ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VÕ VĂN THANH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VÕ VĂN THANH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Mã số : 8.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM ĐĂNG PHƯỚC Đà Nẵng – Năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN! Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, số liệu kết nghiên cứu luận văn chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn Các thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Học viên Võ Văn Thanh ii THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC Học viên: Võ Văn Thanh Mã số: 8.52.01.03 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Khóa: 2019 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Với định hướng phát triển lĩnh vực gia cơng khí đáp ứng cơng nghệ sản xuất Khuôn với gia công khí xác Cơng ty Sản xuất Khn Chu Lai – Trường Hải đầu tư nhiều thiết bị gia cơng CNC đại với nhiều kích cỡ độ xác cao Với việc đầu tư nhiều thiết bị số phương pháp sản xuất chủ yếu thực thủ công tốn nhiều thời gian gia công sức lao động dẫn đến chưa đáp ứng lực sản xuất khai thác tối đa lực thiết bị Từ đó, tơi nhận diện phương pháp gá đặt tốn nhiều thời gian, việc dừng máy để thực gá đặt nhiều dẫn đến suất sản xuất chưa cao Từ đó, tơi lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống gá phôi nhanh máy phay CNC” với mục tiêu giảm thời gian gá đặt, nâng cao suất giảm sức lao động công nhân Với thiết kế đề tài mang lại nhiều ý nghĩa lớn lĩnh vực gia công Khuôn mẫu gia cơng khí xác đáp ứng q trình gia cơng giảm chi phí sản xuất Từ khóa: Đồ gá khí, Phương pháp gá đặt nhanh máy phay CNC DESIGN AND MANUFACTURE OF QUICK DELUXE SYSTEM ON CNC MILLING MACHINE Abstract With the development orientation in the field of mechanical processing and meet the technology of mold production along with precision mechanical processing Chu Lai - Truong Hai Mold Manufacturing Company has invested in many modern CNC machining equipment with various sizes and high precision With the investment in many equipment, but some of the main production methods that are done manually, it takes a lot of processing time and labor force, resulting in not meeting the production capacity as well as making the most of the equipment's capacity were Since then, I have realized that the current mounting method is quite time-consuming, stopping the machine to make a lot of installation leads to low productivity Since then, I have chosen the topic "Designing and manufacturing fast workpiece mounting system on CNC milling machine" with the goal of reducing setting time, improving productivity and reducing labor force of workers With this design, the project brings a lot of great meanings in the field of mold processing and precision mechanical processing to meet the machining process and reduce production costs Key words: Mechanical jigs, Quick fix method on CNC milling machine iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN! i MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY CNC 1.1 Tổng quan máy phay CNC 1.1.1 Khái niệm máy CNC 1.1.2 Cấu tạo 1.1.3 Chức năng: 1.2 Tổng quan đồ gá 1.2.1 Giới thiệu chung loại đồ gá thường dùng máy phay CNC 11 1.2.2 Đồ gá kẹp khí 12 1.2.3 Đồ gá kẹp thủy lực khí nén 16 CHƯƠNG II: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GÁ ĐẶT THEO PHƯƠNG ÁN MỚI 23 2.1 Thực trạng phương pháp sản xuất Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải 23 2.2.1 Phương pháp gia công tại: 23 2.2.2 Phương pháp gá đặt máy: 25 2.2 Giới thiệu