II. Cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo máy 8.
a/ Gia công bánh răng thẳng.
V.5. Xích chuyển động vi sai
Khi gia công bánh răng trụ răng xoắn cần có chuyển động vi sai để bổ xung chuyển động phụ thêm cho phôi. Xích vi sai đảm bảo mối quan hệ giữa phôi và dao lăn trên cơ sở công thức (2.5) để thực hiện lượng di động phụ thêm ±
T S K Z 1
. .
Xích bắt đầu từ bàn máy mang phôi, qua bánh vít- trục vít 96/1, cặp bánh răng trụ 35/35, trục VII, cặp bánh răng trụ 33/33, trục vít - bánh vít 2/26, các cặp bánh răng (48/48).(A1/B1) - L1 - 39/65 - trục X - L3 - 50/45.45/45 - cặp bánh côn 33/22 - bộ bánh răng thay thế (a1/b1 ).(c1/d1) - cặp bánh răng côn 27/27 - trục vít - bánh vít 1/45 - bộ vi sai có tỷ số truyền ivs - trục VI - các cặp bánh răng côn (27/27).(29/29).(29/29) đến cặp bánh răng trụ 20/80 quay trục chính mang dao lăn.
Khi dùng xích vi sai, vỏ hộp cơ cấu hợp thành quay nên ivs = 2. Xích chạy dao đứng có A1/B1= (39/80).S1 theo công thức (2.3). Thay hai trị số này vào phương trình trên ta có công thức điều chỉnh chạc vi sai:
(CT 2-5)
Khi cắt răng xoắn, thường không biết bước xoắn T mà cho góc nghiêng β của răng. Có thể biết mối quan hệ giữa góc β với modul mặt đầu ms và môdul pháp tuyến mn như sau:
(CT 2.6) Thay trị số ms vào công thức 2.6 ta có :
Thay trị số T vào công thức 2.2 và rút gọn:
(CT 2.7) Dùng dấu “-” khi hướng xoắn của dao và phôi cùng chiều. Dùng dấu “+” khi hướng xoắn của dao và phôi ngược chiều..
Từ công thức điều chỉnh 2.5 cho thấy: tỷ số truyền của chạc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào lượng chạy dao đứng S1. Ngoài ra, khi cắt răng thẳng (β=0), trị số iy = 0, nghĩa là không cần xích vi sai
Dùng xích vi sai để cắt răng xoắn có nhược điểm là xích truyền động dài, độ chính xác gia công bị giảm.
Có thể cắt răng xoắn không dùng xích vi sai. Trong trường hợp này chuyển động tạo hình và chuyển động vi sai được thực hiện trên xích phân độ. Điều chỉnh cắt răng xoắn theo phương pháp này gọi là điều chỉnh không vi sai. Phương trình truyền động của xích này như sau:
(ct 2.8)
Để có thể tính các bánh răng thay thế của xích này, cần phải thay trị số chính xác của lượng chạy dao đứng S1 được tính từ công thức 2.4
Công thức 2.8 khá phức tạp nên việc chọn các bánh răng thay thế từ công thức này không phải dễ dàng và không phải lúc nào cũng thực hiện được. Do đó loại điều chỉnh này chỉ dùng ở những máy lăn răng không có xích vi sai hoặc xích vi sai bị hỏng.
Phần VI
Mô tả sơ đồ nguyên lý bộ cộng chuyển động.
Như chúng ta đã biết khi phay bánh răng nghiêng trên máy phay lăn răng phôi cần nhận hai chuyển động là: chuyển động quay Q2 và chuyển động cộng thêm Q4 sao cho khi dao tịnh tiến hết bước T (hình VI.3) của vòng xoắn răng thì phôi quay được một vòng ( chuyển động vi sai ) thì với yêu cầu truyền động đặc biệt đó ( một lúc nhận hai chuyển động) thì chúng ta phải đưa bộ cộng chuyển động vào xích vi sai của máy phay lăn răng.
