Thiết kế chi tiết để dùng trong đồ gá tổ hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐỂ DÙNG TRONG ĐỒ GÁ TỔ HỢP MÃ SỐ: SV2020-48 SKC 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐỂ DÙNG TRONG ĐỒ GÁ TỔ HỢP MÃ SỐ : SV2020-48 Chủ nhiệm đề tài: Lê Thị Kim Thỏa TP Hồ Chí Minh, tháng 9/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐỂ DÙNG TRONG ĐỒ GÁ TỔ HỢP MÃ SỐ : SV2020-48 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kĩ thuật SV thực hiện: Lê Thị Kim Thỏa Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 17104058, Khoa Cơ khí chế tạo máy Năm thứ: 03/Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Kỹ thuật cơng nghiệp Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Hồi Nam TP Hồ Chí Minh, tháng 9/2020 MỤC LỤC BẢNG TỪ KHĨA : CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tồng quan: 1.2 Lý chọn đề tài: 1.3 Mục tiêu: 1.4 Phương pháp, đối tượng phương pháp nghiên cứu: 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Định nghĩa đối tượng sử dụng đồ gá tổ hợp 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Mối quan hệ dạng đồ gá 10 2.1.3 Đối tượng sử dụng 10 2.1.4 Ưu điểm đồ gá tổ hợp 10 2.2 Định vị 11 2.2.1 Định nghĩa 11 2.3 Kẹp chặt 15 2.3.1 Bài toàn kẹp chặt đồ gá tổ hợp: 15 2.3.2 Các tính chất chi tiết kẹp chặt đồ gá tổ hợp: 16 2.4 Thân đồ gá 18 2.4.1 Định nghĩa 18 2.4.2 Yêu cầu thân đồ gá 18 2.4.3 Thân đồ gá 18 CHƯƠNG THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT THÂN TRONG ĐỒ GÁ TỔ HỢP 18 3.1 Tấm đế dạng lỗ theo lưới: 19 3.1.1 Tấm đế lỗ dạng lưới (chữ nhật) 21 3.1.2 Tấm đế vuông Pallet 23 3.1.3 Một số dạng phụ: 26 3.1.4 Tấm dạng tròn: 28 3.1.5 Tấm đế dạng khối: 29 3.1.6 Tấm dạng chữ L: 39 3.1.7 Tấm phụ dạng block 40 3.1.8 Tấm đế dạng chữ T: (không sâu) 41 3.2 Công nghệ gá đặt: 42 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU MƠ HÌNH 45 4.1 Tấm dạng Windown 46 4.1.1 Thiết kế: 46 4.1.2 Sản phẩm thực tế : 47 4.2 Tấm dạng chữ L: 47 4.2.1 Thiết kế: 47 4.2.2 Mơ hình thực tế 48 4.3 Tấm phẳng 50 4.3.1 Thiết kế : 50 4.3.2 Mơ hình thực tế 50 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 BẢNG TỪ KHÓA : Tên chi tiết bật trrong việc gá đặt Nhóm sâu vào nghiên cứu dạng in đậm (phần lại tham khảo, nhóm tiếp tục nghiên cứu chi tiết cịn lại) STT TỪ KHÓA TẠM DỊCH Jig & Fixture Bases Đế đồ gá Rectangular Tooling Plates (Blank) Tấm phẳng chữ nhật (Không lỗ) Square Pallet Tooling Plates (Blank) Square Pallet Tooling Plates – Modular Tấm phẳng vuông lỗ Socket-Head Cap Screws Bulong lục giác Subplates Tấm phụ Fixture Machining Kits Hệ thống phụ Leveling Feet Chốt tỳ phẳng xoay Jig Feet Leveling Assemblies Chốt tựa phẳng 10 Jig Feet Leveling Chốt tỳ phẳng xoay 11 Swivel Pads Đầu tỳ xoay 12 Manual Work Supports Chi tiết hỗ trợ 13 V Blocks Khối V 14 Grippers Đầu tỳ 15 Rest Buttons Chốt tỳ 16 Screw Rest Pads Chốt tỳ phẳng 17 Double-End Jig Feet Ống lục giác 18 Clamp Straps Hệ thống kẹp 19 Forged Adjustable Clamps Mỏ kẹp điều chỉnh 20 Slotted-Heel Clamp Straps Hệ thống kẹp đơn