Đồ án thiết kế dụng cụ công nghiệp

Đồ án thiết kế dụng cụ công nghiệp Đồ án thiết kế dao

PHẦN I : THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH HÌNH LĂNG TRỤ

Đề bài : Thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết như hình vẽ 1.1 (dao

có phần chuẩn bị cắt đứt ) , với các thông số sau:

Vật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có бb = 600 N/mm2

Hình 1.1 Sơ đồ kích thước chi tiết gia công

1.Phân tích chi tiết :

_Chi tiết gia công gồm các bề mặt cần gia công là mặt trụ , mặt côn và mặt đầu _Vật liệu chi tiết gia công là thép C45 có бb = 600 N/mm2

_Phôi ở dạng phôi thanh tròn có đường kính ф = 40 mm

_Chất lượng bề mặt chi tiết gia công không có gì đặc biệt

_Độ chênh lệch giữ bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết là:

tmax=(фmax – фmin)/2 = (38 – 25 )/ 2 = 6,5 mm _Chiều dài chi tiết là : 36 mm

2.Chọn loại dao:

Chi tiết cần gia công có bề mặt gia công là bề mặt ngoài nên có thể sử dụng dao tiện định hình hình lăng trụ hay hình tròn đều được Tuy vậy dao tiện định hình hình lăng trụ có 1 số ưu điểm hơn so với dao tiện định hình hình tròn như sau : _ Dao tiện định hình hình lăng trụ được kẹp bằng kẹp có rãnh mang cá kẹp dao

dẽ dàng hơn nên độ cứng vững tốt hơn và tăng được tuổi bền của dao

x45°

14 17 25 30 36

Ø

25

Ø

36 Ø3

8 Ø

36

Ø4

0

1

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

_ Chi tiết gia công chỉ mắc sai số loại 1 có thể khắc phụ được

_ Việc mài lại dụng cụ cắt sau khi đơn giản hơn do mài theo mặt phẳng song song với mặt trước cũ

=>Vậy ta chọn loại dao tiện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết

*)Kết cấu và kích thước của dao lăng trụ tham khảo bảng 3.2a(sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt tập 2) với chiều sâu lớn nhất của chi tiết gia công là

4.Chọn thông số hình học của dao tiện định hình :

Góc trước , góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau thường không bằng nhau Vì vậy ta chọn 1 điểm cơ sở (điểm 1 như dưới đây) để chọn góc trước , góc sau và để tính toán profile của dao.

_Góc trước γ được chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công

Tra bảng 3.4 ( Sách hướng dãn thiết kế dụng cụ cắt tập 1 )

Với vật liệu chi tiết gia công là thép C45 có σb = 600 N/mm2 thì

âm là tuỳ thuộc loại dụng cụ cắt và vật liệu làm dao Song đối với góc sau α thì khi nó thay đổi giá trị theo vị trí của từng điểm trên lưỡi cắt ta phải cần quan tâm : khi góc sau quá nhỏ : có thể bằng 0 hoặc âm thì sẽ gây ra ma sát lớn hoặc không làm việc được

Do đó để khỏi phải kiểm tra lại góc sau khi thiết kế ( thường góc sau [α ] ≥ 3α ] ≥ 30) ta nên chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc sau:

Điểm cơ sở được chọn thường là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp của dao nhất

Vậy ta chọn điểm 1 là điểm cơ sở ( hình vẽ)

*) Các số liệu cho trước là :

_ rx : bán kính chi tiết ứng với các vòng tròn đã cho như đề bài

_ Góc trước và góc sau của dao chọn cho điểm cơ sở :

γ = 200 , α = 120

_γi là góc trước tại điểm i trên profile dao

_Thông số cần tính là

hi : chiều cao profile của dao xác định trong tiết diện vuông góc

với mặt sau của dao

τ : chiều cao profile của dao xác định theo mặt trước , lấy chuẩn

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

τi = ri .cos {arcsin[α ] ≥ 3(r / ri ) sin γ ] } – r cos γ

+Chiều cao profile của dao lăng trụ gá thẳng trong tiết diện vuông

góc với mặt sau của dao là :

