Thiết kế đồ gá phay rãnh then bằng phần mềm Inventor - Đề tài khoa học sinh viên

Nghiên cứu khoa học sinh viên về tính toán thiết kế mô hình đồ gá phay rãnh then. Khám phá quy trình, phương pháp và ứng dụng thực tiễn trong sản xuất cơ khí.

• Tác giả: Nguyễn Khải
• Người hướng dẫn: Th.s Văn Quốc Hữu
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải - Cơ sở II
• Chuyên ngành: Kỹ thuật và ứng dụng
• Đề tài: Nghiên cứu phay rãnh then
• Loại tài liệu: Đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tính toán thiết kế mô hình đồ gá phay rãnh then Hướng dẫn chi tiết

Đồ gá gia công cơ là một phần không thể thiếu trong ngành sản xuất cơ khí, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và năng suất chế tạo. Nghiên cứu thiết kế đồ gá là một chủ đề quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí, giúp họ hiểu rõ hơn về các nguyên tắc và phương pháp thiết kế đồ gá hiệu quả. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá quá trình tính toán và thiết kế mô hình đồ gá phay rãnh then, một đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, và cung cấp hướng dẫn chi tiết cho các bước thực hiện.

1.1. Nguyên lý định vị 6 bậc tự do và ứng dụng

Nguyên lý định vị 6 bậc tự do là cơ sở quan trọng trong thiết kế đồ gá. Nó cho phép xác định vị trí và định hướng của vật gia công so với máy công cụ và dao cắt. Trong nghiên cứu này, chúng ta sẽ khám phá ứng dụng của nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết gia công, đặc biệt là đối với chi tiết dạng hộp và dạng trụ. Bằng cách hiểu rõ nguyên lý này, chúng ta có thể thiết kế đồ gá chính xác và hiệu quả.

1.2. Phần mềm Inventor và thiết kế đồ gá

Phần mềm Inventor là một công cụ thiết kế 3D phổ biến trong ngành cơ khí. Trong nghiên cứu này, chúng ta sẽ thảo luận về cách sử dụng phần mềm Inventor để thiết kế các chi tiết cơ khí, bao gồm đồ gá gia công. Bằng cách tận dụng các tính năng của phần mềm, chúng ta có thể tạo ra các mô hình đồ gá chính xác và chi tiết, giúp giảm thời gian sản xuất và tăng năng suất lao động.

1.3. Các bộ phận cơ bản của đồ gá gia công

Đồ gá gia công bao gồm nhiều bộ phận khác nhau, mỗi bộ phận có vai trò và chức năng riêng. Trong phần này, chúng ta sẽ phân tích các bộ phận cơ bản của đồ gá, bao gồm bộ phận định vị và bộ phận kẹp chặt. Hiểu rõ về các bộ phận này sẽ giúp chúng ta thiết kế đồ gá một cách hợp lý và đảm bảo tính hiệu quả trong quá trình gia công.

II. Phương pháp tính toán và thiết kế đồ gá phay rãnh then

Thiết kế đồ gá phay rãnh then đòi hỏi sự tính toán kỹ lưỡng và chính xác. Trong phần này, chúng ta sẽ đi sâu vào các bước tính toán và thiết kế, bao gồm việc xác định các thông số kỹ thuật, lựa chọn vật liệu, và tính toán lực cắt khi phay. Bằng cách áp dụng các phương pháp tính toán này, chúng ta có thể tạo ra mô hình đồ gá phay rãnh then hiệu quả và phù hợp với yêu cầu gia công.

2.1. Xác định thông số kỹ thuật và lựa chọn vật liệu

Để thiết kế đồ gá phay rãnh then, chúng ta cần xác định các thông số kỹ thuật như độ sâu và chiều rộng của rãnh then, cũng như lựa chọn vật liệu phù hợp. Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về các tiêu chí lựa chọn vật liệu, bao gồm tính chất cơ học và khả năng gia công của vật liệu. Bằng cách lựa chọn vật liệu phù hợp, chúng ta có thể đảm bảo độ bền và độ chính xác của đồ gá.

2.2. Tính toán lực cắt và lựa chọn dao phay

Lực cắt khi phay là một yếu tố quan trọng trong thiết kế đồ gá. Trong phần này, chúng ta sẽ tính toán lực cắt dựa trên các thông số kỹ thuật và điều kiện gia công. Bằng cách sử dụng công thức và bảng tra cứu, chúng ta có thể xác định lực cắt và lựa chọn dao phay phù hợp. Điều này giúp đảm bảo quá trình phay diễn ra hiệu quả và an toàn.