phương pháp gá đặt 27 2.2.1 Nguyên lý tổng quát cho hệ thống gá phôi nhanh: 28 2.2.2 Phương án đề xuất cho hệ thống gá phôi nhanh: 29 2.3 Đề xuất phương án 31 2.3.1 Bất cập gia công theo phương pháp cũ : 31 2.3.2 Đề xuất gá đặt theo phương pháp mới: 32 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GÁ PHƠI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC 34 3.1 Tính tốn thiết kế bàn gá đặt bên ngồi máy 34 3.1.1 Thống kê chi tiết sử dụng sử dụng hệ thống 34 3.1.2 Tính tốn kích thước tổng thể bàn gá đặt 39 3.1.3 Tính tốn pallet gá bàn gá đặt 40 3.2 Tính tốn thiết kế bàn gá đặt bên máy 44 3.2.1 Phương án đưa phôi vào để gia công máy 44 3.2.2 Tính tốn hệ thống định vị kẹp chặt pallet với bàn máy 46 iv CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ 51 4.1 Mơ q trình hoạt động hệ thống gá đặt 51 4.2 Gia công hệ thống theo vẽ thiết kế 2D 53 4.2.1 Thiết kế vẽ 2D gia công 53 4.2.2 Thực tế gia công lắp đặt 55 4.3 Thử nghiệm đánh giá thực tế hệ thống mang lại so với phương pháp cũ 58 4.3.1 Khả sử dụng xuất sản xuất 58 4.3.2 Thời gian gá đặt: Được thực đánh giá qua trình quay video thực tế phương pháp so với phương pháp cũ 59 4.3.3 Chi phí đầu tư hệ thống hiệu mang lại từ hệ thống gá đặt: 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Máy tính gắn liền với máy CNC thành khối Hình 1.2 Máy tiện Hình 1.3 Kết cấu máy phay Hình 1.4 Dao phay Hình 1.5 Các loại đồ gá gia cơng khí 10 Hình 1.6 Địn kẹp gối đỡ 13 Hình 1.7 Địn kẹp, gối đỡ gối tựa 13 Hình 1.8 Tấm kẹp mỏng 13 Hình 1.9 Đầu phân độ với mâm xoay 14 Hình 1.10 Cấu tạo ê tơ khí 15 Hình 1.11 Ê tơ hình sine 15 Hình 1.12 Một số loại Ê tô máy 17 Hình 1.13 Lực kẹp Ê tô máy 17 Hình 1.14 Cơ cấu Ê tô thủy lực 18 Hình 1.15 Phương pháp tạo lực kẹp 18 Hình 1.16 Các hướng tạo lực kẹp phơi 19 Hình 1.17 Cơ cấu chi tiết phương pháp kẹp phơi 19 Hình 1.18 Kẹp phơi khí nén, chân khơng (kẹp màng) 20 Hình 1.19 Kẹp chân khơng 20 Hình 1.20 Kẹp phơi khí nén chân khơng (kẹp phía trong) 21 Hình 1.21 Kẹp phơi khí nén chân khơng (kẹp cân bằng) 21 Hình 1.22 Bàn từ tính 22 Hình 1.23 Bàn từ thực tế 22 Hình 2.4 Lựa chọn gốc gia cơng theo yêu cầu vẽ 25 Hình 2.5 Gia cơng chi tiết sau gá đặt 25 Hình 2.6 Chêm giữ kẹp phơi với bề mặt chi tiết gia cơng tinh hồn thiện 26 Hình 2.7 Chêm bảo vệ bề mặt bàn máy từ phôi thô 26 Hình 2.8 Phơi hỗ trợ kẹp 27 Hình 2.9 Kẹp chân giữ phôi chặt bàn 27 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống gá phôi nhanh 28 Hình 2.11 Cấu tạo bàn gá đặt bên máy 29 Hình 2.12 Xe vận chuyển phơi đến vị trí máy gia cơng 30 Hình 2.13 Kết cấu hệ thống gá phơi máy 31 Hình 2.14: Phương án phân chia khu vực Cơng ty sản xuất Khuôn 32 Chu Lai – Trường Hải 32 vi Hình 2.15 Đường vận chuyển phôi gia công công ty sản xuất Khuôn 33 Chu Lai – Trường Hải 33 Hình 3.1 Tổng thể mơ hình bàn gá đặt trung tâm 39 Hình 3.2 Kết cấu tổng thể pallet bàn gá đặt 40 Hình 3.3 Sơ đồ định vị pallet với bàn gá đặt 40 Hình 3.4 Kết cấu gá đặt chi tiết chi tiết pallet bàn máy 43 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý chung bàn gá đặt máy 45 Hình 3.8 Kết cấu tổng thể cấu lắp với máy CNC 46 Hình 3.9 Kết cấu tổng thể kệ để pallet gá đặt 47 Hình 3.10 Cơ cấu giữ pallet với kệ đỡ 47 Hình 3.11 Kết cấu pallet bàn máy pallet gá đặt 48 Hình 3.12 Kết cấu dẫn hướng chốt trụ định vị 49 Hình 3.13 Kết cấu chốt trụ định vị pallet gá đặt 50 Hình 4.1 Tổng thể trình hoạt động hệ thống gá phôi 51 Hình 4.2 Tổng thể cấu gá đặt máy gia công CNC 53 Hình 4.3 Cơ cấu gá kệ đỡ vị trí máy CNC 54 Hình 4.5 Cơ cấu kệ đỡ sau lắp ráp 55 Hình 4.6 Cơ cấu kệ đỡ sau trình gia cơng 56 Hình 