Thiết kế đồ gá trong sản xuất, gia công cơ khí

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối yêu cầu chính là cơ khí hóa và tự động hóa sử dụng đồ gá là một hệ thống tự thiết kế dựa theo sản phẩm nhằm nâng cao năng suất và giảm sức lao động. Dùng nhiều các đồ gá nhiều vị trí, bán tự động và tự động, gia công liên tục, phân độ và kẹp chặt tự động …

Nhiệm vụ của đồ gá

- Xác định vị trí của  chi  tiết  gia công so với máy và dụng cụ cắt (định vị). 

- Cố định vị trí chi tiết đã định vị, không cho ngọai lực làm xê dịch hay rung động (kẹp chặt). 

- Xác định vị trí và dẫn hướng dụng cụ cắt. 

- Tạo thêm một số chuyển động để gia công các bề mặt phức tạp.

Cấu tạo tổng quát của đồ gá ?

- Bộ phận định vị 

- Bộ phận kẹp chặt 

- Các cơ cấu truyền lực 

- Các cơ cấu dẫn hướng, so dao 

- Các cơ cấu quay và phân độ 

- Thân và đế đồ gá 

- Cơ cấu định vị và kẹp chặt đồ gá vào máy

Tác dụng của đồ gá ?

- Nâng cao năng suất và độ chính xác 

- Mở rộng khả năng công nghệ của thiết bị 

- Giúp gia công được các nguyên công khó  4 

- Giảm nhẹ sự căng thẳng và cải thiện điều kiện làm việc của công nhân 

- Không cần sử dụng thợ bậc cao

Yêu cầu đối với đồ gá ?

- Kết cấu đồ gá phải phù hợp với công dụng (đồ gá chuyên dùng nên có kết cấu đơn giản) 

- Đồ gá phải đảm bảo độ chính xác của chi tiết 

- Sử dụng đồ gá phải thuận tiện (gá đặt dễ dàng, nhanh chóng...) và an toàn

Phân loại đồ gá

- Phân loại theo nhóm máy 

- Phân loại theo mức độ chuyên môn hóa

Phân loại đồ gá theo nhóm máy

- Đồ gá trên máy tiện 

- Đồ gá trên máy phay 

- Đồ gá trên máy bào 

- Đồ gá trên máy mài 

- Đồ gá trên máy khoan 

- Đồ gá trên máy doa 

- Đồ gá trên máy chuốt 

- Đồ gá trên máy gia công bánh răng

Phân loại theo mức độ chuyên môn hoá

- Đồ gá vạn năng thông dụng 

- Đồ gá vạn năng điều chỉnh 

- Đồ gá chuyên môn hóa điều chỉnh 

- Đồ gá chuyên dùng 

- Đồ gá tổ hợp

Phương pháp thiết kế đồ gá

Chuẩn và sai số chuẩn

Chuẩn là tập hợp các điểm, đường hoặc bề mặt mà người ta căn cứ vào đó để xác định vị trí các điểm, đường hoặc bề mặt khác của bản thân chi tiết đó hoặc của các chi tiết khác trong quá trình thiết kế, gia công, lắp ráp …

Phân loại chuẩn

Chuẩn thiết kế: là chuẩn dùng trong thiết kế, chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hoặc chuẩn ảo Chuẩn công nghệ: có bốn loại và là chuẩn thật - Chuẩn định vị - Chuẩn điều chỉnh - Chuẩn đo lường - Chuẩn lắp ráp

Các ví dụ về chuẩn

Trong trường hợp này ta nhận thấy: chuẩn định vị, gốc kích thước và chuẩn điều chỉnh là trùng nhau

Chuẩn định vị và chuẩn điều chỉnh trùng nhau, khác gốc kích thước

Chuẩn định vị, chuẩn điều chỉnh và gốc kích thước đều nằm ở các vị trí khác nhau trong hệ thống gá đặt

Chuẩn định vị, chuẩn điều chỉnh và gốc kích thước đều nằm ở các vị trí khác nhau trong hệ thống gá đặt

Sai số chuẩn

- Sai số chuẩn là lượng biến động lớn nhất của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước cần thực hiện. Sai số này phát sinh khi chuẩn định vị không trùng gốc kích thước.

