị máy phay giường [5] 33 Bảng 1.2: Đánh giá ứng suất Von-Mises [5] 33 Bảng 1.3: Bảng tổng hợp chế độ q trình mơ [6] 38 Bảng 1.4 Giá trị ứng suất tương ứng trường hợp chiều sâu phay [7] 38 Bảng 1.5 Giá trị chuyển vị tương ứng trường hợp chiều sâu phay [7] 41 Bảng 3.1: Các thành phần lực cắt Px, Py, Pz Mz 61 Bảng 3.2: Bảng tập hợp chuyển vị ứng suất theo thời gian trường hợp khảo sát 87 Bảng 3.3: Bảng so sánh ứng suất, chuyển vị mơ hình trường hợp 98 Bảng 3.4: Bảng so sánh ứng suất, chuyển vị mơ hình trường hợp 98 F(t) F(t) t (ph) t (s) Trường hợp 05 Chuyển vị (mm) Min Max Ave Ứng suất (Mpa) Min Max Ave 300 1.3279 0.2578 7.28E-07 139.58 3.7080 10 600 1.4450 0.2808 8.45E-07 151.92 4.0519 15 900 1.5176 0.2952 9.23E-07 159.59 4.2669 20 1200 1.5710 0.3057 9.83E-07 165.23 4.4259 25 1500 1.6136 0.3141 1.03E-06 169.72 4.5530 30 1800 1.6491 0.3211 1.08E-06 173.49 4.6596 35 2100 1.6796 0.3272 1.11E-06 176.72 4.7515 40 2400 1.7065 0.3325 1.15E-06 179.56 4.8324 45 2700 1.7304 0.3372 1.18E-06 182.1 4.9049 50 3000 1.7521 0.3415 1.20E-06 e) Trường hợp 05 184.4 4.9706 F(t) F(t) t (ph) t (s) Trường hợp 06 Chuyển vị (mm) Min Max Ave Ứng suất (Mpa) Min Max Ave 300 0.5528 0.1172 1.60E-06 142.59 3.6770 10 600 0.6035 0.1287 1.75E-06 156.17 4.0172 15 900 0.6352 0.1359 1.85E-06 164.76 4.2307 20 1200 0.6586 0.1413 1.92E-06 171.16 4.3887 25 1500 0.6772 0.1456 1.97E-06 176.29 4.5153 30 1800 0.6929 0.1492 2.02E-06 180.62 4.6214 35 2100 0.7063 0.1523 2.06E-06 184.36 4.7130 40 2400 0.7182 0.1551 2.10E-06 187.66 4.7938 45 2700 0.7288 0.1576 2.13E-06 190.63 4.8662 50 3000 0.7384 0.1598 2.16E-06 f) Trường hợp 06 193.33 4.9319 89 Giá trị chuyển vị lớn trường hợp 1.60 1.40 Các trường hợp Chuyển vị (mm) 1.80 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 TH5 0.00 300 600 TH3 900 1200 1500 Thời gian (s) 2100 2400 2700 TH1 3000 600 1.45 900 1.52 1200 1.57 1500 1.62 1800 1.65 2100 1.68 2400 1.71 2700 1.73 3000 1.76 TH2 0.5620 0.6134 0.6455 0.6692 0.6882 0.7040 0.7176 0.7296 0.7404 0.7501 TH3 1.3192 1.4355 1.5077 1.5607 1.6030 1.6383 1.6686 1.6953 1.7191 1.7406 TH1 TH4 300 1.33 1800 0.61 0.64 0.66 0.68 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 TH5 1.3279 0.56 1.4450 1.5176 1.5710 1.6136 1.6491 1.6796 1.7065 1.7304 1.7521 TH6 0.5528 0.6035 0.6352 0.6586 0.6772 0.6929 0.7063 0.7182 0.7288 0.7384 TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn giá trị ứng suất lớn trường hợp Qua đồ thị biểu diễn giá trị chuyển vị lớn trường hợp (hình 3.31) thấy trường hợp 1, trường hợp trường hợp có dải giá trị chuyển vị lớn theo thời gian tương đương nằm phía đồ thị; trường hợp 2, trường hợp trường hợp có dải giá trị nằm phía đồ thị 90 Giá trị ứng suất lớn trường hợp 200.00 180.00 Ứng suất (MPa) 