Bình thường khi phay bánh răng thẳng phôi chỉ nhận chuyển động Q2 từ dao đi vào trục II của cơ cấu hợp thành qua các cặp bánh răng (3, 2) (2, 1) và đi
ra trục I để đến các bộ bánh răng thay thế ef .ba.dc . Lúc này chúng ta phải đảm bảo giữ cho bánh răng hành tinh (2) của cơ cấu vi sai không bị quay. Điều đó được thực hiện nhờ khả năng tự hãm của cơ cấu bánh vít - trục vít, đồng thời chúng ta phải ngắt đường truyền của cặp bánh răng thay thế của xích vi sai
1 1 . 1 1 . d c b a Td Q2 Q1 n Q4 1 2 12 3 9 4 5 ix iy 11 10 is 7 8 6
hình VI.2 Hình VI.3
Khi phay bánh răng nghiêng đường truyền của cặp bánh răng thay thế vi sai
1 1 . 1 1 . d c b a
được nối lại. Truyền động được bắt đầu từ dao => trục vít me => các cặp bánh răng thay thế 1 1 . 1 1 . d c b a => đến bộ truyền trục vít - bánh vít làm bánh răng hành tinh 2 quay có tác dụng cộng thêm chuyển động Q4 cho phôi ngoài chuyển động bao hình Q2,
Phần VII
Ứng dụng phần mềm PRO ENGINEER mô phỏng
lắp ráp cơ cấu hợp thành
VII.1. Giới thiệu chung về phần mềm Pro engineer.
Một trong những phần mềm có được những tính năng trên như Catia, Unigraphics NX, I-deas, Pro/Engineer Wildfire….Đây là bốn phần mềm được đánh giá là rất mạnh và rất nổi tiếng trong lĩnh vực CAD/CAM/CNC. Tùy vào thế mạnh của mỗi phần mềm mà chúng có những ứng dụng chuyên biệt: Catia, Unigraphics NX phục vụ triệt để cho ngành công nghiệp hàng không, ôtô, tàu thủy.
II
C
I
4
5
1 3
2
Pro/Engineer phục vụ rất tốt cho ngành cơ khí khuôn mẫu (thiết kế và gia công) như khuôn dập, khuôn rèn, khuôn nhựa…. Pro/E có một lợi thế là giá rẻ nên đã chiếm lĩnh các thị trường hạng trung và cao.
Hiện nay, số người sử dụng Pro/E trên thế giới rất nhiều, kể cả Việt Nam (chiếm
trên 75%) nên chúng ta sẽ có cơ hội học hỏi, trao đổi lẫn nhau những vấn đề liên quan đến CAD/CAM với thế giới bên ngoài. Do vậy, việc chọn học Pro/E là một hướng đi tốt cho chúng ta trước khi vào nghề và cũng là cách duy nhất để chúng ta nắm bắt, đuổi kịp trình độ công nghệ của thế giới.
Pro/E là phần mềm của hãng Prametric Technology, Corp. Một phần mềm thiết kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE, nó mang lại cho chúng ta các khả năng như:
- Mô hình hóa trực tiếp vật thể rắn
- Tạo các module bằng các khái niệm và phần tử thiết kế. - Thiết kế thông số.
- Sử dụng cơ sở dữ liệu thống nhất.
- Có khả năng mô phỏng động học, động lực học kết cấu cơ khí.(Pro/Engineer Wildfire3.0).Phần mềm Pro/Engineer có các module sau:
• Pro/ASSEMBLY: tạo điều kiện thiết lập dễ dàng chi tiết vào hệ thống và dưới hệ thống. Nó hỗ trợ cho phần lắp ráp và lắp ráp nhóm, giải quyết
tình huống xung đột, thiết kế thay đổi…
• Pro/DETAIL: module tạo trựctiếp mô hình 3D của các bản vẽ thiết kế chuẩn cho phân xưởng và chế tạo trong đó đảm bảo liên kết 2 phía giữa các bản vẽ và module 3D.
• Pro/SHEETMETAL: module hỗ trợ thiết kế những chi tiết có dạng tấm, vỏ, và hỗ trợ cho việc tạo lập các chi tiết phát triển kể cả chuẩn bị cho chương trình NC cho sản xuất.Pro/SURFACE: module hỗ trợ vẽ, tạo
các mặt tự do (Free Form), xử lý các mặt cong và bề mặt phức tạp. •
Pro/MANUFACTURING: bao gồm dữ liệu NC,mô phỏng, format dữ liệu CL, thư viện các phần tử.
• Pro/MESH: hỗ trợ tái tạo mạng lưới cho việc phân tích phần tử hữu hạn (FEA), xác định điều kiện biên, gắn liền với ANSYS, PATRAN, NASTRAN, ABAQUS, SUPERTAB và COSMOS/M.
•
Pro/MECHANICA: Mô phỏng động học, kiểm nghiệm ứng suất, chuyển vị, biến dạng tuyến tính và phi tuyến, xác định và dự đoán khả năng phá hủy vật liệu.
• Mô phỏng cơ
• Pro/INTERFACE: tạo điều kiện gắn với các hệ CAD khác như: iges, dxf, vdafs, render, SLA…
•
Pro/PROJECT: xác định để điều khiển dự án thiết kế và tổ hợp một số đội thiết kế và lập dự án.
• Pro/FEATURE: mở rộng khả năng thiết lập những phần tử thiết kế bằng thư viện của các bộ phận, nhóm, tái tạo các hình dạng chuẩn và dưới nhóm.