Các phương pháp tính sai số chuẩn

Có 3 phương pháp tính sai số chuẩn: 1.Tính trực tiếp 2.Dùng chuỗi kích thước hình học 3.Dùng chuỗi kích thước công nghệ

Tính sai số chuẩn bằng chuỗi kích thước công nghệ

Chuỗi kích thước công nghệ gồm 4 khâu cơ bản - Khâu 1: từ dụng cụ cắt đến chuẩn điều chỉnh (kích thước điều chỉnh): a - Khâu 2: từ chuẩn điều chỉnh tới chuẩn định vị: x1 - Khâu 3: từ chuẩn định vị đến gốc kích thước: x2 - Khâu 4: từ gốc kích thước đến bề mặt gia công: L (kích thước gia công) - Do sự dao động của khâu 2 (x1) và khâu 3 (x2) mà gây ra sai số chuẩn, tức là: ec(L) =  Dx1 + Dx2

Trình tự tính sai số chuẩn

- Vẽ sơ đồ gá đặt khi gia công - Xác định rõ các chuẩn và gốc kích thước - Vẽ chuỗi kích thước công nghệ - xác định các lượng biến động của khâu x1 và khâu x2 - Sai số chuẩn của kích thước gia công: ec(L) =  Dx1 + Dx2

Các chi tiết và cơ cấu định vị

- Các chi tiết định vị vào phẳng - Các chi tiết định vị vào mặt trụ ngoài - Các chi tiết định vị vào mặt trụ trong - Các loại chi tiết định vị phụ

Các chi tiết định vị là các chi tiết - Tiếp xúc với chuẩn định vị của chi tiết - Thay thế cho các điểm định vị - Khống chế các bậc tự do theo nguyên tắc 6 điểm

Kẹp chặt và những tính toán khi kẹp chặt

Kẹp chặt là cố định chi tiết đã được định vị để: Chi tiết không bị rung động, xê dịch, Không bị biến dạng do lực cắt, lực ly tâm.. hoặc do trọng lượng của chi tiết trong quá trình gia công gây ra Ý nghĩa của vấn đề kẹp chặt : Giảm được sức lao động, giảm thời gian gia công, nâng cao độ chính xác khi gia công, nâng cao độ bóng gia công. Những yêu cầu đối với cơ cấu kẹp : - Không được phá vỡ vị trí đã định vị - Lực kẹp phải vừa đủ - Biến dạng do lực kẹp gây ra không được vượt quá giới hạn cho phép - Đảm bảo động tác phải nhanh, an toàn - Cơ cấu kẹp chặt phải nhỏ gọn, đơn giản

Phương, chiều và điểm đặt của lực kẹp Phương: Phương lực kẹp nên vuông góc với mặt định vị nhiều bậc tự do (3 bậc). Chiều:  Chiều hướng vào mặt định vị. Điểm đặt: Điểm đặt phải được đặt trong diện tích mặt định vị hoặc ở các điểm đỡ và phải gần mặt gia công.

Các tính toán khi kẹp chặt Tính lực kẹp cần thiết (Wct) Chọn cơ cấu kẹp Tính lực do cơ cấu kẹp tạo ra (W) Xác định các kích thước, thông số của cơ cấu kẹp Kiểm nghiệm và Kiểm tra bền cơ cấu kẹp

Tính lực kẹp cần thiết Lực kẹp cần thiết là lực kẹp vừa đủ để chống lại lực cắt và các loại lực khác trong quá trình gia công. Chọn và tính toán cơ cấu kẹp theo lực kẹp cần thiết sẽ cho ta cơ cấu nhỏ gọn, tiết kiệm vật liệu.

Những yếu tố để tính lực kẹp cần thiết - Phương án định vị và đồ định vị - Phương chiều, điểm đặt lực kẹp (Wct ) - Phương chiều, điểm đặt và giá trị  của lực cắt, mô men cắt. - Trọng lực, lực ly tâm, lực quán tính (nếu có) - Các kích thước  liên quan về vị trí giữa các lực nói trên với nhau và với đồ định vị.