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 40.00 20.00 TH5 0.00 300 600 900 TH3 1200 1500 1800 2100 2400 Thời gian (s) 300 TH1 137.77 600 149.95 900 157.51 1200 163.09 1500 167.54 1800 171.64 2700 2100 175.20 Các trường hợp 60.00 TH1 3000 2400 178.34 2700 181.16 3000 183.72 TH2 141.71 155.2 163.74 170.1 175.2 179.5 183.21 186.5 189.45 192.14 TH3 138.41 150.65 158.25 163.85 168.64 172.72 176.25 179.36 182.15 184.69 TH4 141.49 154.92 163.41 169.73 174.80 179.06 182.75 186.01 188.93 191.59 TH5 139.58 151.92 159.59 165.23 169.72 173.49 176.72 179.56 182.1 184.4 TH6 142.59 156.17 164.76 171.16 176.29 180.62 184.36 187.66 190.63 193.33 TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 Hình 3.32: Đồ thị biểu diễn giá trị ứng suất lớn trường hợp Qua đồ thị biểu diễn giá trị chuyển vị lớn trường hợp (hình 3.32) thấy trường hợp 1, trường hợp trường hợp có dải giá trị ứng suất lớn theo thời gian tương đương nằm phía đồ thị; trường hợp 2, trường hợp trường hợp có dải giá trị nằm phía đồ thị Tuy nhiên, chênh lệch giá trị cá trường hợp không lớn nên khó phân biệt so với giá trị chuyển vị 91 Nhận xét: - Khi thời gian gia công tăng lên, lực cắt tăng momen tăng theo dẫn đến chuyển vị ứng suất tăng - Giá trị chuyển vị lớn xác định vị trí mũi dao - Giá trị ứng suất lớn vị trí tiếp xúc đồ gá kẹp động trục thân động trục - Trường hợp mô 1,3 cho giá trị chuyển vị lớn 1.7558, 1.7406 1.7521 lớn so với trường hợp 2,4 vị trí gia cơng nằm trục chuyển động Y - Trường hợp mô 2, cho giá trị ứng suất lớn 192.14 MPa, 191.59 MPa 193.33 MPa lớn so với trường hợp 1,3 - Chân đứng chống chéo thừa bền nhiều, đồng thời vị trí gia cơng trường hợp bàn máy có nguy ổn định - Sở dĩ chuyển vị từ 1mm tới 1,7mm đại lượng đầu vào đặt có giá trị lớn (lớn tới 1300N), kết cơng trình nghiên cứu mơ hình hóa lực cắt phay thực tế với vật liệu thép phay máy phay CNC, nhằm đánh giá ứng xử kết cấu máy theo lực cắt động Trên sở tiến hành tối ưu hóa mơ hình giúp giảm khối lượng phần khung đảm bảo độ cứng vững hệ thống cơng nghệ, lựa chọn vị trí gia cơng để mô cho trường hợp sau tối ưu 3.4 Tối ưu hóa kết cấu máy phay CNC 3.4.1 Xây dựng mơ hình tối ưu Tiêu chí xây dựng mơ hình tối ưu: Giảm khối lượng kết cấu khung máy đồng thời tăng tính ổn định hệ thống làm việc bảo đảm độ cứng vững hệ thống công nghệ Xuất phát từ phân tích đánh giá miền ứng suất chuyển vị vị trí, tác giả đưa phương án tối ưu kết cấu sau: 92 Tiến hành giảm độ dày vật liệu vị trí chân đứng chân chống chéo, đồng thời cho tăng tiết diện chống chéo cắt lỗ để giảm khối lượng máy Về phần bàn máy, phương án thiết kế ban đầu thay phương án chuyển động sử dụng hai dẫn hướng hai bên vít me giữa, giúp tăng tính ổn định máy tiến hành gia cơng vị trí rìa bàn máy (hình 3.34) b) Mơ hình sau tối ưu a) Mơ hình trước tối ưu Hình 3.33: Mơ hình máy phay trước sau tối ưu 3.4.2 Phân tích mơ hình máy sau tối ưu Sau phân tích động lực học mục 3.3, kết cho thấy vị trí gia cơng trường hợp so với có giá trị tương đương nên tác giả lựa chọn vị trí để tiến hành mơ 93 Các bước thực tiến hành mô vị trí trường hợp trường hợp để đánh giá: Trường hợp 1: Hình 3.34: Chuyển vị mơ hình sau tối ưu so sánh 94 Hình 3.35: Ứng suất mơ hình sau tối ưu so sánh 95 - Giá trị chuyển vị mơ hình sau tối ưu lớn 1.8576mm so với mơ hình ban đầu 1.7558mm thể hình 3.35 Vùng chuyển vị lan tỏa chân đứng chân chống chéo - Giá trị ứng suất mơ hình tối ưu lớn 184.36 MPa so với mơ hình ban đầu 183.72 MPa hình 3.36 - Vùng chịu ảnh hưởng, có chuyển vị ứng suất tương tự trường hợp phân tích Trường hợp 2: Hình 3.36: Chuyển vị mơ hình sau tối ưu so sánh 96 Hình 3.37: Ứng suất mơ hình sau tối ưu so sánh - Giá trị chuyển vị mơ hình sau tối ưu lớn 0.91mm so với mơ hình ban đầu 0.74mm hình 3.37 - Giá trị ứng suất mơ hình tối ưu lớn 193.29 MPa so với mơ hình ban đầu 191.59 MPa hình 3.38 97 Bảng 3.3: Bảng so sánh ứng suất, chuyển vị mơ hình trường hợp t (s) Trường hợp 01 - Mơ hình ban đầu Chuyển vị Ứng suất (mm) (Mpa) Max Ave Max Ave Trường hợp 01 - Mơ hình tối ưu Chuyển vị Ứng suất (mm) (Mpa) Max Ave Max Ave Chênh lệch (%) Chuyển vị Ứng suất 300 1.33 0.26 137.77 3.71 1.40 0.34 136.52 4.47 5.2 -0.92 600 1.45 0.28 149.95 4.05 1.53 0.37 148.95 4.89 5.3 -0.67 900 1.52 0.29 157.51 4.27 1.61 0.39 157.14 5.15 5.3 -0.24 1200 1.57 0.30 163.09 4.43 1.66 0.40 163.24 5.34 5.3 0.09 1500 1.62 0.31 167.54 4.55 1.71 0.41 168.13 5.50 5.4 0.35 1800 1.65 0.32 171.64 4.66 1.75 0.42 172.25 5.63 5.4 0.35 2100 1.68 0.33 175.20 4.75 1.78 0.43 175.81 5.74 5.4 0.35 2400 1.71 0.33 178.34 4.83 1.81 0.44 178.96 5.84 5.4 0.35 2700 1.73 0.34 181.16 4.90 1.83 0.45 181.79 5.92 5.5 0.35 3000 1.76 0.34 183.72 4.97 1.86 0.45 184.36 6.00 5.5 0.35 Bảng 3.4: Bảng so sánh ứng suất, chuyển vị mơ hình trường hợp t (s) Trường hợp 04 - Mơ hình ban đầu Trường hợp 04 - Mơ hình tối ưu Chuyển vị Ứng suất Chuyển vị Ứng suất (mm) (Mpa) (mm) (Mpa) Max Ave Max Ave Max Ave Max Ave Chênh lệch (%) Chuyển vị Ứng suất 300 0.56 0.12 141.49 3.71 0.67 0.20 142.57 3.46 17.36 0.76 600 0.61 0.13 154.92 4.06 0.74 0.22 156.14 3.76 17.60 0.78 900 0.64 0.14 163.41 4.28 0.78 0.23 164.73 3.93 17.74 0.80 1200 0.66 0.14 169.73 4.44 0.81 0.24 171.12 4.07 17.84 0.81 1500 0.68 0.15 174.80 4.57 0.83 0.25 176.26 4.17 17.93 0.83 1800 0.70 0.15 179.06 4.68 0.85 0.26 180.58 4.26 18.00 0.84 2100 0.71 0.15 182.75 4.78 0.87 0.26 184.32 4.33 18.06 0.85 2400 0.72 0.16 186.01 4.86 0.88 0.27 187.63 4.39 18.11 0.86 2700 0.73 0.16 188.93 4.93 0.90 0.27 190.59 4.45 18.16 0.87 3000 0.74 0.16 191.59 5.00 0.91 0.27 193.29 4.50 18.20 