• Pro/DESIGN: hỗ trợ thành lập mô hình 3D, sơ đồ khối, xây dựng kế
hoạch thiết kế và mối quan hệ phụ thuộc, giúp cho sự phân tích nhanh và hiệu quả và sắp xếp phương án.
• Pro/LIBRARY:module chứa thư viện rộng lớn của các phần tử trên chuẩn (chi tiết, phần tử thiết kế tiêu chuẩn, dụng cụ, khớp nối…), có thể bổ sung hoặc hiệu chỉnh.
• Pro/VIEW: module tạo điều kiện kiểm tra mô hình hóa chi tiết và hệ thống từ một hướng quan sát bất kì, phóng độn, ảo ảnh. Sử dụng để có cái nhìn nhanh tổng thể để đạt được kết quả hoặc mục đích phòng ngừa.
• Pro/DRAFT: module hỗ trợ biểu diễn 2D, tạo điều kiện đọc bản vẽ của các hệ CAD khác và bổ sung module 3D về thiết kế thông số.
• Pro/NLO: module hỗ trợ cho công việc trong mạng cục bộ, hòa hợp với các module khác của hệ.
• Pro/MOLD:module thiết kế khuôn.
• Pro/DEVELOP (Pro/PROGRAM): module hỗ trợ việc lập trình ứng
dụng riêng. Chứa các thư viện của hàm số C, thư viện chương trình con
của ngôn ngữ lập trình FORTRAN và đặc biệt tiếp cận được với cấu trúc
thiết lập các hệ thống và cấu trúc dữ liệu của hệ thống. Ngoài ra, Pro/E
còn có Pro/CASTING, Pro/LEGACY, Pro/TOOLKIT, Pro/PiPe…
• Với những tính năng đã giới thiệu ở trên cho thấy: “Pro/Engineer là một phần mềm CAD/CAM/CAE rất mạnh, có khả năng mô hình hóa các chi tiết phức tạp như các loại máy xúc, máy đào đất, ô tô, các biến dạng vỏ tàu thủy…
khả năng lắp ráp lớn và rất tối ưu trong thiết kế.
VII.2. Lắp ráp và mô phỏng cơ cấu hợp thành.
Phần mềm Proengineer là một phần mềm hỗ trợ cho công việc thiết kế các chi tiết máy của người kỹ sư thiết kế. Ngoài ra Proengineer còn cung cấp chức năng lắp ghép các chi tiết máy rời rạc thành một cụm chi tiết, một cơ cấu máy hay một máy cơ khí hoàn chỉnh. Và sau đó, người sử dụng phần mềm Proengineer có thể mô phỏng chuyển động của cụm chi tiết, cơ cấu hay máy cơ khí đã lắp ráp ở trên một cách sinh động.
Sự chuyển đổi giữa các môi trường làm việc trong Proengineer hết sức linh hoạt bằng cách sử dụng thanh công cụ Start giúp cho người thiết kế cảm thấy thoải mái và tiết kiệm được nhiều thời gian.
Với những phần mềm thiết kế cơ khí khác như Pro/E, Solid Edge, Solid Word,… Để bắt đầu lắp ráp các chi tiết máy đã thiết kế các bạn cần thực hiện các thao tác như thoát file của chi tiết bạn đang thiết kế và tạo một file lắp ráp mới rất mất thời gian. Đối với Proengineer, ngay khi bạn đang làm việc trong môi trường thiết kế chi tiết mà bạn muốn chuyển sang môi trường lắp ráp thì bạn chỉ việc chọn thanh công cụ Start và sau đó chọn môi trường lắp ráp chi tiết là bạn đã thực hiện bước tạo file lắp ráp rất nhanh chóng và linh hoạt. Hoặc khi muốn mô phỏng chuyển động của cơ cấu đã lắp ráp bạn cũng chỉ việc thực hiện thao tác tương tự ở trên để vào môi trường mô phỏng chuyển động. Ngoài ra các bạn có thể cảm thấy được những chức năng, tính năng thiết kế và mô phỏng của Proengineer khi các bạn sử dụng nó.
Do hạn chế về mặt thời gian của đề tài nên trong đề tài này không nêu được cách lắp ráp từng chi tiết. Dưới đây là mô hình lắp ráp hoàn chỉnh của cơ cấu hợp thành vận tốc. Quá trình mô phỏng có Video đi kèm.
Việc lắp ráp cả hộp để mô phỏng thì khiến cho quá trình mô phỏng rất phức tạp, vì vậy trong quá trình mô phỏng đã tách ra thành các cụm chi tiết để quá trình mô phỏng đơn giản hơn.