2.3. Thiết kế mô hình đồ gá phay rãnh then

Sau khi xác định các thông số và tính toán lực cắt, chúng ta tiến hành thiết kế mô hình đồ gá phay rãnh then. Trong phần này, chúng ta sẽ sử dụng phần mềm Inventor để tạo ra mô hình 3D của đồ gá. Bằng cách áp dụng các nguyên tắc thiết kế và định vị, chúng ta có thể tạo ra một mô hình đồ gá chính xác và hiệu quả, đáp ứng yêu cầu gia công rãnh then.

III. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Thiết kế đồ gá phay rãnh then không chỉ dừng lại ở lý thuyết, mà còn cần được áp dụng vào thực tiễn. Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về các ứng dụng thực tế của đồ gá phay rãnh then, cũng như kết quả nghiên cứu đạt được. Bằng cách phân tích các trường hợp thực tế, chúng ta có thể đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đồ gá thiết kế.

3.1. Ứng dụng thực tiễn của đồ gá phay rãnh then

Đồ gá phay rãnh then có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất cơ khí, bao gồm chế tạo thiết bị và phụ tùng. Trong phần này, chúng ta sẽ phân tích các ứng dụng thực tế của đồ gá này, bao gồm việc gia công rãnh then trên các chi tiết cơ khí khác nhau. Bằng cách hiểu rõ các ứng dụng thực tế, chúng ta có thể đánh giá tầm quan trọng và giá trị của đồ gá phay rãnh then.

3.2. Kết quả nghiên cứu và đánh giá

Kết quả nghiên cứu về thiết kế đồ gá phay rãnh then là một phần quan trọng trong đề tài này. Trong phần này, chúng ta sẽ trình bày các kết quả đạt được, bao gồm mô hình đồ gá thiết kế và các thông số kỹ thuật. Bằng cách phân tích kết quả, chúng ta có thể đánh giá tính hiệu quả và độ chính xác của đồ gá, cũng như đề xuất các cải tiến cho các nghiên cứu tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN. Nguyên lý định vị 6 bậc tự do. Nguyên tắc 6 điểm. Một vật rắn tuyệt đối trong không gian có sáu bậc tự do chuyển động, khi ta đặt nó trong hệ tọa độ Đề-các (không gian ba chiều) đó là: - 3 bậc tịnh tiến dọc 3 trục tọa độ, ký hiệu: 𝑋� - tịnh tiến dọc trục X 𝑌�- tịnh tiến dọc trục Y 𝑍̅ -tịnh tiến dọc trục Z - 3 bậc quay quanh 3 trục tọa độ, ký hiệu: 𝑋� - quay quanh trục X 𝑌�- quay quanh trục Y 𝑍̂- quay quanh trục Y Ví dụ: Khi đặt một khối lập phương trong hệ tọa độ Đề-các (hình 6.7), có thể thấy các chuyển động trên được khống chế như sau: Tên mặt phẳng Trục X Trục Y Trục Z Tịnh tiến Quay Tịnh tiến Quay Tịnh tiến Quay XOY X X X YOZ X X XOZ X Cần chú ý rằng mỗi mặt phẳng đều có khả năng khống chế 3 bậc tự do, nhưng ở những mặt phẳng YOZ và XOZ chỉ cần khống chế hai và một bậc tự do vì có những bậc tự do ở mặt này có thể khống chế thì ở mặt XOY đã khống chế rồi.

Như vậy 6 bậc tự do chuyển động của vật thể rắn tuyệt đối đã được khống chế hay nói cách khác ta đã xác định được vị trí duy nhất của vật thể rắn trong không SVTH: Nhóm 1 Page 8 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu gian và chỉ một vị trí mà thôi. Nếu chỉ cần để cho vật thể được chuyển động theo một bậc tự do nào đó thì vật thể đó sẽ có vô số vị trí và do đó không có vị trí cố định trong không gian. Ứng dụng nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết gia công Người ta dùng nguyên tắc 6 điểm trên để định vị chi tiết gia công. Khi đó coi chi tiết như một vật rắn tuyệt đối và cũng đặt nó trong hệ tọa độ Đề các.

