Các dạng thu thập ý kiến của khách hàng :
+ Phỏng vấn
+ Tìm hiểu theo nhóm ngƣời
+ Quan sát sản phẩm ngƣời sử dụng.
Để đảm bảo tiến độ và thời gian hoàn thành, nhóm thực hiện phƣơng pháp phỏng vấn trực tiếp tại các xƣởng đá hoa cƣơng khu vực quận 9 và Thủ Đức.
Từ kết quả phỏng vấn chỉ ra rằng, cần chế tạo một cái máy với các tiêu chí kỹ thuật :
Dễ sử dụng
Gọn nhẹ, dễ mang vác ( kích thƣớc khoảng 600x400x150 mm, khối
lƣợng thấp hơn 15kg) Thấp hơn 7 triệu VNĐ. b) Xây dựng và chọn ý tƣởng: Sơ đồ định vị, kẹp chặt đồ gá. Sơ đồ 3.2 Sơ đồ định vị, kẹp chặt đồ gá. Tham khảo thị trƣờng:
Máy đánh bóng tạo góc xiên phụ trợ GPW-A01:
30
Hình 3.1 Máy GPW-A0.
Thông số kỹ thuật
Vát góc: 15 ÷ 45 độ.
Vát sâu: 0,1 ÷ 10 mm.
Đƣờng kính đá mài tối đa: 100 mm.
Trọng lƣợng: 1,62 kg. Giá khoảng: $256.00
Ƣu điểm: máy gọn, nhẹ, dễ sử dụng, thay thế, lắp đặt đá mài dễ dàng.
Nhƣợc điểm: chỉ chuyên về mài góc, giá thành tƣơng đối cao, sử dụng động cơ khí nén nên khó phổ biến.
Máy đánh bóng cạnh 90 độ phụ trợ GPW-A02:
Tên đầy đủ: 90 Degree Edge/Seam Polishing Auxiliary Base.
`31
Thông số kỹ thuật
Độ dày đánh bóng: 5 ÷ 40 mm.
Đƣờng kính đá mài tối đa: 75 mm.
Trọng lƣợng: 1,29 kg.
Ƣu điểm: Vận hành đơn giản, tiết kiệm thời gian, thay thế bánh mài dễ dàng.
Nhƣợc điểm: chỉ chuyên về mài bóng cạnh, sử dụng động cơ khí nén nên khó phổ biến.
Máy đánh bóng cạnh 90 độ phụ trợ GPW-A02B (Đài Loan):
Tên đầy đủ: 90 Degree Edge/Seam Polishing Auxiliary Base.
Hình 3.3 Máy GPW-A02B.
Thông số kỹ thuật
Độ dày đánh bóng:
+ Đối với đƣờng kính đá mài 100 mm: 5 ÷ 50 mm. + Đối với đƣờng kính đá mài 75 mm: 5 ÷ 35 mm.
Đƣờng kính đá mài tối đa: 100 mm.
Trọng lƣợng: 1,62 kg.
Ƣu điểm: Vận hành đơn giản, tiết kiệm thời gian, tháo lắp đá mài dễ dàng.
Nhƣợc điểm: Giống máy GPW-A02 chỉ chuyên về mài cạnh thẳng, sử dụng động cơ khí nén nên khó d ng phổ biến.
Hệ thống máy cƣa và mài đá hoa cƣơng ( Mỹ):
`32
Hình 3.4 Hệ thống máy cƣa và mài đá hoa cƣơng.
Thông số kỹ thuật
Cắt đƣợc góc 45o.
Sử dụng bộ khóa đai ốc.
Phù hợp với máy mài cầm tay Makita 9564CV hoặc Makita 9565CV. + Makita 9564CV: Đƣờng kính lƣỡi mài 114mm, công suất 1440W, tốc độ không tải 2800 ÷ 10500 vòng/phút.
+ Makita 9565CVR: Đƣờng kính lƣỡi mài 125mm, công suất 1400W, tốc độ không tải 2800 ÷ 12000 vòng/phút.
+ Makita 9566CV: Đƣờng kính lƣỡi mài 150mm, công suất 1440W, tốc độ không tải 4000 ÷ 9000 vòng/phút.
