- Trần Xuân Cường Xây dựng phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ Chuyên nghành: Chế tạo máy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học: 1- TS. - 04 Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về các chuỗi kích thước công nghệ 06 1.1 Khái niệm về chuỗi kích thước. - 07 1.1.3 Các thành phần của chuỗi. - 08 1.1.4 Quan hệ giữa các khâu khép kín và khâu thành phần. - 09 1.2 Xây dựng chuỗi kích thước. - 10 1.2.1 Xây dựng chuỗi kích thước trực tiếp từ sơ đồ kích thước của quá trình công nghệ 10 1.2.2 Xây dựng chuỗi kích thước bằng phương pháp ứng dụng lý thuyết Graph 14 Kết luận chương 1. - 25 Chương 2: Giới thiệu các phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ 26 2.1 Giải chuỗi kích thước công nghệ bằng phương pháp Cực đại – Cực tiểu 28 2.1.1 Bài toán xác định dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín kA khi biết dung sai và sai lệch giới hạn của các khâu thành phần iA (Bài toán kiểm nghiệm) 28 2.1.2 Bài toán xác định dung sai và sai lệch giới hạn của các khâu thành phần iA khi biết dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín kA(Bài toán thiết kế) 33 2.2 Giải chuỗi kích thước công nghệ bằng phương pháp xác suất. - 37 2.2.1 Giải bài toán kiểm nghiệm theo phương pháp xắc suất. - 40 2.2.2 Giải bài toán thiết kế theo phương pháp xắc suất. - 45 2.3 Giải chuỗi kích thước công nghệ theo điều chỉnh. - 49 2.3.1 Khâu bù có kích thước sửa lắp. - 51 2.3.3 Khâu bù là các chi tiết thay thế được chọn khi lắp. - 54 Chương 3: ứng dụng các phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ vào một số trường hợp cụ thể. - 55 3.1 ứng dụng phương pháp Cực đại – Cực tiểu và phương pháp Xắc suất để giải chuỗi kích thước mặt phẳng. - 55 3.2 ứng dụng phương pháp Xắc suất để giải chuỗi kích thước với sai số véc tơ 60 3.3 ứng dụng phương pháp Xắc suất để giải chuỗi kích thước lắp ghép 64 3.4 ứng dụng phương pháp Cực đại – Cực tiểu để giải chuỗi kích thước Góc 70 3.5 ứng dụng phương pháp Cực đại – Cực tiểu để giải chuỗi kích thước Công nghệ 74 Kết luận chương 3. - 77 Chương 4: Giải chuỗi kích thước công nghệ khi gia công trên máy CNC 78 4.1 Khái quát về máy công cụ CNC. - 85 4.3 Phương pháp xây dựng và giải chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC 86 4.3.1 Xây dựng chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC. - 86 4.3.2 Giải chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC. - 90 4.3.3 Chương trình gia công chi tiết trên máy CNC. - 102 -1-Lời cam đoan Tôi là Trần Xuân Cường, học viên lớp 10BCTM-QP trường Đại học Bách Khoa Hà Nội xin cam đoan rằng: Các kết quả nghiên cứu trong cuốn luận văn với đề tài “Xây dựng phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ” là hoàn toàn trung thực và độc lập, nó chưa hề được xử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tác giả của luận văn Trần Xuân Cường Danh mục các hình vẽ, đồ thị và bảng biểu -2-Hình 1.1: Các loại chuỗi kích thước chi tiết Hình 1.2: Chuỗi kích thước quan hệ Hình 1.3: Quá trình công nghệ gia công chi tiết trục Hình 1.4: Phương pháp thiết lập sơ đồ kích thước Hình 1.5: Bài toán về 7 chiếc cầu và biểu diễn dưới dạng Graph Hình 1.6: Biểu diễn các cung và hành trình của Graph Hình 1.7: Sơ đồ hành trình chu kỳ Hình 1.8: Các loại