(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít bánh vít kiểu mới (roller CAM)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TRƯỜNG GIANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU MỚI (ROLLER CAM) NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TRƯỜNG GIANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU MỚI (ROLLER CAM) NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2015 MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân ……………………………………………………………… i Lời cam đoan………………………………………………………………… iii Cảm tạ……………………………………………………………………… vi Tóm tắt……………………………………………………………………… v Danh sách chữ viết tắt…………………………………………………… xi Danh sách hình………………………………………………………… xii Danh sách bảng………………………………………………………… xvii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU…………………………………………………… 1.1 Tính cấp thiết cùa đề tài……………………………………………… 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài…………………………… 1.3 Mục tiêu đề tài…………………………………………………… 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu…………………………………… 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu đề tài…………………………………… 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu…………………………………………………… 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………… 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận………………………………………… 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể………………………………… 1.6 Kết cấu luận văn……………………………………………… CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN …………………………………………… 2.1 Giới thiệu truyền trục vít - bánh vít……………………………… 2.1.1 Cơng dụng…………………………………………………………… 2.1.2 Phân loại…………………………………………………………… 2.1.3 Ưu - nhược điểm…………………………………………………… vii 2.1.4 Phạm vi sử dụng…………………………………………………… 2.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài………………………………… 10 2.2.1 Các nghiên cứu nước………………………………………… 10 2.2.2 Các nghiên cứu nước…………………………………………… 12 2.3 Định hƣớng nghiên cứu 15 CHƢƠNG 3: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT BÁNH VÍT TRUYỀN THỐNG…………………………………………………………………… 16 3.1 Các thơng số truyền trục vít – bánh vít……………… 16 3.1.1 Trục vít……………………………………………………… 16 3.1.2 Bánh vít…………………………………………………………… 18 3.2 Động học truyền động trục vít - bánh vít ………………………… 19 3.2.1 Tỷ số truyền…………………………………………………………… 19 3.2.2 Vận tốc vòng…………………………………………………… 19 3.2.3 Vận tốc trượt…………………………………………………… 19 3.2.4 Lực tác dụng .……………………… 20 3.3 Trình tự tính tốn truyền trục vít – bánh vít………………… 22 3.3.1 Thông số đầu vào………………………………………… 22 3.3.2 Các bước tính tốn………………………………………… 22 3.4 Quy trình cơng nghệ gia cơng trục vít – bánh vít…………………… 36 3.4.1 Quy trình cơng nghệ chế tạo trục vít bánh vít…………… 36 3.4.2 Yêu cầu vẽ trục vít bánh vít…………………… 38 3.4.3 Thiết bị đồ gá gia công trục vít bánh vít …………………… 39 3.4.4 Các phương án cắt trục vít bánh vít …………………… 40 3.5 Phƣơng pháp cắt trục vít bánh vít ………………………… 41 3.5.1 Cắt trục vít hình trụ …………………………………………… 41 3.5.2 Cắt bánh vít …………………………………………………… 46 3.5.3 Cắt trục vít lõm ………………………………………………… 47 3.5.4 Cắt bánh vít lõm ………………………………………………… 48 viii CHƢƠNG 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CAM……………………………… 50 4.1 Cấu trúc hệ thống CAM ………………………………… 50 4.2 Cần……………………………………………… 50 4.3 CAM 53 4.4 Đƣờng cong sở…………………………………………… 54 4.5 Xác định kích thƣớc CAM………………………………………… 58 4.5.1 Góc áp lực…………………………………………………………… 59 4.5.2 Bán kính vịng chia………………………………………………… 60 4.5.3 Bán kính cong……………………………………………………… 