Ƣu điểm: máy vừa mài đƣợc góc vừa mài đƣợc cạnh, bộ khóa đai ốc dễ dàng điều chỉnh, linh hoạt, sử dụng nguồn điện nên khả năng phổ biến cao.
Nhƣợc điểm: bộ dẫn hƣớng của máy cồng kềnh, vận chuyển khó khăn. Xây dựng ý tƣởng:
Từ sơ đồ nguyên lý cơ bản về định vị và kẹp chặt, cùng với sự tham khảo các dòng máy đã được nêu trên. Nhóm em đưa ra 5 phương án nổi bật và riêng biệt hơn cả trong số rất nhiều những ý tưởng đã được đề xuất.
`33
Phƣơng án 1:
Phƣơng án này hầu nhƣ dựa vào máy GPW-A01 + thiết kế thêm hệ thống dẫn hƣớng thay cho thanh cố định để có thể vừa mài đƣợc góc vừa mài đƣợc cạnh. Cơ cấu chính dựa vào máy GPW-A01 và máy GPW-A02 để thiết kế lại.
Hình 3.5 Thiết kế 3D phƣơng án 1.
Hình 3.6 Phƣơng án 1 - mài vát cạnh.
`34
Phƣơng án 2:
Phƣơng án này thiết kế dựa vào máy GPW-A02B chủ yếu: giữ lại kết cấu thân máy 4 bánh xe di chuyển và thiết kế lại chỗ thanh cố định thay vì chỉ mài đƣợc cạnh thẳng thì vừa mài đƣợc cạnh thẳng vừa mài đƣợc góc.
Để kết hợp mài đƣợc cả góc và cạnh nhóm thiết kế 1 đế cố định + 1 đế giữ máy mài cầm tay chuyển động nhờ thanh truyền trung gian giúp linh hoạt điều chỉnh mài góc và mài cạnh.
Hình 3.8 Thiết kế 3D phƣơng án 2.
Cơ cấu chính kết hợp mài góc và mài cạnh đƣợc lắp trên đế lắp máy mài cầm tay, điều chỉnh góc mài thông qua cơ cấu góc có nút vặn bu long kẹp chặt.
`35
Hình 3.9 Phƣơng án 2 - mài vát cạnh.
Phƣơng án 3:
Phƣơng án này dựa vào máy GPW-A01 là chủ yếu: giữ lại kết cấu thân máy 4 bánh xe di chuyển và thanh chắn ngang cặp vào mặt đá mài cố định khi mài góc + cặp đá mài 2 bên bằng bánh xe nhƣ máy GPW-A02.
Hình 3.10 Một số cơ cấu đƣợc áp dụng vào phƣơng án 3.
Trong thiết kế thì thanh chắn ngang không lắp cố định nhƣ máy GPW-A01 mà sử dụng thanh dạng di trƣợt để dễ điều chỉnh chiều cao đá mài + 2 bánh lệch tâm cặp sát mặt đá mài bên dƣới nhƣ máy GPW-A02 chạy dọc theo đá trong suốt quá trình làm việc: cơ cấu này giúp dẫn hƣớng máy mài từ đầu đến cuối quá trình mài.
`36
Hình 3.11 Thiết kế 3D phƣơng án 3.
Cơ cấu chính kết hợp mài góc và mài cạnh đƣợc lắp trên đế cố định, điều chỉnh góc mài thông qua cơ cấu góc có nút vặn bu long kẹp chặt và cơ cấu bộ khóa đai ốc nhƣ phƣơng án 2.
`37
Hình 3.13 Phƣơng án 3 - mài bóng cạnh.
Phƣơng án 4:
Phƣơng án này cải tiến từ phƣơng án 3:
+ Thay vì thiết kế đế cố định cao nhƣ phƣơng án 3 thì đế sẽ giảm chiều cao xuống tăng kích thƣớc bề rộng giúp máy cứng vững hơn.
+ Cơ cấu bánh xe di chuyển thay đổi, 3 bánh xe to hơn có bọc cao su tránh trầy xƣớc đá mài khi di chuyển.