cây Graph tiêu biểu Hình 1.9: Sơ đồ kích thước của QTCN Hình 1.10: Biểu diễn cung cây công nghệ và cung cây xuất phát Hình 1.11: Biểu diễn nhân và các cung của cây công nghệ Hình 1.12: Graph cây công nghệ Hình 1.13: Graph cây xuất phát Hình 1.14: Graph cây kết hợp Hình 2.1: Sơ đồ chuỗi kích thước Hình 2.2: Quy luật tổ hợp Hình 2.3: Đường cong Gauss ở dạng trùng tâm Hình 3.1: Sơ đồ chuỗi kích thước phặt phẳng Hình 3.2: Sơ đồ chuỗi kích thước khi chiếu lên phương song song với khâu khép kín Hình 3.3: Xác định sai số bổ sung do sai số góc β của khâu bất kỳ Hình 3.4: Chuỗi sai số véc tơ Hình 3.5: Độ đảo xuyân tâm các ổ gây lên sự dịch chuyển của trục so với trục của ống làm xuất hiện các sai số véc tơ. - Hình 3.6: Sơ đồ chuỗi kích thước lắp ghép nằm trên cùng một mặt phẳng. - Hình 3.7: Sơ đồ chuỗi kích thước lắp ghép nằm trên các mặt phẳng song song Hình 3.8: Sơ đồ xác định các khâu thành phần Hình 4.1: Máy công cụ CNC Hình 4.2: Một số hình ảnh về bàn xoay Hình 4.3: Một số hình ảnh về cụm trục chính -3-Hình 4.4: Băng dẫn hướng Hình 4.5: ổ chứa dụng cụ Hình 4.6: Xây dựng chuỗi kích thước công nghệ của các bước gia công tinh chi tiết Hình 4.7: Sơ đồ gia công chi tiết bằng máy phay CNC Hình 4.8: Máy phay KM-100D (CNC) Hình 4.9: Sơ đồ phác thảo của chi tiết gia công trên máy CNC Hình 4.10: Sơ đồ Contour khi phay tinh Hình 4.11: Sơ đồ vị trí cắt của dao phay ở các toạ độ x, y Hình 4.12: Mẫu phay Bảng 1.1: Trình tự thiết lập và giải chuỗi kích thước Bảng 2.1: Hệ số cấp chính xác tiêu chuẩn đối với kích thước từ Bảng 2.2: Sự phụ thuộc % phế phẩm Bảng 3.1: Bảng tính toán chuỗi kích thước công nghệ của bài toán trình bày ở hình 1.3 Bảng 4.1: Bảng tính toán chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC theo phương pháp Cực đại – Cực tiểu (theo trục X) Bảng 4.2: Bảng tính toán chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC theo phương pháp Cực đại – Cực tiểu (theo trục Y) Mở đầu -4-Ngày nay, khi nghiên cứu và thiết kế các sản phẩm cơ khí thì việc đánh giá và lựa chọn độ chính xác tối ưu cho các chi tiết máy và bộ phận máy là một vấn đề phức tạp. - Hơn nữa, để đảm bảo cho khả năng làm việc cũng như tuổi thọ của chúng thì mỗi chi tiết hay cụm máy phải đạt độ chính xác nhất định như độ chính xác về kích thước, độ chính xác về hình dáng hình học và độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt. - Các chỉ tiêu đặc trưng và các yêu cầu cho độ chính xác đó được ghi trên bản vẽ chế tạo của các chi tiết máy. - Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là độ chính xác gia công của các chi tiết máy là chỉ tiêu khó đạt nhất và gây tốn kém nhất kể cả trong qúa trình xác lập cũng như khi chế tạo ra nó. - Chính vì vậy, việc xác định một cách hợp lý dung sai cho phép trong quá trình chế tạo cũng như việc xây dựng phương án công nghệ tối ưu để đạt độ chính xác theo yêu cầu là một vấn đề khó khăn nhưng lại có ý nghĩa rất quan trọng. - Một trong những phương tiện để giải quyết vấn đề này là việc xây dựng và tính toán các phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ. - Do vậy, đề tài luận văn tốt nghiệp cao học “Xây dựng phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ” cũng chỉ giải quyết được một phần nhỏ trong các nội dung về chuỗi kích thước. - ở đây, nội