giản Trang Tấm phẳng vuông (không lỗ) 21 Double-End Clamp Straps Mỏ kẹp đôi 22 High-Rise Clamps Cơ cấu kẹp phúc tạp 23 Swing Clamps Thanh kẹp 24 Cam Handles Tay kẹp Cam 25 Toggle Clamps Cơ cấu kẹp 26 Support Cylinders Chi tiết hỗ trợ dạng ống CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tồng quan: 1.2 Lý chọn đề tài: Trong thời buổi khí nắm vai trị vơ quan trọng phát triển đất nước Với mục đích chung tạo lợi nhuận thu suất cao việc sử dụng đồ gá vô quan trọng Đồ gá từ lâu trở thành phần thiếu sản xuất Trong việc chế tạo đồ gá ta phải nghiên cứu, đánh giá, phân tích nhằm có thiết kế hợp lý kết cấu đồ gá Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích, đồ gá chuyên dùng đồ gá vạn có điểm yếu Điều đặc biệt sản xuất nhỏ không thường xuyên lặp lại Cho nên cần phải sử dụng loại đồ gá để cải thiện điểm yếu đồ gá chuyên dùng đồ gá vạn Đồ gá tổ hợp giải pháp tốt kết chuyên dùng vạn Khi công ty sử dụng đồ gá tổ hợp, kể hợp sở sản xuất nhỏ, nhận nhiều lợi ích Ở nhóm đánh mạnh, quan tâm đến thân đồ gá tổ hợp (quyết định tính cơng nghệ đồ gá) Với lí trên, đề tài nghiên cứu chọn là: ‘' Nguyên cứu, thiết kế, chế tạo chi tiết đồ gá tổ hợp (thân đồ gá) '' 1.3 Mục tiêu: Hiện Việt Nam đồ gá tổ hợp chưa sử dụng rộng rãi, mức độ nghiên cứu cịn hạn chế Vì mục tiêu nhóm nghiên cứu tìm hiểu đồ gá tổ hợp Từ kiến thức thu được, thiết kế đồ gá tổ hợp phục vụ cho dạng sản xuất vừa nhỏ Trang 1.4 Phương pháp, đối tượng phương pháp nghiên cứu: 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu thành phần đồ gá tổ hợp: chi tiết định vị, kẹp chặt, thân 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Đồ gá tổ hợp mảng lớn để nghiên cứu chế tạo hết chi tiết Do chúng em xin giới hạn lại phạm vi gia công cắt gọt máy phay vạn phay CNC 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu, thiết kế đồ gá tổ hợp : - Tham khảo tài liệu đồ gá để nắm rõ khái niệm đồ gá tổ hợp, đồ định vị, chi tiết kẹp thân đồ gá -Tham khảo tài liệu để nắm rõ cách phân tích tính tốn thơng số : sai số, lực kẹp -Tổng hợp, quan sát,phân tích đồ gá tổ hợp, chi tiết đồ gá có sẵn thị trường, tài liệu -Phân tích, tính tốn, sau chọn lựa thiết kế đồ gá tổ hợp -Thiết kế chế tạo mơ hình Trong q trình làm việc cập nhập kinh nghiệm thực tế vào thiết kế -Trao đổi, tiếp thu ý kiến làm việc nhóm -Hướng dẫn GVHD -Hiểu biết, trình bày rõ ràng suy nghĩ thân thành viên khác nhóm CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Định nghĩa đối tượng sử dụng đồ gá tổ hợp 2.1.1 Định nghĩa Đồ gá tổ hợp hệ thống đồ gá sử dụng thành phần tiêu chẩn để xây dựng đồ gá chuyên dùng Thể hình 2.1, đồ gá tổ hợp lắp ghép từ thân đồ gá, chi tiết hỗ trợ, chi tiết định vị, kẹp chặt chi tiết tương tự Chi tiết lắp đặt bu lơng đầu chìm bu lông định vị Một hệ thống đồ gá tổ hợp bao gồm hàng trăm thành phần khác Các chi tiết lắp ghép để xây dựng đồ gá mà gá đặt nhiều chi tiết khác Trang 2.1.2 Mối quan hệ dạng đồ gá Để hiểu đồ gá tổ hợp liên quan đến vấn đề kẹp chặt nào, cần phải hiểu rõ dạng đồ gá khác Đồ gá phân loại thành dạng Dạng phức tạp đồ gá vạn Dạng phức tạp chi tiết đồ gá chuyên dùng Còn đồ gá tổ hợp nằm Đồ gá tổ hợp cầu nối bắc qua khoảng hở đồ gá vạn đồ gá chuyên dùng Đồ gá vạn có khả tái sử dụng chi phí đầu tư Mặc dù thành phần yêu cầu vốn đầu tư ban đầu, chúng thường xuyên không đáp ứng đủ chi tiết phức tạp sản xuất lớn Đồ gá chuyên dùng thiết kế riêng biệt cho nguyên công định Những đồ gá này, thường hiệu quả, tình hình yếu tố mẫu mã yếu tố hàng đầu với chất lượng Mẫu mã thay đổi liên tục dẫn đến số lượng không nhiều không ổn định khơng thể xác định chu kì có lặp lặp lại hay khơng Do việc áp dụng dạng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối không cịn phù hợp tốn nhiều chi phí thời gian chuẩn bị Việc chế tạo đồ gá chuyên dùng cho dạng sản phẩm với số lượng ít, vài chục khơng kinh tế đồ gá chiếm tới 20% , có nhiều hơn, giá thành sản Đồ gá chuyên dùng xây dựng từ thành phần tiêu chuẩn thành phần tự làm để đạt yêu cầu đặc trưng Những đồ gá thích hợp cho sản xuất lớn q trình sản xuất có tính lặp lại Đồ gá tổ hợp, hiểu theo nghĩa nhất, đồ gá chuyên dùng cấu tạo từ phận có sẵn 2.1.3 Đối tượng sử dụng Đồ gá tổ hợp sử dụng tất dạng sản xuất, phù hợp với hầu hết sở sản xuất từ vừa nhỏ lớn, hàng loạt lớn hàng khối 2.1.4 Ưu điểm đồ gá tổ hợp • Đồ gá sau sử dụng tháo rời để dễ dàng bảo quản • Rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất • Sử dụng để lắp ghép lại thành nhiều đồ gá khác • Đảm bảo khả kinh tế doanh nghiệp Trang 10 2.2 Định vị 2.2.1 Định nghĩa - Là xác định vị trí tương quan chi tiết so với dao, đồ gá, máy 2.2.2.1 Nguyên tắc định vị điểm a) Nguyên tắc, sở ứng dụng định vị điểm - Nguyên tắc Một vật rắn đặt không gian chiều, có khẳ chuyển động tự do, chuyển động tịnh tiến theo phương chuyển động quay theo phương Người ta gọi bậc tự vật rắn tuyệt đối Muốn vật rắn có vị trí xác định không gian chiều Oxyz, ta phải khống chế bậc tự vật rắn tuyệt đối HÌNH 1: phương chuyển động khối lập phương tọa độ Đề - Khi đặt khối lập phương hệ tọa độ Đề-các, ta thấy chuyển động khống chế sau:  Mặt phẳng Oxy khống chế ba bậc tự Điểm khống chế bậc tự tịnh tiến dọc trục Z; Điểm khống chế bậc tự quay quanh trục X; Điểm khống chế bậc tự quay quanh trục Y  Mặt phẳng Oyz khống chế hai bậc tự Điểm khống chế bậc tự tịnh tiến dọc trục X Điểm khống chế bậc tự quay quanh trục Z  Mặt phẳng Oxz khống chế bậc tự Điểm khống chế bậc tự tịnh tiến dọc trục Y Trang 11 Hình 26 : Tấm dạng chữ L B H L L1 S X 150 250 260 155 20 15 225 335 335 200 25 20 270 450 410 245 30 15 Bảng 54.1: Bảng kích thước chữ L Các thân chữ L, thường phần tử bổ sung gắn dạng thân khác Những cho phép phần tử gắn tạo góc xác 90 ° với chân đế Các có hai kiểu dáng, cao ngắn Các thân góc sử dụng để gắn phơi trực tiếp làm đế để gắn thành phần khác 3.1.7 Tấm phụ dạng block Tương tự phẳng, có loại block đóng vai trị phụ để lắp phẳng Do nhu cầu gia cơng nhiều chi tiết, độ cứng vững cao lựa chọn tốt Ở ta tận dụng việc chúng mặt phẳng để biến tấu cách khoan lỗ vị trí thích