+ Thanh chắn ngang đƣợc bắt cố định trên đế kết hợp các bánh xe cặp sát vào đá di chuyển trong quá trình mài.
+ Cơ cấu chính vẫn giữ nguyên nhƣ phƣơng án 3 không đổi.
+ Đặc biệt trong phƣơng án này nhóm em thiết kế thêm thanh dẫn hƣớng để phù hợp với việc mài ở các công trình lớn, khối đá lớn rộng.
`38
Hình 3.14 Thiết kế 3D phƣơng án 4.
`39
Phƣơng án 5:
Phƣơng án này là một phƣơng án hoàn toàn mới. Thiết kế theo hƣớng giải quyết các khó khăn còn tồn đọng mà các phƣơng án khác chƣa làm đƣợc.
+ Cơ cấu điều chỉnh chiều sâu cắt hoạt động nhƣ thƣớc panme giúp vận hành và định lƣợng dễ dàng hơn.
+ Cơ cấu chỉnh góc đơn giản, dễ dàng lắp thƣớc đo góc
+ Cơ cấu bánh xe quán tính, giúp tự điều chỉnh hƣớng bánh xe nghiêng khi máy tịnh tiến dọc cạnh đá. Nhờ hƣớng nghiêng góc của trục bánh xe, mà máy tự khử đƣợc lực mài pháp tuyến, giúp ngƣời sử dụng vận hành nhẹ nhàng hơn.
Tuy nhiên, ở phƣơng án này kết cấu khá phức tạp, đòi hỏi độ chính xác gia công cao và cơ cấu kẹp chƣa đƣợc tối ƣu.
`40 Lựa chọn phƣơng án cuối cùng:
Phân tích ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng án:
Phƣơng án 1:
Ƣu điểm: thiết kế cơ cấu chính thừa hƣởng đƣợc cả mài góc và mài cạnh từ máy GPW-A01 và GPW-A02B.
Nhƣợc điểm: thanh dẫn hƣớng giúp điều chỉnh chính xác và nhẹ nhàng hơn nhƣng nó lại trở nên cồng kềnh và mất thời gian gá đặt.
Phƣơng án 2:
Ƣu điểm: Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ
Nhƣợc điểm: thiết kế thanh truyền trung gian giúp điều chỉnh linh hoạt cơ cấu nhƣng lại thiếu chính xác trong định lƣợng. Kết cấu thiếu cứng vững.
Phƣơng án 3:
Ƣu điểm: Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ. Giảm đáng kể lực ép của tay ngƣời d ng Nhƣợc điểm: Khó định lƣợng. Kết cấu thiếu cứng vững.
Phƣơng án 4:
Ƣu điểm: Kết cấu khá đơn giản, tính thẩm mỹ cao. Giảm phần lớn lực ép của tay. Nhƣợc điểm: Cơ cấu định lƣợng chƣa đƣợc tốt.
Phƣơng án 5:
Ƣu điểm: Dễ điều chỉnh, giảm áp lực lên tay ngƣời d ng. Độ chính xác cao. Nhƣợc điểm: Kết cấu phức tạp, chi phí đắt.
Ma trận so sánh – chọn phƣơng án cuối cùng.
Các tiêu chí so sánh đƣợc qui theo tỉ lệ phần trăm t y mức độ quan trọng mà đề tài
đặt ra và đã đƣợc thống nhất trong nhóm.Chọn phƣơng án 1 làm mẫu so sánh.
