Thiết kế đồ gá gia công: chọn chuẩn định vị, kẹp chặt và những lỗi thường gặp

Một bộ đồ gá thiết kế đúng giúp thợ mới cũng làm ra chi tiết đạt yêu cầu ngay lần đầu. Một bộ đồ gá thiết kế sai thì thợ giỏi đến mấy cũng phải bù trừ thủ công từng chi tiết, và sai số vẫn quay lại. Bài này đi vào phần thiết kế — tiếp nối bài giới thiệu đồ gá JIG là gì.

Ba nhiệm vụ đồ gá phải làm được

1. Định vị — đưa chi tiết về đúng một vị trí xác định, lặp lại được y hệt cho mọi chi tiết trong lô.
2. Kẹp chặt — giữ chi tiết không xê dịch dưới lực cắt, mà không làm nó biến dạng.
3. Không cản trở gia công — chừa đủ đường vào cho dao và đường thoát cho phoi.

Ba nhiệm vụ này thường mâu thuẫn nhau. Kẹp càng chặt càng chắc nhưng càng dễ làm biến dạng; định vị càng nhiều điểm càng vững nhưng dễ rơi vào siêu định vị. Thiết kế đồ gá chính là nghệ thuật cân bằng ba yêu cầu đó.

Chọn chuẩn định vị — quyết định quan trọng nhất

Chuẩn định vị là bề mặt hoặc đường mà đồ gá dựa vào để xác định vị trí chi tiết. Nguyên tắc vàng: chuẩn định vị nên trùng với chuẩn ghi kích thước trên bản vẽ.

Ví dụ bản vẽ ghi tất cả kích thước lỗ tính từ mặt bên trái. Nếu đồ gá cũng tì vào mặt trái để định vị thì sai số chỉ còn sai số gia công. Nhưng nếu đồ gá tì vào mặt phải, thì vị trí lỗ sẽ cộng thêm cả dung sai chiều dài chi tiết — sai số bị cộng dồn, gọi là sai số chuẩn. Đây là lỗi âm thầm khiến chi tiết vượt dung sai mà thợ không hiểu vì sao, dù máy vẫn chạy đúng.

Khi chi tiết chưa có mặt nào gia công

Với phôi đúc hoặc phôi thô, nguyên công đầu tiên buộc phải định vị vào mặt thô. Khi đó nên chọn mặt ít bị lệch nhất và có lượng dư đều nhất, đồng thời đó phải là mặt sau này không gia công nữa — để chuẩn không thay đổi giữa các nguyên công.

Nguyên tắc sáu điểm và bẫy siêu định vị

Vật thể tự do trong không gian có sáu bậc tự do. Đồ gá cần khống chế đủ số bậc mà nguyên công đó yêu cầu — không thiếu, và quan trọng hơn là không thừa.

Siêu định vị xảy ra khi cùng một bậc tự do bị hai chi tiết định vị khống chế. Ví dụ điển hình: chi tiết được định vị bằng hai chốt trụ vào hai lỗ. Nếu cả hai chốt đều là chốt trụ tròn thì khoảng cách hai chốt phải trùng tuyệt đối với khoảng cách hai lỗ — điều không thể vì cả hai đều có dung sai. Kết quả là chi tiết không lắp vào được, hoặc lắp gượng ép rồi biến dạng.

Kẹp chặt đúng cách

• Kẹp vào chỗ cứng vững. Kẹp lên thành mỏng hoặc phần công-xôn sẽ làm chi tiết cong, gia công xong tháo ra thì nó bật lại và sai kích thước.
• Hướng lực kẹp ép chi tiết vào mặt định vị, không đẩy nó rời ra. Lực kẹp và lực cắt nên cùng ép chi tiết về phía chuẩn.
• Đừng để lực kẹp chống lại lực cắt bằng ma sát đơn thuần. Nên có chốt tì chịu lực cắt, kẹp chỉ giữ chi tiết áp vào mặt định vị.
• Ưu tiên cơ cấu kẹp nhanh. Với sản lượng lớn, mỗi giây tiết kiệm ở khâu kẹp nhân lên thành con số đáng kể.
• Phân bố lực kẹp đều nếu chi tiết mỏng, tránh dồn một điểm.

Sai số của đồ gá đi thẳng vào chi tiết

Nhiều người quên rằng bản thân đồ gá cũng có dung sai. Sai số cuối cùng trên chi tiết là tổng của: sai số chuẩn, sai số chế tạo đồ gá, sai số gá đặt đồ gá lên máy và sai số gia công.

Quy tắc thực hành: dung sai chế tạo đồ gá nên chặt hơn dung sai chi tiết vài lần. Nếu chi tiết cần ±0,05 thì các kích thước định vị trên đồ gá nên đạt khoảng ±0,01 đến ±0,02. Làm đồ gá cùng cấp dung sai với chi tiết là chắc chắn không đạt.

Danh mục kiểm tra trước khi chốt thiết kế

• Chuẩn định vị có trùng chuẩn thiết kế trên bản vẽ không?
• Có khống chế thừa bậc tự do nào không?
• Lực kẹp có ép chi tiết vào mặt định vị không?
• Điểm kẹp có nằm ở vùng chi tiết cứng vững không?
• Dao có đường vào tất cả vị trí cần gia công không?
• Phoi có chỗ thoát, hay sẽ đọng lại giữa chi tiết và mặt định vị?
• Thao tác gá và tháo có nhanh, thuận tay không?
• Có cơ cấu chống lắp ngược không, nếu chi tiết gần đối xứng?
• Dung sai đồ gá đã chặt hơn dung sai chi tiết chưa?