hợp Thuận lợi cho gá đặt tăng tính cơng nghệ cho đồ gá Trang 40 Hình 27: Ví dụ cho phụ dạng block 3.1.8 Tấm đế dạng chữ T: (không sâu) Giống Tấm đế lỗ dạng lưới, dạng chữ T có tất dạng nói trên, giống máy ta gá đặt chi tiết trực tiếp Tuy nhiên em nhận thấy dạng gây phức tạp đồ gá, tốn thời gian lắp đặt Tuy nhiên dạng ta tự điều chỉnh vị trí tương đối chi tiết với mà không bị lệ thuộc vào khoảng cách lỗ dạng lỗ * Một số dạng rãnh T điển hình Trang 41 Hình 28 : Một dạng rãnh chữ T 3.2 Công nghệ gá đặt: - Gá lên bàn máy: Đây khâu bắt đầu gia cơng Lúc ta mang tồn bộ đồ gá đặt bàn máy cố định Công đoạn quan ảnh hưởng lớn đến độ xác gia cơng Q trình ta trực tiếp thực nên phải tập trung cao độ Việc biến tấu lắp đặt ta tăng khoảng không gian gia công cần thiết tăng suất mà đảm bảo chất lượng sản phẩm Hình 29 : Lắp đế lên bàn máy Trang 42 LỖ BẮT VÍT Hình 30: Chốt định vị bàn máy Trang 43 Hình 31 : Bulong chữ T/con tán chữ T ( T-Slot Nut ) Bàn máy phay cấu tạo từ rãnh chữ T nên chúng em sử dụng T-Nut để lắp đặt thân đồ gá tổ hợp lên bàn máy Các T-Nut có kích thước theo tiêu chuẩn rãnh T bàn máy - Bố trí thân đồ gá: + Hai lỗ Định cho phép lắp theo chiều dọc chiều rộng bàn máy Trang 44 + Tận dụng kích thước phù hợp để gia tăng không gian, chiều dài nhỏ chiều rộng lớn, lắp ghép lại với CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU MƠ HÌNH Qua q trình nghiên cứu, đọc tài liệu hướng dẫn GVHD, nhóm đến định chế tạo chi tiết: Tấm dạng windown, dạng chữ L, phẳng nhỏ - Hình thức thực hiện: Thiết kế, gia cơng máy CNC - Nguyên liệu: Thép CT3 - Tài liệu: Bản vẽ CAD, mơ hình 3D, mơ hình lắp ráp Trang 45 4.1 Tấm dạng Windown 4.1.1 Thiết kế: Hình 60 : Bản vẽ thiết kế dạng windown Dạng dễ chế tạo, tốn vật tư, dễ dàng tháo lắp Có thể dùng cho máy phay ngang, đa trục Trang 46 4.1.2 Sản phẩm thực tế : 4.2 Tấm dạng chữ L: 4.2.1 Thiết kế: Trang 47 Hình 61 : Bản vẽ thiết kế chữ L 4.2.2 Mơ hình thực tế Trang 48 Trang 49 4.3 Tấm phẳng 4.3.1 Thiết kế : Hình 62 : Bản vẽ chi tiết phẳng dạng lỗ 4.3.2 Mơ hình thực tế: Trang 50 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Hoàn thành trình nghiên chế tạo số chi tiết dự định Nhưng có hạn chế định: • Về định vị : Một số chi tiết phụ thuộc nhiều vào khoảng cách lỗ thân đồ gá, định vị trụ nhiều hạn chế, phụ thuộc nhiey62 vào vị tró có sẵn • Về phần kẹp chặt: Việc sử dụng cấu kẹp nhanh nhiều hạn chế phụ thuộc vào lỗ lắp ghép, khơng đáp ứng kích thước chiều cao khác Mơ hình đồ gá tổ hợp chúng em sử dụng chủ yếu mỏ kẹp chi tiết có khả điều chỉnh dựa vào rảnh • Về phần thân đồ gá: Việc sửa dụng thân đồ gá dạng vng có lỗ ren lỗ định vị xem kẽ có hạn chế việc lắp đặt chi tiết định vị kẹp chặt Các lỗ định vị xác khơng giữ chi tiết vị trí nên cần có dạng chi tiết hỗ trợ để lắp đặt chi tiết lên thân Vấn đề khoảng cách lỗ câu hỏi chưa có câu trả lời xác, việc phân bố lỗ phụ thuộc vào nhiều yếu tố : dạng chi tiết gá đặt thân, kích thước chi tiết • Về tính tốn: Chưa thực việc tính tốn cụ thể độ bền, tải,… Mặc dù gia công