Khi đó, các phƣơng án khác sẽ chấm điểm tƣơng đối theo mức điểm nhƣ sau:
Chất lƣợng tƣơng đối Mức Kém hơn nhiều so với mẫu 1
Kém hơn mẫu 2
Bằng mẫu 3
Tốt hơn mẫu 4
`41
Tiêu chí PA1 PA2 PA3 PA4 PA5
Điểm so sánh Điểm tỉ lệ Điểm so sánh Điểm tỉ lệ Điểm so sánh Điểm tỉ lệ Điểm so sánh Điểm tỉ lệ Điểm so sánh Điểm tỉ lệ Giảm lực tay 20% 3 0.6 1 0.2 2 0.4 4 0.8 3 0.6 Gọn nhẹ 15% 3 0.45 4 0.6 2 0.3 4 0.6 4 0.6 Dễ chỉnh góc 13% 3 0.39 2 0.26 3 0.39 3 0.39 4 0.52 Dễ chỉnh chiều sâu vát 12% 3 0.36 2 0.24 3 0.36 3 0.36 5 0.6 Tùy chỉnh bề dày đá 10% 3 0.3 4 0.4 4 0.4 4 0.4 4 0.4 Giá thành rẻ 23% 3 0.69 4 0.92 4 0.92 3 0.69 1 0.23 Thẩm mỹ 7% 3 0.21 3 0.21 3 0.21 5 0.35 3 0.21 Tổng cộng 3 2.83 2.98 3.29 3.16
Tiếp tục? NO NO NO YES YES
Bảng 3.1 Ma trận so sánh các phƣơng án.
Theo kết quả thu được từ bảng B3 với số điểm 3.29 thì phương án 4 sẽ là lựa chọn cuối cùng để tiến hành gia công, chế tạo.
Phương án 5 dù thấp điểm hơn nhưng với những ưu điểm vượt trội ở tiêu chí dễ sử dụng ( điều chỉnh góc mài và chiều sâu vát) sẽ được cân nhắc để tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài trong tương lai.
c) Mô hình hóa và tạo mẫu:
Để hạn chế thời gian và chi phí, nhóm em đã thực hiện bƣớc này chung với bƣớc chế tạo hoàn chỉnh – thử nghiệm. Tức là từ bản vẽ sơ bộ, nhóm gia công ra mẫu ban đầu. Kiểm tra khả năng làm việc của máy, kịp thời phát hiện lỗi và chỉnh sửa trực tiếp trên nó. Đồng thời, thực hiện thiết kế chi tiết kết cấu.
`42
d) Thiết kế chi tiết kết cấu:
Dựa trên thiết kế sơ bộ và quá trình khắc phục, chỉnh sửa lỗi hặc thay thế. Nhóm
đã đi đến bƣớc thiết kế kết cấu chi tiết. Cùng với việc thiết kế thì trong quá trình này,
nhóm cũng đã thực hiện tính toán trên phƣơng diện cơ học bằng tay hoặc kiểm nghiệm
bằng phần mềm Inventor. Phần tính toán này sẽ đƣợc trình bày cụ thể ở “Chương IV:
Tính toán và kiểm nghiệm độ bền”
Toàn bộ máy chia làm 4 cụm: Cụm máy mài, bộ gá máy, cụm thân đồ gá và bộ kẹp.
Cụm máy mài:
Hình 3.17 Kết cấu 3D cụm máy mài.
`43
Chức năng: Cụm máy mài gồm các chi tiết lắp trực tiếp vào thân máy mài cầm tay thực hiện nhiệm vụ chỉnh độ sâu cạnh vát bằng cách qui đổi ra số vòng quay của đai ốc M32x3 trên thân ống ren vuông.
Bộ gá máy:
Hình 3.19 Kết cấu 3D bộ gá máy.
`44
Chức năng: Bộ gá máy có tác dụng kẹp cụm máy mài bởi “gối xiết ống ren” thông qua một số chi tiết khác trong cụm để thực hiện khả năng điều chỉnh góc khi quay quanh “chốt trƣợt gối nghiêng”.
Thân đồ gá:
Hình 3.21 Kết cấu 3D cụm thân đồ gá.
`45
Cụm thân máy có 3 chức năng chính:
Gá đặt bộ gá máy và cụm máy mài, làm thƣớc đo để giữ và điều chỉnh góc mài.
Định vị và dẫn hướng máy nhờ vào “cơ cấu bánh xe” lắp phía dƣới thân đồ gá ( chạy máy tự do) hoặc “cơ cấu ổ bi dẫn hướng” lắp phía sau thân đồ gá ( đối với trƣờng hợp lắp ray)
Tưới nguội và chắn nước thông qua “hệ thống ống dẫn nước” và”tấm chắn nước”
Bộ kẹp:
Hình 3.23 Bảng thiết kế 3D bộ kẹp đá.