0.88 98 Bảng 3.3 bảng 3.4 thể giá trị ứng suất chuyển vị mơ hình trước sau tối ưu trường hợp gia công Nhận xét: - Giá trị mô ứng suất chuyển vị tăng dần lực cắt tăng - Khối lượng phần khung giảm 17% từ 47.154 kg xuống 39.133 kg tiến hành thay đổi hình dạng, tiết diện chân đứng bên chân chống chéo giữ nguyên vật liệu chế tạo - Kết mô sau tối ưu cho thấy thay đổi chuyển vị ứng suất không nhiều khoảng 1% với giá trị ứng suất (như bảng 3.3 bảng 3.4) Chênh lệch chuyển vị không đáng kể - Dựa kết mô cho thấy bàn máy ổn định với kết cấu Kết luận chương 3: - Xác định lực mômen đặt lên kết cấu máy số trường hơp khảo sát định xây dựng mơ hình đơn giản hóa kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ đề tài - Phân tích động lực học kết cấu đơn giản hóa máy phay CNC, đưa kết ứng suất, chuyển vị nhỏ lớn kết cấu máy trường hợp khảo sát Đưa phương hướng tối ưu kết cấu dựa vị trí có độ biến dạng chịu ứng suất nhỏ - Dựa kết sau q trình mơ tiến hành xây dựng mơ hình kết cấu tối ưu ; giảm khối lượng phần khung máy nhờ thay đổi hình dáng tiết diện khơng thay đổi vật liệu, tăng độ cứng vững phần bàn máy với phương án dẫn hướng - Đánh giá so sánh mơ hình sau tối ưu so với mơ hình ban đầu - Tuy nhiên, nghiên cứu dừng mức độ khảo sát tính tốn thơng qua mơ phỏng, chưa có sở thực nghiệm để đánh giá so sánh xác 99 KẾT LUẬN Nhằm đạt mục tiêu đặt ban đầu, luận văn đã: Tìm hiểu tổng quan máy công cụ CNC; đặc điểm kết cấu máy phay CNC Tìm hiểu số nghiên cứu ngồi nước cơng bố phân tích động lực học tối ưu hóa kết cấu máy Trình bày mơ hình động lực học máy phay CNC đề tài Lực cắt trường hợp phay dao phay ngón thơng số ảnh hưởng tới lực cắt Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn sở để mô động lực học kết cấu máy phần mềm ứng dụng Từ đó, luận văn phân tích động lực học kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ đơn giản hóa; ứng dụng kết cơng trình nghiên cứu mơ hình lực cắt dao phay ngón theo thời gian làm thông số đầu vào sử dụng phần mềm chuyên dụng để phân tích Tác giả đánh giá độ bền kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ tác dụng lực, mômen cắt theo thời gian, đưa nhận xét ứng suất chuyển vị xuất thành phần kết cấu máy Kết cho thấy kết cấu máy phay CNC cỡ nhỏ đảm bảo độ bền sở để tối ưu kết cấu máy giúp giảm khối lượng đảm bảo độ bền, độ cứng vững ổn định máy Xây dựng bảng so sánh kết mơ động lực học mơ hình máy ban đầu mơ hình sau tối ưu 100 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót đồng thời thời gian có hạn sở vật chất có hạn nên kết luận văn cịn hạn chế, vậy, tác giả xin đưa số kiến nghị hướng phát triển sau: + Xác định sở cho việc tối ưu nhờ sử dụng modun Topology Optimization phần mềm ANSYS ứng dụng ngun lý Tơ pơ Từ đó, nhanh chóng xác định vùng