Những yếu tố để tính lực kẹp cần thiết - Phương án định vị và đồ định vị - Phương chiều, điểm đặt lực kẹp (Wct ) - Phương chiều, điểm đặt và giá trị  của lực cắt, mô men cắt. - Trọng lực, lực ly tâm, lực quán tính (nếu có) - Các kích thước  liên quan về vị trí giữa các lực nói trên với nhau và với đồ định vị

Viết các phương trình cân bằng - Dưới tác dụng của lực cắt nếu chi tiết bị tịnh tiến thì lực kẹp phải chống lại sự tịnh tiến đó, viết phương trình cân bằng lực - Dưới tác dụng của mô men cắt hay lực cắt, nếu chi tiết bị quay hoặc lật, viết phương trình cân bằng mô men - Từ các phương trình trên tính được lực kẹp cần thiết, lấy giá trị lớn nhất để chọn cơ cấu kẹp. Chú ý: trong nhiều trường hợp phải sử dụng lực ma sát.

Các cơ cấu kẹp chặt kiểu cơ khí

- Lực kẹp của các dạng chêm thông dụng - Lực kẹp bằng ren - Lực kẹp bằng cam - Kẹp bằng đĩa mỏng đàn hồi

Tính sức bền và chọn bulông

Bảng lực kẹp do bulông tạo ra

Bảng tính góc nâng và bán kính làm việc của cam

Lực kẹp chặt bằng đĩa mỏng đàn hồi

Các cơ cấu kẹp chặt kiểu thủy khí, điện từ, điện cơ

- Lực kẹp bằng khí nén - Kẹp chặt bằng thủy lực - Lực kẹp bằng khí nén – thủy lực - Lực kẹp bằng cơ khí – thủy lực - Lực kẹp chặt bằng điện cơ - Lực kẹp chặt bằng điện từ - Lực kẹp chặt bằng chân không

Lực kẹp bằng khí nén : Lực kẹp bằng xi lanh tác dụng một chiều

Kẹp chặt bằng thủy lực

Các cơ cấu khác của đồ gá

Cơ cấu dẫn hướng 

Nhiệm vụ: Cơ cấu dẫn hướng dùng để dẫn hướngdụng cụ cắt và nâng cao độ cứng vững của nó. 

Phân loại:  - Bạc dẫn hướng cố định - Bạc dẫn hướng thay thế - Bạc dẫn hướng có kết cấu đặc biệt

Cữ so dao : Cữ so dao là dụng cụ dùng để điều chỉnh vị trí của dao so với máy hoặc đồ gá. 

Phân loại:  - Cữ so dao chiều cao - Cữ so dao chiều cao – mặt mút - Cữ so dao góc - Cữ so dao góc – mặt mút

Thân đồ gá : Thân đồ gá là chi tiết dùng để lắp các chi tiết của đồ gá 

Yêu cầu: - Kết cấu phải cứng vững - Đơn giản, nhẹ, dễ chế tạo - Đảm bảo độ an toàn cao

Khái quát về đồ gá tổ hợp tháo lắp nhanh

Khái niệm về đồ gá tổ hợp tháo lắp nhanh Đồ gá tổ hợp được tổ hợp lại từ: - Các chi tiết và bộ phận tiêu chuẩn - Được chế tạo sẵn - Được dùng lại nhiều lần để gá đặt thành nhiều bộ đồ gá khác nhau

Ưu điểm của đồ gá tổ hợp tháo lắp nhanh

- Rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất - Sau khi sử dụng có thể tháo rời để bảo quản - Sử dụng để lắp lại thành đồ gá khác - Đảm bảo khả năng kinh tế doanh nghiệp

Thành phần của đồ gá tổ hợp tháo lắp nhanh

- Các chi tiết đế - Các chi tiết thân - Các chi tiết định vị - Các chi tiết dẫn hướng - Các chi tiết kẹp chặt - Các chi tiết nối ghép

Weldtec đã trình bày với các bạn về các loại đồ gá khác nhau, ưu điểm cũng như ứng dụng của đồ gá trong sản xuất hiện tại. Đồ gá giúp tăng cao năng suất và độ chính xác trong quá trình làm việc, chúng ta hãy nghiên cứu kỹ về sản phấm đẻ tạo ra đồ gá tối ưu và chính xác nhất nhé.