60 4.5.4 Đường kính trục CAM………………………………………… 62 4.6 Các bƣớc thiết kế hệ thống CAM…………………………………… 62 CHƢƠNG 5: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU ROLLER CAM 65 5.1 Nguyên lý truyền……………………………………… 65 5.2 Đặc điểm ứng dụng………………………………………………… 65 5.2.1 Đặc điểm…………………………………………………………… 65 5.2.2 Ứng dụng……………………………………………………………… 66 5.3 Phân loại…………………………………………………………… 66 5.3.1 CAM đơn dừng CAM đa dừng ……………… 66 5.3.2 CAM chia độ đặc biệt………………………………………………… 67 5.4 Thông số thiết kế truyền……………………………… 68 5.4.1 Số khoảng chia góc chia độ……………………………………… 68 5.4.2 Số điểm dừng (Z)……………………………………………………… 69 5.4.3 Góc chia độ tổng (θt)…………………………………………… 70 5.4.4 Chu kỳ thời gian………………………………………………… 70 5.4.5 Xây dựng biểu đồ thời gian xác định vị trí rãnh then ……… 71 5.4.6 Đường cong CAM………………………………………………… 72 5.5 Xác định phƣơng pháp xây dựng bề mặt CAM………………… 81 5.5.1 Bề mặt hình học CAM Globoidal…………………………… 81 ix 5.5.2 Xây dựng cơng thức tốn học cho bề mặt biên dạng CAM………… 82 5.6 Phƣơng pháp thiết kế trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM 87 5.6.1 Xác định thông số hoạt động truyền 88 5.6.2 Tính tốn thơng số truyền 88 5.6.3 Xây dựng phương pháp giải phương trình đường cong 94 5.6.3.1 Lựa chọn phương pháp 94 5.6.3.2 Tính tốn khoảng đường cong dạng tham số 95 5.6.3.3 Mơ hình hóa tham số đường cong Creo Parametric 99 CHƢƠNG 6: ỨNG DỤNG THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU ROLLER CAM CHO MÁY ĐĨNG GĨI 105 6.1 Thơng số thiết kế .………………………………… 105 6.2 Tính tốn thơng số truyền……………………………… 106 6.3 Mơ hình hóa tham số đƣờng cong…………… 107 6.4 Quy trình cơng nghệ gia cơng CAM 122 6.4.1 Phân tích chức làm việc chi tiết 122 6.4.2 Phân tích tính cơng nghệ kết cấu 123 6.4.3 Lập thứ tự nguyên công 124 6.4.3.1 Phân tích chọn chuẩn chọn nguyên công 124 6.4.3.2 Thiết kế nguyên công 124 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………… 137 7.1 Kết luận………………………………………………………………… 137 7.2 Kiến nghị……………………………………………………………… 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 PHỤ LỤC x 143 Chƣơng MỞ ĐẦU Bộ truyền trục vít truyền sử dụng rộng rãi thiết bị công nghiệp nói chung ngành khí nói riêng Với ưu điểm: kích thước nhỏ gọn, khả tải lớn, hiệu suất cao làm việc tin cậy Theo thời gian, truyền động trục vít có nhiều cải tiến gần đạt nhiều thành tựu đáng kể với truyền truyền trục bánh vít lõm, truyền trục vít - bánh vít CAM nhờ ưu điểm bật như: - Cấu trúc vững khả mang tải cao - Khe hở giữa cấu thành phần bé - Khả làm việc êm, rung động - Độ tin cậy làm việc cao - Có khả truyền động xác Nhờ mà truyền trục vít, bánh vít CAM ứng dụng nhiều loại máy, thiết bị công nghiệp, cấu phân độ gián đoạn, băng tải gián đoạn, dây truyền lắp ráp tự động máy CNC 1.1 Tính cấp thiết đề tài Do truyền nên tài liệu, lý thuyết tính tốn thiết kế chưa công bố rộng rãi xuất dạng thông tin nghiên cứu, khảo sát tạp chí chun ngành Đó lý đề tài ―Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế cơng nghệ chế tạo truyền trục vít - bánh vít kiểu (Roller CAM)‖ triển khai với nội dung chính: - Tổng hợp, hệ thống trình phương pháp tính tốn thiết kế truyền trục vít truyền thống - Nghiên cứu sở lý thuyết truyền trục vít - bánh vít kiểu - Đề xuất phương pháp tính tốn thiết kế truyền trục vít - bánh vít kiểu - Phương pháp thiết kế truyền trục vít - bánh vít kiểu phần mềm Creo 3.0 - Các bước triển khai gia công truyền trục vít - bánh vít kiểu máy CNC 