17, 4849 11,7462 5,7387 cos( ) 5,7387.cos(12 20 ) 4,8667

17, 4849 11,7462 5,7387 cos( ) 5, 7387.cos(12 20 ) 4,8667

B( mm )

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

1 x45°

14 17 25 30 36

Ø25 Ø36

Ø38

Ø36

1

5 6 7 9

4 3

Profile của dao tiện định hỡnh hỡnh lăng trụ trong tiết diện vuụng gúc với mặt sau

5,7388 6,7666

5,7388

56

78

14 17 25

30 36

profile của dao tiện định hình hình lăng trụtrong tiết diện trùng với mặt tr ớc

14 17 25

30 36

4,86

67 5,7384

4,8

667

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP 3

_Trên phần cắt không có vết cháy ,vết gợn vết nứt

_Mối hàn chỗ tiếp xúc giữa phần cắt và phần thân là mối hàn tiếp xúc bảo đảm độ đồng đều cho mối hàn

_ Sai lệch góc mài không quá 15’÷ 30’

Sai lệch góc sau không quá 25’

f ab c

_Góc trước : γ = 200 , góc sau γ = 120

_Ký hiệu dao : DTDHLT-No19-α=120-γ=200-P18-DHBKHN

PHẦN HAI : THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG

60° ±10'

R0,5

0,5 15

2 5

34,46

44

10

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

Đề bài : Tính toán thiết kế dao phay định hình γ > 0 để gia công chi tiết theo hình

vẽ Vật liệu chi tiết gia công 40X có σb = 650 N/mm2

h1=15 mm ; h2 =14 mm ; R = 18 mm

1.Phân tích chi tiết cần gia công :

_Chi tiết cần gia công là bề mặt rãnh định hình phức tạp : là tập hợp của các mặt phẳng , một phần mặt trụ với bán kính R=18 mm

_Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết là hmax= h1 = 15 mm , bề rộng lớn nhất của chi tiết là lmax = 30 mm

_Vật liệu chi tiết cần gia công là thép 40X có σb = 650 N/mm2

2.Chọn loại dao phay và vật liệu chế tạo dao :

_Với dạng sản xuất hàng loạt , hàng khối =>để tăng năng suất ta chọn loại dao phay định hình hớt lưng , cụ thể là dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 ,

do những ưu điểm của loại dao phay này như sau:

+ Dao phay định hình hớt lưng đảm bảo được profile lưỡi cắt và và góc sau không đổi trong quá trình cắt và khi mài sắc lại dao theo mặt trước

+ Khi γ = 0 thì profile của lưỡi cắt chính là profile của mặt trước và được xác định trong phương hướng kính ( tiết diện chứa trục dao ) Khi đó lực biến dạng khi gia công lớn => năng suất cắt thấp

Để cải thiện điều kiện cắt gọt , giảm lực cắt và tăng tuổi bền của dao => ta thiết

kế dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 Dao này chỉ dùng trong gia công thô và chi tiết định hình không cần độ chính xác cao và lại có yêu cầu tăng năng suất

Do chọn loại dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 nên dẫn đến việc tính toán profile của dao trên tiết diện qua mặt trước và tiết diện chiều trục ( tiết diện vuông góc với mặt sau ) để đảm bảo chế tạo chi tiết đúng

+ Dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 thuận tiện khi mài lại dao theo mặt trước , khi đó góc sau α và profile lưỡi cắt không đổi

Tóm lại : với phân tích như trên ta chọn được loại dao phay là dao phay định

hình hớt lưng có góc trước γ > 0 và hớt lưng 1 lần do không có yêu cầu gì đặc biệt

về độ chính xác, nghĩa là không phải mài lại sau khi nhiệt luyện

Vì chiều rộng lớn nhất của profile chi tiết lmax=30 mm , chiều cao lớn nhất củaprofile chi tiết hmax=h1=15mm, ta nhân thấy kết cấu của lưỡi dao đủ cứng vững nên

ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi thẳng

Với vật liệu chi tiết gia công và loại dao chọn như trên ta chọn vật liệu phần cắtcủa dao là thép gió P18 với độ cứng sau nhiệt luyện là HRC = 63÷66 , vật liệu phần thân là thép 45X với độ cứng sau nhiệt luyện là HRC = 35 ÷41

3.Tính toán thiết kế dao :

3.1 Đường cong hớt lưng :

_Đường cong hớt lưng dao phay phải đảm bảo sao cho chiều cao profile của dao vàgóc sau α không đổi sau mỗi lần mài sắc lại theo mặt trước

 Đường cong hớt lưng theo lý thuyết là đường cong logarít , nhưng thực tế đường cong logarít khó chế tạo nên trong thực tế đã thay đường cong hớt lưng gần đúng là đường cong Acsimét dễ chế tạo do được tạo ra bằng phươngpháp tiện hớt lưng

 Với đường cong hớt lưng là đường Acsimét thì : khi mài lại dao theo mặt trước thì chiều cao profile dao không đổi , còn góc sau thay đổi rất ít

_Lượng hớt lưng K của đường Acsimét :

+K chính là lượng giáng của đường xoắn Acsimet sau khi quay góc bằng

2π/Z ; với Z là số răng của dao phay

+Khai triển tam giác cong EBC thành tam giác vuông EBC như hình vẽ trên ta có:

E

B C K

B

 e

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

3.2.Tính toán chiều cao profile của dao trong hai tiết diện:

Ta sử dụng sơ đồ tính chiểu cao profile của dao trong hai tiết diện:

+Tiết diện chiều trục (hay tiết diện vuông góc với mặt sau ) để phục vụ cho việc chế tạo dao

+Tiết diện trùng với mặt trước của dao để kiểm tra sau khi chế tạo

Do chi tiết là bề mặt định hình có profile phức tạp nên trong khi tính toán cần phải chia các điểm trên profile chi tiết ở cung tròn ra làm nhiều đoạn nhỏ để tính toán ra chiều cao và chiều dài của điểm đó , đồng thời tính ra các điểm tương ứng trên profile dao tính từ điểm cơ sở ứng với các điểm đó

Ta tính cho 7 điểm trên cung CD ( kể cả điểm C và D ) Với mỗi điểm I trên cung

CD sẽ ứng với một góc ∅i , hay nếu lấy điểm B làm gốc tính toán thì ứng với mỗi điểm I trên cung CD sẽ có một tọa độ ( lci ; hci ) tương ứng như hình vẽ

1

Ta có :

.sin os

180 os 180 arcsin

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

O

I

hci

h

1

Vậy góc sau chính thực của chi tiết là :

3.4 Tính toán profile dao trong hai tiết diện:

Phương pháp tính toán dựa trên hai sơ đồ tính và tính trên hai tiết diện của dao : tiết diện chiều trục ( tiết diện vuông góc với mặt sau của dao ) , và tiết diện trùng với mặt trước của dao

Chọn điểm cơ sở là điểm O trên hình vẽ

hci : Chiều cao profile của chi tiết tại điểm i trên profile chi tiết

hdi : Chiều cao profile của dao trong tiết diện chiều trục tương ứng điểm id

hdti : Chiều cao profile của dao trong tiết diện trùng mặt trước

Khi gia công chi tiết thì điểm i trên profile của chi tiết phải có một điểm id tuơng ứng trên profile dao trong tiết diện chiều trục, và điểm idt tương ứng của profile daotrong tiết diện trùng mặt trước

_Ta xác định điểm id như sau :

Từ điểm i nằm trên profile của chi tiết , kẻ đường thẳng sang điểm i’ nằm trong phương hướng kính của dao.vẽ vòng tròn tâm Od bán kính Ri = (Re – hci).Vòng trònnày cắt vết mặt trước tại điểm id* Đường hớt lưng qua điểm id* sẽ cắt phương hướng kính qua đỉnh dao ở điểm i’’ Từ điểm i’’ kẻ đường thẳng chiếu sang hình cạnh và từ điểm i kéo thẳng xuống ta được id tương ứng thuộc profile dao Các điểm id trên hình cạnh thuộc profile trong phương hướng kính