`46
Chức năng: Truyền lực đàn hồi của “lò xo nén” thông qua “trục kẹp”, tạo áp lực (lực kẹp chặt) lên chi tiết gia công (tấm đá hoa cƣơng).
e) Chế tạo hoàn chỉnh và chạy thử nghiệm:
Các nhiệm vụ chính:
- Xuất bản vẽ gia công
- Đặt gia công các chi tiết phức tạp.
- Mua các chi tiết đã đƣợc chuẩn hóa và có sẵn. - Lắp ráp máy.
- Chạy thử nghiệm
`47
Hình 3.26 Lắp ráp máy.
`48
Hình 3.28 Kết quả sau chạy thử nghiệm.
Kết quả thực nghiệm:
Sau khi gia công lắp ráp và chạy thử nghiệm, máy đã thực hiện chiều sâu cắt 4mm góc vát 45 độ ở mức chấp nhận đƣợc.
Đƣờng mài tƣơng đối thẳng và đều.
Độ bóng bề mặt mài ở mức tạm đƣợc ( do sử dụng đĩa mài thô)
`49 Nhận xét và hƣớng khắc phục lỗi.
Hiện tƣợng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
Máy nóng, mài yếu Máy mài mua đồ cũ, nên công suất không đạt đƣợc nhƣ trong tính toán.
Mua máy mới, cùng mã sản phẩm để đảm bảo tính lắp lẫn.
Cơ cấu kẹp không đủ chặt Không mua đúng thông số lò xo nén nhƣ đã tính toán.
Đặt hàng và mua đúng mã lò xo hoặc những giá trị tƣơng đƣơng nhƣ đã đƣa ra trong phần tính toán
Rơ lắc ở cơ cấu xoay góc Lỗ lắp chốt chỉnh góc trên thân máy không đảm bảo dung sai cho phép.
Gia công bằng phay thay vì cắt nội suy plasma để đảm bảo dung sai lắp ghép
Rơ lắc ở trục dẫn hƣớng bộ kẹp
Gối lắp con lăn phụ của bộ kẹp không đảm bảo dung sai đồng tâm với trục dẫn hƣớng
Gia công đúng với dung sai lắp ghép đã đƣa ra trong thiết kế
Kết cấu lắp ghép giữa vai và thân nên thiết kế thêm chi tiết chốt định vị.
`50
CHƢƠNG IV: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY MÀI
IV.1 Chọn vật liệu:
Đa số các chi tiết trong thiết kế thuộc dạng hộp hay trục nên vật liệu để chế tạo thƣờng d ng là thép tấm và thép trụ.
Xét về các tiêu chí:
Đủ bền.
Thông dụng.
Giá thành rẻ.
Ph hợp với tiêu chí thiết kế nhỏ gọn.
Nhóm em chọn thép CT3, C45 làm vật liệu chính để thiết kế và chế tạo.
Các chi tiết phụ khác nhƣ: bánh xe ổ lăn, nút vặn, van nƣớc, tấm chắn thì vật liệu theo tiêu chuẩn chi tiết đó.
IV.2 Phƣơng pháp tạo phôi:
Đa số các chi tiết dạng phẳng, không quá phức tạp, đƣợc tiêu chuẩn hóa để dễ gia công nên ta chọn phƣơng pháp tạo phôi trên máy cắt CNC plasma.
IV.3 Tính toán thiết kế: IV.3.1 Sơ đồ tính toán:
`51
Sơ đồ 4.2 Sơ đồ đặt lực.
`
Hình 4.1 Các chi tiết kiểm bền. IV.3.2 Tính chọn động cơ:
Sau khi thiết kế kết cấu sơ bộ, nhóm tiến hành tính toán và chọn động cơ (máy mài cầm tay) phù hợp.
Trên thực tế, trƣờng hợp mài đá granite chƣa có công thức cụ thể để áp dụng tính lực. Quá trình thí nghiệm tốn quá nhiều chi phí, thời gian và công sức, không phù hợp với giới hạn đề tài cho phép. Nên việc thực nghiệm để đo lực là điều không khả thi. Nhận