Để thiết kế ngược trục vít dạng này cần làm như thế nào?
Các chi tiết có hình dạng xoắn ốc phức tạp, việc sử dụng chức năng Roll/Unroll là kỹ thuật then chốt.
Tại sao phải thực hiện Unroll (Trải phẳng)?
Việc Unroll giúp chuyển đổi hình học từ không gian cong (trụ) sang không gian phẳng 2D. Điều này cho phép bạn:
- Dễ dàng vẽ phác thảo (Sketching): Việc vẽ các đường cong chính xác trên bề mặt xoắn ốc cong 3D rất khó khăn và dễ sai lệch. Khi trải phẳng, bạn có thể sử dụng các công cụ phác thảo 2D thông thường để tạo ra các đường dẫn (guide curves) với độ chính xác cao
- Đo đạc và tính toán: Giúp xác định chính xác các thông số hình học (như bước xoắn hoặc chiều dài đường cong) dựa trên các phép toán hình học phẳng
- Độ chính xác cao: Khi đã có hình dạng phẳng chính xác, việc Roll ngược lại về không gian 3D sẽ đảm bảo chi tiết khớp hoàn hảo với dữ liệu quét (scan data) ban đầu
Cách tạo xoắn ốc biến thiên
- Chuẩn bị và Phân đoạn: Sử dụng Auto Segmentation để phân đoạn các vùng dữ liệu quét, xác định tâm và trục xoay
- Unroll dữ liệu quét: Chọn một điểm tham chiếu trên đường kính trung hòa của vật thể, sau đó thực hiện lệnh Unroll để trải phẳng bề mặt trụ chứa xoắn ốc
- Phác thảo đường dẫn (2D): Trên mặt phẳng vừa trải, thực hiện phác thảo các đường cong xoắn ốc (2D sketch). Sử dụng các ràng buộc hình học (song song, fillet) để định hình chính xác đường dẫn
- Roll ngược lại 3D: Sử dụng lệnh Roll để đưa các đường phác thảo 2D trở lại không gian 3D, tạo ra các đường cong xoắn ốc chính xác
- Tạo khối (Sweeping/Solidify): Dùng các đường dẫn này làm quỹ đạo cho lệnh Sweep để tạo bề mặt, sau đó dùng Solidify để biến chúng thành khối đặc
Các lưu ý khi thiết kế:
- Căn chỉnh (Alignment) là ưu tiên số 1: Trước khi bắt đầu, việc căn chỉnh chi tiết quét với hệ tọa độ toàn cầu là bắt buộc. Bạn nên sử dụng tính năng Auto Segmentation để phân đoạn hình học, sau đó trích xuất các thông tin tham chiếu như trục (axis) và mặt phẳng (plane) để định vị vật thể tại tâm
- Xác định đường kính trung hòa (Neutral Diameter): Khi thực hiện lệnh Unroll (trải phẳng), việc chọn vị trí điểm tham chiếu cực kỳ quan trọng. Bạn cần tính toán chính xác giá trị đường kính trung hòa nhân với số Pi () để đảm bảo các lát cắt sau khi trải phẳng khớp nhau hoàn hảo
- Tính toán bước xoắn (Pitch) chính xác: Vì đây là xoắn ốc biến thiên, các thông số không cố định. Việc trải phẳng cho phép bạn sử dụng công cụ phác thảo 2D để vẽ đường dẫn (guide curves) thay vì phải vẽ trực tiếp trên bề mặt cong 3D phức tạp
- Sử dụng lệnh Roll để đưa về 3D: Sau khi đã có phác thảo 2D chuẩn trên mặt phẳng đã trải, hãy sử dụng lệnh Roll để đưa chúng trở lại không gian 3D. Đây là bước then chốt để tạo ra các đường xoắn ốc chính xác với dữ liệu quét thực tế
- Tái tạo khối (Solidify): Sau khi có các đường dẫn và bề mặt, hãy sử dụng lệnh Sweep kết hợp với Solidify để biến các bề mặt thành khối đặc, sau đó dùng Boolean để hợp nhất (merge) chúng vào trục chính
- Tại sao đoạn góc trục này cần phải thiết kế ăn vào trong?
Đoạn góc chuyển tiếp (vùng lõm/khoét "ăn vào trong" sâu khoảng 0.3mmtại mặt bậc vai trục được thiết kế như vậy nhằm giải quyết các bài toán quan trọng về cơ khí và chế tạo sau:
1. Tránh bị cấn góc (Undercut / Clearance for Mating Part)
Khi trục này được lắp ghép với một chi tiết dạng ống hoặc khớp nối ôm sát vào đoạn cổ trục nhỏ bên phải, mặt đầu của chi tiết lắp ghép đó sẽ tiếp xúc với mặt bích lớn vuông góc.
Nếu góc vuông chuyển tiếp được làm sắc cạnh hoàn toàn ($90^\circ$ bén) hoặc có bán kính bo quá nhỏ không khớp, sai số gia công hoặc ba-via tại góc sẽ khiến hai chi tiết không thể chạm khít bề mặt phẳng với nhau. Đoạn khoét lõm này tạo ra một khoảng trống (relief groove/undercut) để đảm bảo mặt bích áp sát tuyệt đối vào vai trục mà không bị cấn góc.
2. Triệt tiêu tập trung ứng suất (Stress Relief / Fatigue Resistance)
Vị trí chuyển tiếp giữa đoạn trục nhỏ và đoạn cổ bích lớn là nơi chịu tải trọng uốn và xoắn rất lớn trong quá trình bơm vận hành.
Nếu để góc vuông sắc cạnh, đây sẽ là điểm tập trung ứng suất cực kỳ cao, dễ dẫn đến hiện tượng nứt gãy mỏi sau một thời gian làm việc. Việc thiết kế biên dạng lượn cong mềm mại (có bán kính và điểm uốn cụ thể như trên bản vẽ 2D) giúp phân tán dòng ứng suất đều hơn, tăng tuổi thọ và độ bền mỏi cho trục.
3. Tạo rãnh thoát dao khi gia công tiện (Machining Undercut)
Khi gia công tiện CNC đoạn cổ trục và mặt bích trên máy tiện, dao tiện cần có không gian để rút ra hoặc chuyển hướng vuông góc mà không để lại phần dư hay bị lẹm dao gây cạ vòng tròn chân. Rãnh khoét này đóng vai trò như một rãnh thoát dao tiêu chuẩn trong gia công cơ khí chính xác.
Mẫu sản phẩm cuối cùng cần đúng theo thiết kế nhất và những vị trí bị ăn mòn sẽ được phục hồi nguyên dạng:
Trân trọng!