số chi tiết củ đồ gá gá đặt nhiều chi tiết gia công khác Kiến nghị: Trong tương lai chúng em cố gắng cải tiến nhiều cấu chi tiết để vào sử dụng đạt hiệu suất tụi em xin đề xuất số ý kiến: - Trong đồ gá tổ hợp cấu điều chỉnh đóng vai trị quan trọng áp dụng tốt giúp đỡ nhiều việc gá đặt Nhưng cấu điều chỉnh đồ gá tổ hợp cịn nhiều hạn chế (cơ cấu, giá cả) Điển hình cấu có khả định vị nhiều kích thước lỗ khác - Nghiên cứu thiết kế chi tiết có khả vừa định vị vừa kẹp chặt ứng dụng vào đồ gá tổ hợp - Ngiên cứu thiết kế thân có khả linh động cao lắp ghép nhiều chi tiết sử dụng dạng thân hỗ trợ lắp đặt thân - Thiết kế catalog mơ hình đồ gá tổ hợp phục vụ cho việc giảng dạy Trang 51 môn học công nghệ chế tạo máy môn học liên quan tới đồ gá - Hướng đến tự động hóa hồn tồn q trình gá đặt, thiết kế đồ gá có khả đáp ứng yêu cầu gá đặt chi tiết TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình, “Giáo trình Công nghệ chế tạo máy”, Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh [2] Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình, “Giáo trình Cơ sở Cơng nghệ chế tạo máy”, Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh [3] GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, “ Sổ tay công nghệ chế tạo máy, tập 1, ,3”, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật [4] Hồ Viết Bình, Lê Đăng Hồnh, Nguyễn Ngọc Đào, “Đồ gá gia cơng khí, Tiệnphay-bào”, Nhà xuất Đà Nang [5] Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình, “Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ Chế tạo máy”, Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh [6] Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình, “Hướng dẫn thiết kế đồ án Cơng nghệ Chế tạo máy”, Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh [7] Trần Quốc Hùng, “Giáo trình Dung sai-Kỹ thuật đo”, Nhà xuất ĐHQG TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [1] P.S Johns, “Jigs And Fixtures Design Manual, Second Edition”, McGraw-Hill [2] Carrlane Manufacturing Company, “Jig And Fixture Handbook”, Carrlane Manufacturing Company [3] Franklin D Jones, “Jig And Fixture Design”, The Machinery Publishing Co., Ltd [4] Paul D.Q Campbell,(1994) Basic Fixtures Design, Industrial Press Corp New York, ISBN:0-8311-3052-0 [5] Erik K Henriksen, Jig and Fixture Design Manual, Industrial Pres Inc [6] Catalog CarrLane 2020 full [7] Catalog Norelem 2020 full Trang 52 Trang 53 ... đồ gá tổ hợp 2.1.1 Định nghĩa Đồ gá tổ hợp hệ thống đồ gá sử dụng thành phần tiêu chẩn để xây dựng đồ gá chuyên dùng Thể hình 2.1, đồ gá tổ hợp lắp ghép từ thân đồ gá, chi tiết hỗ trợ, chi tiết. .. khác Kết cấu thân đồ gá tổ hợp khác với loại thân đồ gá khác có nhiều vị trí để lắp ghép chi tiết định vị hay kẹp chặt, từ tạo thành đồ gá để gá đặt chi tiết khác Vật liệu làm thân đồ gá tổ hợp. .. cứu Phương pháp nghiên cứu, thiết kế đồ gá tổ hợp : - Tham khảo tài liệu đồ gá để nắm rõ khái niệm đồ gá tổ hợp, đồ định vị, chi tiết kẹp thân đồ gá -Tham khảo tài liệu để nắm rõ cách phân tích