_Điểm id’ của profile dao trong tiết diện trùng mặt trước cũng được xác định nhưhình vẽ :

Từ điểm i của chi tiết ta dóng xuống đường nằm ngang đi qua O , tiếp đó vẽ cung tròn tâm O bán kính bằng khoảng cách ii’, cung tròn này cắt đường vuông góc với vết mặt trước và đi qua id* ta được điểm i’d Các điểm i’d nằm trên profiledao trong tiết diện trùng mặt trước

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

+Tính chiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục:

hdi = hci – Δhh +Khi bán kính véctơ ρ của đường cong hớt lưng quay một góc

ζ =2π/Z thì nó giảm đi 1 lượng bằng lượng hớt lưng K Khi véctơ ρ quay 1 góc

ζi thì nó nó sẽ giảm đi 1lượng chính là Δhh

e i

sin sin sin arcsin

10

18,2426

13,3137 15,2680 16,9159 19,2117 19,8018 20,0000

3,6 98

0 5,8 69

6 8, 1 8 9 5 10, 60

25 13, 05 19

1,7 259

Profile dao trong tiết diện chiều trục

13 ,9 66 4

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

3.5.Chọn kết cấu của dao:

Chọn kết cấu dao dựa vào chiều cao lớn nhất của profile chi tiết cần gia công , ta

có chiều cao lớn nhất của chi tiết là : hmax = h1 = 15 mm

Tra theo sách HDTKDCCN tập 2 ta chọn dao phay định hình hớt lưng có răng hàn , rãnh đáy thẳng để tiết kiệm vật liệu với các thông số như sau:

Vật liệu phần cắt là thép gió P18 ; vật liệu thân dao là thép kết cấu 45X

Các kích thước của dao như sau :

H: chiều cao toàn răng

h: chiều cao lớn nhất của profile dao trong mặt phẳng chiều trục

K: lượng hớt lưng theo đường cong Acsimet

Chiều sâu đáy rãnh để đặt mảnh dao vào trước khi hàn lấy bằng 5 mm

Do răng dao là răng hàn ghép , ta chọn phần răng của thân dao không hớt lưng lấy đường kính ngoài của răng thân dao nhỏ hơn đường kính dao phay là 4/3K ( K

là lượng hớt lưng )

Dao phay có profile lồi nên có chiều rộng là :

1

2345678

9

13,3137 15,2608 16,9159 18,2426 19,2117 19,8018 20,0000

4, 0 7 1 0 6, 4 8 4 0 9, 08

25 1 1, 8 1 2 5

1 4, 6 1 5 4

Profile dao trong tiết diện trùng mặt trước

1, 89 45

10,0000

15 ,6 71 2

B = b + 2 mm = 30 +2 =32 mm Kích thước rãnh then chọn như sau:

Kiểu lắp ghép trước khi hàn giữa mảnh răng 10 mm và rãnh của thân dao là : A/T1

Tra then theo bảng 17_V ( sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ công nghiệp) ta được:

0,027 0,10 0,3 0,62 1

d 401043,5

b t

_Vật liệu phần cắt : thép gió P18 , vật liệu phần thân : thép 40X

_Độ đảo mặt đầu không quá 0,03

_Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt không quá 0,04

_Độ hướng tâm của mặt trước không quá 0,09

_Răng dao lắp vào vành hàn theo chế (A/T)

Chiều dày mối hàn không quá 0,02 mm

_Kí hiệu dao : DPDHHL-γ15-K8-P18-DHBKHN

PHẦN III :

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA CHỮ NHẬT

Đề bài : thiết kế chuốt lỗ then hoa chữ nhật theo hình vẽ và kích thước dưới :

Then hoa

loại

định tâmtheo

lắp ghéptheo yếu tốđịnh tâm

lắp ghéptheo b

chiều dài

lỗ , L( mm )

vật liệu chitiết

1.Chi tiết gia công :