dung của bản luận văn chủ yếu tập chung vào việc giải các bài toán về các loại chuỗi kích thước, đặc biệt là việc ứng dụng lý thuyết toán học Graph nhằm tự động hoá quá trình xây dựng và giải chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC. - Nội dung của luận văn này gồm 4 chương: Trong chương 1 luận văn đã đưa ra những cơ sở tóm tắt lý thuyết và các phương pháp xây dựng chuỗi kích thước trong chế tạo máy. - Chương 2 luận văn tìm hiểu về các phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ. - Chương 3 luận văn nêu ra một số ứng dụng của các phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ vào một số trường hợp cụ thể và cách giải chúng -5-bằng phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ. - Chương 4 luận văn đã đưa ra một số khái quát về máy công cụ CNC, hệ thống điều khiển của nó và vấn đề ứng dụng giải chuỗi kích thước công nghệ trên máy CNC. - Với nội dung như trên, tôi mong rằng bản luận văn này sẽ giúp ích được phần nào cho những ai quan tâm và muốn tìm hiểu thêm về chuỗi kích thước. - Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2012 Tác giả Trần Xuân Cường Chương 1 Nghiên cứu tổng quan -6-về các chuỗi kích thước công nghệ Trong quá trình thiết kế các chi tiết máy máy và thiết bị, ngoài việc tính toán động học, động lực học và lựa chọn kết cấu hợp lý thì người thiết kế phải tra cứu và tính toán được dung sai cho phép về vị trí giữa các chi tiết để đảm bảo khả năng làm việc của chi tiết máy và thiết bị nhằm đảm bảo tính kinh tế của việc chế tạo các chi tiết máy cũng như độ tin cậy và tuổi thọ của máy móc, thiết bị. - Một trong những biện pháp để xác định dung sai tối ưu về vị trí giữa các chi tiết đó là xây dựng phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ. - Hơn nữa, lý thuyết chuỗi kích thước lại được sử dụng chủ yếu trong việc tự động hoá thiết kế các quá trình công nghệ gia công chi tiết và ngay cả trong các nguyên công riêng biệt của nó. - Ngoài ra, khi thiết kế quy trình công nghệ chúng ta phải tính toán dung sai và kích thước nguyên công đồng thời phải tính toán cả lượng dư gia công trong những trường hợp chuẩn công nghệ, chuẩn thiết kế và chuẩn đo lường không trùng nhau mà cần phải thay đổi chuẩn thì các nhà công nghệ phải xác định kích thước công nghệ và tính lại dung sai. - Tất cả những công việc này được giải quyết trên cơ sở xây dựng phương pháp giải chuỗi kích thước công nghệ và tính toán hợp lý. - 1.1 Khái niệm về chuỗi kích thước 1.1.1 Định nghĩa: Chuỗi kích thước là một tập hợp các kích thước có quan hệ lẫn nhau tạo thành một vòng kín và xác định vị trí các bề mặt (hoặc đường tâm) của một hoặc một số chi tiết. - Như vậy để hình thành chuỗi kích thước phải có hai điều kiện. - Các kích thước quan hệ phải nối tiếp nhau - Các kích thước phải tạo thành một vòng kín -7-1.1.2 Phân loại: Chuỗi kích thước xác định độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt, các đường trục trong một chi tiết thì gọi là chuỗi kích thước chi tiết (hình 1.1a). - Chuỗi kích thước xác định độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt, các đường trục một số chi tiết lắp ghép với nhau gọi là chuỗi kích thước lắp ghép (hình 1.1b). - Hình 1.1: Các loại chuỗi kích thước chi tiết Chuỗi kích thước được hình thành trong