Vì vậy nguyên tắc sáu điểm khi định vị chi tiết có thể phát biểu như sau: Để định vị hoàn toàn phôi (hoặc chi tiết) trong đồ gá cần phải tạo sáu điểm tỳ bố trí trên các mặt chuẩn của phôi (hoặc chi tiết) để khống chế 6 bậc tự do chuyển động (3 tịnh tiến và 3 quay) trong hệ tọa độ Đề-các. Trong thực tế không phải lúc nào người ta cũng định vị hết cả sáu điểm mà tùy theo yêu cầu gia công ở từng nguyên công mà số bậc tự do định vị có thể từ 1 đến 6. Cơ sở định vị chi tiết dạng hộp , dạng trụ dài. Cơ sở định vị chi tiết dạng hộp : Khi đặt một khối hộp trục tọa độ đề-các có thể thấy các bậc tự do của vật dạng hình hộp được khống chế như sau : • Xét mặt phẳng (xoy): Khối hộp bị khống chế những chuyển động: 1- Tịnh tiến dọc trục oz 2- Quay quanh trục ox 3- Quay quanh trục oy.

• Xét mặt phẳng (yoz): Khối hộp bị khống chế những chuyển động: 1- Tịnh tiến dọc trục ox 2- Quay quanh trục oz SVTH: Nhóm 1 Page 9 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu • Xét mặt phẳng (yoz): Khối hộp bị khống chế những chuyển động: 1- Tịnh tiến dọc trục oy 2. Cơ sở định vị chi tiết dạng trụ : - Khi đặt một khối hộp trục tọa độ đề-các có thể thấy các bậc tự do của vật dạng hình tru được khống chế như sau : - Nguyên lý định vị mặt trụ ngoài dài: Mặt phẳng (xoy): 1- Tịnh tiến dọc trục oz 2- Quay quanh trục ox Mặt phẳng (yoz): 1- Tịnh tiến dọc trục ox 2- Quay quanh trục oz Mặt phẳng (xoz) 1- Tịnh tiến dọc trục oy Chú ý: Còn 1 bậc quay quanh oy không được khống chế - Nguyên lý định vị mặt trụ ngoài ngắn Mặt phẳng (xoz): 1- Tịnh tiến dọc trục oy 2- Quay quanh trục oz 3- Quay quanh trục ox Mặt phẳng (yoz): 1- Tịnh tiến dọc trục ox Mặt phẳng (xoy): 1- Tịnh tiến dọc trục oz Chú ý: Còn 1 bậc quay quanh oy không được khống chế. SVTH: Nhóm 1 Page 10 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu 3. Phần mềm invertor vào việc thiết kế các chi tiết cơ khí.

Nghiên cứu và sử dụng phần mềm 3D inventor trong thiết kế các sản phẩm cơ khí - Trong thời kỳ kinh tế hội nhập toàn cầu đòi chúng ta phải tự đổi mới mình để phát triển. Với mong muốn mang lại những sản phẩm hoàn thiện về cả hình thức bên ngoài đến kết cấu bên trong chúng ta đang tìm hiểu để ứng dụng phần mềm thiết kế 3D Autodesk Inventor vào quá trình thiết kế với những ưu điểm vượt trội so với cách thiết kế 2D truyền thống. - Autodesk Inventor, được phát triển bởi công ty phần mềm Autodesk _USA, là phần mềm thiết kế 3D cơ khí dạng mô hình khối rắn, phần mềm này dùng để tạo ra nguyên mẫu kỹ thuật số 3D giúp hình dung, thiết kế và mô phỏng các sản phẩm trên môi trường 3D. Hinh1: giao diên lúc vào của inventor SVTH: Nhóm 1 Page 11 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu - Phần mềm INVENTOR Thiết kế trực tiếp trong môi trường 3D, xuất ra bản vẽ 2D, tạo chuyển động, trình diễn tháo lắp các cơ cấu, cụm máy.

Hình 2 : mô phỏng chuyển từ 2D sang 3D Autodesk Inventor sử dụng ShapeManager, lối xây dựng mô hình hình học của Autodesk. Phần mô hình hóa (modeling): Kết hợp giữa mô hình khối đặc và bề mặt để tạo ra một loạt các dạng hình học phức tạp → giúp xây dựng dễ dàng các chi tiết mô hình 3D. Người dùng có thể tạo ra các chi tiết dạng thư viện để sử dụng lại trong các dự án khác nhau. SVTH: Nhóm 1 Page 12 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu Hình 3: thư mục chọn thiết kế chi tiết 3D Phần lắp ráp (assembly): Thiết kế kết hợp giữa chi tiết và cụm chi tiết.