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Đề xuất phương pháp tính tốn thiết kế cấu CAM - Xây dựng hệ thống công thức, bảng biểu phục vụ việc tính tốn thiết kế - Đề xuất quy trình cơng nghệ chế tạo CAM 1.3 Mục tiêu đề tài - Xây dựng phương pháp hệ thống cơng thức để tính tốn thiết kế cấu CAM Globoidal Trên sở đề xuất công nghệ gia công chế tạo CAM máy điều khiển số 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu đề tài - Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống - Bộ truyền trục vít bánh vít CAM 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống - Bộ truyền kiểu Roller CAM: + Globoidal CAM + Đặc tính hình học, cấu tạo, ưu nhược điểm phạm vi sử dụng + Thơng số tính tốn thiết kế + Phương pháp gia công máy điều khiển số 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận - Nghiên cứu, phân tích tổng hợp lý thuyết, nguyên lý từ đưa yêu cầu thiết kế 1.5.2 Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể - Tổng hợp tài liệu sách, tạp chí nước, báo khoa học internet để làm phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Kết cấu luận văn Kết cấu luận văn tốt nghiệp gồm chương: Chƣơng 1: Mở đầu Trình bày tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu đề tài Chƣơng 2: Tổng quan Trình bày truyền trục vít - bánh vít, nghiên cứu liên quan đến truyền trục vít - bánh vít định hướng nghiên cứu đề tài Chƣơng 3: Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống Trình bày lý thuyết, trình tự tính tốn thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng truyền trục vít - bánh vít truyền thống Chƣơng 4: Cơ sở lý thuyết CAM Trình bày lý thuyết hệ thống CAM, cấu trúc, phân loại cam cần, đường cong sở bước tính tốn thiết kế hệ thống CAM Chƣơng 5: Bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM Trình bày truyền trục vít bánh vít kiểu mới: Nguyên lý, đặc điểm, ứng dụng, thông số thiết kế phương pháp xây dựng xây dựng bề mặt CAM phần mềm Creo Parametric Chƣơng 6: Ứng dụng thiết kế truyền động trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM cho máy đóng gói Trình bày quy trình tính tốn thiết kế cơng nghệ chế tạo truyền trục vít bánh vít kiểu Roller CAM, ứng dụng máy đóng gói Chƣơng 7: Kết luận kiến nghị Trình bày kết luận, kiến nghị đề xuất hướng phát triển đề tài Chƣơng TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu truyền trục vít – bánh vít 2.1.1 Cơng dụng Bộ truyền trục vít – bánh vít gọi tắt truyền trục vít, xếp vào loại truyền động – vít, kết hợp truyền bánh vít Bộ truyền trục vít dùng để truyền chuyển động công suất cho hai trục chéo Thơng thường góc hai trục 90o Hình 2.1 Bộ truyền trục vít [3] Trong truyền động vít – đai ốc (hình 2.1a), vít quay cố định chiều dọc trục đai ốc chuyển động tịnh tiến, truyền trục vít (hình 2.1b) bánh vít xem đai ốc chuyển động quay Hình 2.2 Truyền động vít - đai ốc [3] ... thiệu truyền trục vít – bánh vít 2.1.1 Cơng dụng Bộ truyền trục vít – bánh vít gọi tắt truyền trục vít, xếp vào loại truyền động – vít, kết hợp truyền bánh vít Bộ truyền trục vít dùng để truyền chuyển... thống - Nghiên cứu sở lý thuyết truyền trục vít - bánh vít kiểu - Đề xuất phương pháp tính tốn thiết kế truyền trục vít - bánh vít kiểu - Phương pháp thiết kế truyền trục vít - bánh vít kiểu phần... Tổng quan Trình bày truyền trục vít - bánh vít, nghiên cứu liên quan đến truyền trục vít - bánh vít định hướng nghiên cứu đề tài Chƣơng 3: Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống Trình bày lý