quá trình gia công chi tiết nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật gọi là chuỗi kích thước công nghệ. - Theo đặc điểm về sự phân bố vị trí của các kích thước trong chuỗi kích thước, người ta chia chuỗi kích thước thành 4 loại. - Chuỗi kích thước đường thẳng: Là chuỗi mà các kích thước của nó song song với nhau (hình 1.1a và hình 1.1b. - Chuỗi kích thước mặt phẳng: Là chuỗi mà các kích thước của nó nằm trên một mặt phẳng hoặc nằm trên các mặt phẳng song song với nhau (hình 1.1c. - Chuỗi kích thước góc: Là chuỗi mà các khâu của nó là các trị số góc và được ký hiệu bằng các chữ cái Hy Lạp: α, β, ε, γ, λ, ω. - Chuỗi kích thước không gian: Là chuỗi mà các khâu của nó phân bố trong không gian. - Chuỗi kích thước không gian là trường hợp tổng quát của chuỗi kích thước đường thẳng, mặt phẳng hoặc cả chuỗi kích thước góc. - Để giải -8-chuỗi kích thước không gian, ta đưa về chuỗi kích thước mặt phẳng bằng cách chiếu tất cả các khâu lên mặt phẳng toạ độ vuông góc. - Theo mối quan hệ, người ta chia chuỗi kích thước thành 2 loại. - Chuỗi kích thước độc lập: Là chuỗi mà các kích thước của nó không có quan hệ với khâu khác (hình 1.1. - Chuỗi kích thước quan hệ: Là chuỗi có một hay một số khâu có quan hệ với hai hay nhiều chuỗi khác (hình 1.2). - Hình 1.2: Chuỗi kích thước quan hệ 1.1.3 Các thành phần của chuỗi. - Thành phần kích thước của chuỗi là các khâu kích thước của chúng do quá trình gia công hay lắp ráp tạo thành. - Các khâu thành phần không phụ thuộc vào nhau. - Các thành phần của chuỗi gồm khâu khép kín và các khâu thành phần tạo thành. - Khâu khép kín: Là khâu được hình thành cuối cùng do các khâu thành phần tạo thành để đóng kín chuỗi kích thước. - Trên bản vẽ gia công, kích thước của khâu khép kín thường không được thể hiện bởi vì nó được sinh ra do quá trình thực hiện các kích thước khác được thể hiện trên các bản vẽ. - Khâu thành phần: Là khâu tạo thành trong quá trình gia công. - Kích thước của khâu thành phần không phụ thuộc vào nhau. - Khâu thành phần được chia thành 2 loại. - Khâu thành phần tăng (khâu tăng) là các khâu khi kích thước của nó tăng sẽ làm kích thước của khâu khép kín tăng và ngược lại (Khâu tăng khi thể hiện trên sơ đồ chuỗi kích thước có mũi tên hướng sang phải). - -9-+ Khâu thành phần giảm (khâu giảm) là các khâu khi kích thước của nó tăng sẽ làm kích thước của khâu khép kín giảm và ngược lại (Khâu giảm khi thể hiện trên sơ đồ chuỗi kích thước có mũi tê hướng sang trái). - 1.1.4 Quan hệ giữa các khâu khép kín và khâu thành phần. - Trên cơ sở các sơ đồ của chuỗi kích thước và các loại khâu hợp thành ta xác lập các mối quan hệ thể hiện sự phụ thuộc vào kích thước danh nghĩa, dung sai và các độ lệch giới hạn của khâu khép kín và kích thước danh nghĩa, dung sai và các độ lệch giới hạn của khâu thành phần. - Kích thước danh nghĩa các khâu là : Ai. - Số khâu thành phần là : n. - Ký hiệu khâu khép kín là : k. - Ký hiệu khâu thành phần bất kỳ là : i. - Với ký hiệu như trên ta gọi khâu khép kín là Ak thì chuỗi kích thước ở hình 1.1a sẽ có quan hệ: Ak = A3 – A1 – A2. - Chuỗi kích thước mặt phẳng ở hình 1.1c, nếu ta chiếu tất cả các khâu thành phần lên khâu khép kín A3 = Ak ta có: Ak = A3 = A1.cosα + A2.sinα Tổng quát: Ta có thể viết quan hệ giữa các khâu thành phần và khâu khép kín của một chuỗi bất kỳ như sau: Ak = A1.