Cụm này bao gồm:
Bánh vít lắp lồng không trên trục 1 nhận truyền động từ trục vít theo kiểu khớp Pin.
Bánh răng côn lắp với trục 1 thông qua then. Tất cả được lắp vào vòng trong của ổ lăn theo kiểu mate
VII.2.2. Cụm bánh răng quay hành tinh.
Cụm này bao gồm trục 2 lắp vào vòng trong của 2 ổ đỡ chặn theo kiểu pin. Bánh răng lắp trên trục và nhận mô men xoắn từ trục thông qua then.
Ngoài ra có 2 đệm chặn lắp theo kiểu Difiner.
Cụm này bao gồm:
Bánh răng côn lắp trên trục 3 và nhận momen từ trục 3 thông qua then. Để hãm chiều dịch chuyển dọc của bánh răng ta hãm lại bằng vít M8. Các chi tiết trên được lắp lên vòng trong của ổ đỡ chặn.
VII.2.4.Cụm nắp hộp.
Cụm nắp hộp bao gồm:
Nắp trên được lắp theo kiểu mate với thân võ hộp thông qua các vít bắt chặt.
Các nắp chặn ổ lăn được lắp theo kiểu mate với thân hộp và được bắt chặt vào thân hộp bằng 6 vít M8
Phần VIII
Thiết quy trình công nghệ gia công chi tiết vỏ hộp
VIII.1. Phân tích chi tiết gia công.
VIII.1.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết
Chi tiết vỏ hộp là chi tiết thuộc nhóm chi tiết dạng hộp. Đặc điểm của nó là có nhiều lỗ cần gia công chính xác để lắp ổ lăn, có nhiều phần lồi lõm .Trên hộp có nhiều bề mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau như mặt lắp với ổ lăn, mặt lắp bích , mặt lắp với đế ...và một số bề mặt không phải gia công sau khi tạo phôi.
Các bề mặt của chi tiết cần gia công bao gồm: Bề mặt trên để lắp phần vỏ ở trên.
Các bề mặt bên để nắp các nắp ổ lăn.
Các lỗ lớn để lắp ráp ổ lăn yêu cầu độ chính xác cao. Các lỗ quanh lỗ lớn để bắt vít lắp nắp ổ.
Để đạt được yêu cầu kĩ thuật như bản vẽ thì phương pháp gia công lần cuối các bề mặt có thể chọn các phương pháp sau:
Mặt lỗ chính : Tiện,doa
ở đây ta chọn : Tiện
VIII.1.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Dựa vào bản vẽ, các kích thước, yêu cầu kĩ thuật, vật liệu chi tiết GX và sản lượng hàng năm ta thấy.
+ Hộp có đủ cứng vững để gia công, không bị biến dạng và cho phép gia công ở chế độ cắt cao, đạt năng suất cao
+ Các bề mặt có thể chọn chuẩn có đủ diện tích cho phép thực hiện nhiều nguyên công, cho phép gá đặt nhanh.
+ Các bề mặt thuận lợi cho việc ăn dao, thoát dao cho phép gia công đồng thời nhiều mặt
+ Kết cấu tuy phức tạp nhưng vật liệu là GX cho phép đúc đơn giản
VIII.2. Xác định phương pháp chế tạo phôi.
VIII.2.1. Xác định phương pháp chế tạo phôi:
Vật liệu thân hộp là GX21-40 có cơ tính : σk = 21kg/mm2
σu = 40kg/mm2 HB = 170-241
Dựa voà đặc điểm hình dáng kết cấu của chi tiết, kết hợp với vật liệu chế tạo phôi và dạng sản xuất nên chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp đúc
Hiện nay có những phương pháp đúc sau:
1. Đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng tay, mẫu gỗ :
+ Ưu điểm : - Giá thành rẻ
-Đúc được các chi tiết có hình dáng từ đơn giản đến phức tạp với khối lượng từ nhỏ đến lớn .
+ Nhược điểm:
- Lượng dư của phôi đúc lớn. - Độ chính xác của phôi đúc thấp.
- Độ chính xác của phôi đúc phụ thuộc vào tay nghề của người làm khuôn.
+ Phạm vi ứng dụng:
Từ những đặc điểm trên thấy rằng phương pháp đúc này phù hợp với dạng
sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ.
2. Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy : + Ưu điểm:
- Độ chính xác của phôi cao.
- Năng suất đúc cao do khuôn được làm bằng máy. - Đúc được các chi tiết có trọng lượng từ bé đến lớn.
- Lượng dư để lại cho gia công nhỏ.
- Vật liệu chế tạo khuôn là cát, đất sét có sẵn nên hạ giá thành sản