Người dùng có thể kiểm tra va chạm giữa các chi tiết. Hình 4: giao diện khi chọn mục lắp ráp SVTH: Nhóm 1 Page 13 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu Phần kim loại tấm (Sheet Metal): Có nhiều công cụ không chỉ giúp tạo hình, thiết kế nhanh mà còn có khả năng trải tấm hiệu quả, xác lập các thư viện đột dập và tùy chỉnh kim loại, và tạo ra các bản vẽ sản xuất để hỗ trợ hoạt động sản xuất tấm kim loại. Hình 5: giao diện khi chọn mục sheet metal Phần thiết kế khung (Frame Generator): Giúp người dùng thiết kế và phát triển khung hàn cho các ứng dụng máy móc công nghiệp. Nó xây dựng kết cấu khung bằng cách thả chi tiết vào khung dây đã được xác định trước.

Công cụ sinh khung đơn giản hoá khung về dạng khung dây và sau khi thiết kế xong khung dây chỉ việc xác lập lại các thành phần theo thư viện thép hình sẵn có. Hình 6: giao diện làm viêc Frame Generator SVTH: Nhóm 1 Page 14 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu Phần thiết kế đường ống (Pipe & Tube): Giúp người dùng thiết kế ống chạy phức tạp trong không gian chật hẹp. Nó bao gồm một thư viện với các phụ kiện đường ống theo tiêu chuẩn công nghiệp, và các đường ống. Người thiết kế chỉ việc chạy đường dẫn sau đó chỉ định thuộc tính của các đường dẫn bằng thư viện các đường ống và phụ kiện đường ống.

Phần Cable (Cable &Wiring): Cho phép sử dụng một thư viện các loại dây điện và cáp điện để chạy dây với bán kính uốn phù hợp trong các thiết kế điện. Cho ta mô hình của thiết kế sát thực nhất. Hình 7: giao diện làm viêc Cable & wiring SVTH: Nhóm 1 Page 15 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu Phần mô phỏng chuyển động tích hợp mô phỏng và phân tích ứng suất (Dynamic and Stress Analysis): Được dùng để mô phỏng và dự đoán trước các phản ứng của thiết kế đối với các tác động vật lý trong môi trường thực. Nhờ đó tối ưu hóa thiết kế.

Hình 8: giao diện làm việc của dynamic and stress analysis Thiết kế khuôn ép nhựa (Mold design): Được tích hợp phần mềm moldflow chuyên dùng cho phân tích tính toán toàn bộ hệ thống khuôn, đạt độ chính xác cao, phân tích sản phẩm nhựa đa vật liệu, phân tích quá trình ép phun, tương tác biến đổi trường nhiệt độ của sản phẩm và toàn bộ hệ thống khuôn. - Hình 9 : giao diện lựa chọn Mold design Khả năng kết hợp và trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác : Inventor sử dụng các định dạng tập tin cụ thể cho các chi tiết (IPT), cụm (IAM), và bản vẽ (IDW hoặc DWG). Tập tin có thể được nhập hoặc xuất trong định dạng DWG. Định dạng bản vẽ trên Web (DWF) được ưa thích của Autodesk 2D/3D có SVTH: Nhóm 1 Page 16 Đề tài : Nghiên cứu phay rãnh then GVHD: Văn Quốc Hữu thể dùng để trao đổi dữ liệu dễ dàng.

-Inventor có thể trao đổi dữ liệu với hầu hết các phần mềm được phát triển bởi Autodesk. Ngoài ra Inventor có thể trao đổi dữ liệu với các ứng dụng như CATIA V5, UGS, SolidWorks, và ENGINEER / Pro. Inventor hỗ trợ nhập trực tiếp và xuất của CATIA V5, Parasolid, Granite, UG-NX, SolidWorks, Pro / E, với các tập tin SAT, STEP, IGS. Các loại đồ gá gia công trên máy phay 4.

Khái niệm về đồ gá: - Đồ gá là 1 trang bị công nghệ không thể thiếu được trong quá trình gia công cơ khí, trong quá trình kiểm tra các thông số kỹ thuật của chi tiết. Công dụng của đồ gá: - Nhờ có đồ gá mà người ta có thể nâng cao được nâng cao được nâng suất lao động, giảm bớt được nhiều thời gian phụ trong quá trình gia công một cách dễ dàng, các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết máy trong quá trình gia công cơ khí, quá trình lắp ráp được bảo đảm. Phân loại đồ gá: - Khi phân loại đồ gá người ta có nhiều cách phân loại khác nhau. Có thể phân loại theo công dụng của đồ gá, theo mức độ chuyên môn hóa của đồ gá.

• Đồ gá dùng trên máy công cụ: - Đồ gá dùng trên máy công cụ là các loại đồ gá dùng để gá lắp chi tiết gia công, gá lắp dao trên máy công cụ.Đồ gá dùng để gá chi tiết được gọi là đồ gá.