Chi tiết gia công là lỗ then hoa chữ nhật với các yêu cầu như trên

Vậy cấp chính xác kích thước : D là H7

d là H11

b là F8

Tra sổ tay công nghệ với vật liệu thép C45 có σb= 600 N/mm2

Lỗ phôi để chuốt ra lỗ then hoa là lỗ trụ có : Φ = 18 với cấp chính xác là H11

3.Chọn vật liệu phần cắt , phần đầu dao ( phần cán ) :

Với vật liệu gia công là thép C45 có σb=600N/mm2 , tra sổ tay thiết kế ta chọn như sau :

-Vật liệu phần cắt ( tính từ phần định hướng phía trước trở về sau ): thép gió P18-Vật liệu chế tạo phần đầu dao ( phần cán ) : thép C45

4.Thiết kế dụng cụ cắt :

4.1.Xác đinh lượng dư chuốt :

Lượng dư chuốt lỗ then hoa là hiệu số đường kính răng sửa đúng và đường kính

lỗ phôi trước khi chuốt : A = (D – d)/2=(22-18)/2=2 mm

4.2.Xác định lượng nâng của răng dao chuốt ( chiều dày lớp cắt ) , số răng dao

-Số răng cắt tinh chọn được: Ztinh=3răng

-Lượng nâng răng cắt tinh thứ nhất : Sz1= 0,8.Sz = 0,8 0,06=0,048mm

-Lượng nâng của răng cắt tinh thứ hai : Sz2 = 0,6.Sz = 0,6 0,06 = 0,036mm

-Lượng nâng của răng cắt tinh thứ ba : Sz3 = 0,5 Sz = 0,4 0,06 = 0,024 mm

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

Phần dư của tho

Z

A

S sẽ bằng 0,032 mm > 0,015 mm vậy ta lấy thêm 1 răng cắt thô nữa

và số răng cắt thô là : Zthô = 33 răng Khi đó có :

Đường kính răng của răng thứ nhất nhất lấy : D1 = Dmin

Đường kính răng thứ hai : : D2=D1+2.0,032 mm

4.3.Xác định kích thước răng và rãnh chứa phoi :

Tiết diện rãnh chứa phôi : FR=Ff K

Với : + Diện tích tiết diện của phoi : Ff = L Sz = 17,1 0,06 =1,026 mm2

+Hệ số điền đầy rãnh ( Tra bảng4.3.3a theo Sz và σb = 600 N/mm2 ):

K = 3

 Tiết diện rãnh chứa phoi là : FR = 1,026 3 = 3,078 mm2

Với vật liệu lỗ then hoa chữ nhật là thép C45 khi cắt tạo phoi dây nên ta chọn được kết cấu của rãnh vả răng dao chuốt như hình vẽ dưới đây :

h 1,13 F R  1,13.3,078 1,98  mm chọn h = 2 mm

Các thông số kích thước khác lấy theo kinh nghiệm như sau :

(2,5 2,8) ; (0,5 0,55) (0,3 0, 4) ; (0, 65 0,8)

Ở các răng sửa đúng lấy : f = 0,2 mm

Góc trước γ tra bảng 4.3.3b HDTKDCC tập 2 ta chọn được : γ =150

Góc sau : -Ở răng cắt thô : α=30

-Ở răng cắt tinh: α=20

-Ở răng sửa đúng : α=1030’

Để đơn giản cho việc chế tạo rãnh thoát phoi ta chọn kích thước rãnh thoát phoi của răng cắt thô , răng cắt tinh , răng sửa đúng là như nhau vì vậy các răng có bước răng như nhau

*)Số răng đồng thời tham gia cắt :

*)Các kích thước ở mặt cắt ngang dao chuốt:

+Chiều rộng răng dao : B = bmax - 0,01=5,028-0,01=5,018 mm

+Đường kính trong dao chuốt : d1 = dmin=18 mm

+Cạnh viền và góc nghiêng phụ để giảm ma sát giữa lưỡi cắt phụ với thành lỗ :f = 0,8 mm ; α1=20

+Bán kính lượn của rãnh thoát đá khi mài cạnh viền : r =0,5mm