4.7 Rà gá để định vị chuẩn bàn gá đặt bàn máy 57 Hình 4.8 Lắp đặt hệ thống gá phơi cho máy CNC 58 Hình 4.9 Tổng thể cấu gá đặt sau lắp ráp máy CNC 58 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các sản phẩm gia công công ty sản xuất Khuôn: 34 Bảng 4.1 Kết so sánh gá phôi theo phương pháp cũ với phương pháp gá phôi nhanh 59 Bảng 4.2 Thống kê cấu hệ thống chi phí dự kiến chế tạo 60 Bảng 4.3 Tính hiệu đầu tư hệ thống cho toàn nhà máy 60 viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CNC: Control Numerical Computer ATC: Automatic Tool Change CAD: Computer Aided Design 59 4.3.2 Thời gian gá đặt: Được thực đánh giá qua trình quay video thực tế phương pháp so với phương pháp cũ Bảng 4.1 Kết so sánh gá phôi theo phương pháp cũ với phương pháp gá phôi nhanh Gá phôi theo phương pháp cũ Stt Bước thực Thời gian Gá phôi nhanh Bước thực Thời gian Chênh lệch Lót gối (s) 60s Cấp phơi (s) 30s Kẹp phôi (s) 30s 30s Rà phôi (s) 180s 80s Kẹp chặt phôi (s) 30s Kẹp chặt phôi (s) 2s 28s Chọn chuẩn (X,Y, Z) (s) 180s Chọn chuẩn (Z) (s) 60s 60s 01ph12s 07ph18s Tổng thời gian 60s Cấp phôi (s) 8ph30s 10s 20s Nhận xét: - Với việc áp dụng hệ thống gá phôi nhanh máy phay tại, cơng đoạn rút ngắn từ bước xuống cịn bước - Thời gian gá đặt giảm từ phút xuống phút, giảm 85% thời gian gá đặt 4.3.3 Chi phí đầu tư hệ thống hiệu mang lại từ hệ thống gá đặt: Quá trình đánh giá thực qua trình thống kê chi hiệu thời gian sản xuất mang lại chi đầu tư thiết kế hệ thống sau: 60 Bảng 4.2 Thống kê cấu hệ thống chi phí dự kiến chế tạo STT Tên thiết bị Thơng số kỹ thuật Hình ảnh Số máy sử dụng hệ thống Đơn giá (VNĐ) 3.000.000,00 Bàn trung tâm gá đặt 1310x860x845 mm Pallet gá phôi Thiết kế theo bàn máy 14 Cơ cấu ray trượt Thiết kế theo bàn máy Cơ cấu cấp phôi vào máy Thiết kế theo bàn máy Thành tiền (VNĐ) 3.000.000,00 58.000.000,00 812.000.000.00 4.800.00,00 24.000.000,00 28.000.000,00 112.000.000,00 Bảng 4.3 Tính hiệu đầu tư hệ thống cho toàn nhà máy Kết luận: Với việc đầu tư hệ thống gá phơi nhanh, ta có kết sau: - Giảm thời gian gá đặt từ 08 phút xuống 02 phút - Tiếp kiệm tỷ đồng/ năm (01 ca) theo kế hoạch sản xuất năm 2018 công ty - Thời gian hoàn vốn: 10 tháng 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau trình làm việc nghiêm túc với tập trung nỗ lực em nhóm hỗ trợ thực nâng cấp cải tiến công nghệ cho công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải Em hoàn thành thiết kế cho phương pháp gá đặt “Hệ thống gá phôi nhanh” tiến hành triển khai sản xuất để áp dụng cho thực tế gia công nhà máy Tuy hệ thống chưa hoàn thành hệ thống đạt thành định sau: - Nhận biết bất cập theo phương pháp gá phôi - Đưa mơ hình sản xuất - Mơ sơ q trình thực nắm bắt sơ thời gian tiết kiệm so với phương pháp gá đặt cũ - Thiết kế hoàn thành kết cấu sử dụng cho hệ thống - Đã gia công hệ thống phôi máy áp dụng thử nghiệm thời gian tới Do hệ thống q trình gia cơng chế tạo, chưa đưa toàn hệ thống vào trình sản xuất cơng ty nên khơng tránh thiết sót, bất cập xảy q trình sản xuất thực tế Với nội dung luận văn khơng tránh thiếu sót q trình thực Rất mong thầy thông cảm bỏ qua mong nhận đóng góp ý kiến từ thầy để em hồn thành tốt luận văn áp dụng tốt hệ thống gá phôi nhanh vào thực tế công ty 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 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” – Nhà xuất khoa học kỹ thuật- Hà Nội 2005 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 2” – Nhà xuất khoa học kỹ thuật- Hà Nội 2005 GS TS Trần Văn Địch: “Đồ gá” – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội năm 2006