vật liệu bỏ để giảm khối lượng kết cấu + Tiến hành mô kết hợp thí nghiệm số vị trí gia cơng khác để so sánh độ xác kết phân tích + Sử dụng cơng cụ chun dụng chia lưới phần tử HyperMesh giúp tăng chất lượng chia lưới tiến hành phân tích đối chiếu kết + Tiến hành mô loại vật liệu khác nữa, từ đánh giá đưa phương án tối ưu 101 Tài liệu tham khảo [1] Tạ Duy Liêm, Máy công cụ CNC, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999 [2] PGS.TS Phạm Văn Hùng, PGS.TS Nguyễn Phương, Cơ sở Máy công cụ, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2007 [3] Tạ Duy Liêm, Bùi Tuấn Anh, Phan Văn, Lê Đức Bảo, Cơ sở máy CNC, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016 [4] Lê Văn Thanh & Lê Ngọc Sơn, "Thiết kế chế tạo máy CNC có kết cấu cầu trục," Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2018 [5] B Malleswara Swami & K.Sunil Ratna Kumar, "Design and structural analysis of CNC vertical milling machine bed," International Journal of Advanced Engineering Technology, vol III, no IV, pp 97-100, 2012 [6] Dehong Huo, Kai Cheng, "Integrated Dynamic Modelling, Design Optimization and Analysis," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, pp 879-890, 2009 [7] Phạm Tuyết Mai, "Phân tích động lực học kết cấu máy phay CNC FESTO," Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội, pp 40-41,72-75, 2017 [8] Hồng Việt Hồng, "Mơ hình hóa q trình cắt phay máy phay CNC," Luận án tiến sĩ, Viện Máy dụng cụ công nghiệp, pp 45-46,49-50,89,112, 2002 [9] GS.TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, PGS.TS Trần Sỹ Túy, Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2014 [10] Lê Xuân Huỳnh, Tính tốn kết cấu theo lý thuyết tối ưu, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [11] GS.TS Trần Ích Thịnh & TS Ngô Như Khoa, Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2007 102 [12] Chu Quốc Thắng, Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 [13] Đinh Bá Trụ & Hoàng Văn Lợi, Hướng dẫn sử dụng ANSYS, NXB Hà Nội, 2003 [14] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt,, Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005 103 ... kết cấu máy phay CNC sở chế độ cắt - Phân tích yếu tố chế độ cắt ảnh hưởng tới kết cấu máy - Đánh giá kết cấu máy sở mô phần mềm - Điều chỉnh thiết kế, tối ưu kết cấu máy  Đối tượng nghiên cứu. .. học kết cấu máy phay CNC sở chế độ cắt - Phân tích yếu tố chế độ cắt ảnh hưởng tới kết cấu máy - Đánh giá kết cấu máy sở mô phần mềm - Điều chỉnh thiết kế, tối ưu kết cấu máy 13  Đối tượng nghiên. .. văn Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa thiết kế kết cấu máy phay CNC sở chế độ cắt 2) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu  Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu phân tích động