β1 + A2. - βn = ∑=niiiA1β (1-1) Trong đó:+ n là số khâu thành phần của chuỗi -10. - βi là hệ số ảnh hưởng của khâu thành phần lên khâu khép kín. - βi có giá trị ±1 trong các chuỗi đường thẳng (hình 1.1a và hình 1.1b) và lấy giá trị +1 đối với các khâu tăng và giá trị -1 đối với các khâu giảm. - Trong chuỗi phẳng (hình 1.1c) thì giá trị của βi có thể là sin hoặc cos của một góc α nào đó và mang dấu. - 1.2 Xây dựng chuỗi kích thước Xây dựng chuỗi kích thước là công việc quan trọng nhất và cũng là khó khăn nhất trong việc giải quyết bài toán về chuỗi kích thước. - Công việc này được thực hiện sau khi đã xác định được độ chính xác và tính toán để đảm bảo độ chính xác đó thông qua quá trình công nghệ. - Chuỗi kích thước có thể xây dựng bằng phương pháp hiện đại, tự động hoá bằng máy tính và cũng có thể xây dựng bằng phương pháp thông thường, tức là bằng bản vẽ chi tiết. - 1.2.1 Xây dựng chuỗi kích thước trực tiếp từ sơ đồ kích thước của quá trình công nghệ. - Hiện nay, phương pháp xây dựng chuỗi kích thước đang được sử dụng phổ biến là thiết lập chuỗi kích thước trực tiếp từ sơ đồ kích thước của quá trình công nghệ. - Từ bản vẽ chi tiết, người ta vẽ những đường kích thước của khâu khép kín xuất phát từ yêu cầu của độ chính xác. - Tiếp đó vẽ đường kích thước của khâu thành phần thứ nhất nối tiếp với khâu khép kín mà nó ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác của khâu khép kín đó. - Sau đó tiếp tục vẽ đường kích thước của khâu thành phần thứ hai nối tiếp với khâu thành phần thứ nhất và khâu thành phần thứ hai này cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của khâu khép kín. - Quá trình xây dựng đó cứ tiếp tục cho đến khi xác định được một vòng khép kín của các kích thước. - Khâu thành phần thứ nhất bất đầu từ khâu khép kín và khâu thành phần cuối cùng cũng quay lại tiếp xúc với khâu khép kín. - Để xác lập được sơ đồ kích thước của quá trình công nghệ và xây dựng được chuỗi kích thước thì trước hết ta cần vẽ sơ đồ phác thảo của chi tiết ở một, hai hay ba hình chiếu tuỳ theo yêu cầu bài toán và hình dạng chi tiết. - -11-Với những chi tiết dạng khối, hộp thì có thể cần tới hai, thậm chí là cả ba hình chiếu tuỳ theo sự phân bố kích thước của nó. - Trên các hình chiếu chi tiết, ta cần chỉ ra các kích thước chiều dài với dung sai do người thiết kế đặt ra, ở đây các kích thước thiết kế được biểu diễn bằng các ký hiệu Ai (với i = 1, 2, 3. - trong đó chỉ số i là số thứ tự các kích thước thiết kế. - Trên hình 1.3 biểu diễn quá trình công nghệ gia công trục bậc, từ đó người ta xây dựng chuỗi kích thước công nghệ của quá trình gia công chi tiết đó. - Quá trình công nghệ gia công trục bậc theo trình tự như sau. - Nguyên công 1: Phay hai đầu và khoan tâm bằng máy phay chuyên dùng + Nguyên công 2: Tiện gờ trục từ bên phải, trên máy tiện bán tự động + Nguyên công 3: Tiện gờ trục từ bên trái, trên máy tiện bán tự động + Nguyên công 4: Mài bậc trục bên phải bằng máy mài tròn + Nguyên công 5: Mài bậc trục bên trái bằng máy mài tròn -12- Hình 1.3: Quá trình công nghệ gia công chi tiết trục Từ sơ đồ quá trình công nghệ trên ta xây dựng các chuỗi kích thước sau đây:
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt